宇宙是(shì)“人为制造”的？为(wèi)何会(huì)存在科学(xué)无法解释的(de)“暗(àn)物质”？暗(àn)物质又究竟是什(shén)么？人类为了寻找暗物质存在的证(zhèng)据(jù)，科学家们在过去的几十年当中(zhōng)进行了(le)超过50次的长期实验，但是却没有发(fā)现任何的(de)有效证据。除了一个(gè)地方，在1687年出版的(de)自然哲(zhé)学数学原理一(yī)书中，埃萨克牛(niú)顿(dùn)发表了万有引力定律，它(tā)揭示了宇宙(zhòu)中天体运动的(de)规(guī)律。往后的几(jǐ)百(bǎi)年(nián)来，当天文学家(jiā)们发现某些(xiē)天体运行轨(guǐ)道出现(xiàn)异常(cháng)，不符(fú)合万有(yǒu)引(yǐn)力定律的时候，他们就会知道，周围一定有未(wèi)知的天体通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒(lēi)维耶就通过天王星运行轨道的异(yì)常，推(tuī)算并且发现了海王星的存(cún)在。另(lìng)外，哈雷(léi)彗星(xīng)、冥王星的(de)发现都(dōu)是应用(yòng)万(wàn)有引力定(dìng)律(lǜ)所取得重大天文成(chéng)就(jiù)的例子。但是这(zhè)些发现都是在恒星系(xì)统的尺度(dù)当中，可当我们上升到(dào)星(xīng)系或者是星团的尺(chǐ)度，事情(qíng)就开始(shǐ)变得(dé)诡异(yì)了。

1933年，瑞(ruì)士(shì)的物理学家弗里茨兹威基正(zhèng)在研究和(hé)测量后发星系团的质量。这是一个(gè)由数千(qiān)个星系所组成的巨大星系(xì)团(tuán)，这(zhè)些星系被(bèi)引力束缚在一起。测量星系(xì)团(tuán)的质(zhì)量一(yī)般会使(shǐ)用(yòng)到两种方(fāng)法，当两种方法结果(guǒ)一致，就可(kě)以(yǐ)确定其质量的范围(wéi)。

第(dì)一(yī)种是获(huò)得其"光(guāng)度学(xué)的质量"，需(xū)要的(de)数据(jù)是(shì)测(cè)量各个(gè)星系的光度。

第二种是动力学质量(liàng)的计算，是利用光谱(pǔ)红移测量星系团中的各个星系相对(duì)于星(xīng)系团的运动(dòng)速(sù)度。当测量结(jié)果出(chū)来之后，兹威基彻底懵了，“动(dòng)力学质量”竟然(rán)是“光度学质(zhì)量”的400倍。这(zhè)意(yì)味着，后发座(zuò)星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量并(bìng)不以可(kě)见光的形式所存在，我(wǒ)们(men)无法(fǎ)看到(dào)。最诡异的是(shì)，在测量速度(dù)的过程中，兹威基发现星系团中很多星系的速度比理论上(s相遇时间的公式 相遇时间怎么求hàng)要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅(jǐn)靠这些可见(jiàn)星(xīng)系的质量所(suǒ)产生的引(yǐn)力(lì)是无法(fǎ)将它们束缚在(zài)星系团内的，它(tā相遇时间的公式 相遇时间怎么求)们早就应该被抛出星系(xì)团之(zhī)外了，除(chú)非有一种神(shén)秘的力(lì)量在起作(zuò)用，这(zhè)种力量(liàng)来源于(yú)某种隐(yǐn)形的物质。

据此，兹维基(jī)提出了这样部分不可见的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是(shì)它们却占据着宇宙中(zhōng)绝大部分的质量。只是当(dāng)时(shí)的人(rén)们对这样(yàng)的一种说法不屑一(yī)顾。

