宇(yǔ)宙是“人为制造”的？为何会存在科学无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人(rén)类(lèi)为了寻找暗(àn)物(wù)质存在的证据(jù)，科(kē)学家们在过去(qù)的几十年当中进行了超过50次的长期实验，但是却没有(yǒu)发现(xiàn)任何的有效证(zhèng)据。除了一个(gè)地方(fāng)，在1687年出版的自然(rán)哲学数学原(yuán)理一书(shū)中，埃萨(sà)克牛顿发(fā)表了(le)万有引力定律，它揭示了宇(yǔ)宙中天体(tǐ)运动的规(guī)律(lǜ)。往后的几(jǐ)百年来，当(dāng)天文(wén)学家们发(fā)现(xiàn)某些天(tiān)体运行轨道出现异常，不(bù)符(fú)合万有引力定律的时候，他(tā)们就(jiù)会知道，周围一定有(yǒu)未(wèi)知(zhī)的天体通过引力在(zài)摄动(dòng)它的轨(guǐ)道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就(jiù)通(tōng)过天(tiān)王星运行轨道的异常，推算(suàn)并且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥(míng)王星的发现都是应用万有引(yǐn)力定律(lǜ)所取得(dé)重大天文成就的例子。但是(shì)这些发(fā)现都是在恒星系统的尺度当中(zhōng)，可(kě)当我们上升到星系或者是星(xīng)团(tuán)的尺(chǐ)度，事情就开始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家(jiā)弗里茨兹威基正在研(yán)究和(hé)测(cè)量后发星系团的质量。这是一个(gè)由数千个星(xīng)系所组成的巨(jù)大星系团，这些星(xīng)系被引力(lì)束缚在(zài)一(yī)起。测量星系团的质量一般会使用到两种方法(fǎ)，当两种方(fāng)法结果一致，就可(kě)以确定(dìng)其质量的范(fàn)围。

第(dì)一种是(shì)获得其"光度(dù)学的质量"，需要的数据是测量各个星系的光度。

第二种是动力学质量(liàng)的计算，是利用光(guāng)谱红移测量(liàng)星系(xì)团中的各个(gè)星系(xì)相对(duì)于星系团的(de)运动速度。当测量结果出来之后，兹威(wēi)基彻底懵(měng)了，“动力学质(zhì)量”竟(jìng)然是“光度学质量(liàng)”的(de)400倍。这意味着，后发座星系(xì)团有99%的质(zhì)量消失了，或者说这99%的质量并不以可见光的形式所存(cún)在，我(wǒ)们无法看(kàn)到。最诡异的是，在测量速度的过(guò)程中，兹威基发现星系(xì)团(tuán)中很多星系的(de)速(sù)度比(bǐ)理论上要快得多，按照牛顿的运(yùn)动学(xué)定律(lǜ)，仅(jǐn)靠这(zhè)些可见星系的质量所(suǒ)产生的(de)引力是无(wú)法将它们束(shù)缚在星系团内(nèi)的，它(tā)们(men)早就应该被抛出星系团之外了(le)，除(chú)非有(yǒu)一种神秘的(de)力(lì)量在起作用(yòng)，这种力量来源(yuán)于(yú)某种隐形的(de)物质。

据此，兹维基提(tí)出了这(zhè)样部分不(bù)可见的(de)暗(àn)质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们(men)却占据着宇宙中绝大部分的质(zhì)量。只(zhǐ)是当时的人们对这样的一种(zhǒng)说法不屑一顾。

直到(dào)40年之(zhī)后，“暗物质”这个词才再(zài)一次(cì)出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福(fú)特在观测仙女座星系中的(de)恒星(xīng)运(yùn)动。理论长城有什么特点和景观特点 长城是谁修建的上来说(shuō)，距(jù)离中(zhōng)心越远的恒星在其轨(guǐ)道(dào)上的运(yùn)行速(sù)度就(jiù)会越(yuè)慢。但是他们观测的结果却让(ràng)人感到不可思议。

随(suí)着与中心距离的(de)增加，恒星的旋转速度几乎保持(chí)不变。可(kě)是根(gēn)据牛顿的万有引力定(dìng)律，在星(xīng)系当中如(rú)果(guǒ)没(méi)有足(zú)够大的质量来吸引它们，这些外围的恒星早就被甩到(dào)宇宙当中了。基于这(zhè)种现象，科学家们会使用一种(zhǒng)相对标准(zhǔn)的(de)方法来解(jiě)释暗物质(zhì)的存在(zài)，这种方法就(jiù)是(shì)测量星(xīng)系当(dāng)中气体在(zài)X轴(zhóu)上距离星系中心的距离，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋转速(sù)度。如(rú)果(guǒ)出现(xiàn)异常的结果，就认为(wèi)是由暗物质的(de)力(lì)量进(jìn)入其(qí)中。

