宇宙(zhòu)是“人为(wèi)制造”的？为何会存在科学(xué)无法解释的“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟是什(shén)么？人类为(wèi)了寻找暗物质存在的(de)证据，科学家们在过去的(de)几十年当中进行了超过50次的长期(qī)实(shí)验，但是却没有发(fā)现(xiàn)任何的有(yǒu)效证据。除了一个地方，在1687年(nián)出版的自然哲学数学(xué)原理一书中，埃(āi)萨克牛顿(dùn)发表了(le)万有引(yǐn)力定律，它(tā)揭示了宇宙中天(tiān)体运(yùn)动(dòng)的规(guī)律。往后的几百年来(lái)，当天文学家们发现某些天体运行轨道出现异常，不符合万(wàn)有(yǒu)引(yǐn)力定(dìng)律(lǜ)的时候，他们(men)就会知(zhī)道，周围一定有未知的天体通过(guò)引力在摄动(dòng)它(tā)的轨道。比如在1846年，奥(ào)本勒(lēi)维耶就通过天王星运行轨道的(de)异常(cháng)，推算并(bìng)且(qiě)发现了海王星的存(cún)在。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星的(de)发现都(dōu)是应用万有引力定律(lǜ)所取得(dé)重大天文成(chéng)就的(de)例(lì)子。但是这些发现(xiàn)都是在恒星系统的(de)尺度当中，可当我们上升(shēng)到星系(xì)或者是星团(tuán)的尺(chǐ)度，事情就开始(shǐ)变(biàn)得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家(jiā)弗里茨兹威基正在研究(jiū)和测量后发(fā)星(xīng)系团的质(zhì)量。这是一个(gè)由数千(qiān)个星系所组成(chéng)的巨大星(xīng)系团，这(zhè)些星系被引力束缚(fù)在一起(qǐ)。测量星系团的质(zhì)量一(yī)般会使用到两种方法，当两种(zhǒng)方法(fǎ)结果一致，就可(kě)以确定(dìng)其质量的范围(wéi)。

第一种(zhǒng)是获(huò)得其"光度学的质量"，需要的数据(jù)是测量各个星系(xì)的(de)光度。

第二种是动力学质量的计算，是(shì)利用光谱红移测(cè)量星系(xì)团中的各(gè)个星系相对(duì)于星系团的运动速度。当测量结果出来(lái)之后，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动力学(xué)质量”竟然是“光度学质量”的(de)400倍。这意(yì)味(wèi)着，后(hòu)发(fā)座(zuò)星系团(tuán)有99%的质量消失了，或者说这99%的(de)质量并不以可见光的(de)形(xíng)式所存在，我们(men)无法看(kàn)到。最诡异的(de)是，在测量速度的过(guò)程中，兹威(wēi)基发现(xiàn)星(xīng)系团中(zhōng)很多星系的速度比理论上要(yào)快得多，按照(zhào)牛(niú)顿的(de)运动学定律，仅(jǐn)靠这些可(kě)见星系的质(zhì)量所产(chǎn)生的引(yǐn)力是无法将它们束缚在星系团内的，它们(men)早就应该被抛出星系团之外了，除非有(yǒu)一种(zhǒng)神秘的力量(liàng)在起作用，这种力量来源于某种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹维基(jī)提出了(le)这样部分不可(kě)见的暗质，它不发(fā)散光、吸光、反射(shè)光，但是(shì)它们却占据着宇(yǔ)宙中绝大部(bù)分的质量。只(zhǐ)是当(dāng)时的人(rén)们对(duì)这样的一种(zhǒng)说法不屑一顾。

直(zhí)到40年(nián)之后，“暗物质”这个词才再(zài)一次出现。天(tiān)文学(xué)家维拉鲁宾(bīn)和肯特(tè)福特在观测(cè)仙女座星系中(zhōng)的恒星运动。理(lǐ)论上来说，距离(lí)中心越远的(de)恒星在(zài)其轨道上的(de)运行速度就会越慢。但是(shì)他们观测的结果却让(ràng)人(rén)感(gǎn)到不可思议。

