宇(yǔ)宙是“人为制(zhì)造”的？为何会存在科学无(wú)法解释的(de)“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人(rén)类为了寻找(zhǎo)暗物(wù)质存在的证据，科学家(jiā)们在过(guò)去(qù)的(de)几十年当中(zhōng)进行了超过50次的长(zhǎng)期(qī)实验(yàn)，但是却没有发现任(rèn)何的有效(xiào)证(zhèng)据。除了一(yī)个地方，在1687年出版的自然哲(zhé)学数(shù)学原理一(yī)书中，埃萨克牛顿(dùn)发表了万有引力定(dìng)律，它揭示了宇宙中天(tiān)体运动的规(guī)律(lǜ)。往(wǎng)后的几百年(nián)来，当天文学家们发现(xiàn)某些天体(tǐ)运行轨道出现异常，不符合万有引力定律的时候(hòu)，他们就(jiù)会知道，周围一定有未知(zhī)的天体通过引(yǐn)力在(zài)摄动它的轨(guǐ)道。比如(rú)在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通过天王星运行(xíng)轨道的异常，推算并且发(fā)现了海王星的存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王星的(de)发(fā)现都(dōu)是应用万有引(yǐn)力定律所取(qǔ)得重(zhòng)大天文成(chéng)就的例子。但(dàn)是这些发(fā)现都是在恒星系统的尺度当中，可当我们上升到星系或者是星(xīng)团(tuán)的尺度(dù)，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学(xué)家弗(fú)里茨(cí)兹威基正在(zài)研究和测(cè)量后(hòu)发星系团的(de)质量。这(zhè)是(shì)一个由数千(qiān)个星系所组成的巨(jù)大星系团，这些(xiē)星系被引力(lì)束缚在一起(qǐ)。测(cè)量星系(xì)团的质(zhì)量一般会使(shǐ)用到两种方法，当两种方法结(jié)果一致，就可以确定(dìng)其质量的范围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需(xū)要的数据是测(cè)量(liàng)各(gè)个星系的光度。

第二(èr)种(zhǒng)是动力学质量(liàng)的(de)计算(suàn)，是(shì)利用光(guāng)谱红移测量星系团中(zhōng)的各(gè)个(gè)星系相对(duì)于星系团的运动速(sù)度。当测(cè)量结(jié)果出来之(zhī)后，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动力学质量(liàng)”竟然是“光(guāng)度(dù)学(xué)质量”的400倍(bèi)。这意味着(zhe)，后发座星系团有(yǒu)99%的质量消(xiāo)失了(le)，或者说这99%的质量并(bìng)不(bù)以可见光(guāng)的(de)形式所存在，我们无法看(kàn)到。最诡异的是，在(zài)测量速(sù)度的过程中(zhōng)，兹威基发(fā)现(xiàn)星系团中很多星系(xì)的速度比理论上要快得多，按照牛顿的运动学定(dìng)律，仅靠这些(xiē)可见星系的质(zhì)量所产生(shēng)的引力是无(wú)法将(jiāng)它们束缚在星(xīng)系团内的(de)，它们早就应该被抛(pāo)出星(xīng)系团之外了(le)，除非有(yǒu)一种神(shén)秘(mì)的力量在起作用，这种力量来源(yuán)于某种隐形的物质。

据此(cǐ)，兹(zī)维基提出了这样(yàng)部分(fēn)不可见(jiàn)的暗(àn)质，它不发(fā)散光、吸(xī)光、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝(jué)大(dà)部分的质量(liàng)。只(zhǐ)是(shì)当时的人们对(duì)这样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词(cí)才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座星系中的恒星运动。理论上来(lái)说，距离(lí)中心越远(yuǎn)的恒星(xīng)在其(qí)轨(guǐ)道上的运行(xíng)速度就会越1米等于多少厘米换算表，一米等于多少厘米换算单位慢。但是他们观测(cè)的结果却让人感到(dào)不可(kě)思议。

