宇(yǔ)宙是(shì)“人为制(zhì)造”的？为何会存在科学无法解释(shì)的“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟是什么？人(rén)类为了寻找暗(àn)物质存在的证据，科学(xué)家们在过去的几十年当(dāng)中进行了超(chāo)过50次的长期实验(yàn)，但是却(què)没有发现任(rèn)何的有(yǒu)效证据。除了一个地(dì)方，在1687年出版的(de)自然哲学数学(xué)原理一书中，埃萨克(kè)牛顿发表(biǎo)了(le)万(wàn)有(yǒu)引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙中天体运动(dòng)的规律。往后的几百年来，当天(tiān)文(wén)学(xué)家们发现某些天(tiān)体运行轨道出现异常(cháng)，不符合万有引力定律的时(shí)候，他们就(jiù)会(huì)知道，周围一定有(yǒu)未(wèi)知的天(tiān)体通(tōng)过引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通过(guò)天(tiān)王星(xīng)运行轨道的异(yì)常，推算并且发现了海王(wáng)星的(de)存在。另外，哈雷彗(huì)星、冥王(wáng)星的发现都是应用万有(yǒu)引力定律(lǜ)所取得重(zhòng)大天文(wén)成就的(de)例子。但是这些(xiē)发现都是在恒星(xīng)系(xì)统的尺(chǐ)度当(dāng)中(zhōng)，可当我们上升到星(xīng)系或者(zhě)是星团(tuán)的尺(chǐ)度，事(shì)情就(jiù)开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威(wēi)基(jī)正在研(yán)究和(hé)测量后发星系(xì)团的质量。这是(shì)一个由数千(qiān)个(gè)星系所组成(chéng)的巨(jù)大(dà)星系团，这些星系被引力束(shù)缚在(zài)一起(qǐ)。测量(liàng)星系团的质量一般会使用(yòng)到两种方法，当两种方法结果一致，就(jiù)可以确(què)定其质量的范围。

第一种(zhǒng)是获得其(qí)"光度学的质量"，需(xū)要的数据是测量各个星系的光度。

第二种是动力学(xué)质量(liàng)的计算，是利用光谱红移测量星系(xì)团中的各(gè)个星系(xì)相(xiāng)对于星(xīng)系团的运(yùn)动速度。当(dāng)测(cè)量结果(guǒ)出(chū)来之(zhī)后，兹威基(jī)彻底懵了，“动(dòng)力学质(zhì)量(liàng)”竟然是“光度学(xué)质量”的400倍。这意(yì)味着，后发座(zuò)星(xīng)系团有99%的质量消失了，或者说(shuō)这99%的质量(liàng)并(bìng)不以可(kě)见(jiàn)光的形(xíng)式所存在，我们无法看到(dào)。最诡异的(de)是，在测量速度的过程(chéng)中，兹威基发现星系团中(zhōng)很多星(xīng)系的(de)速度比理论上(shàng)要快(kuài)得多，按照(zhào)牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星系的质量所产生的引(yǐn)力是无法将它们束缚在星系团内的，它(tā)们(men)早就应该被(bèi)抛出星(xīng)系团(tuán)之外了，除非有一种神秘的力量(liàng)在起作用，这种力量来源于某种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹维基提(tí)出(chū)了这样部分不(bù)可见(jiàn)的暗质(zhì)，它不发散(sàn)光、吸光(guāng)、反射光，但是(shì)它们(men)却(què)占据着(zhe)宇宙中绝大部(bù)分(fēn)的质(zhì)量。只是当(dāng)时(shí)的人(rén)们(men)对这样的一种说法不屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗物质(zhì)”这个词(cí)才再一次出现。天文学家维(wéi)拉鲁宾(bīn)和肯特福特在观测仙女座星系中(zhōng)的恒(héng)星运动。理论上来说，距离中心越远的恒星在其轨道上的运行速(sù)度就(jiù)会越(yuè)慢。但是他们观测(cè)的结果却(què)让人感到不(bù)可思(sī)议(yì)。

随(suí)着与中心(xīn)距离的增加，恒星的旋转速度(dù)几乎(hū)保持不变。可是(shì)根据牛顿的万有引力定律，在星系当(dāng)中(zhōng)如果(guǒ)没有足够大的(de)质量(liàng)来吸引它(tā)们，这些(xiē)外围(wéi)的恒星早就被(bèi)甩到宇宙当中了。基于这种现象，科(kē)学家们会使(shǐ)用一(yī)种相对(duì)标准的(de)方法来(lái)解释暗物质的存(cún)在(zài)，这种方法就是测量星系当(dāng)中(zhōng)气体在X轴(zhóu)上距离星系中心的距离(lí)，以及在(zài)Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常(cháng)的结果，就认为是由暗(àn)物质的力量进(jìn)入其中(zhōng)。

