宇(yǔ)宙是“人为(wèi)制造(zào)”的？为何会存在科学无法解(jiě)释的“暗物质(zhì)”？暗物质又究(jiū)竟是什么(me)？人(rén)类(lèi)为了寻找(zhǎo)暗物质存在的证据，科(kē)学家们在过去的(de)几十(shí)年当中进行了超过50次(cì)的长期实验，但是却没有(yǒu)发现任何的有效证据。除(chú)了一(yī)个地方，在1687年出版的自然哲学数学原理一书中，埃(āi)萨克牛顿发表了万有引力定律，它(tā)揭示(shì)了宇宙中天体(tǐ)运动(dòng)的(de)规(guī)律。往(wǎng)后(hòu)的(de)几百年来(lái)，当天文学(xué)家们(men)发现某些天体运行(xíng)轨道出现异常(cháng)，不符合万有引力定律的时候，他们就会知道，周围(wéi)一定(dìng)有未知的天体通过引力在摄动(dòng)它的(de)轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王(wáng)星(xīng)运行轨道的异常(cháng)，推算并且发现了(le)海(hǎi)王星(xīng)的(de)存在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥(míng)王星的(de)发现(xiàn)都是应(yīng)用万有(yǒu)引力定律所取得重(zhòng)大天文(wén)成就的例子。但(dàn)是(shì)这些发现都是在恒星系统的(de)尺度当中(zhōng)，可当我们上升到星系或者是星团的(de)尺(chǐ)度，事(shì)情就开始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗(fú)里(lǐ)茨兹威(wēi)基正在研究和测量后发星系团的质量(liàng)。这是一(yī)个由数千个星系所组成的巨大(dà)星(xīng)系团(tuán)，这些(xiē)星系被引力(lì)束缚在一起。测量星系团的质量一般会使用到两种方(fāng)法，当(dāng)两(liǎng)种方法结果一致，就(jiù)可以确定其质量的范(fàn)围(wéi)。

第一种(zhǒng)是(shì)获得其"光度(dù)学的质量"，需(xū)要的数据(jù)是测量各个星系的光(guāng)度。

第二种是(shì)动(dòng)力学质量的计算(suàn)，是利(lì)用光谱红移(yí)测量星(xīng)系团中(zhōng)的各个星(xīng)系相对于星系团的运动速度。当(dāng)测(cè)量结果(guǒ)出来之后，兹威基彻底懵了，“动(dòng)力(lì)学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味(wèi)着(zhe)，后(hòu)发(fā)座星(xīng)系团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量并不(bù)以可见光的形式(shì)所存在，我们无法看(kàn)到。最诡异的是(shì)，在测量速度的过(guò)程中，兹威(wēi)基发(fā)现星系团中很多星系(xì)的速度(dù)比理论上要快(kuài)得多(duō)，按(àn)照牛(niú)顿(dùn)的(de)运动学定律(lǜ)，仅靠这些可见星系的质量所(suǒ)产生的引力是无法将它们束缚在星系团内的，它们早就应该被抛出(chū)星系团(tuán)之外了，除非有(yǒu)一种(zhǒng)神秘(mì)的力量在起作用，这种力(lì)量(liàng)来源于某种隐形的物质。

据此(cǐ)，兹维基提出(chū)了这样部分不可见(jiàn)的暗质，它(tā)不发散光、吸光、反射(shè)光，但是它(tā)们却(què)占据着(zhe)宇(yǔ)宙中绝大部(bù)分(fēn)的质(zhì)量。只是当时的人们对这样的一种说法(fǎ)不(bù)屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗物质”这(zhè)个词才再(zài)一次出(chū)现(xiàn)。天文(wén)学家(jiā)维拉鲁宾和肯(kěn)特福特在观测仙女座星系中(zhōng)的(de)恒星运动。理论上来(lái)说，距离中心越远的恒星(xīng)在其轨道上的(de)运行速度就(jiù)会越慢(màn)。但(dàn)是他们观测的结果却让(ràng)人(rén)感到不可思(sī)议。

随(suí)着(zhe)与中心距离的(de)增加(jiā)，恒星的旋转速度几乎保(bǎo)持(chí)不(bù)变。可是根据牛顿的万有引力定律(lǜ)，在星系(xì)当(dāng)中如果没有(yǒu)足够大的(de)质量来吸引它们(men)，这(zhè)些外围(wéi)的(de)恒星早就(jiù)被(bèi)甩到宇(yǔ)宙当中了。基于(yú)这种现象，科学(xué)家们会使用一种相对标准的方法来解释(shì)暗物质(zhì)的存在，这种方法就(jiù)是测量星系当中气(qì)体(tǐ)在X轴上(shàng)距离星系中心(xīn)的距离，以及在Y轴上气体(tǐ)的(de)旋转速(sù)度。如果出现异常的结果，就认为(wèi)是由(yóu)暗物质的力量进(jìn)入(rù)其中。

