宇宙是“人为制造(zào)”的？为何会存在科学(xué)无法解释(shì)的“暗物质”？暗物质又(yòu)究(jiū)竟是什么(me)？人类为了寻找暗物质(zhì)存在(zài)的证据，科学家们在过去的几十(shí)年当中进行了(le)超(chāo)过50次(cì)的长(zhǎng)期(qī)实验，但是却没(méi)有发现任何的有效(xiào)证(zhèng)据(jù)。除(chú)了一个地方，在1687年出(chū)版的自然哲(zhé)学数(shù)学原理一书中，埃萨(sà)克(kè)牛(niú)顿发表了万(wàn)有(yǒu)引力定(dìng)律，它揭(jiē)示(shì)了宇宙中天体运动(dòng)的(de)规律。往(wǎng)后的几百年来，当天(tiān)文学家们发现某些天(tiān)体运行(xíng)轨道出现异(yì)常，不符合万(wàn)有引力定律的时(shí)候(hòu)，他们(men)就会知道(dào)，周(zhōu)围一定有未知的天体通过引力在摄动它的轨道。比(bǐ)如在(zài)1846年，奥本勒维耶就通过(guò)天王星运行轨道的(de)异常，推(tuī)算并且(qiě)发现了海王(wáng)星的存在(zài)。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王星的发现都(dōu)是(shì)应用万有引(yǐn)力定(dìng)律所取得(dé)重大天文成就的例子。但(dàn)是这些发现(xiàn)都是在恒星系统的尺度当中，可当(dāng)我们上(shàng)升到星系或(huò)者是(shì)星团的尺(chǐ)度，事情就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理学家弗(fú)里(lǐ)茨兹威基正在研究和测量后发星(xīng)系团的(de)质(zhì)量。这是一个由数千个星(xīng)系所组成(chéng)的巨大星系团，这些星系(xì)被引力(lì)束缚在一起(qǐ)。测量星系团的质量(liàng)一般会使(shǐ)用到两种方法，当两种(zhǒng)方法结果(guǒ)一(yī)致(zhì)，就(jiù)可以确定(dìng)其(qí)质量(liàng)的范围。

第(dì)一(yī)种是获(huò)得其"光(guāng)度学的质量"，需要的数(shù)据是测(cè)量(liàng)各个星(xīng)系的光度。

第二种是动力学质量(liàng)的计(jì)算，是利用(yòng)光谱红移测量星系(xì)团(tuán)中(zhōng)的各个星系相对于(yú)星系(xì)团的(de)运动速度。当(dāng)测量结果(guǒ)出(chū)来之(zhī)后，兹威(wēi)基彻(chè)底懵了，“动(dòng)力学(xué)质量”竟然是(shì)“光度学质量”的400倍。这意味(wèi)着，后发座星(xīng)系团有99%的(de)质量消(xiāo)失了，或者说这99%的(de)质量并(bìng)不以可见光的(de)形式所(suǒ)存在(zài)，我(wǒ)们无法看到(dào)。最诡异的是(shì)，在测量速度的(de)过程(chéng)中(zhōng)，兹威基发现星系团中很(hěn)多星系的速(sù)度比理论(lùn)上要快得多，按照牛顿(dùn)的运动(dòng)学定律(lǜ)，仅(jǐn)靠这些(xiē)可见星(xīng)系的质量所(suǒ)产生的(de)引力是(shì)无法将它们(men)束缚在星(xīng)系(xì)团内的，它们(men)早(zǎo)就应该被(bèi)抛出星系(xì)团之外了，除非有一种神秘(mì)的力量在起作用，这种力(lì)量来源于某种(zhǒng)隐(yǐn)形(xíng)的(de)物质。

