宇宙是“人为制造(zào)”的？为何会(huì)存在(zài)科学无(wú)法解释的“暗物(wù)质(zhì)”？暗物(wù)质又(yòu)究竟是(shì)什(shén)么？人类为了寻找暗物质存在(zài)的证据，科学家(jiā)们(men)在过(guò)去(qù)的几十年当(dāng)中进行了超过50次的长期实验，但是却(què)没有发现任(rèn)何(hé)的有效证(zhèng)据。除了一个地(dì)方，在1687年出版的自(zì)然哲学(xué)数(shù)学原理一(yī)书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律(lǜ)，它揭示了(le)宇(yǔ)宙(zhòu)中天体运(yùn)动的规律。往(wǎng)后的几百年来，当天(tiān)文学家们发现某些天体运行轨(guǐ)道出现异(yì)常(cháng)，不符合万有引力(lì)定律(lǜ)的时(shí)候(hòu)，他们就会知道，周围一(yī)定(dìng)有未(wèi)知(zhī)的(de)天体通过引力在摄(shè)动它(tā)的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶就通过(guò)天(tiān)王星运行轨道的异常，推(tuī)算并且(qiě)发现了海王星的存(cún)在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用万有引力定律(lǜ)所取得重大(dà)天文(wén)成就的例子。但是这些发现都是在恒星系统(tǒng)的尺度当(dāng)中(zhōng)，可当我们上升(shēng)到星系(xì)或者是星团(tuán)的尺度，事(shì)情就开始变得诡异了(le)。

1933年，瑞士的物理学家(jiā)弗里茨兹(zī)威基(jī)正在(zài)研究和测量后发星系团(tuán)的质量。这(zhè)是一个由数千个星系所组成的巨大星系团，这些星系(xì)被引(yǐn)力束缚在一起。测(cè)量星(xīng)系团(tuán)的质量一(yī)般会使用到两种方法(fǎ)，当两(liǎng)种(zhǒng)方(fāng)法(fǎ)结果一致，就(jiù)可以确定其(qí)质量(liàng)的(de)范围。

第一种是获得(dé)其"光度学的(de)质量"，需(xū)要的数据是测量各(gè)个星系的(de)光(guāng)度。

第二种是动力学(xué)质量的计算(suàn)，是利用(yòng)光谱红移测量星(xīng)系团(tuán)中的(de)各个星系(xì)相对于星系团的运动速度。当测量结果出来之后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动力学(xué)质量”竟然是“光度学质量”的400倍(bèi)。这意味着(zhe)，后发座星(xīng)系(xì)团有99%的质量消失(shī)了，或(huò)者说这99%的质量(liàng)并(bìng)不以可见(jiàn)光(guāng)的形式(shì)所存在(zài)，我(wǒ)们无法看到。最诡异的(de)是，在测量速度的过(guò)程(chéng)中，兹威基(jī)发(fā)现星系团中很多星系的速度比理论上要快得多，按(àn)照牛顿(dùn)的运动学定(dìng)律，仅(jǐn)靠这(zhè)些可见(jiàn)星系的质量所产生的引力(lì)是无法将它们(men)束缚(fù)在星系团内的，它们早(zǎo)就应(yīng)该被抛出星系团之外了，除非(fēi)有一种神秘的力量在起(qǐ)作用(yòng)，这(zhè)种(zhǒng)力量来源于某种(zhǒng)隐(yǐn)形的(de)物(wù)质。

据此，兹维基提出了这(zhè)样部分(fēn)不(bù)可(kě)见的(de)暗质(zhì)，它不发散光、吸(xī)光、反射(shè)光，但是(shì)它们却占据(jù)着宇(yǔ)宙(zhòu)中绝大(dà)部分的质量。只是当时(shí)的人们对(duì)这样的一种说法不屑一顾。

直到40年(nián)之(zhī)后，“暗物质”这个词才再(zài)一次出(chū)现(xiàn)。天(tiān)文(wén)学家维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在观测仙女座星(xīng)系中(zhōng)的恒星运动。理论上来(lái)说，距离(lí)中心越远(yuǎn)的恒星在(zài)其轨道(dào)上的运(yùn)行速度就会越慢。但是他们(men)观(guān)测(cè)的结果却(què)让人(rén)感到不(bù)可思议。