于(yú)是科学家(jiā)们通过射电望(wàng)远镜测量了(le)距离星系中心更(gèng)远距(jù)离(lí)的氢元素(sù)，发现它们的旋转速度并不符合牛顿的力学定律。我们(men)的太(tài)阳系也不例外，太阳系位于(yú)银河(hé)系的(de)第(dì)三悬(xuán)臂之(zhī)上，距(jù)离银(yín)河系中心(xīn)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(gāi)是160千(qiān)米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的(de)速(sù)度围(wéi)绕(rào)银(yín)河(hé)系旋转，这个(gè)实际速(sù)度远远(yuǎn)大于理论速度，那(nà)么产生以上(shàng)这(zhè)种向心加速度的原(yuán)因很可能就是存在(zài)着一种我们看不到的(de)物质，是这些暗物(wù)质的引力效应将(jiāng)星系(xì)聚(jù)集在(zài)了一起。

也是从这时开始，越来越多的研(yán)究(jiū)人员开始(shǐ)相信(xìn)暗物质的存在(zài)。科学家根据星系外恒星轨道的速度，估算在(zài)星系当中(zhōng)暗物质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗(àn)物质并不(bù)是唯一可以解(jiě)释(shì)这个现(xiàn)象的(de)原因。在(zài)一项新的研(yán)究当中，科学家们发(fā)现，几乎没有(yǒu)引力效应的遥远(yuǎn)恒(héng)星之间，也会出现速(sù)度上(shàng)的(de)微小(xiǎo)差(chà)异。另外，天文学家还发现了一(yī)个反常的星(xīng)系(xì)，叫做Agc114905。这(zhè)个星系(xì)距离(lí)地球大约(yuē)2.5亿(yì)光年(nián)，大小和银河系不多，但是星系当中(zhōng)存在的(de)恒星数(shù)量(liàng)却只有银(yín)河系的千分(fēn)之(zhī)一。

所以在理论(lùn)上，该星系(xì)必须存在暗物质(zhì)，否则(zé)就会(huì)分崩(bēng)离析。但是科学家们使用最(zuì)先进的望远镜(jìng)对其进行(xíng)了40个小时的详细测量之后，发现星系中的恒星运动是可(kě)以用正常(cháng)的(de)物质和力学定(dìng)律来解释的。那么又有人提出，也许该(gāi)星系(xì)的暗物质，已经(jīng)被附近的另(lìng)一(yī)个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没有任何星系存在。造(zào)成这些现象的除了暗物质的假说之外，另一种可能就(jiù)是(shì)人类对引力的(de)理解还不够全面(miàn)，引(yǐn)力很可(kě)能在不同尺度空间中(zhōng)的工作方式(shì)是不同(tóng)的，这意味着在(zài)行星系尺(chǐ)度中的天体会沿(yán)着它们的轨道(dào)，按照我(wǒ)们所理(lǐ)解(jiě)的(de)方式运动。但是(shì)上(shàng)升到(dào)星系和星团(tuán)的(de)尺度(dù)，引力之间的相互作用(yòng)则是(shì)不同的(de)方式。对于在星系团之(zhī)间(jiān)的相互作用，科学家还引入了外部场(chǎng)效应的概念，指的是在数百万光年的规模上，巨大的质量(liàng)之间会产生对(duì)彼此(cǐ)特(tè)殊的效果(guǒ)，这个(gè)理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙(méng)德理论成(chéng)立，这意味(wèi)着我们(men)需要对现在的物理定律进行修正，这些发现也让很多(duō)人(rén)认为暗物质假说理论就此终结。但(dàn)是在宇宙(zhòu)当中还有关于暗物(wù)质存在的其(qí)他的理论证据，这些理(lǐ)论(lùn)证据是(shì)蒙德理(lǐ)论所(suǒ)没法解释的“引力(lì)透镜”。

