宇宙是“人为(wèi)制(zhì)造”的？为何会存在科学无法解释的(de)“暗(àn)物质”？暗物质又究竟(jìng)是(shì)什么？人类为了寻找暗(àn)物质存(cún)在的证据，科(kē)学家们在过去的(de)几(jǐ)十年当(dāng)中进行了超过50次的长期实验，但是却没有发现任何的有效证据。除了一个地方，在1687年(nián)出版的(de)自然(rán)哲学数学(xué)原(yuán)理一(yī)书中，埃(āi)萨克牛顿发表了万有引力(lì)定律，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往(wǎng)后(hòu)的几百年(nián)来，当(dāng)天文(wén)学(xué)家们发现某(mǒu)些天体运行轨道出现异(yì)常，不符合万有引力定律的时候(hòu)，他们就会知道，周围一定有未知的天(tiān)体(tǐ)通过引力(lì)在(zài)摄动它的轨道。比(bǐ)如在(zài)1846年(nián)，奥本勒维耶就通过(guò)天王星运行轨道的异常，推算并且发(fā)现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥(míng)王星的发现都是应用万有引力定(dìng)律(lǜ)所取(qǔ)得(dé)重大天文成就的例子。但是这(zhè)些发现都是在恒星系统的尺(chǐ)度当中，可当我(wǒ)们上升到(dào)星系或者是星团的尺度，事情就开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的(de)物理学家弗里茨(cí)兹(zī)威基(jī)正(zhèng)在研究和测量后发星(xīng)系团的质量。这是一个由(yóu)数(shù)千个星系(xì)所组成的(de)巨大星系团，这(zhè)些星系被引力束缚在一起。测量(liàng)星系团的(de)质(zhì)量(liàng)一般会使用(yòng)到(dào)两种方法，当两种方法结(jié)果一致，就可以确定其质量的(de)范围(wéi)。

第一(yī)种是(shì)获(huò)得其"光度学(xué)的质量(liàng)"，需要的数据是测量(liàng)各个星系的光度。

第二种是(shì)动力学质量的计算，是(shì)利(lì)用光谱红移(yí)测量(liàng)星(xīng)系团中的各个星(xīng)系相对于星系团的运动速度。当测量结果出来之后，兹威基(jī)彻(chè)底懵了，“动力学质(zhì)量”竟然(rán)是“光度学质量(liàng)”的400倍。这意味着(zhe)，后发(fā)座星系团有99%的质量消(xiāo)失(shī)了，或者说这(zhè)99%的质量并不以(yǐ)可见光的形式所存在，我们(men)无法看到。最诡(guǐ)异(yì)的是，在测量速度的过(guò)程中，兹(zī)威(wēi)基发现星系团中很(hěn)多(duō)星系的速度比理(lǐ)论上(shàng)要快得多，按照牛顿的运动学(xué)定律，仅靠这些(xiē)可见星系(xì)的质量所(suǒ)产生的引力是无(wú)法(fǎ)将它们(men)束缚(fù)在星系团内的，它(tā)们(men)早就应该被抛出星(xīng)系(xì)团之外(wài)了，除非(fēi)有一种神秘的力量(liàng)在起作用，这种力(lì)量来源于某种隐形的物质。

据此，兹维基(jī)提(tí)出了这样部分(fēn)不可见的暗质(zhì)，它不发散光、吸光、反射(shè)光，但是(shì)它们(men)却占据着宇(yǔ)宙中(zhōng)绝(jué)大部分(fēn)的质量。只是(shì)当时(shí)的人们对这样的(de)一(yī)种说(shuō)法(fǎ)不屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗物质”这个(gè)词才再一(yī)次出现。天(tiān)文学(xué)家维(wéi)拉(lā)鲁宾和肯特福特在观测仙女座星(xīng)系中的恒星运动。理论上来说，距离中心越远的恒星在其(qí)轨(guǐ)道上的运行速度就会越慢。但是他们观测(cè)的结果却让人感到不可思议。

随(suí)着与中心距离(lí)的增加，恒星(xīng)的旋转速(sù)度几乎保(bǎo)持(chí)不变。可是根据牛顿的(de)万有引力定律，在星系当中如果没有足够大的(de)质(zhì)量来吸引它们(men)，这些(xiē)外围的恒星早就被甩到宇宙当(dāng)中了。基于这种现(xiàn)象，科(kē)学家们(men)会(huì)使用(yòng)一种相对标准的方法来解释暗物质的(de)存在，这种方法(fǎ)就是(shì)测量星系当(dāng)中气(qì)体在X轴(zhóu)上距(jù)离星(xīng)系(xì)中心(xīn)的距(jù)离，以及在Y轴上气体的(de)旋转(zhuǎn)速度(dù)。如果出现(xiàn)异常的(de)结果，就认为是由暗物质的(de)力(lì)量进入其中。

