宇宙是“人为制造”的(de)？为何会存在科学无法解释的“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟是什么(me)？人类为(wèi)了寻找暗物质存在的证据(jù)，科(kē)学家们在过去的几十年当中进(jìn)行(xíng)了超过50次的长(zhǎng)期实验，但是却没有发现任何(hé)的有效证(zhèng)据。除了一个地方，在1687年出版(bǎn)的自然哲学数(shù)学原(yuán)理一书(shū)中，埃(āi)萨克牛(niú)顿发表了万有引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙中天体运动的规(guī)律。往后的(de)几百年来，当天文学(xué)家们发现某些天体(tǐ)运行轨道出现异常，不符(fú)合万有引(yǐn)力定律的(de)时(shí)候，他们就会知道，周围一定有未(wèi)知的(de)天体(tǐ)通过引(yǐn)力在摄动它(tā)的轨(guǐ)道。比如(rú)在1846年，奥本勒(lēi)维耶就通(tōng)过(guò)天王星(xīng)运行轨道的异常(cháng)，推(tuī)算(suàn)并且(qiě)发(fā)现(xiàn)了海王星的(de)存在。另外，哈雷(léi)彗(huì)星、冥王星的发现都是(shì)应用万有引力(lì)定律所取得(dé)重大天文(wén)成(chéng)就的例子(zi)。但是(shì)这些发现都是在恒星系统的(de)尺度当中(zhōng)，可当我们(men)上升到星系(xì)或者是星(xīng)团(tuán)的尺度(dù)，事情就开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理(lǐ)学家弗(fú)里茨兹威基(jī)正在研究和测量后发(fā)星系(xì)团的质量。这是一(yī)个由数千个(gè)星系所组成的(de)巨大星系团，这些星系(xì)被(bèi)引力束缚在一起。测(cè)量星(xīng)系团的质量一般会使用到两种方法，当(dāng)两种(zhǒng)方(fāng)法(fǎ)结(jié)果一致，就可以确(què)定其质量的范围(wéi)。

第(dì)一种是获得其"光度学的质量(liàng)"，需(xū)要的数(shù)据是测量各个(gè)星系(xì)的光度。

第(dì)二种是动力学(xué)质量的(de)计算，是利用(yòng)光谱(pǔ)红(hóng)移测量星(xīng)系团中的各(gè)个星系相对于星系(xì)团的(de)运动速度。当测量(liàng)结果出来之后，兹威基彻底懵了(le)，“动力学质量”竟然是“光度学质量(liàng)”的(de)400倍(bèi)。这意味着(zhe)，后(hòu)发座(zuò)星系团有99%的质量(liàng)消失了，或(huò)者说这99%的质量并不以可见光(guāng)的形式所(suǒ)存在(zài)，我们无法看到。最诡(guǐ)异的是，在测(cè)量速度的过程中，兹威(wēi)基(jī)发现星系团中(zhōng)很多星(xīng)系(xì)的速度比理论上要(yào)快得多，按(àn)照(zhào)牛顿(dùn)的运动学定律，仅(jǐn)靠这些可见(jiàn)星(xīng)系的质量所产生(shēng)的引力是无法将它们束缚在星系(xì)团内(nèi)的，它们(men)早(zǎo)就应该(gāi)被抛出星系团之外了，除非有(yǒu)一种神秘的(de)力量在起(qǐ)作用，这种(zhǒng)力量来源于某种隐形的物质。

据(jù)此，兹维(wéi)基(jī)提出了这样部分不可见的暗(àn)质，它不(bù)发散光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇(yǔ)宙中绝大(dà)部分的质量。只是当时的(de)人(rén)们对这样(yàng)的一种说(shuō)法不屑一顾(gù)。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次出现。天文(wén)学(xué)家维(wéi)拉鲁(lǔ)宾和(hé)肯特福(fú)特在观测仙(xiān)女(nǚ)座(zuò)星系中的(de)恒(héng)星运动。理论上来说，距离中心越远(yuǎn)的恒(héng)星在其轨道(dào)上的运行(xíng)速度(dù)就会越慢。但是他们观测的结果却让人感到不可思议。

