宇(yǔ)宙是“人为制造”的？为何会(huì)存在科学无法解(jiě)释的“暗物(wù)质”？暗物质(zhì)又究(jiū)竟是什么？人类为了寻找(zhǎo)暗(àn)物质(zhì)存在的证据，科(kē)学家们(men)在(zài)过(guò)去的几十年当中进行了(le)超过50次的长(zhǎng)期(qī)实验，但是却(què)没有(yǒu)发现任何的有效(xiào)证据(jù)。除了一个地方(fāng)，在1687年出版的(de)自然哲学数学原理一(yī)书中，埃(āi)萨(sà)克(kè)牛顿发(fā)表了万有引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙中天(tiān)体运动的规律。往后(hòu)的(de)几(jǐ)百年来，当天文学家们发现某些天(tiān)体运行轨道(dào)出现异(yì)常，不符合万有引力(lì)定(dìng)律的时候，他们(men)就会知道，周围(wéi)一(yī)定有未知的天体通过引(yǐn)力在摄(shè)动(dòng)它的轨道。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通过天王星运行轨道的异常，推算并且发现了海王星的存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王(wáng)星的(de)发(fā)现都是(shì)应(yīng)用(yòng)万有引力定律所取得重大天文(wén)成就的例子。但是(shì)这些发现(xiàn)都是在(zài)恒星(xīng)系统的尺度当中，可当我们上升到星系或者是(shì)星团的(de)尺度，事情(qíng)就开始变(biàn)得诡(guǐ)异(yì)了。

1933年，瑞士的物理学(xué)家(jiā)弗(fú)里茨兹威(wēi)基正在研究和(hé)测量后发星系团(tuán)的(de)质量(liàng)。这是一个由(yóu)数千个星系所组成(chéng)的巨大星系团，这(zhè)些(xiē)星系被引力束缚在一起(qǐ)。测量星系团的质量一般(bān)会使用到两种方(fāng)法(fǎ)，当两种(zhǒng)方法结果一(yī)致，就可以(yǐ)确定(dìng)其质(zhì)量的范(fàn)围。

第一种是获得其"光(guāng)度学的质量"，需要的数(shù)据是测(cè)量(liàng)各个星系(xì)的光度。

第二种是动力学质量(liàng)的计算，是利(lì)用光谱红移(yí)测量星系团中的各个(gè)星系相对(duì)于(yú)星系团(tuán)的(de)运(yùn)动速度。当测量结果出来之后，兹威基彻(chè)底懵了，“动(dòng)力学质(zhì)量(liàng)”竟然(rán)是“光度学质量”的400倍。这意味着(zhe)，后(hòu)发座(zuò)星系团有99%的质量消失了(le)，或者说这99%的(de)质量并(bìng)不(bù)以可见光的形式所存在，我们无法看到(dào)。最诡异的是(shì)，在测(cè)量速度(dù)的过程中(zhōng)，兹威基发现(xiàn)星(xīng)系团中(zhōng)很多星系的速度(dù)比理论(lùn)上要快得多，按照(zhào)牛顿的运动学定律，仅靠(kào)这些可(kě)见星系的质量所(suǒ)产生的引力是(shì)无(wú)法将它们(men)束缚在星系团内的(de)，它们早(zǎo)就应(yīng)该被抛出(chū)星系团之外(wài)了，除非有一种神秘的力量在起作用，这(zhè)种力量来源于某种隐形的物质。

据此(cǐ)，兹维基提(tí)出了(le)这样(yàng)部分不(bù)可(kě)见的(de)暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝大部(bù)分的质量(liàng)。只是当(dāng)时的人们对这样的(de)一种说(shuō)法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次(cì)出现。天文学家维拉(lā)鲁宾和(hé)肯特福特(tè)在观(guān)测(cè)仙(xiān)女座星系中的恒星运(yùn)动。理论上(shàng)来(lái)说，距离中心越远(yuǎn)的(de)恒星(xīng)在其轨(guǐ)道上(shàng)的(de)运行速度就会越慢。但是(shì)他们观测(cè)的结果却让人感到不可思议。

