宇(yǔ)宙(zhòu)是“人为制造”的(de)？为(wèi)何会存在科学无法解(jiě)释(shì)的(de)“暗(àn)物质”？暗物质又(yòu)究竟是什么？人类为了(le)寻找暗物(wù)质存(cún)在的证(zhèng)据，科学家们(men)在过去的几十(shí)年当中进行了(le)超过(guò)50次(cì)的(de)长期实验(yàn)，但(dàn)是却(què)没有发(fā)现(xiàn)任何的有效(xiào)证据(jù)。除了(le)一个地方，在1687年出版的(de)自然哲学数学原理一(yī)书中，埃萨克牛顿发(fā)表了万有引力定(dìng)律(lǜ)，它揭示了(le)宇宙中天体运动的规律。往后的(de)几百年来(lái)，当(dāng)天文学家们发现某些天体运行轨道出(chū)现异常，不符合万(wàn)有引力(lì)定律的时候，他们就(jiù)会知道，周围一定(dìng)有未知的天体通(tōng)过引力在摄(shè)动它的轨道。比如在1846年(nián)，奥(ào)本勒维耶就通过天王星(xīng)运(yùn)行(xíng)轨道(dào)的异常，推算(suàn)并(bìng)且(qiě)发现(xiàn)了海王星的存在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发现都是应用万有引力定(dìng)律所(suǒ)取得重大天(tiān)文成就的(de)例(lì)子。但是这些(xiē)发现都是在恒星系统的尺度(dù)当中，可当(dāng)我们上(shàng)升到星系(xì)或者是(shì)星团的(de)尺度，事(shì)情就开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理(lǐ)学家弗里茨兹威基正在研究和测量后发(fā)星系团的质量。这是一个由(yóu)数千个(gè)星系所组成(chéng)的巨(jù)大星系(xì)团(tuán)，这些星(xīng)系被引(yǐn)力束缚在一起。测量(liàng)星系团的质量(liàng)一般会使用到两种方法，当两(liǎng)种方法结果一致，就可(kě)以确定其质量的范围。

第一种是获得其"光度学(xué)的质量"，需(xū)要的数据是测(cè)量各个星系的光(guāng)度。

第二种(zhǒng)是动力学(xué)质(zhì)量的计算，是(shì)利用光谱红(hóng)移测量星系团中的(de)各个星系相对于(yú)星(xīng)系团的(de)运动速度(dù)。当测(cè)量结果出来之后，兹(zī)威(wēi)基(jī)彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度(dù)学质量”的400倍。这意味(wèi)着(zhe)，后发座星(xīng)系团有99%的质量消失了，或者说(shuō)这99%的(de手机扩展内存是什么意思)质量并(bìng)不(bù)以可见光的形式所存在，我们(men)无法看到(dào)。最诡(guǐ)异的是，在测量速度(dù)的过(guò)程中，兹威基发(fā)现星(xīng)系团中很多星系的速度比理论上要快得多，按照(zhào)牛顿的运动学定律，仅(jǐn)靠这(zhè)些可见星系的(de)质量(liàng)所产生的引力是无法将它们束缚在星系团内的(de)，它们早就应该被抛出星系(xì)团之外了，除非(fēi)有(yǒu)一种神秘的(de)力量在起作用，这种力量来源于某种(zhǒng)隐形的物(wù)质。

据此，兹(zī)维基提出了这样部分不可见的暗质(zhì)，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却(què)占据(jù)着宇(yǔ)宙(zhòu)中绝大部分的质量。只是当时(shí)的人们(men)对这样(yàng)的一种说(shuō)法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质(zhì)”这个词才(cái)再一(yī)次(cì)出(chū)现。天(tiān)文学(xué)家维拉鲁宾(bīn)和肯特福特在(zài)观测仙女(nǚ)座(zuò)星系中的(de)恒星运(yùn)动(dòng)。理(lǐ)论上来说，距离中心(xīn)越远的恒星在其轨道上(shàng)的运行速度就会越慢(màn)。但(dàn)是(shì)他们观测(cè)的结果(guǒ)却(què)让(ràng)人感(gǎn)到不可(kě)思议。

