宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学无法解释的“暗(àn)物质”？暗物质(zhì)又究竟(jìng)是什么？人类为了寻找(zhǎo)暗物质存在的(de)证据(jù)，科(kē)学家(jiā)们在过去的几(jǐ)十年当中进行了超过50次的长期实验(yàn)，但(dàn)是却没有发现任何(hé)的(de)有效证据(jù)。除了(le)一个地方，在1687年出版的自然哲(zhé)学数学原(yuán)理(lǐ)一书(shū)中，埃萨克牛顿发表了(le)万有(yǒu)引力定律，它揭(jiē)示(shì)了宇宙中天体运动的规律(lǜ)。往后的几(jǐ)百(bǎi)年来，当天(tiān)文学家们发现某些天体运行轨道(dào)出(chū)现(xiàn)异常，不(bù)符合万有引力定律(lǜ)的(de)时候，他们(men)就会知道(dào)，周围一(yī)定有未知的天体(tǐ)通过引力在摄动(dòng)它(tā)的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥(ào)本勒维耶就通过天王星(xīng)运行轨道的异常，推算并且发现了海王(wáng)星的存在。另外，哈(hā)雷(léi)彗(huì)星、冥王(wáng)星的发现(xiàn)都是应用万有(yǒu)引力(lì)定律所取得重大天文成就(jiù)的例子。但是这(zhè)些(xiē)发(fā)现都是在恒星系统的尺(chǐ)度当中，可当我们上升到(dào)星系或(huò)者是(shì)星团(tuán)的(de)尺度，事情就开始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家(jiā)弗里茨兹(zī)威基正在研究和测量后发星系(xì)团的质量。这是一个由数千个星(xīng)系(xì)所(suǒ)组成的巨大星系团(tuán)，这些星系被引力束(shù)缚(fù)在一起。测量(liàng)星系团的质(zhì)量(liàng)一般会使(shǐ)用到两种(zhǒng)方(fāng)法，当两种(zhǒng)方法结果一致，就可以确(què)定其(qí)质量的范围。

第一种是获得其"光(guāng)度(dù)学(xué)的(de)质量"，需要(yào)的数(shù)据是测量各个星系的光(guāng)度。

第二(èr)种是(shì)动力学质量的(de)计算，是(shì)利用(yòng)光谱(pǔ)红移测量星系团(tuán)中的各个(gè)星系相对于星系团的运动速度。当(dāng)测量结果出(chū)来之后(hòu)，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟(jìng)然(rán)是“光度学质量”的(de)400倍。这意味着，后发(fā)座星系团有99%的质(zhì)量消失了(le)，或者说这(zhè)99%的质量并不(bù)以可见光的形式(shì)所存(cún)在，我们无法看到(dào)。最(zuì)诡异的是(shì)，在测量速(sù)度的过程(chéng)中，兹威(wēi)基发现星系团中很(hěn)多星系的速度比理(lǐ)论上要快得多，按照牛顿的(de)运动学定律(lǜ)，仅靠(kào)这些(xiē)可见星系的质量所产生的引力是无(wú)法将它们束缚在星系(xì)团内的(de)，它们早就应该被抛出星系(xì)团(tuán)之(zhī)外了，除(chú)非有一种神秘的力量在起(qǐ)作用(yòng)，这种(zhǒng)力量来(lái)源于某种隐(yǐn)形的(de)物质。

据此(cǐ)，兹维基提出(chū)了这样部(bù)分不可见的暗质，它不发散光(guāng)、吸光(guāng)、反射光，但是它们却占据着宇宙中(zhōng)绝(jué)大(dà)部分的质量。只是当时的人们对这(zhè)样的一种说法(fǎ)不(bù)屑(xiè)一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物质”这个词才再(zài)一(yī)次出现(xiàn)。天(tiān)文学家(jiā)维(wéi)拉鲁宾和肯特福特在(zài)观测仙女座星系中(zhōng)的(de)恒星(xīng)运动。理论上来说，距离中心越远的恒星在其轨道上的运(yùn)行速度就会越慢。但是他(tā)们观(guān)测的结(jié)果(guǒ)却让(ràng)人感(gǎn)到不可思议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转速度几乎保(bǎo)持不(bù)变。可是根(gēn)据牛顿的万(wàn)有(yǒu)引力定律，在星系(xì)当(dāng)中如(rú)果没有足(zú)够大(dà)的(de)质量来吸引(yǐn)它们(men)，这(zhè)些外围的恒(héng)星(xīng)早就被甩(shuǎi)到(dào)宇宙当(dāng)中了。基于(yú)这种(zhǒng)现象，科学(xué)家们(men)会使用一种相(xiāng)对(duì)标准的方法来解释暗物(wù)质的存在，这种方法就是测量星系当中气体在X轴上距离星系中心的距离，以及(jí)在Y轴(zhóu)上气体的旋(xuán)转速度(dù)。如果(guǒ)出现异常的(de)结(jié)果，就认为(wèi)是由暗物质的力(lì)量(liàng)进入其中。

