宇宙是“人为(wèi)制(zhì)造”的(de)？为何会存在(zài)科学无法解释的(de)“暗(àn)物质”？暗物质又究竟是什么(me)？人类为了寻找暗物质存在的(de)证据，科学家们在过去的几十(shí)年当(dāng)中进(jìn)行了超过50次的长(zhǎng)期实(shí)验，但是却没有发现任何的有(yǒu)效证据。除了一个地(dì)方，在1687年出版(bǎn)的自然哲学(xué)数学原理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了万有引(yǐn)力定(dìng)律，它揭示了宇宙中(zhōng)天体运动(dòng)的规律。往(wǎng)后的几百年(nián)来，当天文学家们发现(xiàn)某(mǒu)些天体运(yùn)行(xíng)轨道出(chū)现异(yì)常，不符合(hé)万有引力定律(lǜ)的时候，他们就会知道，周围一定有未(wèi)知的天体通过引(yǐn)力在摄动它(tā)的轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶就通过天王(wáng)星运(yùn)行(xíng)轨(guǐ)道的(de)异常，推算并且发现了海王星的存(cún)在。另外，哈雷(léi)彗星、冥王(wáng)星的发现(xiàn)都(dōu)是(shì)应用万有引力定律所取得重大天(tiān)文(wén)成(chéng)就的例子。但是这(zhè)些发(fā)现都是在恒星(xīng)系统(tǒng)的尺度当中(zhōng)，可(kě)当(dāng)我们上升到星系或(huò)者是星团的尺度(dù)，事情就开始(shǐ)变得(dé)诡(guǐ)异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗里(lǐ)茨兹威基正(zhèng)在研究和测量后发星系团(tuán)的质量。这(zhè)是一个(gè)由数千(qiān)个星系(xì)所组成的巨(jù)大星系团，这(zhè)些星(xīng)系被引力束缚在一起(qǐ)。测量星系团(tuán)的质(zhì)量一般会(huì)使用到两(liǎng)种方法，当两种方(fāng)法结果(guǒ)一(yī)致(zhì)，就可(kě)以确定其质(zhì)量(liàng)的范(fàn)围。

第一种是获得其"光(guāng)度学的(de)质(zhì)量"，需要的(de)数据(jù)是测量各个星系(xì)的光(guāng)度。

第二种是(shì)动(dòng)力(lì)学(xué)质量的计算，是利(lì)用光谱红移(yí)测量星(xīng)系团中的各个星系(xì)相(xiāng)对于星系团的运动(dòng)速度。当测量结果出来之后(hòu)，兹威基(jī)彻底懵了，“动(dòng)力学质(zhì)量”竟(jìng)然是“光度学质(zhì)量”的400倍。这意味着，后(hòu)发座星(xīng)系团有99%的质量消失了，或(huò)者说这(zhè)99%的质(zhì)量并不以可见(jiàn)光的形式所存在，我们(men)无(wú)法看到。最诡异的是(shì)，在测(cè)量(liàng)速(sù)度的(de)过程中，兹威基(jī)发(fā)现星系(xì)团中很多星(xīng)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，仅靠(kào)这些可见(jiàn)星系的质(zhì)量所(suǒ)产(chǎn)生(shēng)的引力是无(wú)法将(jiāng)它(tā)们束缚(fù)在星(xīng)系团(tuán)内的，它们(men)早就(jiù)应该被抛出(chū)星(xīng)系团之外了，除非有一(yī)种神(shén)秘的力量(liàng)在起作(zuò)用(yòng)，这(zhè)种力(lì)量来源于(yú)某(mǒu)种隐形的物质。

据此，兹维基提出了这样部分不可见的暗(àn)质(zhì)，它不(bù)发散(sàn)光、吸光、反(fǎn)射光，但是它们(men)却占据着宇宙(zhòu)中绝大部分的质量。只是当时的人们(men)对这样的(de)一(yī)种说法不屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗(àn)物质(zhì)”这个词才再(zài)一次(cì)出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙(xiān)女座星系中的恒星运动。理论上来说，距离中心越远的恒星在其轨道上(shàng)的(de)运(yùn)行速(sù)度就(jiù)会越慢(màn)。但是他们观测的(de)结果却让人感到(dào)不可思议。

