宇宙是“人为(wèi)制造”的？为何会存在(zài)科学无法解释(shì)的“暗物质”？暗物质又究(jiū)竟(j公务员职级并行后,正处几年可以晋升副厅级，公务员职级并行副处几年可以一级调研员ìng)是什么？人(rén)类为了(le)寻找暗物质(zhì)存在(zài)的证据，科学家们在过(guò)去的(de)几十(shí)年当中(zhōng)进行了超(chāo)过50次的长期(qī)实验，但是却没有发现任何(hé)的(de)有效证据(jù)。除(chú)了(le)一个地方，在1687年出版的(de)自然(rán)哲学数(shù)学原理一书中，埃萨(sà)克牛(niú)顿发表(biǎo)了万有引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙中(zhōng)天体运动的规律(lǜ)。往后(hòu)的几百年(nián)来，当天文学家们(men)发现某些天(tiān)体运行轨道出现异常，不符合万有引力定律的时(shí)候，他(tā)们就会知道，周围一定(dìng)有未知的天体(tǐ)通过引力在(zài)摄动它的(de)轨道。比如在(zài)1846年，奥(ào)本勒维耶(yé)就通过(guò)天王(wáng)星(xīng)运(yùn)行轨道(dào)的(de)异常，推算并且发现了海(hǎi)王(wáng)星的存在。另外(wài)，哈雷彗星、冥(míng)王星的(de)发现(xiàn)都是应用万有(yǒu)引(yǐn)力定(dìng)律所取(qǔ)得重大天文成就(jiù)的例子。但是(shì)这(zhè)些发现都是(shì)在恒星系统的尺(chǐ)度当(dāng)中，可当我(wǒ)们上(shàng)升到(dào)星系或者(zhě)是星团的尺(chǐ)度，事情就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学(xué)家弗里茨兹威(wēi)基(jī)正在研究和测量(liàng)后发星系团(tuán)的(de)质量。这是一个由数(shù)千个星系所组成的巨大星(xīng)系(xì)团(tuán)，这(zhè)些星系被引力(lì)束缚在一起。测(cè)量星系团的质量一般会使(shǐ)用到两种方法，当两种方法结果一致(zhì)，就可以确定(dìng)其质量的范(fàn)围。

第(dì)一种是获得其"光度学(xué)的质量"，需(xū)要的数据(jù)是测量各(gè)个星(xīng)系的光(guāng)度。

第二种是动力学质量的计(jì)算(suàn)，是(shì)利用光谱红移测量星(xīng)系团中的(de)各(gè)个星系相对于星系团的(de)运动速度。当(dāng)测量结果出来之后，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动力学(xué)质(zhì)量(liàng)”竟然是“光度学(xué)质量”的400倍。这意味着，后(hòu)发座星(xīng)系团有99%的质(zhì)量消失了，或者说这99%的质量并不以可见光(guāng)的形式(shì)所存在，我们无法看到。最诡异的是，在(zài)测量速度的过程(chéng)中，兹威基(jī)发现星系团中很(hěn)多星系(xì)的速度(dù)比理论上要快得多，按照(zhào)牛顿的运动(dòng)学定律(lǜ)，仅靠这(zhè)些可见星系的质量所产生(shēng)的引力是无法将它们束缚(fù)在星系(xì)团内的，它们早(zǎo)就应该被抛出星系(xì)团之(zhī)外了，除非有一(yī)种(zhǒng)神秘(mì)的力(lì)量在起作用，这种力量来源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提出了这样部分(fēn)不可见的(de)暗质(zhì)，它不发散光、吸光、反射(shè)光(guāng)，但是它(tā)们却占据着(zhe)宇(yǔ)宙中绝大部分的质量。只(zhǐ)是当时(shí)的(de)人(rén)们(men)对这(zhè)样的一种说法(fǎ)不屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质(zhì)”这个词才再一(yī)次出(chū)现。天文学家维拉鲁宾和肯特(tè)福(fú)特在观(guān)测仙(xiān)女座星(xīng)系(xì)中的恒(héng)星运动。理论上(shàng)来说(shuō)，距离中心越远的(de)恒星在其轨(guǐ)道上的运行速度就会越慢。但是他们(men)观测的结果却(què)让人感(gǎn)到不可(kě)思议。

随着与中心(xīn)距(jù)离(lí)的(de)增加，恒星的旋(xuán)转速度几乎保持不变。可是根(gēn)据牛顿的万有引力定律，在星系当中(zhōng)如果没有足(zú)够大的(de)质量来吸引它们，这(zhè)些外围的恒星早(zǎo)就被甩到宇(yǔ)宙当中了(le)。基于这(zhè)种现象，科学家(jiā)们会使用一种相对标(biāo)准的方法来(lái)解释(shì)暗(àn)物质的存在(zài)，这种(zhǒng)方法就是测(cè)量星(xīng)系当中(zhōng)气体在X轴上距(jù)离星系中心的(de)距离，以及在(zài)Y轴上气体的旋(xuán)转速度(dù)。如果出现异常的结果，就认为是由(yóu)暗物质的力量(liàng)进入其中(zhōng)。

