宇(yǔ)宙是“人为制造(zào)”的？为何(hé)会存在科学(xué)无法解释(shì)的“暗物(wù)质”？暗(àn)物(wù)质(zhì)又究竟(jìng)是什么？人类为了寻找暗物质存在(zài)的证据，科(kē)学家们在过去(qù)的(de)几十年当中进行了超(chāo)过50次的长期实(shí)验(yàn)，但是却没有发(fā)现任(rèn)何的有效证据。除(chú)了一(yī)个地方，在1687年出版(bǎn)的自(zì)然哲学(xué)数(shù)学原理一(yī)书中，埃萨克牛顿发(fā)表了万有引(yǐn)力(lì)定律(lǜ)，它揭示(shì)了宇宙(zhòu)中天(tiān)体(tǐ)运动的(de)规(guī)律。往后的(de)几百年来，当天(tiān)文学家们(men)发现(xiàn)某些天体(tǐ)运行轨道(dào)出现异常，不符合万有引力(lì)定律的时(shí)候(hòu)，他们就会(huì)知道(dào)，周围一定(dìng)有未知的天体(tǐ)通过引力在摄(shè学生党如何自W，14没有工具怎么自w到高c)动它的(de)轨道。比如在1846年，奥本(běn)勒(lēi)维(wéi)耶就通(tōng)过天王星(xīng)运行轨道的异常(cháng)，推(tuī)算并且(qiě)发(fā)现(xiàn)了海(hǎi)王(wáng)星(xīng)的存在(zài)。另外，哈(hā)雷彗(huì)星、冥王星的发现都是应用万(wàn)有引力(lì)定律所取得重大天文成就(jiù)的例子。但(dàn)是(shì)这些发现都是在恒星系统(tǒng)的尺度当中，可当(dāng)我们上升到星系或者是星团的尺度，事情就开始变得(dé)诡异(yì)了(le)。

1933年(nián)，瑞(ruì)士的物理学家(jiā)弗里(lǐ)茨兹威基(jī)正(zhèng)在研究(jiū)和测量后(hòu)发星(xīng)系团的质量。这是一个由(yóu)数(shù)千(qiān)个星系所组成的巨(jù)大(dà)星系团，这些星系被(bèi)引力束缚在一起(qǐ)。测量(liàng)星(xīng)系团的质量(liàng)一般会使用到两种(zhǒng)方法(fǎ)，当两种方法结果一致，就可以确定其质量的范围。