于是科学家们通过射电望远镜测(cè)量了距离(lí)星系中心(xīn)更(gèng)远距离(lí)的氢元素(sù)，发现它们的(de)旋转速(sù)度并不符合(hé)牛顿的力学定律。我们的太(tài)阳系也(yě)不例外，太阳系位于银河(hé)系的第(dì)三悬臂之上，距离银河(hé)系中心2.6万光年，根据(jù)万有引力定律进行(xíng)计算，太阳系(xì)的运行速(sù)度应该是(shì)160千米/秒，但(dàn)实际上，太阳系正在以220千(qiān)米/秒(miǎo)的速度围绕银(yín)河系(xì)旋(xuán)转(zhuǎn)，这个实际速度(dù)远(yuǎn)远大于理论速度，那么产(chǎn)生以(yǐ)上这种向心加速度的原(yuán)因(yīn)很可能就是存(cún)在着(zhe)一种我们看不到的物质，是(shì)这(zhè)些暗物质的引力效应将星系聚(jù)集在了一起。

也是从这时(shí)开始，越来越多的研究人员开始相(xiāng)信暗物质(zhì)的存在(zài)。科学家根据(jù)星系外恒星轨道的速度，估算在(zài)星系当中(zhōng)暗物(wù)质(zhì)的质量占整(zhěng)个星(xīng)系质量的85%。但是，暗(àn)物质并不是唯一可(kě)以(yǐ)解释这个(gè)现(xiàn)象的原因。在一(yī)项新的研究当中，科(kē)学家们发(fā)现，几乎(hū)没有引力效应的遥远恒星之间，也会出(chū)现速度上的微小差异(yì)。另外，天文学(xué)家还发(fā)现了一个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离地球大(dà)约2.5亿光(guāng)年，大小(xiǎo)和银河系不多，但是星系(xì)当中存在的恒星数量却只(zhǐ)有银(yín)河(hé)系(xì)的千(qiān)分之一(yī)。

所以在理论上，该星(xīng)系必须存在(zài)暗物质，否则就会分崩(bēng)离析。但是科学家们(men)使(shǐ)用最先进的望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)对其进(jìn)行了40个(gè)小时的详细测(cè)量之后，发现星(xīng)系中的恒星(xīng)运(yùn)动是可以用正(zhèng)常的(de)物质和力学定律来(lái)解释的。那(nà)么又有人提出，也许该(gāi)星(xīng)系的暗物质(zhì)，已经被(bèi)附(fù)近的另一(yī)个(gè)大(dà)星系剥离了。奇怪(guài)的(de)是(shì)，它的附近没有任何星系存在。造(zào)成(chéng)这些现象的除了暗物质的假(jiǎ)说之(zhī)外，另一种可能就是(shì)人(rén)类(lèi)对引力的理解还不直径26厘米等于多少寸，26厘米等于多少寸英寸够(gòu)全面，引力很可(kě)能在(zài)不同尺(chǐ)度空(kōng)间中的(de)工(gōng)作方(fāng)式是不同的，这(zhè)意味着(zhe)在行星系尺度(dù)中(zhōng)的天体会沿着它们(men)的轨道，按照我(wǒ)们所理解的方式(shì)运动。但是上升到星(xīng)系和星团的尺度，引力之间(jiān)的相(xiāng)互作用则是(shì)不同的(de)方式。对(duì)于在星系团之间的相互作用，科学(xué)家还(hái)引入(rù)了外(wài)部场效应的概念，指的是(shì)在数百(bǎi)万光(guāng)年的规模上，巨大的质量之间会产(chǎn)生对彼此特(tè)殊的效(xiào)果，这个理(lǐ)论(lùn)叫做MOND蒙(méng)德理论。如(rú)果MOND蒙德理论成(chéng)立，这意味着我们(men)需要对现(xiàn)在的物(wù)理定律进行修正，这些发现也让很多人(rén)认为暗物质(zhì)假说理论就(jiù)此终结。但是在宇宙当中(zhōng)还(hái)有(yǒu)关于暗物质存在的其他的理论证据，这些理论证据是蒙德理论所(suǒ)没法解(jiě)释的“引力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿(yì)光年的子弹星系团，由两(liǎng)个碰撞的星(xīng)系团所组成，类(lèi)似这样的星团，它们大(dà)部分的普通质量(liàng)都(dōu)在星系的(de)气体当(dāng)中。当星团以1000万公里/小时发生(shēng)碰(pèng)撞的时候(hòu)，星际气体的相互作(zuò)用就会导致温度的急剧(jù)升高，速度大(dà)幅(fú)降(jiàng)低。所以在理论上，在碰撞之后，子(zi)弹星系(xì)团大部分的质量(liàng)将位(wèi)于所有这些(xiē)气体所在的中(zhōng)间区域。那么我们通过什么来验证它的质量(liàng)区域到底是不是集中在中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太空望远镜传回(huí)了宇宙当中第一张全彩(cǎi)的(de)高清照片，在照片(piàn)中我们可以(yǐ)明显地看到很多星系似乎被(bèi)拉伸产生了巨(jù)大的(de直径26厘米等于多少寸，26厘米等于多少寸英寸)形变。其(qí)实这些(xiē)星系本身并不是真的(de)被(bèi)扭曲了(le)，也(yě)不是韦伯望远镜(jìng)出了(le)什么(me)问题，而是这样极遥远的(de)天体(tǐ)和(hé)我们地球上(shàng)的观(guān)测(cè)者之间。被一个质(zhì)量超级巨大的天(tiān)体遮挡，这个超(chāo)大(dà)质(zhì)量的东(dōng)西的引力，会使身后更遥(yáo)远星系(xì)的光都发生了扭曲。这个现(xiàn)象(xiàng)就是引力透镜效(xiào)应。这个巨大的天体可能是超大质量的黑(hēi)洞或者是暗物质。

