宇宙(zhòu)是“人为(wèi)制造”的？为何会存(cún)在科学(xué)无法解(jiě)释(shì)的“暗物质”？暗物(wù)质又(yòu)究竟是(shì)什么？人(rén)类为了寻找暗物质(zhì)存在(zài)的证(zhèng)据，科学家们在过去(qù)的几十年当(dāng)中进行了超(chāo)过50次(cì)的长期实验，但(dàn)是却没有(yǒu)发现任何的有效(xiào)证据。除(chú)了一个(gè)地方，在1687年出版(bǎn)的(de)自然(rán)哲学数学(xué)原理一书中，埃(āi)萨克牛(niú)顿发表(biǎo)了万有引力定律，它揭(jiē)示了宇宙中(zhōng)天体运动的(de)规律(lǜ)。往后的几百年来(lái)，当天(tiān)文学家们发(fā)现某些天体运行轨道(dào)出现异常，不(bù)符(fú)合万有引(yǐn)力定律(lǜ)的时候，他们就会知道，周围一(yī)定(dìng)有未知的(de)天体通过引力在(zài)摄动它(tā)的轨(guǐ)道。比如在(zài)1846年(nián)，奥本勒维耶(yé)就通(tōng)过天王星运(yùn)行轨(guǐ)道的异常(cháng)，推算并(bìng)且(qiě)发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的(de)发(fā)现都是(shì)应用(yòng)万有引力(lì)定律(lǜ)所取得重(zhòng)大天文(wén)成就的例子。但是这些(xiē)发现都(dōu)是在恒(héng)星系统的尺度当中，可当我们上升到星系或者是(shì)星团的尺度，事情就开始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的物理学(xué)家(jiā)弗(fú)里(lǐ)茨兹威基正在研究(jiū)和测(cè)量(liàng)后发星系团(tuán)的质(zhì)量。这是(shì)一个(gè)由数(shù)千个星系所组成的巨(jù)大星系团(tuán)，这(zhè)些(xiē)星系被引力(lì)束缚在一起。测量星(xīng)系团的质量(liàng)一般会使(shǐ)用到(dào)两(liǎng)种方法，当两(liǎng)种方法结果一致，就可以确定(dìng)其质量的(de)范围。

第(dì)一种(zhǒng)是获得(dé)其(qí)"光度学的(de)质(zhì)量"，需要的数据是(shì)测量各个星系的光度。

第二种是动力学质量(liàng)的计算，是利用光谱红(hóng)移测(cè)量星系团中的各(gè)个星系相对于星系团(tuán)的运(yùn)动速度。当测量(liàng)结果出来之(zhī)后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的(de)400倍(bèi)。这意(yì)味(wèi)着，后发座星(xīng)系团有(yǒu)99%的质量(liàng)消失了，或(huò)者说这(zhè)99%的质量并不以可见(jiàn)光的形式所(suǒ)存在，我们无(wú)法看到。最诡异(yì)的是，在测(cè)量(liàng)速度的过程(chéng)中，兹威基发现星系(xì)团中很多星系的速度比理论(lùn)上要快得多，按(àn)照牛顿的运(yùn)动(dòng)学(xué)定律，仅靠这些(xiē)可(kě)见星(xīng)系(xì)的质量所(suǒ)产(chǎn)生的引力是无法将它们束缚(fù)在星系团内的(de)，它们早就应(yīng)该被(bèi)抛出(chū)星系团(tuán)之外了，除非有一(yī)种神秘的力(lì)量在起作用，这(zhè)种力量来源于某种隐形的物(wù)质。

据此(cǐ)，兹维基提出了这样(yàng)部分不可见的暗质，它不发散光、吸光、反(fǎn)射光，但是它们却占(zhàn)据(jù)着(zhe)宇宙中绝(jué)大部分的(de)质(zhì)量。只是当时的人们对这样的一(yī)种(zhǒng)说法不屑一顾。