直到40年(nián)之后，“暗物(wù)质”这个词才(cái)再一次出(chū)现。天文学家维(wéi)拉(lā)鲁宾和肯特福特(tè)在(zài)观(guān)测仙女(nǚ)座(zuò)星系中的恒星运动(dòng)。理(lǐ)论上来说，距(jù)离中心(xīn)越远的恒星在其轨道上的运(yùn)行速(sù)度(dù)就会越慢。但是他们观测(cè)的结(jié)果却让人感到(dào)不可(kě)思议。

随着与(yǔ)中(zhōng)心距离(lí)的增(zēng)加，恒星的旋转(zhuǎn)速度几乎保持不变。可是根据牛顿的万有引力定律，在星系当中(zhōng)如果没有足够大的质量来吸(xī)引它们(men)，这(zhè)些(xiē)外围的恒星(xīng)早就被甩到(dào)宇宙当(dāng)中了。基于这(zhè)种现象，科学家们会使用一种(zhǒng)相对标准的方法来解释暗物质的存在，这(zhè)种方(fāng)法就是测量星(xīng)系(xì)当中气体在X轴上距(jù)离星(xīng)系中心的(de)距离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果(guǒ)出(chū)现异常的结果(guǒ)，就认为是由暗物质的力(lì)量(liàng)进入(rù)其(qí)中。

于是科学家们通过射电(diàn)望远镜测量(liàng)了(le)距离(lí)星系中心更远(yuǎn)距离的氢元素，发现它们的旋转(zhuǎn)速度(dù)并(bìng)不符合牛顿的(de)力学定律。我们的太(tài)阳系(xì)也不例(lì)外，太阳(yáng)系位于银河系(xì)的第三(sān)悬臂之上，距离(lí)银河(hé)系(xì)中(zhōng)心2.6万(wàn)光(guāng)年，根据万有引力定律进行计(jì)算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒(miǎo)，但实(shí)际上，太阳(yáng)系正在以(yǐ)220千米/秒(miǎo)的速度(dù)围绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实际速(sù)度(dù)远远大于理论速(sù)度，那么产生以(yǐ)上这种向心加速度的原因(yīn)很可(kě)能(néng)就是存在(zài)着(zhe)一(yī)种(zhǒng)我们看不到的物质(zhì)，是这(zhè)些暗物质的(de)引力效应将(jiāng)星(xīng)系聚集在了(le)一起。

也是从这时开始，越来越多(duō)的研究人员开始相信暗物质的存在。科(kē)学家(jiā)根(gēn)据星(xīng)系(xì)外恒星轨道的(de)速度，估算在星系(xì)当中暗物质的质(zhì)量占整(zhěng)个(gè)星系质量的85%。但(dàn)是，暗物质并不(bù)是唯一(yī)可以解释这个现象的原因。在一(yī)项新的研究当中(zhōng)，科学家们发(fā)现(xiàn)，几乎没有(yǒu)引力效应的遥远(yuǎn)恒星(xīng)之间，也会出现速度上的微小差(chà)异。另外，天(tiān)文(wén)学家还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿(yì)光年，大小(xiǎo)和(hé)银河系不多(duō)，但是星(xīng)系当中存在的恒(héng)星数量却(què)只有银河系的千分(fēn)之(zhī)一。