随着与中(zhōng)心(xīn)距(jù)离的增(zēng)加，恒星的旋转速度几乎保(bǎo)持不(bù)变(biàn)。可是根(gēn)据牛顿的万(wàn)有引力定律(lǜ)，在星系当(dāng)中(zhōng)如果没有足够(gòu)大的质量来吸引它们，这(zhè)些外围(wéi)的恒星早(zǎo)就(jiù)被甩(shuǎi)到宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)了。基于(yú)这种(zhǒng)现象，科学(xué)家们会使用一(yī)种相对标准(zhǔn)的方法来解(jiě)释暗物质的(de)存在，这(zhè)种方(fāng)法就是测量星系当中气体在X轴上距(jù)离星系中心的距离，以(yǐ)及在Y轴上气体(tǐ)的旋转速度。如果(guǒ)出现(xiàn)异常(cháng)的(de)结(jié)果，就认(rèn)为(wèi)是由暗物质的力量进入(rù)其中。

于是科学家们(men)通过(guò)射(shè)电望远镜非练实不食的练实是什么意思，练实指的是什么测量了(le)距(jù)离星系中(zhōng)心更远距离(lí)的氢元素，发(fā)现它们的旋(xuán)转速度并不符合牛顿的力学定律。我们的太阳系也不例外(wài)，太阳系位(wèi)于(yú)银河系(xì)的(de)第三悬臂(bì)之(zhī)上，距(jù)离银河系中心2.6万光年，根据万有引(yǐn)力(lì)定律进行计算，太阳系的(de)运行速度(dù)应该是160千(qiān)米(mǐ)/秒(miǎo)，但实际(jì)上(shàng)，太阳(yáng)系正(zhèng)在以220千米/秒的速度围绕银(yín)河系(xì)旋转(zhuǎn)，这个实际速(sù)度远(yuǎn)远大(dà)于理论(lùn)速度，那么产生以上这种向(xiàng)心加(jiā)速度的原因很可能就是存(cún)在(zài)着一(yī)种我们看(kàn)不到的(de)物质(zhì)，是(shì)这些暗物质的引力效(xiào)应将星系聚集在了一起(qǐ)。

也是从(cóng)这时开(kāi)始，越来越(yuè)多的(de)研究人员开始相(xiāng)信暗物质的存(cún)在。科学家根据星系外恒星(xīng)轨道的速度，估算在(zài)星系当(dāng)中(zhōng)暗物质的质量占(zhàn)整个(gè)星系(xì)质量(liàng)的(de)85%。但是，暗(àn)物质(zhì)并(bìng)不(bù)是唯一可以解释这(zhè)个现象的原(yuán)因(yīn)。在一项新的(de)研究(jiū)当中，科(kē)学(xué)家们发(fā)现(xiàn)，几乎没有引(yǐn)力效应的(de)遥远(yuǎn)恒星之间(jiān)，也(yě)会出(chū)现(xiàn)速度(dù)上(shàng)的微小差异。另(lìng)外，天文学家还发(fā)现(xiàn)了(le)一个反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距(jù)离地球大约2.5亿(yì)光年，大小和银(yín)河系不多，但是星系(xì)当(dāng)中存在的(de)恒星(xīng)数量却只(zhǐ)有银河系的千分之一。

