宇(yǔ)宙是“人为(wèi)制造(zào)”的？为何会存在(zài)科学无法解释的“暗物质”？暗物(wù)质又究(jiū)竟是什(shén)么(me)？人类为(wèi)了寻找暗物质(zhì)存在(zài)的证据，科学家们(men)在过去的几十年当中进行了超过50次的长期实验，但是却(què)没有发现(xiàn)任何的(de)有效(xiào)证据。除了一个地方，在(zài)1687年出版的自然哲学(xué)数(shù)学(xué)原理一书中，埃(āi)萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭(jiē)示了(le)宇宙中天(tiān)体运动的规律。往后(hòu)的(de)几百年来(lái)，当天文学家(jiā)们发现某些天体运(yùn)行轨道出现异(yì)常，不符合(hé)万有(yǒu)引力(lì)定律(lǜ)的时候，他(tā)们就会知道，周(zhōu)围一定有未(wèi)知的天体通(tōng)过引力在摄动它的(de)轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过天王星运(yùn)行轨道的异(yì)常(cháng)，推算(suàn)并且发(fā)现(xiàn)了(le)海王星(xīng)的存在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发现都是应用万有引力定律(lǜ)所取得(dé)重大天文(wén)成(chéng)就的例子(zi)。但(dàn)是(shì)这些发现都是在恒星(xīng)系(xì)统的尺(chǐ)度(dù)当中，可当(dāng)我们(men)上(shàng)升到星(xīng)系或者是星(xīng)团的尺(chǐ)度，事(shì)情(qíng)就(jiù)开始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理(lǐ)学家弗里茨兹威(wēi)基(jī)正在研(yán)究和测量(liàng)后发星系(xì)团(tuán)的质量。这是一个由(yóu)数(shù)千个星系所(suǒ)组(zǔ)成的(de)巨大星系团，这些星系(xì)被(bèi)引力束(shù)缚在一起(qǐ)。测(cè)量星系团的质量一般会使用(yòng)到两种方(fāng)法，当(dāng)两种方法(fǎ)结果(guǒ)一致(zhì)，就(jiù)可以(yǐ)确(què)定其质量的范围。

第(dì)一种是获得(dé)其"光(guāng)度学的(de)质量"，需要的数据是测量各个星系(xì)的(de)光度。

第二种(zhǒng)是动力学(xué)质量的计算，是利(lì)用(yòng)光谱红移测量星系团中的(de)各个星系相(xiāng)对(duì)于星系团的运动(dòng)速度(dù)。当测量结(jié)果出(chū)来之后，兹(zī)威基彻底懵(měng)了，“动力学(xué)质(zhì)量”竟然是“光(guāng)度学(xué)质(zhì)量”的(de)400倍。这意味着，后(hòu)发座星系团有99%的质量消(xiāo)失(shī)了，或者(zhě)说这(zhè)99%的质量并(bìng)不以可见(jiàn)光的形式所(suǒ)存在，我们无法看到。最(zuì)诡(guǐ)异的是，在测(cè)量速度的(de)过程中，兹(zī)威基发现星系团中(zhōng)很多星系的速度比理论上要(yào)快得多，按照(zhào)牛顿的运动(dòng)学定律，仅靠这些可(kě)见星(xīng)系的质量所(suǒ)产生的引力是无(wú)法(fǎ)将它们(men)束缚在星系(xì)团内的，它们早就应(yīng)该(gāi)被抛出星系团(tuán)之外了(le)，除非有一(yī)种(zhǒng)神秘的(de)力量(liàng)在起作用，这种力(lì)量来源于某种隐形(xíng)的物质。

据此，兹维基提出了这样部(bù)分不可见的暗(àn)质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却占据(jù)着宇宙中(zhōng)绝(jué)大部分的质量。只是当时的人们对这样的一种说法不屑(xiè)一(yī)顾。

直(zhí)到(dào)40年之(zhī)后，“暗物(wù)质”这个词(cí)才(cái)再一次出现。天文(wén)学家(jiā)维(wéi)拉(lā)鲁宾和肯(kěn)特福特在观测仙女座星系中的恒星运动。理(lǐ)论上来(lái)说，距离(lí)中心(xīn)越远的恒星在其轨道上的运行速度就会越慢(màn)。但是他们观测(cè)的结果却(què)让人感(gǎn)到(dào)不可思议。

随着与中心距(jù)离的增加，恒星的旋转(zhuǎn)速度几乎保持不变。可是根据牛顿的万有(yǒu)引力(lì)定律(lǜ)，在(zài)星系当中如果没有足(zú)够大的质量来吸引它们(men)，这些外围(wéi)的恒(héng)星早就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于这种(zhǒng)现(xiàn)象，科学家们(men)会使用一种相对标(biāo)准的方法来解(jiě)释暗(àn)物质的存在，这种方(fāng)法(fǎ)就是测(cè)量星系(xì)当(dāng)中气体在X轴上距离(lí)星系中(zhōng)心(xīn)的距离，以及在(zài)Y轴上气体的(de)旋转速度。如果出现异常(cháng)的结果(guǒ)，就认为(wèi)是由暗(àn)物质的(de)力量进入其中。