所以在理(lǐ)论上，该星(xīng)系必须存在暗物质，否(fǒu)则就会分(fēn)崩离析。但是科学家们使用最(zuì)先进(jìn)的望远镜(jìng)对其进行了40个(gè)小时的详细(xì)测量之(zhī)后(hòu)，发现(xiàn)星系中的恒(héng)星运动是可以用正(zhèng)常(cháng)的(de)物(wù)质(zhì)和力学定律来解释的。那么又有人提(tí)出，也许(xǔ)该星系的暗物质，已经被附近的另一个大星(xīng)系(xì)剥离了(le)。奇(qí)怪(guài)的是，它(tā)的附近没(méi)有任何星系存(cún)在。造(zào)成这些现象的除(chú)了暗物质的假说(shuō)之外，另一种可能(néng)就是人类对(duì)引力的理解还(hái)不够全面，引力很(hěn)可能在不同尺度空间(jiān)中(zhōng)的工作方式是不同的，这(zhè)意味(wèi)着在行星系尺度中的天体会沿着它们的轨(guǐ)道，按照我(wǒ)们所理解(jiě)的方(fāng)式运(yùn)动(dòng)。但是上升到星系和星团的尺度，引力之(zhī)间的相互作用(yòng)则是不(bù)同的方式。对(duì)于在星系团(tuán)之间(jiān)的相互作用，科学家还引入了外(wài)部场(chǎng)效应的概(gài)念，指的是(shì)在数百(bǎi)万(wàn)光年的规模(mó)上，巨大的质量之间会产生对(duì)彼此(cǐ)特殊(shū)的效果(guǒ)，这个理论叫(jiào)做MOND蒙(méng)德理论(lùn)。如果(guǒ)MOND蒙德理论(lùn)成立，这(zhè)意味(wèi)着(zhe)我们需要对现在的物理(lǐ)定律(lǜ)进行(xíng)修正(zhèng)，这些发现也让很多(duō)人(rén)认为暗物质假说理论就此终结。但是(shì)在宇(yǔ)宙当中还(hái)有(yǒu)关于暗物质存在(zài)的其他的(de)理论证(zhèng)据(jù)，这些理(lǐ)论证据是蒙德理论(lùn)所没法解释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距离为37亿光年(nián)的子弹星(xīng)系团，由两个碰(pèng)撞的星系(xì)团(tuán)所组(zǔ)成(chéng)，类似这样的星团，它(tā)们大部分(fēn)的(de)普通质量(liàng)都在(zài)星(xīng)系的气体当中。当星(xīng)团以1000万公里(lǐ)/小时发生碰撞的(de)时候，星际气体的相互作用就会导致温度(dù)的急剧升(shēng)高，速度(dù)大幅(fú)降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星(xīng)系团大(dà)部分(fēn)的质(zhì)量(liàng)将位于(yú)所有这(zhè)些气体所在(zài)的中间区域。那么我们(men)通过什(shén)么来(lái)验证它的质量区(qū)域到(dào)底是不是集中在中间(jiān)呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太(tài)空望远镜传回了宇宙当中第一张全彩的(de)高清照片，在照片(piàn)中我们可以明(míng)显地看到(dào)很多(duō)星系似乎被拉伸(shēn)产生了巨大的形变。其实(shí)这些星系本身并不(bù)是真的(de)被(bèi)扭(niǔ)曲了，也不是韦伯望(wàng)远(yuǎn)镜出了什么问题，而是这样极遥(yáo)远(yuǎn)的天体和(hé)我们地球上的观(guān)测者之(zhī)间。被一个质量(liàng)超级巨(jù)大的天体遮(zhē)挡，这个超大质(zhì)量的东西的引(yǐn)力，会使身后更(gèng)遥远(yuǎn)星系的光都发生了扭曲(qū)。这个现象就是引(yǐn)力(lì)透镜效应。这个巨大(dà)的天体可能是超大质量的黑洞(dòng)或(huò)者是(shì)暗物质。

所以当人(rén)们(men)对(d相遇时间的公式 相遇时间怎么求uì)子弹星系团(tuán)观测的(de)时候，发现它的大质量区域并不是在(zài)中(zhōng)间，而(ér)是(shì)在两侧。所(suǒ)以最(zuì)好(hǎo)的解(jiě)释方法(fǎ)就是当星团发生全部的碰撞(zhuàng)时，可被观测到的质量气体被卡在了中间，暗物质则(zé)直接(jiē)通过(guò)了这个(gè)区(qū)域(yù)，并在(zài)两(liǎng)边(biān)形(xíng)成了引力透(tòu)镜。对子(zi)弹(dàn)星系团的引力透镜研究(jiū)也被认为是暗物质(zhì)存在的迄(qì)今为止最好的理论证(zhèng)据(jù)。