随着与中心距离的增(zēng)加(jiā)，恒星的旋转速(sù)度几乎保持不(bù)变。可是(shì)根据牛顿的万有(yǒu)引(yǐn)力定律(lǜ)，在(zài)星系当中如果没有足够大的质量来(lái)吸引它们，这些(xiē)外围(wéi)的(de)恒星早(zǎo)就被甩到宇宙当(dāng)中了。基于这种(zhǒng)现象，科学家们(men)会使用一种相对标(biāo)准的方法来解释(shì)暗物(wù)质的存在，这种(zhǒng)方法就是(shì)测量(liàng)星系当中气体在X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴(zhóu)上气(qì)体的旋转速度(dù)。如果(guǒ)出(chū)现(xiàn)异常的结果，就认为(wèi)是由(yóu)暗物(wù)质的力量进入(rù)其中。

于(yú)是(shì)科学家们(men)通过(guò)射电望远镜(jìng)测量了距离(lí)星系中心更远(yuǎn)距离的氢(qīng)元素(sù)，发现它(tā)们的旋转速(sù)度并不(bù)符合牛顿(dùn)的力学定律。我们的太阳系也不例外，太阳(yáng)系位于银河系的(de)第三悬臂之上，距(jù)离(lí)银河系中心2.6万光年(nián)，根(gēn)据万有引力定律进(jìn)行计算(suàn)，太阳(yáng)系(xì)的运(yùn)行(xíng)速度(dù)应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒(miǎo)的速度围绕(rào)银河(hé)系旋转(zhuǎn)，这个实(shí)际速(sù)度远远大于(yú)理(lǐ)论(lùn)速度，那么产生以上这种向心加速度(dù)的原因很可能(néng)就是存在着(zhe)一种(zhǒng)我(wǒ)们看不到的物质，是这些暗(àn)物质的引力效(xiào)应将(jiāng)星系聚(jù)集在了一(yī)起。

也是从(cóng)这(zhè)时开始，越来越多的研究人(rén)员开(kāi)始相(xiāng)信暗物质(zhì)的(de)存在。科学家根据星(xīng)系外(wài)恒星轨道(dào)的(de)速度，估算在星系当中(zhōng)暗物质的质(zhì)量占(zhàn)整个(gè)星(xīng)系(xì)质量的(de)85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释这个现象的原因。在(zài)一项(xiàng)新的研究当中，科学家们发现，几乎(hū)没(méi)有(yǒu)引(yǐn)力效应(yīng)的遥远恒星之间，也会出(chū)现(xiàn)速度上的微小差异。另(lìng)外，天(tiān)文学(xué)家(jiā)还发现了(le)一个反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这(zhè)个(gè)星系距离地球大约2.5亿(yì)光年(nián)，大小和银河系不多(duō)，但(dàn)是星系当中(zhōng)存在的恒星数量却只有银河系的千分(fēn)之一(yī)。