于是科学家(jiā)们通过(guò)射电(diàn)望远镜测(cè)量(liàng)了距离(lí)星系(xì)中心更远距离的氢元素，发现它们的旋转速度并不(bù)符(fú)合牛(niú)顿(dùn)的(de)力学定律(lǜ)。我们的太阳系也不(bù)例外，太(tài)阳系位于银河系的第三悬臂(bì)之上，距(jù)离(lí)银河系中心2.6万光年(nián)，根据(jù)万(wàn)有引力定律(lǜ)进行计算(suàn)，太(tài)阳系的(de)运(yùn)行(xíng)速度应该(gāi)是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒的速度围绕银河(hé)系旋转，这个(gè)实际速度远(yuǎn)远大于理(lǐ)论速度(dù)，那么产生以(yǐ)上这种向心(xīn)加速(sù)度的原因很(hěn)可能就是存在着一(yī)种我们看(kàn)不到(dào)的物质，是这些暗物质(zhì)的引力效应将(jiāng)星(xīng)系聚集在了一(yī)起。

也(yě)是从这时开始，越来越多的研究人员开始相(xiāng)信暗(àn)物质的存在。科学家根据星(xīng)系外恒星轨道(dào)的(de)速度，估(gū)算(suàn)在星系(xì)当中(zhōng)暗物质的(de)质量占整个星系(xì)质量的(de)85%。但是，暗物质并不是唯一(yī)可以解释这个现象的原(yuán)因。在一(yī)项新的研究(jiū)当中，科学家(jiā)们发现，几乎没(méi)有引力效(xiào)应的遥远恒星之(zhī)间，也会(huì)出现速度(dù)上的微小差异。另外，天文学家还发现了一(yī)个反常的星(xīng)系(xì)，叫(jiào)做(zuò)Agc114905。这(zhè)个星系距离地球大约2.5亿(yì)光年，大小和银河系不多，但是星(xīng)系当中存在的恒(héng)星数量却只(zhǐ)有银河系的(de)千分之一。

所以在(zài)理论上，该星系必(bì)须存在(zài)暗物质，否则(zé)就会分(fēn)崩离(lí)析。但(dàn)是科学(xué)家们使(shǐ)用最(zuì)先(xiān)进的望远(yuǎn)镜(jìng)对(duì)其进行了(le)40个小(xiǎo)时(shí)的详细测量之(zhī)后，发现星(xīng)系(xì)中的恒星(xīng)运动是可以(yǐ)用正常的(de)物(wù)质和力学定律来解释的。那么又有人提出，也许该星系(xì)的暗(àn)物质(zhì)，已经被附近的另(lìng)一(yī)个大星系剥离了。奇怪的是，它(tā)的(de)附近没有任何星系(xì)存在。造成这些现象的除了暗物质的假说之(zhī)外，另一种可能(néng)就是(shì)人(rén)类对引力的理解还不够全面，引力很可能在不同尺度空间中(zhōng)的工作方(fāng)式(shì)是不同的，这意味着在行星系尺度(dù)中的天体会沿着它们的(de)轨道，按照我们所理解的(de)方式运(yùn)动。但是上升到星系和星团的尺度，引力之间的(de)相(xiāng)互(hù)作用则是不同的方式。对(duì)于(yú)在星(xīng)系团之间的相互作用，科学家还引(yǐn)入了外部场效应的概念，指的是在数百万光年的规模上，巨大的质量之(zhī)间会产(chǎn)生对彼此特殊的效果，这个理论叫(jiào)做(zuò)MOND蒙(méng)德理(lǐ)论。如果(guǒ)MOND蒙德理论(lùn)成(chéng)立，这意味着我们需要对现在的物理(lǐ)定律进行修(xiū)正(zhèng)，这些发现(xiàn)也让(ràng)很多(duō)人认为暗物质假(jiǎ)说理(lǐ)论就此终结。但是在宇宙(zhòu)当中还有关于暗物质(zhì)存在的其他的理(lǐ)论证据，这些(xiē)理(lǐ)论(lùn)证据是蒙德(dé)理(lǐ)论所没法解释的“引力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年(nián)的子(zi)弹星系团(tuán)，由两(liǎng)个(gè)碰撞的(de)星系团所组成(chéng)，类似(shì)这样的星团，它们(men)大(dà)部(bù)分的(de)普通质(zhì)量都在(zài)星系的气体当(dāng)中。当(dāng)星(xīng)团以(yǐ)1000万公里/小时发生碰(pèng)撞的时候，星际气(qì)体的相互作用就会导致温度的急剧(jù)升高，速(sù)度大(dà)幅降(jiàng)低。所以(yǐ)在理论上，在碰(pèng)撞之后(hòu)，子弹星系团大部(bù)分的质量将位于所(suǒ)有这些气体所在(zài)的(de)中间(jiān)区域。那么我们通过什么来(lái)验证它的质(zhì)量区域到底是不是集中在中(zhōng)间(jiān)呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜传回(huí)了(le)宇宙(zhòu)当中第一张全(quán)彩(cǎi)的高清(qīng)照(zhào)片，在照片中我们可以(yǐ)明显(xiǎn)地(dì)看到很多星系似乎被拉伸产生(shēng)了(le)巨大的形(xíng)变。其(qí)实(shí)这些星(xīng)系本身并不(bù)是(shì)真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出(chū)了什(shén)么问题，而是这(zhè)样极遥远的(de)天体和我们(men)地球上(shàng)的(de)观测者之间。被一(yī)个质量超(chāo)级(jí)巨大的天体(tǐ)遮挡(dǎng)，这个超大质量的东西的引力(lì)，会使身后(hòu)更遥远(yuǎn)星系的光都发生了扭(niǔ)曲。这个现(xiàn)象(xiàng)就是引力透镜效应。这个巨大的天体可能是超大质(zhì)量的(de)黑洞或者是暗(àn)物质(zhì)。