第一种(zhǒng)是获得其"光度(dù)学的质量"，需要的数(shù)据(jù)是测量各个星系的光度。

第(dì)二种(zhǒng)是动力学质量的计算(suàn)，是利用光谱红(hóng)移(yí)测量(liàng)星(xīng)系团中的(de)各(gè)个星系(xì)相对于星系团(tuán)的(de)运(yùn)动速度。当测量结果(guǒ)出来之(zhī)后(hòu)，兹威基彻(chè)底懵了，“动力学质量”竟然(rán)是(shì)“光度学(xué)质量”的400倍。这(zhè)意味(wèi)着，后(hòu)发座星(xīng)系团有99%的质量(liàng)消失了，或者说(shuō)这99%的(de)质量(liàng)并不以可见光的(de)形式所存在，我们无法(fǎ)看到。最诡异的是，在测量速度的过程中，兹威基发现(xiàn)星系团(tuán)中很(hěn)多星系(xì)的速度比理论上要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星系(xì)的质(zhì)量(liàng)所产(chǎn)生的(de)引力是(shì)无法将它们束(shù)缚在星系团内的，它们(men)早就(jiù)应该被抛(pāo)出星系团之外(wài)了(le)，除非有一种神秘(mì)的力(lì)量(liàng)在起作用(yòng)，这种力量(liàng)来源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提(tí)出了这样部分(fēn)不可见的(de)暗质，它(tā)不发散光、吸光、反射光(guāng)，但是它(tā)们却占据(jù)着宇宙中绝大部分的质量(liàng)。只是当时的(de)人们对(duì)这样的一种说法(fǎ)不屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物质”这个(gè)词才(cái)再一次出现。天文学家维(wéi)拉鲁宾和肯(kěn)特福特在观(guān)测仙(xiān)女座星系中的恒(héng)星运(yùn)动。理论(lùn)上来说，距离中心越(yuè)远的恒星在其轨道(dào)上的运行(xíng)速度就(jiù)会(huì)越慢。但是他(tā)们观测的(de)结果却让人(rén)感到不(bù)可(kě)思议(yì)。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转(zhuǎn)速(sù)度几乎(hū)保持不变。可(kě)是(shì)根据牛顿的万有引力定律(lǜ)，在星系当中如果(guǒ)没有足够大的(de)质量(liàng)来(lái)吸引它们(men)，这些外围(wéi)的恒星早就被甩到宇宙(zhòu)当中了。基于这种现(xiàn)象，科(kē)学家们(men)会使用一种相对标准的方法来解释暗物质的(de)存在，这(zhè)种(zhǒng)方法就是测量星系当中气(qì)体在X轴(zhóu)上距离(lí)星系中心的距(jù)离(lí)，以(yǐ)及在Y轴上气体(tǐ)的旋(xuán)转速度(dù)。如果出现异常的结果，就认为是由暗(àn)物质的力量(liàng)进(jìn)入其中(zhōng)。

于是(shì)科学家们(men)通(tōng)过射电望远(yuǎn)镜测量(liàng)了距离(lí)星系中心更远距离的氢(qīng)元素，发现(xiàn)它(tā)们的旋转速度并不符合牛顿的力(lì)学(xué)定律。我们的太阳系也不例(lì)外，太阳(yáng)系位于银河系的第三悬臂之(zhī)上，距离(lí)银河(hé)系中心2.6万光年，根据(jù)万有引力定律进行计算，太阳(yáng)系的运行速度(dù)应(yīng)该是160千米/秒，但实(shí)际上，太阳系(xì)正在以220千米/秒的速度围绕银河系旋转(zhuǎn)，这(zhè)个实际速度(dù)远远大于理论速度，那么产生以上这种向心加速度(dù)的原(yuán)因(yīn)很可(kě)能就是存在(zài)着(zhe)一种(zhǒng)我(wǒ)们看不到的物质，是这些暗物质的引力效应(yīng)将星系聚集在(zài)了一(yī)起。

也是从这时开始，越来越多(duō)的研究人(rén)员开始相信暗(àn)物(wù)质(zhì)的存在(zài)。科学(xué)家根据(jù)星系外恒星轨(guǐ)道的速度，估算在(zài)星系当中暗物质(zhì)的质量占整个(gè)星(xīng)系质量的(de)85%。但是，暗物质并不(bù)是(shì)唯(wéi)一(yī)可以解释这个现(xiàn)象(xiàng)的原因。在一项新的(de)研究当中，科学家们发现，几乎没有引力效(xiào)应的遥远(yuǎn)恒星(xīng)之间，也(yě)会(huì)出现速度上的微小差异。另外，天文学家(jiā)还发现(xiàn)了一(yī)个反(fǎn)常(cháng)的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系(xì)距离地球大约(yuē)2.5亿光年，大小和银(yín)河系不多，但是星(xīng)系当中存在的恒星数量(liàng)却只有银河系的千分之一。