据此(cǐ)，兹维(wéi)基提出了这样部分不可见的暗质，它(tā)不发散光、吸光、反射光，但(dàn)是它们却占据(jù)着宇宙(zhòu)中绝大部分的质(zhì)量。只是当时的人们对这样的一种说法不屑一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物质”这个(gè)词才再(zài)一次出(chū)现(xiàn)。天文学家(jiā)维拉鲁宾(bīn)和肯特福特在观测(cè)仙女(nǚ)座星系中的(de)恒星运(yùn)动。理论上来说，距离中心越远的恒(héng)星在其轨道上的运行速度就(jiù)会越慢。但是他(tā)们观(guān)测的结(jié)果却让人感到不(bù)可思议(yì)。

随着(zhe)与中心距(jù)离的增加，恒(héng)星的旋转速度几乎保持(chí)不变(biàn)。可是根据(jù)牛顿的(de)万有引力定律，在星系当中如果没有足够大的质量来吸引它们，这些外围的恒星(xīng)早就被甩到(dào)宇宙当中了(le)。基于(yú)这种(zhǒng)现象(xiàng)，科学家们会使(shǐ)用一种(zhǒng)相对标准(zhǔn)的(de)方法(fǎ)来解(jiě)释暗物质(zhì)的存在，这种方法就是测量(liàng)星系当中气体(tǐ)在(zài)X轴上(shàng)距离(lí)星系中心的距(jù)离(lí)，以及在Y轴上气体(tǐ)的旋转速度(dù)。如果出现异常的结果，就认为是由暗(àn)物(wù)质的力量进入其中。

于是科学家们通过(guò)射电望(wàng)远镜测量了距离星系(xì)中心更远(yuǎn)距离(lí)的(de)氢(qīng)元(yuán)素，发现它们的旋转速度并不符合牛顿的力学定律。我们的太阳(yáng)系也不例外，太阳系位于银河系(xì)的(de)第三悬臂之上，距离(lí)银河系中心2.6万光(guāng)年，根据万有引力(lì)定律进行计算，太阳(yáng)系的(de)运行速度应该是(shì)160千(qiān)米/秒，但(dàn)实(shí)际(jì)上，太阳系(xì)正在(zài)以220千米/秒的(de)速度(dù)围绕银河系(xì)旋转(zhuǎn)，这个实(shí)际速度远远(yuǎn)大(dà)于理论(lùn)速(sù)度，那么产生以上(shàng)这种向(xiàng)心加(jiā)速度的原因很可能(néng)就是存在(zài)着一种我们(men)看不到的(de)物质，是这些暗(àn)物质的引力(lì)效应将星系(xì)聚集在了一起。

也是从(cóng)这时开始，越来越多(duō)的研究人员开始(shǐ)相信(xìn)暗物质的存在。科学家根据星系外(wà一睹人间盛世颜 远赴人间惊鸿宴全诗，远赴人间惊鸿宴全诗作者i)恒(héng)星(xīng)轨(guǐ)道的速度，估算在星系当中(zhōng)暗物质的(de)质量占整个星系质量的85%。但是(shì)，暗物质并不是唯一可以解(jiě)释这个现象的原因。在一(yī)项新的(de)研究当(dāng)中(zhōng)，科学家们发(fā)现，几(jǐ)乎没有引力效应的(de)遥远恒星之(zhī)间(jiān)，也会出现速度上的微小差(chà)异。另外，天文学家还发现了一个反常的星系(xì)，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约2.5亿光年，大小和(hé)银河系不多，但是星系当中(zhōng)存(cún)在的恒星(xīng)数量(liàng)却只有(yǒu)银河系的千分之一。