所以当人们对(duì)子弹星系团观测的(de)时(shí)候，发现它的(de)大质量区域(yù)并(bìng)不是在中间(jiān)，而是在两侧(cè)。所以最(zuì)好的解(jiě)释(shì)方(fāng)法就是当星团发生全部的碰撞时(shí)，可被观测到的质量气体被卡在了中间(jiān)，暗物质则直接通过(guò)了这个(gè)区域，并在两(liǎng)边(biān)形成了(le)引力透镜。对子弹星系(xì)团的引力透镜(jìng)研究也被(bèi)认(rèn)为是暗物质存在的迄(qì)今为止最好(hǎo)的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙(zhòu)当中最古老的光。从宇宙大(dà)爆(bào)炸(zhà)开始，38万年之后，可见光终于可以畅(chàng)通无阻地穿越在宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。经过了130多(duō)亿年之后，这些光在宇宙空间(jiān)背(bèi)景(jǐng)上(shàng)留下(xià)了各(gè)相同性的微波辐射。其中红色(sè)的部分表示(shì)温度较高(gāo)的区(qū)域，蓝色则(zé)表示相对较冷的区(qū)域，但实际上它们(men)之(zhī)间的温差只有(yǒu)万分(fēn)之一。

科学家(jiā)们通过(guò)对前景背景分离后的二值图(tú)像(xiàng)进行连(lián)通(tōng)域提取和标记之后发现，如果宇宙(zhòu)当中没有暗物(wù)质，图形看起来不(bù)应该(gāi)是这样的，而随着暗物质的增(zēng)加，一些(xiē)峰值(zhí)的(de)幅度(dù)会减小，才变得看起来(lái)“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙(zhòu)微波背景辐(fú)射的测量(liàng)值(zhí)，我们需要的暗(àn)物质(zhì)大约是普通物质的5倍(bèi)。这个(gè)数字与(yǔ)解(jiě)释星系当(dāng)中恒星运动所需要的暗物质比例是一致的。这就意味(wèi)着。

用(yòng)了(le)一(yī)个简单的理(lǐ)论框(kuāng)架，就很好地解释了很多(duō)不同的观测(cè)结果。而暗物(wù)质的本质就是宇宙(zhòu)当中存在着某种类型(xíng)的(de)粒子(zi)，它们(men)不参与任何其(qí)他的电磁作用(yòng)，只通(tōng)过引力来(lái)相互作(zuò)用(yòng)。所以(yǐ)如果能(néng)够找(zhǎo)到这(zhè)种粒子的(de)存在，就相(xiāng)当于找到了(le)暗(àn)物质存在(zài)的(de)实际证据。这种粒子到底是什么？科学(xué)家们已(yǐ)经提出了数(shù)十(shí)种的假(jiǎ)想目标，而要寻找这些不同的目标粒子所需要的实(shí)验方式也(yě)不相同(tóng)。在过去的几十年当中，人类(lèi)为了寻找这些(xiē)看不(bù)见、摸(mō)不(bù)到，几(jǐ)乎不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科学家们(men)已(yǐ)经进(jìn)行了超(chāo)过50次的(de)实(shí)验，却没有任何实质性(xìng)的发现，除了一个(gè)地方，意大利的(de)格兰(lán)萨索山，隶属于阿尔(ěr)卑(bēi)斯山脉。

