宇宙是“人为制造”的？为何会存(cún)在科学无法解释的(de)“暗物质”？暗物(wù)质又究竟是什么？人类为了寻(xún)找暗(àn)物质存(cún)在(zài)的证据，科学家们在过去的(de)几(jǐ)十年当中进(jìn)行了超(chāo)过50次的(de)长期实验(yàn)，但(dàn)是却没(méi)有发现(xiàn)任何的有效(xiào)证据。除了一个地方(fāng)，在1687年出(chū)版(bǎn)的自然哲(zhé)学数学(xué)原(yuán)理(lǐ)一书中，埃(āi)萨(sà)克牛顿发表了万有引力定律(lǜ)，它揭(jiē)示了宇宙(zhòu)中(zhōng)天体运(yùn)动(dòng)的规(guī)律。往后的几百(bǎi)年来，当天文学家们发现某些天(tiān)体运行轨道出现异常，不符合万有引力定(dìng)律(lǜ)的时候，他(tā)们(men)就会知道，周(zhōu)围(wéi)一定有未知的天体(tǐ)通过(guò)引力在摄动它(tā)的(de)轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本勒(lē乡字用五笔怎么打出来，乡字五笔怎么打法i)维耶(yé)就(jiù)通过天王星运行轨道的异常，推算并且发现了海王星的(de)存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王星的发现都是应(yīng)用万(wàn)有引力定(dìng)律所取(qǔ)得重(zhòng)大天文(wén)成就(jiù)的(de)例(lì)子。但是(shì)这(zhè)些发(fā)现都是(shì)在恒(héng)星系统的(de)尺度(dù)当中，可当我们上升到星(xīng)系或(huò)者是星团的尺度，事情就开始(shǐ)变得诡(guǐ)异了。

1933年(nián)，瑞士的物理学家弗里茨(cí)兹威基正在研究(jiū)和(hé)测量后发(fā)星系团的质量(liàng)。这(zhè)是一个由(yóu)数千个星系所组成的巨大星系团，这些星系被引力束缚在一起(qǐ)。测量星系团的质(zhì)量一般(bān)会(huì)使(shǐ)用到(dào)两种方法，当两种方法结果一致，就可以(yǐ)确定其质量的范(fàn)围(wéi)。

第一种是获得(dé)其"光度(dù)学的质量"，需要的数据是测(cè)量各个星系的光度。

第二(èr)种是动力学质量的计(jì)算，是(shì)利用(yòng)光谱红移测量星系团中的各个(gè)星系相对(duì)于星(xīng)系团的(de)运动(dòng)速度。当测量(liàng)结(jié)果出来之(zhī)后，兹(zī)威基(jī)彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意(yì)味着(zhe)，后发座星(xīng)系团有99%的质量消(xiāo)失(shī)了，或者说这99%的质量并不以可(kě)见光的形式所存在，我们(men)无法(fǎ)看到。最诡异(yì)的是，在(zài)测量速(sù)度的过程中，兹威(wēi)基发现星系团中很(hěn)多星系的速度比理论上要快得多(duō)，按(àn)照牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星系的(de)质(zhì)量所产生(shēng)的引力是(shì)无法将它(tā)们束缚在星系团(tuán)内的，它们早就(jiù)应该被抛出(chū)星系(xì)团之外了，除非有一种神秘的力量在起作用，这(zhè)种力(lì)量来源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提出了这样部分不可(kě)见的暗质，它不发(fā)散光、吸光(guāng)、反(fǎn)射光，但是(shì)它们却占(zhàn)据着宇宙中绝(jué)大部分的质量。只是当时的人们对这样的一种说法不屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗物质”这(zhè)个词才(cái)再(zài)一次(cì)出现(xiàn)。天文学家维拉鲁宾和肯(kěn)特福特在观测仙女座星系中的恒星(xīng)运动(dòng)。理(lǐ)论(lùn)上(shàng)来说，距离中心越远的恒星(xīng)在其(qí)轨道(dào)上的运行速度就会越慢。但是他们观测的(de)结果却让(ràng)人感到不可思议。

