宇宙是(shì)“人为制造”的(de)？为(wèi)何会存(cún)在科学无法(fǎ)解释的(de)“暗物质”？暗物质(zhì)又究(jiū)竟是(shì)什么？人类为(wèi)了寻(xún)找(zhǎo)暗物质存在的证(zhèng)据，科学家们在过去的几(jǐ)十年(nián)当中进行了(le)超过(guò)50次的长期实验，但是(shì)却没(méi)有发现任何(hé)的(de)有效证(zhèng)据。除(chú)了一个(gè)地(dì)方，在1687年出版的自然哲学数学原理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发表了万有(yǒu)引力定律，它揭(jiē)示kind用法固定搭配，kind用法总结了宇宙中天体运动的规(guī)律。往后的(de)几(jǐ)百年来(lái)，当天文学(xué)家们发现(xiàn)某(mǒu)些天体运(yùn)行轨道(dào)出现异(yì)常(cháng)，不符(fú)合万(wàn)有引力(lì)定(dìng)律(lǜ)的时(shí)候，他们就会知道，周(zhōu)围一定有(yǒu)未(wèi)知的天体通过引力在(zài)摄动(dòng)它的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥(ào)本勒维(wéi)耶就通(tōng)过天王(wáng)星运行(xíng)轨道的异常，推算(suàn)并且发现(xiàn)了海王(wáng)星的存在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发现都是应(yīng)用万有引力定律所取得重大天(tiān)文成(chéng)就的例子。但是(shì)这些(xiē)发(fā)现都是在恒星系(xì)统的尺度(dù)当中，可当(dāng)我们上升(shēng)到星(xīng)系或者是(shì)星团的尺(chǐ)度(dù)，事情就开始变得诡异了(le)。

1933年，瑞(ruì)士的物(wù)理学家弗里茨兹威(wēi)基正在(zài)研究和测量后发(fā)星系团的质量。这(zhè)是一个由数千个星系(xì)所组(zǔ)成(chéng)的巨大星系团，这些星系被引力束(shù)缚在一(yī)起。测量星系团的(de)质量(liàng)一般(bān)会使用(yòng)到两(liǎng)种方法，当两种(zhǒng)方法结果一致，就(jiù)可以确定(dìng)其质量(liàng)的(de)范围(wéi)。

第一种是获得其"光度学(xué)的质量"，需要(yào)的数(shù)据是(shì)测量各(gè)个星系的光(guāng)度。

第二种是动力(lì)学质量(liàng)的计算，是利(lì)用光谱红移测量星系团中的各个星系(xì)相对于星(xīng)系团的运动速度。当(dāng)测(cè)量结果(guǒ)出来之后，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度(dù)学质(zhì)量”的(de)400倍(bèi)。这意味着，后发座星系团有99%的质量消(xiāo)失了(le)，或(huò)者说这99%的质量并不(bù)以可见光的形式所存在，我们无法看到。最诡异的是(shì)，在测(cè)量速度的过(guò)程中，兹(zī)威基发现星系团中很(hěn)多星系(xì)的速(sù)度比理论上要快得多，按照牛顿(dùn)的运(yùn)动学定律，仅靠这些(xiē)可见星系(xì)的质量所(suǒ)产生的引力是无法将它们束缚(fù)在星系团内(nèi)的(de)，它(tā)们早就应该被抛出星系团(tuán)之外了，除非有(yǒu)一种神秘的力量(liàng)在(zài)起作用，这种力(lì)量来源于某种隐形的(de)物(wù)质(zhì)。

据此，兹维基提出(chū)了这样部分不可见的(de)暗(àn)质，它不发散(sàn)光、吸光、反射光，但(dàn)是它们却占据(jù)着(zhe)宇宙(zhòu)中绝大部分的质(zhì)量。只是当时的人们对这样的一(yī)种说法不(bù)屑(xiè)一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物(wù)质”这个词才再一次(cì)出现。天文(wén)学家维拉鲁宾(bīn)和肯特福(fú)特在观测仙女座(zuò)星系中的恒星运动。理论上来说，距离中心越远的恒星(xīng)在其轨道(dào)上的运行速度就会越慢(màn)。但是(shì)他们(men)观测的结果却(què)让(ràng)人感到不可思议。

随着(zhe)与中心距离(lí)的增加，恒星(xīng)的旋转(zhuǎn)速度几乎(hū)保持不变。可是根据牛顿的万有引(yǐn)力(lì)定律，在星(xīng)系(xì)当中如果没有足够大(dà)的质(zhì)量来(lái)吸引它们，这些外(wài)围的(de)恒(héng)星早(zǎo)就被甩到宇宙当中了。基于这种现象，科学(xué)家们会使(shǐ)用一种相对标准的方法来解释暗物质的存在，这(zhè)种方(fāng)法(fǎ)就是测(cè)量星系当中气体在X轴上距离(lí)星系中心的距(jù)离，以及在(zài)Y轴上气体的旋(xuán)转速度。如果出(chū)现异常(cháng)的结(jié)果(guǒ)，就认为是由暗物质的(de)力量(liàng)进入其(qí)中。

