宇宙是(shì)“人为(wèi)制造”的？为何会存在科学无法解释的“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟是什么？人类为了(le)寻找暗物质存在的证(zhèng)据，科(kē)学家们(men)在过去(qù)的几(jǐ)十年当中进行了超过50次的长期(qī)实验(yàn)，但是却没(méi)有(yǒu)发现任何的有(yǒu)效证据。除了一个地方，在(zài)1687年(nián)出版的自然哲学(xué)数学原理一书(shū)中，埃萨克(kè)牛顿发表了万有引(yǐn)力定律(lǜ)，它(tā)揭示了宇宙中天(tiān)体运动的(de)规(guī)律。往后的几百年来(lái)，当天文学家们发现某些(xiē)天体运行轨(guǐ)道出现异常，不符合万有引力定(dìng)律的时候，他们就会知(zhī)道，周围一定(dìng)有未知(zhī)的天体通过引(yǐn)力在(zài)摄动它的轨道(dào)。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行轨道的(de)异常，推算并(bìng)且发现了海王星(xīng)的(de)存在。另(lìng)外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发现都是应用万有引力定律(lǜ)所(suǒ)取得重(zhòng)大天文(wén)成就的例(lì)子。但(dàn)是这些发现(xiàn)都是(shì)在恒(héng)星(xīng)系(xì)统的尺度当中，可当我们上升到星系或者是星团的尺度，事情就开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理学家(jiā)弗里茨兹威基(jī)正在研究和测量后发星系团的质量。这是一个(gè)由数千个星系所组成的巨(jù)大(dà)星系团，这些星系被引力束(shù)缚(fù)在一(yī)起。测量星系团的质(zhì)量一般会(huì)使用到(dào)两种方法，当两种方(fāng)法(fǎ)结果(guǒ)一致(zhì)，就可以确定(dìng)其质量的范围(wéi)。

第一种是获得其"光度学的质量"，需要的数据(jù)是测量各个星(xīng)系(xì)的光度。

第二种是动力(lì)学质量的计算，是(shì)利用光谱红移(yí)测(cè)量星(xīng)系团(tuán)中的各个星系相对于星系团的运(yùn)动速度。当测量结果出来之(zhī)后(hòu)，兹(zī)威(wēi)基(jī)彻(chè)底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟然(rán)是“光度(dù)学(xué)质量(liàng)”的400倍(bèi)。这(zhè)意味着，后发(fā)座星系团有99%的(de)质量消(xiāo)失了，或者说这99%的质量并不以可(kě)见光的形(xíng)式所(suǒ)存在，我们无法看到(dào)。最诡异(yì)的是，在测量速度的过(guò)程中，兹威基发(fā)现星系团中很多星系(xì)的速度(dù)比理论上要(yào)快得多，按照牛顿的(de)运动学定律，仅靠这些(xiē)可见星系的(de)质量所产(chǎn)生的(de)引力(lì)是无法(fǎ)将它们束缚在星系团(tuán)内(nèi)的，它(tā)们早就应该被抛出星系团(tuán)之外了，除非有一种神秘的力量在(zài)起作用，这种力量来源于某种隐形的(de)物质。

据(jù)此，兹维基提出了这样部分不可见的暗(àn)质，它不发(fā)散光、吸光、反射光，但(dàn)是它们却占据着宇宙中绝大(dà)部分的(de)质(zhì)量(liàng)。只是当(dāng)时的人(rén)们对这(zhè)样(yàng)的一种说法不屑一顾(gù)。

直(zhí)到40年之后，“暗物(wù)质”这个词才(cái)再一次出现。天文学家维拉鲁宾和(hé)肯特福特在观测仙(xiān)女座星(xīng)系中的恒星运动。理论上来说，距离中心越远的恒星在其轨道上的运(yùn)行速度就会越慢(màn)。但是他们观测的(de)结果却(què)让人感(gǎn)到不可思(sī)议。