径向(xiàng)距(jù)离为37亿(yì)光年的(de)子弹星(xīng)系团，由两个碰撞的星(xīng)系团所组(zǔ)成，类(lèi)似(shì)这样(yàng)的星团，它们大部分的普通质(zhì)量都(dōu)在(zài)星系的(de)气体当(dāng)中(zhōng)。当星团(tuán)以1000万公(gōng)里(lǐ)/小时发生碰(pèng)撞的时候，星际气(qì)体的相(xiāng)互作(zuò)用就会导致温(wēn)度的急剧升高，速度大幅降低(dī)。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星(xīng)系团大部分的质量将位于所有这(zhè)些气体所(suǒ)在(zài)的中间区域。那么我们通过(guò)什么来验证它的质量区(qū)域到底是(shì)不是(shì)集(jí)中在中间(jiān)呢？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太空望远镜传回了宇宙(zhòu)当中(zhōng)第一张全彩(cǎi)的高清照片，在照片(piàn)中(zhōng)我们可以明显地看到(dào)很多星系(xì)似(shì)乎被拉伸产生了巨大的形(xíng)变。其(qí)实这些星系本身并不是真的(de)被扭曲了，也不是韦(wéi)伯望远镜出了什么问题，而(ér)是这样极遥远的天体和(hé)我们地球上的观测者之间(jiān)。被一个质(zhì)量超级巨大的天体遮挡(dǎng)，这个超大质量的东(dōng)西(xī)的引力，会使(shǐ)身后更遥远星(xīng)系的光都发生(shēng)了(le)扭曲。这(zhè)个(gè)现象就是引力(lì)透镜效应。这个巨(jù)大(dà)的天体可能是超大质量的黑(hēi)洞或者是暗物质。

所以当人们对子弹星系团(tuán)观(guān)测(cè)的时候，发现它的大质量区(qū)域并不是在中间，而是在两侧。所(suǒ)以最好(hǎo)的解释方法就是当(dāng)星团发生全(quán)部的碰撞时，可被观测到的(de)质量气体被(bèi)卡在了中间，暗物质(zhì)则直接通过了这(zhè)个区域，并在两边(biān)形成了引力(lì)透镜。对子弹星(xīng)系团的引力(lì)透(tòu)镜研究也被认为是暗物(wù)质存在的迄(qì)今为止最好(hǎo)的理论(lùn)证据。

除(chú)此之外，还有(yǒu)来(lái)自宇宙当(dāng)中最古老的光。从宇宙大(dà)爆炸开始，38万(wàn)年之后，可见光终(zhōng)于可以(yǐ)畅通无阻地穿越在宇宙当(dāng)中了(le)。经过(guò)了130多亿年之后，这些(xiē)光在(zài)宇宙空间背景上留下(xià)了各相同(tóng)性的微波辐射(shè)。其中红(hóng)色的部(bù)分表示温度较(jiào)高(gāo)的(de)区域，蓝色则表示(shì)相对较冷的区域，但实际上它们之(zhī)间的温差只有万分之一。

科学家们通过对前(qián)景(jǐng)背景分(fēn)离后(hòu)的(de)二(èr)值图(tú)像进行连通域提取和标记之后发现(xiàn)，如果宇宙(zhòu)当中没有暗物(wù)质，图形(xíng)看起来(lái)不应该(gāi)是这样的，而随着暗(àn)物(wù)质的增加，一些峰值的幅度会减小(xiǎo)，才(cái)变得看(kàn)起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背(bèi)景辐(fú)射的测(cè)量值，我们(men)需(xū)要的暗物(wù)质大约是普通物质(zhì)的5倍。这个(gè)数字与解释星系当(dāng)中恒星(xīng)运动所需要的(de)暗物质比例是一致的。这就(jiù)意味着。

用(yòng)了(le)一个简单的理论框(kuāng)架，就(jiù)很好地解(jiě)释了很多不(bù)同的观测结果(guǒ)。而暗(àn)物质的(de)本质就(jiù)是宇宙当中(zhōng)存在着某种类型(xíng)的(de)粒子，它们不参与任何其他的(de)电磁(cí)作用，只通过引力来相互作用。所以如果能够(gòu)找到这种粒子的存在，就相(xiāng)当(dāng)于找到了暗物质存在的实(shí)际(jì)证据(jù)。这种粒子(zi)到底是什么？科(kē)学(xué)家(jiā)们已经提出了数十种的假想目标，而要(yào)寻找这些不同(tóng)的(de)目标(biāo)粒子所需要(yào)的实验方式(shì)也不相同。在过去的几十(shí)年当中(zhōng)，人类为了寻找这(zhè)些看不见、摸(mō)不到，几乎不会与常规物质相互作用的(de)“暗物(wù)质”，科学家(jiā)们已(yǐ)经(jīng)进行(xíng)了超过50次(cì)的实(shí)验，却没有(yǒu)任何实质性的发现，除了一个(gè)地方，意大利的格(gé)兰萨(sà)索山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯(sī)山脉。

在(zài)山下1400米处的地下(xià)矿井当中，藏着(zhe)地(dì)球(qiú)上(shàng)最(zuì)大的地学实验室，这个(gè)实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有(yǒu)一个三(sān)层楼高的探测(cè)器，一直致力于寻(xún)找暗物质粒子(zi)的周(zhōu)期(qī)性(xìng)震荡(dàng)。