所以在理论上，该星系(xì)必须存在暗物质，否则就会分崩离析。但是科学家们(men)使(shǐ)用最先进的望远(yuǎn)镜对其进(jìn)行了40个小时的详细测量之(zhī)后，发现星系中的恒星运(yùn)动是可以用正常的(de)物(wù)质和(hé)力学定律来(lái)解(jiě)释的。那么又有人提出，也许(xǔ)该星(xīng)系的暗物质(zhì)，已(yǐ)经被附近的另一(yī)个(gè)大星(xīng)系(xì)剥离了(le)。奇怪的是，它的附近没有(yǒu)任何星系存在。造成这些现象的除了暗物(wù)质的假说之外，另(lìng)一种可能就是人(rén)类对(duì)引力的理(lǐ)解还不够全面(miàn)，引力很可能在不同尺(chǐ)度空间中的工作方式是不(bù)同(tóng)的，这意(yì)味(wèi)着(zhe)在(zài)行星系尺(chǐ)度中(zhōng)的天体会沿着(zhe)它(tā)们的轨道，按照我们(men)所(suǒ)理解的方式运动。但是(shì)上(shàng)升到星系和星团的尺度，引力之间的相(xiāng)互作用则(zé)是不同(tóng)的方(fāng)式。对于在星系(xì)团之(zhī)间(jiān)的相互作用，科学家还引入了(le)外部场(chǎng)效(xiào)应的概(gài)念(niàn)，指的(de)是(shì)在(zài)数百万光年的规模上，巨大的质量(liàng)之间会(huì)产生对彼此特殊的效果，这(zhè)个理论叫(jiào)做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立(lì)，这意(yì)味着我们需(xū)要对(duì)现在的(de)物理定律进行修正，这些发现也让很多人认为暗物质假说理(lǐ)论就此终结。但(dàn)是在(zài)宇宙当(dāng)中还(hái)有关于暗物质存在的其他(tā)的理论证据，这些理(lǐ)论证据是蒙德理论所没法(fǎ)解释的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由(yóu)两(liǎng)个碰撞(zhuàng)的星(xīng)系团(tuán)所组成(chéng)，类似这(zhè)样(yàng)的星(xīng)团，它们(men)大部分的普通质(zhì)量都在星系(xì)的气体当(dāng)中。当星团(tuán)以1000万公里/小时发(fā)生碰撞的时候，星际气体的相互作用就会(huì)导致温度的急(jí)剧升(shēng)高，速度大幅降(jiàng)低。所以在理论上(shàng)，在碰撞之(zhī)后(hòu)，子弹星系团大部分的质量(liàng)将位于所有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量区域到底(dǐ)是不是集(jí)中(zhōng)在中间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回(huí)了宇宙当中第一张全彩的(de)高清(qīng)照(zhào)片，在照(zhào)片(piàn)中我们可以明显地看到很多(duō)星系似(shì)乎被(bèi)拉伸产生了巨大的形变。其(qí)实这些星系本身并不是(shì)真的被扭曲(qū)了，也不是韦(wéi)伯望远镜出了(le)什(shén)么问(wèn)题(tí)，而是这样极遥远的天体和我们(men)地球(qiú)上的观测者之(zhī)间。被(bèi)一个质量超级巨大的天体遮(zhē)挡(dǎng)，这个(gè)超(chāo)大质量(liàng)的东西(xī)的引力，会使身后更(gèng)遥远星系的光都发生了扭曲。这(zhè)个现象(xiàng)就(jiù)是引力(lì)透镜效应。这(zhè)个巨(jù)大(dà)的天(tiān)体可能是(shì)超(chāo)大(dà)质量的黑洞(dòng)或者是(shì)暗物质。

所以(yǐ)当人们(men)对子弹星系团观测(cè)的时候，发现它的(de)大(dà)质(zhì)量区域并不是在中间，而是在两(liǎng)侧(cè)。所以最好的解释(shì)方(fāng)法就(jiù)是当星团发生全(quán)部的碰撞时，可被观测到(dào)的(de)质量气体被卡(kǎ)在了(le)中间，暗物质则直接通过了(le)这(zhè)个区域，并在两边形(xíng)成(chéng)了引力透(tòu)镜。对子弹星(xīng)系团的引力透镜研究也被认(rèn)为是暗物(wù)质(zhì)存在的迄今为止最(zuì)好的(de)理论证据(jù)。