随着与中(zhōng)心距(jù)离的增加，恒(héng)星的旋(xuán)转(zhuǎn)速度几乎保持不变。可是(shì)根据牛顿的(de)万有引力定律(lǜ)，在星系(xì)当中如果没(méi)有足够(gòu)大的质(zhì)量来吸(xī)引它(tā)们(men)，这(zhè)些外围的(de)恒星早就被甩到宇宙当中了。基(jī)于这种现象(xiàng)，科学家们会使(shǐ)用(yòng)一种(zhǒng)相对标准(zhǔn)的方法来(lái)解释暗物(wù)质的(de)存在，这种方法就(jiù)是测量(liàng)星系(xì)当中气体在(zài)X轴(zhóu)上距离星(xīng)系中心的距离，以(yǐ)及(jí)在Y轴(zhóu)上(shàng)气体的(de)旋(xuán)转速度。如果出(chū)现(xiàn)异常(cháng)的结果，就认(rèn)为是由暗物质的(de)力(lì)量进(jìn)入其中。

于是科学家们通(tōng)过(guò)射电望远镜测(cè)量了距离星系中(zhōng)心(xīn)更(gèng)远距离的氢元素，发(fā)现(xiàn)它(tā)们的旋转速度并不符(fú)合牛顿(dùn)的力学定律(lǜ)。我(wǒ)们的太(tài)阳系也不例外，太阳(yáng)系(xì)位于银河系的第(dì)三悬(xuán)臂之(zhī)上，距离银河系中心2.6万光年，根据万有(yǒu)引力定律进(jìn)行计算，太(tài)阳(yáng)系的运行(xíng)速(sù)度(dù)应该是160千米/秒，但实(shí)际上，太阳系正在以220千米/秒(miǎo)的速度围绕银河系旋转，这个实际速度远远大(dà)于理论(lùn)速(sù)度，那么产生(shēng)以上这种向(xiàng)心加速度的(de)原因很可能(néng)就(jiù)是(shì)存(cún)在着一种(zhǒng)我们看不到的物质，是(shì)这些暗物(wù)质(zhì)的(de)引(yǐn)力效应将星系聚集在了一起。

也(yě)是(shì)从(cóng)这时开始，越来(lái)越多的研究人员(yuán)开始(shǐ)相信(xìn)暗物质的存(cún)在。科学家根(gēn)据星系(xì)外恒(héng)星(xīng)轨道的速度(dù)，估算在星系(xì)当(dāng)中暗物质的质量占整(zhěng)个星系质量(liàng)的(de)85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯一(yī)可以(yǐ)解释这个现象的原因。在一项新的研究当(dāng)中，科学家(jiā)们(men)发现(xiàn)，几(jǐ)乎没有引力(lì)效应的遥远(yuǎn)恒星之间，也(yě)会(huì)出(chū)现(xiàn)速度上的微小差(chà)异。另外，天文学家(jiā)还发现了一个(gè)反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个(gè)星(xīng)系(xì)距(jù)离地球大约2.5亿(yì)光年，大小和银河系不多，但(dàn)是(shì)星(xīng)系当中存(cún)在的恒星数量却(què)只有银河系的千分之(zhī)一。