于(yú)是科(kē)学家们(men)通过射电(diàn)望远镜测量了距离星系中心更远距(jù)离的(de)氢元素，发现它们的旋转(zhuǎn)速度并不符合牛顿的力学定律。我们(men)的(de)太(tài)阳系也不(bù)例外(wà女生有感觉了是怎么样的呢i)，太阳系位(wèi)于银(yín)河系的第(dì)三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光(guāng)年(nián)，根据万有(yǒu)引力定律进行计算(suàn)，太阳系的(de)运(yùn)行速度应该是160千(qiān)米/秒，但实际上，太(tài)阳系正在以220千(qiān)米/秒的速度围绕银河系(xì)旋转，这个实际速度远(yuǎn)远大于理(lǐ)论速度，那么(me)产生以上这种向心加(jiā)速度的原因很可能就是存在着一种我们看不(bù)到的物(wù)质，是(shì)这些暗物质的引力(lì)效应将星系聚集在了一起。

也是(shì)从这时开始，越来越(yuè)多的(de)研究(jiū)人(rén)员开始相信暗物质(zhì)的存在(zài)。科学家根据星系外恒星轨道的速度(dù)，估算在星(xīng)系(xì)当中暗物质(zhì)的质量占整个星系质量(liàng)的85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯一可以解释这(zhè)个现象的(de)原因。在一项新的研究当(dāng)中，科学家们(men)发现，几乎(hū)没(méi)有引力(lì)效应的遥(yáo)远恒(héng)星之间，也会出现速度(dù)上的微小差(chà)异。另外(wài)，天文学(xué)家还发现了一个反常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约(yuē)2.5亿光(guāng)年(nián)，大(dà)小和(hé)银河系(xì)不多(duō)，但是星(xīng)系当中存在的恒星数(shù)量却只有(yǒu)银河(hé)系的(de)千分之一。

所以在理论上，该星系必须存在暗(àn)物质，否则就(jiù)会分崩离析。但是科(kē)学家们使(shǐ)用(yòng)最先进的望远镜对其进行了40个小时的详(xiáng)细测量之(zhī)后，发(fā)现星系中的恒星运动是可以用正(zhèng)常(cháng)的物(wù)质(zhì)和力学定律来解(jiě)释的。那么又有人提出(chū)，也(yě)许该星系的(de)暗(àn)物质，已(yǐ)经被附(fù)近的另一个(gè)大星(xīng)系剥离了。奇(qí)怪的是，它(tā)的附近没有任何星系(xì)存(cún)在。造成(chéng)这(zhè)些现象的(de)除了暗物质的假说之外，另一种可能就(jiù)是人类对引力的理解还不(bù)够(gòu)全面，引力很可能在不同尺(chǐ)度空间中(zhōng)的工作方式是(shì)不(bù)同的(de)，这意味着在行星系尺度中的天(tiān)体会(huì)沿着它们的(de)轨道，按照(zhào)我们所理解的(de)方(fāng)式运动。但(dàn)是上(shàng)升到星系和星(xīng)团的尺度，引力之间的相互作用(yòng)则是不同的方式。对于在星系团之间的相(xiāng)互作用，科学家还引入(rù)了外部场效应的(de)概念，指的(de)是在数百万光年的规(guī)模上，巨大的(de)质(zhì)量之间会产(chǎn)生(shēng)对彼此特殊的(de)效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理(lǐ)论。如果(guǒ)MOND蒙德(dé)理论成立，这意味(wèi)着我们(men)需(xū)要对(duì)现(xiàn)在的物理定律进(jìn)行修正，这(zhè)些发现也让(ràng)很多人(rén)认(rèn)为暗物质假说理论就此终结。但是在宇宙当中(zhōng)还有关于暗物质存(cún)在的其(qí)他的理论证据，这(zhè)些理论证(zhèng)据(jù)是蒙德理论所没法(fǎ)解释的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年的子(zi)弹星系团(tuán)，由两个碰(pèng)撞的星系团所组成，类似这(zhè)样的星(xīng)团，它们(men)大部分(fēn)的普通质量都(dōu)在星系的气体(tǐ)当中。当星团以1000万公(gōng)里(lǐ)/小时(shí)发生(shēng)碰撞的时候，星际气体的(de)相(xiāng)互(hù)作用就会导致(zhì)温度(dù)的急剧升(shēng)高，速度大幅(fú)降低。所以在理论(lùn)上(shàng)，在碰撞之(zhī)后(hòu)，子弹星(xīng)系团大部分的质量将位于(yú)所有这些气体所在的(de)中间区(qū)域。那么我们通过什么来验(yàn)证(zhèng)它(tā)的质量区(qū)域(yù)到底(dǐ)是(shì)不是集中(zhōng)在中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太空望远镜传回了(le)宇(yǔ)宙当(dāng)中第一(yī)张全彩的高清照片(piàn)，在(zài)照片中我们可(kě)以明显(xiǎn)地看到很多星系(xì)似(shì)乎被拉伸产(chǎn)生(shēng)了巨大的形变。其实这些星系本身并不是真的(de)被(bèi)扭曲了(le)，也不是韦(wéi)伯望远镜(jìng)出了什么(me)问题，而是这样(yàng)极遥远的天体和我(wǒ)们地球上的观测(cè)者之间。被一个质量(liàng)超级巨大的天体遮挡(dǎng)，这个超大(dà)质量的(de)东(dōng)西(xī)的引力，会(huì)使身后更(gèng)遥远(yuǎn)星系的光都发生了扭曲。这(zhè)个现象(xiàng)就是引力透镜(jìng)效应。这个巨大(dà)的(de)天体可能是超大(dà)质(zhì)量的黑洞或者(zhě)是暗物质。