随着与中心距离的(de)增加，恒(héng)星的旋转速度几乎保持不变。可(kě)是根(gēn)据牛顿的万有引力定律，在(zài)星(xīng)系当中如(rú)果没有足够(gòu)大的(de)质量来(lái)吸(xī)引(yǐn)它们(men)，这(zhè)些外围的恒星早就(jiù)被甩到(dào)宇宙(zhòu)当中了。基于这种现(xiàn)象，科学家(jiā)们(men)会使用一种相对(duì)标准(zhǔn)的(de)方法来解释暗(àn)物质的存在(zài)，这种方法就是测量星系当中气体在X轴上距离(lí)星系中(zhōng)心的距离(lí)，以及(jí)在Y轴上气体的旋转速(sù)度。如果(guǒ)出现异(yì)常的结果，就认为(wèi)是由暗(àn)物(wù)质的力量进入其中。

于是科学(xué)家(jiā)们通过射电望远(yuǎn)镜测量了距离(lí)星系中心更远距离的氢元素，发现它(tā)们(men)的(de)旋转速度并不符合牛顿的力学定(dìng)律。我们的太阳(yáng)系(xì)也不例外，太阳系(xì)位于银河系的(de)第三悬(xuán)臂之上，距(jù)离银河系中心2.6万光年，根据万有引力(lì)定律进行(xíng)计(jì)算，太阳系的运行速度应该是(shì)160千米/秒，但实际上，太阳系(xì)正在以220千米/秒的速度围绕(rào)银河系旋转，这(zhè)个(gè)实际速度远(yuǎn)远(yuǎn)大于(yú)理论速度，那么产生以(yǐ)上(shàng)这种向心加速度的原因很可能就是存在着(zhe)一(yī)种我们看不到的物质，是这些暗物质的引力效应将星系(xì)聚集在了一起。

也是从这时(shí)开(kāi)始(shǐ)，越来越多(duō)的研究人员开(kāi)始相信暗物质的存在。科(kē)学家根(gēn)据星(xīng)系外恒(héng)星轨(guǐ)道的速度(dù)，估算在星(xīng)系当中暗物质的(de)质量占整个星系质量(liàng)的(de)85%。但是，暗(àn)物质(zhì)并不是唯一可以解释这(zhè)个现(xiàn)象的原因。在(zài)一项(xiàng)新的研究当中(zhōng)，科学家们发现，几(jǐ)乎没(méi)有引力效应的遥远(yuǎn)恒星(xīng)之(zhī)间，也(yě)会出现速(sù)度上的微小差异(yì)。另外，天文学家还(hái)发现了一个反(fǎn)常的星系(xì)，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离地(dì)球大约(yuē)2.5亿光年(nián)，大小和银河系不多(duō)，但(dàn)是(shì)星系(xì)当中(zhōng)存在的恒(héng)星数量(liàng)却只有银(yín)河系(xì)的千分之(zhī)一。

