宇宙是(shì)“人为制(zhì)造”的？为(wèi)何会(huì)存(cún)在科学(xué)无法解(jiě)释的(de)“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟是什么？人类为了寻找暗(àn)物质存在的(de)证据，科学(xué)家们在过(guò)去的(de)几十年当中进(jìn)行了超(chāo)过50次的(de)长(zhǎng)期实(shí)验(yàn)，但(dàn)是却没有发现(xiàn)任(rèn)何的有效证(zhèng)据。除(chú)了一个地方(fāng)，在1687年(nián)出版的(de)自然哲(zhé)学数学(xué)原理一(yī)书中，埃萨克牛顿发(fā)表了万有(yǒu)引(yǐn)力定律，它揭示了宇宙中天(tiān)体运动的规律。往后的(de)几百年来，当天(tiān)文学家们(men)发现(xiàn)某(mǒu)些天(tiān)体(tǐ)运行轨道(dào)出(chū)现异常，不符合万有(yǒu)引力(lì)定律的时(shí)候(hòu)，他们就(jiù)会知道，周围一(yī)定有未(wèi)知的天体通过引(yǐn)力(lì)在(zài)摄动它的(de)轨道。比(bǐ)如在(zài)1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行轨道的异常，推(tuī)算并且发现了海王星的(de)存在(zài)。另(lìng)外，哈雷彗星(xīng)、冥(míng)王星(xīng)的(de)发(fā)现都是应(yīng)用万有引力(lì)定律所取得重大天文成就的(de)例子。但是这些发(fā)现都是在恒星系统的(de)尺度当中，可当(dāng)我们(men)上(shàng)升到星(xīng)系或者是星团的尺度，事情就开始变(biàn)得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学(xué)家弗里茨兹威基正在研究和测量(liàng)后发星(xīng)系团的质量。这(12岁小女孩拔萝卜怎么拔，拔萝卜又叫又疼的过程zhè)是一个由数千个(gè)星(xīng)系所组成(chéng)的巨大星系团，这些(xiē)星(xīng)系被引力束缚在一起。测量(liàng)星系团的质量(liàng)一般会使用到两种(zhǒng)方法，当(dāng)两种方法结果一致(zhì)，就可以(yǐ)确定其质(zhì)量的范(fàn)围。

第一种是获(huò)得其(qí)"光(guāng)度学的质(zhì)量"，需(xū)要的(de)数据(jù)是测(cè)量各个星系的光(guāng)度。

第(dì)二种是动力学质(zhì)量(liàng)的计算，是利用(yòng)光(guāng)谱(pǔ)红移测量星系团中的各(gè)个星系相对于(yú)星系团的运动速(sù)度。当测量结果(guǒ)出(chū)来之后，兹威基(jī)彻(chè)底懵了，“动力学(xué)质量”竟然是“光度学质(zhì)量”的(de)400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失(shī)了，或者说这99%的质量(liàng)并不(bù)以可见光的(de)形(xíng)式(shì)所存在，我们无法看(kàn)到。最诡异的是，在测量速度的过程中，兹(zī)威基发现星系团中很多星系(xì)的速度比理论上(shàng)要快得多(duō)，按(àn)照牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星系的质量所产生(shēng)的引力是(shì)无法将它们束缚在(zài)星系团内的，它们早就应该被抛出(chū)星系团(tuán)之外(wài)了，除(chú)非有一种神秘的力量在(zài)起作用，这种力(lì)量(liàng)来源于某种隐形(xíng)的物质。

据(jù)此，兹维基提(tí)出了这样部分不可见(jiàn)的(de)暗(àn)质，它不发散(sàn)光、吸(xī)光、反射光，但是它们却占据着宇(yǔ)宙中绝大部分的质量(liàng)。只是当时的(de)人们(men)对这(zhè)样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗(àn)物质”这(zhè)个词(cí)才(cái)再一(yī)次出现。天文学家维(wéi)拉鲁宾和肯特福(fú)特在观测仙(xiān)女(nǚ)座星(xīng)系中的(de)恒星运动。理论上来说，距离中(zhōng)心越远的恒(héng)星在(zài)其轨道上的运行速度就会(huì)越慢(màn)。但是他们观测的结果却(què)让人感(gǎn)到不可思议。

