宇宙是“人为制造”的？为何(hé)会存在(zài)科学无(wú)法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类为(wèi)了寻找暗物(wù)质存在(zài)的证(zhèng)据，科(kē)学家们在过(guò)去的几十年(nián)当中进行了超(chāo)过50次的长期实验(yàn)，但是却没有发现任何的有效(xiào)证(zhèng)据(jù)。除了(le)一个地方(fāng)，在(zài)1687年出版的自然哲(zhé)学数(shù)学原理一(yī)书中，埃萨克牛顿(dùn)发表了(le)万有(yǒu)引力定律，它揭示(shì)了(le)宇宙(zhòu)中天(tiān)体运(yùn)动的(de)规律(lǜ)。往后的几百年来，当天文学(xué)家们(men)发现某些天体运行(xíng)轨道出现异常，不符合万有引力定律的时候，他们就会知道，周(zhōu)围一(yī)定(dìng)有未知的天体通(tōng)过引(yǐn)力在摄动它的轨道。比(bǐ)如(rú)在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行轨(guǐ)道的异常，推(tuī)算并且发现了海王(wáng)星的(de)存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发(fā)现都是应用万有(yǒu)引力定(dìng)律(lǜ)所取得重大天文成就的例子(zi)。但是这些发(fā)现都(dōu)是在恒星(xīng)系统(tǒng)的(de)尺度(dù)当中，可当我们上升到星系(xì)或者是星(xīng)团的尺(chǐ)度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士(shì)的(de)物理学家弗(fú)里茨兹威基(jī)正在研究和(hé)测量后发星(xīng)系团的质量。这是一个由数千(qiān)个星系(xì)所组成的巨大(dà)星系(xì)团，这些星系被引力束缚在(zài)一起(qǐ)。测(cè)量星系团的质量一般会使用到两(liǎng)种(zhǒng)方法，当两种方法(fǎ)结果一致，就可以(yǐ)确定其质量的范围。

第一种是获得其"光度学的(de)质量"，需要的(de)数据是测(cè)量各个星系的(de)光度。

第二种是动(dòng)力学质量的计算，是利用光谱(pǔ)红(hóng)移测量星系(xì)团(tuán)中(zhōng)的各个星(xīng)系(xì)相对于星(xīng)系(xì)团的(de)运动速度。当测量结果(guǒ)出来之后，兹威基彻(chè)底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟然是(shì)“光度学(xué)质量(liàng)”的400倍。这意味(wèi)着(zhe)，后发座星系(xì)团有99%的(de)质(zhì)量消失(shī)了，或(huò)者说这99%的质量(liàng)并(bìng)不以可(kě)见光的形式(shì)所存在(zài)，我们无(wú)法看到(dào)。最诡异的(de)是(shì)，在测(cè)量速度的过程(chéng)中，兹威基发(fā)现星系团中很多星(xīng)系的速(sù)度比理论上要(yào)快得(dé)多，按照牛顿的运动(dòng)学定律，仅靠这(zhè)些(xiē)可见(jiàn)星(xīng)系的质量所产生(shēng)的引(yǐn)力是无法将它们束缚在星系团内的，它(tā)们(men)早就(jiù)应(yīng)该被抛出星系团之外(wài)了，除(chú)非有(yǒu)一种神秘(mì)的(de)力量(liàng)在起作用，这种力量来源于(yú)某种隐(yǐn)形的物质(zhì)。

据此，兹维基(jī)提(tí)出(chū)了(le)这样部(bù)分不可见的暗(àn)质，它不发散光、吸光、反射(shè)光(guāng)，但(dàn)是它们(men)却(què)占据着宇(yǔ)宙中绝大(dà)部分(fēn)的质量。只是当时的(de)人们对(duì)这样的一种说法不屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗物质(zhì)”这个词才再一(yī)次出(chū)现。天文学家(jiā)维拉鲁宾和(hé)肯特福特在观(guān)测仙女座星(xīng)系中的恒星运(yùn)动。理论上(shàng)来说，距离中(zhōng)心越远的恒星在其轨道上的运行速度就会越(yuè)慢。但是他们(men)观(guān)测的结果却(què)让人感到(dào)不可思议。

