宇宙是“人(rén)为制造”的？为(wèi)何会存在(zài)科学无法(fǎ)解(jiě)释(shì)的“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟是什么？人(rén)类(lèi)为(wèi)了寻找暗(àn)物质(zhì)存在(zài)的证据，科学家(jiā)们在过去的几十年当(dāng)中进行了超过50次的(de)长期实验，但(dàn)是(shì)却(què)没有发现任何的有效证据。除了(le)一(yī)个地方，在1687年出版(bǎn)的自然哲学数学原理一(yī)书中，埃萨克牛(niú)顿发表了万有引力(lì)定律，它揭示了宇宙中(zhōng)天体运动的规律。往后的几百年来(lái)，当天文学(xué)家们发现某些天体运行(xíng)轨道(dào)出现异(yì)常，不符合万有引力定律的时候，他们就会(huì)知道，周围一定有未知的天体通过(guò)引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过天王星运行轨道(dào)的(de)异(yì)常，推算并且发现了海王星的存在(zài)。另外，哈雷(léi)彗(huì)星(xīng)、冥王星的发现都是应用万有引力定律(lǜ)所(suǒ)取(qǔ)得重大天文(wén)成就的例子。但是这些发现都是在恒星系统(tǒng)的尺度当(dāng)中，可当我们上升到星系(xì)或(huò)者是星团的尺度(dù)，事情(qíng)就开始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家(jiā)弗(fú)里茨兹(zī)威基(jī)正在研究和测量后发(fā)星系团的质量(liàng)。这是(shì)一(yī)个由数千个星系所组成的巨大星系团(tuán)，这(zhè)些星系被引力(lì)束缚(fù)在(zài)一起(qǐ)。测(cè)量(liàng)星系团的质量一般会使用到两种方(fāng)法，当两种方法(fǎ)结(jié)果(guǒ)一(yī)致，就(jiù)可以确定(dìng)其(qí)质(zhì)量的(de)范围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需要的数据(jù)是测(cè)量各(gè)个(gè)星系的光(guāng)度。

第二种(zhǒng)是(shì)动力学质量的计算(suàn)，是利用光谱(pǔ)红(hóng)移测(cè)量星系团中的各(gè)个星系相对于星系团的运动速度。当(dāng)测量结果出来之后(hòu)，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力(lì)学(xué)质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味(wèi)着(zhe)，后发座星系团有99%的质量消失(shī)了，或(huò)者说这99%的质(zhì)量并(bìng)不以可见光(guāng)的形(xíng)式所(suǒ)存在，我(wǒ)们无法看到。最诡异的(de)是(shì)，在测(cè)量速(sù)度的过程中，兹(zī)威基发(fā)现星系团中很多星系(xì)的速(sù)度比理论上要快得多(duō)，按照牛(niú)顿的运动学(xué)定律，仅靠这些可见星系的质量所产生的(de)引力(lì)是无法将(jiāng)它们束(shù)缚在(zài)星系(xì)团内的，它们(men)早就应(yīng)该被(bèi)抛出(chū)星系(xì)团之(zhī)外(wài)了(le)，除非有(yǒu)一(yī)种(zhǒng)神秘(mì)的力(lì)量在起(qǐ)作用，这种力量(liàng)来源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提出了这样部分(fēn)不可(kě)见的暗质，它不发散光、吸光、反(fǎn)射光，但(dàn)是它们却占据着宇宙中绝大部分的质量。只是当时的人们(men)对这样(yàng)的一种说法不(bù)屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物质”这个词才(cái)再一(yī)次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福(fú)特在观测仙女座星系(xì)中的(de)恒星运(yùn)动。理论上来说(shuō)，距(jù)离中心越远的恒星在其(qí)轨道上的(de)运行(xíng)速度就会越慢(màn)。但是他(tā)们(men)观测的结果却让人感到(dào)不(bù)可(kě)思议。

随着与中心距离的增加，恒(héng)星的旋转速度几乎(hū)保持不(bù)变(biàn)。可(kě)是(shì)根(gēn)据牛(niú)顿的万有引力定(dìng)律，在(zài)星(xīng)系当(dāng)中如果没(méi)有足够(gòu)大的质量来吸引它(tā)们，这(zhè)些外围的恒星早就被(bèi)甩到(dào)宇宙当中了。基于这种(zhǒng)现象，科学家们会使用一种相对标准的方法(fǎ)来解(jiě)释(shì)暗物质的存在，这种(zhǒng)方(fāng)法就是(shì)测量星系当中气体在X轴上(shàng)距离星系中心的(de)距离(lí)，以及在Y轴上气体的旋转速(sù)度(dù)。如果出现异常的结果，就认为是由暗(àn)物质的力量进入其(qí)中(zhōng)。

