宇宙是“人为制(zhì)造”的？为何(hé)会存在(zài)科学(xué)无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找暗物质存在(zài)的证据(jù)，科学家们在(zài)过(guò)去的几十(shí)年当中(zhōng)进行了(le)超过50次的长(zhǎng)期实验，但是却没有发(fā)现任何的(de)有效证据。除(chú)了一个地方，在1687年出版的自(zì)然哲学数学原理一书中，埃(āi)萨克牛顿发(fā)表(biǎo)了万有引力(lì)定律，它(tā)揭示(shì)了宇宙(zhòu)中天体运动(dòng)的(de)规律。往后(hòu)的几(jǐ)百年来，当天文学家们发现(xiàn)某些天(tiān)体运(yùn)行轨道出现(xiàn)异(yì)常，不符合万有引力定(dìng)律的时候(hòu)，他们就会知道，周围一定有未(wèi)知的天体通过引(yǐn)力(lì)在摄动它的(de)轨道(dào)。比如在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通过(guò)天王星运(yùn)行轨(guǐ)道的异常，推算并且发现了海(hǎi)王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发现都是应用万有引力定律所取得重(zhòng)大天文成(chéng)就的(de)例子。但是这(zhè)些(xiē)发现都是在恒(héng)星系统的(de)尺度当(dāng)中，可当我们上(shàng)升到星系(xì)或者是星团的尺度，事情就开始(shǐ)变得诡异(yì)了(le)。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹(zī)威基正(zhèng)在研究(jiū)和测(cè)量后(hòu)发星系(xì)团(tuán)的质量(liàng)。这是(shì)一个由(yóu)数千(qiān)个星系所组成(chéng)的(de)巨(jù)大星系团，这些(xiē)星系被引(yǐn)力束缚在一起(qǐ)。测量星系团的质量一般会(huì)使用到两种方法，当(dāng)两(liǎng)种方(fāng)法(fǎ)结果(guǒ)一致，就可以确定其质量的范(fàn)围。

第一种是获(huò)得其"光度学的质量"，需要的数据(jù)限制高消费坐飞机技巧 限制高消费真的坐不了飞机吗是测量各个星系(xì)的光度(dù)。

第二种是动力(lì)学质量的计算，是利用光谱(pǔ)红移测量星系团中的各个星系相对于星系团(tuán)的运(yùn)动速度。当测量结果出(chū)来之后，兹威基彻底懵(měng)了，“动(dòng)力学质(zhì)量(liàng)”竟(jìng)然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后(hòu)发座星系(xì)团有99%的质量消失了，或(huò)者说这99%的质量并(bìng)不以可见光的形(xíng)式所存在，我们无法看到。最诡异(yì)的是(shì)，在测量速度的(de)过程中，兹威基发现星系团中(zhōng)很多星系的(de)速度比理论(lùn)上要快得多，按照牛顿的(de)运动学定律，仅(jǐn)靠这些可见星(xīng)系的(de)质量所产生的引力(lì)是无法将它们束缚(fù)在星系团内的(de)，它们早就应该被抛出星(xīng)系团之外了(le)，除非(fēi)有一种神秘的(de)力量在起作用，这种力量来(lái)源(yuán)于某种(zhǒng)隐(yǐn)形的物质。

据此，兹维基提(tí)出了这样部分(fēn)不可(kě)见的暗质(zhì)，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇(yǔ)宙中绝大部分的质量。只是当时(shí)的人们对这样(yàng)的一种说法不(bù)屑一顾。

直到40年之(zhī)后(hòu)，“暗物(wù)质(zhì)”这个词才(cái)再一次出现(xiàn)。天(tiān)文学家维拉鲁(lǔ)宾和肯(kěn)特福(fú)特在观测仙女座星(xīng)系(xì)中的(de)恒星运动。理论(lùn)上来说(shuō)，距离(lí)中心越远(yuǎn)的恒(héng)星在(zài)其(qí)轨道上的(de)运行速度就(jiù)会越慢。但是他(tā)们观测的结果却让人感到(dào)不可(kě)思(sī)议。

随(suí)着与中(zhōng)心距离的增加，恒(héng)星的旋转速度几乎保(bǎo)持(chí)不(bù)变(biàn)。可是(shì)根据(jù)牛顿的(de)万有引力定律，在(zài)星系(xì)当中如果没有足够(gòu)大的质量来吸引它们，这些(xiē)外围(wéi)的恒(héng)星早就被甩到宇(yǔ)宙当中了。基于这种现(xiàn)象，科(kē)学家们会使用一(yī)种相对(duì)标准的方法来解释暗(àn)物质的存(cún)在，这种方法就是测量(liàng)星系(xì)当(dāng)中气体在X轴上距离(lí)星系(xì)中心(xīn)的距离，以及(jí)在Y轴(zhóu)上(shàng)气体的旋转速度。如果出现异常的结果，就(jiù)认为是由暗物质的力量进(jìn)入其(qí)中。

