宇宙是“人为制造(zào)”的？为何会存在科(kē)学无法(fǎ)解释的“暗物质”？暗(àn)物质又究竟(jìng)是什么？人类为了寻找暗(àn)物质(zhì)存在的证据(jù)，科学家们(men)在(zài)过去的几十年当(dāng)中进行了超过50次的(de)长(zhǎng)期(qī)实验(yàn)，但是却没有发现(xiàn)任(rèn)何的有(yǒu)效证据。除了一个(gè)地(dì)方(fāng)，在1687年出版的自(zì)然哲学数学原理一书(shū)中，埃萨克(kè)牛(niú)顿(dùn)发(fā)表了万有引力定律，它揭示(shì)了宇宙中天(tiān)体运动的(de)规(guī)律。往后的(de)几百年来(lái)，当天文学家们发现某些天(tiān)体运行(xíng)轨道出(chū)现异常，不符合万(wàn)有(yǒu)引力(lì)定律(lǜ)的时(shí)候，他(tā)们(men)就会知道，周围一定有未知(zhī)的天(tiān)体通过引力在摄动它(tā)的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天(tiān)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、冥王星(xīng)的发现都是应(yīng)用万(wàn)有引(yǐn)力定律(lǜ)所取得(dé)重大天文成(chéng)就的例子。但是这些发现(xiàn)都是在恒星系统(tǒng)的(de)尺(chǐ)度(dù)当(dāng)中，可当我们上升到星系或者(zhě)是星团的(de)尺度(dù)，事情就开始变得(dé)诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的(de)物理学家弗里茨(cí)兹威基正在(zài)研究和测(cè)量后(hòu)发(fā)星系团的质量。这是(shì)一个(gè)由数千个星系所组(zǔ)成的巨大星系(xì)团，这些星系被引力束缚在一起。测(cè)量星系团的质(zhì)量一(yī)般会(huì)使(shǐ)用到(dào)两种(zhǒng)方法，当(dāng)两种方法结果(guǒ)一(yī)致(zhì)，就可以确定(dìng)其质量的范围(wéi)。

第(dì)一种是获得(dé)其"光度学(xué)的(de)质量(liàng)"，需要的数据(jù)是测量各个星系(xì)的光度。

第(dì)二种是动力学(xué)质量(liàng)的计算，是利用光(guāng)谱红移测量星系团中的各个星系(xì)相(xiāng)对于星系团的运动速(sù)度。当测量结果出来之(zhī)后，兹威基彻底(dǐ)懵(měng)了，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度学(xué)质(zhì)量”的400倍。这意味(wèi)着，后发(fā)座(zuò)星系团有99%的质量消失(shī)了(le)，或(huò)者说(shuō)这99%的质量(liàng)并不以可见光(guāng)的形式所存在(zài)，我们无法看到(dào)。最诡异的是(shì)，在(zài)测量速度的过程中，兹威(wēi)基发(fā)现星系团中很多星(xīng)系的(de)速(sù)度(dù)比(bǐ)理论上要(yào)快(过河的卒子歇后语是什么意思，过河卒子歇后语下一句kuài)得多，按(àn)照牛顿的运动学(xué)定(dìng)律(lǜ)，仅靠这(zhè)些可见星系的质量所产生的引力是无(wú)法(fǎ)将它们束缚在(zài)星系(xì)团内(nèi)的，它们早就(jiù)应该(gāi)被(bèi)抛出(chū)星系团之外了，除非有一(yī)种神秘(mì)的力量(liàng)在起作用，这种力量来源(yuán)于某种(zhǒng)隐(yǐn)形(xíng)的物质。