随着与中心(xīn)距(jù)离的增加，恒星的旋(xuán)转速(sù)度几乎保(bǎo)持不变。可(kě)是根据牛顿(dùn)的万有(yǒu)引力定律，在(zài)星系当中如果没(méi)有(yǒu)足够(gòu)大的质量来吸(xī)引它们，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基(jī)于这种现象，科(kē)学(xué)家(jiā)们会(huì)使用一种相对标(biāo)准的方法来解释暗物质(zhì)的存在，这种(zhǒng)方法就是测量星系当中(zhōng)气体在X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴上(shàng)气体的(de)旋转速(sù)度。如果出现异常的结(jié)果(guǒ)，就认为(wèi)是由暗物(wù)质的(de)力量(liàng)进入其中(zhōng)。

于是科(kē)学家(jiā)们通过射电(diàn)望远镜测量(liàng)了距离(lí)星系中心更远距(jù)离的氢(qīng)元素，发现它(tā)们的旋转速(sù)度并不符合(hé)牛(niú)顿的(de)力(lì)学定律。我们的太(tài)阳系也不例外，太(tài)阳系位于银(yín)河系的第三悬臂之(zhī)上(shàng)，距(jù)离银(yín)河系(xì)中心2.6万光年(nián)，根据万有引力定律进行计算(suàn)，太(tài)阳系的运(yùn)行速度(dù)应该(gāi)是160千米/秒，但实际(jì)上，太(tài)阳系正在(zài)以220千(qiān)米/秒的(de)速度围(wéi)绕银(yín)河系旋转，这个实际速度远远大于理论速度，那么产生以上这种向心加速度的原因很可能就是存在着一种我们看不(bù)到的物质，是这些(xiē)暗物质的引力效应将星系聚集(jí)在了一起(qǐ)。

也是从这时开始，越来越多的研究人员开始相(xiāng)信暗物质的存在。科学家根据(jù)星系(xì)外恒星轨道(dào)的速度，估算在星系(xì)当中暗物质的(de)质量占整个星系质量的(de)85%。但是，暗物质(zhì)并不(bù)是唯(wéi)一(yī)可以解释这(zhè)个(gè)现象的原因。在(zài)一项(xiàng)新(xīn)的(de)研究(jiū)当中，科学(xué)家们发现(xiàn)，几乎没有引力效应的遥(yáo)远恒星(xīng)之间，也会出现速度上的微小差异。另(lìng)外，天文学(xué)家还发(fā)现了(le)一(yī)个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地球(qiú)大约2.5亿光年(nián)，大小和银(yín)河(hé)系(xì)不多，但是星系当中存在的恒星数量却只有银河(hé)系(xì)的千(qiān)分之一。

