宇宙是“人(rén)为制造”的(de)？为何会存在科学无法解释的“暗物(wù)质”？暗物质又究竟(jìng)是(shì)什么？人类(lèi)为了(le)寻找暗物质存(cún)在的证据，科(kē)学家们(men)在(zài)过(guò)去的几十年当(dāng)中进行(xíng)了超过(guò)50次的长期实验，但(dàn)是(shì)却没有发现任何的有效(xiào)证据。除了一个地(dì)方，在(zài)1687年(nián)出版的(de)自然哲学数学原理一书(shū)中(zhōng)，埃萨克(kè)牛顿发表了(le)万(wàn)有引力定律，它揭示(shì)了宇(yǔ)宙(zhòu)中天体运动(dòng)的规律。往后(hòu)的几百年来(lái)，当(dāng)天文学家们发现某些天体(tǐ)运行轨道出现异常，不符合万(wàn)有引力(lì)定律(lǜ)的时候，他们就(jiù)会知道，周围一(yī)定(dìng)有未知的(de)天(tiān)体(tǐ)通过引(yǐn)力在摄动(dòng)它的轨(guǐ)道(dào)。比如在1846年，奥本勒(lēi)维耶就通过天王(wáng)星运行轨道的异(yì)常(cháng)，推算(suàn)并且发现了海(hǎi)王星的存在。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星的发现都是应用万有引力(lì)定(dìng)律所(suǒ)取得重大天文成就的(de)例子。但是这(zhè)些发现都(dōu)是在恒星系统的尺(chǐ)度当中，可当我们上升到星系或者是(shì)星团(tuán)的尺度(dù)，事(shì)情就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理学家弗里(lǐ)茨兹(zī)威(wēi)基正在研究和测量后发星系团的质量。这(zhè)是一(yī)个由数千个星系所组(zǔ)成的巨大星系团，这些(xiē)星系(xì)被引力束缚(fù)在一起(qǐ)。测量(liàng)星系团的质量一般会使用到两(liǎng)种方法，当(dāng)两种方法结果一致，就可以(yǐ)确(què)定其质量的范(fàn)围。

第一种(zhǒng)是获得其"光度学的(de)质(zhì)量"，需(xū)要的(de)数据是测量各个星系的光度(dù)。

第二种是动力(lì)学质(zhì)量的计算，是利用光谱红移测量星系(xì)团中的(de)各个星系相对于星系(xì)团的运(yùn)动速度(dù)。当测量(liàng)结果出来之后，兹(zī)威基彻底懵了，“动力学质(zhì)量(liàng)”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后(hòu)发座星系团有(yǒu)99%的质量消失了，或者说这99%的质量并不以可见光的形式(shì)所存在(zài)，我(wǒ)们(men)无法看(kàn)到(dào)。最诡异的是，在测(cè)量速度(dù)的过程中(zhōng)，兹(zī)威基发现(xiàn)星系(xì)团中很多星系的速度比理论上要(yào)快得多(duō)，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些(xiē)可(kě)见星(xīng)系的质量所(suǒ)产生的(de)引力是无法将它们束缚(fù)在星系(xì)团内的，它们早就应该(gāi)被抛出星系团之外(wài)了，除非(fēi)有一(yī)种神秘的(de)力(lì)量在(zài)起作用，这种(zhǒng)力量来源于某(mǒu)种(zhǒng)隐形的物(wù)质。

据此，兹维基(jī)提出了这样部分不可见的暗质，它不发散(sàn)光、吸光、反射(shè)光，但(dàn)是它们却(què)占(zhàn)据着宇宙中绝大部分的质量。只是(shì)当时的人们(men)对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(cái)再一次出(chū)现。天文学(xué)家维拉(lā)鲁宾和肯特福特在观测仙女座星系(xì)中的恒星运动(dòng)。理论上来说，距离中心越远的恒(héng)星在其轨道(dào)上的运行速度就会越慢。但是他们(men)观测的(de)结果(guǒ)却让人感到不可(kě)思议。

随(suí)着与(yǔ)中心距离的增加，恒星的(de)旋转速(sù)度几乎保持不变。可(kě)是根据牛(niú)顿的万有引力(lì)定(dìng)律，在星系当中如果没有足够大(dà)的质量来吸引它(tā)们，这些外围的(de)恒星早就(jiù)被(bèi)甩(shuǎi)到宇(yǔ)宙当中了。基于这种现象，科学家们(men)会使(shǐ)用(yòng)一种(zhǒng)相对标(biāo)准的方法来解释暗物质的存在(zài)，这种方法(fǎ)就是(shì)测量星系当中气(qì)体在X轴上距离星系中(zhōng)心的(de)距离，以及在(zài)Y轴上气体的旋转速度。如(rú)果出(chū)现(xiàn)异常的结果，就认(rèn)为是(shì)由暗物质的力量(liàng)进(jìn)入其中(zhōng)。