直(zhí)到40年之(zhī)后，“暗物质”这个词才再一(yī)次出(chū)现。天文学(xué)家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙(xiān)女座(zuò)星系中的恒星运动。理(lǐ)论上(shàng)来说，距离中(zhōng)心越远的恒星在(zài)其轨道上的运行速度就会越慢。但是他们观测的(de)结(jié)果却让人感到不可思议。

随着与中心(xīn)距离的增加，恒星的(de)旋转速度几乎保持不变。可是(shì)根据牛顿的万有引力定(dìng)律(lǜ)，在星系当中如果没有足够(gòu)大的(de)质量来吸引它们，这些外(wài)围的恒星(xīng)早(zǎo)就(jiù)被甩到宇(yǔ)宙(zhòu)当中了(le)。基于这种(zhǒng)现象，科学家们(men)会(huì)使用一(yī)种相对标准的方法(fǎ)来解(jiě)释暗物质的(de)存在，这种(zhǒng)方法就是测(cè)量星系(xì)当(dāng)中气体(tǐ)在X轴上距离星系中心的(de)距离(lí)，以及在Y轴上气体(tǐ)的旋转(zhuǎn)速度。如果出现异常的(de)结果，就认为是由暗物质的(de)力量(liàng)进入其中。

于(yú)是科学家们通(tōng)过射电望远镜测(cè)量了距离星系中心更远距(jù)离的氢元(yuán)素(sù)，发现(xiàn)它(tā)们的旋转速度(dù)并(bìng)不符合牛顿的力学定律(lǜ)。我(wǒ)们的太阳(yáng)系也不例外，太阳系(xì)位于银河系的(de)第(dì)三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光(guāng)年，根据万(wàn)有引力定(dìng)律进行计算，太阳系的运(yùn)行速度应该是160千米(mǐ)/秒，但(dàn)实际上，太阳系正(zhèng)在(zài)以220千米/秒的速度围绕银(yín)河(hé)系旋(xuán)转，这个实际(jì)速度(dù)远远大于理(lǐ)论速度，那么产(chǎn)生(shēng)以(yǐ)上这(zhè)种(zhǒng)向心加速(sù)度的原因很可能(néng)就是存(cún)在着一种我们看不到的物质，是这些(xiē)暗物质的(de)引力(lì)效应将(jiāng)星系聚(jù)集在了一起。

也是从这时(shí)开(kāi)始，越(yuè)来越(yuè)多的研究人员开始相(xiāng)信(xìn)暗物质的存在。科学家根据星(xīng)系外恒星轨道的速度(dù)，估(gū)算(suàn)在星(xīng)系当(dāng)中暗物质的质量(liàng)占整个星系质(zhì)量的(de)85%。但是，暗物质(zhì)并不是唯一(yī)可(kě)以解(jiě)释这个现象的原(yuán)因。在一项新的研究当中，科(kē)学家们(men)发现，几乎没有引力(lì)效应(yīng)的遥远恒星之(zhī)间，也会出现速度上的(de)微小差异。另(lìng)外，天文学家(jiā)还发(fā)现了一(yī)个反常(cháng)的星(xīng)系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离地球大约2.5亿光(guāng)年，大小和银河系不多，但(dàn)是星系(xì)当中(zhōng)存在的恒星数量(liàng)却只俄罗斯乌克兰什么时候结束战争有银河系的千分之(zhī)一。

