宇宙是(shì)“人为制造(zào)”的？为何会存(cún)在科学无法解(jiě)释(shì)的(de)“暗(àn)物质”？暗物(wù)质又究竟是什(shén)么？人类(lèi)为了寻找暗物质(zhì)存在的证据，科(kē)学家们在过去的(de)几十年当(dāng)中进行(xíng)了超(chāo)过50次的(de)长期实(shí)验，但是却没(méi)有发现任何(hé)的(de)有效(xiào)证据。除(chú)了(le)一个地方，在1687年出版的自然哲学数(shù)学(xué)原(yuán)理一(yī)书中，埃萨(sà)克牛顿发表了万有引(yǐn)力定(dìng)律，它(tā)揭(jiē)示了宇宙中天(tiān)体运动的规(guī)律(lǜ)。往后的几百年(nián)来(lái)，当天文学家(jiā)们发现某(mǒu)些天(tiān)体运(yùn)行(xíng)轨道出现(xiàn)异常，不符合万有(yǒu)引(yǐn)力定律(lǜ)的时候(hòu)，他(tā)们(men)就(jiù)会知道，周围一定有未知的(de)天体通过(guò)引力在(zài)摄动(dòng)它的轨道。比(bǐ)如(rú)在1846年，奥本勒维耶(yé)就通过天王(wáng)星运行(xíng)轨道(dào)的(de)异(yì)常，推算并且发(fā)现了海王星的存在(zài)。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的(de)发现(xiàn)都(dōu)是应用万有引力定律所(suǒ)取得重(zhòng)大天(tiān)文成(chéng)就的例子(zi)。但是这些发现都是在恒星系统的尺度当中，可当我们上升到星系或者是星团的尺度，事(shì)情就开(kāi)始变(biàn)得(dé)诡异了(le)。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨(cí)兹威基(jī)正在研究和测量(liàng)后发星(xīng)系团(tuán)的质量。这是一个由数千个星系所组成(chéng)的巨(jù)大星(xīng)系团，这些星系被引力束缚(fù)在(zài)一(yī)起。测量星系团的质量一般(bān)会使用到两种方法，当两种方(fāng)法结(jié)果一致，就可以确定其质量的范围。

第一种(zhǒng)是获得其"光度学的(de)质量"，需要(yào)的数(shù)据是测量各(gè)个(gè)星系(xì)的光度(dù)。

第二种是动力学质量的计算，是利用光(guāng)谱红(hóng)移测量星系团中的各个星系相对于(yú)星系团(tuán)的运(yùn)动(dòng)速度。当(dāng)测(cè)量(liàng)结果(guǒ)出来之后(hòu)，兹(zī)威基彻底懵(měng)了(le)，“动力学质(zhì)量”竟然是(shì)“光度学质量”的400倍。这意味着(zhe)，后发座星系团有99%的(de)质量(liàng)消失了，或者说这99%的质(zhì)量并(bìng)不以可(kě)见光的形式所(suǒ)存在，我们(men)无法看到(dào)。最诡异的是，在测量速度的(de)过程(chéng)中，兹威基(jī)发现星系团中很多(duō)星系的速度比理论(lùn)上要快得多，按(àn)照(zhào)牛顿的(de)运动学定律，仅靠(kào)这(zhè)些可(kě)见星系的质量所(suǒ)产生的(de)引力是无法将它们束(shù)缚在星系团(tuán)内的，它们早就应该(gāi)被抛出星(xīng)系团之(zhī)外了，除非有一种神秘的(de)力(lì)量在(zài)起(qǐ)作用(yòng)，这(zhè)种力量来源于(yú)某种隐形的物(wù)质。

据此，兹维基提出了这样部分不可见的(de)暗质(zhì)，它不(bù)发散光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝大部(bù)分的质量(liàng)。只是当(dāng)时(shí)的人们对(duì)这样的一种(zhǒng)说法(fǎ)不(bù)屑(xiè)一顾。

