宇宙(zhòu)是“人为制造”的(de)？为何会存在科学无法解(jiě)释的“暗物质”？暗物质又究竟(jìng)是什(shén)么？人类为了(le)寻找暗物质存在(zài)的证(zhèng)据，科学家们在(zài)过(guò)去的(de)几十年(nián)当中进行了(le)超过50次(cì)的长期实验，但是却(què)没(méi)有发现任何(hé)的有效(xiào)证(zhèng)据(jù)。除了一个地(dì)方，在1687年出(chū)版的自然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿(dùn)发表了万有引力(lì)定律，它揭示了宇宙中天体(tǐ)运动的规律。往后的几(jǐ)百年(nián)来，当天文学家们发现(xiàn)某些(xiē)天体运行轨道出现异常，不(bù)符合(hé)万有引力定律的时候，他(tā)们就会知道，周围一定有未知的天体通过引(yǐn)力在摄动(dòng)它(tā)的轨道(dào)。比如在1846年，奥本勒维耶就通过(guò)天王星运行(xíng)轨道(dào)的异常(cháng)，推算并且发现了海王星的存在(zài)。另(lìng)外，哈雷(léi)彗星、冥王星的(de)发现(xiàn)都是(shì)应用万有引力定律所取得重大天文成就的(de)例子。但是这(zhè)些发现(xiàn)都是在恒星系统的尺度当中，可当我们上(shàng)升到星系或者(zhě)是星团的(de)尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗(fú)里茨兹威基正在研(yán)究和测量后发星系团的质量。这(zhè)是(shì)一(yī)个由数千个星系所组成(chéng)的巨大星(xīng)系团，这些星系(xì)被引(yǐn)力(lì)束缚在一起。测量星系团的质量(liàng)一(yī)般(bān)会(huì)使用到两种方法，当两种(zhǒng)方法结果一致，就(jiù)可以确定其(qí)质量的范围。

第一种是(shì)获得其"光度学的质量"，需要的数据是测量各个星(xīng)系的光度。

第(dì)二种是动(dòng)力学质量的(de)计算，是利用(yòng)光(guāng)谱红移(yí)测量星系团中的各个星系(xì)相对于星系团的运动速度。当测量(liàng)结果(guǒ)出来之后，兹威基(jī)彻(chè)底懵了，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度学(xué)质量(liàng)”的(de)400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失了(le)，或(huò)者说(shuō)这99%的质量并不(bù)以可见光(guāng)的(de)形式所存在(zài)，我(wǒ)们无法看(kàn)到(dào)。最诡异的(de)是，在测量速度的过程中，兹威基发现(xiàn)星系团中很多星系的速(sù)度比理论上要快得多，按照牛顿(dùn)的运动学(xué)定律，仅靠这些可(kě)见星系的质量所(suǒ)产生的引力(lì)是无法将它们束(shù)缚在(zài)星系团(tuán)内的，它们早就(jiù)应该(gāi)被(bèi)抛出星(xīng)系团(tuán)之外(wài)了，除非有一种(zhǒng)神秘的力量在(zài)起作(zuò)用，这种力量来源(yuán)于某种隐形(xíng)的物质(zhì)。

据此(cǐ)，兹维基(jī)提出了这样部(bù)分不可见的暗质(zhì)，它不发(fā)散光、吸光、反射(shè)光，但是它们(men)却占据(jù)着(zhe)宇宙中绝大(dà)部分的质(zhì)量。只(zhǐ)是(shì)当时的(de)人们对这样(yàng)的一种说法不屑一(yī)顾。

直到40年(nián)之后，“暗物质(zhì)”这个词才再一次出现(xiàn)。天文学家维(wéi)拉(lā)鲁(lǔ)宾和肯特福特(tè)在观测仙女座星(xīng)系中的恒(héng)星运动(dòng)。理论上来说，距离中心(xīn)越远的恒星在其轨道上(shàng)的运行速度就会(huì)越慢。但是他们观测的(de)结果却让人感到不可思议。