据此，兹(zī)维基提出了这(zhè)样部分不可见的暗(àn)质，它(tā)不发散光、吸(xī)光(guāng)、反射(shè)光，但是它(tā)们(men)却(què)占(zhàn)据着宇宙中绝(jué)大(dà)部分的质(zhì)量(liàng)。只是(shì)当时的(de)人(rén)们对这样的一种说(shuō)法不屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗(àn)物质”这个词才(cái)再一次出(chū)现(xiàn)。天(tiān)文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座星系中的恒星运动(dòng)。理论(lùn)上来说，距离中心(xīn)越远的恒星在其(qí)轨道上(shàng)的运行(xíng)速度就会(huì)越慢。但(dàn)是(shì)他们观测(cè)的结(jié)果(guǒ)却让人感到不可思议(yì)。

随着与中(zhōng)心距离的增加，恒星的旋转(zhuǎn)速度几乎保持不变(biàn)。可是(shì)根据(jù)牛(niú)顿的(de)万有引(yǐn)力(lì)定律，在(zài)星系(xì)当中如果没有(yǒu)足够大的(de)质量(liàng)来吸引它们，这(zhè)些外围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基于这种现象，科(kē)学家们会使用一种相对标准的(de)方法来解释暗物(wù)质的存在，这(zhè)种方法就是测(cè)量星系当中气体在X轴上距离星系中(zhōng)心(xīn)的距离，以及(jí)在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常的结(jié)果(guǒ)，就认为(wèi)是由暗物质(zhì)的力量进入其中。

于是(shì)科学(xué)家们通过射电望远镜测量了距离星系中心更远距离的氢元素，发(fā)现它们的旋转速度并不符合牛(niú)顿(dùn)的力(lì)学定律。我们的太(tài)阳系也不例外，太阳系位于银(yín)河系的第(dì)三悬(xuán)臂(bì)之(zhī)上(shàng)，距离(lí)银河系中(zhōng)心2.6万光(guāng)年(nián)，根据万(wàn)有引力定(dìng)律进行计算(suàn)，太阳系的运行速度应该是160千米(mǐ)/秒，但实(shí)际(jì)上，太阳系正在以220千米/秒(miǎo)的速度围绕银河(hé)系旋转，这(zhè)个实(shí)际速(sù)度远远大于理论(lùn)速度，那么产生(shēng)以上这种向心加速度的原因(yīn)很可能就(jiù)是存(cún)在着一种我们看不到(dào)的物质，是这些(xiē)暗(àn)物(wù)质的引(yǐn)力(lì)效(xiào)应将星(xīng)系聚集在(zài)了一起(qǐ)。

也是(shì)从这时开始，越来越多的(de)研究人员(yuán)开(kāi)始相信暗物质的存(cún)在。科(kē)学家根据星系外恒星轨道的速度，估算在(zài)星系当(dāng)中暗物质的(de)质(zhì)量占整(zhěng)个星系质量(liàng)的85%。但是，暗物(wù)质并不是(shì)唯一可以(yǐ)解释(shì)这个(gè)现(xiàn)象的原因。在一项新(xīn)的研究当(dāng)中，科学家们发(fā)现，几(jǐ)乎(hū)没有(yǒu)引力效应的遥远恒星(xīng)之(zhī)间(jiān)，也会(huì)出现速度上的微小差异。另外，天文学家还发现了一(yī)个(gè)反常的(de)星系(xì)，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约2.5亿光(guāng)年，大小(xiǎo)和银(yín)河系不(bù)多，但是(shì)星系(xì)当中(zhōng)存在(zài)的恒星数(shù)量却(què)只有(yǒu)银河系的千分之一。