所以在理论(lùn)上，该星(xīng)系必须存在(zài)暗(àn)物质，否则就会分崩离(lí)析。但是科(kē)学家们使用(yòng)最先(xiān)进的望远镜对其(qí)进行了40个小(xiǎo)时的详细测量之后，发现(xiàn)星系中(zhōng)的(de)恒星(xīng)运(yùn)动是可以用正(zhèng)常的物质和力学定律来(lái)解(jiě)释的。那么又有人(rén)提出，也许该星系的暗物(wù)质(zhì)，已(yǐ)经被(bèi)附近的另一个(gè)大星系剥离了。奇怪(guài)的是，它的附(fù)近(jìn)没(méi)有(y三大改造的内容和意义，简述三大改造的内容ǒu)任何星系存在。造成(chéng)这些(xiē)现象的除了暗物(wù)质的假说之(zhī)外，另一种可(kě)能就是人类对引力的理解还(hái)不够全面，引(yǐn)力很可能在不同尺(chǐ)度空间中(zhōng)的工(gōng)作(zuò)方式是不同的，这意味着在行星系尺度中的天体(tǐ)会沿着它们的轨道(dào)，按照(zhào)我们(men)所理解的方式运动(dòng)。但是上升到星系(xì)和星团(tuán)的尺度，引力之间的相(xiāng)互作用则(zé)是(shì)不同的方(fāng)式。对于在(zài)星系团之(zhī)间的(de)相(xiāng)互(hù)作用，科学家还引入了外部场效应的(de)概念，指的是在(zài)数百万(wàn)光(guāng)年的规模上，巨大的质量之(zhī)间(jiān)会产生(shēng)对彼此特殊的效果，这个理论(lùn)叫(jiào)做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立(lì)，这意味着我们需要对现在的物理定律(lǜ)进(jìn)行修正，这些发现也让很(hěn)多人认为(wèi)暗物质假(jiǎ)说(shuō)理(lǐ)论就此(cǐ)终结(jié)。但是在宇宙当中(zhōng)还有关于暗物质存在的其他(tā)的理论证据，这些理论证据是蒙德理论(lùn)所没(méi)法解释的(de)“引力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿(yì)光年的子(zi)弹星系(xì)团，由两个碰(pèng)撞的星系团(tuán)所(suǒ)组成，类似这样(yàng)的(de)星(xīng)团(tuán)，它(tā)们大部分的普通质(zhì)量都在星系的气体当(dāng)中(zhōng)。当星团以1000万公里/小时发生(shēng)碰撞的(de)时候，星(xīng)际(jì)气体的相互(hù)作用就会导(dǎo)致(zhì)温(wēn)度(dù)的(de)急剧升(shēng)高，速度(dù)大幅降低。所以在理论上(shàng)，在碰撞(zhuàng)之(zhī)后，子弹星系团大部分的质(zhì)量将位于所有这(zhè)些气体(tǐ)所(suǒ)在的中(zhōng)间区域。那么我们通过什么来(lái)验证它的(de)质量(liàng)区域到底是不是集中在中间呢(ne)？前(qián)不久，詹(zhān)姆斯韦伯太空望远镜传(chuán)回了宇宙当中(zhōng)第一(yī)张全彩(cǎi)的高清(qīng)照片，在照(zhào)片(piàn)中我们可(kě)以明显地看到很(hěn)多星系似乎被拉伸产(chǎn)生了巨大的形变。其实这些星系本身并不是真的被扭(niǔ)曲(qū)了，也不(bù)是韦(wéi)伯望远镜(jìng)出了什么问(wèn)题(tí)，而是这(zhè)样极(jí)遥远的天体和我们地(dì)球上的(de)观(guān)测(cè)者(zhě)之(zhī)间。被(bèi)一个质量超(chāo)级巨(jù)大(dà)的天(tiān)体遮(zhē)挡，这(zhè)个(gè)超大质量的东西的引力，会(huì)使身后更遥远(yuǎn)星系(xì)的光都发生了(le)扭曲。这个现象就是引(yǐn)力透镜效应。这个(gè)巨大的天体可能是超大质量的黑洞(dòng)或者是(shì)暗物质。

所(suǒ)以当人(rén)们对子弹星系团观测的时候，发现它的(de)大质量区域并(bìng)不是(shì)在中间，而是(shì)在(zài)两侧。所以最好的解释方法就是当星团(tuán)发生全部的(de)碰撞时(shí)，可被观(guān)测到的(de)质量气(qì)体(tǐ)被(bèi)卡(kǎ)在了中间(jiān)，暗物质则直接通过了这个(gè)区(qū)域，并(bìng)在两边形成了引力(lì)透镜(jìng)。对(duì)子(zi)弹(dàn)星系团的引力(lì)透镜研究也被认为是暗(àn)物质存(cún)在的迄今为(wèi)止(zhǐ)最好的理论证据。