于是科(kē)学(xué)家们(men)通过射电望远镜测量了(le)距(jù)离星系中心更远距(jù)离的氢元素，发现它们(men)的(de)旋(xuán)转速(sù)度并不符合牛顿的力学定(dìng)律。我们的太阳系也不例外，太阳系位(wèi)于银河系的(de)第三悬臂(bì)之上(shàng)，距(jù)离银河(hé)系中心2.6万光年，根据万有引力定律进(jìn)行计算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正在(zài)以220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这(zhè)个实际(jì)速度远远大于理论速度，那(nà)么产生(shēng)以上这(zhè)种向心加速度的原因很(hěn)可能就是存在着一种我们看不(bù)到的物质，是这些暗物质的引力效应将(jiāng)星系聚集在了(le)一起。

也是从(cóng)这时(shí)开始，越(yuè)来越多的研究人员开始相(xiāng)信暗物质的存在。科学家根据星系(xì)外恒星轨道(dào)的速度，估(gū)算在星系当(dāng)中暗(àn)物质的质量占整个星系质量的(de)85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释(shì)这个现象的(de)原(yuán)因。在(zài)一项(xiàng)新的研究当(dāng)中(zhōng)，科学(xué)家们发现，几乎没有(yǒu)引力效应的遥远恒星之间，也会(huì)出现(xiàn)速度上的微小差(chà)异。另外，天文学家还发(fā)现了一个(gè)反常的(de)星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离地球(qiú)大约2.5亿(yì)光年，大小和银(yín)河系不多(duō)，但是星系(xì)当(dāng)中存(cún)在的恒星数量却(què)只有银河系的千分之一。

所(suǒ)以在理论上(shàng)，该星系(xì)必须存(cún)在暗物质，否(fǒu)则(zé)就会分崩离析。但(dàn)是(shì)科学家们使用最先(xiān)进的望(wàng)远镜(jìng)对其进行了40个(gè)小(xiǎo)时的详细测(cè)量之后，发现(xiàn)星系(xì)中(zhōng)的恒星运动(dòng)是可以用正(zhèng)常的物(wù)质和(hé)力(lì)学定律来解(jiě)释的。那么又有人提出，也许(xǔ)该(gāi)星系的暗物(wù)质，已经被附近的另一个(gè)大星(xīng)系剥离了(le)。奇怪的(de)是，它的附(fù)近(jìn)没(méi)有任(rèn)何星(xīng)系存在。造成(chéng)这些现象的除了暗(àn)物质的(de)假说(shuō)之外，另一种(zhǒng)可(kě)能就(jiù)是人(rén)类对引力(lì)的(de)理解还不够(gòu)全(quán)面，引力很可(kě)能在(zài)不同(tóng)尺度空间中的(de)工作方式是不同的，这意味着在行星(xīng)系尺度中(zhōng)的天体会沿(yán)着它们(men)的轨道，按照我们所理(lǐ)解的(de)方式运(yùn)动。但(dàn)是上升到(dào)星系和星团的尺度(dù)，引力之间的(de)相(xiāng)互(hù)作用则是不同的方式。对于在星系团之(zhī)间的相互作(zuò)用，科学家(jiā)还引(yǐn)入了外(wài)部(bù)场效应的概念，指(zhǐ)的(de)是(shì)在数(shù)百万光年的规模上，巨大的质量之(zhī)间(jiān)会产生对彼此特殊的效果，这个理论(lùn)叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这(zhè)意味着我们需要对现在的物理定律(lǜ)进行修正，这些发现也让很多人认为暗物质(zhì)假说理(lǐ)论就此终结。但是在宇宙当(dāng)中还有关于暗物质存(cún)在的其他的理论(lùn)证据，这些理论证据(jù)是蒙德理论(lùn)所没法解释的“引力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光年的子(zi)弹星(xīng)系团，由两个碰撞的星(xīng)系团(tuán)所组成，类似这样的星(xīng)团，它们大(dà)部分的普(pǔ)通质量都在星系的(de)气体当中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞(zhuàng)的时候，星际气体的相互作(zuò)用就会导致(zhì)温度的急剧升高，速(sù)度大幅降低。所以在(zài)理论上，在(zài)碰撞之后，子(zi)弹星系团大部分的(de)质量将位于所(suǒ)有这些气体所在的(de)中(zhōng)间区域。那(nà)么我们通(tōng)过(guò)什么来验证(zhèng)它的质(zhì)量区域到底(dǐ)是不是集中在(zài)中(zhōng)间呢(ne)？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太空(kōng)望远镜(jìng)传回(huí)了宇宙(zhòu)当中第一张全彩的高清照片，在照片(piàn)中我们可以明显地看到很多星系似乎被拉伸产生了巨大的形变。其实这些星系本身并不(bù)是真的被扭曲(qū)了，也不是韦伯(bó)望远镜出了什么问(wèn)题，而是(shì)这样(yàng)极(jí)遥(yáo)远(yuǎn)的天体和(hé)我们地球上(shàng)的(de)观测者之间(jiān)。被一个质量超级巨(jù)大的天体遮(zhē)挡(dǎng)，这个超大质量的(de)东西的引力，会使身后更遥(yáo)远星系(xì)的光都发(fā)生了扭曲。这(zhè)个现象就(jiù)是引力透镜效应。这个(gè)巨(jù)大(dà)的(de)天体可能是超大质量的黑洞或者(zhě)是(shì)暗(àn)物质(zhì)。

