宇宙是(shì)“人为(wèi)制造(zào)”的(de)？为何会存在(zài)科学(xué)无(wú)法解(jiě)释的“暗物(wù)质”？暗物质又究竟是(shì)什么？人类为了寻找暗物(wù)质存在(zài)的证据，科学家们在过去的几十(shí)年(nián)当中(zhōng)进行了超过(guò)50次的长(zhǎng)期实验，但是却(què)没有发现任何的有效证据。除了一(yī)个地(dì)方，在1687年出(chū)版的自然(rán)哲学数学原理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭示了宇(yǔ)宙中天体运动的(de)规律。往(wǎng)后的几百年来(lái)，当天文(wén)学(xué)家们发现某些天体运行轨道出现异常，不符合万有引力定律的时候，他们就会知道，周围一定有未知的天体通过(guò)引力在摄动它的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶就通过天(tiān)王(wáng)星运行轨道的异常(cháng)，推(tuī)算并且发现了海(hǎi)王(wáng)星的存在。另外，哈雷彗(huì)星、冥王(wáng)星(xīng)的发现都是应用万有引力定律(lǜ)所取得重(zhòng)大(dà)天文成就的例子(zi)。但是(shì)这(zhè)些发现(xiàn)都(dōu)是在恒(héng)星系统的尺(chǐ)度当中(zhōng)，可当我们(men)上升到星系或者是星团(tuán)的尺度，事情就开始变得诡(guǐ)异了(le)。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗里茨兹威基(jī)正(zhèng)在研究和测量后发星系团的质量。这是(shì)一个由数千个星系(xì)所(suǒ)组成的巨大星系团(tuán)，这些(xiē)星系(xì)被引力(lì)束缚在一(yī)起(qǐ)。测量星(xīng)系(xì)团的质量一般会使(shǐ)用到两种方法(fǎ)，当两种方法结(jié)果一(yī)致，就(jiù)可以确定其质量(liàng)的(de)范(fàn)围。

第(dì)一种(zhǒng)是获得其"光度学的质量"，需(xū)要的数据是测(cè)量各个星系的光度。

第二种是动力学质量的(de)计算，是利(lì)用光(guāng)谱(pǔ)红移(yí)测量(liàng)星(xīng)系(xì)团中的各个(gè)星系相(xiāng)对于星系团的运动速度。当(dāng)测量(liàng)结果出来之后，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力学(xué)质量”竟然(rán)是“光度学质量”的(de)400倍。这意味着，后发座星系团(tuán)有99%的质量消失了，或者说这99%的质量并(bìng)不(bù)以可见光(guāng)的形式(shì)所(suǒ)存在，我们无(wú)法看到。最诡(guǐ)异的(de)是，在测量速度的过程中(zhōng)，兹威基发现(xiàn)星系(xì)团中很多星系(xì)的速度(dù)比理论上要快得多(duō)，按照(zhào)牛(niú)顿的运动学定律，仅靠这些(xiē)可见(jiàn)星系的质量所产(chǎn)生的引力是无法将它们束缚(fù)在星系团(tuán)内(nèi)的，它们早就应该(gāi)被(bèi)抛(pāo)出星系团之外(wài)了(le)，除非有一(yī)种(zhǒng)神秘(mì)的(de)力(lì)量在起作用(yòng)，这种力量(liàng)来源(yuán)于(yú)某种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹维基(jī)提(tí)出了这样(yàng)部分(fēn)不可见的暗质，它(tā)不发(fā)散(sàn)光、吸光、反(fǎn)射(shè)光，但(dàn)是它们却占据着宇(yǔ)宙中绝大部分的质(zhì)量。只是当时的人们对这(zhè)样的一种说法不屑一顾。