随着与中心距(jù)离的增加，恒星的旋转(zhuǎn)速度几(jǐ)乎保持(chí)不变。可是根据(jù)牛(niú)顿的万有引力定律，在星系当中如果没有足够大(dà)的质量(liàng)来吸引它们(men)，这些外围的恒(héng)星早就被甩到(dào)宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。基于这种现象，科学家们会使用一种(zhǒng)相对标准的方法来解释暗物质的存在，这种方法就是测量星系当中气体在X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴(zhóu)上(shàng)气体的旋转速度。如果出现异常的结果(guǒ)，就认(rèn)为是(shì)由暗物质(zhì)的力量进入其中。

于是科学家(jiā)们通(tōng)过射电望远镜(jìng)测(cè)量了距离(lí)星系中心(xīn)更远距离的氢元素，发现(xiàn)它们(men)的(de)旋转(zhuǎn)速度(dù)并不(bù)符合牛顿的力(lì)学定律。我们的(de)太阳系也不例(lì)外，太阳系位于银河系的第三悬臂之上，距离银(yín)河系中心2.6万光年(nián)，根据万有引力定律进行(xíng)计算，太阳系的运行(xíng)速(sù)度应该是160千(qiān)米/秒，但实际(jì)上，太阳(yáng)系(xì)正在(zài)以220千米/秒(miǎo)的速(sù)度(dù)围绕(rào)银河系旋转，这个(gè)实际速度远远大于理论速度，那么产生以上这种向心加速度的(de)原因(yīn)很(hěn)可能(néng)就是存在着一(yī)种(zhǒng)我们看不到的物质，是这些(xiē)暗物质的(de)引(yǐn)力(lì)效应将星(xīng)系聚集在了一起(qǐ)。

也(yě)是从这(zhè)时(shí)开始，越(yuè)来越多(duō)的(de)研究(jiū)人员开(kāi)始相信暗物(wù)质(zhì)的存在。科学家(jiā)根据星(xīng)系(xì)外恒星(xīng)轨(guǐ)道的速度，估(gū)算(suàn)在星系当(dāng)中暗(àn)物质的质(zhì)量占整个星系质(zhì)量的85%。但(dàn)是(shì)，暗(àn)物质并不是唯一可以解释这(zhè)个(gè)现象的原因。在一项(xiàng)新的(de)研(yán)究当中，科学家们发现，几乎没有引力效应(yīng)的遥(yáo)远恒星之(zhī)间，也(yě)会(huì)出现(xiàn)速度上的(de)微小差异。另外，天文学(xué)家还(hái)发现(xiàn)了(le)一(yī)个(gè)反(fǎn)常的星系(xì)，叫(jiào)做Agc114905。这个星系(xì)距离(lí)地球(qiú)大约2.5亿光年，大小和银(yín)河(hé)系不多(duō)，但是星系当中存在的(de)恒星(xīng)数量却只有银河系的千分之一。

