宇宙是“人为(wèi)制造”的？为何会存在科学无法解释的(de)“暗(àn)物质”？暗(àn)物质又究竟是什么？人类为了寻(xún)找暗物质(zhì)存在的(de)证(zhèng)据，科学(xué)家们在过去的(de)几十年当中进行了超过50次(cì)的长期实验，但是却没有发现任(rèn)何的有效证据。除了一(yī)个地方(fāng)，在1687年出(chū)版的自然哲学数学原(yuán)理一书中，埃(āi)萨(sà)克(kè)牛顿发(fā)表了(le)万(wàn)有引力定(dìng)律，它揭示了宇(yǔ)宙中天体运动的(de)规律。往后(hòu)的几百年来，当(dāng)天文学家们发(fā)现某些(xiē)天体运行轨(guǐ)道出现异常，不符合万有引力定律的时候，他们就会知(zhī)道，周围(wéi)一定(dìng)有未(wèi)知的天体通过引力在摄动它(tā)的(de)轨道。比如在1846年(nián)，奥本勒(lēi)维耶就通过天王(wáng)星运行(xíng)轨道的异常，推算并且发现了海王星(xīng)的存在(zài)。另(lìng)外，哈雷(léi)彗星、冥王星(xīng)的发现都是应(yīng)用万有(yǒu)引力定律所取得(dé)重(zhòng)大天(tiān)文成就的例(lì)子。但是这些发(fā)现都(dōu)是在恒星系统的(de)尺(chǐ)度当中，可当我们上升到星系或者是星团的尺(chǐ)度，事(shì)情(qíng)就开始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗里茨(cí)兹威基正在研究和测量后(hòu)发星系团的质量。这(zhè)是一个由数(shù)千个星系所组成的巨大星系团，这些星系被引力束缚在(zài)一起。测量(liàng)星系团的质量(liàng)一般会使用到两种方(fāng)法，当两(liǎng)种方法结(jié)果(guǒ)一致(zhì)，就(jiù)可以确定其质量(liàng)的范(fàn)围。

第一种(zhǒng)是(shì)获(huò)得其"光度学的质量"，需要(yào)的(de)数据(jù)是测量各个星(xīng)系的光度(dù)。

第二种(zhǒng)是动力学质量的(de)计算，是利用光(guāng)谱红移测(cè)量星系(xì)团中的各个星系(xì)相对于星系团的运(yùn)动速(sù)度。当测量(liàng)结果出来(lái)之(zhī)后，兹威基彻底懵了，“动力(lì)学质量”竟(jìng)然是(shì)“光(guāng)度(dù)学质量”的400倍(bèi)。这(zhè)意味着，后发座(zuò)星(xīng)系团有99%的(de)质(zhì)量(liàng)消失(shī)了(le)，或(huò)者说(shuō)这99%的(de)质量(liàng)并(bìng)不以可见光(guāng)的形式所存在，我(wǒ)们无(wú)法看到。最诡(guǐ)异的(de)是，在测量速度的过程中，兹威基发现星(xīng)系团中(zhōng)很多(duō)星(xīng)系的速度(dù)比理论上要快得(dé)多，按照牛顿的运动学(xué)定律，仅靠这(zhè)些(xiē)可见(jiàn)星系的质量所产(chǎn)生的(de)引(yǐn)力(lì)是无法将它(tā)们束缚在星系(xì)团内的，它们早就应该被抛出星系团(tuán)之(zhī)外了(le)，除非有一种(zhǒng)神秘的力(lì)量在(zài)起作用，这种力(lì)量来(lái)源于某种(zhǒng)隐形的物质。