于是科学家们(men)通过射(shè)电望远镜(jìng)测量了距离(lí)星系(xì)中(zhōng)心更(gèng)远距离的氢元素(sù)，发现它(tā)们的旋转速度并不(bù)符合牛(niú)顿的力学定律。我们(men)的太阳系也不(bù)例外，太阳系位(wèi)于银(yín)河系(xì)的第三悬(xuán)臂之(zhī)上(shàng)，距(jù)离银(yín)河(hé)系中心2.6万(wàn)光年，根据万有引力定律进行计算，太(tài)阳系的运行速度应该是160千米/秒，但(dàn)实际上(shàng)，太(tài)阳(yáng)系正在以220千(qiān)米/秒的速(sù)度围绕(rào)银河系(xì)旋转，这个实际速度远远大(dà)于(yú)理论速度，那么产生以上(shàng)这种向(xiàng)心加速(sù)度的原(yuán)因很可(kě)能就是(shì)存在着一种我们看不到的物质，是这(zhè)些暗物质(zhì)的引(yǐn)力效应将星系聚集在了一起。

也(yě)是从这时开始，越来越(yuè)多的研(yán)究人(rén)员开始相信暗物质(zhì)的存在。科学家(jiā)根据星系外(wài)恒(héng)星轨道的(de)速(sù)度，估(gū)算在星(xīng)系当中(zhōng)暗物(wù)质(zhì)的质量占整(zhěng)个星系质量的85%。但(dàn)是，暗(àn)物质并不是(shì)唯一可(kě)以解释这个现象的原因。在一项新(xīn)的研究当(dāng)中，科学(xué)家们发(fā)现，几乎(hū)没有引(yǐn)力效应的遥远恒星之间，也(yě)会出现速度(dù)上的微小差(chà)异(yì)。另外，天文学(xué)家还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿(yì)光(guāng)年，大小和银河系不(bù)多，但是星系当中存在(zài)的(de)恒星(xīng)数量却只有银河(hé)系(xì)的千分(fēn)之一。

所以在(zài)理论上，该星(xīng)系必(bì)须存在暗物抚州市是哪个省的 抚州市是几线城市质，否(fǒu)则就(jiù)会(huì)分崩离析。但(dàn)是科学家们使用最先进的望远镜对(duì)其进行(xíng)了40个小时的详细(xì)测量之后(hòu)，发现星(xīng)系中的(de)恒星运动是(shì)可以用正常的物质和力学定(dìng)律来解释的。那(nà)么又有人(rén)提(tí)出，也(yě)许该星系的(de)暗物质(zhì)，已经被附近(jìn)的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它的(de)附近(jìn)没有任何(hé)星系(xì)存在。造成这(zhè)些(xiē)现象(xiàng)的除了暗物质的假说之外，另一种可能就是人类对引力的理解还不够全面，引力很可能在不同尺度(dù)空间中(zhōng)的工(gōng)作方(fāng)式是不(bù)同的，这意味着(zhe)在行星系尺度中的天体会(huì)沿着它们的轨(guǐ)道，按照我(wǒ)们所理解的方式运动(dòng)。但是上升到星(xīng)系和星团的尺度，引力(lì)之间的相(xiāng)互(hù)作用则是不同(tóng)的方(fāng)式。对(duì)于在星系团之间的相互作用，科学家还引入了外部(bù)场(chǎng)效(xiào)应的概念(niàn)，指的是在数百(bǎi)万光年的规模上(shàng)，巨大(dà)的质量之间会产(chǎn)生对彼此特殊的效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)成立，这意味(wèi)着我(wǒ)们(men)需要对现在的物理(lǐ)定律进行修正(zhèng)，这些发现也(yě)让很多人认为暗物质假说理(lǐ)论就此终结。但是在(zài)宇宙当中还有关于暗物(wù)质存在(zài)的其抚州市是哪个省的 抚州市是几线城市他(tā)的(de)理论证(zhèng)据，这些理论(lùn)证据是蒙德理论所(suǒ)没法解释的“引力透(tòu)镜”。