所以在理论(lùn)上，该星系(xì)必须存在(zài)暗物质，否则就会分崩离(lí)析。但(dàn)是(shì)科学家们(men)使用最先进的望远镜对其进(jìn)行了40个小时的详(xiáng)细测量(liàng)之(zhī)后(hòu)，发现(xiàn)星系中的(de)恒(héng)星(xīng)运(yùn)动是(shì)可(kě)以用正常的物质和力学定律来解(jiě)释的(de)。那么(me)又有(yǒu)人(rén)提出(chū)，也许该星系的暗物质，已经被附近的另(lìng)一个大星系剥离(lí)了。奇怪(guài)的是，它的(de)附(fù)近(jìn)没有任何星系存在(zài)。造成这些现(xiàn)象的(de)除了暗物质的假(jiǎ)说之外，另一种可能就是人类对引力的理解(jiě)还不(bù)够全面，引力很(hěn)可能在(zài)不同尺度(dù)空间中的工作方式(shì)是不同的(de)，这意味着在行星系尺度(dù)中的天体会沿着(zhe)它们的轨(guǐ)道，按照我们(men)所(suǒ)理解的(de)方式运动。但是上升到星系和(hé)星团的尺度，引力之间的相互作用则(zé)是不同(tóng)的方式。对于在星系团之间的(de)相互作用，科学家还引(yǐn)入了(le)外(wài)部场效应的(de)概念，指的是在数百万(wàn)光年的规模上，巨大的质量之间会产生对(duì)彼此特殊的效果，这个理(lǐ)论(lùn)叫(jiào)做(zuò)MOND蒙德(dé)理(lǐ)论。如果(guǒ)MOND蒙德(dé)理论成立，这意味着我(wǒ)们需要(yào)对现在(zài)的物理(lǐ)定律进(jìn)行修(xiū)正，这些发现也让很多人认为暗物质假说理(lǐ)论(lùn)就此(cǐ)终结。但是在宇(yǔ)宙当中还有(yǒu)关于暗物质存在的其他的(de)理(lǐ)论证据，这(zhè)些理论证据(jù)是蒙德理论(lùn)所没法解释的“引力(lì)透镜”。

径向距离为37亿(yì)光年的子(zi)弹星系团，由两个(gè)碰撞的(de)星系团所组成(chéng)，类(lèi)似(shì)这(zhè)样的星(xīng)团，它们大部分的普(pǔ)通质量都在(zài)星(xīng)系的气体当中。当星团以1000万公(gōng)里/小(xiǎo)时发(fā)生碰撞的时(shí)候，星(xīng)际气体的相互作用(yòng)就(jiù)会导致温度的急剧(jù)升(shēng)高(gāo)，速度大幅降低。所以在(zài)理(lǐ)论上，在碰(pèng)撞(zhuàng)之(zhī)后，子弹星(xīng)系团大部分的质量将(jiāng)位于所有这(zhè)些气(qì)体所在的中间区域。那(nà)么我们通过什么来验证它的质量(liàng)区域到底是不(bù)是(shì)集中(zhōng)在中间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦(wéi)伯太(tài)空望远镜传回了(le)宇宙当(dāng)中第(dì)一张全彩(cǎi)的高清照(zhào)片，在照(zhào)片中我们可以明显地(dì)看到很多星(xīng)系似乎(hū)被拉伸产生了巨大(dà)的(de)形变(biàn)。其实这些(xiē)星系(xì)本(běn)身(shēn)并不(bù)是真的被(bèi)扭曲了，也不(bù)是韦伯望远(yuǎn)镜(jìng)出了什(shén)么(me)问题，而是(shì)这样(yàng)极遥远的天体(tǐ)和我们地(dì)球(qiú)上的观测者之间。被(bèi)一个质量超(chāo)级巨(jù)大的天(tiān)体遮挡，这个超大质量的东西的(de)引力，会使身(shēn)后更(gèng)遥远星系的光都发(fā)生了(le)扭曲。这个现象就是引力(lì)透镜(jìng)效(xiào)应(yīng)。这个巨(jù)大的天体可能是(shì)泰伯改字文言文翻译及注释，泰伯改字文言文翻译及原文超大(dà)质量的黑(hēi)洞或者是暗物质。

所(suǒ)以当(dāng)人(rén)们(men)对子弹(dàn)星系团观测的时候(hòu)，发现它的大质量区域并(bìng)不是在(zài)中间(jiān)，而是(shì)在(zài)两侧。所以最好的(de)解释方法就是当星(xīng)团发生(shēng)全部的碰(pèng)撞(zhuàng)时(shí)，可(kě)被观测到(dào)的(de)质量气体(tǐ)被(bèi)卡在(zài)了中间(jiān)，暗物质则(zé)直(zhí)接通(tōng)过了(le)这个区域(yù)，并在两边形成了引力(lì)透镜。对子(zi)弹星系团的(de)引力透镜研(yán)究也被认为是暗物质存在的迄今为止最好的理论证据(jù)。