所以(yǐ)在理论上，该星系必(bì)须存在(zài)暗物质，否则就会分崩离析。但(dàn)是科学家(jiā)们(men)使用最先进的(de)望远镜(jìng)对(duì)其进行了40个小时的详细测量(liàng)之后，发现星系中的恒星运动(dòng)是可以用正常的物质和(hé)力学定律来解释的。那么又有人提(tí)出(chū)，也许该星系的暗物质(zhì)，已(yǐ)经被附近(jìn)的另(lìng)一个(gè)大星系剥(bō)离了。奇怪的(de)是，它的附(fù)近(jìn)没(méi)有任何星系存在。造成这些(xiē)现象的除了暗物质(zhì)的假说之外，另一(yī)种(zhǒng)可能就是人类对引(yǐn)力(lì)的理(lǐ)解还(hái)不(bù)够全面，引力很可能在不同尺度(dù)空间中(zhōng)的工作方式是不同的，这意味着在(zài)行星系尺度中的天体(tǐ)会沿(yán)着它们的轨道(dào)，按照(zhào)我们所理解的方式运动。但是上升到星系(xì)和星团的尺度，引力之(zhī)间的(de)相互作用则是(shì)不同的方式(shì)。对于在星系团之间的相互作用，科学(xué)家还引入了外部场效应的概(gài)念，指的是(shì)在数百万光年的规模上，巨大(dà)的质(zhì)量之(zhī)间会产生对彼此特(tè)殊(shū)的效果，这个理论叫(jiào)做(zuò)MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙(méng)德(dé)理论成立，这(zhè)意味着我们需要(yào)对现(xi1米等于多少厘米换算表，一米等于多少厘米换算单位àn)在的物理(lǐ)定(dìng)律进行修(xiū)正，这些发现也让(ràng)很多人认为暗物质假说理论就此终(zhōng)结。但是在宇宙当中还有(yǒu)关于暗(àn)物质存在的(de)其他的理论证据，这些理论证据是蒙德理论所没法(fǎ)解释的“引力透(tòu)镜”。

径向距离(lí)为37亿光年的子弹星系团，由(yóu)两个碰撞(zhuàng)的星系团所组成，类似(shì)这(zhè)样的星(xīng)团，它们大部(bù)分的普通(tōng)质(zhì)量都在(zài)星系的气体(tǐ)当(dāng)中。当星团(tuán)以(yǐ)1000万公里/小时发生碰撞的时候，星(xīng)际气(qì)体(tǐ)的相互作用就会导致温度的急剧(jù)升高，速度大(dà)幅降低。所(suǒ)以在理论(lùn)上(shàng)，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系(xì)团大部(bù)分的质(zhì)量将位于所有这些气体(tǐ)所在的(de)中间区域。那么(me)我们(men)通过(guò)什么(me)来验证它的质量区域(yù)到底是不是集中在中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯韦伯太(tài)空望远镜传(chuán)回(huí)了宇宙(zhòu)当中第一(yī)张(zhāng)全(quán)彩的高清照片，在(zài)照(zhào)片中我们(men)可(kě)以明显地(dì)看到很(hěn)多星系似(shì)乎被拉(lā)伸产生了(le)巨大的形(xíng)变。其实这(zhè)些星(xīng)系本身(shēn)并(bìng)不是真的被扭曲了，也不(bù)是韦伯望远镜出了什么问题，而(ér)是这样极(jí)遥远的天体(tǐ)和(hé)我们地球上的观测者之间。被一个质量超级巨大的(de)天体遮挡(dǎng)，这个超大质量的(de)东西的引力，会使身后更遥远(yuǎn)星系的光都发生了扭曲。这个现象就是引力透(tòu)镜效应(yīng)。这个(gè)巨大的(de)天体可(kě)能是超大质量(liàng)的黑(hēi)洞或者是(shì)暗物质。

所以当(dāng)人们(men)对子弹星系团观测的时候，发(fā)现它的(de)大质量区域并不是在中(zhōng)间，而是在(zài)两侧。所(suǒ)以最好的解(jiě)释(shì)方法就(jiù)是当(dāng)星(xīng)团发生全部的(de)碰撞(zhuàng)时，可被观测(cè)到的质(zhì)量气体被卡(kǎ)在了中间(jiān)，暗物(wù)质则直接通过了这个区(qū)域，并在两边形(xíng)成了引力透镜。对(duì)子(zi)弹星系(xì)团的引力透镜研究也被认为是暗物质存在的迄今为(wèi)止最(zuì)好的理论证据(jù)。