除(chú)此(cǐ)之外，还有来(lái)自宇(yǔ)宙当中最古老的(de)光。从宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万(wàn)年之后，可见光(guāng)终于可以畅通无阻地(dì)穿越在宇宙(zhòu)当中了。经(jīng)过了130多亿(yì)年之后，这些光在宇宙空(kōng)间背景上留下了各相同性的(de)微(wēi)波辐射。其中红色(sè)的部分表(biǎo)示温度较高的(de)区(qū)域，蓝(lán)色则表示(shì)相对(duì)较冷的(de)区域(yù)，但(dàn)实际上(shàng)它们(men)之(zhī)间的温差只有万分之一。

科学家们通过(guò)对前景背(bèi)景分离后(hòu)的二值图像(xiàng)进行连(lián)通域提取和标记之后(hòu)发(fā)现，如果(guǒ)宇宙(zhòu)当中没(méi)有(yǒu)暗物质(zhì)，图形(xíng)看(kàn)起来不(bù)应(yīng)该是这样的，而随着暗物质(zhì)的增加(jiā)，一些峰值的幅度(dù)会(huì)减小(xiǎo)，才变得看(kàn)起来“和(hé)谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微波背景辐射的测量值，我们需要的暗物(wù)质大约是普(pǔ)通物质的5倍。这个数字与解释星(xīng)系当中恒星运动所需要的暗物质比例(lì)是一致的。这就(jiù)意(yì)味着。

用了一(yī)个简单的理论框架(jià)，就(jiù)很好地解释了(le)很(hěn)多不同(tóng)的观测结果(guǒ)。而(ér)暗物质的本质就是宇宙当中存在着(zhe)某种类型的(de)粒子(zi)，它们(men)不(bù)参与任何(hé)其(qí)他的(de)电磁作用，只(zhǐ)通过引(yǐn)力(lì)来相互作用。所以如果能(néng)够找到这种粒(lì)子的存在，就相当于找到了暗物质存在的实际证据。这种粒子到底是什么？科学家们(men)已经提出了(le)数十(shí)种的(de)假想目(mù)标，而(ér)要寻找这些不同的(de)目标(biāo)粒子(zi)所需要的(de)实验方(fāng)式也不相同。在过(guò)去的几十年当中，人类为了寻找这些看不见、摸不到，几(jǐ)乎不(bù)会与常规(guī)物质(zhì)相互作(zuò)用的(de)“暗物质”，科学家们已经进行(xíng)了(le)超过50次的实验，却(què)没有任(rèn)何实质性的(de)发现，除了(le)一个地方，意大利的(de)格兰萨索(suǒ)山(shān)，隶属(shǔ)于阿(ā)尔卑斯(sī)山脉。

在(zài)山下1400米(mǐ)处的地下(xià)矿井(jǐng)当中(zhōng)，藏(cáng)着地球上最(zuì)大的地学实验(yàn)室(shì)，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼(lóu)高(gāo)的探测器(qì)，一直致(zhì)力于寻找(zhǎo)暗物(wù)质(zhì)粒子的周期性(xìng)震荡。

自1997年以来，这(zhè)里(lǐ)的(de)科学家声称观测到了某种(zhǒng)信号(hào)。经过了(le)20多年的数据收(shōu)集，人们发现了(le)一个有(yǒu)趣的事情。探测率(lǜ)会在每(měi)年的(de)6月份达(dá)到峰(fēng)值，然后在11月降到最低，而且在(zài)20年当中(zhōng)每年都是一样。一些科学家(jiā)认为这可能是(shì)人(rén)类发(fā)现暗物质(zhì)的第一个直接证据。