随(suí)着与中心(xīn)距离(lí)的增加，恒星(xīng)的旋(xuán)转速(sù)度(dù)几乎(hū)保(bǎo)持不(bù)变。可是根据牛顿的万(wàn)有引力(lì)定律，在星系(xì)当中(zhōng)如(rú)果没有(yǒu)足够大的(de)质量(liàng)来吸引它(tā)们(men)，这些外(wài)围的恒星(xīng)早就(jiù)被甩到宇宙(zhòu)当(dāng)中了。基于这(zhè)种现象，科学(xué)家们(men)会使(shǐ)用一种相对标准(zhǔn)的方(fāng)法(fǎ)来解(jiě)释暗物(wù)质(zhì)的存在，这种方法(fǎ)就是测(cè)量(liàng)星系当中气体在(zài)X轴上距离(lí)星系(xì)中心的距离(lí)，以及在(zài)Y轴(zhóu)上(shàng)气体的旋转速度。如果出(chū)现异常的(de)结果，就认为是由暗(àn)物(wù)质(zhì)的力量进入其中。

于(yú)是科学(xué)家(jiā)们通过射电望远镜测量了距离星系中心更远距(jù)离的氢(qīng)元素，发现它们的旋转(zhuǎn)速度并不(bù)符合牛顿的(de)力学定律。我(wǒ)们的太阳系也不例外(wài)，太(tài)阳系位(wèi)于银河系的(de)第(dì)三悬臂之(zhī)上，距离银河系中心2.6万光年，根据(jù)万有引力定律(lǜ)进(jìn)行计算(suàn)，太阳系的运(yùn)行速度应该是160千米/秒，但实(shí)际上，太阳系正在(zài)以220千米(mǐ)/秒的(de)速度围绕银河系(xì)旋(xuán)转，这个实际速度远(yuǎn)远大(dà)于(yú)理论(lùn)速度，那么产(chǎn)生以上这种向心加速度(dù)的原因(yīn)很可能就是存(cún)在着一种我(wǒ)们看(kàn)不到的物质(zhì)，是(shì)这些暗物质的引力效应(yīng)将星系(xì)聚集在了一起(qǐ)。

也是从这(zhè)时开始，越来越(yuè)多的研究人员(yuán)开始相信暗物质的存在(zài)。科学家根(gēn)据(jù)星系外恒星轨(guǐ)道的速度，估算在星系当中暗物质的(de)质量占(zhàn)整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以(yǐ)解释这个现(xiàn)象的原因(yīn)。在一项新的研究(jiū)当中，科学家们(men)发现，几乎没有引力(lì)效应的遥(yáo)远恒星之(zhī)间(jiān)，也(yě)会出现速度上(shàng)的(de)微小差(chà)异(yì)。另外，天文学家还(hái)发现了(le)一个反(fǎn)常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个(gè)星系距离地球大(dà)约2.5亿光年，大小和银河系不(bù)多(duō)，但是(shì)星系当中存(cún)在(zài)的恒星数量却只有(yǒu)银河系的(de)千分(fēn)之一。