所以在(zài)理论上，该星系必须存(cún)在暗物质，否则就会分(fēn)崩离(lí)析(xī)。但是科学家们使用(yòng)最先进的望远(yuǎn)镜对其进行了40个小时的详(xiáng)细测量(liàng)之后，发(fā)现星(xīng)系中的恒星运动是可以用(yòng)正常的(de)物(wù)质和力学定律来解释的。那(nà)么又有(yǒu)人提出(chū)，也许该星系的暗物质，已经被附近(jìn)的另(lìng)一个大星系剥离了。奇怪的(de)是，它的附近(jìn)没(méi)有任何星系存在(zài)。造成这些现(xiàn)象的(de)除了(le)暗物质的假说之外，另一(yī)种可能(néng)就是(shì)人类对引力的理解还不够全面，引力很可能在不同(tóng)尺(chǐ)度空(kōng)间中的(de)工作(zuò)方式(shì)是(shì)不同的(de)，这意味着(zhe)在行星系(xì)尺(chǐ)度中(zhōng)的天体会沿着它们的(de)轨道(dào)，按照我(wǒ)们所(suǒ)理解(jiě)的方式运动(dòng)。但是上(shàng)升到(dào)星(xīng)系(xì)和星(xīng)团(tuán)的尺度，引(yǐn)力之间的相互(hù)作用(yòng)则是不同的方式。对(duì)于在星系(xì)团之(zhī)间的相互作用(yòng)，科学家还(hái)引(yǐn)入了外部场效应的概念，指的是在数百万(wàn)光年(nián)人的正常语速是多少字，正常人的语速一般在每分钟的规模上，巨大的质量(liàng)之间会(huì)产生对彼此特殊(shū)的效果(guǒ)，这个(gè)理(lǐ)论叫(jiào)做MOND蒙(méng)德(dé)理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要(yào)对现在的(de)物理(lǐ)定律进(jìn)行修正，这些发现也让很多人认为暗(àn)物质假说理论就此终结。但是在宇宙当(dāng)中还有关于暗(àn)物质存在(zài)的其他的理论证(zhèng)据，这些理论(lùn)证据(jù)是蒙(méng)德理论所没法解释的(de)“引力透镜”。

径向距离为37亿光(guāng)年的子弹星系团，由(yóu)两个碰撞的星系团(tuán)所组成，类似这样的星团，它们大部(bù)分的普通质量(liàng)都在(zài)星(xīng)系的(de)气(qì)体当中。当(dāng)星(xīng)团以1000万公里/小时(shí)发生碰撞的时(shí)候(hòu)，星际气体(tǐ)的相(xiāng)互作(zuò)用就会导致(zhì)温度的(de)急(jí)剧升高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰(pèng)撞(zhuàng)之后，子(zi)弹(dàn)星系团(tuán)大部分(fēn)的质量将位于所有这些气体所在的中间区域。那么我们通过什(shén)么来验证它(tā)的(de人的正常语速是多少字，正常人的语速一般在每分钟)质(zhì)量区(qū)域到(dào)底是(shì)不是集中在中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回(huí)了宇宙(zhòu)当中第(dì)一张(zhāng)全彩的高清照片，在照片中我(wǒ)们可以明显(xiǎn)地看到很多星系(xì)似(shì)乎被拉伸(shēn)产生了巨(jù)大的形变。其实这些星系本身并不是真(zhēn)的(de)被扭曲了(le)，也不是韦伯望远镜出了(le)什(shén)么问题(tí)，而是这样极遥远(yuǎn)的(de)天体和我们地球上的观测者之间。被(bèi)一(yī)个质量超级巨大的天体遮(zhē)挡(dǎng)，这个超大质量的东(dōng)西的引力，会使身后更遥远(yuǎn)星系的光(guāng)都发生了扭曲(qū)。这个(gè)现象就是(shì)引力透镜(jìng)效应。这(zhè)个(gè)巨(jù)大(dà)的天体(tǐ)可能是超(chāo)大质量的黑洞或者是(shì)暗物质。

所以当人们对子弹星系团观测的(de)时候，发现它的大质量区域并不(bù)是在中间，而是(shì)在两侧。所以最好的解释方法就(jiù)是当(dāng)星团发生(shēng)全部的碰撞时(shí)，可(kě)被观(guān)测到的质(zhì)量(liàng)气体被卡在了(le)中(zhōng)间，暗物质则直接(jiē)通过了这(zhè)个区域，并(bìng)在两边形成了(le)引力透镜。对子弹星(xīng)系(xì)团的引(yǐn)力透镜研究也被认为(wèi)是暗物质存在的迄今为止最好的(de)理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中(zhōng)最古(gǔ)老的光。从宇宙大爆炸开(kāi)始，38万年之后，可见光终(zhōng)于可(kě)以畅(chàng)通无阻地(dì)穿越在宇宙当中了。经过(guò)了(le)130多(duō)亿年(nián)之后，这些光在(zài)宇宙(zhòu)空间背景(jǐng)上留下了各相同性的微波(bō)辐射。其中红色的部分表(biǎo)示温度较(jiào)高的区(qū)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(zhǐ)有万分之一。