除(chú)此之外，还有来自宇宙(zhòu)当中最古老(lǎo)的光。从宇宙(zhòu)大爆(bào)炸开(kāi)始(shǐ)，38万年之(zhī)后，可见光终(zhōng)于可以(yǐ)畅通无阻(zǔ)地穿越在宇宙当中了。经(jīng)过了130多亿(yì)年之后(hòu)，这些(xiē)光在宇宙(zhòu)空(kōng)间背(bèi)景上留下了三大改造的内容和意义，简述三大改造的内容各相同性的微波辐射。其中红色的部分表示(shì)温度较高的(de)区(qū)域(yù)，蓝色(sè)则表示(shì)相对较冷(lěng)的区域，但实际上它们之间的温差(chà)只(zhǐ)有万分之一(yī)。

科学(xué)家(jiā)们通过对前景(jǐng)背景(jǐng)分离后(hòu)的二值图(tú)像进行连通域(yù)提取和标记之后发现，如果宇宙当(dāng)中没有暗(àn)物质，图(tú)形看起来不应该是(shì)这样的，而随着暗物质的增(zēng)加，一些峰值(zhí)的幅(fú)度会减小，才(cái)变得看起来“和谐”。为(wèi)了匹配(pèi)宇(yǔ)宙(zhòu)微波(bō)背景辐射的(de)测量(liàng)值(zhí)，我们(men)需要的暗物质大(dà)约(yuē)是普通物质(zhì)的5倍。这个数(shù)字与解(jiě)释星系当(dāng)中(zhōng)恒(héng)星运动所需(xū)要(yào)的暗物质(zhì)比例(lì)是一(yī)致的。这就意味(wèi)着。

用了(le)一个简(jiǎn)单的理论框架，就(jiù)很好(hǎo)地(dì)解释了很多不同的观测结果。而(ér)暗物质的本质就是宇宙当中存在着某种类型的粒子，它们不参与任何其(qí)他的电磁作用，只(zhǐ)通过(guò)引力来相(xiāng)互作用。所以如果能够找到(dào)这种粒(lì)子的存在，就相(xiāng)当于找到了(le)暗(àn)物质(zhì)存(cún)在的(de)实际证(zhèng)据(jù)。这种(zhǒng)粒子到底是什(shén)么？科学家们已经(jīng)提出了数十(shí)种的假想目标，而要寻找这些不同的(de)目标(biāo)粒子所需(xū)要的实验方式也不相同。在过去(qù)的(de)几十年当中(zhōng)，人类为(wèi)了(le)寻找这(zhè)些看不见、摸不到，几乎不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科学(xué)家们已经(jīng)进行了(le)超过50次的实验(yàn)，却没有(yǒu)任何实(sh三大改造的内容和意义，简述三大改造的内容í)质性的发现，除了一个地方，意大利(lì)的格兰萨(sà)索山(shān)，隶属于(yú)阿尔卑斯(sī)山脉。

在山(shān)下1400米处(chù)的地(dì)下矿井当中，藏着(zhe)地(dì)球上最大的地学实验室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高的探测(cè)器(qì)，一直致力于寻(xún)找暗物(wù)质粒子的周(zhōu)期(qī)性震荡。

自1997年(nián)以(yǐ)来(lái)，这(zhè)里的科(kē)学家声称观测到了某(mǒu)种(zhǒng)信号。经过了20多年的数据收集，人(rén)们发现了一个有趣的事情。探测率会在(zài)每年的(de)6月份达到峰值，然(rán)后在(zài)11月降到最低，而且在20年当中每年都是一样。一些科学(xué)家认为这可能是人(rén)类(lèi)发现暗物质的第(dì)一个直接证据。