于是科学家们通过射电望远镜测量了距离星系(xì)中心更(gèng)远(yuǎn)距离(lí)的(de)氢(qīng)元素(sù)，发现(xiàn)它们(men)的旋转(zhuǎn)速度并(bìng)不符合牛顿的力学定(dìng)律。我们的太(tài)阳系也(yě)不例(lì)外，太阳系(xì)位于(yú)银河系的第三(sān)悬臂之上，距离(lí)银(yín)河(hé)系中心(xīn)2.6万光(guāng)年，根据万有(yǒu)引力定(dìng)律(lǜ)进(jìn)行计算，太阳(yáng)系的运行速度应(yīng)该是160千米/秒，但实际上，太(tài)阳系正(zhèng)在以(yǐ)220千米/秒的速度(dù)围绕银河系旋(xuán)转(zhuǎn)，这(zhè)个(gè)实际速度远(yuǎn)远大于(yú)理论速度，那么产生以上这(zhè)种向(xiàng)心(xīn)加速度(dù)的原(yuán)因很可能就是存在着一种我们看不到(dào)的物(wù)质，是这(zhè)些暗物质的引力效(xiào)应将星系聚集在(zài)了一起。

也是从这时(shí)开(kāi)始，越来越多的研究(jiū)人员开始相信暗物质的存在(zài)。科学家根(gēn)据星(xīng)系外恒星轨道的(de)速度(dù)，估算在星系当(dāng)中暗物质(zhì)的质量(liàng)占整个(gè)星系(xì)质量的85%。但是，暗物质并不是(shì)唯一可以解释(shì)这个现象的原因。在一项新的研(yán)究当中，科学家们发现(xiàn)，几(jǐ)乎没(méi)有引力效应的(de)遥(yáo)远恒星之间(jiān)，也会出现速度(dù)上(shàng)的(de)微小差异。另外，天文学家还发现了一个反常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离地球大约(yuē)2.5亿光年，大小和银河系不多(duō)，但是星系当中(zhōng)存在的恒星数量却只有银(yín)河系的千(qiān)分之(zhī)一。

所以在理论上，该星系必须(xū)存在暗物质，否则就会分崩离析。但是科(kē)学(xué)家(jiā)们使用最先进(jìn)的望远镜对其进行了(le)40个小(xiǎo)时的(de)详细测量之(zhī)后，发现星系中的恒(héng)星运动是可以用(yòng)正常的(de)物质和(hé)力学定律来(lái)解释的。那么又有(yǒu)人提出，也许该星系的暗(àn)物质，已经被附近(jìn)的另一(yī)个大星系剥离(lí)了。奇怪的(de)是，它的附近没(méi)有任何星系存(cún)在。造(zào)成这些现象的除了暗物质的假(jiǎ)说(shuō)之外(wài)，另(lìng)一种可能就是人类对引(yǐn)力的理解还(hái)不够全(quán)面(miàn)，引力很(hěn)可能在不同尺度(dù)空间(jiān)中(zhōng)的工作方式(shì)是不同的，这(zhè)意味(wèi)着在(zài)行(xíng)星系尺度(dù)中的(de)天体会(huì)沿着(zhe)它们(men)的(de)轨道(dào)，按照我们(men)所理(lǐ)解的方式运动(dòng)。但是(shì)上升到星(xīng)系和星(xīng)团的尺度，引力(lì)之间的相(xiāng)互(hù)作用(yòng)则是(shì)不同的方式(shì)。对于在星(xīng)系团之间的(de)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)的规模上，巨大的质(zhì)量之间会产生对(duì)彼此特殊的(de)效果(guǒ)，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论成(chéng)立，这意(yì)味(wèi)着(zhe)我们(men)需要对现在的物(wù)理定律进行修正，这些发现(xiàn)也让很多人认(rèn)为暗物质假说理论(lùn)就此终结(jié)。但是在宇(yǔ)宙当(dāng)中还(hái)有关于暗(àn)物质存在的其他的(de)理论证据，这些理论证据是蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹(dàn)星系团(tuán)，由两个碰(pèng)撞的星系团所组成，类(lèi)似(shì)这(zhè)样的(de)星团，它(tā)们大(dà)部分的(de)普(pǔ)通质量都(dōu)在星系的(de)气体当中。当(dāng)星团(tuán)以1000万(wàn)公里/小时发生碰(pèng)撞的时候，星际气体(tǐ)的相互画的作者是谁 画的作者是高鼎吗作用就会导致(zhì)温度的急剧(jù)升高，速度大幅降低(dī)。所(suǒ)以(yǐ)在理论上，在碰撞之后，子弹星系团大部分的质量将(jiāng)位于所有这些(xiē)气体所在的中间区(qū)域。那么(me)我(wǒ)们通过什么来验证它的质量区域到底是不是集中在中间呢？前(qián)不(bù)久，詹姆斯韦(wéi)伯(bó)太空望(wàng)远镜传回了宇宙当中(zhōng)第一张全彩(cǎi)的(de)高清(qīng)照(zhào)片，在照(zhào)片中我们可(kě)以明显地看(kàn)到很多星系(xì)似乎被拉伸(shēn)产生了巨(jù)大(dà)的(de)形变。其实(shí)这些星系本身并不是真的被扭(niǔ)曲了，也不(bù)是韦伯望远镜出了(le)什么(me)问题，而是这样极(jí)遥(yáo)远的天体和(hé)我们地球上的观测者之间(jiān)。被一个质量超(chāo)级巨大的天体遮挡(dǎng)，这个(gè)超大质(zhì)量的(de)东(dōng)西的引力，会(huì)使身后更遥远星系的光都发生了(le)扭曲。这个现象就(jiù)是(shì)引力透(tòu)镜效应。这个巨大的天体(tǐ)可能是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所(suǒ)以(yǐ)当人(rén)们对子弹星系团观测的时候，发现它的(de)大质(zhì)量(liàng)区域并不(bù)是(shì)在中(zhōng)间，而是在(zài)两侧。所以(yǐ)最好的解(jiě)释方法就是当星团(tuán)发(fā)生全(quán)部的碰撞时(shí)，可被(bèi)观(guān)测到的质量气(qì)体被(bèi)卡在了中(zhōng)间，暗物质则直接通过了这个区域，并在两边形成了引力透镜。对(duì)子弹星系团的引力透(tòu)镜研究也被认为是暗物质存在的迄今为止最好的理论证(zhèng)据。