据此(cǐ)，兹维基提出了这样(yàng)部分不(bù)可见的(de)暗质(zhì)，它不发散光、吸光(guāng)、反射光(guāng)，但(dàn)是它们却占据着宇宙中(zhōng)绝大部分的质量。只是当时的(de)人们对这样的(de)一种说法不屑(xiè)一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物质”这(zhè)个词才再一次(cì)出(chū)现(xiàn)。天文(wén)学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座(zuò)星系(xì)中(zhōng)的恒星运动。理论上(shàng)来说，距离中心越远的恒星(xīng)在其(qí)轨道上的运行(xíng)速(sù)度(dù)就会越慢(màn)。但是他们观(guān)测(cè)的结果(guǒ)却(què)让(ràng)人感到不可思议。

随(suí)着与中心距离的增(zēng)加，恒(héng)星的旋转速度几(jǐ)乎保持(chí)不变。可(kě)是(shì)根(gēn)据牛(niú)顿(dùn)的(de)万有引(yǐn)力定律，在星系当中如果没有足够大的质量(liàng)来吸引它们(men)，这些外围的(de)恒星(xīng)早就被甩到宇宙当中了。基于这种(zhǒng)现象(xiàng)，科学(xué)家们会使用一种相对(duì)标(biāo)准的(de)方法来解释暗物质的存在，这种(zhǒng)方法就是测量星系当中气体在X轴上距离(lí)星系中(zhōng)心的距离，以及在Y轴上气(qì)体的旋(xuán)转速(sù)度。如果出(chū)现异常的结果，就认为是(shì)由暗物质的力量进入其中。

于(yú)是科学家们(men)通(tōng)过射电望(wàng)远镜测量了距离星系中心更远距离的氢(qīng)元(yuán)素，发现(xiàn)它们的旋转速(sù)度并不符合牛顿的力(lì)学定律(lǜ)。我们的太阳系也不(bù)例外，太阳系位于银(yín)河系的第(dì)三悬臂(bì)之(zhī)上，距离银河系中心(xīn)2.6万光年，根据万有引力(lì)定律进行计算，太(tài)阳系(xì)的运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系(xì)正在(zài)以(yǐ)220千米/秒的速度(dù)围(wéi)绕(rào)银河系旋转(zhuǎn)，这个实际速(sù)度(dù)远(yuǎn)远大于理论速度(dù)，那么产生以上这种向心(xīn)加(jiā)速(sù)度的原因很可能就是存在着一种我(wǒ)们(men)看不到的物质，是这些暗物质的引力效应(yīng)将星系(xì)聚集在了一起。

也是(shì)从这时开始，越(yuè)来越多的研究人员开始相信(xìn)暗物质的存(cún)在。科学家根据星系外恒星轨道的(de)速度，估(gū)算在(zài)星(xīng)系当中暗物(wù)质的质量(liàng)占整个星系(xì)质量的85%。但是(shì)，暗物(wù)质并不是唯一可以解释(shì)这个现象的原因。在一项新的研(yán)究当中，科学家们发(fā)现，几(jǐ)乎没有引力效应的遥远恒星之间，也会出现(xiàn)速度上的微(wēi)小差异。另(lìng)外，天(tiān)文学(xué)家(jiā)还发现了一个反(fǎn)常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离地(dì)球大约2.5亿光年，大小和银河系(xì)不多(duō)，但是星(xīng)系当(dāng)中(zhōng)存在的恒(héng)星数量却(què)只(zhǐ)有银河(hé)系的千分之(zhī)一。