除此之外，还有来自宇宙当(dāng)中最古(gǔ)老的光。从(cóng)宇宙大爆炸开(kāi)始，38万(wàn)年之后，可(kě)见光(guāng)终于可以(yǐ)畅通无(wú)阻地(dì)穿(chuān)越在宇宙当中了。经过了130多亿年(nián)之(zhī)后，这些(xiē)光在宇宙(zhòu)空间背(bèi)景上(shàng)留下(xià)了(le)各(gè)相同性的微波辐(fú)射。其中(zhōng)红(hóng)色的部分表示温(wēn)度较(jiào)高的区域，蓝色则(zé)表示(shì)相(xiāng)对较冷的区域，但(dàn)实(shí)际上(shàng)它们之间的温(wēn)差只有万(wàn)分之一。

科学家们通过对前景背景分(fēn)离后的二值图像进行连通域(yù)提取(qǔ)和标记之后发(fā)现，如(rú)果宇宙当(dāng)中没(méi)有暗物质，图形看起来不应该(gāi)是这样的，而随着暗物(wù)质的(de)增加，一(yī)些峰(fēng)值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇(yǔ)宙微波背景辐(fú)射(shè)的(de)测量(liàng)值，我们(men)需要的暗物质大约是普(pǔ)通物(wù)质的(de)5倍。这个数字与解(jiě)释星系当中恒星(xīng)运动(dòng)所需要的暗物质比(bǐ)例是一致的。这(zhè)就意味(wèi)着。

用了(le)一个简单(dān)的理论框架，就很好地解(jiě)释了很多不同(tóng)的观测结果。而(ér)暗物质的本质就(jiù)是宇宙(zhòu)当中存在(zài)着某种(zhǒng)类型的(de)粒子(zi)，它们不参(cān)与任何其他的电磁作用，只通过(guò)引力来相(xiāng)互(hù)作用。所(suǒ)以如果能够(gòu)找到(dào)这种(zhǒng)粒子的存在，就(jiù)相当于找(zhǎo)到了暗物质存在的实际证(zhèng)据(jù)。这种(zhǒng)粒子到(dào)底是什么？科学家们已经提出(chū)了数(shù)十(shí)种的假想目(mù)标，而要(yào)寻找这些(xiē)不(bù)同的目标粒(lì)子(zi)所(suǒ)需要的实验(yàn)方(fāng)式也不相同。在过去的几十年(nián)当中，人类(lèi)为了寻(xún)找(zhǎo)这些看(kàn)不见、摸不(bù)到，几乎不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科学家(jiā)们已(yǐ)经(jīng)进行了超过50次(cì)的(de)实(shí)验(yàn)，却没有任何实(shí)质性的发现(xiàn)，除了一个地方，意(yì)大利的格兰萨(sà)索(suǒ)山(shān)，隶属于阿(ā)尔(ěr)卑斯山脉。

在(zài)山下(xià)1400米(mǐ)处的地下矿井当中，藏着(zhe)地(dì)球上(shàng)最大的(de)地学实验室，这(zhè)个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的(de)探(tàn)测器，一直致力于寻找暗物质粒子的周期(qī)性(xìng)震荡(dàng)。

自(zì)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多年的数据(jù)收(shōu)集(jí)，人们发现了一个有趣的事情(qíng)。探测率会(huì)在每年的(de)6月(yuè)份(fèn)达到峰值，然后在(zài)11月降到最低，而且在20年当中每年都是一样。一些科学家认为这可能是人类发现暗物质的(de)第一个直(zhí)接证据。

但是为什么暗(àn)物质(zhì)会产生(shēng)周(zhōu)期(qī)性的(de)年(nián)度信号呢(ne)？刚才我们讲了太阳系正在以(yǐ)220公里/秒(miǎo)的速度围绕着银河系进行移动，那么如(rú)果暗物质存在宇(yǔ)宙当中，这意(yì)味(wèi)着我们也(yě)在以这(zhè)样(yàng)的速(sù)度(dù)在穿越着暗物质流，这(zhè)个(gè)过程中会产生相(xiāng)应的(de)振荡，同时地球又以30公(gōng)里(lǐ)/秒的速度围(wéi)绕太阳进(jìn)行旋转。所以有半年(nián)的时(shí)间，地(dì)球围绕太(tài)阳的方(fāng)向与太阳环绕银河系的方向是一致的，而(ér)另外半年则(zé)与之相(xiāng)反。