所以在理论上(shàng)，该星系必(bì)须(xū)存(cún)在暗物质(zhì)，否则就会分崩离析(xī)。但是科学家(jiā)们使用最(zuì)先(xiān)进的望远镜对(duì)其(qí)进行了40个小时的详细测量(liàng)之(zhī)后，发现星系(xì)中的(de)恒星运动(dòng)是可以(yǐ)用正常的(de)物质和(hé)力学定律来解释(shì)的。那么又有人(rén)提(tí)出，也许该星系(xì)的暗物质，已经被附近(jìn)的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它(tā)的附近没有任何星系存(cún)在(zài)。造成这些现象的(de)除(chú)了暗物质的假说之外，另一(yī)种可能就是(shì)人类对引力的理解(jiě)还不够全(quán)面，引力很可能在(zài)不同尺度空(kōng)间中的(de)工作方(fāng)式(shì)是(shì)不(bù)同的(de)，这意味着在(zài)行星系尺度中的天(tiān)体会沿(yán)着它们的(de)轨道(dào)，按照我们所理解的方(fāng)式运(yùn)动。但是(shì)上升到星系和星团(tuán)的(de)尺度，引力之(zhī)间(jiān)的相互作用则是不同(tóng)的方式(shì)。对于在星(xīng)系团之间的相互作用，科学(xué)家还引(yǐn)入(rù)了外部场效应的概(gài)念，指的是在数百万光年(nián)的(de)规模上，巨大(dà)的质量之(zhī)间(jiān)会产生对彼此(cǐ)特(tè)殊的效果过河的卒子歇后语是什么意思，过河卒子歇后语下一句，这个理(lǐ)论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙(méng)德理论(lùn)成立，这意(yì)味(wèi)着(zhe)我们需要对现(xiàn)在的物理定律进行修正，这(zhè)些发现也(yě)让(ràng)很多人认(rèn)为暗物(wù)质假说理论就此终结。但(dàn)是在宇(yǔ)宙当中还有(yǒu)关于暗物质存在的其(qí)他(tā)的理论证据(jù)，这些理(lǐ)论证据是蒙德(dé)理(lǐ)论(lùn)所(suǒ)没(méi)法解(jiě)释的“引力透镜”。

径向距(jù)离为(wèi)37亿光年的子弹星系团，由两(liǎng)个碰撞的星系团所组成，类似这样的星团，它们大部分的普通质(zhì)量都在星系的气体当中。当星团以1000万公里(lǐ)/小时(shí)发生(shēng)碰撞的时候，星(xīng)际气体的相(xiāng)互作用就会导致温度的急剧升(shēng)高，速度(dù)大(dà)幅降(jiàng)低。所以在(zài)理论上(shàng)，在碰撞之后，子弹星系团(tuán)大部分的质量(liàng)将位于所(suǒ)有这些气体所在的中间区(qū)域(yù)。那么我(wǒ)们通过什么来验证(zhèng)它的质量区域到底是不是集中在(zài)中间呢？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太空望远镜传回了(le)宇宙当中第一(yī)张全彩的(de)高清照片，在照片中我们可以明(míng)显地看到很(hěn)多星系似乎被拉伸产生了巨大的(de)形变。其实这些星系本(běn)身并(bìng)不是真的(de)被(bèi)扭曲了(le)，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出了什么(me)问(wèn)题(tí)，而是这样极(jí)遥远的天(tiān)体和我们地球上的(de)观测者(zhě)之(zhī)间。被一个质量(liàng)超(chāo)级巨大的天体遮挡，这(zhè)个超大质量的(de)东西的引(yǐn)力，会(huì)使身后更(gèng)遥远星系的光(guāng)都发生了扭曲(qū)。这个现象就(jiù)是引力透镜效应。这个巨大的天(tiān)体(tǐ)可能是超(chāo)大质(zhì)量的黑洞或者是(shì)暗物质(zhì)。

所以当(dāng)人们对子弹星系团观(guān)测的时候，发现(xiàn)它的大(dà)质量区域并不是在中间，而是在两侧(cè)。所以最好(hǎo)的解释方法(fǎ)就是当(dāng)星团发(fā)生全部的碰撞时，可(kě)被(bèi)观(guān)测到的质量气体被卡在了中间，暗物质则直(zhí)接通过了这个区域(yù)，并在两(liǎng)边形成了引力透(tòu)镜。对子弹星(xīng)系(xì)团的(de)引力透镜研(yán)究也(yě)被认(rèn)为是暗(àn)物质存在的迄今(jīn)为止最好(hǎo)的(de)理论证据。