直到(dào)40年之后(hòu)，“暗物质”这(zhè)个词(cí)才再一(yī)次出(chū)现。天文学家维拉鲁(lǔ)宾(bīn)和肯(kěn)特福特在观(guān)测(cè)仙女座(zuò)星系中(zhōng)的恒星运动。理(lǐ)论上来说，距离中(zhōng)心(xīn)越远的恒星在(zài)其轨道上的(de)运行速度(dù)就(jiù)会(huì)越慢。但是他们观测(cè)的结果却让人感到(dào)不可思议。

随着与中(zhōng)心距离的增加，恒(héng)星的旋转速度几乎(hū)保持不变。可是根据牛顿的万(wàn)有引(yǐn)力(lì)定律，在(zài)星(xīng)系当中如果没有足够(gòu)大(dà)的质量(liàng)来(lái)吸(xī)引它们(men)，这些外围(wéi)的恒星早(zǎo)就被甩到(dào)宇宙当中(zhōng)了。基于这种现(xiàn)象(xiàng)，科学家们会(huì)使用一种相对标准的方法来解(jiě)释暗(àn)物(wù)质的存在，这种方法就是(shì)测量星系当中气体在X轴上距离星(xīng)系中心的距(jù)离，以及(jí)在Y轴上(shàng)气体的旋转速度(dù)。如果出现异常的结果(guǒ)，就认(rèn)为是由暗(àn)物质的力(lì)量进入其(qí)中。

于是科学家们通(tōng)过射电望远镜测量了距离星系中心更远距离的氢元(yuán)素(sù)，发现(xiàn)它们的旋转(zhuǎn)速度(dù)并不符(fú)合牛(niú)顿的力学定(dìng)律。我们的太阳系也不(bù)例外(wài)，太(tài)阳系位于银河系的第三悬臂之上，距离(lí)银河系中心2.6万(wàn)光(guāng)年，根(gēn)据万有引(yǐn)力定律(lǜ)进(jìn)行计算，太阳系(xì)的(de)运行速度应该是160千(qiān)米/秒(miǎo)，但(dàn)实际上(shàng)，太阳系正在以220千米/秒的(de)速度围绕银河系(xì)旋转，这个实际(jì)速度远远(yuǎn)大(dà)于理论速度，那么产生以上这种向(xiàng)心加速度(dù)的原因(yīn)很可(kě)能就是存在(zài)着一种(zhǒng)我们看不到的物质，是这些暗物质的引力(lì)效应将星系聚集(jí)在了一(yī)起。

也是从这时开(kāi)始，越来越多的研(yán)究人员开始相信暗物(wù)质的存(cún)在(zài)。科学(xué)家根据星系外恒星轨道的速度，估(gū)算(suàn)在星(xīng)系当中暗物(wù)质(zhì)的(de)质(zhì)量(liàng)占整(zhěng)个星(xīng)系质(zhì)量的85%。但是，暗物质(zhì)并不是唯一可以解释这个现象的原因。在一项新的研究当中(zhōng)，科(kē)学家们发(fā)现，几(jǐ)乎(hū)没(méi)有引力效应(yīng)的遥远恒星之间，也(yě)会出现速度上的微(wēi)小差异。另外，天(tiān)文学家还(hái)发现了一个反常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离地球(qiú)大(dà)约2.5亿光年，大小和银河系不(bù)多(duō)，但(dàn)是星系当(dāng)中存在的恒星(xīng)数(shù)量却只有银河系的千分(fēn)之一。