于(yú)是科学家(jiā)们(men)通过射电(diàn)望远镜(jìng)测(cè)量了(le)距离(lí)星系中心更远距(jù)离(lí)的氢(qīng)元(yuán)素，发现它们的旋转速(sù)度并不符合(hé)牛顿(dùn)的力学定律。我(wǒ)们(men)的太阳系也(yě)不例(lì)外(wài)，太阳系位于银河系(xì)的第三悬臂之上，距离银河系(xì)中(zhōng)心2.6万光年，根据万有(yǒu)引力定律进行计算，太阳系的运(yùn)行(xíng)速(sù)度(dù)应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米(mǐ)/秒的速度围绕银(yín)河系旋转，这个实际速(sù)度远远大于理论速度，那么产生以上这种向心加速度的原因很可能就(jiù)是存在(zài)着(zhe)一(yī)种(zhǒng)我们(men)看不到的物(wù)质，是这些暗物质(zhì)的引力效应将星(xīng)系聚集(jí)在了(le)一起。

也是从这时开始，越来(lái)越多的研究人(rén)员开(kāi)始相信暗物质的存(cún)在。科学家根据(jù)星系外恒星轨道的速度(dù)，估算(suàn)在(zài)星系当中暗物(wù)质的质量占(zhàn)整个(gè)星系质量的85%。但(dàn)是，暗物质并(bìng)不(bù)是唯一可(kě)以(yǐ)解(jiě)释(shì)这个(gè)现象(xiàng)的原因。在一项(xiàng)新(xīn)的(de)研究当(dāng)中，科学家(jiā)们(men)发现(xiàn)，几乎没有引力效应的(de)遥(yáo)远(yuǎn)恒星之间(jiān)，也会出现速度上的微小差(chà)异。另(lìng)外，天文学家还发现了(le)一个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个星系距离地(dì)球大约2.5亿光年，大小和银河系不(bù)多(duō)，但是星系(xì)当(dāng)中存(cún)在的恒星数量(liàng)却只有(yǒu)银河系的千分(fēn)之一。

所以(yǐ)在理论(lùn)上，该星系必(bì)须存在暗物质，否则就会分崩离(lí)析。但是科学家(jiā)们使用最(zuì)先进(jìn)的望远镜(jìng)对其进行了40个小(xiǎo)时的详细(xì)测量之后，发现(xiàn)星系中的恒星(xīng)运动是可以用正常的物质和力(lì)学定律来解释的(de)。那么又有人提出，也许该星系的暗物(wù)质，已(yǐ)经被附近的另一个大星系(xì)剥离了。奇怪的是，它的附近没有(yǒu)任何星系(xì)存在。造成这(zhè)些(xiē)现象(xiàng)的除了暗物质(zhì)的假说之(zhī)外，另一种(zhǒng)可能就是人(rén)类对引力的(de)理解还不够全面，引力很可能在不(bù)同尺度空间中的工作(zuò)方式是不同的，这(zhè)意味着在行星系尺度(dù)中的天体会沿着它(tā)们的(de)轨道，按照我(wǒ)们所理解的方式运动。但(dàn)是上升到(dào)星系和星团的尺(chǐ)度，引力(lì)之(zhī)间的相互作用则是不同的方式。对于在星系团之间的相互作用，科学家还引入了外部场效应的概念(niàn)，指的是(shì)在数百万(wàn)光年的规模上，巨大(dà)的质量(liàng)之间会产(chǎn)生对彼此特殊的(de)效果，这个理论叫做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德(dé)理论成立，这意味着我们需要对现在的物理定律(lǜ)进行(xíng)修正，这些发现也让很(hěn)多人认为(wèi)暗物质假说理论就此终结。但是在宇宙当中还有关于暗(àn)物(wù)质存在(zài)的其他(tā)的理论(lùn)证据，这些理(lǐ)论证(zhèng)据是蒙德理论所没法解释(shì)的“引力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团(tuán)，由两个碰撞的星系团所(suǒ)组成，类似这样的星团，它们(men)大部分(fēn)的普通(tōng)质(zhì)量都(dōu)在(zài)星系的气体当中。当星团以1000万(wàn)公(gōng)里(lǐ)/小时(shí)发生碰(pèng)撞的时(shí)候，星际气体的相互作用就会(huì)导致温度的急剧(jù)升高(gāo)，速度大幅降(jiàng)低。所以(yǐ)在理(lǐ)论上，在碰(pèng)撞之(zhī)后(hòu)，子(zi)弹星(xīng)系团(tuán)大部分的质量将位(wèi)于所有这(zhè)些气体(tǐ)所在(zài)的中间区域。那么我们通过什么来验证它的质(zhì)量区域到底是不是集(jí)中在中(zhōng)间呢？前(qián)不久，詹(zhān)姆斯韦伯太空望远镜传(chuán)回了宇宙当中第一张全彩的高清照片，在照(zhào)片中我们可(kě)以明(míng)显地看到很多星系似(shì)乎(hū)被拉伸(shēn)产生了巨(jù)大的形变。其实这些星(xīng)系本身并(bìng)不是(shì)真的被(bèi)扭曲了(le)，也不是(shì)韦伯望远(yuǎn)镜出了(le)什么问题，而是这样极遥(yáo)远的天体(tǐ)和我们地球上的观测者之间。被一(yī)个(gè)质量超级巨大的天体遮(zhē)挡，这个超大质量的东西(xī)的(de)引(yǐn)力(lì)，会使身后更(gèng)遥远星系(xì)的光都(dōu)发生了扭曲(qū)。这个(gè)现象就(jiù)是(shì)引(yǐn)力透镜效应。这个(gè)巨大的天体(tǐ)可能是超大(dà)质量(liàng)的黑洞(dòng)或者(zhě)是暗(àn)物质(zhì)。

