宇宙是“人为制(zhì)造”的？为何会存在科学无法(fǎ)解释的“暗物质”？暗物质又究(jiū)竟是什么？人类为了寻找暗物质存在的证(zhèng)据(jù)，科学家们在过去的几(jǐ)十年(nián)当中进行了超过(guò)50次的长期实验，但是却没(méi)有(yǒu)发(fā)现任何(hé)的有效(xiào)证据(jù)。除了一个地方，在1687年出(chū)版的自然哲学数学原理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力(lì)定律，它(tā)揭示了宇宙中(zhōng)天体运动的规律。往后的几百年来，当天文(wén)学(xué)家们发现某些天体(tǐ)运(yùn)行(xíng)轨道出现异(yì)常，不(bù)符合万有引力定律的(de)时候，他(tā)们就会知(zhī)道，周(zhōu)围一(yī)定有(yǒu)未知(zhī)的(de)天体通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本(běn)勒维(wéi)耶就通过天王(wáng)星运行轨(guǐ)道(dào)的异常，推算并且发现了海(hǎi)王星的存在。另(lìng)外(wài)，哈(hā)雷(léi)彗(huì)星、冥王星的发现都是应用万有引力定(dìng)律所取得重大天(tiān)文成就的(de)例子。但是这些发现(xiàn)都是在恒星系统的(de)尺度当中，可(kě)当我(wǒ)们上升到星系或者(zhě)是星团的尺度(dù)，事情就开始变得诡异了(le)。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里(lǐ)茨兹威(wēi)基正在研究和(hé)测量后发星系团的质量(liàng)。这是一个由数千(qiān)个星系所组成的巨大星系(xì)团，这些星(xīng)系被引力束缚在一(yī)起。测量星系团(tuán)的质量一般会使用到(dào)两种方法，当两种方法结果一致，就可以确定其(qí)质量的范围。

第(dì)一(yī)种是获得其"光度学的质(zhì)量"，需要(yào)的数据(jù)是测量各个星系的(de)光度。

第二种(zhǒng)是动力学(xué)质量(liàng)的计算，是利(lì)用光(guāng)谱红移测(cè)量星系(xì)团(tuán)中的各个(gè)星系相对(duì)于星系团的运(yùn)动速度。当测(cè)量结(jié)果出(chū)来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量(liàng)”竟然是“光度学质量”的400倍。这(zhè)意味着，后发座星系团有99%的质量消失(shī鸭绒被好还是鹅绒被好，鹅绒被最大的缺点)了(le)，或(huò)者(zhě)说这99%的质量(liàng)并不以可见(jiàn)光的形(xíng)式所存在，我们无(wú)法(fǎ)看到。最诡(guǐ)异的是(shì)，在(zài)测量(liàng)速度(dù)的过程中，兹威基发现(xiàn)星系团中很多星系的速度比理论上要(yào)快得多，按照(zhào)牛(niú)顿的(de)运动(dòng)学定律，仅靠这些可见星系的质量所产生(shēng)的引(yǐn)力(lì)是无(wú)法将它们束缚在星系团(tuán)内的，它们早就应该被抛(pāo)出星系团(tuán)之外了，除非有一种神秘的力量在起作(zuò)用，这种(zhǒng)力(lì)量来源于某种隐形的物(wù)质。

据此，兹(zī)维基提出了这样(yàng)部分不可见的暗(àn)质，它不发散(sàn)光、吸光、反(fǎn)射光，但(dàn)是它们却(què)占据着宇宙中绝大部分的(de)质(zhì)量。只是(shì)当(dāng)时的人们对这样的(de)一种说法不(bù)屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗物质”这(zhè)个词(cí)才再一次出(chū)现。天文学家维(wéi)拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在观测仙女座星系中的恒星运动(dòng)。理论上来(lái)说，距离(lí)中心越远的恒星在其(qí)轨(guǐ)道上的运(yùn)行速度就会越慢。但是他(tā)们(men)观测的(de)结果(guǒ)却让人感到不(bù)可思议。

随着与中心(xīn)距离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不(bù)变(biàn)。可(kě)是(shì)根据牛(niú)顿的万有引力(lì)定律，在星(xīng)系当中(zhōng)如果没有足够大的(de)质量(liàng)来吸引它们，这些外围的(de)恒星早就被(bèi)甩到宇宙当中了。基于这种现象(xiàng)，科(kē)学家们会使用一种相对标准(zhǔn)的(de)方法来(lái)解(jiě)释暗(àn)物质的存在，这种方法就是(shì)测量星系(xì)当(dāng)中气体在X轴上距(jù)离星系(xì)中(zhōng)心的距(jù)离，以及在Y轴上气体的(de)旋转(zhuǎn)速(sù)度。如(rú)果出现(xiàn)异常(cháng)的结果，就认为(wèi)是由暗物(wù)质的力量进入其中。