所以在理论上，该(gāi)星(xīng)系必须(xū)存在(zài)暗(àn)物质，否则就会分崩离析。但是科学家们使用最先进(jìn)的望远镜对其进行了40个小时的详(xiáng)细(xì)测(cè)量之后，发现星系中的恒星运动是可以用正常的物质和力学定律来解释的。那么又有人提出(chū)，也许该星(xīng)系(xì)的暗(àn)物质，已经被附近的另一个大星系剥离了(le)。奇怪(guài)的(de)是，它的附近没有任何星系存在。造(zào)成这(zhè)些现象(xiàng)的除了暗物质的假说之外，另一种可能就是人类对引(yǐn)力的理解还(hái)不够全面，引(yǐ文章千古事得失寸心知是谁的诗句名句，文章千古事 得失寸心知是谁的名句n)力很可能(néng)在不同(tóng)尺度空间中的工(gōng)作方式是不(bù)同的，这意味(wèi)着在行星系尺(chǐ)度中的(de)天体会沿着它们的(de)轨道，按(àn)照(zhào)我们所理解的方式运动。但是上升(shēng)到星系(xì)和星团(tuán)的(de)尺度，引力之间的相互作用则是不同(tóng)的(de)方式。对(duì)于在(zài)星(xīng)系团之间的相互作用(yòng)，科学家(jiā)还引入了外部(bù)场效应的概念，指的(de)是在数百(bǎi)万(wàn)光年的规模上，巨大的质量之间会产(chǎn)生对彼此特(tè)殊的效果，这个理论叫(jiào)做(zuò)MOND蒙(méng)德(dé)理论。如果MOND蒙德理论成立(lì)，这意味着我们需要对(duì)现在的物理定律(lǜ)进行(xíng)修正，这(zhè)些(xiē)发现也让很多人认(rèn)为暗物质假(jiǎ)说理论就此(cǐ)终结。但是在(zài)宇(yǔ)宙当(dāng)中还(hái)有(yǒu)关(guān)于暗物质存在(zài)的(de)其他(tā)的理论证据，这些(xiē)理论(lùn)证据是(shì)蒙德理论所没法解释的“引力透(tòu)镜(jìng)”。

径向距离(lí)为37亿光年的子弹星(xīng)系团，由两(liǎng)个碰撞的星(xīng)系团(tuán)所组(zǔ)成，类似这样的星团，它们大部分的普通质量(liàng)都在星(xīng)系的气体当中。当星团以1000万公(gōng)里(lǐ)/小时发生碰撞的(de)时候，星际(jì)气(qì)体的相互作用就会(huì)导致温度(dù)的急剧升(shēng)高，速度(dù)大幅降低。所以在理论(lùn)上，在碰撞之后(hòu)，子弹星系团大(dà)部分(fēn)的质量将位于所有这(zhè)些气体所在的中间区域(yù)。那么(me)我们通过什么来验(yàn)证它的质量区域到底是不是集(jí)中在中间呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空(kōng)望(wàng)远镜传(chuán)回了宇宙当中第一张(zhāng)全彩的高清照(zhào)片，在照(zhào)片中我(wǒ)们可以明显地看到很多星(xīng)系似乎被拉伸产生了(le)巨大(dà)的形变。其实这些星系本(běn)身(shēn)并不是真的(de)被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问(wèn)题，而是这样极遥远的天体和我们地(dì)球上的观测者之间(jiān)。被一个质(zhì)量超级巨大的天体遮(zhē)挡，这个(gè)超(chāo)大质量的东西的引(yǐn)力(lì)，会使身后更遥(yáo)远星系的光都发生了扭曲。这个现象就是引力透镜效应。这个巨(jù)大的(de)天体可能是(shì)超大(dà)质量的黑洞或(huò)者是暗物质。

所以当(dāng)人们对子弹星(xīng)系团观测(cè)的时候，发(fā)现它(tā)的大(dà)质量区域并不是在(zài)中间(jiān)，而是在两侧。所以最好的解释(shì)方法就是当星团发生全(quán)部的碰撞(zhuàng)时，可被观测到(dào)的质量(liàng)气体被卡在了中间，暗物(wù)质则直接通(tōng)过了这个区域，并在两(liǎng)边形(xíng)成(chéng)了引力透镜。对子弹星(xīng)系(xì)团的引力透(tòu)镜研究(jiū)也被认为是暗物(wù)质(zhì)存在的迄今(jīn)为止最(zuì)好的理论证(zhèng)据。