画的作者是谁 画的作者是高鼎吗data-w="1484" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/3b484d043bd3430.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

除此之(zhī)外，还有来自(zì)宇宙当中最古老的(de)光。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终于可以畅通(tōng)无阻地穿越在(zài)宇宙(zhòu)当(dāng)中了。经过了130多亿年之后(hòu)，这些(xiē)光在宇宙空间背景上留下了各(gè)相同性的微波辐射。其中红色的部分表示温(wēn)度较高的区域，蓝色则(zé)表示相(xiāng)对较(jiào)冷的(de)区域，但实际上它们之间的温差只有万分之一。

科学家们通过(guò)对前景背景分(fēn)离(lí)后的(de)二(èr)值图(tú)像进行连通域提取(qǔ)和标记之后发现，如果宇(yǔ)宙当中没有暗物质，图形看起来不应该是这(zhè)样的(de)，而随着暗物质的增(zēng)加，一(yī)些(xiē)峰值的(de)幅度(dù)会减(jiǎn)小，才变得(dé)看起来(lái)“和(hé)谐”。为了(le)匹配宇宙微波背景辐(fú)射的测量值，我们需(xū)要(yào)的暗物质大约是普(pǔ)通物(wù)质的5倍。这个数(shù)字与解释星系当中恒星(xīng)运动所(suǒ)需(xū)要的暗物质比例是一(yī)致的(de)。这就意味着。

用(yòng)了一个简单的理论框(kuāng)架(jià)，就(jiù)很好(hǎo)地解(jiě)释了(le)很多不同的(de)观测(cè)结果。而暗物质的(de)本质就是宇宙(zhòu)当中存在着某种类(lèi)型的(de)粒子，它们不参与任何其他的电磁作用，只通过(guò)引(yǐn)力来相互作用。所以如果能够(gòu)找到(dào)这(zhè)种粒子的(de)存在，就(jiù)相当于找(zhǎo)到了暗(àn)物(wù)质存在的实际(jì)证据。这种(zhǒng)粒子(zi)到底(dǐ)是(shì)什么？科学(xué)家们已经提出(chū)了数十种的(de)假想目标，而要寻找这些不同的目(mù)标粒(lì)子所需要的实验(yàn)方(fāng)式也不(bù)相同。在过(guò)去的几十年当中(zhōng)，人类为了寻找这些看不见、摸(mō)不到，几(jǐ)乎(hū)不(bù)会与常规物质(zhì)相互作用的“暗物质”，科学家们已经(jīng)进行了超过50次(cì)的(de)实验，却(què)没有任何实质(zhì)性的发现(xiàn)，除了(le)一个(gè)地方，意大(dà)利的格(gé)兰萨(sà)索(suǒ)山，隶属于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处的地(dì)下(xià)矿井(jǐng)当中，藏着地(dì)球(qiú)上(shàng)最大的地(dì)学实验室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层(céng)楼高的探测器(qì)，一直(zhí)致力于寻找暗(àn)物质(zhì)粒子的周(zhōu)期(qī)性(xìng)震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的科学家声称观测(cè)到了某种信(xìn)号。经过了(le)20多年(nián)的数(shù)据收集(jí)，人们发现了一个有趣的事情。探测率会在(zài)每年的6月份达(dá)到(dào)峰值，然后在11月降(jiàng)到最低，而(ér)且在20年(nián)当(dāng)中(zhōng)每年都是(shì)一样。一些科学(xué)家认为这可能是人类发现暗物质的第一个直接(jiē)证据。

