宇宙是“人为(wèi)制造”的(de)？为(wèi)何会存(cún)在科(kē)学无法解释(shì)的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人(rén)类为(wèi)了寻找暗物质存在的(de)证据，科学家们(men)在过去的(de)几(jǐ)十年当中进行了超过50次(cì)的(de)长期实(shí)验，但是却没有发(fā)现任何(hé)的有效证据(jù)。除了(le)一个地方，在(zài)1687年出(chū)版的自然(rán)哲学数学(xué)原理一(yī)书中，埃萨(sà)克牛顿发表了万(wàn)有引(yǐn)力(lì)定律(lǜ)，它揭示了(le)宇宙中(zhōng)天体运动的规律。往后的几百年来，当天文(wén)学家们(men)发现某些(xiē)天体运行轨道出现异常，不符合万有引(yǐn)力(lì)定(dìng)律(lǜ)的时候，他(tā)们就会知道(dào)，周围一定有未知的天体通过(guò)引力在摄动它的轨道。比如在1846年(nián)，奥(ào)本(běn)勒维耶就通(tōng)过天王星(xīng)运行轨道(dào)的异常，推算并且发现了海王星(xīng)的(de)存在。另外，哈雷彗(huì)星(xīng)、冥王星的发现都是应用万(wàn)有引力定律所(suǒ)取(qǔ)得重大(dà)天文成就的(de)例子。但是这些发现都是(shì)在恒星(xīng)系(xì)统的尺(chǐ)度(dù)当中，可当(dāng)我(wǒ)们上升(shēng)到(dào)星系或者是(shì)星团(tuán)的尺度，事情就(jiù)开始变得诡(guǐ)异了(le)。

1933年，瑞士的物理学(xué)家(jiā)弗里茨兹威基正在研(yán)究和测量后发星(xīng)系团(tuán)的质(zhì)量。这(zhè)是一个由数千个星系所组(zǔ)成的巨大星系团，这些星系被引(yǐn)力束缚(fù)在(zài)一起。测量星(xīng)系团的质量一般(bān)会使(shǐ)用(yòng)到两(liǎng)种(zhǒng)方法，当(dāng)两种方法(fǎ)结果一致，就可以确定其质量的范围。

第一种是(shì)获得其"光(guāng)度学的质(zhì)量"，需要的数据是测量各个星系的光度(dù)。

第二种是动力学质量的计算(suàn)，是利用光谱红移测量星(xīng)系团中的(de)各个星(xīng)系相(xiāng)对于星系团的运(yùn)动速度。当测量结(jié)果出来之(zhī)后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然(rán)是(shì)“光度学质量”的400倍。这意味着(zhe)，后(hòu)发(fā)座星系团(tuán)有99%的质量(liàng)消失了，或者说这99%的质量并不以可见光的形式所存在，我们无法看到。最诡(guǐ)异的是，在测量速度的过程中(zhōng)，兹威基(jī)发现星(xīng)系团中(zhōng)很多星系(xì)的速度比理论上要(yào)快得(dé)多，按(àn)照牛顿的运动学定律，仅靠(kào)这些(xiē)可见星系的质量(liàng)所(suǒ)产生(shēng)的引(yǐn)力是无法将(jiāng)它们束缚在(zài)星系团(tuán)内的，它们早就应该被抛出星系团之外了，除非有一种神秘的力量在起作(zuò)用(yòng)，这种力量来源(yuán)于某种隐形的物(wù)质。

据此(cǐ)，兹维基(jī)提出了这(zhè)样部分不可见(jiàn)的(de)暗质，它不发散光、吸光、反射光，但(dàn)是它(tā)们却(què)占据着宇宙中绝大部分的质量。只(zhǐ)是(shì)当时的人们对这样的一种说法不屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗(àn)物质”这个(gè)词才再一次出现。天文学家维(wéi)拉鲁(lǔ)宾和肯特福特(tè)在(zài)观(guān)测仙女座星系中的恒星(xīng)运动。理(lǐ)论上来说，距离中心越远的恒星在(zài)其轨道(dào)上的运行(xíng)速度就会越慢。但(dàn)是他(tā)们观测的结果却让人感到不可思议(yì)。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不(bù)变。可是(shì)根(gēn)据牛顿的万有引力定律，在星系当中(zhōng)如果没(méi)有足够大的质量(liàng)来吸引它们，这(zhè)些外(wài)围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基于这种现象，科学家们(men)会(huì)使用(yòng)一(yī)种相(xiāng)对标准的(de)方法来解释暗物质的存在，这种方法就是测量星系当中气体(tǐ)在X轴(zhóu)上(shàng)距离星系(xì)中心的距离，以及(jí)在Y轴上气(qì)体的旋转速度。如(rú)果(guǒ)出(chū)现(xiàn)异常的结果，就认为是由暗物质的力量进入(rù)其中。