所以(yǐ)在(zài)理论上，该星(xīng)系必须(xū)存在暗物质，否则就会(huì)分(fēn)崩(bēng)离析。但是(shì)科学家们使(shǐ)用最先进的望远镜对其进行(xíng)了40个小时的详细测量之后，发现(xiàn)星系中的恒星(xīng)运动是可以用(yòng)正常的物质和力学定律来(lái)解(jiě)释的。那么(me)又有人提出，也许该(gāi)星系(xì)的暗物质(zhì)，已经被(bèi)附(fù)近的另一(yī)个(gè)大星(xīng)系(xì)剥(bō)离(lí)了。奇怪的是，它的(de)附近(jìn)没(méi)有任(rèn)何(hé)星系存在(zài)。造成这些现象的(de)除了暗物质(zhì)的假说之外，另一种可(kě)能(néng)就是人类对引力(lì)的理解还不(bù)够全面，引力(lì)很可能在不同(tóng)尺度空间(jiān)中的工作(zuò)方(fāng)式(shì)是不同的(de)，这意味着在行(xíng)星系尺度中的天体会沿(yán)着(zhe)它们的轨(guǐ)道，按照我(wǒ)们所理解的方式运动(dòng)。但是上升到(dào)星系和星团(tuán)的尺度，引力之间的相互作(zuò)用则是不(bù)同的方式。对(duì)于(yú)在星(xīng)系团(tuán)之间(jiān)的(de)相(xiāng)互作用，科(kē)学家还引(yǐn)入(rù)了外部场效应(yīng)的概念(niàn)，指(zhǐ)的是在数百万(wàn)光年(nián)的规模上，巨大的(de)质量之间(jiān)会产生对彼此(cǐ)特殊的效果(guǒ)，这(zhè)个理论叫做(zuò)MOND蒙德(dé)理(lǐ)论。如果MOND蒙(méng)德理论成(chéng)立，这(zhè)意(yì)味(wèi)着(zhe)我(wǒ)们(men)需要对现在(zài)的物理定(dìng)律进行修正(zhèng)，这些发现也让很多人认为(wèi)暗物质假说理论就此(cǐ)终结。但是(shì)在宇宙当中还有关(guān)于暗物质存在的(de)其他(tā)的理论(lùn)证据，这(zhè)些理论证(zhèng)据是蒙德理论所没法(fǎ)解释的(de)“引力透镜”。

径向(xiàng)距离(lí)为37亿光年的子弹星(xīng)系(xì)团，由两个碰撞的星(xīng)系团所组成，类似这样的星团，它们大部分(fēn)的普通质量都在星(xīng)系的气体当(dāng)中。当星团以(yǐ)1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞的时候，星际气体的相互作用就会(huì)导致温度的急剧升高(gāo)，速度大幅(fú)降低。所以在理(lǐ)论上，在碰撞之后，子(zi)弹星(xīng)系团大部分(fēn)的(de)质量将位于所有这些气体所在的中间区域。那么(me)我(wǒ)们(men)通过什(shén)么来验(yàn)证(zhèng)它(tā)的(de)质量区域到底(dǐ)是不是集中在中间呢(ne)？前不久，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远镜(jìng)传回了宇(yǔ)宙当中第(dì)一张全彩的(de)高清(qīng)照片，在照片(piàn)中我们可以明显地看到很多星系似乎(hū)被拉伸产生了巨大的(de)形变。其(qí)实这些星系(xì)本身并不是(shì)真的(de)被扭曲了，也不是(shì)韦伯望(wàng)远镜出了什么问题(tí)，而是(shì)这样极(jí)遥远(yuǎn)的天体和我们地球(qiú)上的观测者(zhě)之间。被一个质量超级巨大的天体遮(zhē)挡，这个超(chāo)大质量的东(dōng)西(xī)的(de)引(yǐn)力，会(huì)使(shǐ)身后更遥远星系的光都发(fā)生(shēng)了扭曲。这个现象就是引力(lì)透镜效应。这个巨(jù)大(dà)的天体可(kě)能是(shì)超大质量的黑(hēi)洞或者是(shì)暗物质。

所以当人们对子弹星系团观测的时候，发现它的大质量(liàng)区域并(bìng)不(bù)是在(zài)中间，而(ér)是在两侧。所以(yǐ)最好的(de)解释(shì)方法就是当星团发(fā)生全(quán)部的(de)碰撞时(shí)，可被观测(cè)到的质量气体被卡(kǎ)在(zài)了中间，暗(àn)物质则直(zhí)接通过了这个区域，并在两(liǎng)边形成了引(yǐn)力透镜。对子弹星系团的引(yǐn)力透镜(jìng)研究也被认为是暗(àn)物质存在的迄今为止(zhǐ)最好的(de)理论证(zhèng)据。