于是科(kē)学家(jiā)们通过射电(diàn)望远镜测量了距(jù)离星系中心更(gèng)远距离的氢元(yuán)素，发现(xiàn)它们的旋转速度并不(bù)符(fú)合(hé)牛(niú)顿(dùn)的力学(xué)定律。我们(men)的太阳系也不例外(wài)，太阳系位于(yú)银河系的第三悬臂(bì)之上(shàng)，距离(lí)银河系中心2.6万光年，根据(jù)万有引力(lì)定律进(jìn)行计算(suàn)，太阳系的(de)运行速(sù)度应(yīng)该是160千(qiān)米/秒，但实际上，太阳系正在(zài)以220千米/秒(miǎo)的速(sù)度(dù)围(wéi)绕银(yín)河系旋转，这(zhè)个实际速度(dù)远远大(dà)于理论速度，那么产生以(yǐ)上这(zhè)种向心加速(sù)度的原(yuán)因很(hěn)可能就是存在着一种(zhǒng)我们(men)看不到的物质，是(shì)这些暗物质(zhì)的引力效应将星系聚集(jí)在了一起。

也是从这时开始，越来越多的研究人员开始(shǐ)相信暗物(wù)质(zhì)的(de)存在。科学家根据星系外恒星(xīng)轨道的速度(dù)，估算(suàn)在星系当中暗(àn)物质(zhì)的(de)质量占(zhàn)整(zhěng)个星系质量的85%。但是，暗(àn)物质并(bìng)不是唯一(yī)可以解释这个现象(xiàng)的原因(yīn)。在一项新(xīn)的研究当中，科学家(jiā)们发(fā)现，几乎(hū)没(méi)有引力效应的遥(yáo)远恒(héng)星(xīng)之间，也会出现速(sù)度上的微小(xiǎo)差异。另外，天文(wén)学家还(hái)发(fā)现(xiàn)了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地(dì)球大约2.5亿光(guāng)年，大小和银河系不多，但是(shì)星系(xì)当中存在的恒星数量却只有(yǒu)银河系(xì)的千(qiān)分(fēn)之(zhī)一。

所以(yǐ)在理论上，该星系必须存在暗物质(zhì)，否(fǒu)则就会分(fēn)崩离析。但(dàn)是科学家们使用最先进的望远镜对其进(jìn)行了40个小时的详细测量(liàng)之(zhī)后，发现星系中(zhōng)的恒星运动是可以用正常的物(wù)质和力(lì)学(xué)定(dìng)律来解释的。那么又有(yǒu)人提(tí)出，也许该星系(xì)的(de)暗物质，已经被附(fù)近的另一个大(dà)星(xīng)系剥离了。奇怪(guài)的是，它(tā)的附近没有(yǒu)任何星系(xì)存在。造成这些现象的除了暗物(wù)质的假(jiǎ)说之外，另一种(zhǒng)可能就是人类对引(yǐn)力的理解还(hái)不够全面，引力(lì)很可能在不同尺度(dù)空间中的工作方式是不同的(de)，这(zhè)意味着在行星(xīng)系尺度(dù)中的(de)天(tiān)体会(huì)沿着它们的轨道，按照我们所理解的方式运动。但是上升到星系和星团的尺度，引(yǐn)力之间的相互(hù)作用则是不同的方(fāng)式。对于在星(中国十大文武学校哪间好，中国十大文武学校排行榜xīng)系团(tuán)之间的(de)相互作用，科学家还(hái)引入了外部场效应的概念，指(zhǐ)的是(shì)在数百万光年(nián)的规模上，巨大的(de)质(zhì)量之间会产生对(duì)彼此特殊的效果，这个理(lǐ)论(lùn)叫做(zuò)MOND蒙德理论。如(rú)果(guǒ)MOND蒙德理论(lùn)成立，这意味着我们需要(yào)对现在的(de)物理定律进行修正，这些(xiē)发(fā)现(xiàn)也(yě)让很多人认为暗物质假说理论(lùn)就此(cǐ)终结。但(dàn)是在宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)还(hái)有(yǒu)关于暗物质(zhì)存在的(de)其他的理论证据，这(zhè)些理(lǐ)论证据是蒙德理论所没法解(jiě)释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的星(xīng)系团所组成，类似(shì)这样的星团(tuán)，它们大部分(fēn)的普通质量都在星系的(de)气体当中。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞的时(shí)候，星际气体(tǐ)的(de)相互作用(yòng)就会导(dǎo)致温(wēn)度的急剧升高(gāo)，速度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之(zhī)后(hòu)，子弹星系团大部分的质量将位(wèi)于所(suǒ)有这些气体所在的中间区(qū)域(yù)。那么我们通过什么(me)来验(yàn)证它的质量区域到底是不是集中在(zài)中间呢(ne)？前不(bù)久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望远镜传(chuán)回了宇宙(zhòu)当中第一张全彩(cǎi)的高(gāo)清照片，在照片中(zhōng)我们(men)可以明(míng)显(xiǎn)地看到很(hěn)多星(xīng)系(xì)似(shì)乎被拉伸产(chǎn)生了(le)巨大的(de)形变。其(qí)实这(zhè)些星系本身并不是(shì)真的被扭曲了，也不是韦(wéi)伯望远镜出了什么问题，而是(shì)这样(yàng)极遥远的天体和我们(men)地球上的(de)观测者之间。被一个(gè)质量(liàng)超(chāo)级巨大的天体遮挡，这个超(chāo)大质量的(de)东西的引力，会使身后更遥(yáo)远星(xīng)系(xì)的(de)光都发生了扭曲。这个现象就是引力(lì)透镜效应。这(zhè)个(gè)巨大(dà)的天(tiān)体可能是超大质量的黑洞(dòng)或者是暗(àn)物(wù)质。