随着与中心(xīn)距离的(de)增加(jiā)，恒(héng)星的旋转(zhuǎn)速度几乎保持不变。可(kě)是根(gēn)据牛顿的万有引力定律，在星(xīng)系当中如果(guǒ)没有(yǒu)足够(gòu)大的质(zhì)量来吸引(yǐn)它们，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基(jī)于这种现象，科学家们会使用一(yī)种相(xiāng)对标准的(de)方法来解释暗物(wù)质的存在(zài)，这种方法就是测量星(xīng)系当(dāng)中气(qì)体在X轴上距(jù)离(lí)星系中心(xīn)的距离，以及在Y轴上气(qì)体的旋(xuán)转速(sù)度(dù)。如(rú)果出现异(yì)常的结(jié)果，就(jiù)认为是(shì)由暗(àn)物(wù)质的(de)力量进入其(qí)中。

于是科学家们通过射电(diàn)望(wàng)远镜测量了距(jù)离(lí)星(xīng)系(xì)中心更远距(jù)离的氢元(yuán)素，发现(xiàn)它们的旋转速度并不符合(hé)牛(niú)顿的力学定(dìng)律。我们的太阳系也不例外，太(tài)阳系位于(yú)银河系的第三悬臂之(zhī)上，距离(lí)银河(hé)系中心2.6万光年，根据万有引力定律进行(xíng)计算(suàn)，太阳系的运(yùn)行(xíng)速(sù)度应该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正在以220千米(mǐ)/秒的速度围绕银河(hé)系旋转，这(zhè)个(gè)实际(jì)速度远远大于理论(lùn)速度，那么产生以上这种向心加(jiā)速度的原因很可能(néng)就是存在着一种我们看不到的物质，是这些(xiē)暗物质的引(yǐn)力效应将星系聚集在了一起。

也(yě)是从这时(shí)开始，越来越多的(de)研究人员开始(shǐ)相信暗物质的(de)存在。科(kē)学家根据星(xīng)系(xì)外恒星(xīng)轨道的速度，估算在(zài)星系当中暗物质的质量占整个(gè)星系质(zhì)量的85%。但(dàn)是，暗物质(zhì)并(bìng)不是唯一(yī)可(kě)以解释这个现象的原(yuán)因。在一(yī)项新的研究当中，科学(xué)家们发现，几乎(hū)没(méi)有引(yǐn)力(lì)效应的遥(yáo)远恒星之(zhī)间(jiān)，也(yě)会出现速度上的微(wēi)小差异。另外，天文学家还发现了一个反(fǎn)常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地(dì)球(qiú)大(dà)约2.5亿光年，大小和银河系不多，但(dàn)是星系(xì)当中存在的(de)恒星(xīng)数量却(què)只有银(yín)河(hé)系的千分之一。