所以在(zài)理论上，该星(xīng)系必须存(cún)在暗(àn)物质，否则就(jiù)会分(fēn)崩离(lí)析。但是(shì)科学家们使用最先进的望远镜对其(qí)进行了40个小时的详细测量之后，发现星系中的恒(héng)星(xīng)运动是可以(yǐ)用正常(cháng)的物质和力学定(dìng)律(lǜ)来解释的。那么又有人提出，也许该星系的暗物质(zhì)，已经被附近(jìn)的另一个(gè)大星系剥离了。奇怪的(de)是，它的附近没有(yǒu)任何星(xīng)系存在(zài)。造成这些现象的(de)除了暗物质(zhì)的假(jiǎ)说之外，另一种可能就是人类对引力(lì)的理解还不够全面，引(yǐn)力(lì)很可能在不同尺(chǐ)度空(kōng)间中的(de)工作(zuò)方式是不(bù)同的，这(zhè)意味着在行星系尺(chǐ)度中的天体会(huì)沿(yán)着它(tā)们的轨道，按照我们所理解的(de)方(fāng)式运动。但是上(shàng)升(shēng)到星(xīng)系和星团的尺(chǐ)度，引力之间(jiān)的相(xiāng)互作(zuò)用(yòng)则(zé)是不同的方(fāng)式。对于在星系团(tuán)之间(jiān)的相互作用，科学家(jiā)还引入(rù)了外部场(chǎng)效应的概念，指的是在数百(bǎi)万光年的规模上，巨大(dà)的质量(liàng)之间会产生对彼此(cǐ)特(tè)殊的效(xiào)果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理论成立(lì)，这意味着我们需(xū)要对现在(zài)的物(wù)理定(dìng)律进行修正，这些发(fā)现也让很多(duō)人认为(wèi)暗(àn)物质(zhì)假说理论(lùn)就此终结。但是在宇宙(zhòu)当中还有(yǒu)关于暗(àn)物质存在的其他(tā)的理论证据，这些理论证(zhèng)据是蒙德理论(lùn)所没法解释的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离为37亿光年的子(zi)弹星系团，由(yóu)两(liǎng)个碰撞的星系团所组(zǔ)成(chéng)，类似这样的星团，它们大部分的普(pǔ)通(tōng)质量都在星系(xì)的气体当中。当(dāng)星团(tuán)以1000万(wàn)公里/小时发生碰撞的(de)时候，星际气体的相互作用就会导致温度的急剧升高，速度(dù)大幅降低(dī)。所以在理论上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹(dàn)星系团大部分(fēn)的质量将位(wèi)于(yú)所有(yǒu)这(zhè)些气体所在的中(zhōng)间区域。那么我们通过什么(me)来验证它的质量区(qū)域到底是不(bù)是集中在中间呢？前(qián)不(bù)久，詹姆斯韦伯(bó)太(tài)空望远镜传回(huí)了宇(yǔ)宙当中第一张全彩的高清照片，在照片中我们可以明显地看(kàn)到(dào)很多星(xīng)系似乎被拉伸(shēn)产生(shēng)了巨大(dà)的(de)形变。其实这些星系(xì)本身并不是(shì)真(zhēn)的(de)被扭曲了(le)，也不(bù)是韦(wéi)伯望远镜出了什么问题，而是这样极遥远的天体(tǐ)和(hé)我们地球(qiú)上(shàng)的观(guān)测者之间。被一个质(zhì)量超级巨大的(de)天体遮挡，这个(gè)超大质量的东西(xī)的引力，会使身后更遥远星系的光(guāng)都发生(shēng)了扭曲。这个现象(xiàng)就是(shì)引(yǐn)力(lì)透镜效应。这个巨大的天体(tǐ)可能(néng)是(shì)超大(dà)质量的黑洞或者是暗物(wù)质。

所(suǒ)以当人们对子弹星系团(tuán)观(guān)测的时候，发(fā)现(xiàn)它(tā)的大质量区域(yù)并不是在中间，而是在两侧(cè)。所以最好(hǎo)的解(jiě)释方法就是当星团(tuán)发生(shēng)全部的(de)碰撞(zhuàng)时，可被观测到的质(zhì)量气体被卡(kǎ)在了中间，暗物质则(zé)直(zhí)接(jiē)通过了(le)这(zhè)个区域，并(bìng)在两边形成了引力(lì)透镜。对子弹星系团的引力(lì)透镜研(yán)究也被认为是暗物质存在的迄今为止最好的理论证(zhèng)据。