所以在(zài)理论(lùn)上，该星系必须(xū)存在暗物质，否则就会分(fēn)崩离(lí)析。但是(shì)科学家们使用(yòng)最先进的(de)望远镜对其进行了40个(gè)小时的(de)详细(xì)测量之(zhī)后，发现星系中的恒星(xīng)运动是可(kě)以用正常(cháng)的物质和(hé)力学定律(lǜ)来解(jiě)释(shì)的。那(nà)么又有人(rén)提出，也许该(gāi)星系的暗物质，已经被附近的另一(yī)个大星系剥离了(le)。奇怪(guài)的是，它的附近没(méi)有任(rèn)何(hé)星系存在。造成这些现象的除(chú)了暗物质的假说(shuō)之外，另一(yī)种可(kě)能就是(shì)人类(lèi)对引力的理解还不够全面，引(yǐn)力很可能在不同尺度空间中的工作方式是不(bù)同的，这意味着在行星系尺(chǐ)度(dù)中的天体会沿着它们的轨道，按照我们所理解的方式运动。但是上升到星系和星团(tuán)的(de)尺度，引力之(zhī)间的(de)相互作用则(zé)是不同(tóng)的方式。对于在(zài)星系(xì)团(tuán)之间的相互作用，科学家还(hái)引入了(le)外部(bù)场效应的概(gài)念(niàn)，指(zhǐ)的是(shì)在数光鲜亮丽的意思和造句，光鲜亮丽的意思反义词百万光年的规(guī)模上(shàng)，巨大的(de)质量之间会产生对彼此特殊的效(xiào)果，这个(gè)理论(lùn)叫做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理论成立，这(zhè)意味着我(wǒ)们需(xū)要对现(xiàn)在的物(wù)理定律进行修正，这些发(fā)现也让(ràng)很多人认为暗物质假(jiǎ)说(shuō)理论(lùn)就此终结。但是在(zài)宇宙当中还(hái)有关于暗物质存(cún)在的其他的理论证(zhèng)据，这些理(lǐ)论证据是(shì)蒙德理(lǐ)论所(suǒ)没法解释的“引(yǐn)力(lì)透镜”。

径向(xiàng)距(jù)离为37亿光年(nián)的子弹星系团(tuán)，由两(liǎng)个(gè)碰撞的(de)星系(xì)团所组成(chéng)，类似这(zhè)样的星(xīng)团，它(tā)们大部(bù)分的普通质量都在星系的气体当(dāng)中。当星(xīng)团(tuán)以(yǐ)1000万公里(lǐ)/小时发生碰撞的时候，星际气体(tǐ)的相互(hù)作用就(jiù)会导致温度的(de)急剧升高，速(sù)度大(dà)幅降(jiàng)低(dī)。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系团大(dà)部分(fēn)的质(zhì)量将(jiāng)位(wèi)于所有这些气体所在(zài)的(de)中间区域。那(nà)么(me)我们通(tōng)过(guò)什么来(lái)验证它的质量区域到底是不是集中在中间呢(ne)？前不久(jiǔ)，詹姆(mǔ)斯韦伯(bó)太空望远镜传(chuán)回了宇(yǔ)宙当中第一张全彩的高(gāo)清照片，在(zài)照片中我们(men)可以明显地看到很多星(xīng)系似乎(hū)被拉伸(shēn)产生了巨大(dà)的形变。其实(shí)这(zhè)些星系本身并(bìng)不是真的被扭曲了，也不(bù)是韦伯望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)出了什么问题，而是这样极遥远的天(tiān)体和我(wǒ)们地球上的观(guān)测(cè)者之间。被一个质量超级巨大(dà)的天(tiān)体遮挡，这个超大质量的东西的引力，会使身后更遥远星系的光都发生(shēng)了(le)扭曲。这个现象就(jiù)是引力透镜(jìng)效应。这个巨大的(de)天体可(kě)能是超大质量的黑洞或(huò)者是暗物质。

所以(yǐ)当人们对子弹星系团(tuán)观测的时候，发现它(tā)的大质量区域并不是在中间，而是在两侧。所以最(zuì)好的解(jiě)释方法就是当星(xīng)团发生全(quán)部的碰撞(zhuàng)时，可被观(guān)测(cè)到的质(zhì)量气体被卡在了中(zhōng)间，暗物质则直接通过了这个(gè)区(qū)域，并(bìng)在两边形成了引力透镜。对子(zi)弹星系团(tuán)的引力透镜研(yán)究也(yě)被认为是暗物质(zhì)存在的迄(qì)今为止(zhǐ)最好的理论证据。

