宇宙是“人为制造(zào)”的？为何(hé)会存(cún)在科学无法(fǎ)解释(shì)的“暗物质”？暗(àn)物质又(yòu)究竟是(shì)什(shén)么(me)？人类为了寻找暗物质(zhì)存在的证据，科学家们(men)在过去的几十年当中进(jìn)行(xíng)了超过50次的长(zhǎng)期(qī)实验，但是却没有发现(xiàn)任何的有效证据。除(chú)了一个地(dì)方，在1687年出版(bǎn)的(de)自(zì)然哲学数(shù)学原理一书中，埃萨克(kè)牛顿发表了万有引(yǐn)力定律(lǜ)，它(tā)揭(jiē)示了宇宙中天体运(yùn)动(dòng)的(de)规律。往后的几百年来，当天(tiān)文学家们发现某些天(tiān)体运行轨道(dào)出现(xiàn)异(yì)常，不符合(hé)万有引力定律的时候，他(tā)们就(jiù)会知道，周(zhōu)围一定有未(wèi)知的天体通过引力在摄动它的轨道(dào)。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星(xīng)运行(xíng)轨(guǐ)道的异常，推算并且(qiě)发现了(le)海(hǎi)王(wáng)星的存在(zài)。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用万有引力定律(lǜ)所取得重(zhòng)大天文成就的例子。但是(shì)这些(xiē)发(fā)现都是在(zài)恒(héng)星系统的(de)尺度(dù)当中，可当(dāng)我们上升(shēng)到星(xīng)系或(huò)者(zhě)是星团(tuán)的(de)尺度，事情就开始变得诡异(yì)了(le)。

1933年，瑞士(shì)的物(wù)理学家弗里茨兹威基正在研(yán)究和测(cè)量后发(fā)星系团的(de)质量(liàng)。这是一个由数千个星系所组(zǔ)成的巨(jù)大星系团，这些星系(xì)被引力束缚在一起。测量星系团的质量一般会使(shǐ)用(yòng)到两种(zhǒng)方法，当两种方法结果一致，就(jiù)可(kě)以确定其质量的范(fàn)围。

第一种是(shì)获(huò)得其"光度学的质量"，需要(yào)的数据是(shì)测(cè)量各个星系的光度。

第二种(zhǒng)是动力学质量的计算，是(shì)利用光谱红移测量(liàng)星系团中(zhōng)的各(gè)个(gè)星系相对于星系团的运动(dòng)速度。当(dāng)测(cè)量结(jié)果(guǒ)出来之后(hòu)，兹(zī)威基彻底懵了(le)，“动力学质量”竟然(rán)是“光度学质量”的400倍。这意味(wèi)着，后(hòu)发座星系团有99%的(de)质量消(xiāo)失了(le)，或者说这99%的质(zhì)量(liàng)并不以可见光的形式(shì)所存在，我们无(wú)法看到。最诡(guǐ)异的是，在测量速度的过程中，兹威基(jī)发现(xiàn)星系团中很(hěn)多星系(xì)的速(sù)度(dù)比(bǐ)理论(lùn)上要快得多，按(àn)照牛(niú)顿的运动学定(dìng)律，仅靠这些可(kě)见星系的质量(liàng)所产生的(de)引(yǐn)力是无(wú)法将它们(men)束缚在星系团内(nèi)的(de)，它们早就应该被抛出星系团之(zhī)外了，除(chú)非有一种神秘的力(lì)量(liàng)在起(qǐ)作用，这种力量(liàng)来源于某种隐形的物(wù)质。

据此，兹(zī)维基提出(chū)了这样部分不(bù)可(kě)见的暗质，它不发散光、吸(xī)光、反(fǎn)射光，但(dàn)是(shì)它(tā)们却占据着(zhe)宇宙中绝大部分的质(zhì)量。只(zhǐ)是当(dāng)时的人们对这样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物(wù)质”这(zhè)个词才再一次出(chū)现。天文学家(jiā)维拉(lā)鲁(lǔ)宾和肯(kěn)特(tè)福特在观(guān)测仙女座星系中的恒星运动。理论上(shàng)来说，距离中心(xīn)越远的恒(héng)星在其轨道(dào)上的(de)运行(xíng)速度(dù)就会(huì)越慢(màn)。但是他们观测(cè)的结果却让人感到不可思议(yì)。

