宇宙是“人为制造”的(de)？为(wèi)何会存在科(kē)学(xué)无法解释的“暗物质”？暗(àn)物质又究竟是(shì)什么？人类为了寻找暗物质(zhì)存在的证据，科学家们在过去的几十年(nián)当中(zhōng)进行了超过50次的长(zhǎng)期(qī)实验，但是却没有(yǒu)发现(xiàn)任(rèn)何的有效证据。除了一(yī)个(gè)地方，在1687年出版的自(zì)然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有引力定(dìng)律，它揭示了宇宙(zhòu)中天体运动的规律(lǜ)。往(wǎng)后(hòu)的几百年(nián)来，当天文学家们(men)发现某些天体(tǐ)运(yùn)行(xíng)轨道出现异常，不符合万(wàn)有(yǒu)引(yǐn)力(lì)定律的时候(hòu)，他(tā)们就会知(zhī)道(dào)，周围一定有未知的(de)天体通过(guò)引力在摄动(dòng)它的轨道。比如在1846年，奥本勒(lēi)维耶就通过天王星运行轨道的异常，推算并且发现(xiàn)了海王星的(de)存在。另(lìng)外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发现都是(shì)应用万有(yǒu)引(yǐn)力定(dìng)律(lǜ)所取得重大天文成就(jiù)的例子(zi)。但是这些发现都是在恒星(xīng)系统的尺度当中，可当我们上升到星系(xì)或(huò)者是星团的尺(chǐ)度，事情就开始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学(xué)家弗里茨兹(zī)威基正在研究和测量后发星(xīng)系(xì)团的质量。这是一个由数千个星(xīng)系所(suǒ)组成(chéng)的巨大星系(xì)团(tuán)，这些星系被引(yǐn)力束(shù)缚在一起。测(cè)量星系团的质量(liàng)一(yī)般(bān)会(huì)使用到两种方法，当两(liǎng)种方(fāng)法(fǎ)结(jié)果(guǒ)一致，就可以(yǐ)确(què)定其(qí)质量的范围。

第(dì)一种是获得其"光(guāng)度学的质量"，需要的数据是(shì)测量各个星系(xì)的光(guāng)度。

第二种是动(dòng)力学质量的计算，是(shì)利用(yòng)光谱红移测量(liàng)星(xīng)系团中的各(gè)个星系相对于(yú)星系(xì)团的(de)运(yùn)动速度。当测量结果(guǒ)出来(lái)之后，兹威基彻底懵(měng)了(le)，“动力学质量”竟然(rán)是(shì)“光度(dù)学质量”的400倍。这(zhè)意(yì)味着(zhe)，后(hòu)发座星系团(tuán)有(yǒu)99%的质量(liàng)消失(shī)了(le)，或者说这99%的质(zhì)量并(bìng)不以(yǐ)可(kě)见光(guāng)的形(xíng)式(shì)所存在(zài)，我们无法看到。最诡异的是，在测(cè)量(liàng)速(sù)度的过程中，兹威基(jī)发现星(xīng)系团中很(hěn)多(duō)星系的(de)速度比(bǐ)理论上(shàng)要快(kuài)得多(duō)，按照牛顿的运动学定律，仅(jǐn)靠这(zhè)些(xiē)可见星(xīng)系(xì)的质量所产生的引力是无法将它(tā)们束缚(fù)在星系团(tuán)内(nèi)的，它们早就应该被抛(pāo)出星系团之外了，除(chú)非有一种神秘的力量在起作(zuò)用，这(zhè)种力量来源于某种隐(yǐn)形的(de)物质。