除此之外，还有来自宇宙当中(zhōng)最古(gǔ)老(lǎo)的光。从宇宙大(dà)爆(bào)炸开始(shǐ)，38万年之后(hòu)，可见(jiàn)光终于可(kě)以畅通(tōng)无阻地(dì)穿越在宇宙当中了。经(jīng)过了(le)130多(duō)亿年之后，这些光在宇宙空间(jiān)背(bèi)景上留下了(le)各(gè)相同性的微波辐射(shè)。其中红色(sè)的部分表示温度较(jiào)高的区(qū)域，蓝色(sè)则表示相对较冷的区域，但实际上它(tā)们(men)之间的温差只有万分之(zhī)一。

科学家(jiā)们通(tōng)过对(duì)前(qián)景背景分离后的二(èr)值图像进行连通域提取和(hé)标(biāo)记之(zhī)后发现，如(rú)果宇宙当中没有暗(àn)物(wù)质，图形看起(qǐ)来不(bù)应该(gāi)是这(zhè)样的，而(ér)随着暗(àn)物质(zhì)的增加，一些峰值的幅度(dù)会减小，才变(biàn)得看起来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微波背景(jǐng)辐射(shè)的测量值，我们需(xū)要的(de)暗物质(zhì)大约是(shì)普通物质(zhì)的(de)5倍。这个(gè)数字与解释星系当中恒星运动所需要的暗物质比例是一致的。这(zhè)就意味着(zhe)。

用了一(yī)个简单的理论框架(jià)，就很(hěn)好地解(jiě)释了(le)很(hěn)多(duō)不同的观(guān)测结果。而暗物质的本质(zhì)就是宇宙当中存(cún)在着某种(zhǒng)类型的粒子(zi)，它们不(bù)参(cān)与任何(hé)其他的(de)电磁作(zuò)用，只通过引力来相互作用。所以如果能够找到这种(zhǒng)粒子的存(cún)在，就相当于找到了暗物(wù)质存在(zài)的实(shí)际证据。这种粒子到底(dǐ)是什么(me)？科学家们已(yǐ)经提出了数(shù)十种的假(jiǎ)想目标，而要寻找这些不同的目标粒子所需要的实验方式也不(bù)相同。在过去的几(jǐ)十年当(dāng)中，人类为了寻找这些(xiē)看(kàn)不(bù)见、摸不到(dào)，几乎不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科学家(jiā)们已(yǐ)经进行(xíng)了超过50次的实(shí)验，却没有任何实质性的(de)发现，除了(le)一个地(dì)方(fāng)，意(yì)大利的格兰萨索山(shān)，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处的地下矿井(jǐng)当中，藏着地球(qiú)上最大(dà)的地学实(shí)验室，这个实(shí)验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高的探(tàn)测器，一(yī)直(zhí)致(zhì)力于寻找暗(àn)物质粒子的周期性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观测到(dào)了(le)某种信号。经过了20多年(nián)的数据(jù)收集，人们(men)发(fā)现了一个有趣的事情(qíng)。探测率会在每年的6月份达到峰(fēng)值，然(rán)后在11月降到最低(dī)，而且在20年当中每(měi)年都是一样。一些(xiē)科学家(jiā)认为这(zhè)可能是人类发现暗物质的第一个直接证(zhèng)据。

但是(shì)为什么暗物质(zhì)会产生(shēng)周期(qī)性(xìng)的年度信(xìn)号呢？刚才(cái)我们讲了(le)太阳(yáng)系(xì)正在以(yǐ)220公里/秒的(de)速度围绕着银河(hé)系进行移动，那(nà)么如果暗(àn)物质(zhì)存在宇(yǔ)宙当(dāng)中，这意味着我们也在以这(zhè)样(yàng)的速度在(zài)穿越(yuè)着(zhe)暗物质流，这个过程中会产生相应的振荡，同时(shí)地球又以(yǐ)30公里(lǐ)/秒(miǎo)的速(sù)度围(wéi)绕太(tài)阳(yáng)进行旋转。所(suǒ)以有(yǒu)半年的时间，地(dì)球围绕太阳的方向(xiàng)与太阳环绕(rào)银河系(xì)的方向是一致的，而(ér)另外半年则与之相反。