随着与中心距(jù)离的增加(jiā)，恒星的旋(xuán)转(zhuǎn)速度几乎保持(chí)不变(biàn)。可是根(gēn)据牛顿的万(wàn)有引力定律，在星系当中如果没有足够大的质量来吸引它们(men)，这些(xiē)外(wài)围的恒星(xīng)早就(jiù)被甩到(dào)宇宙当中了。基于这种现象，科学家们会使用(yòng)一种相(xiāng)对标(biāo)准的方法来解释暗物质的存在(zài)，这种方法就是测量星(xīng)系当中气(qì)体(tǐ)在X轴上距离星系(xì)中心的距(jù)离，以及在Y轴上气体的旋转速度(dù)。如果(guǒ)出现异常的结果(guǒ)，就认为是(shì)由暗物质的(de)力量进入其中。

于(yú)是科(kē)学家们通过射电(diàn)望远镜测量了距离星系中心(xīn)更远距离的氢元素，发现它(tā)们的旋转速度并(bìng)不符合(hé)牛(niú)顿的力(lì)学定律(lǜ)。我们的太阳系也不例外，太阳系位于(yú)银河系的第三悬臂之(zhī)上，距离银河系中心2.6万光年，根据万有引力定律进行计算，太阳系的运行速度应该(gāi)是160千米(mǐ)/秒，但(dàn)实际上，太阳系正在以220千(qiān)米/秒(miǎo)的速度(dù)围绕银河系旋转，这个实际速度(dù)远远大于理论速度，那么产(chǎn)生以上这(zhè)种向心加速度的原因很可(kě)能就是存在着一种我们看不到的物质，是这些暗物质(zhì)的引力效应将星系聚集在了一(yī)起。

也(yě)是从这时(shí)开始，越(yuè)来(lái)越多的研究人员开始相信暗物质的存在。科学家根据星系外(wài)恒星轨(guǐ)道的速度(dù)，估算(suàn)在星系当中暗物质的质(zhì)量占整个(gè)星(xīng)系质量的85%。但是，暗物质并(bìng)不(bù)是唯一可(kě)以解释这个(gè)现(xiàn)象的原因(yīn)。在一项(xiàng)新(xīn)的研究当中，科学家(jiā)们(men)发现，几乎没有引力效应的遥远恒(héng)星之(zhī)间，也会出现速度上的(de)微小差(chà)异。另外，天文学家还发现了一(yīyue是什么意思网络用语，乐是什么意思网络用语)个反常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个(gè)星(xīng)系距(jù)离地球大约2.5亿光年，大小和(hé)银(yín)河系(xì)不多(duō)，但(dàn)是星系当中(zhōng)存在(zài)的(de)恒星数(shù)量却(què)只有(yǒu)银河系的千(qiān)分之一。