所以当人们(men)对(duì)子弹星(xīng)系团观测(cè)的时候，发现它的大质量区域并不是在(zài)中间，而是在两侧。所以最好的(de)解释方法就是当(dāng)星团发生全部的碰撞时，可被观测到(dào)的质量气体(tǐ)被(bèi)卡在了(le)中间，暗物(wù)质则直(zhí)接通过了这个区域，并在两边形成了引力透镜。对子弹星系团的(de)引(yǐn)力(lì)透镜研究(jiū)也被(bèi)认为(wèi)是(shì)暗物(wù)质(zhì)存在的迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙(zhòu)当中最古老的光(guāng)。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万年(nián)之(zhī)后，可见光终于可(kě)以畅(chàng)通无阻地穿(chuān)越在宇宙当中了。经过了130多亿年(nián)之后，这些光在宇宙空间(jiān)背景(jǐng)上留下了各相同(tóng)性的微波辐射。其中红色的(de)部分(fēn)表示温(wēn)度较高的(de)区(qū)域，蓝色则表示相(xiāng)对较冷(lěng)的(de)区域，但实际上它们之间的温差只有万(wàn)分之一。

科(kē)学家们通过对前(qián)景背景分离后(hòu)的(de)二值图(tú)像进行连通域提取和标(biāo)记(jì)之后发现，如(rú)果宇宙(zhòu)当中没有(yǒu)暗物质，图形看起来不应该是(shì)这样的，而随着暗物质的增加(jiā)，一些峰(fēng)值的幅度会减(jiǎn)小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的(de)测量值，我们需要的(de)暗物质大约是普通物质(zhì)的5倍。这个(gè)数(shù)字与解释星系当(dāng)中恒星运(yùn)动所需要的暗物(wù)质比例(lì)是一致的。这就意味着。

用了一(yī)个简单的理论框架，就很好地解释(shì)了很(hěn)多不同的观(guān)测结果。而暗物质的本(běn)质就是宇(yǔ)宙当(dāng)中存在(zài)着某种类型的粒子，它们不参与任何其鸢尾花怎么读拼音，鸢怎么读他的(de)电磁作用(yòng)，只通过引力来相互作用。所以如果能够(gòu)找(zhǎo)到这种粒子的存在，就相当于找到了暗物质存在(zài)的实际证据。这(zhè)种(zhǒng)粒子到底是什么？科学家(jiā)们(men)已经提出了数十种的(de)假想目标(biāo)，而要寻找这(zhè)些(xiē)不同的目标粒子所(suǒ)需要的实验方(fāng)式(shì)也不相同。在(zài)过(guò)去的几十年当中，人类为了寻找这些看不(bù)见(jiàn)、摸不到，几(jǐ)乎不会与常规物质(zhì)相(xiāng)互作用的“暗物(wù)质”，科学家们(men)已经进(jìn)行了超(chāo)过50次的实验，却没有任何实质(zhì)性(xìng)的(de)发现，除了一(yī)个地方，意大利的格兰萨(sà)索山，隶(lì)属于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地(dì)下(xià)矿井当中(zhōng)，藏(cáng)着(zhe)地球上(shàng)最大的地学实验(yàn)室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高的探测器，一(yī)直致力于寻找(zhǎo)暗物质粒子的(de)周期(qī)性震荡。