据此，兹维(wéi)基提(tí)出了这样部分(fēn)不(bù)可(kě)见的暗质(zhì)，它不(bù)发散光(guāng)、吸光、反射光，但是(shì)它(tā)们却占据着宇宙中绝大(dà)部分的质量(liàng)。只是当时的人们对这样的(de)一种说法不屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗(àn)物质”这个词才再一(yī)次出现。天文学家维拉鲁宾和(hé)肯特(tè)福特在观测仙女座星系中(zhōng)的恒星运动(dòng)。理论上来说(shuō)，距离中心(xīn)越远的(de)恒星在其轨(guǐ)道(dào)上(shàng)的运行速(sù)度(dù)就(jiù)会越慢(màn)。但(dàn)是他们(men)观测的结果却(què)让(ràng)人感到不可思议。

随着与(yǔ)中(zhōng)心(xīn)距离的增加(jiā)，恒星的旋转速度几乎保持不(bù)变。可(kě)是根据牛顿(dùn)的万有引力定(dìng)律(lǜ)，在星(xīng)系(xì)当中如果没有足够大的(de)质量来吸引它们，这些外围(wéi)的恒星早(zǎo)就被甩(shuǎi)到(dào)宇宙当(dāng)中(zhōng)了。基于这种现象(xiàng)，科(kē)学家们会使(shǐ)用一种(zhǒng)相(xiāng)对(duì)标准的方法(fǎ)来解(jiě)释暗(àn)物质的存在，这(zhè)种方法就是测量(liàng)星(xīng)系当中气体在X轴上距(jù)离星系中心的距(jù)离，以及在(zài)Y轴上气体的旋转速(sù)度。如果(guǒ)出现异常的结果，就认为(wèi)是由暗(àn)物质的力量(liàng)进入(rù)其中。

于是科学家们通过(guò)射电望远镜测(cè)量了距离星(xīng)系中(zhōng)心更远距离的氢元素，发现它们的旋转(zhuǎn)速度并不符合(hé)牛顿(dùn)的力学定律。我(wǒ)们的(de)太(tài)阳系也不例外，太阳系位于银(yín)河系的第三悬臂之(zhī)上(shàng)，距离(lí)银河系(xì)中心(xīn)2.6万(wàn)光年，根据万(wàn)有引力定律(lǜ)进行计(jì)算，太阳系的运行(xíng)速度应该是160千米/秒，但(dàn)实际上，太阳(yáng)系正在以(yǐ)220千米/秒的(de)速度围绕银(yín)河(hé)系旋(xuán)转，这个实际速度(dù)远(yuǎn)远大于理论(lùn)速度，那(nà)么产生以上(shàng)这种向心加速度的原(yuán)因(yīn)很可能(néng)就是存在着一种我们看不到的物质，是这些暗物质的引力效应将星(xīng)系聚集在了一起(qǐ)。

也是从这时开始，越来越多的(de)研究人(rén)员开始相信暗物质的存在。科学家根(gēn)据星系(xì)外恒星轨道(dào)的速度(dù)，估(gū)算(suàn)在星系当中暗物(wù)质的(de)质(zhì)量占画的作者是谁 画的作者是高鼎吗整(zhěng)个(gè)星系(xì)质量的(de)85%。但是(shì)，暗物质并(bìng)不是唯一可以解释这个现象的原因。在一项新(xīn)的研(yán)究当中，科学家们发(fā)现，几(jǐ)乎没有引力效应(yīng)的(de)遥(yáo)远恒(héng)星之(zhī)间，也会(huì)出现速度上的微(wēi)小差(chà)异。另外，天文学家还(hái)发(fā)现了一个反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星(xīng)系距离地球大(dà)约2.5亿光年，大小和银河系(xì)不多，但是星系当(dāng)中存在的恒星(xīng)数量却只(zhǐ)有银河(hé)系的千分之一。