随着与(yǔ)中心距(jù)离的(de)增加，恒星(xīng)的(de)旋(xuán)转(zhuǎn)速度(dù)几乎保持不变。可(kě)是(shì)根据(jù)牛顿的万有(yǒu)引力定律，在星系(xì)当中(zhōng)如(rú)果没(méi)有足(zú)够大(dà)的质(zhì)量来吸引(yǐn)它(tā)们，这些外围的恒星(xīng)早就(jiù)被甩到宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)了。基于(yú)这种(zhǒng)现象，科学家们(men)会使用一(yī)种相对(duì)标准的方(fāng)法来解释暗物质的存(cún)在，这种方法(fǎ)就是测量星(xīng)系(xì)当中气(qì)体在(zài)X轴上(shàng)距(jù)离星系(xì)中心的距离，以及(jí)在Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速度(dù)。如果出现(xiàn)异常的结果，就(jiù)认为是(shì)由暗物(wù)质的力量进入其中。

于(yú)是科(kē)学家们通过射电望远(yuǎn)镜测量了距离(lí)星系中心(xīn)更远距离的氢元素，发现它们的旋(xuán)转速度并不符(fú)合牛顿的(de)力学(xué)定律。我们(men)的(de)太阳系也不(bù)例外(wài)，太阳(yáng)系(xì)位于(yú)银河系的(de)第三悬臂(bì)之上，距离银(yín)河系(xì)中心2.6万光年，根据万(wàn)有引力(lì)定律进行计算，太阳系的运行(xíng)速度(dù)应该(gāi)是160千米/秒(miǎo)，但实(shí)际上，太阳系正在(z乡字用五笔怎么打出来，乡字五笔怎么打法ài)以220千米/秒的(de)速度围绕银河系旋转，这个实(shí)际速度远远大于理(lǐ)论速度，那(nà)么产(chǎn)生以上这种向心加速度的原因很(hěn)可能就是(shì)存在着(zhe)一种我(wǒ)们看不到的物质，是这些(xiē)暗物质的引力(lì)效应(yīng)将星系聚集在了一起(qǐ)。

也是从这时(shí)开(kāi)始，越来越多的研究人员开(kāi)始相(xiāng)信(xìn)暗物质的存(cún)在。科学家根据星系外恒星轨道的速度(dù)，估(gū)算(suàn)在星系当中暗物(wù)质的(de)质量占整个(gè)星系(xì)质量的85%。但是，暗物质并不是唯一(yī)可以解释(shì)这个现象的(de)原(yuán)因。在一项(xiàng)新的(de)研(yán)究当中，科学家(jiā)们发现，几乎没有引力(lì)效应的遥远恒星之(zhī)间，也(yě)会出现速(sù)度(dù)上的微小(xiǎo)差异。另外，天(tiān)文学家还(hái)发现(xiàn)了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系距离地球大约(yuē)2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河(hé)系不多，但是星系当(dāng)中存在的(de)恒星数量却只有银(yín)河系的(de)千分之一(yī)。