但是为什么暗物质会产生(shēng)周期性的(de)年度信号呢(ne)？刚(gāng)才我们讲了(le)太阳(yáng)系正在(zài)以220公里/秒的(de)速度围绕着银河系(xì)进行移(yí)动，那么如果暗物(wù)质存在宇宙当中，这意味着我们(men)也(yě)在以(yǐ)这样的速度在穿越着暗(àn)物质流(liú)，这个过程中会产生相应的振荡，同时地(dì)球又以30公里/秒的速(sù)度围(wéi)绕太阳进行旋转。所以有(yǒu)半(bàn)年的时间(jiān)，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银河系的(de)方向是(shì)一致(zhì)的(de)，而另外半年(nián)则与之相反。

而在(zài)6月份的时候，地球与太(tài)阳的方向(xiàng)正好(hǎo)达到(dào)完全一致(zhì)，这是理论上地球穿越暗物质流(liú)最快的时段。而在11月份，又恰好达(dá)到了最慢值。尽管(guǎn)在(zài)实际的情况中(zhōng)，太阳系相(xiāng)对银河系的(de)平面呈现了60度的倾斜，但是这(zhè)并(bìng)不影响这个理论的有(yǒu)效性。

因此科(kē)学(xué)家认为这可(kě)以用来解释，研究人员(yuán)们所观测到的周期性(xìng)信号。当然(rán)也可(kě)能有其他的情况(kuàng)，造成这种(zhǒng)年度周期(qī)信号的差异也可能是(shì)温度、湿度、土(tǔ)壤中的水分(fēn)、高(gāo)山上的积雪，甚至连意大利游客的数量也符合这个周期的(de)规律(lǜ)。

所以，科(kē)学(xué)家们(men)又在南半球建立了一个(gè)几乎(hū)相(xiāng)同的实验(yàn)室(shì)，这里的季(jì)节与之前的实(shí)验(yàn)室正好相反，而在这里，地球穿过暗物质流的运(yùn)动特征和第一个实(shí)验室是一样的。

因此，如(rú)果在(zài)这里(lǐ)可以得到相同(tóng)的信号，就可(kě)以成为(wèi)暗物质所存在的(de)非常(cháng)有力的(de)证据了(le)。但是由(yóu)于这个实验室刚刚建成(chéng)不久，所以(yǐ)截(jié)至目前还无法(fǎ)提(tí)供相应的数据(jù)支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射一台新的望(wàng)远镜，这台太(tài)空望(wàng)远镜叫做“南(nán)希格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大小跟(gēn)哈勃望远镜(jìng)相同，但它的宽视场仪器提供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望(wàng)远镜其中一个(gè)关键(jiàn)的用途就是探(tàn)索暗物质(zhì)背后的奥秘，对于(yú)探测的结果(guǒ)，我们只能拭(shì)目以待(dài)了。费米实(shí)验室粒子天(tiān)体物理中(zhōng)心的(de)科学家丹琥珀和(hé)贾森斯特(tè)芬研(yán)究发(fā)现，如(rú)果(guǒ)暗物质存(cún)在，它们极有可能拥有另一种神秘的(de)效应，这种(zhǒng)暗物质效应，会支持宇宙当(dāng)中生命的诞(dàn)生(shēng)，或者说是生命(mìng)进化的一个重要因素。

如果这(zhè)一(yī)理论得到进一步的证实，那么遍(biàn)布宇宙当(dāng)中的(de)暗物(wù)质会不会(huì)意味着(zhe)人类并不(bù)孤单呢(ne)？或许在宇宙(zhòu)当中某个角落的行星上，暗物质正在通过(guò)这样的效应(yīng)创造生(shēng)命。当然，这些推(tuī)论的大(dà)前提是(shì)要先找到暗物质存在的实际证据。那(nà)么小(xiǎo)伙伴(bàn)们(men)，你们(men)觉得(dé)暗物质到底存不存在呢(ne)？喜欢(huān)请(qǐng)点赞，你(nǐ)的支(zhī)持是我更(gèng)新的动力！

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 三大改造的内容和意义，简述三大改造的内容