随着与中心距离的(de)增加，恒星的旋转速度几乎保(bǎo)持不变(biàn)。可是根据牛顿(dùn)的(de)万(wàn)有引力定律，在(zài)星系(xì)当中如(rú)果没有足够大(dà)的质量来(lái)吸引它(tā)们(men)，这些外围的恒星早就被甩到(dào)宇宙当中了。基(jī)于这(zhè)种现(xiàn)象(xiàng)，科(kē)学家们会(huì)使用一种相对标准的(de)方法来解释暗物质的存在，这种(zhǒng)方法就是测量星(xīng)系(xì)当(dāng)中气(qì)体在(zài)X轴上距(jù)离星系(xì)中心(xīn)的(de)距(jù)离(lí)，以(yǐ)及在Y轴上气体的(de)旋转速度(dù)。如果出现异常(cháng)的结果，就认为是由暗(àn)物质的(de)力量进(jìn)入(rù)其中。

于是科学家们通过射(shè)电望(wàng)远(yuǎn)镜测量了距离星(xīng)系中心更远距离的氢(qīng)元素，发现它(tā)们的旋转速度并不符合(hé)牛顿的力学定律。我们的太(tài)阳系(xì)也不例外，太阳系位于(yú)银河系的第三悬臂之上(shàng)，距(jù)离(lí)银河系(xì)中心2.6万光年，根据万有引力定(dìng)律进行计算，太阳系的(de)运行(xíng)速度应该是160千米/秒，但(dàn)实际上，太阳(yáng)系正在以220千米/秒(miǎo)的(de)速度围绕银河(hé)系(xì)旋转(zhuǎn)，这个(gè)实际速度远远(yuǎn)大于理论速度，那么产生以上(shàng)这种向(xiàng)心(xīn)加速度的原因很(hěn)可能就(jiù)是存在着一种我(wǒ)们看不到的物质，是这(zhè)些暗物质的引力(lì)效应将(jiāng)星系聚集在了(le)一起。

也是从这时开始，越(yuè)来(lái)越多的研究人员开始相信暗物(wù)质的存在。科学家根据星系外恒星(xīng)轨道的速度(dù)，估算在星系当中暗物质的质量占(zhàn)整个星系质量(liàng)的85%。但是，暗物质并不是(shì)唯(wéi)一(yī)可以解释这个现象的原因。在一项新(xīn)的研究(jiū)当中，科学家们(men)发现，几乎没有引力效应的遥(yáo)远恒星之间，也会出(chū)现速(sù)度上的微小差异(yì)。另外，天文(wén)学家还发现了一个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系(xì)距离地球(qiú)大约2.5亿光年，大小和(hé)银(yín)河系不多(duō)，但是星系当中存在(zài)的恒星数量(liàng)却只有银河系的(de)千分之一。

所以在理论上，该(gāi)星系必须(xū)存在暗物质，否则就会分崩离析。但是科学家们使用最先进的望远镜对其进(jìn)行了40个(gè)小时的详(xiáng)细(xì)测量之(zhī)后(hòu)，发现星系(xì)中的恒星运动是(shì)可以用正常的物质(zhì)和力学定律来解释(shì)的。那么(me)又有(yǒu)人提出，也许该(gāi)星系的(de)暗(àn)物质，已经(jīng)被附近(jìn)的另一个大星系剥离(lí)了。奇(qí)怪的是，它的(de)附近没有任何星系存在。造成这些(xiē)现象的除了暗(àn)物质的假说之外(wài)，另一种可能就是人类对引(yǐn)力(lì)的理(lǐ)解还不够全面，引力很可能在不同尺度空间中的工作(zuò)方式是不(bù)同的，这意味着在(zài)行星系(xì)尺度中的天体会沿着它(tā)们的轨道，按照我们所理(lǐ)解的方式运(yùn)动。但是(shì)上(shàng)升到星系和星团的尺(chǐ)度，引力之间(jiān)的相互作用则(zé)是不同的方式。对于在星系团之间的相互作用，科学家还引入了外部场(chǎng)效应的概念，指的是在数百万光年的规模上，巨(jù)大的质量之间会产生对(duì)彼(bǐ)此特殊的效果，这(zhè)个理论叫(jiào)做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着(zhe)我们(men)需要对现在的物理定律进行修(xiū)正，这些发(fā)现也让很多人(rén)认(rèn)为暗物质假说理论就此终结(jié)。但是在宇宙当中(zhōng)还有(yǒu)关于暗(àn)物质(zhì)存在的其他的(de)理论(lùn)证(zhèng)据，这些理论证据是蒙(méng)德理论(lùn)所没法(fǎ)解释的(de)“引力(lì)透镜(jìng)”。