于是科学家(jiā)们通过射电望(wàng)远镜测(cè)量了距(jù)离星系中心更远距(jù)离的氢元(yuán)素，发(fā)现它们的旋转速度并不符合牛顿的力学定律。我们的太阳(yáng)系也不例外，太阳系位于银河系(xì)的第(dì)三悬(xuán)臂之(zhī)上，距离银河(hé)系中心2.6万光年(nián)，根据万(wàn)有引(yǐn)力定律进行(xíng)计(jì)算，太阳(yáng)系(xì)的运(yùn)行速度应该是(shì)160千米(mǐ)/秒，但实际上，太(tài)阳系正在以(yǐ)220千米/秒(miǎo)的速(sù)度围(wéi)绕(rào)银河系旋转，这个实际(jì)速(sù)度远远(yuǎn)大于(yú)理论速(sù)度(dù)，那么产生以上这(zhè)种向心加速(sù)度的原因很可能就是存在着一种我(wǒ)们看不(bù)到(dào)的物(wù)质(zhì)，是这些(xiē)暗物质(zhì)的引力(lì)效应将星系聚(jù)集在了一(yī)起。

也是从(cóng)这时开(kāi)始，越来越多(duō)的(de)研究人员开始相信暗物质的存在。科学家根据星系外(wài)恒(héng)星(xīng)轨道的速度，估(gū)算在星系当中暗物质的质量(liàng)占整个(gè)星系(xì)质量的(de)85%。但是(shì)，暗物质并不是唯一可(kě)以解释这个现(xiàn)象(xiàng)的原(yuán)因。在一项(xiàng)新(xīn)的(de)研究(jiū)当(dāng)中，科(kē)学家们发(fā)现，几乎(hū)没有引力效应的遥远恒(héng)星之间，也会(huì)出(chū)现速(sù)度上的微小差异。另外，天文学家(jiā)还发现了(le)一个(gè)反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距(jù)离地球大约2.5亿光年，大小和(hé)银河系不多，但是(shì)星系(xì)当中存(cún)在的恒星数量却只(zhǐ)有银河系(xì)的千分(fēn)之一(yī)。

所以(yǐ)在理论(lùn)上，该星系必须存在暗(àn)物质，否则(zé)就会分崩离析。但是科学家们使用(yòng)最(zuì)先进(jìn)的望(wàng)远镜对其进行了40个(gè)小时的详细测量(liàng)之后，发现(xiàn)星系中的恒星运动(dòng)是(shì)可以用正(zhèng)常的物质和力(lì)学定律来解释的。那(nà)么又(yòu)有人提出(chū)，也许该星(xīng)系(xì)的暗(àn)物质，已经(jīng)被附近的另一个大星(xīng)系(xì)剥离了。奇怪的(de)是，它的附近没有任(rèn)何星(xīng)系存(cún)在。造成这些现象的除了暗物质(zhì)的(de)假说之外(wài)，另一种可(kě)能就(jiù)是(shì)人(rén)类对引力的理解(jiě)还(hái)不够全面，引力很可(kě)能(néng)在不(bù)同尺度(dù)空间中的工作方式(shì)是不同的，这意味(wèi)着在(zài)行星系尺度中的天体(tǐ)会(huì)沿着它们的(de)轨道(dào)，按(àn)照我们所理(lǐ)解的方(fāng)式(shì)运动。但(dàn)是上升到星系和星团的尺度，引力之间的(de)相互(hù)作用(yòng)则是不同的方式。对于(yú)在星系团之间的相互作用，科学家(jiā)还引入了外部场(chǎng)效(xiào)应的概念，指的(de)是在(zài)数百万光年的规模上，巨(jù)大的质量之(zhī)间会产生对彼此特殊的效果，这个理论(lùn)叫做(zuò)MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成(chéng)立，这(zhè)意味着(zhe)我们(men)需要对现在的物理(lǐ)定(dìng)律进行修正，这些发现也让(ràng)很(hěn)多(duō)人(rén)认(rèn)为暗物(wù)质假(jiǎ)说理(lǐ)论就此终结。但是在宇宙当中还有关于暗(àn)物质存(cún)在(zài)的其他的(de)理论证据，这(zhè)些(xiē)理论证(zhèng)据是蒙(méng)德理论所没法解(jiě)释的“引力(lì)透镜”。