所以在理论(lùn)上，该星系必(bì)须(xū)存在暗物(wù)质(zhì)，否则就会分崩(bēng)离析。但是科学家(jiā)们使用最先进的(de)望远镜对(duì)其进行了40个小时的详细测量之(zhī)后，发现星系(xì)中的恒星(xīng)运动(dòng)是可(kě)以用正常的(de)物(wù)质和(hé)力学定律(lǜ)来解释的。那么又有人提出(chū)，也(yě)许(xǔ)该星系的暗物质，已经(jīng)被(bèi)附近的另一个大(dà)星系剥离(lí)了。奇怪(guài)的是，它的附近(jìn)没有(yǒu)任(rèn)何星系存(cún)在。造成这些现象的(de)除(chú)了暗(àn)物质的(de)假说(shuō)之外(wài)，另一种可(kě)能就是人类对引力的(de)理解(jiě)还不够全面，引力很可能(néng)在不同(tóng)尺度空间中的工作(zuò)方式是不同的，这意味着在(zài)行(xíng)星(xīng)系尺度中的天体会沿着它们的轨(guǐ)道，按照我们(men)所(suǒ)理解的方式运动。但是上升到星系和(hé)星团(tuán)的(de)尺度(dù)，引力(lì)之间(jiān)的相互(hù)作用(yòng)则是不同的方式。对于在星(xīng)系团之间(jiān)的相互作用，科(kē)学家还(hái)引(yǐn)入了外部场效应的概(gài)念，指的是在数百万光年的规模上，巨大的质(zhì)量之间会产生对彼此特(tè)殊(shū)的效果(guǒ)，这(zhè)个(gè)理论叫做MOND蒙(méng)德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立，这意味(wèi)着我们需要对现在的物理定律进行(xíng)修正，这些发现也让很多人认为暗物质(zhì)假说理论就此终结。但是在宇宙当中还有(yǒu)关(guān)于暗物质存在的其(qí)他的理论(lùn)证据，这些理论证(zhèng)据是蒙德理论(lùn)所没法解(jiě)释(shì)的(de)“引力透镜(jìng)”。

径向距离为(wèi)37亿(yì)光年(nián)的子(一睹人间盛世颜 远赴人间惊鸿宴全诗，远赴人间惊鸿宴全诗作者zi)弹星系团，由两个碰撞的(de)星系团(tuán)所组成，类似这(zhè)样的星团，它们大部分的普通质量(liàng)都在星系的气体(tǐ)当中。当星团(tuán)以(yǐ)1000万公里/小时发(fā)生碰撞的时候，星际气体的相(xiāng)互作用就会(huì)导致温度的急剧升高，速度(dù)大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后(hòu)，子(zi)弹星系团(tuán)大部分的质量将位于所有这些气体所在(zài)的中间区域。那么我们通过(guò)什么(me)来验证它的质量(liàng)区域到底(dǐ)是(shì)不(bù)是集中在中间(jiān)呢？前不久，詹(zhān)姆(mǔ)斯韦伯太(tài)空望(wàng)远镜传回了宇宙当中第(dì)一(yī)张全(quán)彩的高清照片(piàn)，在照片中我们可以明(míng)显(xiǎn)地看(kàn)到很多(duō)星系(xì)似乎被拉伸产生了巨大(dà)的形(xíng)变。其(qí)实这些星系(xì)本身(shēn)并(bìng)不是真的被扭曲了，也不是(shì)韦伯望远(yuǎn)镜出了什么问题，而是这(zhè)样极遥(yáo)远(yuǎn)的天(tiān)体和(hé)我们地球上的(de)观测者之间。被一个质量超级巨大的天体遮挡(dǎng)，这个超大质量的(de)东西的引力，会使身后更遥远星系的(de)光都发生了扭曲。这个现象就是(shì)引力透镜效应。这个巨大的(de)天体可能是(shì)超大(dà)质量的(de)黑(hēi)洞或者是暗物质。

所以当人们对(duì)子(zi)弹星系团观测(cè)的时候，发(fā)现它的大质量(liàng)区域并不是在中间，而是(shì)在两(liǎng)侧。所(suǒ)以最好(hǎo)的解(jiě)释方法(fǎ)就是当星(xīng)团发生全部(bù)的碰撞时，可(kě)被观测到的质量气(qì)体被卡在(zài)了中间，暗(àn)物(wù)质则直接通(tōng)过了(le)这(zhè)个区域(yù)，并在两边形(xíng)成(chéng)了引(yǐn)力透镜。对子(zi)弹(dàn)星系团的引力透(tòu)镜研究(jiū)也被认为是暗物质(zhì)存在的迄今为止最好的(de)理论证(zhèng)据。