径向距离为(wèi)37亿光年的子弹(dàn)星系团，由两(liǎng)个碰撞的星系(xì)团所组成，类似(shì)这样的星团，它们(men)大部(bù)分的普通质(zhì)量都在星系(xì)的(de)气体当中。当星团以1000万(wàn)公里/小时发生碰撞的时(shí)候，星际气(qì)体的(de)相互作(zuò)用就(jiù)会(huì)导致温度的急(jí)剧升高，速度大(dà)幅降低。所以在(zài)理(lǐ)论上，在碰(pèng)撞之后，子弹星系(xì)团大部(bù)分的质量将位于所有这(zhè)些气体所(suǒ)在的(de)中间区域(yù)。那么我们通过什么来验证它(tā)的质量区域(yù)到底(dǐ)是不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太(tài)空(kōng)望远(yuǎn)镜(jìng)传回(huí)了宇(yǔ)宙(zhòu)当中第一张全彩的高(gāo)清照片(piàn)，在照片中我们(men)可(kě)以明显地看到很多(duō)星系似乎被拉伸产生了巨(jù)大的形变(biàn)。其实这些星系本身并不是真的被扭曲了，也(yě)不(bù)是(shì)韦伯望远镜出了什么问题，而是(shì)这样极遥远(yuǎn)的天体和我们(men)地球上的观(guān)测者之间。被一个质(zhì)量(liàng)超级巨大的天体遮挡，这(zhè)个超大质(zhì)量的东西的引力，会使(shǐ)身后更遥(yáo)远星系(xì)的光(guāng)都发(fā)生了扭曲。这个现象就是(shì)引(yǐn)力透镜(jìng)效(xiào)应(yīng)。这(zhè)个巨大的天体可(kě)能是(shì)超大(dà)质量(liàng)的黑洞或者(zhě)是暗物质。

所以当人们对子弹星系团观(guān)测的(de)时候，发(fā)现它(tā)的大质量(liàng)区域并不是(shì)在中(zhōng)间(jiān)，而是在(zài)两侧。所以最(zuì)好(hǎo)的解释方法就是当星团发生(shēng)全部的碰撞时，可被观(guān)测(cè)到的(de)质量气体被卡在了中间，暗物质则直接通过了(le)这个区(qū)域(yù)，并(bìng)在两边形成了引力透镜。对(duì)子(zi)弹星系团的引力透镜研究也被认(rèn)为是暗物质存在(zài)的(de)迄今(jīn)为止最好的理论(lùn)证据。

除此之外(wài)，还有来自(zì)宇宙当中最古(gǔ)老的光(guāng)。从宇宙大爆(bào)炸开始(shǐ)，38万(wàn)年(nián)之后，可见光终于可以(yǐ)畅通无阻地(dì)穿越在宇宙当中(zhōng)了。经过(guò)了130多亿年之后(hòu)，这些光在(zài)宇(yǔ)宙空间背(bèi)景上留下(xià)了各(gè)相同(tóng)性的微波辐射。其中红色的(de)部分表(biǎo)示温度较高的(de)区域(yù)，蓝色则(zé)表示(shì)相对较冷的区(qū)域，但实际(jì)上它(tā)们(men)之间的温差只有万分之一。

科学家们通过对前景(jǐng)背景分离后的(de)二值图像进(jìn)行连通域提取和标记之后(hòu)发现，如果(guǒ)宇宙当(dāng)中没有(yǒu)暗物质(zhì)，图形(xíng)看起来不应(yīng)该是这样的，而随着暗物质的增加，一些峰值(zhí)的幅度会减(jiǎn)小，才变得看起(qǐ)来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙(zhòu)微(wēi)波背景辐射的测量值，我们需要的暗物(wù)质大约是普通物质(zhì)的5倍。这个数字与解释星系当中恒星运动所(suǒ)需要(yào)的暗物质比(bǐ)例是一致(zhì)的(de)。这(zhè)就(jiù)意味着(zhe)。