所以当(dāng)人们对子弹星系团观测的时候，发现它的大质量区(qū)域并不(bù)是在中间，而(ér)是在(zài)两侧。所以最好(hǎo)的解释方(fāng)法就是当星团(tuán)发生全部的碰(pèng)撞时，可被(bèi)观测(cè)到的(de)质量气体被卡(kǎ)在(zài)了中间，暗物质则直接(jiē)通(tōng)过了这个区域，并在两边形(xíng)成了引力透镜。对子弹星(xīng)系团的(de)引(yǐn)力透镜研究也被认(rèn)为是暗物(wù)质存在的(de)迄今为止(zhǐ)最好(hǎo)的理论证据。

除此之外，还有来(lái)自宇(yǔ)宙当中最古老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸开始(shǐ)，38万年(nián)之后，可见(jiàn)光终于可以畅(chàng)通无阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿(yì)年之后，这些光在宇(yǔ)宙空间(jiān)背景(jǐng)上留下了各(gè)相同性(xìng)的微波辐射。其中红色的部分表示温度较高(gāo)的区域，蓝色则表示相(xiāng)对较冷(lěng)的区(qū)域，但实(shí)际上它(tā)们(men)之间的温差只有万分之一(yī)。

科(kē)学家们通过对前景(jǐng)背景(jǐng)分(fēn)离后(hòu)的二值图像进行(xíng)连通域提取kind用法固定搭配，kind用法总结和标记之后(hòu)发(fā)现，如果宇宙(zhòu)当中(zhōng)没有暗物质，图形看起来不应该是这样的(de)，而随着暗物质的增加，一些峰值(zhí)的(de)幅度会(huì)减小，才(cái)变(biàn)得(dé)看(kàn)起来“和(hé)谐”。为了匹(pǐ)配宇(yǔ)宙微波(bō)背景辐(fú)射的测量(liàng)值，我们(men)需要的暗(àn)物质大约是普通物(wù)质的5倍。这个数字与解释星系当中恒星(xīng)运动(dòng)所需要(yào)的(de)暗(àn)物(wù)质比(bǐ)例是一(yī)致的。这就意味着。

用了一个简单(dān)的(de)理(lǐ)论框架，就很(hěn)好地解释了很多不同(tóng)的观测结果。而暗物(wù)质的本(běn)质就是宇宙当中存在着某种类(lèi)型的(de)粒(lì)子，它们不(bù)参(cān)与任何其(qí)他的(de)电磁(cí)作用，只通过引力来相互作用(yòng)。所以如果能够(gòu)找到这种粒子的存在，就相当于找到了暗物质存在的(de)实际证(zhèng)据。这种粒子到底是什么？科学家们(men)已经提(tí)出(chū)了数(shù)十种的假想目标(biāo)，而要寻找这(zhè)些不同的(de)目标粒子(zi)所需要的实验(yàn)方式也不(bù)相同。在过去(qù)的几十年(nián)当(dāng)中(zhōng)，人类为(wèi)了寻找(zhǎo)这些看不见、摸不(bù)到，几乎不(bù)会(huì)与常规物质相互作用的“暗物质”，科学(xué)家们已经进行了超(chāo)过50次的实验(yàn)，却没有任何实质性的发现，除了一个地方，意大(dà)利(lì)的格兰萨索山(shān)，隶(lì)属于阿尔卑(bēi)斯山脉(mài)。