除(chú)此之外，还有来自(zì)宇宙(zhòu)当中(zhōng)最古老(lǎo)的光。从宇宙大爆炸(zhà)开始，38万(wàn)年(nián)之后，可见(jiàn)光终(zhōng)于可(kě)以畅通无(wú)阻地穿越在宇(yǔ)宙当中(zhōng)了(le)。经过了130多亿年之后，这些光(guāng)在(zài)宇宙空间背景上(shàng)留下了(le)各相同性的微波辐射。其中红色的(de)部分表示(shì)温度较(jiào)高的区域(yù)，蓝色(sè)则表示(shì)相(xiāng)对较冷(lěng)的区域，但实(shí)际上它们之间(jiān)的温差只(zhǐ)有万分之一。

科学家(jiā)们通过对前景背景分离后(hòu)的(de)二值图像(xiàng)进行连通域提取和标(biāo)记之后发现，如果宇宙当中(zhōng)没有(yǒu)暗物质(zhì)，图形看(kàn)起来不(bù)应(yīng)该是这样的，而随着暗物质的增加，一些峰值的幅(fú)度会减小，才变得看(kàn)起来“和(hé)谐(xié)”。为了(le)匹配宇(yǔ)宙微波(bō)背景辐射的(de)测(cè)量值，我(wǒ)们需要的暗物(wù)质大约是普通(tōng)物(wù)质的5倍。这个数(shù)字与解释星(xīng)系当中恒星运动(dòng)所需要的暗物质比例(lì)是(shì)一致的。这(zhè)就意味着(zhe)。

用了一个(gè)简单的理(lǐ)论框架(jià)，就很好地解释了很多不同的观测结果。而暗物质的(de)本质就是宇(yǔ)宙当中存在着某种(zhǒng)类型(xíng)的(de)粒子，它们不参与任何(hé)其他的电磁(cí)作用，只(zhǐ)通过引力来(lái)相互作用。所以如(rú)果能够找到这种粒子的存在，就相(xiāng)当于找到(dào)了暗(àn)物质存在的实际证据。这种粒子到底是什么？科学家(jiā)们已经提(tí)出(chū)了数十种的假想(xiǎng)目标，而要寻找这些不同的目标(biāo)粒子所需(xū)要的(de)实验方式也不相同。在过去的(de)几十年当中，人(rén)类为了寻找这(zhè)些看(kàn)不(bù)见、摸不(bù)到(dào)，几(jǐ)乎不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科学家们(men)已经进行了(le)超过50次的实验(yàn)，却没(méi)有任何实质性的发现，除了一个地方，意大利的(de)格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井(jǐng)当中(zhōng)，藏着地球上最(zuì)大的(de)地学实验室，这个(gè)实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有(yǒu)一个三层楼高(gāo)的探测器(qì)，一直(zhí)致力于寻找(zhǎo)暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声(shēng)称观测到了某种信号。经过了(le)20多年的数据收(shōu)集(jí)，人们发现了一个有趣的事情。探测率(lǜ)会(huì)在每年(nián)的(de)6月份达到(dào)峰(fēng)值，然后在(zài)11月降到(dào)最(zuì)低，而且在20年当中每年都(dōu)是一样。一些科学家(jiā)认为这(zhè)可能是人类发现暗物质(zhì)的第一个直接证据。

但是为什(shén)么暗物质会产生周期性的(de)年度信号呢？刚才我(wǒ)们(men)讲了太阳系(xì)正在(zài)以(yǐ)220公里(lǐ)/秒的速度围绕(rào)着银(yín)河系进行移动，那么(me)如果暗物(wù)质存在宇宙(zhòu)当中，这(zhè)意味着我们也在以这样的速度在穿(chuān)越着暗物质流，这个过程中会产生(shēng)相应的(de)振荡，同(tóng)时地(dì)球又以30公里(lǐ)/秒的(de)速度围绕太阳进行旋转。所以有半(bàn)年的时间，地球(qiú)围绕(rào)太(tài)阳的方向与太(tài)阳环绕银河系的方向是一致的，而另外半年则与(yǔ)之相反。