于是科(kē)学家们通过(guò)射(shè)电望(wàng)远镜测量(liàng)了距离星系中心更(gèng)远距离的氢元素(sù)，发现它(tā)们的(de)旋(xuán)转(zhuǎn)速度并不符合(hé)牛顿的力学定律。我们的太阳系(xì)也不例外(wài)，太阳系位(wèi)于银河(hé)系(xì)的(de)第(dì)三悬臂之上，距离银河系沅有芷兮澧有兰什么意思怎么读，沅有芷兮澧有兰 什么意思中心2.6万光年(nián)，根据万有引力定律进行计算，太阳系的运行速度应该是(shì)160千(qiān)米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒(miǎo)的速(sù)度围绕银河(hé)系(xì)旋转(zhuǎn)，这个实际速度远远大于(yú)理(lǐ)论速(sù)度，那么产生以上这种向心加速度的原因很可能(néng)就是存(cún)在着一种我们看不到的物(wù)质，是这些暗物质的引力效应将星(xīng)系聚集在了(le)一(yī)起。

也(yě)是从这时开(kāi)始，越来(lái)越多的研(yán)究人员开始相(xiāng)信暗(àn)物质(zhì)的存在。科学家(jiā)根据星系外恒星轨道(dào)的速度，估算(suàn)在星(xīng)系当中暗(àn)物质的质量(liàng)占(zhàn)整个星系质量的85%。但是(shì)，暗物质并不是唯一可以解(jiě)释这个现象的原因(yīn)。在一项(xiàng)新的研(yán)究(jiū)当中(zhōng)，科学(xué)家们发现，几乎没有引力效(xiào)应的遥远恒星之间(jiān)，也会出现速度上的微小差异。另外，天文学家还发现了(le)一个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这(zhè)个(gè)星系(xì)距离地球大约2.5亿光年(nián)，大小和银河系不多，但是(shì)星(xīng)系当(dāng)中存在(zài)的恒星(xīng)数量却只有(yǒu)银河(hé)系的(de)千分之一。

所(suǒ)以在(zài)理论上(shàng)，该星系必(bì)须存在暗物(wù)质，否(fǒu)则(zé)就会分(fēn)崩离析。但(dàn)是(shì)科学(xué)家们使用最先进(jìn)的望(wàng)远镜对其进行了40个小(xiǎo)时的详细测量之后(hòu)，发(fā)现星系中的恒星运动(dòng)是可以用正(zhèng)常的物质和力学定律来解释的。那么(me)又有人提出，也许该星系的暗(àn)物质，已经被(bèi)附近的另一个(gè)大(dà)星系剥(bō)离(lí)了。奇(qí)怪的是，它的附近没有任(rèn)何星系存(cún)在。造成(chéng)这些现象的除了暗物(wù)质的假(jiǎ)说之外，另一种可(kě)能就是人类对引力(lì)的理解还不够全(quán)面，引力很(hěn)可能在不(bù)同尺度空(kōng)间中(zhōng)的(de)工作方式是不同的(de)，这意味着在行星(xīng)系尺度中的天体(tǐ)会沿着它(tā)们(men)的轨道，按(àn)照我们所理解(jiě)的(de)方(fāng)式运(yùn)动。但是上升到星(xīng)系(xì)和(hé)星团的(de)尺度，引力(lì)之(zhī)间的相互(hù)作用则是不同的方式。对于(yú)在星系(xì)团之间的(de)相互作(zuò)用，科学(xué)家还引(yǐn)入了外(wài)部场效应的概念，指的是在数百(bǎi)万光(guāng)年(nián)的规(guī)模上(shàng)，巨大的质量之间会产(chǎn)生对彼此特殊的效果，这个(gè)理论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理论成(chéng)立，这意味着我们需要对现在的物(wù)理定律进行修正，这些发现也(yě)让很多(duō)人认为暗物质(zhì)假说理论(lùn)就此终结。但是在宇宙当中(zhōng)还有关(guān)于暗物质(zhì)存在的其(qí)他的理论证(zhèng)据，这些理论(lùn)证据是蒙(méng)德理(lǐ)论(lùn)所没法解释的“引力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年(nián)的子弹星系团，由两个碰撞(zhuàng)的星(xīng)系(xì)团所组成，类似这样(yàng)的(de)星(xīng)团，它们大部(bù)分的普通质量(liàng)都(dōu)在星系(xì)的气体当中。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞的时候，星际气体的相互(hù)作用就(jiù)会导致温(wēn)度的(de)急剧升高，速度(dù)大(dà)幅降低。所以在理论上(shàng)，在碰撞之(zhī)后(hòu)，子弹星(xīng)系团大(dà)部分的质量将位于所有这些气(qì)体所(suǒ)在的中间区域(yù)。那么我们(men)通过(guò)什(shén)么来验(yàn)证(zhèng)它的质量区域到底是不是集中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯(sī)韦伯太空望远镜传回了宇宙当(dāng)中第一张全(quán)彩的高(gāo)清照片，在照(zhào)片(piàn)中我们可以(yǐ)明显(xiǎn)地看到很多星系似乎(hū)被拉伸产生了巨(jù)大的形变。其实(shí)这些(xiē)星系本身(shēn)并不是真(zhēn)的被扭曲了，也不是韦伯(bó)望(wàng)远镜出了(le)什(shén)么问题(tí)，而是这样极(jí)遥(yáo)远的天体和我们(men)地球上的观(guān)测(cè)者之间。被一个(gè)质量超级巨大的天(tiān)体遮(zhē)挡，这个超大质量的东西的引(yǐn)力，会使身后更遥远星系(xì)的光都(dōu)发生了扭曲。这个现(xiàn)象就是引(yǐn)力透镜(jìng)效应(yīng)。这个巨大的(de)天(tiān)体可能是超大质(zhì)量的黑洞或者是暗物(wù)质。