所以当人(rén)们对(duì)子弹(dàn)星(xīng)系(xì)团观测(cè)的(de)时候，发现(xiàn)它的大质量区域并不是(shì)在中间(jiān)，而是(shì)在(zài)两(liǎng)侧。所(suǒ)以最(zuì)好(hǎo)的解释方法(fǎ)就是当星团发(fā)生全部的碰撞时，可(kě)被观测到的质(zhì)量(liàng)气(qì)体被卡在了中间，暗物质则直接通(tōng)过(guò)了这个(gè)区域，并(bìng)在两边形成了引(yǐn)力透镜(jìng)。对子弹(dàn)星系团(tuán)的(de)引(yǐn)力(lì)透镜(jìng)研究也被认为是暗物质(zhì)存在的(de)迄今(jīn)为止最好的理论证据。

除此(cǐ)之外(wài)，还有(yǒu)来(lái)自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万(wàn)年之(zhī)后，可见光终于(yú)可以畅(chàng)通(tōng)无(wú)阻(zǔ)地(dì)穿越在(zài)宇宙(zhòu)当中了。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙(zhòu)空(kōng)间背景上留下了各相同(tóng)性的微波辐射(shè)。其中(zhōng)红色的部分表示(shì)温度较高的区域，蓝色则表(biǎo)示相对(duì)较冷的区(qū)域，但实(shí)际(jì)上它们之间的温差只有万(wàn)分之一。

科学(xué)家们(men)通过对前景背景分离后的二值(zhí)图像进行连通域(yù)提(tí)取(qǔ)和(hé)标记之后发现，如果(guǒ)宇宙当中(zhōng)没有暗物质，图形看起(qǐ)来不应该(gāi)是这样的，而随着(zhe)暗物质的增加(jiā)，一些(xiē)峰值的幅度会减(jiǎn)小(xiǎo)，才变得看(kàn)起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的(de)测(cè)量值，我们(men)需要的暗物质大约是普通物质的5倍(bèi)。这个数字与(yǔ)解释星系(xì)当中恒星运动所需要的(de)暗物质(zhì)比例(lì)是一(yī)致的(de)。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(duō)不同的(de)观测结果。而暗物(wù)质的本质就是宇宙当(dāng)中存(cún)在(zài)着某种类(lèi)型(xíng)的粒子，它(tā)们(men)不参与任何其他的电磁作用，只(zhǐ)通过引力来相互作用(yòng)。所以(yǐ)如果能够(gòu)找到这种(zhǒng)粒子(zi)的存在(zài)，就相当于找到了暗物质存(cún)在的(de)实际证(zhèng)据。这(zhè)种粒子到底是什么？科学家们已经(jīng)提出了(le)数十(shí)种的假想目标，而要(yào)寻找(zhǎo)这些不同的目标粒子所需要(yào)的(de)实验方式也不相同。在过去的几十年当中(zhōng)，人类(lèi)为了寻(xún)找(zhǎo)这些(xiē)看(kàn)不(bù)见、摸不到，几(jǐ)乎不会与常规物质相互作用的“暗(àn)物质”，科学家们已经进行了超过(guò)50次的(de)实(shí)验(yàn)，却没有任何实质性(xìng)的发现，除了(le)一个地方，意大利(lì)的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米(mǐ)处的地(dì)下矿井当中，藏着(zhe)地球上最大的地学实(shí)验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼高的(de)探测器，一直致力(lì)于寻找暗(àn)物质(zhì)粒(lì)子(zi)的周期性震荡。