所以在理论上，该(gāi)星(xīng)系必须存在暗(àn)物质，否(fǒu)则就会分崩离析。但是科学家们使用最(zuì)先进的望(wàng)远镜对其进行了40个小时的(de)详细测量之后，发(fā)现星系中的(de)恒星运动是可以用正常的物质和(hé)力学(xué)定律来解释(shì)的。那么又有人(rén)提出，也许该星系的(de)暗(àn)物质，已经被附近的另一个大星系剥(bō)离(lí)了(le)。奇怪的是，它(tā)的(de)附近没有(yǒu)任何星系存在。造成这(zhè)些现象的除了暗物质的假说之外，另一种可能就(jiù)是人类(lèi)对引力的理解还(hái)不(bù)够全面，引力很可能在不同尺度(dù)空间中的工作(zuò)方式是不同的，这意味(wèi)着在行星系尺(chǐ)度中(zhōng)的天体会沿着它们的轨道，按照我们所(suǒ)理解的方式运(yùn)动。但是(shì)上升到(dào)星系(xì)和星(xīng)团的(de)尺(chǐ)度(dù)，引(yǐn)力之间(jiān)的相互(hù)作用(yòng)则是不同的方式。对于在(zài)星(xīng)系团(tuán)之(zhī)间的相互作用(yòng)，科学(xué)家还引入了外部场效应的概念，指的是在(zài)数百万(wàn)光年的规模上，巨大的质量之间会(huì)产生对(duì)彼(bǐ)此特殊的效(xiào)果，这个理论叫做MOND蒙(méng)德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立(lì)，这意味着我们需要对现(xiàn)在的物理定律进(jìn)行修(xiū)正，这些发现也让很多人认为暗物质假(jiǎ)说理论就此终结。但是在宇宙当中还有关于暗(àn)物(wù)质(zhì)存在的其他的理(lǐ)论(lùn)证据，这些理论(lùn)证据是(shì)蒙(méng)德理论所(suǒ)没(méi)法解(jiě)释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距离为37亿(yì)光年的子弹星系团，由两个碰撞的(de)星系团所组成，类(lèi)似这样的星(xīng)团，它们大部分(fēn)的(de)普(pǔ)通(tōng)质量都在星系的气体当中(zhōng)。当(dāng)星(xīng)团(tuán)以1000万公里(lǐ)/小时发(fā)生碰撞的时候(hòu)，星际气体的相互作用就会导致温度(dù)的急剧升高(gāo)，速度大幅降低。所以在理论(lùn)上，在(zài)碰撞之(zhī)后，子弹星系团大部分的质量将位(wèi)于(yú)所有这些(xiē)气体所在的中间区域。那(nà)么我(wǒ)们通过什(shén)么(me)来验证它的质量区域(yù)到底是不(bù)是集(jí)中在中间呢？前不久，詹(zhān)姆斯(sī)韦伯太(tài)空望远镜(jìng)传回了(le)宇宙当中第一张全彩的高清照(zhào)片，在照片(piàn)中我(wǒ)们可(kě)以明显地看到很多星(xīng)系(xì)似乎(hū)被拉(lā)伸(shēn)产生了巨大的形变。其实这些星(xīng)系本身并(bìng)不是真的被(bèi)扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而(ér)是(shì)这样极遥远(yuǎn)的天体和我(wǒ)们地球上的观测者(zhě)之间。被一个质量(liàng)超级(jí)巨大的天体遮挡，这(zhè)个超大质量的东(dōng)西的(de)引力，会使身后更遥远星(xīng)系的光都发生了扭曲(qū)。这个(gè)现象就(jiù)是引力透镜效应。这个(gè)巨大的天(tiān)体可能是超大质量的黑洞或者是(shì)暗(àn)物(wù)质。

所以当人们对子弹(dàn)星系团(tuán)观测(cè)的时(shí)候，发现它的(de)大质量(liàng)区域(yù)并不是(shì)在中(zhōng)间(jiān)，而是在两侧。所以最(zuì)好的解释方法就(jiù)是当星团(tuán)发生全部的碰撞时，可被观测到(dào)的(de)质量气(qì)体被卡(kǎ)在(zài)了(le)中间，暗物质则直接通(tōng)过了这(zhè)个区域，并在两边(biān)形成了引力透镜。对子弹星系团的引力透镜研究也被(bèi)认(rèn)为(wèi)是暗(àn)物质(zhì)存在的迄今为止最好的(de)理论证据。