所以在理论(lùn)上，该星系(xì)必须存在暗物(wù)质，否则就会分(fēn)崩离析。但(dàn)是(shì)科学家们使用最先进的(de)望远(yuǎn)镜(jìng)对其进行了40个(gè)小时的详(xiáng)细(xì)测量之后，发现(xiàn)星(xīng)系中的恒星运(yùn)动(dòng)是可以用正常的物质(zhì)和力学定律(lǜ)来解释的(de)。那么又有人提出，也许该星系的暗(àn)物质(zhì)，已(yǐ)经被(bèi)附近的另一个大星系(xì)剥离了。奇怪的(de)是，它的附近没有任何星(xīng)系存在。造(zào)成这些现(xiàn)象的除了暗物质的假说之外，另(lìng)一(yī)种(zhǒng)可能(néng)就(jiù)是(shì)人(rén)类对引力的理解还不够全面，引力很可能(néng)在不(bù)同尺度空间(jiān)中的工作方(fāng)式是不同(tóng)的(de)，这意味着在行星系尺度中(zhōng)的天(tiān)体(tǐ)会沿着它们的轨道，按照(zhào)我们所(suǒ)理解的方式运动。但(dàn)是上升到星系(xì)和星团的尺度，引力之(zhī)间(jiān)的相互作用则是(shì)不同的方式。对(duì)于在星系团之间的相互(hù)作用，科学家还引入了外(wài)部场(chǎng)效应的概念，指的是在数(shù)百万(wàn)光(guāng)年(nián)的规模上，巨(jù)大的质量之间(jiān)会产生对彼此(cǐ)特殊(shū)的效果(guǒ)，这个(gè)理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意味(wèi)着我们需(xū)要对现(xiàn)在的物理(lǐ)定律进行修(xiū)正(zhèng)，这些发(fā)现也让很多(duō)人认为暗(àn)物质假说理论就此终结(jié)。但是在宇(yǔ)宙当中还有关于暗物质存在的其他的理论(lùn)证据，这些理(lǐ)论(lùn)证据(jù)是蒙德(dé)理论所没法解释的(de)“引力(lì)透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年的(de)子弹星(xīng)系(xì)团，由(yóu)两个碰(pèng)撞的星系团所组成，类似这样的星团，它们大部分的普通质(zhì)量都在(zài)星(xīng)系的(de)气体当中。当星团以1000万公(gōng)里/小时发(fā)生碰撞(zhuàng)的时候，星际气体(tǐ)的相(xiāng)互作(zuò)用(yòng)就会导致温(wēn)度的急剧升高，速度大幅降低。所以在理(lǐ)论(lùn)上，在(zài)碰撞之(zhī)后，子弹星系团(tuán)大部分(fēn)的(de)质量将位于所有这(zhè)些(xiē)气体所在的中(zhōng)间区域。那么(me)我们通过什(shén)么来(lái)验证它的质(zhì)量区域到底(dǐ)是不是(shì)集(jí)中在中(zhōng)间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空(kōng)望远镜传回了(le)宇宙(zhòu)当中(zhōng)第一(yī)张全彩的高清照片，在照片中我们可以明(míng)显地看到很多星系似乎被拉伸产生了巨(jù)大(dà)的形(xíng)变。其实这(zhè)些星系本身并不是真的被扭曲(qū)了，也不是韦伯望(wàng)远镜(jìng)出(chū)了什(shén)么问题，而是这(zhè)样极(jí)遥远的天体(tǐ)和我们地球上的观测者(zhě)之间。被一(yī)个质量超级巨(jù)大的天(tiān)体遮(zhē)挡，这个超大质量的东西的引力，会使身后更(gèng)遥(yáo)远星系的光都发(fā)生了(le)扭曲。这个(gè)现象就是(shì)引力透(tòu)镜效应。这(zhè)个巨大的天体(tǐ)可能是超大质量的黑洞或者是暗(àn)物质。

所以(yǐ)当人们对子弹星系团观(guān)测的时(shí)候，发现它的大质量区域并不是在中间，而是在(zài)两侧。所以(yǐ)最好(hǎo)的解释方法就是(shì)当星团(tuán)发生全(quán)部(bù)的碰撞(zhuàng)时，可(kě)被观测(cè)到的质量气体被卡(kǎ)在(zài)了中间(jiān)，暗(àn)物(wù)质则直接(jiē)通过(guò)了这个区(qū)域，并在两边(biān)形成了引(yǐn)力透镜(jìng)。对子弹星系团(tuán)的引力透镜研究(jiū)也被认(rèn)为是暗物(wù)质存(cún)在的迄今为止最好的理论(lùn)证据(jù)。