于是科学家们通过射(shè)电(diàn)望远镜测量(liàng)了距离星系中(zhōng)心(xīn)更远距离的氢元素，发现它们的旋转(zhuǎn)速(sù)度并不(bù)符合牛顿的力学(xué)定律。我们的太(tài)阳(yáng)系(xì)也不例(lì)外(wài)，太阳系位于银河系的第三悬(xuán)臂之上，距离银河系(xì)中(zhōng)心2.6万光年(nián)，根据万有引(yǐn)力定律进行计(jì)算，太阳(yáng)系的运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以(yǐ)220千(qiān)米(mǐ)/秒的速度围绕银河(hé)系(xì)旋转，这个实际速度远远大(dà)于(yú)理论速度，那(nà)么产生以上(shàng)这(zhè)种(zhǒng)向心加速度的原因(yīn)很可能就是(shì)存(cún)在着一(yī)种我们(men)看不到的物(wù)质，是这些暗(àn)物质(zhì)的(de)引力效应将星系聚集(jí)在(zài)了一起(qǐ)。

也是(shì)从这时开始(shǐ)，越(yuè)来越多的研究人员开始相信暗物(wù)质的(de)存在。科(kē)学家根据星系外恒星轨道的速度，估算在(zài)星(xīng)系当中暗物质的质量占整(zhěng)个(gè)星系质量(liàng)的85%。但是，暗物(wù)质(zhì)并不是唯一可以解释这个现象的原因。在一(yī)项新的研究当中，科学家(jiā)们发现，几乎没有引力效应的遥远恒星(xīng)之间，也会(huì)出(chū)现(xiàn)速度上(shàng)的(de)微小差异。另外(wài)，天文学家还发(fā)现了(le)一个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这(zhè)个(gè)星系距(jù)离地球大约2.5亿(yì)光年，大小和银河系不多(duō)，但是(shì)星系当中存在的(de)恒星数量却只有银河(hé)系的千分之(zhī)一。

所以在理论上，该星系必须存(cún)在暗物质，否则就会分崩(bēng)离析。但是科学家(jiā)们使(shǐ)用最先进(jìn)的望远镜对(duì)其进行了40个小时的详细(xì)测量之后，发现星系中(zhōng)的(de)恒星(xīng)运动(dòng)是可以用正(zhèng)常的物质和力学定律(lǜ)来解释(shì)的。那(nà)么(me)又(yòu)有人提出，也(yě)许该星(xīng)系的暗物质，已经被附近的另一个大星系剥离(lí)了(le)。奇怪的(de)是，它的附近没有任何星(xīng)系存在(zài)。造(zào)成这些(xiē)现象(xiàng)的除了暗物质的假说之外，另一(yī)种可能就是人(rén)类对(duì)引(yǐn)力的理解还(hái)不够(gòu)全面，引力(lì)很可能在不同尺度空间中(zhōng)的(de)工作方式是不同的(de)，这意味着在行星(xīng)系尺度中的天体会沿着它(tā)们(men)的(de)轨道(dào)，按照我们所理(lǐ)解的方(fāng)式运(yùn)动(dòng)。但是上升到星系和星(xīng)团的尺度，引力之间的相互作用则是(shì)不同的方式。对于(yú)在星系团(tuán)之间的(de)相互作用，科学(xué)家还引入了外(wài)部场效应的概念，指(zhǐ)的(de)是在数百万光年的规模上，巨大的质量之(zhī)间(jiān)会产生(shēng)对(duì)彼此(cǐ)特殊(shū)的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这(zhè)意味着我(wǒ)们需要对(duì)现(xiàn)在(zài)的物理定律进行(xíng)修正，这些发现也让很多人认为(wèi)暗物质假说(shuō)理(lǐ)论就此终结。但是在宇宙(zhòu)当中还有关于暗(àn)物(wù)质存在(zài)的其他的理论证据，这些理(lǐ)论证据是蒙(méng)德理论所没法解(jiě)释的“引力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系(xì)团，由两个碰撞(zhuàng)的星系团所组成，类似这样的星(xīng)团(tuán)，它(tā)们大部分的普通质量都(dōu)在星系的(de)气(qì)体当中。当(dāng)星团以1000万公里/小(xiǎo)时发生(shēng)碰(pèng)撞的时候，星(xīng)际(jì)气体的(de)相(xiāng)互作用(yòng)就会(huì)导致温度的急(jí)剧升高，速度大(dà)幅降低。所以(yǐ)在(zài)理论上，在碰撞之(zhī)后，子(zi)弹星系团大部(bù)分的质(zhì)量将(jiāng)位(wèi)于所有这(zhè)些气(qì)体(tǐ)所在的中间区域。那么我(wǒ)们通(tōng)过(guò)什(shén)么来(lái)验证它的质量区域(yù)到(dào)底是不是(shì)集中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦(wéi)伯太空(kōng)望(wàng)远镜传回了宇宙当(dāng)中(zhōng)第(dì)一张全彩的高(gāo)清照片，在照片(piàn)中我们可以(yǐ)明(míng)显(xiǎn)地看到很多星系似乎(hū)被拉伸产(chǎn)生了巨大的形变。其实这些星系本身并(bìng)不是(shì)真(zhēn)的被扭曲了(le)，也(yě)不(bù)是韦伯(bó)望远(yuǎn)镜出了什么问题，而是这样极遥(yáo)远的天体和我们地球上(shàng)的观测者之间。被一个质量超(chāo)级巨大的天体(tǐ)遮(zhē)挡(dǎng)，这个超大(dà)质(zhì)量的东西(xī)的引力，会使身后更遥远星系(xì)的(de)光都发生了扭曲。这个(gè)现(xiàn)象就(jiù)是引(yǐn)力透镜效应。这(zhè)个巨(jù)大的天体可能是(shì)超大(dà)质量的黑洞或者是(shì)暗物质。