自1997年以来(lái)，这里的科(kē)学家声称观测到了某种信(xìn)号。经过了20多年的数(shù)据收集，人们发现了一个有趣的事情(qíng)。探测(cè)率会(huì)在每(měi)年的6月份达到峰(fēng)值，然后在11月降到最低，而且在20年当中每年都是一样。一些科学家认为(wèi)这可能是人类发现暗物质的第一个(gè)直(zhí)接证据。

但是为什么(me)暗物质会产(chǎn)生周期性的年度信号呢？刚才我(wǒ)们(men)讲(jiǎng)了太阳(yáng)系正(zhèng)在以(yǐ)220公里/秒的速度围绕(rào)着银(yín)河(hé)系进行(xíng)移动，那么如果暗物质存在宇宙(zhòu)当中，这意味着我们也(yě)在以这样的速(sù)度在穿越着暗物质流，这个(gè)过程中会产生相应的振荡，同时(shí)地球又以30公里/秒(miǎo)的速(sù)度围绕太阳进行旋转。所以有半(bàn)年的时间(jiān)，地球(qiú)围绕太(tài)阳的方向与太阳环绕银河系的(de)方向是一致的(de)，而另外(wài)半年则与之相(xiāng)反(fǎn)。

而在(zài)6月份的时候，地球与太(tài)阳(yáng)的方(fāng)向正好(hǎo)达(dá)到完全一(yī)致，这(zhè)是理(lǐ)论上地(dì)球(qiú)穿(chuān)越暗物质流(liú)最(zuì)快(kuài)的时段。而在(zài)11月份，又恰好(hǎo)达到了最慢值。尽管在(zài)实际的情(qíng)况中，太阳系女生有感觉了是怎么样的呢相(xiāng)对银河(hé)系的平面呈(chéng)现了(le)60度的倾斜，但(dàn)是这并不影响这个理论(lùn)的(de)有(yǒu)效性(xìng)。

因此科(kē)学家认为这(zhè)可以用来(lái)解(jiě)释，研究人员们所观测到(dào)的(de)周(zhōu)期性(xìng)信号。当然也可能有其他(tā)的(de)情况，造成这种年(nián)度周期信号的差(chà)异也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的(de)积雪(xuě)，甚至连(lián)意大利游客的数量也符合这个(gè)周期的规(guī)律。

所以，科学家们又在(zài)南半球建立了一个几乎相同的实验室，这里的季节与之前(qián)的(de)实验室正(zhèng)好(hǎo)相反，而(ér)在这里，地球穿过(guò)暗物质流(liú)的运动特征和第一(yī)个实(shí)验室是一样的。

因此，如(rú)果(guǒ)在这里可以(yǐ)得到相(xiāng)同的信号，就可以成(chéng)为暗物质所存在的非常有力的证据了。但(dàn)是(shì)由(yóu)于(yú)这个(gè)实验(yàn)室刚刚建成不久，所以截至(zhì)目前还无法提(tí)供相应的数据支持(chí)。另外，在(zài)2025年，NASA将会(huì)发射一台新的望远(yuǎn)镜(jìng)，这台(tái)太空望远镜叫(jiào)做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大(dà)小(xiǎo)跟哈勃望远镜(jìng)相(xiāng)同，但它的宽视场仪器提供的视野是哈勃红外仪器(qì)的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中一个(gè)关键的用途就(jiù)是探索暗物质背后(hòu)的奥(ào)秘，对于探测的结(jié)果(guǒ)，我们(men)只能拭目以(yǐ)待(dài)了。费(fèi)米实验室粒(lì)子天(tiān)体物(wù)理中心的科学家丹(dān)琥珀和贾森(sēn)斯特芬研究发现，如果暗物(wù)质存(cún)在，它们极有可能拥(yōng)有另一种神秘(mì)的效应(yīng)，这种暗物质(zhì)效(xiào)应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说是生命进(jìn)化的一个重要(yào)因素。

如(rú)果这一(yī)理论得到进一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗(àn)物(wù)质会不会意(yì)味(wèi)着人类并(bìng)不孤单呢？或(huò)许在(zài)宇宙当中某(mǒu)个角落的(de)行星上，暗(àn)物(wù)质正在通过这样的效(xiào)应创造生命。当(dāng)然，这些推论的大(dà)前提是要(yào)先找到暗物质存(cún)在的实际(jì)证(zhèng)据。那么小伙伴们，你们(men)觉得暗物(wù)质到底(dǐ)存不(bù)存(cún)在呢？喜(xǐ)欢请点(diǎn)赞，你(nǐ)的支持是我更(gèng)新的动力！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 女生有感觉了是怎么样的呢