随着与中心距离的增加，恒(héng)星的(de)旋转速(sù)度几乎保持不变。可(kě)是根据牛顿的万有引力(lì)定律，在星系当(dāng)中(zhōng)如果没有足(zú)够大的(de)质量来吸引(yǐn)它们，这些外(wài)围的恒星早就被甩到宇(yǔ)宙当(dāng)中了。基(jī)于这种现象(xiàng)，科学家们(men)会使(shǐ)用一(yī)种相对标准的(de)方法来解释(shì)暗物质的(de)存在，这(zhè)种方法就(jiù)是(shì)测(cè)量星系当中气体(tǐ)在X轴上距离星(xīng)系中心的距离(lí)，以及在Y轴(zhóu)上气(qì)体的(de)旋(xuán)转速(sù)度。如(rú)果(guǒ)出现异常的结(jié)果，就认为是由暗物质(zhì)的力(lì)量(liàng)进(jìn)入其(qí)中。

于是科学(xué)家(jiā)们通过射电望远镜测(cè)量了距离星系中心更远(yuǎn)距离的氢元素，发现它们的(de)旋转(zhuǎn)速度并不符(fú)合牛顿的力学(xué)定律。我们(men)的太阳(yáng)系(xì)也不例外，太阳(yáng)系(xì)位于银河(hé)系的第三悬臂(bì)之上，距离(lí)银河系中心2.6万光年(nián)，根(gēn)据万有引力定律进行计算，太阳系(xì)的运(yùn)行速度应(yīng)该(gāi)是160千米(mǐ)/秒(miǎo)，但实际上，太阳系(xì)正在(zài)以(yǐ)220千米/秒的速(sù)度围(wéi)绕银河系旋转，这个实际速度远远大于(yú)理论速度，那么产生以(yǐ)上这种向心(xīn)加(jiā)速度(dù)的原因很(hěn)可能(néng)就是存在着一(yī)种我(wǒ)们看不到的(de)物质(zhì)，是这(zhè)些暗物质(zhì)的(de)引力(lì)效应将星(xīng)系聚集(jí)在了一起。

也是从(cóng)这时开始，越来越多的研(yán)究人(rén)员开始(shǐ)相信(xìn)暗物质(zhì)的存(cún)在。科学家根据星系外恒星轨道的(de)速(sù)度，估(gū)算(suàn)在星系当(dāng)中暗物质的质量占(zhàn)整个星系质量的85%。但是，暗物质并(bìng)不是(shì)唯一可(kě)以解(jiě)释这个(gè)现象(xiàng)的原因(yīn)。在一(yī)项新的研究当中，科学家们发(fā)现，几乎没有引力效应的遥远恒星(xīng)之间，也会出现速(sù)度上(shàng)的微(wēi)小差(chà)异(yì)。另外，天(tiān)文学家(jiā)还(hái)发现了一(yī)个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿(yì)光年，大(dà)小和银河系(xì)不多，但是星系(xì)当中存在的恒(héng)星数量却只有银(yín)河系的(de)千分之一(yī)。