所以当人们对子弹星系团观测(cè)的(de)时(shí)候，发(fā)现它的大质量(liàng)区域(yù)并不是在(zài)中间，而是在两侧(cè)。所以最(zuì)好的解释方法就(jiù)是当星团发生全部(bù)的(de)碰(pèng)撞时，可被(bèi)观测到的(de)质量气体被卡(kǎ)在了中间，暗物质则直接通过了这个区域，并在(zài)两边形成了引力透镜。对(duì)子弹(dàn)星系团的引力透镜(jìng)研究也被认为是暗物质存在的迄今为(wèi)止最好(hǎo)的理论(lùn)证(zhèng)据。

除此之外，还有来(lái)自宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)最古老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸(zhà)开(kāi)始，38万(wàn)年(nián)之后，可见光(guāng)终于(yú)可(kě)以畅(chàng)通无(wú)阻地穿越在宇宙当中了(le)。经(jīng)过了(le)130多亿年之后(hòu)，这些光在(zài)宇宙(zhòu)空间背景上留(liú)下(xià)了各相同(tóng)性的(de)微波辐射。其中红色的部分表(biǎo)示温度较高的(de)区域，蓝色(sè)则表(biǎo)示相对(duì)较冷的区域，但实际上它(tā)们之间的温(wēn)差只有万(wàn)分之一。

科(kē)学家们通过对前景背景分离后的二值图像进行(xíng)连(lián)通域(yù)提(tí)取和标记(jì)之后发现，如果宇宙当中(zhōng)没(méi)有(yǒu)暗物质，图形(xíng)看起来不应该(gāi)是这样的，而随着暗物质的增(zēng)加，一些(xiē)峰(fēng)值的幅度会减小，才变(biàn)得看(kàn)起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波背景辐射的测量值，我们需要的暗物质大约是(shì)普通物质的5倍(bèi)。这个(gè)数字与解释(shì)星(xīng)系当中恒星(xīng)运(yùn)动所需要的(de)暗(àn)物(wù)质(zhì)比例是一致的(de)。这就(jiù)意味着(zhe)。

用了(le)一个简单的理(lǐ)论框架，就(jiù)很(hěn)好地解释了很多不同的(de)观测结果。而(ér)暗物(wù)质的本质就是宇宙当中(zhōng)存在着(zhe)某种类型(xíng)的粒子，它(tā)们不(bù)参(cān)与(yǔ)任何其他的(de)电磁(cí)作用，只通过(guò)引力来相互作是什么关系叫侄子，侄子算自己后人吗用。所以如果能够(gòu)找到这种粒子的(de)存在，就相当(dāng)于找到了暗物质存在(zài)的(de)实际证(zhèng)据(jù)。这种粒子到底是什么(me)？科学家们已经提出了数十(shí)种的假想目标，而要寻找这(zhè)些不同的目标粒(lì)子所需要的(de)实验(yàn)方式也不相同(tóng)。在过去的几十(shí)年当中，人类为了寻找这些看不见、摸不(bù)到，几乎不会与常规物(wù)质相互作(zuò)用的“暗(àn)物质”，科学家们已经进行了(le)超过50次的实验，却(què)没(méi)有任何实质性的(de)发现(xiàn)，除了一个地方，意大(dà)利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿井当中，藏着地球上最大的地学(xué)实(shí)验室，这个(gè)实(shí)验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼高的探(tàn)测器(qì)，一直致力(lì)于(yú)寻找暗物(wù)质粒子的周(zhōu)期性震(zhèn)荡。