在山下1400米处的地(dì)下(xià)矿井当中(zhōng)，藏(cáng)着(zhe)地球上(shàng)最大的地学(xué)实验室，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高的探测器，一直致力于寻找暗物质粒子的周期(qī)性(xìng)震(zhèn)荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的(de)科学家声称观(guān)测到(dào)了某种信号(hào)。经过了20多(duō)年的数据收集(jí)，人们发现(xiàn)了(le)一个有趣的(de)事情。探测率会(huì)在每(měi)年的6月份(fèn)达到峰值，然(rán)后在11月(yuè)降到最低(dī)，而且(qiě)在20年当中每年都是一样。一些科学家认为这(zhè)可能是人类发现(xiàn)暗物(wù)质的第一个直接证据(jù)。

但是(shì)为什么暗物(wù)质(zhì)会(huì)产生周期性的年度信号呢？刚才我们讲了(le)太阳系正在以220公(gōng)里(lǐ)/秒的速度围绕(rào)着银河系进行移(yí)动，那么如果暗物质存在(zài)宇宙当中，这(zhè)意味着(zhe)我(wǒ)们(men)也在(zài)以这样(yàng)的速度在穿越着暗物质流，这(zhè)个过(guò)程中会(huì)产生相(xiāng)应的振荡，同时地球又(yòu)以30公里(lǐ)/秒(miǎo)的速度(dù)围绕太阳进行旋转。所以有半(bàn)年(nián)的时间，地(dì)球围绕太阳的方(fāng)向与太阳环(huán)绕银河系(xì)的方(fāng)向是(shì)一致的(de)，而另外(wài)半年(nián)则与(yǔ)之相反。

而在6月份的时候，地(dì)球与太阳(yáng)的方向正好达到(dào)完全(quán)一致(zhì)，这是理论上地球穿越暗物质流(liú)最快的时段。而在11月份，又恰(qià)好达到了最慢值。尽(jǐn)管在(zài)实际(jì)的情况中，太阳系(xì)相(xiāng)对银河(hé)系的平面呈现(xiàn)了60度的倾(qīng)斜，但是这(zhè)并不影响(xiǎng)这个理(lǐ)论(lùn)的有效性。

因此(cǐ)科学家认为这可以(yǐ)用来解(jiě)释，研(yán)究人员们(men)所(suǒ)观测到的周期性信号。当然也可(kě)能有其他的情况，造成这种年度周期信(xìn)号(hào)的差异(yì)也可能是温(wēn)度、湿度(dù)、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至连意大利(lì)游客的数(shù)量也符合这(zhè)个周(zhōu)期(qī)的规律(lǜ)。

所(suǒ)以，科学家们又(yòu)在南半球建立了一(yī)个(gè)几乎相同的(de)实验室，这里的季节与之前的实验(yàn)室正(kind用法固定搭配，kind用法总结zhèng)好相反，而在(zài)这里，地球(qiú)穿过暗(àn)物(wù)质流的(de)运动特征和(hé)第一个实验(yàn)室是(shì)一样(yàng)的(de)。

因此，如果在这里可以得到相同的信号，就可以成为暗物质所存在的非(fēi)常有(yǒu)力(lì)的证据了。但是由于这个实验室刚刚建成不久，所以(yǐ)截至(zhì)目前还无(wú)法提(tí)供相应的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远(yuǎn)镜(jìng)，这台太空(kōng)望远镜叫做(zuò)“南(nán)希格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜(jìng)大小跟(gēn)哈勃望远镜(jìng)相同，但它(tā)的宽视(shì)场(chǎng)仪(yí)器提(tí)供(gōng)的视野是(shì)哈勃红外仪器(qì)的100倍。南希(xī)格(gé)雷(léi)斯罗曼太空(kōng)望远镜(jìng)其中一个(gè)关键的用途就是探(tàn)索暗物质(zhì)背(bèi)后的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目(mù)以待(dài)了。费米(mǐ)实(shí)验室粒子天体物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯(sī)特芬研(yán)究(jiū)发现，如果暗物质存在，它们极有可能拥有另一种神秘的(de)效(xiào)应，这种(zhǒng)暗物(wù)质效(xiào)应，会支(zhī)持宇宙当中生命(mìng)的诞生，或(huò)者说是生命进(jìn)化的一个重要因素。

如(rú)果(guǒ)这(zhè)一理论(lùn)得到进一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质(zhì)会不会意味着人类并不孤单呢？或(huò)许在宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中某个角落的行星上，暗物质正在(zài)通过这样(yàng)的效(xiào)应创造生命。当然，这些推论的大前提是要先找到暗物质存在的(de)实(shí)际证据。那(nà)么(me)小(xiǎo)伙伴们(men)，你们觉得暗物质到底存(cún)不存在呢(ne)？喜欢请点(diǎn)赞，你的(de)支持是我更(gèng)新(xīn)的动力！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 kind用法固定搭配，kind用法总结