所以在理论上(shàng)，该星(xīng)系必须存在暗物(wù)质(zhì)，否(fǒu)则就(jiù)会分崩(bēng)离(lí)析。但是科学家(jiā)们使用最先(xiān)进的望远(yuǎn)镜对其进行了40个(gè)小时的详细测量之后，发(fā)现星系(xì)中的恒(héng)星运动是可以用正(zhèng)常的物质和力学定(dìng)律画的作者是谁 画的作者是高鼎吗来解(jiě)释的。那么又有人提(tí)出，也许该星系的暗物质(zhì)，已经被(bèi)附近的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附(fù)近没有任何星系存在。造成这些现象的除了暗物(wù)质的假说之外(wài)，另一种可能就是人类对引(yǐn)力(lì)的(de)理解还不够全面(miàn)，引力很可能(néng)在不同尺度空(kōng)间中(zhōng)的(de)工(gōng)作方式(shì)是不(bù)同的，这意味着在行(xíng)星系尺(chǐ)度中的天(tiān)体(tǐ)会沿(yán)着它们的轨道，按照我们所(suǒ)理(lǐ)解的方式(shì)运动(dòng)。但是上(shàng)升到星系和星团的尺度(dù)，引力(lì)之间(jiān)的相互作用则是不同的方式。对于在星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(niàn)，指的是在数百万(wàn)光年的规模上，巨大的质量之(zhī)间会产生(shēng)对(duì)彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果(guǒ)MOND蒙德理论成立，这意味着(zhe)我们需要对现在的物理定(dìng)律进行修正，这些发现也(yě)让很多人(rén)认为暗物质假说理论就此终结。但是(shì)在(zài)宇(yǔ)宙当中还(hái)有关于暗物质存在的其他的(de)理论(lùn)证据，这(zhè)些(xiē)理论证(zhèng)据是蒙(méng)德理论所没法解(jiě)释的“引力透镜”。

径(jìng)向距(jù)离(lí)为(wèi)37亿光年的子(zi)弹星系团，由两个(gè)碰撞的星(xīng)系团所组成，类似这(zhè)样的星团(tuán)，它们大部分(fēn)的普(pǔ)通质(zhì)量都在星(xīng)系(xì)的气体当中。当星(xīng)团以1000万公里(lǐ)/小(xiǎo)时发生碰(pèng)撞的时候，星际气(qì)体的相互作用就会(huì)导致温度的急剧升高(gāo)，速(sù)度大幅降低。所以在(zài)理(lǐ)论上，在碰撞之后，子弹星系团大部(bù)分的质量将位(wèi)于所有这些(xiē)气体(tǐ)所在的中间区域。那么(me)我(wǒ)们(men)通过什么(me)来验(yàn)证它(tā)的质(zhì)量区(qū)域到底是不是集中在中间(jiān)呢？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太空望远镜(jìng)传回了宇(yǔ)宙当(dāng)中第一(yī)张全彩的高(gāo)清照片，在(zài)照片(piàn)中我们可以明显(xiǎn)地看到很多星系似(shì)乎被(bèi)拉伸产生了巨大的形变(biàn)。其(qí)实这些星系本身(shēn)并不是真的被扭曲了，也不是(shì)韦伯(bó)望(wàng)远镜出(chū)了什么问题，而是这(zhè)样极遥远的天体和(hé)我们地球上的(de)观(guān)测(cè)者之(zhī)间。被(bèi)一个质(zhì)量(liàng)超级(jí)巨大的天体遮挡，这个超大(dà)质量(liàng)的东西的引力，会使身后更遥远星系的光都发生了扭曲。这个现象就是(shì)引(yǐn)力透镜效应(yīng)。这(zhè)个巨(jù)大的天(tiān)体可能是(shì)超大质量的(de)黑洞或者是暗(àn)物质。

所(suǒ)以当人们对子弹星系团观测的时(shí)候，发现它的大质量(liàng)区域并不是在中(zhōng)间(jiān)，而(ér)是在两侧。所以最好的解释方法就是当星(xīng)团发生(shēng)全部的碰撞时，可被(bèi)观测到(dào)的质量气体被(bèi)卡在了中间，暗物质(zhì)则直(zhí)接通过了这个区(qū)域，并在两边形成了引力透(tòu)镜。对子弹星(xīng)系团的引力透镜研究(jiū)也被认为是暗物质存在的迄今为止最好的理论证(zhèng)据。

