宇宙是“人为制造”的？为(wèi)何会存在科学无(wú)法解(jiě)释的“暗物(wù)质”？暗物质又究竟(jìng)是什么(me)？人(rén)类为了寻找暗物质存在的证(zhèng)据，科(kē)学家们(men)在过(guò)去的几(jǐ)十(shí)年当(dāng)中进行(xíng)了(le)超过50次的长(zhǎng)期实验，但是却没有发现任何的有效证据。除了(le)一个地方，在1687年出版的自(zì)然哲学(xué)数学原理一书中，埃萨克牛顿发表(biǎo)了(le)万有引力(lì)定律(lǜ)，它(tā)揭示了宇宙中(zhōng)天(tiān)体(tǐ)运动的规律(lǜ)。往(wǎng)后的(de)几百年(nián)来，当(dāng)天文学(xué)家(jiā)们发现(xiàn)某(mǒu)些(xiē)天体运行轨道出现异常，不符合万有引力定律的时候(hòu)，他们就会知道(dào)，周围一定有(yǒu)未知的天体通(tōng)过引(yǐn)力在摄动它的轨道。比如在(zài)1846年(nián)，奥本(běn)勒维(wéi)耶就通过天王星运(yùn)行轨道的(de)异常，推算并且发现了海王星的存在。另(lìng)外，哈(hā)雷彗星、冥(míng)王星的发现都是应用(yòng)万有引力定律所取(qǔ)得重(zhòng)大天文(wén)成就的例(lì)子。但是这些(xiē)发现都是在(zài)恒星系统的(de)尺度(dù)当(dāng)中，可当(dāng)我们(men)上升(shēng)到星系或者是星(xīng)团的尺度，事情就开始变(biàn)得(dé)诡异了(le)。

1933年(nián)，瑞士(shì)的物理学家弗里茨兹威基(jī)正(zhèng)在(zài)研究和(hé)测量后(hòu)发星(xīng)系团(tuán)的(de)质量(liàng)。这是一(yī)个由数千个星系所组成的巨大星(xīng)系团(tuán)，这(zhè)些星系被引力束缚在一(yī)起。测量星系团的(de)质量一般会使用(yòng)到两种方法，当两种方法结果(guǒ)一致，就可(kě)以确定其质量(liàng)的范围。

第一种是获得(dé)其"光度(dù)学的质量"，需要(yào)的数据是测量(liàng)各个星系的(de)光度。

第(dì)二种是动(dòng)力学质量的计算，是利(lì)用光谱(pǔ)红移测量星(xīng)系(xì)团中的各个星系相(xiāng)对于星系(xì)团的(de)运动速度。当测(cè)量(liàng)结果(guǒ)出来之后(hòu)，兹(zī)威基彻底(dǐ)懵(měng)了(le)，“动力学(xué)质量”竟然是“光度学质(zhì)量(liàng)”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的(de)质量消失了(le)，或(huò)者说这(zhè)99%的质量并不以可见光的(de)形式所(suǒ)存在，我们无法(fǎ)看到(dào)。最诡(guǐ)异的是，在测量(liàng)速度的(de)过程中(zhōng)，兹威(wēi)基(jī)发现星系团(tuán)中很多星系的速度比理论上(shàng)要快得多，按(àn)照牛顿(dùn)的运(yùn)动学定(dìng)律，仅靠这些可(kě)见星系的质量(liàng)所产生的(de)引力是(shì)无法将(jiāng)它(tā)们束缚(fù)在星系团内的，它们早(zǎo)就应该被(bèi)抛出星系(xì)团之外了，除非有一种神秘的力量在起作用，这种力量来源于某种隐(yǐn)形的物质(zhì)。

据此(cǐ)，兹维基提出了这样部(bù)分不可见的(de)暗质，它(tā)不发(fā)散光、吸光(guāng)、反射光，但(dàn)是它们却占据着宇宙(zhòu)中绝大部分的质量(liàng)。只是当时(shí)的人们对(duì)这样的一种(zhǒng)说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物(wù)质(zhì)”这个词才再一次出(chū)现。天文学家维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特(tè)在观测仙女座星系(xì)中的恒星(xīng)运动。理论上来说，距离中心越(yuè)远的恒星在其轨(guǐ)道上的运行速度(dù)就(jiù)会越慢。但是他(tā)们(men)观测的结果却让人感到不(bù)可思议。