自1997年(nián)以来(lái)，这里的科(kē)学(xué)家声称观测到(dào)了某种信号。经过(guò)了20多(duō)年的(de)数据收集，人们发现了一个有趣(qù)的事情。探测率会(huì)在(zài)每(měi)年的6月份达到峰值，然后在11月(yuè)降(jiàng)到最(zuì)低，而且(qiě)在20年当(dāng)中每年都是一样。一些科学家认为(wèi)这(zhè)可能是(shì)人(rén)类(lèi)发现暗物质的第一个直接证据。

但是为什么(me)暗(àn)物质(zhì)会产生(shēng)周期性(xìng)的(de)年度(dù)信号呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公里/秒的速度围(wéi)绕着(zhe)银河系进(jìn)行移(yí)动，那(nà)么如果(guǒ)暗物质存在宇宙(zhòu)当中，这意(yì)味着我们也(yě)在(zài)以(yǐ)这样的速度在穿越着暗物质流，这个(gè)过程中(zhōng)会产生相(xiāng)应的振荡，同时地球又以(yǐ)30公里(lǐ)/秒的速度围绕太阳进行旋(xuán)转。所以有半(bàn)年(nián)的时间，地球围绕太(tài)阳的方向与太阳环(huán)绕银河系的(de)方向(xiàng)是一致的，而另外半年则与之(zhī)相反。

而在6月份的时候，地(dì)球与太阳的方向正好(hǎo)达到完全一(yī)致(zhì)，这是理论(lùn)上地球穿越(yuè)暗物(wù)质流最快的时(shí)段。而在(zài)11月(yuè)份(fèn)，又(yòu)恰好(hǎo)达到了最慢值(zhí)。尽管在实(shí)际的情况中，太(tài)阳系相对银河系的平(píng)面呈现了60度的倾斜，但是(shì)这并不影响(xiǎng)这个理论(lùn)的有效性。

因此科学家(jiā)认为这可以(yǐ)用(yòng)来解释，研究人员们所观(guān)测到的周期性信号。当然也可能(néng)有(yǒu)其他的情况，造成这种年度周(zhōu)期信号的差(chà)异也可能是(shì)温度、湿度(dù)、土壤(rǎng)中的水分、高山上的(de)积雪，甚至连意大(dà)利游客的数量也符合这个周期的规律。

所以，科学家们(men)又在南半球建(jiàn)立了一个几乎相同的(de)实验室，这里的季节与之(zhī)前的实验室正好(hǎo)相反，而在这里，地球(qiú)穿(chuān)过暗物(wù)质流的运动(dòng)特征和第一(yī)个实验室是一样的。

因此(cǐ)，如(rú)果在这里可以得(dé)到(dào)相同的信号，就可(kě)以成为暗物质所存(cún)在的非常有力的证(zhèng)据了。但(dàn)是(shì)由于这个实(shí)验室刚刚(gāng)建成不(bù)久，所以截至目(mù)前还无法提供(gōng)相应的数(shù)据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太空望远(yuǎn)镜叫做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大小跟哈(hā)勃望远镜(jìng)相同，但它的(de)宽(kuān)视场仪器提供的视(shì)野是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南希(xī)格雷斯(sī)罗曼太空望远镜其中(zhōng)一个关键的用途(tú)就是探(tàn)索(suǒ)暗(àn)物质背(bèi)后的(de)奥秘，对于探(tàn)测的结果，我们只能拭目(mù)以待(dài)了。费米实验室粒(lì)子天体物理中心的(de)科学家丹琥珀和贾森(sēn)斯特(tè)芬研究发现，如(rú)果暗(àn)物(wù)质(zhì)存在，它(tā)们极有可(kě)能拥有另(lìng)一(yī)种神秘的效应(yīng)，这种(zhǒng)暗物质(zhì)效(xiào)应，会支持(chí)宇宙当中生命的诞生，或(huò)者(zhě)说是生命(mìng)进化的一个重要因素。

如果这一理(lǐ)论得(dé)到进一步(bù)的证实，那么遍布宇宙(zhòu)当中(zhōng)的暗物(wù)质会不会意味着(zhe)人类并不孤单呢？或许在宇宙(zhòu)当中(zhōng)某(mǒu)个角落的(de)行星上，暗(àn)物质(zhì)正在通过这样(yàng)的效应(yīng)创造(zào)生命。当然(rán)，这些推(tuī)论(lùn)的大前(qián)提(tí)是要先找到暗物质(zhì)存(cún)在的(de)实(shí)际证(zhèng)据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的(de)支持(chí)是我更新的动力！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 鸢尾花怎么读拼音，鸢怎么读