所以在理(lǐ)论(lùn)上，该星系必须(xū)存在(zài)暗物质，否(fǒu)则就(jiù)会分(fēn)崩离析。但(dàn)是科学家们使用最先(xiān)进的望远(yuǎn)镜(jìng)对其进行了40个(gè)小(xiǎo)时的详细测量(liàng)之(zhī)后，发现(xiàn)星系中的(de)恒星运(yùn)动是可以用正常的物质(zhì)和力学定律来(lái)解释的(de)。那(nà)么又有人提出，也许(xǔ)该星系的暗物质(zhì)，已经(jīng)被附近的另一个大星系剥离了。奇怪的是(shì)，它的附近没有任何星系(xì)存在(zài)。造成这些现象的除了暗(àn)物(wù)质的假说之(zhī)外，另一种可(kě)能就是人(rén)类(lèi)对引力的理解(jiě)还不够(gòu)全面，引力很可能在不同尺度空间中(zhōng)的工作方(fāng)式是不同的，这意(yì)味着在行星系尺度中的天(tiān)体(tǐ)会沿着它(tā)们的轨道(dào)，按照我们所(suǒ)理解的方式运(yùn)动。但是(shì)上(shàng)升到(dào)星(xīng)系和(hé)星团的(de)尺度(dù)，引力(lì)之间的相互作(zuò)用则是不同的方式。对于在星(xīng)系团(tuán)之(zhī)间的相互作用，科(kē)学家还引入了外部场(chǎng)效应的概念(niàn)，指(zhǐ)的是(shì)在数百万(wàn)光年的规(guī)模上，巨大的质量(liàng)之(zhī)间会产生对(duì)彼此特殊的效果(guǒ)，这个理论叫做(zuò)MOND蒙(méng)德理(lǐ)论(lùn)。如果MOND蒙(méng)德理论(lùn)成立(lì)，这意味(wèi)着我们(men)需要对现在的物理定律(lǜ)进行修正，这些发(fā)现也让(ràng)很多(duō)人认为暗物质假说理论就此终结。但是(shì)在宇宙当中还有关于暗物质存在的其他的理(lǐ)论证据(jù)，这些理论(lùn)证据是蒙德理论(lùn)所没法解释的“引(yǐn)力透(tòu)镜(jìng)”。

径向距离为(wèi)37亿光年(nián)的(de)子(zi)弹星系团，由两个碰撞的(de)星系团所(suǒ)组(zǔ)成，类似这样(yàng)的(de)星团(tuán)，它们大部分(fēn)的普通质量都(dōu)在星系(xì)的气体当中(zhōng)。当(dāng)星团(tuán)以1000万公里/小时发生碰撞的时候(hòu)，星际气体的(de)相(xiāng)互(hù)作用就会(huì)导致温度的急剧(jù)升(shēng)高，速度大(dà)幅(fú)降(jiàng)低。所以在理论上(shàng)，在碰撞之后，子弹星系(xì)团(tuán)大部分(fēn)的质量(liàng)将位于所有这(zhè)些气(qì)体所(suǒ)在(zài)的中间区域。那么(me)我们(men)通过什么来验(yàn)证它的质量区域到(dào)底是不是集(jí)中在中间呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯(bó)太空(kōng)望远镜传回了宇宙当中第一张(zhāng)全(quán)彩的高(gāo)清照片，在照片中我们(men)可以明显(xiǎn)地看到很多星系似乎被拉伸产生了巨大的形变(biàn)。其实这些星系(xì)本身并不是真的被(bèi)扭(niǔ)曲了(le)，也(yě)不是韦伯望远镜出了什么(me)问题，而是这样(yàng)极遥远的天体和我们地球(qiú)上(shàng)的观测者之(zhī)间。被一个(gè)质量超级巨大的天体遮挡，这个超大(dà)质量的东西的引(yǐn)力，会(huì)使身后更遥(yáo)远星系的光都发生了扭(niǔ)曲(qū)。这(zhè)个现象(xiàng)就是引力透镜效应。这个巨大的天(tiān)体可能是超大质量(liàng)的黑(hēi)洞或者是暗物质。

所以当(dāng)人(rén)们(men)对(duì)子弹星系团观测的时候，发(fā)现它的(de)大质量(liàng)区(qū)域并不是在中(zhōng)间(jiān)，而是在两侧。所以(yǐ)最好(hǎo)的解释方法就是当星团发生全部的碰(pèng)撞时，可被观测到(dào)的质量气(qì)体(tǐ)被卡在(zài)了中间(jiān)，暗物(wù)质则直(zhí)接通(tōng)过了这个区域，并在两边(biān)形(xíng)成了引(yǐn)力透镜。对(duì)子(zi)弹(dàn)星系团的引力透镜研究也被认为是暗物质存在的迄今为止最好(hǎo)的(de)理论(lùn)证据(jù)。