所以在理论上，该星系必(bì)须存(cún)在暗物质，否则就会分崩离析。但是科(kē)学家们使用最(zuì)先进的望远镜对其进行了(le)40个小时(shí)的详细测量之后，发现星系中的恒星运动是可以(yǐ)用正常的物(wù)质(zhì)和(hé)力学定(dìng)律来解(jiě)释的。那么又有人提出，也许该星(xīng)系的暗物质(zhì)，已经(jīng)被附近的另一(yī)个大星系(xì)剥离了。奇怪的是(shì)，它的附近没有(yǒu)任何星系存(cún)在(zài)。造成这(zhè)些现象的除了(le)暗物质的假说之外(wài)，另一种可(kě)能就是人类对引力的理解还不够(gòu)全面，引(yǐn)力很可能在不同(tóng)尺度空间(jiān)中(zhōng)的工作(zuò)方式(shì)是不同的(de)，这意味(wèi)着在行星(xīng)系尺度中的天(tiān)体(tǐ)会沿着它们(men)的轨道，按照我们(men)所理解的方(fāng)式运动。但是上升到星系和星(xīng)团的尺度，引力之(zhī)间的(de)相互作用则是不(bù)同的(de)方式。对于在星系团之(zhī)间的相互作用，科学(xué)家还引入了外部场效应的概(gài)念，指的是(shì)在数百万光年的规(guī)模上，巨大的(de)质(zhì)量之间会产生对彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这(zhè)意味着我们需要对现在的物理(lǐ)定(dìng)律进(jìn)行修(xiū)正，这些发现也让很多人认为暗物(wù)质(zhì)假说理论就此终结。但(dàn)是(shì)在宇(yǔ)宙当中还有关(guān)于暗(àn)物质存在(zài)的(de)其他的(de)理论证(zhèng)据，这些理论证(zhèng)据(jù)是(shì)蒙德理论(lùn)所没法解(jiě)释的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年的子弹(dàn)星系团(tuán)，由两个(gè)碰撞的星系团所组成(chéng)，类似这样的星团，它们大部分的普通质量都在(zài)星系的气(qì)体(tǐ)当(dāng)中。当星团以(yǐ)1000万(wàn)公(gōng)里/小时发生碰(pèng)撞的时候，星际气(qì)体的(de)相(xiāng)互作用(yòng)就会导致(zhì)温度(dù)的急(jí)剧(jù)升高，速(sù)度大幅降(jiàng)低。所以在理(lǐ)论上，在碰(pèng)撞(zhuàng)之后，子弹星系团大部分的(de)质量(liàng)将位(wèi)于所有这些气体所在的中间区(qū)域。那么我们通(tōng)过什么来验(yàn)证它的质量区域到底是不(bù)是集中在中间(jiān)呢(ne)？前(qián)不久，詹姆斯(sī)韦伯太空望远镜传回(huí)了宇宙当中(zhōng)第一张(zhāng)全彩的高(gāo)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(bèi)拉伸产(chǎn)生了(le)巨大的形变。其实这些星系(xì)本(běn)身并不是真的被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯望远镜出(chū)了什(shén)么问题，而是(shì)这(zhè)样(yàng)极(jí)遥远的天体和我们地球上的观(guān)测(cè)者之(zhī)间。被(bèi)一个质量(liàng)超级巨大(dà)的天(tiān)体(tǐ)遮挡，这个超大质量的东(dōng)西的引力，会(huì)使身(shēn)后更(gèng)遥(yáo)远星系的光都发生了(le)扭曲。这(zhè)个(gè)现象就(jiù)是引力(lì)透(tòu)镜效应。这个巨大的天体(tǐ)可(kě)能(néng)是超大质量(liàng)的黑(hēi)洞(dòng)或者是暗物质(zhì)。

所以当人们对子弹(dàn)星系团(tuán)观测的时候，发(fā)现(xiàn)它的大质量区域并不是在中(zhōng)间，而是在(zài)两(liǎng)侧。所以(yǐ)最(zuì)好的解释方(fāng)法(fǎ)就是(shì)当星(xīng)团发(fā)生全部的碰撞时，可被观测(cè)到的质(zhì)量(liàng)气体(tǐ)被(bèi)卡在了(le)中间，暗物质则直接通过了这(zhè)个区域，并在两边形成了引力透镜(jìng)。对(duì)子(zi)弹星系团的(de)引(yǐn)力透镜研(yán)究也被认为是暗物质存在的迄今为止最好的(de)理论(lùn)证据。