除此之外，还有(yǒu)来自宇宙(zhòu)当中最(zuì)古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年(nián)之后，可见(jiàn)光(guāng)终于可以(yǐ)畅通无阻地(dì)穿越(yuè)在宇宙当中(zhōng)了。经过了(le)130多亿年之后，这些光(guāng)在宇宙空间背景上留下了各相同性的微波辐(fú)射。其(qí)中红色的部分(fēn)表示(shì)温度较(jiào)高的(de)区域，蓝(lán)色则表示(shì)相(xiāng)对较冷的(de)区域，但实际上它(tā)们之间的(de)温(wēn)差只有(yǒu)万分(fēn)之一(yī)。

科学家(jiā)们通过对前景背景分离后(hòu)的(de)二值(zhí)图像进行连通域提取和标记之后发(fā)现，如果宇(yǔ)宙当中没有暗(àn)物质，图形看起(qǐ)来(lái)不应该是(shì)这样的(de)，而随着暗物(wù)质的(de)增加(jiā)，一些峰值的幅(fú)度会减(jiǎn)小，才变得(dé)看起(qǐ)来“和谐”。为(wèi)了(le)匹配宇宙微波背景辐射(shè)的测(cè)量(liàng)值，我们(men)需要的暗物质大约是普通物(wù)质的5倍。这个数字与解释星系当(dāng)中恒星运(yùn)动所需要的暗物质比例是一致的。这就(jiù)意味着。

用了一个简单的理论框架，就很(hěn)好地解释了很多(duō)不同的观测(cè)结果。而暗物质的本质就是宇宙当中(zhōng)存在着某种类型的粒子，它们不参(cān)与(yǔ)任何其他的电磁(cí)作用(yòng)，只通过引力来(lái)相互作用。所以如果能(néng)够找到这种粒(lì)子的存在，就相当于找到了暗物质存在的(de)实际证据(jù)。这种粒子到底是(shì)什么？科学家们已经提出了数十(shí)种的假想目标，而要寻找(zhǎo)这些不同的目标粒子所需要的实验方(fāng)式(shì)也(yě)不相同。在(zài)过去的几十(shí)年当中，人类为(wèi)了寻找这些(xiē)看(kàn)不(bù)见、摸(mō)不(bù)到(dào)，几乎不会(huì)与常(cháng)规(guī)物质相互(hù)作(zuò)用的“暗物质”，科学家(jiā)们已经进行(xíng)了超过50次的实(shí)验，却没有任何实质性的(de)发(fā)现(xiàn)，除了一个地方(fāng)，意大利的格兰(lán)萨(sà)索山(shān)，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下1400米处的(de)地下矿井当中，藏着地球上最(zuì)大的地学实验室，这个实(shí)验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼高(gāo)的探测(cè)器，一直致(zhì)力(lì)于(yú)寻找暗物(wù)质粒(lì)子(zi)的周期(qī)性震荡(dàng)。

自1997年以(yǐ)来，这里的科学家(jiā)声称观测到了某种信号。经(jīng)过了20多年(nián)的(de)数(shù)据收集，人们发现了一个有趣(qù)的(de)事情。探测率会在每年的6月份达到峰值，然后在(zài)11月降到最低，而且在20年当中每年都(dōu)是一样。一(yī)些科学家认为这(zhè)可能是(shì)人类发(fā)现(xiàn)暗物质(zhì)的(de)第(dì)一个(gè)直(zhí)接证(zhèng)据(jù)。

但是为什么暗物质会产生(shēng)周期(qī)性(xìng)的年度信号呢？刚才(cái)我们(men)讲了太阳(yáng)系(xì)正在以220公(gōng)里(lǐ)/秒的速(sù)度围绕着银河系进行移动，那么如果(guǒ)暗物质存在(zài)宇宙当中(zhōng)，这(zhè)意味着我们也在以这样的速度在(zài)穿越(yuè)着暗物质流，这个过程(chéng)中会产生相应的振荡，同(tóng)时地球又以30公(gōng)里/秒的速度围绕太阳进行(xíng)旋转。所以有(yǒu)半(bàn)年(nián)的时间，地球围(wéi)绕太(tài)阳的方向与太阳环绕(rào)银(yín)河(hé)系的方向是一致(zhì)的，而另外半年则与之相反。