径向距(jù)离(lí)为37亿(yì)光年的子弹星系(xì)团，由两(liǎng)个碰撞的(de)星系团(tuán)所(suǒ)组成，类似这(zhè)样的星(xīng)团(tuán)，它们(men)大部分的普(pǔ)通质量都在星(xīng)系的气体(tǐ)当中。当(dāng)星团以(yǐ)1000万公(gōng)里/小时发生碰(pèng)撞的时候，星际气体的相互作用就会导(dǎo)致温度的(de)急剧升高，速度(dù)大幅降低。所以在理论上(shàng)，在碰撞之(zhī)后(hòu)，子弹星系团(tuán)大部分(fēn)的质量将位于(yú)所有这些气体所在(zài)的中间区域。那么我(wǒ)们通过什么(me)来(lái)验证(zhèng)它的(de)质量区域到底是不是(shì)集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回(huí)了宇宙当中第一张(zhāng)全彩(cǎi)的(de)高清照(zhào)片，在照片中我(wǒ)们可(kě)以明(míng)显(xiǎn)地看(kàn)到很多星系似乎被拉伸产(chǎn)生了(le)巨大(dà)的形(xíng)变。其实这些星系本身并(bìng)不(bù)是真的被扭曲了，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出了什么问题，而是这(zhè)样极遥(yáo)远的天体(tǐ)和我们地(dì)球上的观测者之间。被(bèi)一个质(zhì)量超级巨大的天体遮挡，这个超大质量的(de)东西的引力，会使(shǐ)身后更(gèng)遥远星系的光都发生了(le)扭曲。这个现象就是引力透镜效应。这个巨大(dà)的(de)天(tiān)体可(kě)能是超大(dà)质量(liàng)的黑洞或(huò)者是暗物质。

所以(yǐ)当(dāng)人(rén)们对子弹星系团观(guān)测的(de)时候(hòu)，发(fā)现它的大质量区(qū)域并不是在(zài)中间(jiān)，而是在两(liǎng)侧。所(suǒ)以最好的(de)解释(shì)方法就(jiù)是当星团发生(shēng)全部的碰撞时，可被观(guān)测到的(de)质量气(qì)体被卡(kǎ)在了中间，暗物质则直接通过(guò)了这个区域，并在两边形成(chéng)了引力透镜。对子弹星系团的引力透镜(jìng)研究也被认(rèn)为是暗物(wù)质存在的迄今为(wèi)止最好的(de)理论(lùn)证据(jù)。

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(wàn)年之后，可见光终于(yú)可以畅(chàng)通(tōng)无阻地穿越在宇宙当(dāng)中了。经过了130多亿年之后，这(zhè)些光在宇宙空间背景上留下(xià)了各相同性的(de)微波辐射。其中红色的(de)部分(fēn)表示(shì)温度(dù)较高的区(qū)域，蓝色则表示相(xiāng)对较冷的区域，但实际上它们之间的温差只有(yǒu)万分之一。

科学家们通(tōng)过对前景(jǐng)背景(jǐng)分离后(hòu)的二值图像进(jìn)行连通域提取(qǔ)和标记之后发现，如果(guǒ)宇宙(zhòu)当中(zhōng)没(méi)有暗物质，图形看起来(lái)不应该是这样的，而随着暗物质的增(zēng)加，一些峰值的(de)幅度会减小(x鸭绒被好还是鹅绒被好，鹅绒被最大的缺点iǎo)，才(cái)变得看(kàn)起(qǐ)来“和(hé)谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背景辐射的测量值(zhí)，我们需要的暗物质大约是普通(tōng)物(wù)质的(de)5倍。这个数字与解(jiě)释星系当中恒(héng)星运动所需要的暗物质比例(lì)是一致(zhì)的(de)。这就意(yì)味着。

用了(le)一个简单的理论框(kuāng)架(jià)，就很好地(dì)解释(shì)了(le)很(hěn)多不同的观测(cè)结果(guǒ)。而暗物质的本质就是宇(yǔ)宙(zhòu)当中存在着某种类型的(de)粒子，它(tā)们不参与任(rèn)何其(qí)他的电磁作用，只通(tōng)过引力来相互作(zuò)用(yòng)。所以如(rú)果能够找到(dào)这种(zhǒng)粒(lì)子的存在，就相当于(yú)找到了暗物质(zhì)存在的(de)实际证据(jù)。这种(zhǒng)粒(lì)子到底是什么(me)？科学家(jiā)们已经(jīng)提出了数(shù)十种的假想目标，而要寻找这(zhè)些不同的目标粒子(zi)所(suǒ)需(xū)要的(de)实验方式也不相同(tóng)。在过去(qù)的几(jǐ)十年(nián)当中，人类为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会与常规(guī)物质相互作用的(de)“暗(àn)物质”，科学(xué)家们(men)已(yǐ)经进行了(le)超(chāo)过50次的(de)实验，却(què)没有任何实质性的发现，除(chú)了一(yī)个地方，意大利的格兰萨索山(shān)，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地(dì)下矿(kuàng)井当中，藏着地球上最大(dà)的地(dì)学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个(gè)三(sān)层(céng)楼高的探(tàn)测器，一直致力于寻(xún)找暗物(wù)质(zhì)粒子的(de)周期(qī)性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的科(kē)学(xué)家声称观测到了某种信号(hào)。经过了(le)20多(duō)年的数据收集，人们发现了一个有趣的(de)事情。探(tàn)测(cè)率会在每年的(de)6月份达到峰值，然(rán)后在11月降(jiàng)到最(zuì)低，而且在20年当(dāng)中每年都是一样。一(yī)些科学(xué)家认为这可能是(shì)人类发现暗物质的第(dì)一(yī)个直(zhí)接(jiē)证据。