所以(yǐ)在理(lǐ)论上，该星(xīng)系必须(xū)存在暗物质，否则就会分崩离析。但是(shì)科(kē)学(xué)家们使用(yòng)最先进的望远镜(jìng)对其进行了40个小时的详(xiáng)细测(cè)量之后，发现星系(xì)中(zhōng)的恒星运动(dòng)是可(kě)以用正常的物质(zhì)和力学定律来(lái)解(jiě)释的(de)。那么又有人(rén)提出，也许该星系的(de)暗物(wù)质，已(yǐ)经被附近的另一(yī)个大星系剥(bō)离(lí)了(le)。奇怪的(de)是(shì)，它的附近没有任何星系存在。造(zào)成(chéng)这些现(xiàn)象的(de)除了暗物质(zhì)的假说(shuō)之外，另一种(zhǒng)可(kě)能(néng)就是人类对引力的(de)理解(jiě)还不够全面，引(yǐn)力(lì)很(hěn)可能(néng)在不(bù)同尺(chǐ)度空间(jiān)中的(de)工(gōng)作方式是不同的，这意味着在(zài)行星(xīng)系尺度中的天(tiān)体(tǐ)会沿着它们(men)的轨道，按照我们所理解(jiě)的方(fāng)式(shì)运(yùn)动。但是上升到星系和(hé)星(xīng)团的尺度，引力之间的相互作用(yòng)则(zé)是(shì)不同(tóng)的(de)方(fāng)式。对于(yú)在星系团之间的相互(hù)作(zuò)用，科学家还引入(rù)了外部场(chǎng)效应(yīng)的(de)概念，指(zhǐ)的是在数百万光年的(de)规模上，巨大的质量(liàng)之间会产生对彼(bǐ)此特(tè)殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这意味着(zhe)我们需要对现(xiàn)在的物理(lǐ)定律进(jìn)行(xíng)修正，这些发现也(yě)让很多人认为暗(àn)物质假说(shuō)理论就此终结(jié)。但是在宇宙当中还有(yǒu)关于暗(àn)物质存在的其他的(de)理(lǐ)论证据，这些理论证(zhèng)据是蒙德理论(lùn)所没(méi)法解(jiě)释的(de)“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹(dàn)星系(xì)团，由两个碰撞的星系团(tuán)所(suǒ)组成(chéng)，类似这样的星(xīng)团，它们大(dà)部分的普通质(zhì)量(liàng)都在星系(xì)的(de)气(qì)体当中。当(dāng)星团以(yǐ)1000万公里/小(xiǎo)时发生(shēng)碰撞的时(shí)候，星际气体的相互作用就会导(dǎo)致温度的急剧升(shēng)高，速度大(dà)幅降(jiàng)低(dī)。所以在(zài)理论上，在碰撞之(zhī)后，子弹星系团大部分的质(zhì)量将位(wèi)于所(suǒ)有(yǒu)这些气体所在的中间区域。那么我们通过什么来验证它的质(zhì)量区域到底(dǐ)是不是集中在中间(jiān)呢(ne)？前(qián)不久，詹(zhān)姆(mǔ)斯韦伯太空望(wàng)远镜传回了宇宙当中(zhōng)第一张全彩的高清照(zhào)片，在(zài)照片中我(wǒ)们可以明(míng)显地(dì)看到很多(duō)星系似乎被(bèi)拉伸产生了巨大的形(xíng)变。其实这些(xiē)星系本身并不是真(zhēn)的(de)被扭曲了(le)，也不是(shì)韦伯望远(yuǎn)镜出了什么问题，而(ér)是这(zhè)样极遥远的(de)天(tiān)体和我们地球上(shàng)的观测者之间。被一个质量超级巨大的天体遮(zhē)挡，这个超大质量(liàng)的(de)东西的引力(lì)，会(huì)使身后更遥(yáo)远星系(xì)的光都发(fā)生了扭曲。这个现象(xiàng)就是引力(lì)透镜效应。这个巨大的天体(tǐ)可(kě)能是超大(dà)质量的黑洞(dòng)或者是暗物质。

所以(yǐ)当人们对子弹(dàn)星系团观(guān)测的时候，发(fā)现它的大质(zhì)量(liàng)区域并不是在中间(jiān)，而是在两侧。所(suǒ)以最(zuì)好的解(jiě)释方法就是当星团发生全部的碰撞时，可(kě)被(bèi)观(guān)测到的质(zhì)量气(qì)体被卡在了中间(jiān)，暗物质则直接通过了(le)这个区(qū)域，并(bìng)在两边形成了引力透镜。对子弹(dàn)星系(xì)团(tuán)的(de)引力透镜研究也被认为是暗物质(zhì)存在(zài)的迄今为止最好的理论证(zhèng)据。