而在(zài)6月份的时候(hòu)，地球与太(tài)阳的方向正好(hǎo)达到(dào)完全一致(zhì)，这(zhè)是理论(lùn)上地球穿越暗物(wù)质流最快的(de)时段。而在11月份，又恰好达(dá)到了最慢值。尽管在实际的情况(kuàng)中(zhōng)，太阳系相对(duì)银河(hé)系的平面呈现了60度的倾斜，但是(shì)这(zhè)并不(bù)影响(xiǎng)这个理(lǐ)论的有(yǒu)效性。

因此科学家认(rèn)为(wèi)这可以用(yòng)来解(jiě)释，研究人员们(men)所观(guān)测到的(de)周(zhōu)期性信号。当然也可能有其他(tā)的(de)情(qíng)况，造成这种年(nián)度周期信号的(de)差异也可能是温度、湿(shī)度、土壤中(zhōng)的水(shuǐ)分、高山上的(de)积(jī)雪，甚至连意(yì)大利(lì)游客的数量也符合(hé)这个周期(qī)的规律。

所以(yǐ)，科学家们又在南(nán)半球建立了一个几乎相(xiāng)同的实验(yàn)室，这(zhè)里(lǐ)的季节与之前的(de)实验室(shì)正好(hǎo)相(xiāng)反，而(ér)在这里，地球穿过(guò)暗物质流的(de)运动(dòng)特征和第一(yī)个实验(yàn)室(shì)是一样的。

因(yīn)此(cǐ)，如果在这里可以得到相同的信号(hào)，就可以(yǐ)成为(wèi)暗物质所存在(zài)的(de)非常(cháng)有力的证据了。但是由于(yú)这个实验(yàn)室刚刚建成不久，所以截至目前还(hái)无法提供相应的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一(yī)台新的望远镜，这(zhè)台(tái)太(tài)空(kōng)望(wàng)远镜叫做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它(tā)的主镜(jìng)大小(xiǎo)跟哈勃望(wàng)远镜相(xiāng)同，但(dàn)它的宽视(shì)场(chǎng)仪(yí)器提(tí)供的视野是哈(hā)勃红(hóng)外仪器的100倍(bèi)。南(nán)希格(gé)雷斯罗曼太空望远镜其(qí)中一(yī)个(gè)关键的用途就是探索(suǒ)暗物质背后的奥秘，对于探(tàn)测(cè)的结(jié)果，我(wǒ)们只能拭目(mù)以待了。费米实验室(shì)粒子天体物理中心的科学(xué)家丹琥珀和(hé)贾森斯特芬研究发现，如果暗物质存在，它们极有可能拥有另一种(zhǒng)神秘的效应，这种暗(àn)物质效应，会(huì)支(zhī)持(chí)宇宙当中生命的诞(dàn)生，或(huò)者说是生命(mìng)进化的一个(gè)重要(yào)因(yīn)素。

如果这一理(lǐ)论(lùn)得到进一步的证实，那么遍(biàn)布宇(yǔ)宙当中(zhōng)的暗物(wù)质会不会意味(wèi)着人类并不孤(gū)单呢？或许在宇宙当中某个角(jiǎo)落的行星上，暗物质正在通(tōng)过这(zhè)样(yàng)的效(xiào)应创造(zào)生命。当然(rán)，这些(xiē)推论的大前提(tí)是要(yào)先找到(dào)暗物质存在的实际证据。那么(me)小伙伴们，你们觉得暗物(wù)质(zhì)到(dào)底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动(dòng)力！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 俄罗斯乌克兰什么时候结束战争