但是为(wèi)什么暗(àn)物质(zhì)会(huì)产(chǎn)生周期性(xìng)的(de)年度信号呢？刚(gāng)才我们讲了太(tài)阳(yáng)系正在(zài)以(yǐ)220公里/秒的速度围绕着银河系进行移动(dòng)，那么如(rú)果(guǒ)暗物质存在宇宙(zhòu)当中，这意(yì)味着我们也在以(yǐ)这样的速度(dù)在穿越着暗物质流，这个(gè)过程中会产生相应的(de)振(zhèn)荡，同时地球又以30公里/秒(miǎo)的速度围绕太(tài)阳进行(xíng)旋转。所以有半年的(de)时间(jiān)，地球围(wéi)绕太(tài)阳的方向与太(tài)阳环(huán)绕(rào)银河系的方向是一(yī)致(zhì)的(de)，而另(lìng)外半(bàn)年(nián)则与之相反。

而在6月份(fèn)的时候(hòu)，地球(qiú)与(yǔ)太阳的(de)方(fāng)向正(zhèng)好达到完(wán)全一致(zhì)，这是(shì)理论上地球穿越暗物质流(liú)最快的(de)时段。而(ér)在11月份(fèn)，又恰(qià)好达到了(le)最(zuì)慢值。尽管在实际的(de)情况(kuàng)中，太阳(yáng)系相对银河(hé)系(xì)的平面呈现了60度的倾斜，但是这(zhè)并不影响这(zhè)个理论的有效性。

因此科学家认(rèn)为(wèi)这可以用来解(jiě)释，研究(jiū)人员们所观测到的周期性信号。当然也可能(néng)有其他(tā)的情况(kuàng)，造成这种年度周期信号的(de)差异也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高(gāo)山(shān)上的(de)积雪(xuě)，甚(shèn)至连(lián)意大利游客的数量也符(fú)合这(zhè)个周(zhōu)期的规律。

所以，科学家们又在南(nán)半球建立了一个几(jǐ)乎相同的实验室(shì)，这里的季节与之前的(de)实(shí)验室正好(hǎo)相反(fǎn)，而在这里(lǐ)，地球(qiú)穿过暗物(wù)质流的运动特征和(hé)第一个(gè)实验室是一(yī)样的。

因此，如果(guǒ)在这(zhè)里可以得到相同的信号，就可以(yǐ)成为(wèi)暗(àn)物质所存在(zài)的非常有力(lì)的证据了(le)。但(dàn)是由于这个实验室刚刚建成(chéng)不久，所以截至目前还(hái)无法提供相(xiāng)应的数(shù)据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一(yī)台(tái)新(xīn)的望远镜，这台太空望远镜叫做“南(nán)希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟(gēn)哈(hā)勃望远镜(jìng)相同(tóng)，但(dàn)它(tā)的宽视(shì)场仪器(qì)提(tí)供的视野是(shì)哈勃红外(wài)仪(yí)器的100倍。南(nán)希(xī)格雷斯罗曼太空望(wàng)远镜其中一个关(guān)键的(de)用(yòng)途就是探索暗物质背(bèi)后的奥秘，对于探测(cè)的结(jié)果，我们(men)只能拭目(mù)以待了(le)。费米(mǐ)实验室粒子天(tiān)体物理中心的(de)科(kē)学家(jiā)丹琥珀和贾森斯特(tè)芬研究发现，如(rú)果暗物质存在，它们极有可(kě)能拥有另一种神秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者(zhě)说是生命(mìng)进化的一个重要(yào)因素。

如果这一理论得到进一步的证实，那么遍布宇(yǔ)宙当中(zhōng)的(de)暗物质会不会意味着人类并(bìng)不孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的行星上，暗物质正在(zài)通过这样的(de)效(xiào)应创(chuàng)造生命。当(dāng)然，这些推论的大前提是要先找到暗物质存在的实际证据。那么(me)小伙伴们，你们觉得暗物质到(dào)底存不存在呢？喜欢请点赞，你的(de)支持是我更新(xīn)的(de)动力！

未经允许不得转载：太仓网站建设,太仓网络公司,太仓网站制作,太仓网页设计,网站推广-昆山云度信息科技有限公司 鸭绒被好还是鹅绒被好，鹅绒被最大的缺点