随着与(yǔ)中心距离的增加，恒星的旋(xuán)转速度(dù)几乎(hū)保持不变。可是根(gēn)据牛顿的万有(yǒu)引(yǐn)力(lì)定律，在星系(xì)当中如果没有足(zú)够大的(de)质量来吸引它们(men)，这些外围的恒星早(zǎo)就被甩到宇宙当中了(le)。基于这种现象，科(kē)学家(jiā)们会使用一种相对标准的方法来解释暗(àn)物质的存在，这种方法就是测量星(xīng)系当中气体(tǐ)在(zài)X轴上距离星(xīng)系中心的距离，以及(jí)在Y轴上气体的旋(xuán)转速度。如果(guǒ)出(chū)现异常的结果，就(jiù)认(rèn)为是由暗物质(zhì)的力量进入其中(zhōng)。

于是科学家们(men)通过(guò)射(shè)电(diàn)望远镜测量了距(jù)离星系中心更(gèng)远距离的氢元素，发现它们的旋转速(sù)度并不符合(hé)牛(niú)顿的力学定律(lǜ)。我们(men)的太阳系(xì)也不例外，太(tài)阳系位于银河系的第三悬臂之上，距离银(yín)河(hé)系中心(xīn)2.6万光年，根据万有引力定律进行(xíng)计(jì)算，太阳系的运行速度应(yīng)该是160千米/秒，但(dàn)实际(jì)上，太阳系正在以220千米/秒的速度围(wéi)绕银(yín)河(hé)系(xì)旋转，这(zhè)个(gè)实际速度远(yuǎn)远大于(yú)理论速(sù)度，那么(me)产生以上这种向心加速度的原因很可能(néng)就(jiù)是存在着一种我们看不到的(de)物质，是这些(xiē)暗物质的(de)引力效(xiào)应(yīng)将星系聚集在了一起(qǐ)。

也(yě)是从这时开(kāi)始(shǐ)，越来越(yuè)多的研(yán)究人员开始相信暗物(wù)质的(de)存在。科学家根(gēn)据星系外恒星轨(guǐ)道的速度，估(gū)算(suàn)在星系当中暗物质的质量占整个星系质量(liàng)的(de)85%。但是，暗物质并不(bù)是唯一(yī)可以解释这(zhè)个(gè)现(xiàn)象(xiàng)的原因。在一项新的研究当中(zhōng)，科学家们发(fā)现，几乎没有引(yǐn)力效应的遥(yáo)远恒星之间，也会出现速(sù)度(dù)上(shàng)的微小(xiǎo)差异(yì)。另外，天文学(xué)家还(hái)发现了(le)一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离地球大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星(xīng)系当中存在的恒星数量却只有(yǒu)银(yín)河(hé)系的千分(fēn)之(zhī)一。

所以(yǐ)在理论上，该星(xīng)系必须(xū)存在暗物质，否则就会分崩离析。但是科(kē)学家们使用最先(xiān)进的望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)对其(qí)进行了40个小(xiǎo)时的(de)详细测量之后，发现星系中的恒星运动是可(kě)以用正常的物质和力学定律来解释的。那(nà)么又有人提出，也许该(gāi)星系(xì)的暗物(wù)质，已经(jīng)被附近的(de)另(lìng)一个大星系剥离了。奇(qí)怪(guài)的(de)是(shì)，它(tā)的附近没有任何(hé)星系存在。造成(chéng)这些现(xiàn)象的除了暗物(wù)质的假说之(zhī)外，另一种(zhǒng)可能就是人类对引(yǐn)力的理(lǐ)解还不够全面，引力很可能在不同尺度空间中(zhōng)的(de)工作方式是不同的(de)，这(zhè)意味着在行星系尺度中的天体会沿(yán)着它们的轨道(dào)，按照(zhào)我们(men)所理解的方(fāng)式运动。但是上升到(dào)星系和星团(tuán)的尺度(dù)，引力之间的(de)相互(hù)作用则是不同的方式。对于在(zài)星系(xì)团(tuán)之间的相(xiāng)互作用，科学家还引入了(le)外(wài)部场效应的概念，指的是在数百万光年的(de)规模上(shàng)，巨大的(de)质量之间会产生(shēng)对(duì)彼(bǐ)此特殊的(de)效果，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如(rú)果MOND蒙德(dé)理论成立，这意味着我们需要(yào)对现(xiàn)在的(de)物理定律进行修(xiū)正，这些(xiē)发现也(yě)让很多(duō)人认为暗(àn)物质(zhì)假说(shuō)理论就此终结。但是在宇宙当中还有关(guān)于暗物(wù)质存(cún)在的其他的理论(lùn)证据，这些理论证据是蒙德理论(lùn)所没法(fǎ)解释的“引力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光年的(de)子弹星(xīng)系团，由(yóu)两个碰撞的星系(xì)团所组成，类似这(zhè)样(yàng)的星团，它(tā)们大部分的普(pǔ)通质量都在(zài)星系的气(qì)体当中。当(dāng)星团以1000万公里/小时发生碰(pèng)撞(zhuàng)的时候，星际气体的相互作用(yòng)就会导致(zhì)温度的急剧升高，速(sù)度大(dà)幅(fú)降低(dī)。所以(yǐ)在理论上，在碰(pèng)撞之后，子弹(dàn)星系团(tuán)大部分的质(zhì)量将(jiāng)位于所有这些气体所在的中间区(qū)域。那么我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？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太空望远镜传(chuán)回了宇宙(zhòu)当中第一(yī)张全彩的高(gāo)清照片，在照片中我们可以(yǐ)明显地看到很多(duō)星系(xì)似乎被拉伸产生(shēng)了(le)巨大的(de)形变。其实这些星(xīng)系本身并不是真的被扭曲(qū)了，也不是韦(wéi)伯(bó)望(wàng)远(yuǎn)镜出了什么问题，而是这样(yàng)极遥(yáo)远的(de)天体(tǐ)和(hé)我们地(dì)球上的观测(cè)者之间。被一个质量超级巨大的天体遮(zhē)挡，这个超大质量的东西的引力，会使(shǐ)身后更遥远星系的光都发生了(le)扭曲(qū)。这个(gè)现象就是引力透镜效(xiào)应(yīng)。这个巨大的(de)天体可能是(shì)超大质(zhì)量的黑洞(dòng)或者是(shì)暗物质。