除此之(zhī)外(wài)，还(hái)有(yǒu)来自宇宙当中最(zuì)古老的光。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之后，可见光(guāng)终于可以畅通无阻地穿越在宇(yǔ)宙当中了。经过了130多(duō)亿年(nián)之后(hòu)，这些光(guāng)在宇宙空间背景上留下(xià)了(le)各相同性的微(wēi)波辐射。其中红色的部分表示温度较(jiào)高的区域，蓝色则表示相(xiāng)对(duì)较冷的区域(yù)，但实际上它们之(zhī)间的温差只(zhǐ)有万分之一。

科学家们通(tōng)过对前景背景分离后的二(èr)值(zhí)图像进行(xíng)连(lián)通(tōng)域提取和(hé)标记之后(hòu)发现，如果(guǒ)宇(yǔ)宙当中(zhōng)没有暗物质，图(tú)形看起来(lái)不应该是这样的，而随着(zhe)暗物(wù)质的增加，一些峰值的幅度会减小，才变得看起来“和谐(xié)”。为了匹(pǐ)配宇宙微波(bō)背景辐射的(de)测量值，我们需(xū)要的暗物质大约是(shì)普通物质的5倍。这个(gè)数(shù)字与(yǔ)解释星系当中恒星(xīng)运(yùn)动所需要的暗物质比例是(shì)一(yī)致的。这(zhè)就意味着。

用了一个简单的理论框架，就很好地解释(shì)了很(hěn)多不同(tóng)的观测(cè)结果。而(ér)暗物质的本质(zhì)就是宇(yǔ)宙当中存在着某(mǒu)种类(lèi)型的粒子，它们不参与任何其他的(de)电磁作用(yòng)，只通过引力来相互作用(yòng)。所以如(rú)果(guǒ)能够找到这种粒子的存在，就(jiù)相当于找到(dào)了暗物(wù)质存(cún)在的实际证据。这种(zhǒng)粒子到底是(shì)什么？科学家们已(yǐ)经提出了数十种的假想(xiǎng)目标，而要寻找这些不同(tóng)的目标粒(lì)子所需要的实验方式也不相同。在过去(qù)的几(jǐ)十年当中，人类为了寻(xún)找(zhǎo)这些看不见、摸不到(dào)，几乎不会与(yǔ)常(cháng)规物质相互作(zuò)用的“暗物(wù)质”，科学家们已经(jīng)进行了超过50次的(de)实验(yàn)，却没有任(rèn)何实质性的发现，除了一个(gè)地方，意大(dà)利(lì)的(de)格兰萨索山，隶属于阿(ā)尔卑斯山(shān)脉(mài)。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏(cáng)着地球上最大的地学(xué)实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有一个(gè)三层楼高的探测器，一(yī)直致(zhì)力(lì)于寻(xún)找暗物(wù)质(zhì)粒子的周期性震(zhèn)荡。

自1997年以来(lái)，这里的(de)科学家声(shēng)称(chēng)观(guān)测(cè)到了(le)某种信号。经(jīng)过了20多年的数据收集，人们发(fā)现了一个有(yǒu)趣(qù)的(de)事(shì)情(qíng)。探测率会(huì)在每(měi)年的6月份达(dá)到(dào)峰值(zhí)，然后(hòu)在11月降到最低，而且在20年当(dāng)中(zhōng)每年都是(shì)一样(yàng)。一(yī)些科学家(jiā)认为这可能是人类发(fā)现暗物质的第一个直接证据(jù)。

但(dàn)是为什么暗物质会产(chǎn)生周期性的年度信号(hào)呢(ne)？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系正在以220公(gōng)里/秒的(de)速度(dù)围绕着银河系进行移动，那么(me)如果暗(àn)物(wù)质存在宇宙当中，这意味着我(wǒ)们也(yě)在以这样(yàng)的速度在穿越着(zhe)暗物质(zhì)流，这(zhè)个过(guò)程中会产生(shēng)相应的振荡，同时地(dì)球又以(yǐ)30公里/秒(miǎo)的速(sù)度围绕(rào)太阳进行旋(xuán)转(zhuǎn)。所以有半年的时(shí)间，地球围绕(rào)太阳的方(fāng)向与太阳环(huán)绕银河系的方(fāng)向是一致的(de)，而另外(wài)半年则与之相反。