所以当人(rén)们对子弹星系(xì)团观测的时候，发现它的大质量区域并不是在(zài)中间，而是在(zài)两(liǎng)侧。所(suǒ)以(yǐ)最好的(de)解释(shì)方法就是当星团发生全部的碰撞(zhuàng)时，可(kě)被观(guān)测到的质量气体被卡在了中间，暗物质则直接通(tōng)过了这个区域，并在两边形成(chéng)了引力(lì)透镜(jìng)。对子弹星系团的引力透镜研究也(yě)被(bèi)认为(wèi)是暗物质存(cún)在的(de)迄今为止(zhǐ)最好(hǎo)的理论(lùn)证据。

除(chú)此之外(wài)，还有来自宇宙当中最古老的光(guāng)。从宇宙大(dà)爆炸开(kāi)始，38万年之后，可见(jiàn)光终(zhōng)于可以畅通(tōng)无(wú)阻(zǔ)地(dì)穿越(yuè)在宇(yǔ)宙当中了(le)。经过了130多亿年(nián)之后，这(zhè)些光在宇宙空间(jiān)背景上留下了各(gè)相同(tóng)性的微波(bō)辐射。其中红色的部(bù)分(fēn)表示温度较高的区(qū)域，蓝色则表示相(xiāng)对较冷的区域，但实际(jì)上它们之(zhī)间的温差只(zhǐ)有万分之一。

科学家们通(tōng)过(guò)对前景背(bèi)景分(fēn)离后的二值图像进行连通域(yù)提取和标记之(zhī)后发现，如(rú)果宇宙当中没有暗物质，图形看起来(lái)不应该是这样的，而随着暗(àn)物质的增加(jiā)，一些峰值(zhí)的幅度会减(jiǎn)小，才变得看起来(lái)“和(hé)谐(xié)”。为了匹(pǐ)配(pèi)宇宙微波背(bèi)景辐射的测(cè)量值，我们需要的暗物质大约是(shì)普通物质的5倍(bèi)。这个数字与解释星系当中恒星(xīng)运(yùn)动所需要的暗物(wù)质比例(lì)是(shì)一(yī)致(zhì)的。这(zhè)就意味(wèi)着。

用了(le)一(yī)个(gè)简单的理(lǐ)论框架，就很好(hǎo)地(dì)解(jiě)释了很多不(bù)同的(de)观测结果(guǒ)。而暗物质的本质(zhì)就(jiù)是宇宙当中存在着某种类型的(de)粒子，它们不参与任何其他的电(diàn)磁作用，只通(tōng)过引力(lì)来相互作用。所以如果能(néng)够找到这种粒子的存(cún)在，就相(xiāng)当(dāng)于找到了暗物质存在(zài)的(de)实(shí)际(jì)证据。这种粒(lì)子到底是什么？科学(xué)家(jiā)们已经提出了数十种的(de)假想目标，而要(yào)寻找这些不同的目标(biāo)粒子所(suǒ)需(xū)要(yào)的实验(yàn)方式也不相同。在过去的几十年(nián)当中，人(rén)类为了寻找这些看不见、摸不(bù)到，几乎不会与(yǔ)常规物(wù)质(zhì)相(xiāng)互(hù)作用的“暗(àn)物质(zhì)”，科学家们已经进(jìn)行了超过50次的实验，却没有任何实(shí)质(zhì)性的发现，除了一个地方，意大利(lì)的(de)格兰萨(sà)索(suǒ)山，隶属于(yú)阿(ā)尔(ěr)卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上(shàng)最大的地学(xué)实验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层(céng)楼高的探测器，一直致力于寻找暗物(wù)质(zhì)粒子的周(zhōu)期性震荡。