所以(yǐ)当人们(men)对子弹星系团观测(cè)的(de)时候(hòu)，发现(xiàn)它的(de)大质(zhì)量区域并不是(shì)在(zài)中(zhōng)间，而是(shì)在两(liǎng)侧(cè)。所以最(zuì)好的解释方法(fǎ)就是当星团发(fā)生全部(bù)的碰(pèng)撞时，可被(bèi)观测(cè)到(dào)的(de)质(zhì)量气体被卡(kǎ)在了中间(jiān)，暗物质则(zé)直接通过了(le)这个区域，并在两边形成(chéng)了引(yǐn)力透镜。对子弹星(xīng)系(xì)团的(de)引力透镜研究也(yě)被认为是暗物(wù)质存在(zài)的迄今为(wèi)止最好(hǎo)的理论证(zhèng)据。

除此(cǐ)之外，还有来自宇宙当中最(zuì)古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之(zhī)后(hòu)，可见光终于可(kě)以畅通无阻(zǔ)地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年(nián)之后(hòu)，这(zhè)些光在宇宙空间背景上(shàng)留(liú)下了各相同性(xìng)的微波辐(fú)射。其(qí)中红色的部分表示温度较高的区(qū)域(yù)，蓝(lán)色则表示相对较冷的区域(yù)，但(dàn)实际上它(tā)们之间的温差只有(yǒu)万(wàn)分之一。

科学(xué)家们通过(guò)对前景(jǐng)背景分离后(hòu)的二值(zhí)图像进行(xíng)连通域提(tí)取和标记之后发(fā)现，如果宇宙当中没有暗物质(zhì)，图形看(kàn)起来(lái)不应该是(shì)这样的，而随着暗物质(zhì)的增加，一些峰值的幅(fú)度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐(fú)射的测(cè)量值，我们需要的暗物质大约是(shì)普通物质的5倍(bèi)。这(zhè)个数字与解释星系当(dāng)中恒星(xīng)运动所需要(yào)的暗物质比例是一致的。这就意味着。

用了一个简(jiǎn)单的(de)理论框架，就很好地解(jiě)释了很多不同的观测结(jié)果(guǒ)。而暗物质的(de)本(běn)质就是(shì)宇宙当中存在着(zhe)某种类型的粒子，它(tā)们不参与任何其他的电(diàn)磁作用，只通(tōng)过引力来相互作(zuò)用。所以如(rú)果能够找(zhǎo)到这种粒子的存(cún)在，就(jiù)相当于找到了暗物质存在的实际证据。这种(zhǒng)粒子到底是什么？科(kē)学家们已(yǐ)经提出了数十种的(de)假想目标，而要寻找这(zhè)些不同的目标粒子所(suǒ)需要的实验(yàn)方式也不相同。在过(guò)去的(de)几十年当中，人(rén)类为了(le)寻(xún)找这些看不见、摸不到(dào)，几乎不(bù)会与常规物质相互(hù)作用的“暗物(wù)质”，科学(xué)家(jiā)们已经进行了(le)超过(guò)50次(cì)的实验，却没(méi)有任何实质性的发(fā)现，除了一个地(dì)方，意大利的(de)格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在(zài)山(shān)下1400米处的地下(xià)矿井当(dāng)中(zhōng)，藏着地球(qiú)上最(zuì)大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三(sān)层楼高的探测器，一直致力于寻找(zhǎo)暗物质(zhì)粒子的周期性震荡。