于是科学家们通过射电望(wàng)远镜测量了距(jù)离星系中心更(gèng)远距(jù)离的氢(qīng)元(yuán)素，发现它们的(de)旋转速度并(bìng)不符合牛(niú)顿的力学定律。我(wǒ)们的(de)太阳系(xì)也不例(lì)外，太阳系位(wèi)于(yú)银河系的(de)第三悬臂之上，距离银河系中(zhōng)心2.6万光(guāng)年，根据万有引力(lì)定律进行计算，太阳系的运(yùn)行(xíng)速度应该是160千米(mǐ)/秒，但实际(jì)上，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒的(de)速度(dù)围绕银河系(xì)旋转，这个实(shí)际速度远远大(dà)于理(lǐ)论速度，那么产(chǎn)生以上这种(zhǒng)向心加速度的原因很可能就是存在着(zhe)一种我们看不到的(de)物质，是这些暗(àn)物质的引力效应将星(xīng)系(xì)聚集在(zài)了一起。

也是从(cóng)这时开(kāi)始，越来(lái)越多的研究人员开始相信暗物质的存在。科(kē)学家根(gēn)据星系外(wài)恒星轨道的速度，估算在星系当中暗物质(zhì)的质量占整个星(xīng)系质量(liàng)的85%。但是，暗(àn)物质并不是(shì)唯一(yī)可以(yǐ)解释这(zhè)个现象的原因。在一项新的研究当中，科学家(jiā)们发现，几乎没有引力效(xiào)应的遥远(yuǎn)恒星之间，也会出(chū)现速度上的微小差异。另外，天文(wén)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(yuē)2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星系(xì)当中存(cún)在的恒(héng)星数量(liàng)却只有(yǒu)银河系的千分之一。

所(suǒ)以在理(lǐ)论上，该星系必须(xū)存在暗物质，否则就会(huì)分崩(bēng)离(lí)析(xī)。但是科学家们使用最先进的望远镜对其进行(xíng)了(le)40个小时的详细测量之后，发(fā)现星系中的恒星运动是可以用正常的物质和力(lì)学定律(lǜ)来解释的。那么又(yòu)有人提出，也许该星系的暗物质，已(yǐ)经被附(fù)近的另一个大星系剥(bō)离了。奇怪的是(shì)，它的(de)附近没有任何星系存在。造成(chéng)这些现象的除了暗物质(zhì)的(de)假说(shuō)之外(wài)，另一种可能就是(shì)人类对引力的理(lǐ)解(jiě)还不够全面(miàn)，引力很可能在不同尺度空(kōng)间中的工作方(fāng)式是(shì)不(bù)同的，这意味着在行星(xīng)系尺度中的(de)天体会沿着它(tā)们的轨道，按(àn)照(zhào)我们所理解的(de)方式运动。但是(shì)上升到星系和星团的尺(chǐ)度(dù)，引力之间(jiān)的相(xiāng)互作用则是(shì)不同的方式。对于(yú)在星系(xì)团之间的相互作用(yòng)，科学家还引入了外部场效应的(de)概念，指的是在数百万光年(nián)的规模(mó)上，巨大(dà)的(de)质量之(zhī)间会产(chǎn)生对彼此特(tè)殊(shū)的效(xiào)果，这个理论叫做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需(xū)要(yào)对现在的(de)物理定律进行修正，这(zhè)些发现也让很多人认为暗(àn)物(wù)质假说理论就此终结。但是在宇宙当中(zhōng)还(hái)有关于暗物质存在的其他的(de)理(lǐ)论证据(jù)，这些理论证据是蒙(méng)德理论(lùn)所没(méi)法解释的(de)“引力透(tòu)镜”。