科学家们通(tōng)过对前(qián)景背景分离后的二值(zhí)图(tú)像进行连通域(yù)提取和(hé)标记之后(hòu)发(fā)现，如果宇宙当中(zhōng)没有暗物质，图形看起来不应该(gāi)是这(zhè)样的，而随(suí)着暗(àn)物质的增(zēng)加，一些峰值(zhí)的(de)幅度(dù)会(huì)减小，才变得(dé)看起来“和谐”。为(wèi)了(le)匹配(pèi)宇宙微波背(bèi)景辐(fú)射的测量值，我们(men)需要的暗物(wù)质大约是普通物质的5倍。这个(gè)数字与(yǔ)解释(shì)星系(xì)当中(zhōng)恒星(xīng)运动(dòng)所(suǒ)需要的暗物质比例是一致的。这就(jiù)意(yì)味着。

用了一个简单的理论框(kuāng)架，就很好地(dì)解释了很多不(bù)同的观测(cè)结果。而暗(àn)物质的本质就是宇宙当中存在着(zhe)某种类(lèi)型的粒(lì)子，它们不(bù)参(cān)与任何其他的电磁(cí)作(zuò)用，只通过引(yǐn)力来相互作用。所(suǒ)以如果能够找(zhǎo)到这种粒(lì)子(zi)的(de)存在，就相(xiāng)当(dāng)于(yú)找到了暗物质(zhì)存在的(de)实(shí)际证据。这种粒子到底是什么？科学家(jiā)们(men)已经(jīng)提(tí)出了(le)数(shù)十(shí)种的假想目(mù)标(biāo)，而要寻(xún)找这些不同的(de)目(mù)标粒子(zi)所需要的实验方式也不相(xiāng)同。在过去的(de)几(jǐ)十(shí)年当中，人类为(wèi)了寻找这些看不(bù)见、摸不到，几乎不会与常规物质(zhì)相互作(zuò)用的“暗物质”，科(kē)学家(jiā)们已经进(jìn)行(xíng)了(le)超过50次的(de)实验(yàn)，却没有任何实质性的(de)发现，除了一个地方，意大利的格(gé)兰萨索山(shān)，隶(lì)属于(yú)阿尔(ěr)卑斯(sī)山(shān)脉。

在(zài)山下1400米处的地下矿井当中(zhōng)，藏着地(dì)球(qiú)上最大的地(dì)学实(shí)验(yàn)室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼(lóu)高的探(tàn)测器，一直致力于寻找(zhǎo)暗物质粒(lì)子的周期性震荡。

自(zì)1997年以(yǐ)来，这里的科学家声称观测(cè)到了某种信号。经过了20多(duō)年的数据(jù)收集，人(rén)们发现了一个有趣(qù)的事情。探测率会在(zài)每年(nián)的6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而(ér)且在20年(nián)当(dāng)中每年(nián)都是(shì)一(yī)样。一些(xiē)科学(xué)家(jiā)认为这可能(néng)是人类(lèi)发现暗物质的(de)第一个(gè)直接(jiē)证据。

但(dàn)是(shì)为什么暗物质会(huì)产生周期性(xìng)的年度信号呢？刚(gāng)才(cái)我们讲了太阳(yáng)系正在(zài)以220公里/秒的(de)速度围(wéi)绕着(zhe)银河系进行移动，那么(me)如(rú)果(guǒ)暗物质存在(zài)宇宙当中(zhōng)，这意味着我们也在以这样的速度在穿(chuān)越(yuè)着(zhe)暗物质(zhì)流，这个(gè)过程中(zhōng)会产生相应的振荡，同时(shí)地球又以30公里(lǐ)/秒的速度围绕太阳进(jìn)行(xíng)旋转。所以有半年的时间，地球(qiú)围绕太阳的方向与太(tài)阳环绕银河系的方向是(shì)一致的，而另外(wài)半年则与之(zhī)相反。