所以当人们对(duì)子弹星(xīng)系(xì)团(tuán)观(guān)测(cè)的时(shí)候，发现它(tā)的(de)大(dà)质量区域并不是(shì)在(zài)中间，而是在两侧。所以最好的解(jiě)释方法就(jiù)是当星团发生全部的碰撞(zhuàng)时，可被观测到的(de)质(zhì)量气体被卡(kǎ)在了中间，暗物质则直接通过(guò)了这个(gè)区域，并在两边形成了引(yǐn)力透镜。对(duì)子弹星系(xì)团的(de)引力透镜研(yán)究也被认(rèn)为是暗物质存在的迄今为止(zhǐ)最好的理(lǐ)论(lùn)证(zhèng)据。

除此之(zhī)外，还有(yǒu)来自宇宙(zhòu)当中最古老的(de)光。从宇宙(zhòu)大爆炸(zhà)开始(shǐ)，38万年之后，可见光终于(yú)可以畅(chàng)通无阻地穿越在宇宙当中了。经过(guò)了130多亿(yì)年之后，这些光在宇宙空(kōng)间(jiān)背景上留下了各相同性的微(wēi)波辐射。其(qí)中红(hóng)色的(de)部分(fēn)表示温度较高的(de)区域，蓝色则表(biǎo)示相对较冷的区域，但实(shí)际上(shàng)它们(men)之间(jiān)的(de)温差(chà)只有万分之一(yī)。

科学家(jiā)们(men)通过对前景背景(jǐng)分离后(hòu)的二(èr)值(zhí)图像进行(xíng)连通域提取和标记之后(hòu)发现，如果(guǒ)宇(yǔ)宙当中没有暗(àn)物质，图(tú)形看起来不应该是(shì)这样的，而随着暗物(wù)质的(de)增加，一(yī)些(xiē)峰(fēng)值(zhí)的幅度会减小，才变(biàn)得看(kàn)起来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背景辐射的(de)测量值(zhí)，我们需要的暗(àn)物(wù)质大(dà)约是普通物质的5倍。这个(gè)数字(zì)与(yǔ)解释星系当中恒星运动所需要的暗物质(zhì)比例是一致的。这就意味着。

用了(le)一个简单的(de)理论(lùn)框架，就很好地解释了很多不(bù)同的观测结果。而(ér)暗物(wù)质(zhì)的(de)本(běn)质就是宇(yǔ)宙当中存在着某(mǒu)种(zhǒng)类型的粒子，它们(men)不(bù)参与(yǔ)任何其他的电磁作用(yòng)，只通过(guò)引力来相互作用。所以如果能够找到这种(zhǒng)粒(lì)子(zi)的存在，就相当(dāng)于找到了(le)暗物质存在(zài)的实际证(zhèng)据。这种(zhǒng)粒子到底是什(shén)么？科学家们已经提出了数(shù)十种(zhǒng)的假想目标，而(ér)要寻找这些不同的目标(biāo)粒子所需要的实验方式也(yě)不(bù)相同。在过(guò)去的几十年当中，人类为了寻(xún)找这些看(kàn)不见(jiàn)、摸不到，几乎不会与常规(guī)物质相互作用的“暗物质”，科学(xué)家们(men)已经进行了超过50次的实验，却没有任何实质(zhì)性的发现(xiàn)，除了一(yī)个地方，意大利的格兰萨(sà)索(suǒ)山，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉(mài)。