随着(zhe)与(yǔ)中心距离的增加，恒(héng)星(xīng)的旋转(zhuǎn)速(sù)度几乎保(bǎo)持不变。可是(shì)根据牛顿的万有引力(lì)定律，在星系当中如果没有(yǒu)足(zú)够(gòu)大的质量来吸引它们，这些外围的恒星(xīng)早就被甩到(dào)宇宙(zhòu)当中了。基于这种现象，科学家们(men)会(huì)使用一种相对标准的方法来解释暗物质的(de)存(cún)在(zài)，这(zhè)种方法就是测量星系当中气体在(zài)X轴上(shàng)距离星系中心的距(jù)离，以(yǐ)及在Y轴上(shàng)气体(tǐ)的旋转速(sù)度。如果出现异(yì)常的结果，就认(rèn)为是由暗物质的力(lì)量进入(rù)其(qí)中。

于是科(kē)学家们通过射电(diàn)望远镜测量了距离(lí)星系(xì)中(zhōng)心更远(yuǎn)距离的(de)氢元素(sù)，发现它们的旋转(zhuǎn)速度并不符合牛顿的(de)力学定律(lǜ)。我(wǒ)们的(de)太阳系也不例外，太阳系位于银(yín)河系的(de)第(dì)三悬(xuán)臂之(zhī)上，距离(lí)银河系中(zhōng)心2.6万(wàn)光年，根据万(wàn)有(yǒu)引力定律进(jìn)行计算(suàn)，太阳(yáng)系的运行速度(dù)应该是160千(qiān)米(mǐ)/秒，但实际上(shàng)，太(tài)阳(yáng)系正在以220千(qiān)米/秒(miǎo)的速度(dù)围(wéi)绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实际速度远远(yuǎn)大于理论速(sù)度(dù)，那(nà)么(me)产生(shēng)以(yǐ)上(shàng)这种(zhǒng)向心加速(sù)度的原因很可能(néng)就是存在(zài)着一种我(wǒ)们看不到的物质(zhì)，是这(zhè)些暗物质的引力效应将星系聚集在了一起(qǐ)。

也是从(cóng)这(zhè)时开始，越来(lái)越多(duō)的研究(jiū)人员(yuán)开(kāi)始相信(xìn)暗物质的(de)存在。科(kē)学家根据星系外恒星轨道的速度，估算(suàn)在星系当中暗(àn)物质的质(zhì)量占整个(gè)星系质量的85%。但是，暗(àn)物(wù)质鲜衣怒马少年时,不负韶华行且知，鲜衣怒马少年时全诗谁写的(zhì)并不是唯(wéi)一可以解释这(zhè)个(gè)现(xiàn)象的(de)原因。在一项新的研(yán)究当中，科学(xué)家们发现(xiàn)，几乎没(méi)有引(yǐn)力效(xiào)应的遥远恒星之间(jiān)，也会出(chū)现速(sù)度(dù)上的(de)微小差异(yì)。另外，天文学家(jiā)还(hái)发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地(dì)球大约2.5亿光年，大(dà)小和银河系不(bù)多，但是星(xīng)系(xì)当(dāng)中存在的恒星数量(liàng)却只(zhǐ)有(yǒu)银河系的(de)千分(fēn)之一(yī)。