直到40年之(zhī)后(hòu)，“暗物质”这个(gè)词才再一次(cì)出(chū)现(xiàn)。天文学家维(wéi)拉(lā)鲁宾(bīn)和肯(kěn)特福特在观测仙(xiān)女座星系中(zhōng)的恒星运动。理论上(shàng)来说(shuō)，距(jù)离中心(xīn)越远(yuǎn)的(de)恒星在其轨(guǐ)道上的运行速(sù)度就会越慢(màn)。但是他(tā)们观(guān)测的结果却让人感到(dào)不可思(sī)议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转速度(dù)几(jǐ)乎保持不(bù)变。可是根据牛顿(dùn)的万(wàn)有引力(lì)定律，在星(xīng)系当(dāng)中如(rú)果没有足够(gòu)大的质量来吸(xī)引它们，这(zhè)些外围的恒星早就被甩(shuǎi)到(dào)宇宙当(dāng)中(zhōng)了。基于这种现象，科(kē)学家们会使用一种相对标准的方法来(lái)解释暗(àn)物质(zhì)的存在，这种方(fāng)法就(jiù)是(shì)测量星系当中气体在X轴上距离星系中(zhōng)心的(de)距离，以(yǐ)及在Y轴(zhóu)上气体的旋转速度。如(rú)果出现(xiàn)异常的结果，就认为(wèi)是由暗物质的力量进(jìn)入其(qí)中。

《风起陇西》讲述了什么故事，《风起陇西》讲述了什么故事情节于是科(kē)学家(jiā)们通过射电望远镜(jìng)测(cè)量了(le)距(jù)离星系中心更远距离的氢(qīng)元素，发现它们的旋转速度并不符合牛(niú)顿的力(lì)学定律。我们的太(tài)阳系也不例外，太阳系位于(yú)银(yín)河系的第三悬臂之上(shàng)，距离(lí)银河系中(zhōng)心2.6万(wàn)光年，根据万有引力(lì)定(dìng)律进行计(jì)算(suàn)，太阳(yáng)系的运行速度应该是160千米/秒(miǎo)，但实(shí)际上，太阳系正在以220千(qiān)米(mǐ)/秒的速度围(wéi)绕银(yín)河系(xì)旋转，这个实际速度(dù)远远大于理论速度，那(nà)么产生以上这种(zhǒng)向心(xīn)加(jiā)速度的原因很(hěn)可能就是存(cún)在着一种(zhǒng)我们看不到(dào)的物质，是这些暗(àn)物质的引力效应将星系聚(jù)集在了一(yī)起。

也是从(cóng)这时(shí)开始，越(yuè)来(lái)越多的研究人(rén)员(yuán)开始(shǐ)相(xiāng)信暗物质的存在。科(kē)学家根据星系外恒星轨道的速度，估算在星系当(dāng)中暗物质的质(zhì)量占整个星系质量的85%。但是，暗物(wù)质并不是唯(wéi)一可(kě)以解释这(zhè)个现象的原因。在一(yī)项新的研究当中，科学家们(men)发现(xiàn)，几乎没(méi)有(yǒu)引力(lì)效应的遥远恒星之间，也会出现速度上的微小差异。另外，天文学(xué)家还发现了一个反常的星系，叫(jiào)做(zuò)Agc114905。这个星系距离地(dì)球大约2.5亿光年，大小和银河系不多(duō)，但是(shì)星系当中存(cún)在(zài)的恒星数量却(què)只有银河系的千分之一(yī)。