除此之外，还有来自宇(yǔ)宙当中(zhōng)最(zuì)古老(lǎo)的光。从宇宙(zhòu)大(dà)爆炸开始，38万年(nián)之后，可见光终于可以畅通无阻地穿(chuān)越在(zài)宇宙当中(zhōng)了。经过(guò)了130多亿年之(zhī)后，这些光在宇宙空间背景(jǐng)上留下了各相(xiāng)同性的微(wēi)波(bō)辐射。其中红(hóng)色(sè)的部分表(biǎo)示温度较高的区域，蓝(lán)色则表示相对较冷(lěng)的区域，但实际上它们之间的温差只(zhǐ)有万(wàn)分之一。

科学(xué)家们通过(guò)对前(qián)景背景分离后的二值图像进行连通域提取和标(biāo)记之后(hòu)发现，如果宇宙当中(zhōng)没有暗物(wù)质，图形(xíng)看起来不(bù)应该(gāi)是(shì)这样的，而随着暗物质的(de)增(zēng)加，一些峰(fēng)值的幅度会减小，才(cái)变得看起来“和(hé)谐”。为了匹配宇宙微波背景辐(fú)射的(de)测(cè)量(liàng)值(zhí)，我(wǒ)们需要的暗(àn)物质大约是普通(tōng)物质的5倍。这个数字与解释星系当中恒星运动所(suǒ)需要(yào)的暗物质(zhì张镇风现在干嘛呢张镇风现状简介，张镇风现在在干嘛)比例(lì)是一致的。这(zhè)就(jiù)意味(wèi)着。

用(yòng)了一(yī)个简单的理(lǐ)论(lùn)框架，就很好地解释了(le)很多不同的观(guān)测结果。而(ér)暗物质的本质就是宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中存在着某种(zhǒng)类型的(de)粒子(zi)，它们不参与任何其他(tā)的(de)电磁作用，只通过引力(lì)来相(xiāng)互作用。所(suǒ)以(yǐ)如(rú)果能(néng)够找(zhǎo)到这种粒子的(de)存在，就相(xiāng)当于找到了暗物质存(cún)在的实际证据。这种(zhǒng)粒子到底(dǐ)是什么？科(kē)学家们(men)已经提出(chū)了数(shù)十(shí)种的假想目标，而要寻找这些不同的目标粒子所需(xū)要的实(shí)验方式也不相同。在过去的几十年当(dāng)中，人(rén)类为了寻找(zhǎo)这些(xiē)看不见、摸不(bù)到，几乎(hū)不会(huì)与常规物(wù)质相(xiāng)互作(zuò)用的“暗(àn)物质”，科学(xué)家们已经进行了(le)张镇风现在干嘛呢张镇风现状简介，张镇风现在在干嘛超过(guò)50次的实验(yàn)，却没(méi)有任何实质(zhì)性的(de)发(fā)现(xiàn)，除了一个(gè)地方(fāng)，意大利的格(gé)兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着(zhe)地球上最大的地(dì)学实(shí)验(yàn)室，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼高(gāo)的(de)探测器，一直致(zhì)力于(yú)寻找暗物质粒子的周期(qī)性震荡。

自1997年以来，这里的科(kē)学家声称(chēng)观测到(dào)了某种信(xìn)号。经过了20多年的(de)数(shù)据收集(jí)，人们发现(xiàn)了一个有趣(qù)的事情。探测率会(huì)在(zài)每年的6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年(nián)当中每年都是一样。一些科学家认为(wèi)这可能是人类(lèi)发现暗物质(zhì)的(de)第一个(gè)直(zhí)接证据。