在山(shān)下1400米处的地下(xià)矿井当中，藏着地球(qiú)上最大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一(yī)个三层楼(lóu)高的探测(cè)器，一直致力于寻找暗物质粒子的(de)周期性震荡。

自1997年(nián)以来，这里的科学家声称观测(cè)到了某种(zhǒng)信号。经过了20多年(nián)的数据(jù)收集(jí)，人们发(fā)现(xiàn)了一个有趣的事情。探(tàn)测率会在每年的6月份(fèn)达到峰(fēng)值，然后在11月降(jiàng)到最低，而且(qiě)在20年当中每年都(dōu)是一样。一些科学家认为这可能(néng)是(shì)人类发现暗(àn)物质的第一(yī)个直接证据。

但(dàn)是为什么暗物质会产生周期(qī)性的年度信号呢(ne)？刚(gāng)才我们讲(jiǎng)了太阳系(xì)正在(zài)以220公里/秒(miǎo)的速度围绕着银河(hé)系进行(xíng)移(yí)动，那么如果暗物质(zhì)存(cún)在直径26厘米等于多少寸，26厘米等于多少寸英寸宇(yǔ)宙(zhòu)当中，这意(yì)味着(zhe)我们也在以这(zhè)样的速度在(zài)穿(chuān)越着暗物质流，这个过(guò)程中会产(chǎn)生(shēng)相应的振荡，同时地(dì)球又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有半(bàn)年的时间，地球(qiú)围绕(rào)太阳的(de)方向与太阳环(huán)绕银河系的方向是一(yī)致的，而另(lìng)外(wài)半年则与之相反。

而在6月份的(de)时(shí)候，地(dì)球与(yǔ)太阳(yáng)的方(fāng)向正好达到(dào)完全一致，这是(shì)理论上地球(qiú)穿越暗(àn)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)管在实(shí)际的情况中，太阳(yáng)系相对银河系的平(píng)面呈(chéng)现了60度(dù)的(de)倾斜(xié)，但(dàn)是这并不影响这个理论的有(yǒu)效(xiào)性。

因(yīn)此科学家认为(wèi)这可以(yǐ)用来解释，研究人员们所观测到的周期性信号。当然也可能有其他的情(qíng)况，造成这种年度周期信号的(de)差异也可能是温(wēn)度、湿度、土(tǔ)壤中的水分、高山上的积雪，甚(shèn)至连意大利游客的数量也符合这(zhè)个(gè)周期的规律。

所以，科学家们又在(zài)南半(bàn)球建立了(le)一(yī)个(gè)几乎(hū)相同的实验室，这(zhè)里的季节(jié)与之前(qián)的实(shí)验室正好相反，而在这(zhè)里，地球穿过暗物(wù)质流的运动特(tè)征和第一个实(shí)验室是一样的。

因此，如果在这里可以得(dé)到相同的信号，就(jiù)可以成(chéng)为暗物质所存(cún)在的非常(cháng)有力(lì)的证(zhèng)据了。但(dàn)是由于这个实验室刚刚建成不久，所以截至(zhì)目前还无法提(tí)供相应的(de)数据支持。另(lìng)外，在(zài)2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太空望远(yuǎn)镜叫做“南希格雷(léi)斯罗(luó)曼”，它的主镜大小跟哈勃望(wàng)远镜相(xiāng)同，但它的(de)宽(kuān)视场仪器提(tí)供的视野是哈勃红外仪器的(de)100倍。南希格雷斯罗曼太空(kōng)望远镜其中一个关键的用途(tú)就是探索暗物质背后的奥秘，对(duì)于探测的结果，我们只能拭目以(yǐ)待了。费米实验室粒子天体物理中心的(de)科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究(jiū)发现，如果暗物质存在，它们极有可能拥有另一种神秘的效(xiào)应(yīng)，这种暗物质效应，会支持(chí)宇宙当(dāng)中生命的诞生，或(huò)者说是生命进化的一个重(zhòng)要因素。

如果这一理论得到进一步(bù)的(de)证实，那么遍布宇宙(zhòu)当中的暗物质(zhì)会不会意味着人类并不孤(gū)单呢？或(huò)许在宇宙当中(zhōng)某(mǒu)个角(jiǎo)落的行星上，暗物质正在通过这样的效应创造生命。当然，这些(xiē)推论的(de)大前提是要先找(zhǎo)到暗物质存在的实际证(zhèng)据。那么小(xiǎo)伙(huǒ)伴(bàn)们，你们觉得暗(àn)物质到底存不存在呢？喜欢(huān)请点赞，你的支持是我(wǒ)更新的动力(lì)！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 直径26厘米等于多少寸，26厘米等于多少寸英寸