而在6月份的(de)时候(hòu)，地球(qiú)与太阳的方向(xiàng)正好达到(dào)完全一(yī)致，这是(shì)理(lǐ)论上地(dì)球穿(chuān)越暗物质(zhì)流最(zuì)快的时段。而在11月份，又恰好达到了(le)最(zuì)慢值。尽(jǐn)管(guǎn)在实际(jì)的情况(kuàng)中，太阳系相(xiāng)对银河系的平面呈(chéng)现了60度的倾(qīng)斜(xié)，但是(shì)这并不(bù)影响(xiǎng)这个理论的(de)有(yǒu)效性。

因此科学家(jiā)认为这可(kě)以用来解释，研究(jiū)人员(yuán)们(men)所观测到的周期(qī)性信号。当然也可能(néng)有其他的情(qíng)况，造成这种年度周期(qī)信号(hào)的差(chà)异也(yě)可能(néng)是温度、湿(shī)度、土壤(rǎng)中的水(shuǐ)分、高山(shān)上的(de)积雪，甚至连(lián)意大利游客的(de)数量也符合这个周期的规律。

所(suǒ)以，科学家们又在南半球(qiú)建(jiàn)立了一(yī)个几乎相同的(de)实验室，这里的季节与之前(qián)的实验(yàn)室正好相反(fǎn)，而(ér)在这里，地球穿过暗物质流的运(yùn)动特(tè)征和第一个实验(yàn)室是(shì)一样的。

因此，如(rú)果在这里可以得到(dào)相同的信号，就可以成为暗物质(zhì)所存在的非(fēi)常有力(lì)的证(zhèng)据了(le)。但是由于这(zhè)个(gè)实验室刚刚建(jiàn)成不久，所(suǒ)以截(jié)至目前还无法提(tí)供相应的数据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台(tái)新的望远镜，这(zhè)台太空(kōng)望(wàng)远镜(jìng)叫做“南希格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜大小跟(gēn)哈(hā)勃望远镜相同，但它(tā)的宽(kuān)视(shì)场仪(yí)器提(tí)供(gōng)的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希(xī)格雷斯罗(luó)曼太空望远镜(jìng)其中(zhōng)一个关键的用途就是探索暗物(wù)质背后的奥秘(mì)，对(duì)于探测的结果，我们只(zhǐ)能拭目(mù)以待(dài)了。费米实验室粒子天(tiān)体(tǐ)物理中心的科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究发现(xiàn)，如果暗物(wù)质(zhì)存在(zài)，它们极有(yǒu)可能拥有另一种神秘(mì)的效应(yīng)，这(zhè)种暗物(wù)质(zhì)效应，会支持宇(yǔ)宙当中生命的诞生，或者说是(shì)生命(mìng)进化的一(yī)个重要因素。

如果这(zhè)一理论得到进一步的证实，那么遍布(bù)宇宙当中的暗物质会不(bù)会意味着人类并不(bù)孤单呢？或许在宇宙当中某(mǒu)个角落(luò)的行(xíng)星上，暗物(wù)质正在通过这样的效应创(chuàng)造生命。当然，这些推(tuī)论的大前提是要先找到暗物质存在(zài)的(de)实际证据(jù)。那么小(xiǎo)伙伴们(men)，你们觉得暗物(wù)质到(dào)底存不(bù)存(cún)在呢？喜欢请点赞，你的支持是(shì)我更新的动力(lì)！

未经允许不得转载：太仓网站建设,太仓网络公司,太仓网站制作,太仓网页设计,网站推广-昆山云度信息科技有限公司 1米等于多少厘米换算表，一米等于多少厘米换算单位