除此之外，还有来自宇宙(zhòu)当中最古老的光(guāng)。从(cóng)宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之后，可见光终于可以畅通无阻(zǔ)地穿越在宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中了(le)。经过(guò)了130多亿年之后，这些光(guāng)在宇(yǔ)宙空间背景上留下(xià)了(le)各相同(tóng)性(xìng)的(de)微波辐射。其中红色的(de)部(bù)分表示温度较(jiào)高的区域，蓝色则表(biǎo)示相对较冷的区域，但实际上(shàng)它们之间的(de)温差只(zhǐ)有万分之一。

科学家们通过对(duì)前景背景分离后(hòu)的二(èr)值图(tú)像进(jìn)行连通域提取和标记之后发现(xiàn)，如果宇宙当中(zhōng)没有暗(àn)物质，图形看起来不应该是这样(yàng)的(de)，而随(suí)着暗物(wù)质(zhì)的(de)增加，一些峰值的幅度会减小(xiǎo)，才变得看起来“和(hé)谐”。为了(le)匹配宇宙微波背景辐射的测量值，我们需要的(de)暗物质(zhì)大约是普通物质的5倍。这(zhè)个(gè)数字(zì)与解释星系当中恒星运(yùn)动(dòng)所需要的暗(àn)物质比例是一致的。这就意味着。

用了一个简单的理论框架，就(jiù)很好地解释了很多(duō)不(bù)同的观(guān)测结果。而暗物质的本质就是(shì)宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)存(cún)在(zài)着(zhe)某种类型的粒子，它们不参与任何(hé)其他的电磁作(zuò)用(yòng)，只通过引(yǐn)力(lì)来相互作用(yòng)。所以如果能够找到这(zhè)种粒子的存在(zài)，就相当(dāng)于(yú)找到了(le)暗物(wù)质存在的(de)实际证据。这种(zhǒng)粒子到(dào)底是什么？科学家们已(yǐ)经(jīng)提(tí)出了数十种的(de)假想目标，而要(yào)寻找这些不同的目标(biāo)粒子所需要的实验方式也不相同(tóng)。在过去的几十(shí)年当中，人(rén)类为(wèi)了寻找这些看不见、摸不到，几乎不(bù)会与常(cháng)规物质(zhì)相(xiāng)互作(zuò)用的“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次的实(shí)验，却没有任(rèn)何实质性的(de)发(fā)现(xiàn)，除了一个地方，意大利的格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的(de)地下矿井当(dāng)中，藏着地球上最大(dà)的地学实验室，这(zhè)个实验(yàn)室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层(céng)楼高的探测器，一直致力(lì)于寻找(zhǎo)暗物质粒(lì)子的周(zhōu)期性震荡(dàng)。

自1997年(nián)以来，这里(lǐ)的科学家声(shēng)称观(guān)测到了某种(zhǒng)信(xìn)号。经过了20多年的(de)数据收集，人(rén)们发现了一个有趣的事情。探(tàn)测率会在每(měi)年的6月份达(dá)到峰值，然后(hòu)在11月降到最低，而且在20年当(dāng)中每年都是一(yī)样。一些科学家(jiā)认(rèn)为这可能(néng)是人(rén)类(lèi)发现暗物质的第一个直接证据。

但是为什(shén)么暗(àn)物质会产生(shēng)周(zhōu)期(qī)性的(de)年度信号呢(ne)？刚才我们讲(jiǎng)了太(tài)阳系(xì)正在以220公里/秒的(de)速度(dù)围绕(rào)着银(yín)河系进行移动，那么(me)如果暗物质存在宇(yǔ)宙当中，这意(yì)味着(zhe)我们也在以(yǐ)这样的速度在穿越着暗物(wù)质流，这个过程(chéng)中会产生(shēng)相应的(de)振荡，同时地球又以30公里/秒的(de)速度围绕太(tài)阳进行(xíng)旋转。所(suǒ)以有半年的时间，地球围(wéi)绕太(tài)阳的方向与(yǔ)太阳(yáng)环绕银河系的方向是一(yī)致(zhì)的，而另外(wài)半年则(zé)与之相反。