径向(xiàng)距离为37亿光年的子弹星系团，由两(liǎng)个碰撞的(de)星系团所组成，类似这样(yàng)的星团(tuán)，它们大部分的普通质量(liàng)都在星(xīng)系的气体当中。当(dāng)星(xīng)团以1000万(wàn)公里/小时(shí)发生碰撞的时(shí)候(hòu)，星(xīng)际气体的相(xiāng)互(hù)作(zuò)用就会导致温度的急(jí)剧升高，速度大幅降低。所(suǒ)以(yǐ)在理论上，在碰(pèng)撞(zhuàng)之后(hòu)，子(zi)弹星系团大部分的质量将位(wèi)于所有这些气体所在的中(zhōng)间(jiān)区域。那么(me)我们通(tōng)过(guò)什么来验证它的质量区(qū)域到底是(shì)不是集中(zhōng)在(zài)中间呢？前不(bù)久(jiǔ)，詹姆斯韦(wéi)伯太空望远镜传回了宇宙当中第一张全彩的(de)高清照片(piàn)，在照片中我(wǒ)们可以明显地看(kàn)到很多星(xīng)系似乎被拉伸(shēn)产(chǎn)生了巨(jù)大的形变。其实这些星(xīng)系(xì)本(běn)身并不(bù)是真的被(bèi)扭曲了(le)，也不(bù)是韦伯望远(yuǎn)镜出了(le)什么(me)问题，而是这样(yàng)极遥(yáo)远的天体(tǐ)和(hé)我们地球上的观测者之间。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这(zhè)个(gè)超大(dà)质量的东西(xī)的引力(lì)，会(huì)使(shǐ)身后更遥远星系的光都发生了(le)扭(niǔ)曲(qū)。这个(gè)现象就(jiù)是引力透镜效(xiào)应。这个巨(jù)大的(de)天(tiān)体可(kě)能是超大(dà)质量的黑洞或者是暗物质。

所以当人(rén)们对子弹星系团观测(cè)的时候，发现它的大质量区域并(bìng)不(bù)是在中间，而是(shì)在(zài)两(liǎng)侧。所以(yǐ)最好的(de)解释方(fāng)法就是当星团(tuán)发生全部的碰撞时，可被观测到的质量气体被卡在了(le)中间，暗物(wù)质则直(zhí)接(jiē)通过了这个区域，并在两边形成(chéng)了引力(lì)透镜(jìng)。对子弹星系团的引(yǐn)力透镜研究也被认为(wèi)是(shì)暗物质(zhì)存在的(de)迄今为止最好(hǎo)的理(lǐ)论证据。

除此之外，还有(yǒu)来自宇宙当中最古老的光。从宇(yǔ)宙大(dà)爆(bào)炸开始，38万年之后，可见光终于可以(yǐ)畅通无阻地穿越在(zài)宇宙当中了。经过了130多亿(yì)年(nián)之后，这些光在宇(yǔ)宙(zhòu)空间背(bèi)景上留(liú)下了各相同性的微波辐射。其中红色(sè)的部分表示温度(dù)较高的区(qū)域(yù)，蓝色则表示相对较冷(lěng)的区(qū)域，但实际上它们之(zhī)间的温差只(zhǐ)有万(wàn)分之一。

科学家们通过对(duì)前景背景分离后的二值图(tú)像进行连通域提取和标记之后发现(xiàn)，如果宇宙当中没有(yǒu)暗(àn)物(wù)质(zhì)，图(tú)形看起(qǐ)来(lái)不应该是(shì)这样的，而随(suí)着暗(àn)物质(zhì)的增(zēng)加，一些峰(fēng)值的幅度会减小，才变得(dé)看(kàn)起(qǐ)来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的(de)测量(liàng)值，我们需要的暗物质大约是普(pǔ)通物质(zhì)的5倍。这个数字与(yǔ)解释(shì)星系(xì)当中恒星运动所需要的暗物质比例是一致的。这就意味着。

用了一个简单的(de)理论框架，就很好地(dì)解释(shì)了很(hěn)多不同的观测结果(guǒ)。而暗物(wù)质的本质就是宇宙(zhòu)当中存在(zài)着某种类型的粒子，它们不参与任(rèn)何其他的电磁(cí)作用，只通过(guò)引力来相互(hù)作(zuò)用。所以如果能(néng)够找到这种粒子(zi)的存在，就(jiù)相(xiāng)当于找到了暗物(wù)质存在的实(shí)际证据。这种粒子到(dào)底是什么？科(kē)学家们已经提出(chū)了数十(shí)种的假想目标，而(ér)要寻(xún)找这些不同的目(mù)标粒(lì)子所需要的实验方式也不(bù)相同。在过去(qù)的几(jǐ)十年(nián)当中，人类为了寻找这些看不见(jiàn)、摸(mō)不到，几乎不会与常(cháng)规物(wù)质相(xiāng)互作用的“暗(àn)物质”，科学(xué)家们已经进行(xíng)了超过(guò)50次的实验，却(què)没有任何实质(zhì)性(xìng)的发现(xiàn)，除了一个地方，意大利的格兰萨索山(shān)，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在(zài)山下1400米处的地下矿(kuàng)井当中，藏着地(dì)球(qiú)上最大(dà)的地(dì)学(xué)实(shí)验室(shì)，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一(yī)个(gè)三层楼(lóu)高(gāo)的(de)探测器(qì)，一(yī)直(zhí)致力于寻找暗物质粒子的周期(qī)性震荡(dàng)。