除此之外，还有来自(zì)宇宙当中最古老的光(guāng)。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终(zhōng)于可以畅通无阻地(dì)穿(chuān)越(yuè)在宇宙当(dāng)中了。经过了130多亿(yì)年之后，这(zhè)些光在宇(yǔ)宙(zhòu)空间(jiān)背景上留下(xià)了各(gè)相同性的微波辐射。其中红色的部分(fēn)表示温(wēn)度较(jiào)高的区域，蓝色(sè)则(zé)表示相对较冷的区(qū)域(yù)，但实际上它们(men)之(zhī)间的温(wēn)差只有万分之(zhī)一。

科(kē)学(xué)家们通过对前景背(bèi)景分离后的二值图像进行(xíng)连(lián)通域提(tí)取和标记之后(hòu)发(fā)现，如(rú)果(guǒ)宇宙当中(zhōng)没有(yǒu)暗(àn)物质，图形看(kàn)起来不应该(gāi)是这样的(de)，而随着暗(àn)物质的增(zēng)加，一些(xiē)峰值(zhí)的幅度会减小，才变得看(kàn)起来“和谐”。为了匹配(pèi)宇(yǔ)宙(zhòu)微波背景辐(fú)射的测量值(zhí)，我们需要的(de)暗物质大约(yuē)是普通(tōng)物质的5倍。这(zhè)个数字与解(jiě)释星系当中恒星运动所需要的暗(àn)物质比例是一致的。这就意(yì)味着。

用(yòng)了一个简单(dān)的理论框架，就很好(hǎo)地解释了(le)很多不同的观测结果。而暗物质的本质就(jiù)是宇宙当中存在(zài)着某种类型的粒子，它们不参(cān)与(yǔ)任何其他的电磁作(zuò)用(yòng)，只通(tōng)过引力(lì)来(lái)相互作用。所以如果能够找到这(zhè)种粒子的存在(zài)，就相当于找(zhǎo)到了(le)暗物质存在的(de)实(shí)际证(zhèng)据(jù)。这种粒子(zi)到底是(shì)什么？科学家们已经(jīng)提出了数十种(zhǒng)的假想(xiǎng)目标，而要寻找这些不同的目标粒子(zi)所(suǒ)需要的实验(yàn)方式也(yě)不相(xiāng)同。在过去的几十年当中，人类为(wèi)了(le)寻找这些(xiē)看不见(jiàn)、摸不到，几乎不会(huì)与(yǔ)常规(guī)物质相互(hù)作用的“暗物(wù)质”，科(kē)学(xué)家们已经进(jìn)行了超过50次(cì)的实验，却没有任何实质性(xìng)的发(fā)现(xiàn)，除了一个地方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯(sī)山脉。

在山下(xià)1400米处(chù)的(de)地下矿井当中，藏(cáng)着地(dì)球上最大(dà)的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼高的探(tàn)测器，一直致力于(yú)寻找暗物质(zhì)粒子的周(zhōu)期(qī)性震(zhèn)荡。

自(zì)1997年以来，这里的科学家声称观测(cè)到了某种信号(hào)。经过了20多年(nián)的数据收集，人们发现了(le)一个有趣的事情。探测率会在每(měi)年的(de)6月份(fèn)达到(dào)峰值，然后在(zài)11月降到最低(dī)，而且在20年当(dāng)中每年都(dōu)是一样。一些科学(xué)家认(r读西的字有哪些，读喜的字有哪些èn)为这(zhè)可能是人类(lèi)发现暗物质的(de)第一个直接证据。

但是(shì)为什(shén)么暗物质会产生周期性(xìng)的年度信号呢？刚(gāng)才我们讲了太阳系正在以220公里(lǐ)/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕着银(yín)河系进(jìn)行移(yí)动，那么如果暗物质存在(zài)宇宙当中，这意味着我们也在以这样的速(sù)度在穿(chuān)越着暗物质流，这个过程中会产生相应(yīng)的振荡，同(tóng)时地(dì)球又以30公里/秒的速度围(wéi)绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所以(yǐ)有半年的(de)时(shí)间，地球围绕太阳的方向与太阳环(huán)绕银(yín)河系的方向是一(yī)致的，而另外(wài)半年(nián)则与之相(xiāng)反。