所以在理论上，该(gāi)星系必须存在暗物质，否则就会分(fēn)崩离析(xī)。但是(shì)科学(xué)家们使用最先进的望远镜(jìng)对其进(jìn)行了(le)40个(gè)小时的详细测量之后，发(fā)现(xiàn)星(xīng)系中(zhōng)的恒星运(yùn)动是可以用正常的物质和(hé)力学(xué)定律来解释的。那么又有(yǒu)人(rén)提出，也(yě)许该(gāi)星系(xì)的暗物质(zhì)，已经被附近的另(lìng)一个(gè)大星系剥离(lí)了。奇怪的(de)是，它的附近(jìn)没有任(rèn)何星系存(cún)在。造成这些现象的除了暗(àn)物(wù)质的(de)假(jiǎ)说之外，另一种可能就(jiù)是人类对引力的(de)理解(jiě)还(hái)不够全面，引力很(hěn)可(kě)能在不(bù)同尺度空间中(zhōng)的工作方式是不同的(de)，这(zhè)意味(wèi)着在行星系尺(chǐ)度中的(de)天体会沿(yán)着它们的(de)轨道，按(àn)照我们(men)所理(lǐ)解(jiě)的方式运(yùn)动。但是上升到星系(xì)和(hé)星团的尺(chǐ)度，引力(lì)之间的相(xiāng)互作用则是不(bù)同的方式。对于(yú)在(zài)星系团之间的(de)相(xiāng)互作用，科(kē)学(xué)家(jiā)还引入了外部场(chǎng)效应的概(gài)念(niàn)，指的(de)是在(zài)数百万光年的(de)规模(mó)上，巨大(dà)的质量之(zhī)间会产生对彼此特(tè)殊(shū)的效果(guǒ)，这个(gè)理(lǐ)论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成立(lì)，这(zhè)意味着我(wǒ)们需要(yào)对(duì)现(xiàn)在(zài)的(de)物理(lǐ)定(dìng)律进行(xíng)修正(zhèng)，这些发现也(yě)让很多人认为(wèi)暗物质假(jiǎ)说理论就此终(zhōng)结(jié)。但是(shì)在(zài)宇宙(zhòu)当中还有(yǒu)关于暗(àn)物质存在的其(qí)他的理论证据，这些理论证据是蒙德理论(lùn)所没法解释的“引力透镜”。

径(jìng)向距离(lí)为37亿光年(nián)的子(zi)弹星系团(tuán)，由(yóu)两个碰撞的星系(xì)团所组成，类似这样的(de)星团，它们大(dà)部(bù)分的普通质量都(dōu)在星系的气体当中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的(de)时候(hòu)，星际气体的相互作用(yòng)就会(huì)导致(zhì)温度的急剧升高，速度大幅降(jiàng)低。所(suǒ)以在(zài)理论上，在碰撞之后，子(zi)弹星(xīng)系团大部分的质量将位(wèi)于所有这些(xiē)气体所在的中间区域(yù)。那么我们通过(guò)什么来验证它的质(zhì)量区域到底是不是集中在(zài)中(zhōng)间呢？前不(bù)久(jiǔ)，詹姆斯(sī)韦伯太空望远镜传回了宇(yǔ)宙当(dāng)中第一张全彩的(de)高清照(zhào)片，在照片中我们可以明显地看(kàn)到很多星系似乎被拉伸产生了巨(jù)大的形变。其实这些星系本身并不是真的被扭(niǔ)曲了(le)，也(yě)不(bù)是韦伯望远(yuǎn)镜出了什么问题(tí)，而是这样极遥远的天(tiān)体(tǐ)和我们地球上的观测(cè)者之间。被一个质(zhì)量超级(jí)巨大的天(tiān)体遮挡(dǎng)，这个超大质量的东西的引力，会(huì)使身后更遥远星(xīng)系的光都发生了扭曲。这个现象就是引(yǐn)力透镜(jìng)效应。这个巨(jù)大的天体(tǐ)可能是超大质量的黑(hēi)洞或者是(shì)暗(àn)物质。

所(suǒ)以当人(rén)们对子弹星系(xì)团观测的时候，发现它(tā)的大质量区域并不是在中间(jiān)，而是在两侧。所(suǒ)以最好的解释方法(fǎ)就是当星团(tuán)发(fā)生全部的碰撞时，可被观测到的质量气体(tǐ)被(bèi)卡在了中间，暗(àn)物(wù)质则(zé)直(zhí)接(jiē)通过了这个区域，并在两边形成了(le)引力透镜。对子(zi)弹星系(xì)团的引力透镜(jìng)研(yán)究也被认为(wèi)是暗物质存(cún)在的迄今为止(zhǐ)最(zuì)好的(de)理论证据。