径(jìng)向距离(lí)为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的星系(xì)团所组(zǔ)成，类似(shì)这样的星团，它们(men)大部分的普通(tōng)质量都(dōu)在星系的气(qì)体(tǐ)当中。当星团以(yǐ)1000万公里(lǐ)/小时发生(shēng)碰撞的(de)时候，星(xīng)际气体的(de)相互作用(yòng)就会(huì)导致温度的急剧升高，速度(dù)大(dà)幅降低。所以在理(lǐ)论上，在(zài)碰撞之后，子弹星系团大部(bù)分(fēn)的质量(liàng)将位于所有(yǒu)这些(xiē)气体所在的(de)中(zhōng)间区(qū)域。那么我们(men)通过什么来验证它的质量(liàng)区域到(dào)底(dǐ)是不是集中在中间呢？前不久，詹姆(mǔ)斯(sī)韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第一张全彩(cǎi)的(de)高(gāo)清(qīng)照片，在照(zhào)片(piàn)中我(wǒ)们可以明显地看到很多星(xīng)系似乎被拉伸产(chǎn)生了巨大的形变。其实(shí)这些星系本(běn)身并不是真(zhēn)的被扭曲了(le)，也(yě)不(bù)是韦伯望远(yuǎn)镜(jìng)出(chū)了什么问题(tí)，而是这(zhè)样极遥远的天(tiān)体和(hé)我(wǒ)们地球上的观测者之间。被一个质量超级巨大的天体遮挡(dǎng)，这(zhè)个超大(dà)质量的东西的(de)引力(lì)，会使身后更(gèng)遥远星(xīng)系的光(guāng)都(dōu)发生了扭曲。这个现象就是引力透镜效应。这(zhè)个巨大的天体可能是(shì)超(chāo)大质量的黑洞或(huò)者是暗(àn)物质。

所(suǒ)以(yǐ)当人们对子弹星系团观(guān)测(cè)的时候，发现它的大质量区域并不是在中间(jiān)，而是(shì)在两(liǎng)侧。所以最好的解释(shì)方法就是当(dāng)星团发生全部的碰撞时，可被观测到的质量气体被卡在了中(zhōng)间，暗物(wù)质则直接(jiē)通过(guò)了这个区域，并在两(liǎng)边(biān)形成(chéng)了引(yǐn)力透镜。对子弹星系团的引力透镜研(yán)究也被认为是暗物(wù)质存在的迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还有来(lái)自宇宙当中最古老的(de)光。从宇宙大(dà)爆炸(zhà)开(kāi)始，38万年之(zhī)后，可见光终于可以畅通无(wú)阻地(dì)穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年(nián)之后，这些光(guāng)在宇宙(z抚州市是哪个省的 抚州市是几线城市hòu)空(kōng)间背景上留(liú)下了各相同性的(de)微波辐射。其中(zhōng)红色的(de)部分表示温(wēn)度较(jiào)高(gāo)的区(qū)域，蓝色则表示相(xiāng)对(duì)较冷(lěng)的区域，但实(shí)际上(shàng)它们(men)之间的温差只(zhǐ)有万分之一。

科学家(jiā)们(men)通过(guò)对前景背景分离(lí)后的二(èr)值图像进行(xíng)连通域(yù)提取(qǔ)和标记之后发(fā)现，如果宇(yǔ)宙当中没有暗物质，图形看起来不应该是(shì)这样(yàng)的，而随着暗物质的(de)增加，一些峰值的幅度会减(jiǎn)小，才变得(dé)看起来“和(hé)谐(xié)”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测量值(zhí)，我们需要的暗物质大约是普通物质的(de)5倍。这个数(shù)字(zì)与解释星系当(dāng)中恒星运动(dòng)所需要的暗物质(zhì)比例是(shì)一致的。这(zhè)就意味着。

用了一(yī)个简单的理论框架，就很好地解释了很多不同的(de)观测结果。而暗物质(zhì)的(de)本质(zhì)就是(shì)宇宙(zhòu)当中存在着某种类型的粒子，它们不(bù)参与(yǔ)任何其他的电磁作(zuò)用，只通过引(yǐn)力来相互(hù)作用。所以如果能够找到这种粒子的存(cún)在，就相当于(yú)找到了暗物(wù)质存(cún)在的实际证(zhèng)据。这种粒子到(dào)底是什么？科学家们已经提出了数十种的假想目标，而(ér)要寻找这些不同的目(mù)标(biāo)粒子所(suǒ)需(xū)要(yào)的实验(yàn)方(fāng)式也(yě)不相(xiāng)同。在过去的几十年当中，人类为了(le)寻找这些(xiē)看不见、摸不到(dào)，几(jǐ)乎不会与常规物质相(xiāng)互(hù)作用的“暗物质”，科(kē)学(xué)家们已经进行了超过50次(cì)的(de)实验，却没有任何实质性的(de)发(fā)现，除(chú)了一个地方(fāng)，意大(dà)利的(de)格(gé)兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山下(xià)1400米(mǐ)处的地下矿井(jǐng)当中，藏(cáng)着地球上最(zuì)大(dà)的地学(xué)实验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一(yī)个三层楼高的(de)探测(cè)器，一直致(zhì)力于寻(xún)找暗物质粒子的(de)周期(qī)性震荡。