而在6月份(fèn)的时候，地球与太阳的方向正好达(dá)到完全一(yī)致，这(zhè)是理(lǐ)论上(shàng)地球(qiú)穿越暗(àn)物质流最快的时段。而在11月份，又恰好达(dá)到了最慢值。尽管在实(shí)际的情况中(zhōng)，太阳(yáng)系相对银河系的平(píng)面(miàn)呈(chéng)现了60度的倾斜，但(dàn)是这并不(bù)影响这个理论的有效性(xìng)。

因此科学家认为这可(kě)以(yǐ)用来解释，研究人(rén)员们所(suǒ)观测(cè)到(dào)的周期性(xìng)信(xìn)号。当然也(yě)可能有(yǒu)其他的情况，造成这种年度周期信号的差异也(yě)可能是温度(dù)、湿(shī)度、土壤中的水分、高山(shān)上(shàng)的积雪(xuě)，甚(shèn)至连(lián)意大利游(yóu)客的数量也符合这(zhè)个周(zhōu)期(qī)的规律(lǜ)。

所以(yǐ)，科学(xué)家们又在南半(bàn)球建立(lì)了一个(gè)几乎相同的实验室，这里的季节(jié)与(yǔ)之前的实验室正好(hǎo)相反，而在这里，地球穿过(guò)暗物质流的运(yùn)动特(tè)征(zhēng)和(hé)第一(yī)个(gè)实验(yàn)室是一样(yàng)的(de)。

因此，如果在(zài)这里(lǐ)可(kě)以得到相同(tóng)的(de)信号，就可以成为暗物(wù)质所存在(zài)的非常有力的证据了。但是由于这个实(shí)验室(shì)刚(gāng)刚建成不久(jiǔ)，所以截至目前还无(wú)法提(tí)供相应的(de)数据(jù)支(zhī)持。另外(wài)，在2025年(nián)，NASA将会(huì)发射一台新的望远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它的(de)宽视场仪器提供的(de)视野是哈勃红外仪器(qì)的(de)100倍。南希(xī)格雷(léi)斯罗曼太空望远镜其中一个关键的用途就(jiù)是探索暗(àn)物(wù)质背后(hòu)的(de)奥秘，对于探测的结果，我们只(zhǐ)能拭目以(yǐ)待了。费(fèi)米实验室粒子天体物理中心的科学(xué)家丹琥(hǔ)珀和(hé)贾森斯特芬研究发现，如果暗物质存在，它们极(jí)有(yǒu)可能拥有(yǒu)另一种神秘的效应，这种暗物质效(xiào)应，会支持宇宙(zhòu)当中生命的(de)诞生(shēng)，或者说是生(shēng)命进化的(de)一个重要因(yīn)素。

如果这(zhè)一理论得到(dào)进(jìn)一步(bù)的(de)证实，那(nà)么(me)遍布宇宙当中(zhōng)的(de)暗物质会不会意味着人类并不孤单呢？或(huò)许在宇宙当中某个(gè)角落的行星上(shàng)，暗物质正在(zài)通(tōng)过这样的效应创造生(shēng)命(mìng)。当(dāng)然，这些(xiē)推论的大前提是要(yào)先找到暗物质存在(zài)的(de)实(shí)际证据。那么小伙伴(bàn)们(men)，你们觉(jué)得暗(àn)物质到底存(cún)不存在(zài)呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支持是我(wǒ)更新的动力！

未经允许不得转载：首页-哆唻咪批发商城(本店域名www.123pf.cn)-淘宝网 人的正常语速是多少字，正常人的语速一般在每分钟