除此之外，还有来自宇(yǔ)宙当中(zhōng)最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终(zhōng)于可(kě)以畅(chàng)通无阻地(dì)穿越在(zài)宇宙当中了。经过(guò)了130多(duō)亿年之后，这(zhè)些光在(zài)宇宙空间背景上留(liú)下了(le)各相同(tóng)性的(de)微波(bō)辐射(shè)。其中(zhōng)红色(sè)的部分表示温度(dù)较(jiào)高的区(qū)域，蓝色则(zé)表(biǎo)示相(xiāng)对(duì)较(jiào)冷(lěng)的区域，但(dàn)实际上它们之间的温差只有万分之一。

科(kē)学家们通过对前景(jǐng)背景(jǐng)分离后的二(èr)值图像进行连通域提取和标(biāo)记之(zhī)后发现，如果宇宙当中没有暗物质(zhì)，图形看(kàn)起来不应该是这(zhè)样的，而随着暗物(wù)质的增加，一些峰(fēng)值的(de)幅度会减小，才变(biàn)得看起(qǐ)来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微(wēi)波背景辐(fú)射的测量(liàng)值(zhí)，我们(men)需要的暗物质(zhì)大约是(shì)普通物质的5倍。这个数字与(yǔ)解释星(xīng)系当中恒星运动所需要的暗物质比例是(shì)一致的(de)。这就意味着。

用了(le)一个简单的理(lǐ)论(lùn)框(kuāng)架，就很好地解释了很多不同的观测结果。而暗物质的本质就是宇宙当中存(cún)在着(zhe)某种(zhǒng)类型的粒子，它们不参与(yǔ)任何(hé)其(qí)他的电磁作用，只通过(guò)引(yǐn)力(lì)来相互作(zuò)用。所以(yǐ)如果能够(gòu)找到这种粒子的存在(zài)，就相当(dāng)于找(zhǎo)到了(le)暗(àn)物质存(cún)在(zài)的实际证(zhèng)据。这种粒子到底是(shì)什么？科(kē)学家们已经提出(chū)了数十种的假想(xiǎng)目标，而要寻(xún)找这些不同的目标粒子所需(xū)要的实(shí)验方式也不相同。在过去的几十年当(dāng)中，人(rén)类为了寻(xún)找这些看不见、摸不到，几乎不(bù)会与常规物(wù)质相互作用(yòng)的(de)“暗物质”，科(kē)学家们已经进行了超过(guò)50次的实验，却没有任何(hé)实(shí)质性(xìng)的(de)发现，除了一个(gè)地方(fāng)，意大利的格兰萨索山，隶属(shǔ)于阿(ā)尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处的(de)地下矿(kuàng)井当中(zhōng)，藏着地球上最大的地学实验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个(gè)三层楼(lóu)高(gāo)的探测器，一直致(zhì)力于寻找(zhǎo)暗物质粒子的周期性(xìng)震荡。

自(zì)1997年以(yǐ)来，这里的(de)科学家声称观测(cè)到了某种信(xìn)号。经(jīng)过了20多(duō)年的数据(jù)收集，人们发(fā)现(xiàn)了一个有趣的(de)事情(qíng)。探测(cè)率会(huì)在每(měi)年的(de)6月份达到峰(fēng)值，然后在11月(yuè)降到(dào)最低(dī)，而且在20年(nián)当(dāng)中每(měi)年(nián)都是(shì)一样。一些科学家认为这(zhè)可能是人类发现暗物质(zhì)的(de)第一个直接(jiē)证(zhèng)据。