但是为什么暗物(wù)质(zhì)会产生周期性的年度信号呢？刚才(cái)我们讲了太(tài)阳系正(zhèng)在以220公里/秒的速度围(wéi)绕着银(yín)河系进行移动，那么如果暗(àn)物质存在宇宙当中，这意味着我们也(yě)在以这(zhè)样(yàng)的(de)速度在穿越着(zhe)暗物质流，这个(gè)过程中会(huì)产(chǎn)生(shēng)相应(yīng)的振荡，同时地球又以30公里/秒的速(sù)度围绕(rào)太阳进行旋转。所以(yǐ)有(yǒu)半年的时间，地球围绕太(tài)阳的方向与太阳(yáng)环绕(rào)银(yín)河系的(de)方向(xiàng)是一致的，而另外(wài)半年(nián)则与之相反。

而在(zài)6月份的(de)时候，地(dì)球与太阳的方(fāng)向正(zhèng)好达到完全(quán)一致，这(zhè)是理论上地球(qiú)穿(chuān)越(yuè)暗物质(zhì)流最快的时(shí)段。而在11月份，又恰好达到了(le)最(zuì)慢值。尽管在实际的情况中，太(tài)阳系(xì)相对银河系的平面(miàn)呈现了60度的(de)倾斜，但是这并不影响这个(gè)理论(lùn)的(de)有效性。

因(yīn)此(cǐ)科(kē)学家认为这可以(yǐ)用来解释，研究人员们所观(guān)测到的(de)周期性信号。当然也可能有(yǒu)其(qí)他的情况，造(zào)成这种年(nián)度周期信号(hào)的(de)差异也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至连意大利游(yóu)客(kè)的数(shù)量也符合这个(gè)周(zhōu)期的规律。

所以，科学家们(men)又在南半球建立(lì)了一个几乎相同的实验室，这里的季(jì)节与(yǔ)之前的实验室正(zhèng)好相反，而在这(zhè)里(lǐ)，地球(qiú)穿过暗物(wù)质流的运动特(tè)征和第一个实验(yàn)室是(shì)一样的。

因此(cǐ)，如果在这里可以得到相同(tóng)的信号，就可以成为暗物(wù)质所存在的(de)非常有力的证据了(le)。但是由(yóu)于(yú)这个实验(yàn)室刚(gāng)刚建(jiàn)成不久，所(suǒ)以截至目前还无法提供相应的(de)数据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一台新的望远镜(jìng)，这台太空望远(yuǎn)镜叫做“南希格雷(léi)斯罗曼”，它(tā)的主(zhǔ)镜大小(xiǎo)跟哈勃望远镜相同，但(dàn)它的(de)宽视场(chǎng)仪器提供的视野是哈勃红外(wài)仪器(qì)的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太(tài)空望远镜其(qí)中(zhōng)一个关键的用(yòng)途就是探(tàn)索暗物质背(bèi)后的奥秘，对于探测的(de)结果，我们只能拭目(mù)以待(dài)了(le)。费米(mǐ)实(shí)验室粒子天体物理中心的科学(xué)家丹琥(hǔ)珀和贾(jiǎ)森(sēn)斯特芬研究发现，如果暗物质存在(zài)，它们(men)极(jí)有可能(néng)拥有另一种神秘的效应，这(zhè)种暗(àn)物质(zhì)效应(yīng)，会支持宇宙(zhòu)当中生命(mìng)的诞(dàn)生，或者说是生(shēng)命进化的一个重(zhòng)要因素。

如果这(zhè)一理(lǐ)论(lùn)得到(dào)进一(yī)步的(de)证实(shí)，那么(me)遍布宇宙当中的暗(àn)物(wù)质会不会意味着人类并不孤(gū)单呢？或许在宇宙当中某个角(jiǎo)落的行(xíng)星上，暗物质正(zhèng)在通(tōng)过这(zhè)样的效应(yīng)创造生命。当然，这些推论的大前提是要先找(zhǎo)到暗物质存在的实际证据。那么(me)小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗(àn)物质到(dào)底存不存在呢？喜欢请点赞，你的(de)支持是我更(gèng)新的动(dòng)力！

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 非练实不食的练实是什么意思，练实指的是什么