除此之外(wài)，还有来自(zì)宇宙当中(zhōng)最(zuì)古老的光(guāng)。从宇宙大爆炸(zhà)开(kāi)始(shǐ)，38万(wàn)年之后，可(kě)见(jiàn)光(guāng)终(zhōng)于可以畅通无阻地穿越在宇(yǔ)宙当(dāng)中了(le)。经过了(le)130多(duō)亿年之后，这(zhè)些光在宇宙(zhòu)空间背景上留下(xià)了各相同性的微波辐射。其中红色(sè)的部(bù)分表(biǎo)示温度较高的区域，蓝色则表示相对较冷的区域，但实际上它们之间的温差只有(yǒu)万分之(zhī)一。

科学家(jiā)们通过对前景背景分离后的二值图像进行连通域提取和标(biāo)记之后发(fā)现(xiàn)，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起来不应该是这样的，而随着暗物质的增加，一些峰值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙微(wēi)波(bō)背景辐(fú)射的测(cè)量值(zhí)，我们需要的暗物(wù)质大约是(shì)普(pǔ)通物(wù)质(zhì)的5倍(bèi)。这个数字与(yǔ)解释星系当中恒星(xīng)运动(dòng)所需(xū)要的(de)暗物质比例是一致的。这就意味(wèi)着。

用了(le)一个简单的理论框(kuāng)架，就很好地解释了很多不同的(de)观测(cè)结果。而暗物质的本质就是宇(yǔ)宙当中存在(zài)着某种类型的粒子，它们不参与任何其他的(de)电(diàn)磁作用(yòng)，只(zhǐ)通过引(yǐn)力来相互作用。所(suǒ)以(yǐ)如果能够找到(dào)这(zhè)种粒子的存在，就相当于找到了暗物(wù)质存在的实际(jì)证据。这种粒(lì)子到(dào)底是什么？科学家们已经提(tí)出了数十种的(de)假想目标，而要寻(xún)找这些(xiē)不同的目标粒(lì)子所(suǒ)需要(yào)的实验方式也不(bù)相同。在过去的(de)几十年(nián)当(dāng)中，人类(lèi)为了寻找这些看不见、摸不(bù)到，几乎不会(huì)与常规(guī)物质相互作用的“暗物质”，科学家们已(yǐ)经进行了超过50次的(de)实(shí)验，却没有任(rèn)何实质性的发现，除了一个地(dì)方(fāng)，意大(dà)利的格兰萨(sà)索(suǒ)山，隶属于(yú)阿(ā)尔卑斯(sī)山脉。

在山下(xià)1400米处的地(dì)下矿井当中，藏着地(dì)球上最大的(de)地学实(shí)验室，这个实(shí)验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三(sān)层(céng)楼高的探(tàn)测器，一直(zhí)致力于(yú)寻找暗(àn)物质粒子的周(zhōu)期性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的(de)科学(xué)家声称观测(cè)到(dào)了(le)某种信号。经(jīng)过了(le)20多(duō)年的数据收集，人们发现了一个有趣的事(shì)情。探测(cè)率(lǜ)会在(zài)每(měi)年的6月份(fèn)达到峰值(zhí)，然后在(zài)11月降到(dào)最低，而且(qiě)在(zài)20年当中每年都是一样(yàng)。一些科学(xué)家认为这可能是人类发现暗(àn)物质的(de)第一(yī)个(gè)直接证据。

但是为什么暗物质会(huì)产生周(zhōu)期性(xìng)的(de)年度信号呢？刚才我们讲了太阳系正在(zài)以220公里/秒(miǎo)的速(sù)度(dù)围绕着银(yín)河系进行移动，那么如果暗物质存在宇(yǔ)宙当中，这意味着我们也(yě)在以(yǐ)这(zhè)样的速(sù)度(dù)在穿越着暗物质流，这个(gè)过程(chéng)中会产生相应的振荡，同时地球又以30公里(lǐ)/秒的速(sù)度围绕太阳进行旋转。所以有(yǒu)半年的(de)时间，地球围绕太阳的方向与(yǔ)太阳环(huán)绕银河系的方向是一(yī)致的(de)，而另外(wài)半年则与之相反。