而在6月(yuè)份的时候，地球与太阳的方(fāng)向正好达到完(wán)全一致，这(zhè)是(shì)理论(lùn)上(shàng)地球穿越暗物质流(liú)最快的时段。而在11月份，又恰好达到了(le)最慢值。尽(jǐn)管在(zài)实际的情况中，太阳系(xì)相对银(yín)河系(xì)的(de)平面呈(chéng)现了(le)60度的倾斜(xié)，但是(shì)这并不影响这个(gè)理论的(de)有效性。

因此(cǐ)科学家认为这可以用来解释，研究人员们所观测到的周期性(xìng)信号(hào)。当然也可能有其(qí)他的情(qíng)况，造成这种年度周期信(xìn)号的差(chà)异也(yě)可能(néng)是温度(dù)、湿度(dù)、土壤中(zhōng)的水分、高山上的积雪，甚至(zhì)连意大利游客的(de)数(shù)量也符合这个周期(qī)的规律。

所以(yǐ)，科学(xué)家(jiā)们(men)又在南半球(qiú)建立了(le)一(yī)个几乎相(xiāng)同的实验室，这里的季节与之前的实(shí)验室正好(hǎo)相反，而在(zài)这里，地球(qiú)穿过暗物(wù)质流的运动特征(zhēng)和第(dì)一(yī)个实验(yàn)室是(shì)一(yī)样的。

因此(cǐ)，如果在这里可以得到(dào)相同的信号(hào)，就可以成为暗物质所存(cún)在的非常有力(lì)的证据了。但是(shì)由(yóu)于这个实验(yàn)室刚刚(gāng)建成(chéng)不久，所(suǒ)以截至目前还无法(fǎ)提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射(shè)一台新(xīn)的望远镜，这台太(tài)空望远(yuǎn)镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的(de)主镜大小跟哈(hā)勃望远镜相同，但(dàn)它的宽视(shì)场仪(yí)器(qì)提(tí)供的视野是哈勃红外仪器的(de)100倍。南(nán)希格雷(léi)斯(sī)罗曼(màn)太(tài)空望远镜(jìng)其中(zhōng)一个关键的用(yòng)途就是探索暗(àn)物质(zhì)背后的奥秘，对于(yú)探测的结果，我(wǒ)们(men)只能(néng)拭(shì)目以待了。费米实验室粒子(zi)天体物理中心(xīn)的科学家丹(dān)琥珀和贾森斯特芬研究发(fā)现(xiàn)，如果(guǒ)暗物质存在(zài)，它们极有可能拥有另一种(zhǒng)神(shén)秘(mì)的效(xiào)应，这种暗物质效(xiào)应(yīng)，会支(zhī)持宇宙当中生命的诞生，或者说是生命进化的一个重要因素。

如果这一(yī)理论得到进一步的证实(shí)，那(nà)么遍(biàn)布宇宙当中的暗物质会不(bù)会意味着人类并不孤(gū)单呢(ne)？或许(xǔ)在(zài)宇宙当中某个角(jiǎo)落(luò)的行(xíng)星上，暗(àn)物(wù)质(zhì)正在(zài)通过这样的效(xiào)应创造生(shēng)命(mìng)。当然，这些推论的大前(qián)提(tí)是要先找到(dào)暗(àn)物质存(cún)在(zài)的实(shí)际证据。那么小伙伴(bàn)们，你们觉(jué)得暗物质(zhì)到底存不存(cún)在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是我更新的(de)动力！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 文章千古事得失寸心知是谁的诗句名句，文章千古事 得失寸心知是谁的名句