所以在理论(lùn)上，该(gāi)星系必(bì)须(xū)存在暗物质，否(fǒu)则就会分(fēn)崩离析(xī)。但是科(kē)学家们使用最先(xiān)进的望远镜对其进行了40个小时的详细测量之后，发现星(xīng)系中的恒(héng)星运动(dòng)是可以用正常的物质和力学定律来解释的。那么又(yòu)有(yǒu)人(rén)提出，也(yě)许(xǔ)该(gāi)星系的暗物质，已经被(bèi)附(fù)近的另一(yī)个大星系剥(bō)离了。奇(qí)怪的是，它的附近没有任(rèn)何(hé)星系存在。造成这些(xiē)现象的除了暗物质的假说之外(wài)，另一种可(kě)能就是人类对引力的理解还不够全面(miàn)，引力很可(kě)能在不同尺度空间中(zhōng)的(de)工作方式是不同的，这(zhè)意味着在行星(xīng)系尺(chǐ)度中的天体会(huì)沿着它们(men)的轨道(dào)，按照(zhào)我们所理(lǐ)解的(de)方(fāng)式运动。但(dàn)是上(shàng)升到(dào)星系和星团的尺度，引(yǐn)力之间的相互(hù)作用则是(shì)不同的方(fāng)式。对于(yú)在星系团之间的相互作用，科(kē)学家还引入(rù)了外部场效应(yīng)的概念，指的是在数(shù)百万光年的规模(mó)上，巨大的质量之(zhī)间会产生对(duì)彼此特(tè)殊的效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立(lì)，这意味着我们需要对(duì)现在的物(wù)理(lǐ)定律进行修正，这些发现也让很多人认(rèn)为暗物质(zhì)假说理论(lùn)就(jiù)此终结。但是在宇宙(zhòu)当中还有关于暗物质存在的(de)其他的理论证据，这些理论(lùn)证据是蒙德理(lǐ)论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系(xì)团，由两(liǎng)个碰撞的星系团所组(zǔ)成，类似(shì)这样的(de)星(xīng)团，它(tā)们大部分的普通质量都在星系(xì)的气体当中。当星团以1000万公(gōng)里/小时发(fā)生碰撞的时候(hòu)，星际气(qì)体的相互(hù)作用就会导(dǎo)致温度的急剧升高(gāo)，速(sù)度大(dà)幅降低。所以在理论上(shàng)，在碰撞之后，子弹星(xīng)系团(tuán)大部(bù)分的(de)质量将(jiāng)位于(yú)所有这(zhè)些气体所在的中间(jiān)区域(yù)。那么我们通过什么(me)来(lái)验(yàn)证它(tā)的质量(liàng)区域到底是不是集(jí)中在中间呢？前(qián)不久，詹姆斯(sī)韦伯太空(kōng)望远镜传回了宇(yǔ)宙当中第一张全彩(cǎi)的(de)高清(qīng)照片(piàn)，在(zài)照片中我(wǒ)们可以明(míng)显地看到(dào)很多星系似乎(hū)被拉伸产生了巨(jù)大的(de)形变。其实(shí)这些星系本身并不(bù)是真的被扭曲了，也不是(shì)韦伯(bó)望远镜出了什(shén)么(me)问题，而是这样极遥远的(de)天体和(hé)我(wǒ)们地(dì)球(qiú)上的观(guān)测者之间(jiān)。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这个(gè)超大质量(liàng)的东西(xī)的(de)引力，会使(shǐ)身后更遥(yáo)远(yuǎn)星系的(de)光都发生了扭曲。这个现(xiàn)象就(jiù)是(shì)引力透镜效应。这个(gè)巨大的(de)天体可能是超大质(zhì)量的黑洞或者是暗物质。

所以当人们(men)对子弹星系团观测的(de)时候，发现它的大质(zhì)量区(qū)域(yù)并不是在中(zhōng)间，而(ér)是(shì)在两侧。所以最好的解释方法就是当星团发生全部的碰撞时，可被观(guān)测(cè)到的质量(liàng)气体被卡在了中间，暗物质则直接通过了这个(gè)区域，并在两边形成了引力透(tòu)镜(jìng)。对子弹(dàn)星系(xì)团的引(yǐn)力透镜研究也被认(rèn)为是暗物质存在的迄今为止(zhǐ)最好的理论证(zhèng)据(jù)。