而(ér)在6月份的(de)时候，地球与太阳的方向正好(hǎo)达到完(wán)全一致，这是(shì)理论上地球穿越暗物质(zhì)流最快(kuài)的时段(duàn)。而(ér)在11月份(fèn)，又恰好达到了最慢值。尽管(guǎn)在实(shí)际(jì)的情(qíng)况中，太阳(yáng)系(xì)相对银河系的平面呈现了(le)60度(dù)的倾斜(xié)，但(dàn)是这并不影响这个理论的有效性。

因此(cǐ)科(kē)学(xué)家(jiā)认为这可以(yǐ)用来(lái)解释，研究人员们所观测到的周(zhōu)期性信号。当然(rán)也(yě)可能有其他的情(qíng)况，造成(chéng)这种年(nián)度周期信号的差异也可能是温度、湿度、土壤中(zhōng)的水分(fēn)、高山上的积(jī)雪，甚(shèn)至连意(yì)大利游客的数量也(yě)符合这个周期的(de)规(guī)律。

所以，科(kē)学家们(men)又在南半(bàn)球建立了一个(gè)几乎相同的实验室(shì)，这里(lǐ)的(de)季节与之前(qián)的实验(yàn)室正好相反(fǎn)，而在这里，地球穿过暗物(wù)质流的运(yùn)动(dòng)特征和第一个实验室(shì)是(shì)一样的(de)。

因此，如果(guǒ)在这(zhè)里(lǐ)可以得到相同的信号，就可(kě)以成(chéng)为暗(àn)物质所存在的非常有力的证据了。但是由于(yú)这个实(shí)验室刚(gāng)刚建成(chéng)不久(jiǔ)，所(suǒ)以截(jié)至目前还无法提(tí)供相(xiāng)应的数据支持(chí)。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太(tài)空望远镜(jìng)叫做“南希格雷斯罗曼”，它的(de)主镜大(dà)小跟哈勃望(wàng)远镜相同(tóng)，但它的宽视场仪器(qì)提供的视野是哈勃红外仪器(qì)的100倍。南希格雷斯罗曼太空(kōng)望远镜其中(zhōng)一个关键的用途就是探(tàn)索暗物质(zhì)背后的奥秘，对(duì)于(yú)探(tàn)测的结果，我们只(zhǐ)能拭目以(yǐ)待(dài)了(le)。费米(mǐ)实(shí)验室粒子天体物理中心的科(kē)学家丹琥珀和(hé)贾森(sēn)斯特芬研究(jiū)发(fā)现，如(rú)果(guǒ)暗物质存在(zài)，它们(men)极(jí)有可能拥有另(lìng)一种(zhǒng)神秘(mì)的(de)效应(yīng)，这种暗(àn)物质效应，会支(zhī)持宇宙当中生命的诞(dàn)生，或者说是生命进化的一(yī)个重要(yào)因素。

如果这一理论得到进一步的证实，那么遍布(bù)宇宙当中的(de)暗(àn)物质会不会(huì)意味着(zhe)人类并不(bù)孤单呢？或(huò)许在宇宙当中(zhōng)某(mǒu)个角落的行(xíng)星上，暗物(wù)质正在通过这样的效应创造生命。当然，这些推(tuī)论(lùn)的大前提是要先找到暗(àn)物(wù)质存在(zài)的实际(jì)证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到底存不存在呢？喜(xǐ)欢(huān)请点赞(zàn)，你的支持是(shì)我更新(xīn)的动力！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 相遇时间的公式 相遇时间怎么求