除(chú)此之外，还有来自宇宙当中最古老的(de)光。从(cóng)宇宙大爆炸(zhà)开始，38万年之后，可见(jiàn)光终于可(kě)以畅通无阻地穿越在(zài)宇宙(zhòu)当中了。经过了130多亿(yì)年之后，这(zhè)些(xiē)光(guāng)在宇宙空(kōng)间背景上留下了各相同(tóng)性的微(wēi)波辐射。其中红色(sè)的(de)部分表示温度较高(gāo)的区域(yù)，蓝色则表(biǎo)示相(xiāng)对较冷的区(qū)域，但实际上(shàng)它(tā)们之间的温差只有万分之(zhī)一(yī)。

科学家们通(tōng)过对前景背景分离后的(de)二值图(tú)像(xiàng)进行连(lián)通域提(tí)取和标记之(zhī)后发现，如果宇宙当中没有暗物质(zhì)，图形看起来不(bù)应该是这样的(de)，而(ér)随着暗物(wù)质的增加，一些峰值的幅度会减小(xiǎo)，才(cái)变得看起来(lái)“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微(wēi)波(bō)背景辐射的测(cè)量值，我们(men)需要的暗物质大约是普通物质的5倍。这个数字与解释(shì)星系当中恒星运(yùn)动所(suǒ)需要(yào)的(de)暗物质比(bǐ)例是(shì)一致的。这就意味(wèi)着。

用了(le)一个简单的理论(lùn)框架，就很好地解释(shì)了很多不同的观(guān)测结果。而(ér)暗物质的(de)本质就是宇宙(zhòu)当中存在着某种类型(xíng)的粒子(zi)，它们不(bù)参(cān)与任何其他的电(diàn)磁作用，只(zhǐ)通过引(yǐn)力(lì)来相互(hù)作用。所以如果(guǒ)能够找到这(zhè)种粒子的存在，就(jiù)相当于找到了暗物(wù)质存在(zài)的实际证据。这(zhè)种粒子到底是什(shén)么(me)？科学家(jiā)们已(yǐ)经提出了数十种的假想目标，而要寻找这些(xiē)不同的(de)目(mù)标粒子(zi)所(suǒ)需要的实验(yàn)方式也不相同。在过去的几(jǐ)十(shí)年当中，人类为(wèi)了(le)寻找这些看不(bù)见、摸不(bù)到，几乎不会与常(cháng)规物质相(xiāng)互作用的“暗物质”，科学家们已经进行(xíng)了超过(guò)50次的实验，却没有(yǒu)任何实质(zhì)性的发现，除了一个地方，意(yì)大利的格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在(zài)山下1400米处的地下矿(kuàng)井(jǐng)当中，藏着地球上最大的地学实验室(shì)，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一(yī)个三层楼高的探(tàn)测(cè)器，一直(zhí)致力(lì)于寻找暗物(wù)质粒子的(de)周期性震荡。

自1997年以来(lái)，这里(lǐ)的科学家声(shēng)称(chēng)观测到(dào)了(le)某种信号。经过了(le)20多年的数据收集，人们发现了(le)一个有趣的事情。探测率(lǜ)会在(zài)每年的6月(yuè)份(fèn)达(dá)到峰值，然(rán)后在11月(yuè)降到最低(dī)，而(ér)且(qiě)在20年当中(zhōng)每年都是一样。一些科学家认(rèn)为这可能是人(rén)类(lèi)发现暗(àn)物(wù)质的第一个直接(jiē)证据。

但(dàn)是为什(shén)么暗物质会(huì)产生周期(qī)性(xìng)的年度(dù)信(xìn)号呢？刚才我们讲了太(tài)阳系正(zhèng)在以220公(gōng)里/秒的速度围绕着银河系(xì)进(jìn)行移动(dòng)，那(nà)么如果暗物质存在(zài)宇宙当(dāng)中，这(zhè)意(yì)味着我们也(yě)在以这样的速度在(zài)穿越着(zhe)暗物质流，这个(gè)过程中会(huì)产生相应的振荡，同时(shí)地球又以30公里/秒(miǎo)的速度(dù)围绕太(tài)阳进行(xíng)旋转。所以有半年的时间，地球围绕太阳的方向(xiàng)与太阳环(huán)绕银河(hé)系的方向是一致的，而另外半年(nián)则与(yǔ)之相反。