在(zài)山下1400米处(chù)的(de)地下(xià)矿井当中(zhōng)，藏着地球上最大的地学实验室，这个实(shí)验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高的探(tàn)测器，一(yī)直致力于寻找暗物质粒子(zi)的周期(qī)性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里的科(kē)学家声称观测到了某种信号(hào)。经过了20多(duō)年的(de)数据收集，人们发(fā)现了(le)一个有趣的事情。探(tàn)测率会在每(měi)年的(de)6月份达(dá)到(dào)峰值(zhí)，然后在(zài)11月降到最低(dī)，而且在(zài)20年当中(zhōng)每年都(dōu)是一(yī)样。一些科(kē)学家(jiā)认(rèn)为这可能是(shì)人类发(fā)现暗物(wù)质的第一个直接证据。

但是为什么(me)暗物质会(huì)产生周(zhōu)期性的年度信号呢(ne)？刚才(cái)我们(men)讲了太(tài)阳(yáng)系(xì)正在以220公里/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕(rào)着银河系进行(xíng)移动(dòng)，那么如(rú)果暗(àn)物质存(cún)在(zài)宇宙当(dāng)中，这(zhè)意(yì)味着我们(men)也在以这样的(de)速度在穿越着暗物(wù)质(zhì)流，这个(gè)过(guò)程中会产生相应的振(zhèn)荡，同时地球又以30公里(lǐ)/秒的速度围绕(rào)太阳进(jìn)行旋转。所以有半年的时间，地(dì)球围绕太(tài)阳(yáng)的方向与太阳环(huán)绕银河系的方向是一致(zhì)的，而另外半年(nián)则与之相反。

而在6月份(fèn)的时候，地球与(yǔ)太阳的(de)方向正好(hǎo)达到完全一致，这(zhè)是(shì)理论上地球(qiú)穿越暗(àn)物质流最(zuì)快的时段。而(ér)在(zài)11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在实际(jì)的情况(kuàng)中，太阳系相对银河系(xì)的平面呈现了60度(dù)的倾(qīng)斜，但是这并不影响这个理论的(de)有效(xiào)性。

因此科学家认为这可以用来解释，研究人(rén)员们所观测到的周期性(xìng)信号。当然也可能有其(qí)他的情况，造(zào)成这种(zhǒng)年(nián)度周(zhōu)期信(xìn)号的差(chà)异也可能是温度、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高山上(shàng)的积雪，甚(shèn)至(zhì)连意大利游客的(de)数量也符合这个周期(qī)的规律(lǜ)。

所以，科学家们又在南半(bàn)球(qiú)建立了一(yī)个几(jǐ)乎相同的实(合肥市小学最新排名一览表，合肥市全部小学排名一览表shí)验室，这里的季节与之(zhī)前(qián)的实验室正(zhèng)好相反，而在(zài)这里，地球(qiú)穿(chuān)过暗物(wù)质流的运动特征和第一个实验室是一样的。

因此，如果在(zài)这里(lǐ)可(kě)以得(dé)到相(xiāng)同的信号，就可以成为(wèi)暗物质(zhì)所存在的非常有力的证据了。但(dàn)是由于这个实验室刚(gāng)刚建(jiàn)成不久，所以截至目前还无法提供(gōng)相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这(zhè)台太空望远镜叫做(zuò)“南(nán)希格雷(léi)斯罗曼(màn)”，它的(de)主镜大小跟哈勃望远镜(jìng)相同，但(dàn)它(tā)的宽视场仪器(qì)提供的视野(yě)是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南希(xī)格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键的用途就(jiù)是探索暗物质背后的奥秘，对(duì)于探测的结果，我们只能拭(shì)目以(yǐ)待(dài)了。费米(mǐ)实验(yàn)室(shì)粒子天体物理中心的科学家丹琥珀(pò)和贾森斯特(tè)芬研究发现(xiàn)，如果暗物质(zhì)存在(zài)，它们极(jí)有(yǒu)可能拥(yōng)有另一种(zhǒng)神秘(mì)的效应，这种暗物(wù)质(zhì)效应，会支(zhī)持宇宙当中生(shēng)命(mìng)的(de)诞生，或者说(shuō)是生命进化的(de)一(yī)个重要因素。

如果这一(yī)理论得到进一步的证(zhèng)实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会意味(wèi)着人类并(bìng)不(bù)孤(gū)单呢？或许(xǔ)在宇宙(zhòu)当中某个(gè)角落的(de)行(xíng)星上(shàng)，暗物质(zhì)正(zhèng)在通过这样的(de)效(xiào)应创(chuàng)造(zào)生命。当然，这些推论的(de)大前(qián)提是要先找到暗物质存在的实际证据。那么小伙伴们(men)，你们觉得暗物质(zhì)到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是(shì)我(wǒ)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 合肥市小学最新排名一览表，合肥市全部小学排名一览表