除此之外，还有(yǒu)来自宇(yǔ)宙当中最(zuì)古老的光(guāng)。从宇宙大爆炸(zhà)开始，38万年之后，可见光终于可以畅(chàng)通(tōng)无阻地穿越(yuè)在宇宙当中了。经过了(le)130多亿年之(zhī)后(hòu)，这些光在宇宙空间背景上(shàng)留下了各相同性(xìng)的微波辐射。其中红色的部分表示温度较高(gāo)的(de)区域，蓝(lán)色则表示相(xiāng)对较冷(lěng)的区域，但实际上它们之间的(de)温差只有万(wàn)分之一。

科学家们通过对前(qián)景背景分离后的二值图(tú)像进行连通域(yù)提取(qǔ)和标记之(zhī)后发现，如(rú)果宇宙当中没有暗物质，图形看起来不应该是(shì)这样的，而(ér)随着暗(àn)物(wù)质的(de)增加(jiā)，一些峰值的幅度会减小，才变得看(kàn)起来“和谐”。为了(le)匹(pǐ)配宇宙微波背景辐射的测量值(zhí)，我(wǒ)们需要(yào)的暗物(wù)质大约是(shì)普通物(wù)质的(de)5倍。这个数字(zì)与解释星系(xì)当中恒星运(yùn)动所需要的暗物质比例是一致的。这就意味着(zhe)。

用了一个简单的理论框架(jià)，就很好地解(jiě)释了很(hěn)多不同的观测结果。而(ér)暗物质的本(běn)质就(jiù)是宇宙当中(zhōng)存在着(zhe)某种类型的粒子，它(tā)们不(bù)参(cān)与任何其他的电磁作用(yòng)，只通(tōng)过引力来(lái)相互(hù)作用(yòng)。所以如(rú)果能够找到这种粒子的存在，就相当于找到了暗物质存在的实际(jì)证据。这种粒子到底是(shì)什(shén)么？科(kē)学家(jiā)们已经提出了(le)数(shù)十种(zhǒng)的假想目标(biāo)，而要(yào)寻找(zhǎo)这(zhè)些不同的目标粒(lì)子所需(xū)要(yào)的实验方式也不相(xiāng)同。在过去的几(jǐ)十(shí)年当中，人类为了寻找(zhǎo)这(zhè)些(xiē)看(kàn)不见(jiàn)、摸不(bù)到，几乎不会与常规物(wù)质相互作用的“暗物质(zhì)”，科学家们已(yǐ)经进行了超过50次的实验，却没有任何实质性的发现，除了(le)一个地方，意大(dà)利(lì)的格兰萨(sà)索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏(cáng)着地球上最(zuì)大的(de)地学实验室(shì)，这(zhè)个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼高的探测器(qì)，一直致力于(yú)寻找暗(àn)物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这(zhè)里的科学家声称观测到了某种信号。经过了(le)20多年(nián)的数据(jù)收集(jí)，人们发现(xiàn)了一(yī)个有趣的事情。探测率会在每年的(de)6月(yuè)份(fèn)达到峰值，然后在(zài)11月(yuè)降到最低，而且在20年当中每年都是一样(yàng)。一些(xiē)科(kē)学家认为这可能是人(rén)类发(fā)现暗物质的第一个(gè)直接证据。

但是(shì)为什么暗物质会产生周期性的(de)年度信号呢？刚(gāng)才我(wǒ)们(men)讲(jiǎng)了太阳系(xì)正在以(yǐ)220公里(lǐ)/秒的速度围绕着银(yín)河系进行(xíng)移动，那(nà)么如果暗物质存在(zài)宇(yǔ)宙当中，这意味着我(wǒ)们也在以(yǐ)这样的速(sù)度在穿(chuān)越(yuè)着暗物质流(liú)，这(zhè)个过(guò)程中(zhōng)会产生相应的振荡，同时(shí)地球又以(yǐ)30公里/秒的速(sù)度围绕太阳进行旋转。所以(yǐ)有半年的时(shí)间，地球(qiú)围(wéi)绕太阳(yáng)的方(fāng)向与(yǔ)太阳(yáng)环绕银河(hé)系(xì)的方向是一(yī)致的(de)，而另(lìng)外(wài)半年(nián)则与之相反。