除此之外，还有来自宇宙(zhòu)当中最(zuì)古老的光。从宇(yǔ)宙大爆(bào)炸(zhà)开始，38万年之后，可见光终于(yú)可以畅通无阻地穿越在(zài)宇宙当(dāng)中(zhōng)了。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背(bèi)景上留下(xià)了各相同性(xìng)的微波辐射。其中(zhōng)红色的(de)部分表示(shì)温度较高(gāo)的(de)区(qū)域，蓝色则表示相对(duì)较冷(lěng)的区域，但实际上它们之间的温差(chà)只有万分之一。

科学家们(men)通过对前景背景分离(lí)后的(de)二值图像进行连通域提取和标记之后发现，如果宇宙当(dāng)中没有暗物质(zhì)，图形看起来不应该是这样的，而随(suí)着暗物质的增加，一(yī)些峰值的幅度会减小，才变得看(kàn)起来(lái)“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波背景辐射的测(cè)量(liàng)值(zhí)，我们需要的暗物质大约是(shì)普通物质的5倍(bèi)。这个数(shù)字与解(jiě)释(shì)星系(xì)当中恒星运动所需要的暗物质比例是一(yī)致的。这就意味(wèi)着。

用了一个(gè)简单的理论框(kuāng)架(jià)，就很(hěn)好(hǎo)地解释了很多不同的观测结(jié)果。而(ér)暗物质(zhì)的(de)本(běn)质(zhì)就是宇宙当中存在着某种类型(xíng)的粒子，它们不(bù)参与任何其他的(de)电磁作用，只通过(guò)引(yǐn)力来相互作(zuò)用。所以如果能够找到这(zhè)种粒子的(de)存在，就相当于找到了暗物质(zhì)存在(zài)的实际(jì)证据。这种(zhǒng)12岁小女孩拔萝卜怎么拔，拔萝卜又叫又疼的过程粒子到(dào)底是什么？科学家们已经提(tí)出了数十种的假想目标(biāo)，而(ér)要(yào)寻找这些不同的目(mù)标粒子(zi)所需要的实验方式也不相(xiāng)同。在过去的几(jǐ)十年(nián)当中，人类(lèi)为(wèi)了寻找这些(xiē)看不见(jiàn)、摸(mō)不到，几乎不会与常规物质相互(hù)作用的(de)“暗物(wù)质”，科学家们(men)已(yǐ)经进行了超过50次的实验，却没(méi)有任(rèn)何实质性的发(fā)现，除了(le)一(yī)个地方，意(yì)大利的(de)格兰萨索山，隶(lì)属于(yú)阿(ā)尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处的地(dì)下矿(kuàng)井当中，藏着地球上最大的地学实验(yàn)室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼高(gāo)的探测器，一直(zhí)致力于寻找暗(àn)物质粒子的周期性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里的科学家(jiā)声称观测到了某种信号。经过了20多年的数据收(shōu)集，人们发(fā)现了一个有趣的(de)事情(qíng)。探测率会在每年的6月份达(dá)到峰值，然后在11月降(jiàng)到(dào)最低，而且在20年当中(zhōng)每年都是一(yī)样。一些(xiē)科学(xué)家认为这(zhè)可能(néng)是人(rén)类(lèi)发现暗物质的(de)第(dì)一个(gè)直接(jiē)证据。

但(dàn)是为什么暗物质(zhì)会产生周期性的年度信号呢？刚才我们讲了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒的速度(dù)围绕着银河系进(jìn)行移动(dòng)，那么如果(guǒ)暗物质存在宇宙当中，这意味着我们也在(zài)以(yǐ)这样的速(sù)度在穿越着暗(àn)物质(zhì)流，这个过程(chéng)中会产(chǎn)生相应的振荡，同时地(dì)球又以30公里/秒的(de)速度围绕太阳进行旋转。所以(yǐ)有半(bàn)年的时间，地球围绕太阳的方向(xiàng)与(yǔ)太阳环绕银河(hé)系的方向是一致的，而另外(wài)半年则与(yǔ)之相(xiāng)反。