而(ér)在6月份的时候(hòu)，地球与太阳的(de)方向(xiàng)正好达到完全(quán)一致，这是理(lǐ)论上地球穿(chuān)越(yuè)暗物质(zhì)流最快的时段。而在11月(yuè)份，又恰好(hǎo)达到(dào)了(le)最(zuì)慢值。尽管在实际(jì)的情况中，太阳(yáng)系相对银河(hé)系的(de)平面呈(chéng)现了60度(dù)的倾斜，但是这并(bìng)不影(yǐng)响这个理论的(de)有效(xiào)性。

因此科学(xué)家认为这可以用来(lái)解(jiě)释(shì)，研(yán)究人员们所观(guān)测(cè)到(dào)的(de)周期(qī)性信(xìn)号。当然也可能(néng)有(yǒu)其他(tā)的情况，造成(chéng)这种年度(dù)周期信号的差(chà)异也可能是温度、湿度、土壤中的水(shuǐ)分(fēn)、高山上的(de)积雪，甚至连意大利游客的数量也符合这个周期的规(guī)律(lǜ)。

所以(yǐ)，科(kē)学(xué)家们又在南半球建立了一个(gè)几乎相同的(de)实验室，这里(lǐ)的(de)季节与之(zhī)前(qián)的实验室正好(hǎo)相反，而在这(zhè)里，地球(qiú)穿过(guò)暗(àn)物质流(liú)的运动(dòng)特征和第一个(gè)实验室(shì)是一样的(de)。

因(yīn)此，如果在这里可以(yǐ)得(dé)到相同的信号，就(jiù)可以成为暗物(wù)质(zhì)所存在的非常有力(lì)的证据了。但是(shì)由于这个实(shí)验(yàn)室刚(gāng)刚建成不久(jiǔ)，所以截至目前还(hái)无法提供相应的数据支持。另外，在(zài)2025年(nián)，NASA将会(huì)发射一台(tái)新的望远镜(jìng)，这台太(tài)空望远镜(jìng)叫做(zuò)“南希格雷斯罗曼(màn)”，它的主镜(jìng)大小(xiǎo)跟(gēn)哈勃望(wàng)远镜相同，但它的宽视场仪器(qì)提供(gōng)的视野(yě)是哈(hā)勃红外(wài)仪器的100倍(bèi)。南希格(gé)雷斯(sī)罗(luó)曼太空望远镜其中一个关键的(de)用(yòng)途(tú)就是探索暗物质(zhì)背后的奥(ào)秘，对于探(tàn)测的结果，我(wǒ)们(men)只能拭目以待了。费(fèi)米实验室粒子天体物理中心的科学家(jiā)丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究发(fā)现(xiàn)，如果暗物质存在，它们极(jí)有可(kě)能拥有另一种神秘的(de)效应，这种暗物质(zhì)效(xiào)应，会支持宇宙当(dāng)中(zhōng)生命(mìng)的(de)诞生，或(huò)者说是生命进化的一(yī)个重要因素。

如果这一理论(lùn)得到进一步(bù)的证实，那么遍布宇宙当中的暗物(wù)质会不会意味着人类(lèi)并不孤单呢？或许在宇宙当中(zhōng)某个(gè)角落的行星上，暗物质正在(zài)通过这样的(de)效应创造生命。当然，这些(xiē)推论的大(dà)前提是要(yào)先找到暗(àn)物质存在(zài)的实际(jì)证据。那么小伙(huǒ)伴们，你们觉得暗(àn)物(wù)质到(dào)底存(cún)不存在呢(ne)？喜欢请点赞，你的支(zhī)持是我更新的(de)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 yue是什么意思网络用语，乐是什么意思网络用语