除此(cǐ)之(zhī)外(wài)，还有来自宇宙当中最古老的光。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万(wàn)年之后(hòu)，可见光终于可以畅(chàng)通无阻地(dì)穿越(yuè)在宇(yǔ)宙当中了。经过了(le)130多亿(yì)年之后，这些光在宇(yǔ)宙(zhòu)空间背景上留下了各相同性的微波辐射(shè)。其中红色的部分表示温度较高的区域，蓝色则表(biǎo)示相(xiāng)对(duì)较冷的区域，但实际上它们之间的温差只有万(wàn)分(fēn)之一。

科学家们通过对前景背(bèi)景分离后的(de)二值(zhí)图像进行连通域提取和(hé)标记之后发现，如(rú)果宇宙当中没有暗物质(zhì)，图形看起来不应该(gāi)是这(zhè)样的，而随着暗物质的增加(jiā)，一些(xiē)峰值的(de)幅度会(huì)减小，才变得看起来(lái)“和(hé)谐”。为了(le)匹(pǐ)配宇宙微波背景辐射的测量(liàng)值(zhí)，我们需(xū)要的暗物质大约是(shì)普通物质的5倍。这个数字与解释星系当中恒(héng)星运动所(suǒ)需要的暗物质比例(lì)是一致的。这就(jiù)意味(wèi)着(zhe)。

用了(le)一(yī)个简(jiǎn)单的(de)理论框架(jià)，就很好(hǎo)地解释了很多(duō)不同的观测结(jié)果。而(ér)暗物质的本质就是宇宙(zhòu)当中存(cún)在着某(mǒu)种类(lèi)型的粒子(zi)，它(tā)们不参与(yǔ)任何其他(tā)的电磁作(zuò)用，只通过引力来相互作用。所以(yǐ)如果(guǒ)能(néng)够找(zhǎo)到这种粒子的(de)存(cún)在(zài)，就相(xiāng)当于找到了暗物质存(cún)在的实际(jì)证据。这种粒子到(dào)底是什么(me)？科(kē)学家们已(yǐ)经(jīng)提出了(le)数(shù)十种的假想目标，而要寻找(zhǎo)这些不同(tóng)的(de)目(mù)标粒子所需要(yào)的实验方式也不相同(tóng)。在过去的几十年当中，人类(lèi)为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不(bù)会与常规(guī)物质(zhì)相互(hù)作(zuò)用的“暗物质”，科学家们已经(jīng)进行(xíng)了超过50次的(de)实验(yàn)，却(què)没(méi)有任何实质性的发现，除了一个(gè)地方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处的(de)地(dì)下矿(kuàng)井当中，藏着地球(qiú)上最(zuì)大的(de)地学实验室，这(zhè)个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高的(de)探(tàn)测器，一(yī)直致(zhì)力于寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来(lái)，这里的(de)科学(xué)家声称观测到(dào)了某种(zhǒng)信(xìn)号。经过(guò)了20多年的数据收集，人们发现了(le)一个(gè)有趣的事情。探测率会在每年的6月份达(dá)到峰值，然后在11月降到(dào)最低，而且在20年(nián)当中每年都是一(yī)样。一些科学家认(rèn)为这可能是(shì)人类发现暗物(wù)质的(de)第一个直(zhí)接证(zhèng)据。