所(suǒ)以当人们对子弹星系团观测的时候，发(fā)现它的(de)大质量区域并不是(shì)在中间，而是在(zài)两侧。所以最好的解释方法(fǎ)就(jiù)是当星团发生全部的碰撞(zhuàng)时(shí)，可(kě)被观测到的质(zhì)量气体被卡在(zài)了中间，暗物质则直接(jiē)通过了这个区域，并在两(liǎng)边形成了引(yǐn)力透镜(jìng)。对(duì)子弹星(xīng)系团(tuán)的(de)引力透镜(jìng)研究也被认为(wèi)是暗物质(zhì)存在的迄今为止(zhǐ)最好的理(lǐ)论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最(zuì)古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终于可以(yǐ)畅通(tōng)无阻(zǔ)地穿越(yuè)在(zài)宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。经过了(le)130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景(jǐng)上留下了各相同性的微波辐射(shè)。其中(zhōng)红色的部分(fēn)表(biǎo)示温度较(jiào)高的区域，蓝色则表示相对(duì)较冷的区域，但实际上它们之间的温差只(zhǐ)有万分(fēn)之(zhī)一。

科学家们通(tōng)过对前景背景分离后(hòu)的二(èr)值图(tú)像进行连通(tōng)域提取和(hé)标记(jì)之后发(fā)现，如果宇宙当中没(méi)有暗物质(zhì)，图形看起来不应该是这样的(de)，而随着暗物质的(de)增(zēng)加(jiā)，一些峰(fēng)值的幅度会减小，才变得看起来“和(hé)谐(xié)”。为了匹配宇(yǔ)宙微波(bō)背景(jǐng)辐射的测量(liàng)值，我(wǒ)们(men)需要的暗物质大约是普通物质的5倍。这个数字与解释星系当(dāng)中恒(héng)星运动所需要的暗物质比例是一致的。这就意(yì)味着。

用了一个简单的理论框架，就很好地解(jiě)释了很多(duō)不同(tóng)的观测(cè)结果。而暗(àn)物(wù)质的本质就是宇宙当中存在着某种类型的粒子，它们不参与(yǔ)任何其他的电磁作用(yòng)，只通(tōng)过(guò)引力来相(xiāng)互作用。所以如果能够找到这种粒子的存在，就相(xiāng)当于(yú)找到了暗物质(zhì)存(cún)在的实际(jì)证据(jù)。这种(zhǒng)粒子到(dào)底是什么(me)？科(kē)学家(jiā)们(men)已经提出(chū)了数十种的假想(xiǎng)目标，而(ér)要寻找这(zhè)些不同的目(mù)标(biāo)粒子所需要的实验方式也不相同。在过去(qù)的几十年当(dāng)中，人类为了(le)寻找这些(xiē)看(kàn)不见(jiàn)、摸(mō)不(bù)到，几乎不会(huì)与常规物质(zhì)相互作用的“暗物质”，科(kē)学家们已经进行了(le)超过50次的实验(yàn)，却没有(yǒu)任何实(shí)质性的发现(xiàn)，除(chú)了一个地方(fāng)，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山(shān)脉。

在山下(xià)1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最大的地学实验(yàn)室(shì)，这个实验(yàn)室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高(gāo)的探测器(qì)，一(yī)直(zhí)致力于寻(xún)找暗(àn)物质粒子的周期性震荡(dàng)。