除此之外，还(hái)有来自宇宙(zhòu)当中最古老的光。从宇(yǔ)宙(zhòu)大(dà)爆炸开(kāi)始，38万年(nián)之(zhī)后，可(kě)见光(guāng)终于(yú)可以畅通(tōng)无阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年之(zhī)后(hòu)，这些光在宇宙空间背(bèi)景上留下了各相同性的微波辐射。其中红(hóng)色的部分表示温度较高的区域，蓝色则表示(shì)相对较冷的(de)区域，但实(shí)际上它(tā)们(men)之间的温差只(zhǐ)有万(wàn)分之一。

科学家(jiā)们通过对前景背(bèi)景分离(lí)后(hòu)的(de)二值图(tú)像进行连(lián)通(tōng)域提(tí)取和标记(jì)之(zhī)后发现，如果(guǒ)宇(yǔ)宙当中没有暗物质，图形看起来不(bù)应该是这样的，而随(suí)着暗物质的(de)增加，一些(xiē)峰值的幅度会(huì)减小(xiǎo)，才(cái)变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测量值，我们需要的(de)暗物(wù)质(zhì)大约(yuē)是普通物质的5倍。这个(gè)数字(zì)与解释(shì)星系当中恒星运动(dòng)所需(xū)要的暗物质比例是一致的。这就意味着。

用了一个简单的理论框(kuāng)架(jià)，就很好地解释了很(hěn)多不同(tóng)的观(guān)测(cè)结果。而暗物质的本质就是宇(yǔ)宙(zhòu)当中存在(zài)着(zhe)某种类(lèi)型(xíng)的粒子，它们不参(cān)与任何其他的(de)电磁作(zuò)用，只通过引力来相(xiāng)互作用。所以如果能(néng)够(gòu)找到这种粒(lì)子(zi)的存在，就相当于找到了暗物质(zhì)存(cún)在(zài)的实(shí)际证据(jù)。这种粒子(zi)到底是(shì)什么？科学(xué)家(jiā)们已经提出了(le)数十种(zhǒng)的假想目标(biāo)，而要寻(xún)找这些不同(tóng)的目(mù)标粒子所需要的实验方式也(yě)不(bù)相同(tóng)。在过去(qù)的几十年(nián)当中，人类为了寻找这(zhè)些看不(bù)见、摸(mō)不到，几乎不会与(yǔ)常规物质相互作用(yòng)的“暗(àn)物质”，科学家们已经进行了(le)超过(guò)50次(cì)的实验，却没有任何实质性(xìng)的发(fā)现，除了一个地方，意大利的格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的(de)地下矿井当中，藏着地球上最大的地学实验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼高的探(tàn)测器(qì)，一直(zhí)致(zhì)力(lì)于寻找暗物(wù)质粒(lì)子的周期性震荡。

自1997年以来，这(zhè)里的科学家(jiā)声称观测(cè)到(dào)了某种(zhǒng)信(xìn)号。经过了20多年的数据(jù)收集，人们发现了一个(gè)有趣的事情。探测率(lǜ)会(huì)在每(měi)年的6月份达(dá)到峰值(zhí)，然后在(zài)11月(yuè)降到最低，而且在20年(nián)当中每年都是一样(yàng)。一些科学家认(rèn)为这可能是人类发(fā)现暗物质的第一(yī)个(gè)直接证据。