自1997年以来，这里(lǐ)的科学家声(shēng)称观测到(dào)了(le)某种信号。经过了(le)20多年的数据收集，人们发现了一个有趣(qù)的事情(qíng)。探测率(lǜ)会在(zài)每年的6月份达到(dào)峰(fēng)值(zhí)，然后在11月降(jiàng)到(dào)最低(dī)，而且在(zài)20年当中每年都是一样。一些(xiē)科(kē)学家认为这(zhè)可能(néng)是人类发现暗物质的(de)第一(yī)个直(zhí)接证据。

但是为什么暗物(wù)质会产生周期性(xìng)的年(nián)度信(xìn)号(hào)呢？刚才我们讲了太阳系(xì)正在(zài)以220公里(lǐ)/秒的速度(dù)围绕(rào)着银河系进行移(yí)动(dòng)，那么如果暗物质(zhì)存在宇宙(zhòu)当中，这意味着我们也在(zài)以这样的速度在穿越着暗物质(zhì)流(liú)，这个过程中(zhōng)会产(chǎn)生相应的(de)振(zhèn)荡，同时地球又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋(xuán)转。所以有半年的时间，地球(qiú)围绕太阳的方向与(yǔ)太阳环绕(rào)银河系的(de)方(fāng)向是一致的(de)，而(ér)另外半年则与之相反。

而(ér)在6月份的时候，地球与太(tài)阳(yáng)的方向正好达到完全一(yī)致，这是理论上(shàng)地(dì)球穿越暗物质流最快的时(shí)段。而在(zài)11月份(fèn)，又恰好达到了最慢值。尽管在实际的情况中，太(tài)阳系相对(duì)银河(hé)系的平面呈现了60度的倾(qīng)斜，但是这并(bìng)不影响这(zhè)个理(lǐ)论的有效性。

因此科学家(jiā)认为(wèi)这(zhè)可以用(yòng)来(lái)解(jiě)释，研究人员们所观测到的周期性(xìng)信(xìn)号(hào)。当然也可能(néng)有(yǒu)其他的(de)情(qíng)况(kuàng)，造成这种年度周期信(xìn)号的差异也可能(néng)是温度、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高山上的积雪，甚(shèn)至(zhì)连意大利游客(kè)的(de)数量(liàng)也符合这个(gè)周期的规律。

所以，科学家们又在南(nán)半球建立了一个几乎相(xiāng)同的实(shí)验室，这里的季(jì)节与之前的(de)实验室正好相(xiāng)反，而在这里，地球穿(chuān)过暗物质流的(de)运(yùn)动(dòng)特征和(hé)第一(yī)个实验(yàn)室是(shì)一(yī)样的。

因此，如果在这(zhè)里可以得到相同的信(xìn)号(hào)，就可以成为暗物质所存在(zài)的非常(cháng)有(yǒu)力的证据了(le)。但是由于(yú)这个实验室刚刚建(jiàn)成不久，所(suǒ)以截至(zhì)目前(qián)还无(wú)法提供相应的数据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射一台(tái)新的望远镜，这台(tái)太空望远镜叫做“南(nán)希(xī)格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同(tóng)，但它的(de)宽视场仪器提(tí)供(gōng)的视野是哈(hā)勃(bó)红外(wài)仪(yí)器的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太空望远(yuǎn)镜(jìng)其中(zhōng)一个关键的(de)用途(tú)就是探索暗物质背后的奥秘，对于(yú)探测的(de)结果，我们只能拭(shì)目以待了。费米实验室(shì)粒子天体物理中心的科学家(jiā)丹琥(hǔ)珀和贾森斯特芬研究(jiū)发现，如(rú)果暗物质存在，它们极有可能拥(yōng)有另(lìng)一种神秘的效(xiào)应，这种暗(àn)物质效应，会支持(chí)宇(yǔ)宙当中生命的诞生，或(huò)者说是生(shēng)命进化(huà)的一个(gè)重(zhòng)要(yào)因(yīn)素。

如果这一(yī)理(lǐ)论得到(dào)进一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会意味着人类并(bìng)不孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的行星上(shàng)，暗物质(zhì)正(zhèng)在通过这样的效应创造生命。当然，这些推论的大前提是(shì)要先找到暗物质存在(zài)的实际证(zhèng)据(jù)。那(nà)么(me)小伙伴们，你们(men)觉得暗(àn)物(wù)质到底存不存(cún)在呢？喜欢请点赞，你的支(zhī)持是我更新的(de)动力！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 公务员职级并行后,正处几年可以晋升副厅级，公务员职级并行副处几年可以一级调研员