自1997年(nián)以来，这里的科学家声称观测到了某种信号。经过(guò)了20多年(nián)的数据收集(jí)，人们发(fā)现了一个有(yǒu)趣(qù)的事(shì)情(qíng)。探测率(lǜ)会(huì)在(zài)每年的6月份达到峰值，然后在11月降到最低(dī)，而且在20年当中每年都是一样。一些科学家(jiā)认为这可能是人类发现暗物质的第一个直接证(zhèng)据(jù)。

但是为什么暗(àn)物质会产生周期性的年度(dù)信号呢(ne)？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系正在以220公里/秒的速度围绕着银河(hé)系进(jìn)行移动(dòng)，那么(me)如果暗物质存在宇宙当中，这意味着我们也在以这(zhè)样的速(sù)度在(zài)穿越着(zhe)暗物(wù)质流(liú)，这个过程(chéng)中(zhōng)会产(chǎn)生(shēng)相(xiāng)应的(de)振荡，同时地球又以30公里/秒(miǎo)的速度围绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所(suǒ)以有半年(nián)的时(shí)间，地球围绕(rào)太阳(yáng)的方向与太阳(yáng)环绕银(yín)河系的方向是一(yī)致的，而(ér)另外半年则(zé)与之相反。

而在6月(yuè)份(fèn)的时候，地(dì)球与太阳的方向正好达到(dào)完全一致，这是理论上地球穿越暗物质(zhì)流(liú)最快的时段。而在11月(yuè)份(fèn)，又恰好达(dá)到了最慢值(zhí)。尽管在实际(jì)的情况中，太阳系相对银河系(xì)的(de)平面呈现了60度的倾(qīng)斜(xié)，但是这并不影响这个理(lǐ)论(lùn)的有效性。

因此科学(xué)家认为这(zhè)可以用来解(jiě)释(shì)，研究人员(yuán)们所(suǒ)观(guān)测到的周(zhōu)期性信号。当(dāng)然也(yě)可能有其他(tā)的情(qíng)况，造成这种(zhǒng)年(nián)度周期信号(hào)的差(chà)异也可(kě)能是温度、湿度(dù)、土壤(rǎng)中的(de)水分、高(gāo)山上的积(jī)雪，甚至连意大利游客的数量(liàng)也符合这个周(zhōu)期的规律。

所以，科学家们又在(zài)南半球建(jiàn)立了一个几乎相(xiāng)同(tóng)的实验室，这(zhè)里的(de)季节与(yǔ)之(zhī)前的实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗物质流的运动特征和第一(yī)个实验室是一样的。

因此，如果在这里可以得到相同(tóng)的信号，就可(kě)以(yǐ)成为暗物(wù)质所存(cún)在的非常(cháng)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(qián)还无法(fǎ)提供相应的(de)数据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太(tài)空(kōng)望(wàng)远镜叫做“南希格雷(léi)斯罗(luó)曼”，它(tā)的(de)主(zhǔ)镜大小(xiǎo)跟哈勃望远(yuǎn)镜相同(tóng)，但它的宽视场仪器提供的视野是哈(hā)勃红(hóng)外仪(yí)器的(de)100倍。南希(xī)格雷斯罗(luó)曼太空望(wàng)远镜其中一(yī)个关键的用途就(jiù)是探索暗物质背后的奥秘，对(duì)于探测的结果，我们只(zhǐ)能(néng)拭(shì)目以(yǐ)待(dài)了。费米实验室粒子天(tiān)体物理中心的科学家(jiā)丹琥珀(pò)和贾森斯特芬研究发现，如果暗(àn)物质(zhì)存在，它们极有可能拥有另(lìng)一种神秘的(de)效应(yīng)，这种暗物质效(xiào)应，会支(zhī)持宇宙当中生(shēng)命的诞生(shēng)，或者说是生命进(jìn)化的一个重(zhòng)要因素。

如(rú)果这一(yī)理论(lùn)得(dé)到进一步的(de)证实，那么遍(biàn)布宇(yǔ)宙当中(zhōng)的暗(àn)物质(zhì)会(huì)不会意味(wèi)着人类并不(bù)孤单呢？或(huò)许在宇(yǔ)宙当中某个角(jiǎo)落的行星上，暗物质正在通过这样的效(xiào)应创造(zào)生(shēng)命。当然，这些推论的大(dà)前提是要先找到暗物质(zhì)存在的实际证据。那么小伙伴们，你(nǐ)们(men)觉(jué)得暗物(wù)质到底存不存在(zài)呢？喜欢(huān)请点赞，你的支持是(shì)我(wǒ)更(gèng)新的动力！

未经允许不得转载：泉州电动车网 福建骑行网 中国十大文武学校哪间好，中国十大文武学校排行榜