但是为什么(me)暗物质会(huì)产生周(zhōu)期性(xìng)的(de)年度信号(hào)呢？刚才我们讲了太阳(yáng)系正在(zài)以220公里/秒的速度围绕着(zhe)银(yín)河系进行移(yí)动，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意味着我们(men)也在以这(zhè)样的(de)速度(dù)在(zài)穿(chuān)越着暗物质流，这个过程中会产生相应的(de)振(zhèn)荡，同时地球又(yòu)以(yǐ)30公里/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕(rào)太阳进行旋(xuán)转。所(suǒ)以有半年的时间，地(dì)球围绕太阳的(de)方向与太阳环绕银河系的方向是一致的，而另外半(bàn)年则(zé)与(yǔ)之相(xiāng)反。

而在6月(yuè)份的时候，地球与(yǔ)太阳的(de)方向(xiàng)正好(hǎo)达(dá)到完全(quán)一致，这是理(lǐ)论上(shàng)地球穿越暗(àn)物(wù)质(zhì)流(liú)最快的(de)时段。而在11月份，又恰(qià)好达到(dào)了最(zuì)慢值。尽管在(zài)实际(jì)的情况中，太阳系相对银河系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并(bìng)不影响这个理论的(de)有效性(xìng)。

因(yīn)此科(kē)学(xué)家认为这可以用来解释，研究人员们所(suǒ)观测到的周期(qī)性(xìng)信号(hào)。当然(rán)也可能有其他(tā)的(de)情况，造(zào)成(chéng)这(zhè)种年度周期信号的(de)差异也可能是温(wēn)度、湿度、土壤(rǎng)中(zhōng)的水分、高山(shān)上(shàng)的(de)积雪，甚(shèn)至连意大利游客的数量也符(fú)合这个周(zhōu)期的(de)规(guī)律。

所以，科学家们又在南(nán)半球建立了(le)一(yī)个(gè)几(jǐ)乎相同的实验(yàn)室，这里(lǐ)的(de)季节与(yǔ)之前(qián)的实验室(shì)正好相(xiāng)反，而(ér)在这(zhè)里，地(dì)球穿(chuān)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(zài)这里可以得到相同的信号，就(jiù)可以(yǐ)成(chéng)为暗物质所(suǒ)存在的(de)非常有力的证(zhèng)据了。但(dàn)是由于这个实(shí)验室刚刚建(jiàn)成不久，所以截至目前还无法提(tí)供相应的数(shù)据(jù)支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望(wàng)远镜，这台太空望远(yuǎn)镜叫做“南(nán)希格(gé)雷(léi)斯(sī)罗曼”，它的主镜(jìng)大(dà)小跟哈勃望远镜(jìng)相同，但(dàn)它的宽视场仪器(qì)提供(gōng)的视野(yě)是哈勃红外(wài)仪器(qì)的100倍(bèi)。南希(xī)格雷斯罗(luó)曼太空望(wàng)远镜其中一个关键(jiàn)的用途(tú)就是探索暗物质背后的奥(ào)秘(mì)，对于探测的结(jié)果，我们只能拭(shì)目(mù)以待了。费(fèi)米实(shí)验室粒(lì)子天体物理(lǐ)中心的科学(xué)家丹琥(hǔ)珀和贾森斯特芬研究(jiū)发现，如果暗(àn)物质存在，它们(men)极(jí)有可(kě)能(néng)拥(yōng)有另一种神秘的效应，这种(zhǒng)暗(àn)物质效应，会(huì)支(zhī)持宇宙当中生命的诞生，或者说是生命进化(huà)的(de)一个重要因素。

如果这一理论(lùn)得到进一步的证实，那(nà)么(me)遍布宇(yǔ)宙当中的暗物质会不会意(yì)味着(zhe)人类并不孤单呢(ne)？或许在(zài)宇宙当中某个角落的行星上，暗(àn)物(wù)质正在通(tōng)过这(zhè)样的效(xiào)应创造生命。当然，这(zhè)些(xiē)推(tuī)论的大前提(tí)是(shì)要先找到暗物(wù)质存在(zài)的实(shí)际证据(jù)。那么小(xiǎo)伙伴(bàn)们，你们(men)觉得暗物(wù)质到底存(cún)不(bù)存在呢(ne)？喜(xǐ)欢请点赞，你的(de)支持是我(wǒ)更(gèng)新的动力！

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 画的作者是谁 画的作者是高鼎吗