而在(zài)6月份(fèn)的时(shí)候，地(dì)球与太阳的方向(xiàng)正好(hǎo)达到完全一(yī)致(zhì)，这是理论(lùn)上(shàng)地球穿越暗物质流(liú)最快的(de)时(shí)段。而在(zài)11月(yuè)份，又(yòu)恰(qià)好达到(dào)了最慢值。尽管在实际的情况中(zhōng)，太(tài)阳系相对银河系的(de)平面(miàn)呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是这(zhè)并不影响这个(gè)理论(lùn)的有效性。

因此科学家认为这可以用(yòng)来(lái)解释(shì)，研究人(rén)员们所观测到的(de)周期性(xìng)信(xìn)号(hào)。当然也可能(néng)有其他的情况(kuàng)，造成这种年度周(zhōu)期信(xìn)号的差异也可(kě)能是温度、湿度、土壤中的水分、高山(shān)上的(de)积雪，甚至连意大(dà)利游客(kè)的数量也符合(hé)这个周期的(de)规律。

所(suǒ)以(yǐ)，科学家们(men)又(yòu)在南(nán)半球建立了(le)一(yī)个(gè)几乎相同的实验室(shì)，这(zhè)里的季节与之前的实(shí)验室正好相反，而在这里，地球(qiú)穿过暗(àn)物质流的运(yùn)动特征和第(dì)一(yī)个实验室是(shì)一样(yàng)的。

因此，如果在这里可以得到相同(tóng)的信号，就可以成为暗(àn)物质(zhì)所存在的(de)非(fēi)常有力的证(zhèng)据(jù)了(le)。但是(shì)由(yóu)于这个实验室(shì)刚(gāng)刚建成不久，所以截至目前(qián)还无法提供(gōng)相应的(de)数(shù)据(jù)支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一(yī)台新的望远镜，这台太空望远镜(jìng)叫做“南希格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜大小跟(gēn)哈勃望远镜(jìng)相同(tóng)，但(dàn)它的宽视场仪器(qì)提供(gōng)的视野是(shì)哈勃红外(wài)仪器的100倍。南希格(gé)雷斯罗(luó)曼太空望远镜其中一个关键的用途就(jiù)是探索(suǒ)暗物(wù)质背后的奥秘，对于(yú)探测的(de)结果，我们(men)只能拭目(mù)以待(dài)了。费米实验室粒子天体物(wù)理(lǐ)中心的科学家丹琥(hǔ)珀和贾森斯特(tè)芬(fēn)研究发现(xiàn)，如果暗(àn)物质存在，它(tā)们极有可能拥有另一种神秘的效应，这(zhè)种暗物质效应，会支持(chí)宇宙当(dāng)中生命的诞生，或(huò)者说是生命进化(huà)的(de)一个重要(yào)因素。

如果这一理论(lùn)得到(dào)进一步的证(zhèng)实，那么遍布宇宙当(dāng)中(zhōng)的暗物(wù)质会不会意(yì)味着人类(lèi)并(bìng)不(bù)孤单呢？或许在宇(yǔ)宙当(dāng)中某(mǒu)个角落的行(xíng)星上，暗物质正在通过这(zhè)样(yàng)的效应(yīng)创造生命。当然，这些(xiē)推论(lùn)的大前提是(shì)要先找到暗物质存在的(de)实际(jì)证据。那么(me)小伙伴们，你们觉得暗物(wù)质到底存不(bù)存(cún)在呢？喜欢(huān)请点赞(zàn)，你(nǐ)的支持是我(wǒ)更新的动力！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 光鲜亮丽的意思和造句，光鲜亮丽的意思反义词