但(dàn)是为什么暗物(wù)质会产生周(zhōu)期性的年度信号呢？刚才我们(men)讲(jiǎng)了(le)太阳系正在以220公里/秒的速度(dù)围(wéi)绕着银河系进(jìn)行移动(dòng)，那么如果暗物质存(cún)在(zài)宇宙当中，这意味(wèi)着(zhe)我们也在以这样的速度在穿越着暗物质流，这个过程(chéng)中会产生相应的(de)振(zhèn)荡，同时地(dì)球(qiú)又(yòu)以30公里/秒的速度围(wéi)绕太阳进行旋转。所以有半(bàn)年的时间，地(dì)球围(wéi)绕太阳的方向(xiàng)与太阳(yáng)环绕银河系的(de)方向(xiàng)是一致的，而另外(wài)半年则(zé)与之相反。

而在6月份(fèn)的(de)时(shí)候，地(dì)球与(yǔ)太阳(yáng)的方向正(zhèng)好达(dá)到完全一致，这是理论上(shàng)地球穿(chuān)越(yuè)暗物(wù)质流最快的时段。而(ér)在11月份，又恰好达到(dào)了最(zuì)慢值。尽(jǐn)管在实际的情况中，太(tài)阳(yáng)系相(xiāng)对银河系的(de)平面呈现了60度(dù)的(de)倾(qīng)斜，但是这并不影响这个(gè)理论(lùn)的有效性。

因此科学家(jiā)认为这可以用来解释，研(yán)究人员们(men)所观(guān)测到的周(zhōu)期(qī)性信号。当(dāng)然也可(kě)能(néng)有其(qí)他(tā)的情况，造成这(zhè)种年(nián)度周期信号(hào)的差异也可能是温度、湿度、土壤(rǎng)中(zhōng)的水分、高山(shān)上的(de)积雪，甚至(zhì)连意大利(lì)游客的数量也符合这(zhè)个周期的规律。

所以(yǐ)，科学家们又(yòu)在南半球建立了一个几乎(hū)相同的实(shí)验室，这里的季节与之(zhī)前的实验(yàn)室正(zhèng)好相反(fǎn)，而在这里，地球穿过暗(àn)物质流的运动特征和第一个实验(yàn)室是(shì)一(yī)样的。

因此，如果在这里(lǐ)可以得(dé)到相同的信号(hào)，就(jiù)可以成为(wèi)暗物质(zhì)所(suǒ)存在的非常有力(lì)的证据了。但是由于这个实(shí)验室(shì)刚刚建成(chéng)不久，所以截至目(mù)前还无法提供相应的数据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会(huì)发射(shè)一台新的望远镜(jìng)，这台太空望(wàng)远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃(bó)望(wàng)远镜(jìng)相同，但它的(de)宽视场仪(yí)器提供(gōng)的视野是(shì)哈勃红外(wài)仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯(sī)罗(luó)曼太空(kōng)望远镜其中一(yī)个关键的用途就(jiù)是探索(suǒ)暗物质背后的奥秘(mì)，对于探测的(de)结果，我们只能拭(shì)目以待了。费米(mǐ)实验室(shì)粒子(zi)天体物理中心(xīn)的科(kē)学(xué)家丹琥珀和(hé)贾森斯特芬(fēn)研究发现，如(rú)果暗物质存(cún)在(zài)，它们极有可能拥有另一种神秘(mì)的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生命(mìng)的诞生(shēng)，或者(zhě)说(shuō)是生命进化(huà)的一个重(zhòng)要因素。

如果这一理论得(dé)到进(jìn)一步的证实，那(nà)么(me)遍布宇(yǔ)宙当中的暗物(wù)质会不会意(yì)味(wèi)着人类并不(bù)孤(gū)单呢？或许在宇宙当(dāng)中(zhōng)某个角(jiǎo)落(luò)的行星(xīng)上，暗物质正在通过这样的效应创造(zào)生命(mìng)。当然，这些推论的大前提是要(yào)先找到(dào)暗物(wù)质(zhì)存在(zài)的实(shí)际证据(jù)。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到(dào)底存不存在呢(ne)？喜欢请点赞，你的(de)支持是我更新的动力！

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 一睹人间盛世颜 远赴人间惊鸿宴全诗，远赴人间惊鸿宴全诗作者