自1997年以(yǐ)来，这里的科学家(jiā)声称观测(cè)到了某种信(xìn)号。经过了20多年的数据收集(jí)，人(rén)们发现了(le)一个(gè)有趣的事情。探测率会在每年的(de)6月(yuè)份(fèn)达到峰值，然后(hòu)在11月降到最低，而且(qiě)在20年当中每年都是一样。一些科学家(jiā)认为这可能是人(rén)类发现暗物质的第一个(gè)直接证据。

但是为(wèi)什(shén)么暗物质会产生(shēng)周(zhōu)期性的年度信(xìn)号(hào)呢？刚(gāng)才我们讲了(le)太阳系正在以(yǐ)220公里/秒的速度围长城有什么特点和景观特点 长城是谁修建的(wéi)绕(rào)着银河系(xì)进行移动，那么如果暗(àn)物(wù)质存在宇宙当中，这意味着我们也在(zài)以这样的速度在穿越着(zhe)暗物质(zhì)流(liú)，这个过程中会产(chǎn)生相应(yīng)的振荡，同时地球又以30公里/秒的(de)速(sù)度围绕(rào)太阳进行旋转。所(suǒ)以(yǐ)有半(bàn)年的时间，地球围绕太阳(yáng)的方向与太(tài)阳环绕(rào)银河系的方向(xiàng)是一(yī)致的，而另外半(bàn)年则(zé)与之相(xiāng)反。

而在6月份的时候，地球(qiú)与太阳(yáng)的(de)方向(xiàng)正好(hǎo)达到完(wán)全一致，这是(shì)理论上地球穿(chuān)越暗物质流最快的时段。而在11月(yuè)份，又(yòu)恰好(hǎo)达(dá)到了最(zuì)慢值(zhí)。尽管在实际的情况中，太(tài)阳系相对银河系的平面呈现了60度的(de)倾斜，但是这(zhè)并不影响这(zhè)个(gè)理论的有效性。

因此科学家认为这可以(yǐ)用来解释(shì)，研究人员(yuán)们(men)所观测到的周期(qī)性信号。当然也可能(néng)有其他的情(qíng)况，造成这种(zhǒng)年度周(zhōu)期信(xìn)号(hào)的差(chà)异(yì)也可能是温(wēn)度、湿度、土壤(rǎng)中的水分(fēn)、高山上的积雪(xuě)，甚至(zhì)连意大(dà)利(lì)游客的数(shù)量也符合这个周期的规(guī)律。

所以，科(kē)学家们(men)又在南(nán)半球建立了一个几乎相同的实验室，这里的(de)季节与之(zhī)前的实验室正好相反，而在(zài)这里(lǐ)，地球(qiú)穿过暗物质流的运动特征和第一个(gè)实(shí)验室(shì)是一样的。

因此，如果在这里可以得到相(xiāng)同的信号，就可以成为暗(àn)物质所(suǒ)存(cún)在的(de)非常(cháng)有力的证据了。但是(shì)由于这个实验室刚刚(gāng)建成不久，所(suǒ)以截至目前还无法提供相应的数据支持。另(lìng)外，在2025年(nián)，NASA将会发射一台(tái)新的望远(yuǎn)镜，这(zhè)台太空望远镜叫做“南希格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提供的视野是哈勃红外仪器(qì)长城有什么特点和景观特点 长城是谁修建的的(de)100倍。南希格雷斯罗曼太空望(wàng)远镜其中(zhōng)一个关键的用途就(jiù)是探索暗(àn)物质背后的(de)奥秘，对(duì)于探(tàn)测的(de)结果(guǒ)，我们只能拭目以待了(le)。费米实验室粒(lì)子天体物理(lǐ)中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研(yán)究发(fā)现，如果暗物质存(cún)在(zài)，它们(men)极有可能拥有另一种(zhǒng)神秘的(de)效应，这种暗物质效(xiào)应，会支持宇宙(zhòu)当中(zhōng)生(shēng)命的(de)诞生，或者(zhě)说是生(shēng)命进化的(de)一个重(zhòng)要(yào)因素。

如果这一理(lǐ)论得到进一步的(de)证实(shí)，那(nà)么(me)遍布宇宙当中的(de)暗物质会不会意味(wèi)着(zhe)人类并不孤单呢？或许在宇(yǔ)宙(zhòu)当中某个角(jiǎo)落的(de)行星上，暗物质正在通过(guò)这样的效应创造生命。当然，这(zhè)些推(tuī)论的大前提(tí)是要先找(zhǎo)到暗物质存在(zài)的实际证据。那么小伙伴们(men)，你们(men)觉得暗物质(zhì)到底存不存在呢？喜(xǐ)欢请点赞(zàn)，你的支持(chí)是我更新(xīn)的动力(lì)！

未经允许不得转载：泉州电动车网 福建骑行网 长城有什么特点和景观特点 长城是谁修建的