而在6月(yuè)份的时候，地球(qiú)与太阳的方向正好(hǎo)达到完(wán)全一致，这(zhè)是理(lǐ)论上地球穿(chuān)越暗物质(zhì)流(liú)最快的时段。而在11月份，又恰好(hǎo)达到了最慢(màn)值。尽(jǐn)管在实际的情(qíng)况中，太阳系相对银河(hé)系的平面呈现了60度的倾斜，但是(shì)这并(bìng)不影响(xiǎng)这个理论的有(yǒu)效性。

因(yīn)此(cǐ)科学家认为这(zhè)可以(yǐ)用来解释，研究人员们(men)所(suǒ)观测到的(de)周期性信(xìn)号。当然也可能有其他的情况(kuàng)，造(zào)成(chéng)这种(zhǒng)年(nián)度周期信号的差(chà)异(yì)也可能(néng)是(shì)温(wēn)度、湿度(dù)、土壤(rǎng)中(zhōng)的水分、高山上的(de)积(jī)雪，甚至连(lián)意大利游客的数量也符(fú)合这个(gè)周(zhōu)期的(de)规(guī)律。

所以，科(kē)学(xué)家们又在南半球建立了一个(gè)几乎相同的实验(yàn)室(shì)，这里(lǐ)的季节与之(zhī)前的(de)实验室(shì)正好(hǎo)相反，而在这里，地球穿过(guò)暗物质流的运动特(tè)征和第一个实验(yàn)室(shì)是一样的。

因此(cǐ)，如果在这(zhè)里(lǐ)可以得到相同的(de)信号，就可(kě)以成(chéng)为暗(àn)物(wù)质所(suǒ)存在(zài)的非常有力(lì)的证据(jù)了。但是由于(yú)这个实(shí)验室刚刚建(jiàn)成不久，所以截至目前还(hái)无法提供(gōng)相应的(de)数(shù)据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射一台(tái)新的望远镜，这台太空望(wàng)远镜叫做“南希格(gé)雷(léi)斯罗曼(màn)”，它的主镜(jìng)大(dà)小跟哈勃望(wàng)远镜相同，但它(tā)的宽视场仪(yí)器(qì)提供的视野是哈勃(bó)红外仪器的100倍。南希(xī)格(gé)雷斯罗(luó)曼(màn)太空(kōng)望远镜(jìng)其中一个关键的用(yòng)途就是探索暗物质背后的奥秘，对(duì)于探测的结果(guǒ)，我们只(zhǐ)能拭目以待(dài)了。费米实验室粒子天(tiān)体(tǐ)物(wù)理中心的科学(xué)家丹琥珀和贾森(sēn)斯(sī)特芬研究发现，如果暗物质存在，它们极有可能拥(yōng)有另一(yī)种神(shén)秘的效(xiào)应，这(zhè)种暗(àn)物质效应(yīng)，会支持宇宙(zhòu)当中生(shēng)命的诞生，或者说(shuō)是生命进化的一个重要因(yīn)素(sù)。

如果(guǒ)这一理论得到进(jìn)一步的证(zhèng)实，那(nà)么(me)遍(biàn)布宇宙当(dāng)中的暗物(wù)质会(huì)不会意味着人(rén)类并不孤单呢？或许在宇宙当(dāng)中某个角落的行(xíng)星(xīng)上，暗(àn)物(wù)质正在通过这(zhè)样(yàng)的(de)效应创造(zào)生命(mìng)。当然(rán)，这些推论的大(dà)前(qián)提是要先(xiān)找到暗物质存在的实(shí)际证据。那么小伙伴(bàn)们，你们觉得暗物质(zhì)到(dào)底存不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞(zàn)，你的支持是(shì)我更新的动力！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 12岁小女孩拔萝卜怎么拔，拔萝卜又叫又疼的过程