自1997年以来(lái)，这(zhè)里的(de)科学家声称观测到了某种信号。经过(guò)了20多年(nián)的数据(jù)收集，人(rén)们发现了一个有趣的事情(qíng)。探(tàn)测率会在(zài)每年的6月份(fèn)达到峰值，然后(hòu)在11月降(jiàng)到最低，而且在20年(nián)当(dāng)中每年(nián)都(dōu)是一样。一些(xiē)科(kē)学家认为(wèi)这可能是人类发现(xiàn)暗物质的第(dì)一个直(zhí)接证据。

但(dàn)是为什么暗物质会产(chǎn)生(shēng)周期性的年度信号(hào)呢？刚(gāng)才我们讲了太阳系正在以220公里/秒的速度围绕(rào)着银河系进行移(yí)动，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意味着我们也在以这(zhè)样的(de)速度在穿越着暗物质流，这个(gè)过(guò)程(chéng)中(zhōng)会产生(shēng)相应的振荡，同时(shí)地球(qiú)又以(yǐ)30公里/秒的速度围绕太阳进行(xíng)旋转。所以(yǐ)有(yǒu)半年的(de)时间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银(yín)河系的方(fāng)向是一致的(de)，而另外半年则与之(zhī)相(xiāng)反。

而(ér)在6月份的时候，地球与太阳的方(fāng)向正好(hǎo)达到(dào)完全(quán)一致，这是理(lǐ)论上地(dì)球穿(chuān)越暗物质流最快的时段。而在11月(yuè)份，又恰好达(dá)到(dào)了(le)最慢值。尽管在实际的情况中，太阳系相对银河系(xì)的平面呈现了(le)60度的倾斜，但是这并不影(yǐng)响(xiǎng)这个理(lǐ)论的有效性。

因此科学家(jiā)认为(wèi)这可(kě)以(yǐ)用来解释，研究人员(yuán)们所观测到的周期性信号。当然也可(kě)能有(yǒu)其他的情况，造成这种年度周期信(xìn)号(hào)的差异也可(kě)能是(shì)温度、湿度(dù)、土壤中的(de)水分、高山上的积雪，甚(shèn)至连意(yì)大利游客的数量也符合这个(gè)周期的规律。

所以，科学家们又在南半球(qiú)建立了一个几乎相(xiāng)同的(de)实(shí)验室，这里的(de)季节与之前的实验(yàn)室(shì)正好相(xiā是什么关系叫侄子，侄子算自己后人吗ng)反，而(ér)在这里，地球穿过暗物(wù)质流的运动特征和(hé)第一个实验室是(shì)一(yī)样(yàng)的。

因(yīn)此，如果(guǒ)在(zài)这里可以得(dé)到相同的信号，就可以成(chéng)为(wèi)暗(àn)物(wù)质所(suǒ)存在的非(fēi)常有力(lì)的证(zhèng)据(jù)了。但是由于这个实验(yàn)室刚(gāng)刚(gāng)建成不久(jiǔ)，所以(yǐ)截至(zhì)目(mù)前还无法提供相应的数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一(yī)台新的望远镜，这台太空望远(yuǎn)镜(jìng)叫做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它的主镜大小跟哈勃(bó)望远镜(jìng)相同，但它的宽视场仪器提(tí)供的视野是(shì)哈勃红外(wài)仪器的100倍。南希格雷(léi)斯罗曼太空望远镜其中一个关键的用途(tú)就是探索暗物(wù)质背后的奥秘(mì)，对于探(tàn)测的(de)结果(guǒ)，我们(men)只能拭(shì)目以待(dài)了。费米实验室粒子天体物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研(yán)究发(fā)现(xiàn)，如果(guǒ)暗物质存在，它们极有可能拥有另一(yī)种神(shén)秘的效应(yīng)，这种暗物质(zhì)效应，会支持宇宙(zhòu)当中生命(mìng)的诞(dàn)生，或者说是生命进(jìn)化的一个重要(yào)因素(sù)。

如果这一(yī)理论(lùn)得到进一步的证实(shí)，那么遍布宇宙(zhòu)当(dāng)中的暗物(wù)质会不会(huì)意味着(zhe)人类并不孤单(dān)呢？或许在(zài)宇宙当中某个角落的行星上，暗物质(zhì)正在通过这(zhè)样的效应(yīng)创造生命。当然(rán)，这(zhè)些推论的大前提(tí)是(shì)要先找到暗(àn)物质存(cún)在的实际(jì)证(zhèng)据(jù)。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到底存(cún)不存在呢？喜欢请点赞，你的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 是什么关系叫侄子，侄子算自己后人吗