所以在理论上，该星系(xì)必须存在暗(àn)物质，否则就(jiù)会分崩离析(xī)。但是科学(xué)家(jiā)们使用最(zuì)先进的望远(yuǎn)镜对其进(jìn)行了40个小时的详细测量(liàng)之后，发现星系(xì)中的(de)恒星运动是可以用(yòng)正常的物(wù)质(zhì)和(hé)力学定律来解释的。那么又有人提(tí)出，也(yě)许该星系的(de)暗(àn)物(wù)质，已经被附近的(de)另(lìng)一个(gè)大星(xīng)系剥离(lí)了(le)。奇怪(guài)的是，它(tā)的附近没有任何星系(xì)存(cún)在(zài)。造成(chéng)这些现象的(de)除了暗物质的(de)假说(shuō)之(zhī)外(wài)，另(lìng)一种可能(néng)就是人类(lèi)对引力的理解还(hái)不够(gòu)全面，引力很(hěn)可能在不同(tóng)尺(chǐ)度空间(jiān)中(zhōng)的工作方式是不(bù)同(tóng)的，这意味着在行(xíng)星系(xì)尺(chǐ)度中的天体会沿着(zhe)它们的轨道，按(àn)照我(wǒ)们所理解的方式(shì)运动。但是(shì)上升到(dào)星(xīng)系和(hé)星团的尺度(dù)，引力之(zhī)间的相互(hù)作用则(zé)是不(bù)同(tóng)的(de)方式。对于在星系团之间的(de)相互作用，科(kē)学家还引入(rù)了外部场效应的概(gài)念，指的是在数百(bǎi)万光年的规模上，巨(jù)大的质(zhì)量(liàng)之间会(huì)产生对(duì)彼此特殊的效果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成(chéng)立，这意味着我们需要对现在的(de)物理定律(lǜ)进行(xíng)修(xiū)正，这些发现(xiàn)也让很(hěn)多(duō)人认为暗物(wù)质假(jiǎ)说理论就此终结。但是在宇宙当(dāng)中还有关于(yú)暗物质(zhì)存在的其他的理论证据，这些理论证(zhèng)据是蒙德(dé)理(l《风起陇西》讲述了什么故事，《风起陇西》讲述了什么故事情节ǐ)论所没法(fǎ)解释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距离为37亿光年的子(zi)弹星系团，由两个碰撞的星系团所组成(chéng)，类似这(zhè)样的星团，它们大部分的普通质量都在星系的气体当(dāng)中。当星团以(yǐ)1000万公里/小(xiǎo)时发生(shēng)碰撞的时候，星际(jì)气体的相(xiāng)互作用就会导致温度(dù)的急(jí)剧升高，速(sù)度(dù)大(dà)幅降低。所以在理论(lùn)上(shàng)，在(zài)碰撞之后，子弹星系团大部(bù)分的质量将(jiāng)位(wèi)于所有这些(xiē)气体所在的中间区域。那么我(wǒ)们通(tōng)过什么来验证它(tā)的质量区域(yù)到底是不是集(jí)中在(zài)中间(jiān)呢？前(qián)不(bù)久，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远镜传回了(le)宇宙当中(zhōng)第(dì)一张全彩的高(gāo)清照片，在(zài)照片中(zhōng)我们可以明(míng)显地看到很多星系似(shì)乎被拉伸产生(shēng)了(le)巨大的(de)形变。其(qí)实这些星系本(běn)身(shēn)并不是真的被扭曲了，也(yě)不是韦伯望远(yuǎn)镜出(chū)了什么问题，而是这(zhè)样极遥远的(de)天体和我(wǒ)们地球(qiú)上的观测者之间。被(bèi)一个质量(liàng)超(chāo)级巨大的天体遮挡(dǎng)，这个超大质量的东西(xī)的引力，会使(shǐ)身后更遥远星系的光(guāng)都发生了扭曲。这个现象就是引力透镜效应。这个巨大(dà)的(de)天体可能(néng)是超大(dà)质量(liàng)的黑洞(dòng)或者是暗物(wù)质。

所以当(dāng)人(rén)们对子弹(dàn)星系团观测的时候(hòu)，发现它的大质量区(qū)域并(bìng)不是在中间，而是在(zài)两(liǎng)侧(cè)。所(suǒ)以(yǐ)最(zuì)好的解释(shì)方法就是当(dāng)星团发(fā)生全部的碰撞时，可被观测(cè)到(dào)的质(zhì)量(liàng)气体被卡在了中间(jiān)，暗物质(zhì)则直(zhí)接(jiē)通过了这个区域，并在两(liǎng)边形成了(le)引力透镜。对(duì)子弹星系团的引力(lì)透(tòu)镜研究也被认为是暗(àn)物质存(cún)在的(de)迄今为止最(zuì)好的理论证据(jù)。