自(zì)1997年(nián)以来，这里的科学家声(shēng)称观测到了某种信号。经(jīng)过了20多年的(de)数(shù)据收集，人们发现(xiàn)了(le)一(yī)个有趣(qù)的事情(qíng)。探测(cè)率会在每(měi)年的(de)6月份达到(dào)峰值，然后在(zài)11月降(jiàng)到(dào)最低，而且在20年当中每年(nián)都是一样。一些科学家认为这可能是人类(lèi)发现暗物质(zhì)的(de)第(dì)一个直接证据。

但(dàn)是为什么暗物质(zhì)会产生周期性的(de)年度信号呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公里(lǐ)/秒(miǎo)的速度围绕着银(yín)河系(xì)进行移动，那么如果(guǒ)暗(àn)物质存在宇(yǔ)宙(zhòu)当中，这意味着(zhe)我们也在以这样的速度在穿越着(zhe)暗物质流，这个过程中会(huì)产生相应的(de)振荡，同时地球又以30公(gōng)里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所(suǒ)以有(yǒu)半年的(de)时间，地球(qiú)围(wéi)绕太阳的方向(xiàng)与(yǔ)太阳环绕银(yín)河系(xì)的(de)方向是(shì)一致的，而另外半(bàn)年则与之相反。

而在6月份的时(shí)候，地球与太阳的方向正好达到完(wán)全一致，这是理论上地球穿(chuān)越(yuè)暗物质(zhì)流(liú)最快的时(shí)段(duàn)。而在11月份，又恰好达到(dào)了最慢值。尽管在(zài)实(shí)际(jì)的(de)情况中，太(tài)阳系相对银河系的平面呈现了60度的倾斜，但是(shì)这并不影响这个理论的有效(xiào)性(xìng)。

因此科学(xué)家认(rèn)为这可以(yǐ)用来解(jiě)释，研究人员(yuán)们所观测到的周期性信号。当然(rán)也可能有其他的情(qíng)况，造成这(zhè)种(zhǒng)年度(dù)周期信号的差异也可能是温度、湿度、土(tǔ)壤(rǎng)中的水分、高山上(shàng)的积雪，甚至(zhì)连意大利(lì)游客的数量也符合这个(gè)周(zhōu)期的规律。

所(suǒ)以，科学家们又在南半球建立了(le)一个几乎相(xiāng)同的实(shí)验室，这(zhè)里的季(jì)节与之前的实验室正(zhèng)好(hǎo)相反，而在这里，地(dì)球穿过(guò)暗(àn)物质流的运(yùn)动(dòng)特征(zhēng)和第一个实验室(shì限制高消费坐飞机技巧 限制高消费真的坐不了飞机吗)是一样的(de)。

因此，如果在这里可以得(dé)到相同(tóng)的信号，就(jiù)可以成(chéng)为暗物质所存在的非常有力(lì)的证(zhèng)据了。但是由于(yú)这个实(shí)验室刚刚建成不久(jiǔ)，所以截至目(mù)前还无法提供相应的数据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新的望远镜，这台太空望远镜(jìng)叫做“南(nán)希格雷斯罗曼”，它的(de)主镜大小跟哈勃望远镜相同(tóng)，但它的宽视场仪(yí)器(qì)提(tí)供的视野是哈(hā)勃红外(wài)仪器的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太空望远镜其中(zhōng)一个关(guān)键的用途就是探索暗物质背后的(de)奥秘，对于探测的结果(guǒ)，我们只能拭目以待(dài)了(le)。费米实(shí)验室粒子(zi)天(tiān)体物理中(zhōng)心的科学(xué)家丹琥珀(pò)和贾森(sēn)斯特芬研究发现(xiàn)，如果(guǒ)暗物质存(cún)在，它们极(jí)有可能拥有另一种神(shén)秘的效(xiào)应，这种暗物质效(xiào)应，会支持宇宙当中(zhōng)生命的诞生，或者说是生命进化的一个(gè)重要因素。

如(rú)果(guǒ)这一理论得到进一步(bù)的证实，那么遍布(bù)宇宙当中的暗物质(zhì)会不(bù)会意味着人类并不孤单呢？或许在(zài)宇(yǔ)宙(zhòu)当中某(mǒu)个角落(luò)的行星上，暗物质正在通过(guò)这样的效应创造生命。当然，这些推论的大前提是要先(xiān)找(zhǎo)到暗物质存(cún)在(zài)的实(shí)际(jì)证据。那(nà)么小(xiǎo)伙伴们，你们觉(jué)得暗物(wù)质(zhì)到底存不存在(zài)呢(ne)？喜欢(huān)请点(diǎn)赞(zàn)，你的(de)支持是我更(gèng)新的(de)动力(lì)！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 限制高消费坐飞机技巧 限制高消费真的坐不了飞机吗