但(dàn)是(shì)为什(shén)么暗物质会产(chǎn)生周期性的年(nián)度信号呢(ne)？刚才我(wǒ)们讲了太阳系正在以220公(gōng)里/秒的速度围(wéi)绕着银河系进行(xíng)移动，那么如(rú)果暗(àn)物质存(cún)在宇(yǔ)宙当中，这意(yì)味着我们也(yě)在以这样的速度在穿越着(zhe)暗物质流，这个过(guò)程(chéng)中(zhōng)会产生(shēng)相应(yīng)的(de)振荡，同(tóng)时地球又以30公里/秒的速度围(wéi)绕太阳进行旋(xuán)转。所(suǒ)以有(yǒu)半(bàn)年的时(shí)间，地球围绕太阳的(de)方(fāng)向与(yǔ)太阳(yáng)环(huán)绕银河系的方(fāng)向是一(yī)致的，而另外(wài)半(bàn)年(nián)则与(yǔ)之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳的方向正好(hǎo)达(dá)到完全一致，这是理(lǐ)论(lùn)上地球穿越暗物质流最快的时段。而在(zài)11月份(fèn)，又恰好达(dá)到了最(zuì)慢值。尽管在实际的情况中，太阳(yáng)系相对银河系(xì)的平面呈现了(le)60度的(de)倾斜，但是这并不影响这个(gè)理论(lùn)的有效(xiào)性。

因此科(kē)学家认为这(zhè)可以用(yòng)来解释，研究人员(yuán)们所观(guān)测到的(de)周(zhōu)期性(xìng)信号。当然也可能有其(qí)他的情况，造(zào)成这(zhè)种(zhǒng)年度周期信号(hào)的(de)差(chà)异也(yě)可(kě)能是温(wēn)度、湿度、土壤中的(de)水分、高山上的(de)积雪，甚至(zhì)连意(yì)大利(lì)游客的(de)数量(liàng)也(yě)符合这个周期的(de)规律。

所以，科(kē)学家们又在南半球(qiú)建立了一个几乎(hū)相同的实验室，这里的季(jì)节与之前(qián)的实(shí)验室正好相反，而在这里，地球穿过(guò)暗物质流(liú)的运动(dòng)特征(zhēng)和第一个(gè)实验室(shì)是一样(yàng)的。

因此(cǐ)，如果(guǒ)在这里(lǐ)可以得到相同的信号，就可(kě)以成为(wèi)暗物质所存在的非常有(yǒu)力的证(zhèng)据了。但是(shì)由于这(zhè)个实验室刚刚建(jiàn)成(chéng)不久，所(suǒ)以截至目前还无法提供相应的(de)数(shù)据支(zhī)持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射(shè)一台新(xīn)的望远镜，这(zhè)台(tái)太空望远镜(jìng)叫做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它的宽(kuān)视场仪器提(tí)供的视野是哈勃红外仪器(qì)的100倍。南希(xī)格雷斯罗(luó)曼(màn)太空(kōng)望远镜其(qí)中一个关键的用途就是探索暗物质(zhì)背后的(de)奥秘，对(duì)于探测的结果，我们只能(néng)拭目以(yǐ)待了。费米实验室粒子天体物理(lǐ)中(zhōng)心的科(kē)学家丹(dān)琥珀和(hé)贾森斯特芬研究发现，如果(guǒ)暗物质存在，它们极有可能拥有另一(yī)种神秘的效应(yīng)，这种暗物(w乡字用五笔怎么打出来，乡字五笔怎么打法ù)质效(xiào)应，会支持宇(yǔ)宙(zhòu)当中生(shēng)命(mìng)的诞(dàn)生，或(huò)者说是生(shēng)命进化(huà)的一个重要因素。

如果这(zhè)一理论得到进(jìn)一步(bù)的证实，那么遍布宇宙当(dāng)中(zhōng)的暗物质会不会意味着人(rén)类(lèi)并不孤单呢(ne)？或许在宇宙当(dāng)中某个角落(luò)的行星上，暗物质(zhì)正(zhèng)在(zài)通过这样的效应创造生命。当然，这些推论的(de)大前(qián)提是要先找到暗物质存在(zài)的(de)实际证据(jù)。那(nà)么小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物(wù)质到(dào)底存不存在呢？喜欢(huān)请点(diǎn)赞(zàn)，你的(de)支持是我更(gèng)新的动力！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 乡字用五笔怎么打出来，乡字五笔怎么打法