除此之外(wài)，还有来(lái)自宇宙当(dāng)中最古老的(de)光。从宇宙大爆炸(zhà)开始(shǐ)，38万年之后(hòu)，可见(jiàn)光终于可(kě)以畅通无(wú)阻地(dì)穿越在宇宙当中了。经过(guò)了130多亿年之后，这些光(guāng)在宇宙(zhòu)空间(jiān)背景上留下了各相同性的微波辐(fú)射。其中红色的部(bù)分表示温度较高的(de)区域(yù)，蓝色则表示相对较冷的区域，但实际上(shàng)它们之间的温差(chà)只(zhǐ)有万分之一。

科(kē)学家们通过对(duì)前景背景分离后的(de)二(èr)值图(tú)像进(jìn)行连通域提取和标记(jì)之(zhī)后发(fā)现，如果宇(yǔ)宙当中没有(yǒu)暗物质，图形看起来不应该是这样的，而随着暗物质的增加，一些峰值的幅(fú)度会减小(xiǎo)，才变得看起(qǐ)来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波(bō)背景辐射(shè)的测量值，我们需要的暗物质大约是普(pǔ)通物质的5倍(bèi)。这(zhè)个数(shù)字与解释(shì)星系当中(zhōng)恒星运动所(suǒ)需要(yào)的暗物质(zhì)比例是一致的。这(zhè)就意(yì)味(wèi)着。

用(yòng)了(le)一个(gè)简单的理论框架，就很好(hǎo)地解释了很多不同的观测(cè)结果。而(ér)暗(àn)物质的本质就(jiù)是宇(yǔ)宙当(dāng)中存(cún)在着(zhe)某种类型的粒子，它们不参与任何其他的(de)电磁作用(yòng)，只(zhǐ)通过引力来相互(hù)作用(yòng)。所以(yǐ)如(rú)果能够找到这种(zhǒng)粒子(zi)的存在，就相当(dāng)于找到了(le)暗物质存在的实际证据。这种粒子(zi)到底是什么？科学(xué)家们已(yǐ)经提(tí)出了(le)数十种(zhǒng)的假(jiǎ)想目标(biāo)，而要寻找这些不同的目(mù)标粒子所需要的实验方式也不相同。在过(guò)去的(de)几十年当(dāng)中，人类为了寻找这(zhè)些(xiē)看不见、摸不到，几(jǐ)乎不会与(yǔ)常规物质(zhì)相互作用的“暗物(wù)质”，科学家们(men)已经进行了超过(guò)50次的实(shí)验，却(què)没(méi)有任何实质性的发现(xiàn)，除了一个地方，意大利的格兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔(ěr)卑斯山(shān)脉。

在山下(xià)1400米处(chù)的(de)地下矿井当中，藏着地球上(shàng)最大的地学实验室，这(zhè)个实验室(shì)叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼高的探测器，一直(zhí)致力于寻找暗物质粒子的周(zhōu)期性震荡。

自1997年以来，这(zhè)里的(de)科学家声称观测(cè)到(dào)了某(mǒu)种(zhǒng)信号。经过了20多年的数据收(shōu)集，人们发现了一(yī)个有趣的事(shì)情。探(tàn)测率会在每年的6月份达到峰值(zhí)，然(rán)后在11月降到(dào)最低，而且(qiě)在20年(nián)当中每年都是一样。一些(xiē)科(kē)学家认(rèn)为这可能(néng)是人类发(fā)现暗物(wù)质(zhì)的第一(yī)个直接证据。