而在(zài)6月份的时候，地球与太阳的方向正(zhèng)好(hǎo)达到完全一致，这是理论上地球穿越暗物(wù)质流最快的时(shí)段。而在11月份，又恰好达到(dào)了(le)最慢(màn)值(zhí)。尽(jǐn)管在实际的(de)情况中，太(tài)阳系相(xiāng)对银河系的平面呈现了60度的倾(qīng)斜(xié)，但是这并不影响这(zhè)个理(lǐ)论的(de)有(yǒu)效性。

因此(cǐ)科学家认为这(zhè)可以用来解释，研究人(rén)员们所观(guān)测到的周(zhōu)期(qī)性信号。当然也可(kě)能(néng)有其他的(de)情况，造成这种年度周期信号的(de)差(chà)异也可能是温度、湿度、土(tǔ)壤中的水分(fēn)、高山上的积雪，甚至连意大利游客的数量也符合(hé)这个周期的(de)规律。

所以，科学家(jiā)们(men)又在南半球建立了一个几(jǐ)乎相同的(de)实验室，这里(lǐ)的季节与之前的实验(yàn)室正好相(xiāng)反，而在这里，地球穿过暗(àn)物质流(liú)的运动特征和第(dì)一个实验室是一样的。

因此(cǐ)，如果在这(zhè)里可(kě)以得(dé)到相同(tóng)的信(xìn)号，就可以成为暗(àn)物质所存在(zài)的非常有(yǒu)力的证据了。但(dàn)是由(yóu)于(yú)这个实验室(shì)刚刚建成不(bù)久，所以截(jié)至目前还无法提(tí)供相(xiāng)应的数(shù)据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射(shè)一台新(xīn)的望远镜，这(zhè)台太(tài)空望(wàng)远镜(jìng)叫做“南希(xī)格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜大(dà)小跟哈(hā)勃望远镜相(xiāng)同，但它的宽视(shì)场仪(yí)器提供的视野是哈勃(bó)红外仪器的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太空望远(yuǎn)镜其中一(yī)个关键的用途(tú)就是(shì)探(tàn)索暗物质背后的奥秘(mì)，对(duì)于(yú)探测的(de)结果，我们(men)只能拭目以待了。费米(mǐ)实验室粒子天体物理中心的科(kē)学(xué)家丹琥珀和贾森(sēn)斯(sī)特芬研(yán)究(jiū)发现，如果暗物(wù)质存在，它们(men)极有可能拥(yōng)有另一种神秘的效应(yīng)，这种暗物质效应，会(huì)支持宇(yǔ)宙当中生命的诞(dàn)生(shēng)，或(huò)者说是(shì)生命进化(huà)的一个重(zhòng)要(yào)因素。

如果这一理论得(dé)到进一步的(de)证实，那么遍布宇宙当中的(de)暗物质会不会(huì)意味着(zhe)人类并(bìng)不孤单(dān)呢？或许在宇(yǔ)宙当中某个角(jiǎo)落的(de)行星上(shàng)，暗物质(zhì)正在通过这样的(de)效应创造生命(mìng)。当(dāng)然(rán)，这(zhè)些(xiē)推论的大(dà)前提是(shì)要(yào)先找到暗物质存(cún)在的实际证据。那(nà)么小伙伴们，你们觉得暗物质(zhì)到(dào)底存不存在呢？喜欢请(qǐng)点(diǎn)赞，你的支(zhī)持是(shì)我更新的动力！

未经允许不得转载：泉州电动车网 福建骑行网 画的作者是谁 画的作者是高鼎吗