而(ér)在6月(yuè)份的时候，地球(qiú)与太阳的(de)方向(xiàng)正好(hǎo)达到完全一(yī)致，这是理论上(shàng)地球穿越暗物质流最快(kuài)的时段。而在11月份，又(yòu)恰(qià)好达到了最慢值。尽管在实际的情况(kuàng)中，太阳(yáng)系相对银河系的平(píng)面呈现了60度的倾斜，但是(shì)这并(bìng)不影响这个(gè)理论的有效性。

因此科学家认(rèn)为这可以(yǐ)用来(lái)解释，研究人员们(men)所观测到的(de)周期性信号。当然也可能有其他的(de)情(qíng)况(kuàng)，造成这种年(nián)度(dù)周期信(xìn)号的差异也可能是温度(dù)、湿度、土壤中的(de)水分、高(gāo)山上的积(jī)雪，甚至连意大利游客的数量也符合这个周期(qī)的(de)规(guī)律。

所以，科学家们又在南半球建立了一个几乎相同的实验(yàn)室，这里的季节与之前的实验室正(zhèng)好相反(fǎn)，而(ér)在这里，地球穿过暗物质(zhì)流(liú)的(de)运动特征和(hé)第(dì)一个实验(yàn)室是一样的。

因(yīn)此(cǐ)，如果在(zài)这里可(kě)以得到相同的信号(hào)，就可以成为暗(àn)物质所存在的非常有力(lì)的证据了。但是由于这(zhè)个(gè)实(shí)验室(shì)刚(gāng)刚(gāng)建成不(bù)久(jiǔ)，所(suǒ)以(yǐ)截(jié)至(zhì)目(mù)前还无(wú)法提(tí)供相应的数据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一(yī)台新的望远(yuǎn)镜，这台太(tài)空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜(jìng)大小跟哈勃(bó)望远镜相同，但它(tā)的泰伯改字文言文翻译及注释，泰伯改字文言文翻译及原文宽视场仪器(qì)提供的视野是哈勃红外仪器的(de)100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太空望远镜其中一(yī)个(gè)关键的用(yòng)途就是探索暗物质背后的奥秘，对于(yú)探测的(de)结果，我们只能(néng)拭(shì)目(mù)以待(dài)了。费米实(shí)验室(shì)粒子天体物(wù)理中(zhōng)心的科学家丹(dān)琥珀和贾森(sēn)斯特芬研究发现，如(rú)果暗物(wù)质存在(zài)，它们(men)极有可能拥有另(lìng)一种(zhǒng)神(shén)秘的(de)效(xiào)应，这种暗物(wù)质效应，会(huì)支持(chí)宇宙当中生(shēng)命(mìng)的(de)诞(dàn)生，或(huò)者说(shuō)是生(shēng)命进化的一(yī)个重要因(yīn)素。

如(rú)果(guǒ)这一理论得(dé)到进一步的(de)证实，那么遍布宇宙当(dāng)中的(de)暗物质(zhì)会(huì)不会(huì)意(yì)味着(zhe)人类并不孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的(de)行星上，暗物质正在通过这样的效应创(chuàng)造生(shēng)命(mìng)。当然(rán)，这(zhè)些推(tuī)论的大前提(tí)是要(yào)先找到暗(àn)物质存在的实际证(zhèng)据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到底存不存(cún)在呢？喜欢请点赞泰伯改字文言文翻译及注释，泰伯改字文言文翻译及原文，你的(de)支持是我更新的(de)动(dòng)力！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 泰伯改字文言文翻译及注释，泰伯改字文言文翻译及原文