除此之外，还有(yǒu)来自宇(yǔ)宙当中(zhōng)最古老的光。从(cóng)宇宙大(dà)爆炸开始，38万年(nián)之后，可见光终于可以畅通无阻地穿越在宇宙(zhòu)当中了。经过了130多亿(yì)年之后(hòu)，这些光在宇宙空间(jiān)背(bèi)景(jǐng)上留下(xià)了(le)各(gè)相同性的(de)微波辐射。其中红(hóng)色的部分表示温度较高的区域，蓝色则表示相对较冷的(de)区域，但(dàn)实际上(shàng)它们之间的温差只有(yǒu)万分之一(yī)。

科(kē)学家们通过对前景背景(jǐng)分离后的(de)二(èr)值图像进行连通域(yù)提取和标记(jì)之后发现(xiàn)，如果宇(yǔ)宙当中(zhōng)没(méi)有暗(àn)物质，图形看起来不应该是这样的，而随着暗物质的增加，一些峰值的幅(fú)度会减小，才变得看起来“和(hé)谐”。为了(le)匹(pǐ)配宇宙(zhòu)微波背景(jǐng)辐(fú)射的(de)测(cè)量值，我们需要的暗(àn)物(wù)质大(dà)约是普(pǔ)通(tōng)物质(zhì)的(de)5倍。这个(gè)数字与解释(shì)星系当中(zhōng)恒星(xīng)运动所需(xū)要的(de)暗(àn)物质比例(lì)是一致的。这就意味着。

用(yòng)了一个简单的理论框架，就(jiù)很好(hǎo)地解释了(le)很多(duō)不同的观测(cè)结果。而(ér)暗(àn)物质的本(běn)质就是宇宙当中存(cún)在(zài)着某种类型的粒子，它们(men)不参与任何其他的电磁(cí)作用，只通过(guò)引(yǐn)力来相互作用。所以(yǐ)如果(guǒ)能够找到这种粒子的存在(zài)，就相(xiāng)当于找到(dào)了暗物质(zhì)存在的实际证据。这(zhè)种粒子到(dào)底是什么(me)？科学家们(men)已经提出了数十种的假想目标，而要寻找(zhǎo)这些不同的目标粒子所需要的(de)实(shí)验方式也不相同。在(zài)过去的几十年当中，人类为(wèi)了寻找这些看不见、摸(mō)不到，几(jǐ)乎不(bù)会(huì)与常规物质相互作用的(de)“暗物质”，科学家们已(yǐ)经进(jìn)行了超过50次的实验，却没有任何实质性的发(fā)现，除了一个地方，意大利的格兰萨索(suǒ)山，隶(lì)属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下(xià)1400米处的地(dì)下矿(kuàng)井当(dāng)中，藏着地球(qiú)上最(zuì)大的地学实验室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一(yī)个三层(céng)楼(lóu)高的探测(cè)器，一直致(zhì)力于寻找(zhǎo)暗物质粒子的周(zhōu)期性(xìng)震荡(dàng)。

自1997年(nián)以来，这里的科学家声(shēng)称观测到了某种信号。经过了20多(duō)年的(de)数据收(shōu)集(jí)，人们发现了一个有(yǒu)趣的事情(qíng)。探(tàn)测率会在(zài)每年的6月份达到峰值，然(rán)后(hòu)在11月降到最低，而(ér)且在20年当中每(měi)年(nián)都(dōu)是一样。一些科学家认(rèn)为这可能是人类(lèi)发现暗物质(zhì)的(de)第一(yī)个直接证(zhèng)据。

但是为什么(me)暗物(wù)质会(huì)产(chǎn)生周(zhōu)期性的(de)年度信号(hào)呢？刚才我们讲了太阳系(xì)正(zhèng)在以220公里/秒的速(sù)度围绕(rào)着银河系(xì)进行移动(dòng)，那(nà)么如果暗(àn)物质存(cún)在宇宙当(dāng)中，这意味着我们也在以(yǐ)这样(yàng)的速度在(zài)穿(chuān)越着暗物质流，这个(gè)过程中会产生相应(yīng)的(de)振荡，同时地球又(yòu)以(yǐ)30公里(lǐ)/秒的速度(dù)围绕(rào)太(tài)阳进行(xíng)旋转(zhuǎn)。所以有半年的(de)时间，地(dì)球围(wéi)绕太阳的方向与(yǔ)太阳环绕银河系的方向是一致的，而(ér)另(lìng)外半年则与之(zhī)相反。