而在6月份的时候(hòu)，地(dì)球(qiú)与太(tài)阳的(de)方向(xiàng)正好达(dá)到完(wán)全一致，这是理论(lùn)上地球穿(chuān)越暗物质(zhì)流最(zuì)快的时(shí)段。而(ér)在11月份，又恰好(hǎo)达到了最(zuì)慢值(zhí)。尽(jǐn)管(guǎn)在实际的情况中(zhōng)，太阳系相对(duì)银(yín)河(hé)系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并(bìng)不(bù)影响这个(gè)理论的有效性。

因此(cǐ)科学家认为(wèi)这可(kě)以用来解(jiě)释(shì)，研(yán)究(jiū)人员们所观测到(dào)的周期(qī)性信号。当然(rán)也可能有其他的情况(kuàng)，造成这种年度周期信号的差异也可能是温度、湿度(dù)、土(tǔ)壤中的水分、高山上的积雪，甚(shèn)至连意大(dà)利游客(kè)的数量(liàng)也(yě)符合(hé)这个(gè)周期的(de)规律。

所以，科学家们又(yòu)在南半(bàn)球(qiú)建立了一个几乎相同的实验室(shì)，这里的季节(jié)与之前的实验室正好相反，而在这(zhè)里，地球穿过(guò)暗(àn)物质(zhì)流(liú)的运动特征和第一个(gè)实(shí)验室是一(yī)样的。

因(yīn)此，如果在(zài)这里可以得到相同(tóng)的(de)信号，就可(kě)以成为暗物质所存在(zài)的(de)非常有力的(de)证据了。但是由于这个实(shí)验室刚(gāng)刚建(jiàn)成不久，所以截至目前还无法提供(gōng)相应的数据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的望(wàng)远镜，这台(tái)太(tài)空望远镜叫做“南(nán)希格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜(jìng)大小跟(gēn)哈勃(bó)望远(yuǎn)镜相同，但它(tā)的宽视场仪器(qì)提供的(de)视野是(shì)哈(hā)勃红外仪器的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太空望远镜(jìng)其中一个关键(jiàn)的(de)用途就(jiù)是探索暗物质背后的奥秘(mì)，对(duì)于探(tàn)测的结(jié)果，我(wǒ)们只能拭目以待了。费(fèi)米(mǐ)实验室(shì)粒子(zi)天(tiān)体物理中心的科学家丹琥珀和(hé)贾森斯特(tè)芬(fēn)研究发现，如果暗物质(zhì)存在，它(tā)们(men)极有可能拥有(yǒu)另一种神秘的效应，这(zhè)种暗物质效(xiào)应，会支持宇宙当中生(shēng)命的诞生，或者说是生命(mìng)进化的一个重要因素。

如果这一理论(lùn)得到进一步(bù)的(de)证实(shí)，那(nà)么遍布(bù)宇宙(zhòu)当中读西的字有哪些，读喜的字有哪些的(de)暗物质会不会(huì)意味着人类并不孤单呢？或许在(zài)宇宙当(dāng)中(zhōng)某个角落的行(xíng)星上(shàng)，暗物质正在通过这(zhè)样(yàng)的效(xiào)应创造生(shēng)命。当然，这(zhè)些推论的大前提是要先(xiān)找到暗(àn)物质存在(zài)的实际证(zhèng)据(jù)。那么小伙伴(bàn)们，你们觉得暗(àn)物质到底存不存在呢？喜欢(huān)请点赞(zàn)，你的支(zhī)持是我更(gèng)新的动(dòng)力！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 读西的字有哪些，读喜的字有哪些