而在6月份的(de)时候(hòu)，地球与太阳的方(fāng)向(xiàng)正好达到完全一致(zhì)，这是理(lǐ)论上地球穿越(yuè)暗物质(zhì)流(liú)最(zuì)快(kuài)的时段。而(ér)在11月份，又恰好达到(dào)了最(zuì)慢值(zhí)。尽管在实际的(de)情况中，太阳(yáng)系相对银河系的(de)平面呈(chéng)现了60度的倾(qīng)斜，但是这并不影响(xiǎng)这个理论的(de)有(yǒu)效性。

因此科学(xué)家认(rèn)为这可以用来解释，研究人员们(men)所观测到的(de)周期性信(xìn)号。当然(rán)也可能(néng)有(yǒu)其他(tā)的情况，造(zào)成这种年(nián)度(dù)周期(qī)信号的差异(yì)也(yě)可能是(shì)温度、湿度、土(tǔ)壤(rǎng)中的水分、高山上的积雪(xuě)，甚至(zhì)连意大利游客(kè)的(de)数量(liàng)也符合这个周期(qī)的规律。

所以，科学家们(men)又在南半(bàn)球建(jiàn)立了一个几乎相同的实验(yàn)室，这里的季节与之前(qián)的实验室正好(hǎo)相反，而在(zài)这(zhè)里，地(dì)球穿过(guò)暗物质(zhì)流的运动特征和第一(yī)个(gè)实验室是一样的。

因此，如果在(zài)这里可以得到相同的信号，就可以成为(wèi)暗物(wù)质所存在的非常有力的证(zhèng)据了。但是由于这个实验室(shì)刚刚建成不久，所以截至目前(qián)还无(wú)法提(tí)供相应(yīng)的(de)数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将(jiāng)会发射一(yī)台新的望远镜，这台(tái)太空望(wàng)远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜(jìng)大小跟(gēn)哈勃望远镜相同，但(dàn)它的宽(kuān)视场(chǎng)仪器(qì)提(tí)供(gōng)的视野是哈勃(bó)红外(wài)仪器的(de)100倍。南希格雷斯罗曼太空(kōng)望远镜其(qí)中(zhōng)一个关键(jiàn)的用途就(jiù)是探索暗物质背后的奥秘(mì)，对于探测的结果，我(wǒ)们(men)只能拭目以待了。费米实验(yàn)室粒子天(tiān)体(tǐ)物理(lǐ)中心的科学家丹琥珀和贾森(sēn)斯特(tè)芬(fēn)研究发现，如果暗物(wù)质存在，它(tā)们极有可能拥有另一种神秘的(de)效应，这(zhè)种暗物(wù)质(zhì)效应，会(huì)支持宇(yǔ)宙当中生命的诞生(shēng)，或(huò)者(zhě)说是生命进(jìn)化的一个重要(yào)因素。

如果(guǒ)这一理论得(dé)到(dào)进一步的证实(shí)，那么遍(biàn)布宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)的暗物质会不(bù)会意味(wèi)着人类并(bìng)不孤单呢？或(huò)许在宇(yǔ)宙当中(zhōng)某个角落的(de)行星上，暗(àn)物(wù)质正在通过(guò)这样的效应(yīng)创造生命。当(dāng)然，这(zhè)些推论的大前提是要(yào)先找到暗物质存在的实(shí)际证(zhèng)据。那(nà)么小伙(huǒ)伴们，你们觉得(dé)暗物质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是(shì)我更新(xīn)的动力！

未经允许不得转载：太仓网站建设,太仓网络公司,太仓网站制作,太仓网页设计,网站推广-昆山云度信息科技有限公司 鲜衣怒马少年时,不负韶华行且知，鲜衣怒马少年时全诗谁写的