而在6月份的时候，地球与太阳(yáng)的(de)方向正好(hǎo)达到完(wán)全一(yī)致，这是理论上地球穿(chuān)越暗物质(zhì)流最快的时段。而在11月份，又恰好达(dá)到了最慢值(zhí)。尽管在实际的情况中，太阳(yáng)系相对(duì)银河系(xì)的平面(miàn)呈(chéng)现了(le)60度的倾斜(xié)，但(dàn)是这并不影响这个理论的(de)有(yǒu)效(xiào)性。

因(yīn)此科学家认为这可以用来解释，研究人(rén)员(yuán)们所观(guān)测(cè)到的(de)周期性信号(hào)。当然(rán)也可(kě)能(néng)有其他(tā)的情况，造成这种年度周期信号(hào)的差异也可能是温(wēn)度、湿度、土壤中(zhōng)的水分、高(gāo)山(shān)上(shàng)的积雪，甚至(zhì)连意大利游客的数量(liàng)也符合(hé)这个周期(qī)的(de)规律(lǜ)。

所以(yǐ)，科学家们又(yòu)在(zài)南(nán)半球建(jiàn)立了一个几(jǐ)乎(hū)相同的实验室，这里的(de)季(jì)节与之前的实验室正好相(xiāng)反，而在(zài)这里，地球穿过暗物质(zhì)流的运动特征和第一个实验室是一样的。

因此，如(rú)果在这里(lǐ)可以得到相同的信号，就可以成为暗物质(zhì)所存(cún)在的(de)非(fēi)常有力的(de)证(zhèng)据(jù)了。但是由于这个(gè)实验室刚刚建成不久，所以(yǐ)截(jié)至目前还无法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台(tái)新的望(wàng)远镜，这(zhè)台(tái)太空(kōng)望(wàng)远镜(jìng)叫(jiào)做“南希格(gé)雷(léi)斯(sī)罗曼”，它的主镜大小跟哈(hā)勃望远镜相同(tóng)，但(dàn)它(tā)的宽视场(chǎng)仪器提(tí)供(gōng)的视(shì)野(yě)是(shì)哈勃红(hóng)外仪(yí)器的(de)100倍(bèi)。南希(xī)格雷斯(sī)罗曼太空望远(yuǎn)镜(jìng)其(qí)中(zhōng)一个(gè)关键的用途(tú)就是探索暗物质背后的奥(ào)秘(mì)，对于探测的(de)结(jié)果，我们(men)只能拭目以待了(le)。费(fèi)米实验室粒子(zi)天体物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯(sī)特芬研究发现，如(rú)果暗物质存在(zài)，它们极有可(kě)能拥有另一(yī)种神秘的效(xiào)应，这种暗物(wù)质效应，会支持宇宙当(dāng)中生命的诞生，或(huò)者说是(shì)生命进化的一个重要(yào)因素(sù)。

如果这(zhè)一理论(lùn)得到进一步的证(zhèng)实(shí)，那么遍布宇(yǔ)宙当(dāng)中的(de)暗(àn)物质会不会(huì)意味着人类(lèi)并不孤单呢(ne)？或许在宇宙当中(zhōng)某个角落(luò)的(de)行星(xīng)上，暗物质正在通过这(zhè)样的效应(yīng)创造生命。当然，这(zhè)些推论的大前(qián)提是要先(xiān)找到暗物(wù)质存在的实际(jì)证据。那么小伙伴们，你(nǐ)们(men)觉得暗物质到(dào)底存不存(cún)在呢(ne)？喜欢请点赞，你(nǐ)的支持(chí)是(shì)我更新的动力！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 手机扩展内存是什么意思