自1997年以来(lái)，这(zhè)里的科(kē)学家声(shēng)称观测到了某种信(xìn)号。经过了20多年的数据收集，人们发现了(le)一个有趣的事情。探测率会在每年的6月份(fèn)达到峰值(zhí)，然后在11月(yuè)降到最低(dī)，而且在20年当中每年都是一样。一些科学家认为(wèi)这可能是(shì)人类(lèi)发现暗物质的(de)第一个直(zhí)接(jiē)证据。

但是为什么暗物质会产(chǎn)生周期性(xìng)的年度信号呢？刚才我们(men)讲了太阳系正在(zài)以(yǐ)220公里(lǐ)/秒的速度围绕着银河系进行移动，那么如果暗物质存在宇宙当中，这(zhè)意味(wèi)着(zhe)我(wǒ)们也在以这样的速度在穿越着暗物质(zhì)流(liú)，这个过程中会产生相应的振荡，同时(shí)地球又以30公里(lǐ)/秒的速度围绕太阳进行旋(xuán)转(zhuǎn)。所以有半年的时间，地球围(wéi)绕(rào)太阳(yáng)的方向与太(tài)阳环绕银河系的方(fāng)向是一(yī)致的，而(ér)另外半(bàn)年则与之(zhī)相反。

而在(zài)6月(yuè)份的时(shí)候，地球与太(tài)阳(yáng)的方向正好达到(dào)完全(quán)一致，这是理论(lùn)上地球穿越暗物(wù)质流(liú)最快的时段。而在11月份(fèn)，又恰好(hǎo)达到(dào)了最(zuì)慢值。尽(jǐn)管在实际的情况中，太阳系相对银河系(xì)的(de)平面呈现了60度的倾斜，但是(shì)这并不影响这个理论的有效性。

因(yīn)此(cǐ)科(kē)学家认(rèn)为这可以用来解释，研究人员(yuán)们所观测(cè)到(dào)的周期性信号。当然也可能(néng)有其他的情况，造成(chéng)这(zhè)种年度(dù)周期(qī)信号的差异也可(kě)能是温度、湿度、土(tǔ)壤(rǎng)中的水分、高山(shān)上的积(jī)雪(xuě)，甚至连(lián)意大利(lì)游(yóu)客的数量也(yě)符合这个周期的规律。

所(suǒ)以，科(kē)学(xué)家们又在南半球(qiú)建(jiàn)立(lì)了一个几乎相同的(de)实验室，这里的季节与之前的实(shí)验室正好相反，而(ér)在这里，地球穿过暗物(wù)质流(liú)的运动特征和第一个实验室是一样的。

因此，如果在这里可(kě)以得到相(xiāng)同(tóng)的(de)信号，就可以成为暗(àn)物质所存在(zài)的非常有(yǒu)力的证据了(le)。但是由于这个实验室刚(gāng)刚建成不久，所以(yǐ)截至目前还无法提供相(xiāng)应(yīng)的数据支(zhī)持。另外，在(zài)2025年，NASA将(jiāng)会发射一(yī)台(tái)新的望(wàng)远镜，这台(tái)太空望远镜叫做“南(nán)希格雷(léi)斯(sī)罗曼”，它的主镜大小跟哈勃(bó)望远(yuǎn)镜相同，但它的(de)宽视场仪器提(tí)供(gōng)的视野是哈勃红外(wài)仪器的(de)100倍。南希格(gé)雷斯(sī)罗曼太空望远(yuǎn)镜(jìng)其(qí)中一个关键的用途(tú)就(jiù)是探索暗物质背后的(de)奥秘(mì)，对于探测的结果(guǒ)，我(wǒ)们只能拭目以待了。费米实(shí)验(yàn)室粒子天体(tǐ)物(wù)理(lǐ)中心的科学家丹琥珀(pò)和(hé)贾森斯特(tè)芬研(yán)究发(fā)现(xiàn)，如果暗(àn)物质存在，它(tā)们极有(yǒu)可能拥有另一种神秘的效(xiào)应，这种暗物质效应，会支持宇宙(zhòu)当中生命的诞(dàn)生，或者说是(shì)生命进化(huà)的(de)一(yī)个重要因素。

如(rú)果这(zhè)一理论(lùn)得到进(jìn)一步的证实，那么遍布宇宙(zhòu)当中的暗物质会不会意味着人类(lèi)并不孤(gū)单呢？或许在宇(yǔ)宙当中某个角落的行星上，暗物质正(zhèng)在通过(guò)这样的效应(yīng)创(chuàng)造生(shēng)命。当然(rán)，这(zhè)些推论的(de)大前提是要(yào)先(xiān)找到(dào)暗物质存在的(de)实际证据。那(nà)么小(xiǎo)伙(huǒ)伴们，你们觉得暗物质到底存不存在呢？喜欢(huān)请点赞，你的支持是我更新(xīn)的(de)动力(lì)！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 抚州市是哪个省的 抚州市是几线城市