但(dàn)是为什么暗物质会产生(shēng)周(zhōu)期性的(de)年度信号呢？刚(gāng)才我们讲了太(tài)阳系正(zhèng)在以220公(gōng)里/秒(miǎo)的速(sù)度围绕着银河系进行移动，那么(me)如果(guǒ)暗物质存在宇宙(zhòu)当中，这意味(wèi)着我们(men)也在以这样的速度在(zài)穿越着暗物(wù)质流，这(zhè)个(gè)过程中会产(chǎn)生相应(yīng)的振(zhèn)荡(dàng)，同时地(dì)球又以30公里/秒的速度围绕太(tài)阳进行旋转。所以有半年(nián)的(de)时间，地球围绕太(tài)阳的(de)方向(xiàng)与太(tài)阳环绕银河系(xì)的方(fāng)向是一致的，而(ér)另外半年则与之相反(fǎn)。

而在6月(yuè)份的时候，地(dì)球(qiú)与太阳的方向正好达到完全(quán)一致，这是(shì)理论上(shàng)地球(qiú)穿越暗物质流最(zuì)快(kuài)的(de)时段。而在11月份，又(yòu)恰好达到了最慢值。尽管在实际的情(qíng)况中(zhōng)，太阳系相对银河系的平面呈(chéng)现了60度的倾(qīng)斜，但是这(zhè)并不影响这个(gè)理论的有效性。

因此(cǐ)科学家认为这可以用来(lái)解释，研(yán)究人(rén)员(yuán)们所观测(cè)到的周期性(xìng)信号。当然(rán)也可能有其他(tā)的(de)情况(kuàng)，造(zào)成这种(zhǒng)年度(dù)周期信号(hào)的差异也可能是温度(dù)、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高山上的积雪，甚(shèn)至连意大利游客的数量也(yě)符(fú)合这个周(zhōu)期的规律(lǜ)。

所以，科学家们又在南半球建(jiàn)立了(le)一(yī)个几乎相同的实验室，这里的季节与之前的实验室正好(hǎo)相反，而在这里(lǐ)，地球穿(chuān)过暗物质流的(de)运动特征(zhēng)和第一(yī)个实验室是一样的。

因此，如果在(zài)这里可以得到相同的信号，就可以成为暗物质所存在(zài)的非常有力(lì)的证据了。但是由于这个实验室刚刚建(jiàn)成不久，所(suǒ)以截至(zhì)目前还无(wú)法(fǎ)提供相应的(de)数据(jù)支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会发射一台(tái)新的望远镜(jìng)，这台太(tài)空望远镜叫做“南希格(gé)雷斯罗曼(màn)”，它(tā)的主镜大小跟哈勃(bó)望远镜相同(tóng)，但它(tā)的宽视场(chǎng)仪(yí)器提供(gōng)的视野是哈勃红(hóng)外仪器的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太空望远镜其(qí)中一(yī)个关(guān)键的用途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(shì)目以待了(le)。费米(mǐ)实验室(shì)粒子天体物理中心的科学(xué)家(jiā)丹琥(hǔ)珀(pò)和贾森斯特(tè)芬研究发(fā)现，如果(guǒ)暗(àn)物质存在(zài)，它(tā)们极有(yǒu)可能拥有另(lìng)一种神秘的(de)效应(yīng)，这种暗物质效(xiào)应，会支持宇宙当中生(shēng)命的诞生(shēng)，或者说是生命进化的一(yī)个重要因素。

如果这一理论(lùn)得到进一步(bù)的(de)证实，那么遍布宇宙(zhòu)当(dāng)中的暗(àn)物质(zhì)会(huì)不(bù)会意味着人类并不孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当中(zhōng)某个(gè)角落的行(xíng)星上，暗物质(zhì)正(zhèng)在通过这样的效(xiào)应创造生命。当(dāng)然，这些推(tuī)论的大前(qián)提是(shì)要先找(zhǎo)到暗物质存在的(de)实际证据。那么小伙伴们，你们觉(jué)得暗物质到底(dǐ)存不存在呢？喜(xǐ)欢(huān)请点赞，你(nǐ)的支持(chí)是我(wǒ)更新的(de)动力！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 过河的卒子歇后语是什么意思，过河卒子歇后语下一句