除此之外，还有来自宇宙(zhòu)当中最(zuì)古老的光。从宇(yǔ)宙(zhòu)大爆炸开始，38万年(nián)之后(hòu)，可见光终(zhōng)于(yú)可以(yǐ)畅通(tōng)无(wú)阻(zǔ)地穿越在宇(yǔ)宙(zhòu)当中了。经过(guò)了(le)130多亿(yì)年之后，这(zhè)些(xiē)光在宇宙空(kōng)间背景上(shàng)留下(xià)了各相同性的(de)微波辐射。其中红色(sè)的部分表示温度较高的区域，蓝色则表示相对(duì)较冷的(de)区域，但实际上它们(men)之间的温(wēn)差只有万分之一(yī)。

科学家们(men)通过对前(qián)景背(bèi)景分离后(hòu)的二值(zhí)图像进行连通域提(tí)取和标记(jì)之(zhī)后发现，如果宇宙当中(zhōng)没(méi)有(yǒu)暗物质，图形看起来不应该是这(zhè)样的，而(ér)随着(zhe)暗物质的增加，一(yī)些(xiē)峰值的幅度会减(jiǎn)小(xiǎo)，才变(biàn)得看起来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微波(bō)背景(jǐng)辐射的测(cè)量值(zhí)，我们需要(yào)的暗物质大约是普通物质(zhì)的5倍(bèi)。这个数字与解释星系(xì)当(dāng)中恒星运(yùn)动所需要的暗物(wù)质(zhì)比例是一致的。这就意味着。

用了一个简(jiǎn)单的理论框架，就很好地(dì)解释了(le)很多不同的(de)观测结(jié)果。而暗物质的本质就是宇宙当(dāng)中存在(zài)着某(mǒu)种类型(xíng)的粒(lì)子(zi)，它们不参与任何(hé)其(qí)他的电(diàn)磁作用，只通过引力来相互作(zuò)用。所以如果能够找(zhǎo)到这(zhè)种粒子的存在，就相当于找到(dào)了暗(àn)物质(zhì)存在(zài)的实际证据(jù)。这种粒子到底是什么？科学家们(men)已经提出了数十种的假(jiǎ)想目标，而要寻(xún)找这些(xiē)不同(tóng)的目标粒子所需要(yào)的实验(yàn)方式也不相同。在(zài)过去的几十年当中，人类为了寻找这些看不见(jiàn)、摸不到(dào)，几乎不会与(yǔ)常(cháng)规物质(zhì)相互作用的“暗物质”，科(kē)学家们已经进行了超过(guò)50次的实验，却没有(yǒu)任何(hé)实质性(xìng)的发现，除了一个地方，意大利的格兰萨(sà)索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的(de)地下矿井当中，藏着地球(qiú)上最大(dà)的(de)地(dì)学(xué)实(shí)验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼高的探测(cè)器，一直致力(lì)于寻找暗物质粒子(zi)的周期性震(zhèn)荡。

自1997年(nián)以来，这(zhè)里(lǐ)的科学家声称观测到了(le)某种信号。经过(guò)了20多年的数据(jù)收集，人们发现了一个(gè)有趣(qù)的事情。探测率会(huì)在(zài)每年的6月份(fèn)达(dá)到峰(fēng)值，然后在(zài)11月降到(dào)最低，而且在20年(nián)当(dāng)中每年(nián)都是一样。一些科(kē)学(xué)家认为这可能是人类发现(xiàn)暗物质的第一个(gè)直接证据。