自1997年(nián)以来，这里的(de)科学(xué)家声称观测到了某种(zhǒng)信(xìn)号。经过了20多(duō)年(nián)的数(shù)据收(shōu)集，人们(men)发现(xiàn)了(le)一个有趣的事情(qíng)。探测率会在每年的6月(yuè)份达到峰值，然(rán)后在11月(yuè)降到(dào)最低，而且(qiě)在20年(nián)当中(zhōng)每年都是一样。一些科学家认为这可能是人类发现暗物(wù)质的第(dì)一个直接(jiē)证据(jù)。

但是为什么暗物质(zhì)会产生周(zhōu)期(qī)性的年度信号呢？刚(gāng)才我们讲(jiǎng)了太阳系(xì)正在以220公里/秒的(de)速(sù)度围绕着银(yín)河系进(jìn)行移动，那么如果暗物质(zhì)存在宇宙(zhòu)当中，这意味着(zhe)我们也在(zài)以这样的速度(dù)在穿(chuān)越(yuè)着暗物质流(liú)，这个过程(chéng)中会产生相应的振(zhèn)荡，同时地球(qiú)又以(yǐ)30公里/秒(miǎo)的速(sù)度围绕太阳进(jìn)行旋转。所以(yǐ)有半年(nián)的时(shí)间(jiān)，地球(qiú)围(wéi)绕太(tài)阳的方向与(yǔ)太阳环(huán)绕银河系的(de)方向是一致(zhì)的，而另外半(bàn)年(nián)则与之相(xiāng)反。

而在6月份(fèn)的(de)时候，地球与太阳的方向(xiàng)正好(hǎo)达到完全一致，这是(shì)理(lǐ)论(lùn)上地球穿越暗物(wù)质(zhì)流(liú)最快的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值(zhí)。尽管在(zài)实(shí)际的情况(kuàng)中，太阳系相对银河系的平(píng)面(miàn)呈现(xiàn)了60度的倾斜(xié)，但是(shì)这并不影响这个理论的有(yǒu)效性。

因此科学家认为这可以用来(lái)解释，研究人(rén)员们所观测(cè)到的周期性信(xìn)号。当然(rán)也可能(néng)有其(qí)他(tā)的(de)情况，造成这(zhè)种年度周期(qī)信(xìn)号的差(chà)异也(yě)可能是温度(dù)、湿度(dù)、土(tǔ)壤中的(de)水分、高山上的积雪(xuě)，甚至连意(yì)大(dà)利游客的数量也符(fú)合这个周期的规律。

所(suǒ)以，科学家们又在南半球建立了一个几乎相(xiāng)同的实(shí)验(yàn)室，这里的季节与之前(qián)的实验室(shì)正好(hǎo)相反，而在这里，地球(qiú)穿过暗(àn)物质(zhì)流的运动特征和第一个(gè)实验室是一样的。

因此，如果在(zài)这(zhè)里可以(yǐ)得到相同的信(xìn)号，就可(kě)以成(chéng)为暗物质所存在的非(fēi)常有力的证据了(le)。但是由于这(zhè)个实验室刚刚建成不久(jiǔ)，所(suǒ)以截至(zhì)目前还(hái)无法提供(gōng)相应的数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将(jiāng)会发(fā)射一台新的望远镜，这台太空望远(yuǎn)镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大(dà)小跟哈(hā)勃望远镜相(xiāng)同，但(dàn)它的宽(kuān)视场(chǎng)仪器提供(gōng)的视野(yě)是哈勃红外(wài)仪器的100倍。南希格(gé)雷斯(sī)罗(luó)曼太空望远镜其(qí)中一个关键的用途就是探索暗物质背后的奥秘(mì)，对于探测的结果，我们只能(néng)拭目以待了。费米实(shí)验室粒子(zi)天体物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯(sī)特(tè)芬(fēn)研(yán)究发现，如(rú)果暗物质存在，它们极有可能拥有另一种神秘的效应(yīng)，这种暗物质效应(yīng)，会支持宇宙当中生命的诞(dàn)生，或者(zhě)说是生命进化的一个重要因(yīn)素。

如(rú)果这一理论得(dé)到(dào)进一(yī)步(bù)的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不(bù)会意(yì)味着人类并(bìng)不(bù)孤单呢(ne)？或(huò)许在宇宙当(dāng)中(zhōng)某个(gè)角落的(de)行星(xīng)上，暗物质正在通过这样的效应创造(zào)生命。当然，这(zhè)些推(tuī)论的大前提(tí)是(shì)要(yào)先找到暗物(wù)质存在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质(zhì)到底存不(bù)存(cún)在呢(ne)？喜欢(huān)请点赞，你的支持是我更(gèng)新的动(dòng)力！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 沅有芷兮澧有兰什么意思怎么读，沅有芷兮澧有兰 什么意思