但是为什么(me)暗物质(zhì)会(huì)产生周(zhōu)期性的年(nián)度信号呢(ne)？刚才我们讲了太阳系正在以220公里/秒的速度(dù)围绕(rào)着银(yín)河系进行移动，那么如(rú)果(guǒ)暗物质存在宇(yǔ)宙当中，这意味着我(wǒ)们也在以这样的速(sù)度在穿越着暗物质流，这个过程(chéng)中会产生相(xiāng)应的振荡，同(tóng)时地球又(yòu)以30公里/秒的速度(dù)围绕太(tài)阳进(jìn)行旋转(zhuǎn)。所以(yǐ)有半(bàn)年的时(shí)间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银(yín)河系的方(fāng)向(xiàng)是一致的，而另外半(bàn)年则与之相反。

而在6月份的时候(hòu)，地球与(yǔ)太阳的方向正好达到(dào)完全一致，这是理论(lùn)上地球穿(chuān)越(yuè)暗物质流最快的(de)时段。而在11月份，又恰(qià)好达(dá)到了最慢值(zhí)。尽管在实际的情况中，太阳(yáng)系相对银河(hé)系的平面呈(chéng)现了60度的倾(qīng)斜(xié)，但是这(zhè)并不影响这(zhè)个(gè)理论的有效性(xìng)。

因此科学家(jiā)认为这(zhè)可以用来解释，研究(jiū)人员们所观(guān)测到的周期性信号。当然也(yě)可能有其他的情况，造成这种(zhǒng)年度(dù)周(zhōu)期信(xìn)号的差(chà)异也(yě)可能是温(wēn)度、湿(shī)度、土(tǔ)壤中的水分(fēn)、高山上的积雪，甚至连(lián)意大利(lì)游客的数量也(yě)符合这个(gè)周期的规(guī)律。

所以，科学家们又在南(nán)半(bàn)球建立了一个(gè)几乎相(xiāng)同的(de)实验室，这里的(de)季节与之前的实验(yàn)室(shì)正(zhèng)好相反(fǎn)，而(ér)在这里，地(dì)球穿过暗物(wù)质流的运(yùn)动特(tè)征(zhēng)和第一(yī)个实验室是一(yī)样的。

因此(cǐ)，如果在这(zhè)里可(kě)以得到相同的信号，就可以成(chéng)为暗物质(zhì)所存在的非常有力的证据了。但是由于这个实验室刚刚建成不久，所(suǒ)以(yǐ)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(huì)发射一(yī)台新的望远镜，这台太空望远(yuǎn)镜叫做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小(xiǎo)跟哈勃望远镜相同，但它(tā)的宽视(shì)场仪(yí)器提(tí)供的(de)视野是(shì)哈勃(bó)红外仪器的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太空望(wàng)远镜其(qí)中一个关键(jiàn)的用途(tú)就(jiù)是(shì)探索暗物质(zhì)背后的(de)奥秘，对于探测的(de)结果，我(wǒ)们(men)只(zhǐ)能拭(shì)目以待了。费米实(shí)验室粒子天体(tǐ)物理中(zhōng)心的科学(xué)家丹琥珀和贾森斯(sī)特芬研究发现，如果暗物质存在，它们极有可能拥张镇风现在干嘛呢张镇风现状简介，张镇风现在在干嘛有另(lìng)一种(zhǒng)神秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)生命的诞生，或者说是生命进化的(de)一(yī)个重要因素。

如果这(zhè)一理论得到(dào)进一步的证实(shí)，那(nà)么遍(biàn)布宇(yǔ)宙当中的暗物质会(huì)不会(huì)意味着人(rén)类并不(bù)孤单(dān)呢？或许在(zài)宇(yǔ)宙当中(zhōng)某个角落(luò)的行星上，暗物质正在通过这样的效应创造生(shēng)命。当然，这些推论的大前提是要先(xiān)找到(dào)暗物质存在的实际证(zhèng)据(jù)。那么小(xiǎo)伙伴(bàn)们，你们觉(jué)得暗物质(zhì)到底存不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支(zhī)持(chí)是我更新的动(dòng)力(lì)！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 张镇风现在干嘛呢张镇风现状简介，张镇风现在在干嘛