但是为什(shén)么(me)暗(àn)物质(zhì)会产生周期性的年度信号呢？刚才(cái)我们讲了太阳系正在以(yǐ)220公里(lǐ)/秒的速度(dù)围绕着(zhe)银河(hé)系进行移动，那(nà)么如果暗(àn)物质存在宇(yǔ)宙当中，这意味着我们也在以这(zhè)样的速(sù)度在穿(chuān)越着(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30公里/秒的速(sù)度围(wéi)绕太阳进(jìn)行旋转。所以有半年的(de)时间，地球围(wéi)绕太阳的(de)方向与太阳环绕银河系的方向是一致(zhì)的(de)，而另外半年(nián)则与之相反。

而在6月份的(de)时候，地球(qiú)与太阳的方(fāng)向正好达(dá)到完全一致，这是理(lǐ)论上地球穿越暗物质流最快的时段。而在(zài)11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在(zài)实际的情况中(zhōng)，太阳系相对银河系(xì)的平面呈现(xiàn)了60度(dù)的倾斜，但是这(zhè)并不影(yǐng)响这(zhè)个(gè)理论的有效性。

因此科学家认为这可(kě)以(yǐ)用来(lái)解(jiě)释，研(yán)究人员们所观(guān)测到的周期(qī)性信号(hào)。当(dāng)然也可(kě)能(néng)有其他的情况，造成这种(zhǒng)年度周(zhōu)期信(xìn)号的差异也(yě)可能(néng)是(shì)温(wēn)度、湿度、土壤中的水分、高(gāo)山上的积雪(xuě)，甚至(zhì)连意(yì)大利游(yóu)客的(de)数量(liàng)也符合这个周期的规(guī)律。

所以，科学家(jiā)们又在南半球建立了一个几乎相同的实验室(shì)，这里的季节与之前的(de)实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗物质流的运动(dòng)特征和第一个实(shí)验室是一样的。

因(yīn)此，如果在这(zhè)里可以得到(dào)相同的信号，就可以成为(wèi)暗物质所(suǒ)存在的(de)非常有力的证据(jù)了。但是由于这个实验室刚刚建成不久，所以截至目前还(hái)无(wú)法提供(gōng)相应(yīng)的数据支持(chí)。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射一台新(xīn)的望远(yuǎn)镜，这台太空望远镜叫做(zuò)“南希格(gé)雷斯罗曼”，它(tā)的(de)主(zhǔ)镜大(dà)小跟哈勃望远镜相同，但(dàn)它的宽视场(chǎng)仪(yí)器提供的视野是(shì)哈勃红外仪器的100倍。南(nán)希格雷斯罗曼太空望远镜(jìng)其中一个关键的用途(tú)就是探索暗物质背后的奥秘，对于探测的结果，我(wǒ)们只能拭目以待了。费(fèi)米实验室粒(lì)子天体物理中心的科学家(jiā)丹琥珀和贾森(sēn)斯特芬研(yán)究发现(xiàn)，如果暗物(wù)质存(cún)在，它们极有可能拥(yōng)有另一种神秘(mì)的(de)效应，这种(zhǒng)暗物(wù)质效应，会支(zhī)持宇(yǔ)宙(zhòu)当中生(shēng)命的诞(dàn)生，或者说是(shì)生命进(jìn)化的一(yī)个重(zhòng)要因(yīn)素。

如果这一(yī)理论得到(dào)进一步的证实，那(nà)么遍(biàn)布宇宙当中的暗物质会不(bù)会意味(wèi)着(zhe)人(rén)类并不孤(gū)单呢？或许在宇(yǔ)宙当中某个角落的行星(xīng)上，暗物质正(zhèng)在通过这(zhè)样的效应创造生命(mìng)。当然，这些推论的大前提(tí)是要先找到暗物质存在的实(shí)际证据。那么小伙(huǒ)伴们，你们觉(jué)得(dé)暗物质(zhì)到底(dǐ)存不存在呢？喜(xǐ)欢请点(diǎn)赞，你的支持是我更(gèng)新(xīn)的动力！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 学生党如何自W，14没有工具怎么自w到高c