但是为什么暗物质会产生周期性的年度(dù)信号呢(ne)？刚才我们(men)讲了太阳系正在以220公里/秒的(de)速度围绕(rào)着银河系进(jìn)行(xíng)移(yí)动，那么如果(guǒ)暗(àn)物质(zhì)存在宇(yǔ)宙当中，这意(yì)味着我(wǒ)们也在以这样的速度(dù)在穿越着暗物(wù)质流，这个过程中会产生(shēng)相应的(de)振荡，同时地(dì)球又(yòu)以30公(gōng)里(lǐ)/秒(miǎo)的速度围绕太阳进行旋转。所以(yǐ)有(yǒu)半年的时间，地球围绕太(tài)阳的方向(xiàng)与(yǔ)太阳环(huán)绕银河(hé)系的(de)方向(xiàng)是(shì)一(yī)致(zhì)的(de)，而(ér)另外半年则与之(zhī)相反。

而在6月份(fèn)的时候(hòu)，地球与(yǔ)太(tài)阳(yáng)的方向正好达到完全一致，这(zhè)是(shì)理论(lùn)上地球穿越暗物质(zhì)流(liú)最(zuì)快的时段。而(ér)在(zài)11月份，又恰(qià)好达到了最慢(màn)值。尽管(guǎn)在实(shí)际的情况中，太阳系相对银(yín)河系(xì)的平(píng)面呈(chéng)现了60度的倾斜(xié)，但是这并不影响这个理论的有效性。

因此科学(xué)家认(rèn)为这可以(yǐ)用来解释，研究人员们所观测到的(de)周期性(xìng)信号。当然也可能有其他的情况，造成这种年度(dù)周期信号的差(chà)异也可(kě)能是(shì)温度、湿(shī)度、土壤中的水分、高山上的(de)积雪，甚(shèn)至连意大利游客的数(shù)量也符(fú)合这个周(zhōu)期(qī)的规律。

所以，科(kē)学家们又在(zài)南(nán)半球(qiú)建(jiàn)立了一(yī)个几乎相同的实验室，这里的季节与(yǔ)之前的(de)实验室正好相反，而在这里(lǐ)，地球(qiú)穿过(guò)暗物质流的运动特征和(hé)第一个实验室(shì)是一样的。

因此，如果在(zài)这里可以得到相同的(de)信(xìn)号，就可以成为暗物质所存(cún)在(zài)的(de)非常有力的证(zhèng)据(jù)了。但是(shì)由于(yú)这个实验室(shì)刚刚建成不久，所以截至(zhì)目前(qián)还无法(fǎ)提供相应的(de)数据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新的望远镜，这台(tái)太空望远镜叫(jiào)做“南希格雷斯罗曼”，它的(de)主镜大(dà)小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪(yí)器提供的(de)视野是哈(hā)勃(bó)红(hóng)外仪器的100倍。南希格雷斯(sī)罗(luó)曼太(tài)空望远镜其中一个(gè)关键的用途就是探索暗物(wù)质背(bèi)后《风起陇西》讲述了什么故事，《风起陇西》讲述了什么故事情节的(de)奥秘(mì)，对于(yú)探(tàn)测的结(jié)果，我们只(zhǐ)能(néng)拭(shì)目以待了。费米实验(yàn)室粒子天体物(wù)理中(zhōng)心的(de)科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森(sēn)斯特芬(fēn)研究发现(xiàn)，如(rú)果暗物质存在，它们极有可能拥有另一种神秘(mì)的(de)效应，这种暗物质效(xiào)应，会支持宇宙当中(zhōng)生命的诞生，或者说是生命(mìng)进化的一个(gè)重要因素。

如(rú)果这一理论得到进一步(bù)的(de)证实，那(nà)么遍布宇宙当中的暗物(wù)质会(huì)不会(huì)意味着人(rén)类并(bìng)不孤单呢？或许在宇宙当中(zhōng)某(mǒu)个(gè)角落(luò)的行星上，暗物质正(zhèng)在通过(guò)这样的效(xiào)应创造生命。当然，这些推论的(de)大前提是要(yào)先(xiān)找到暗物质存在的实(shí)际证据。那么小伙伴(bàn)们，你们觉得暗物质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢请点赞，你的(de)支持是我(wǒ)更新的(de)动(dòng)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 《风起陇西》讲述了什么故事，《风起陇西》讲述了什么故事情节