用了一个简单的(de)理(lǐ)论(lùn)框架，就(jiù)很(hěn)好地解释了很多(duō)不(bù)同的(de)观测结(jié)果(guǒ)。而暗(àn)物质的本质就是宇宙当中存在着某种类(lèi)型的粒(lì)子，它们不参与(yǔ)任何(hé)其他(tā)的电磁作用(yòng)，只(zhǐ)通过引力(lì)来相互作用。所以(yǐ)如(rú)果能够找到这(zhè)种粒(lì)子(zi)的(de)存(cún)在，就相当于找到了(le)暗物质存在的实际证据。这(zhè)种粒子到底是什么？科学家(jiā)们已经提出了数(shù)十(shí)种的假想目(mù)标，而要寻找这(zhè)些不同的(de)目标粒子所需(xū)要的实验方式也不相同。在过去的几十(shí)年(nián)当中(zhōng)，人(rén)类为了寻(xún)找这些看不见、摸不(bù)到，几乎不会(huì)与常规物质相互作用的“暗物质”，科(kē)学家们已经进行了超过(guò)50次(cì)的(de)实验，却没(méi)有任(rèn)何实(shí)质性的发现(xiàn)，除了(le)一个地方，意大利的格兰(lán)萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处(chù)的(de)地下(xià)矿井当中，藏着地(dì)球上(shàng)最大的地学实(shí)验室，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一(yī)个三层楼(lóu)高的探(tàn)测(cè)器，一直致(zhì)力于(yú)寻找暗物质粒子的(de)周期(qī)性震荡。

自1997年以来，这(zhè)里的科学家声称观测到了某种信号。经过(guò)了(le)20多年的数据收集，人们发(fā)现了(le)一(yī)个有趣(qù)的(de)事情。探测(cè)率(lǜ)会在每年(nián)的6月份达到峰值，然(rán)后在11月降到(dào)最低，而且在20年当(dāng)中每年都(dōu)是一样。一些科学(xué)家认为这可能是人类发现暗物(wù)质的(de)第一个直接(jiē)证据。

但(dàn)是为什么暗物质会产生周期性的年度(dù)信(xìn)号呢？刚才我(wǒ)们讲了(le)太阳系正在(zài)以(yǐ)220公里(lǐ)/秒的速(sù)度围(wéi)绕(rào)着银(yín)河系进行移动(dòng)，那么如(rú)果(guǒ)暗物质存在(zài)宇宙当中，这意味着我们也在以这样的速度在穿越着暗物质流，这(zhè)个过程中会产生(shēng)相应的振荡，同时地球(qiú)又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有半年的时间，地球围绕太(tài)阳的方向与太阳(yáng)环绕银河系的方(fāng)向是一致(zhì)的(de)，而(ér)另外(wài)半年则与之相反。

而(ér)在(zài)6月份的时(shí)候，地球与太阳(yáng)的方向正好达到完(wán)全一致，这是理论(lùn)上地(dì)球(qiú)穿越暗(àn)物质流最快的时段。而(ér)在11月份，又恰好达到了最(zuì)慢值(zhí)。尽管在实际的情况中，太(tài)阳系相对银河系的平(píng)面(miàn)呈(chéng)现了60度的倾(qīng)斜，但是这(zhè)并不影(yǐng)响这个理论的有效性。

因此科学(xué)家认为这(zhè)可以用(yòng)来(lái)解释，研究人(rén)员们(men)所观测到的周期性信号。当然(rán)也可能有其他的(de)情(qíng)况，造成这(zhè)种年度周期(qī)信号的差异(yì)也可(kě)能是温度、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高山上的积雪，甚至(zhì)连意大利(lì)游客的数量(liàng)也(yě)符合这个(gè)周(zhōu)期的规律。

所以，科学家们又在(zài)南半(bàn)球(qiú)建立了一个几乎相同的实验室(shì)，这(zhè)里的(de)季节与之(zhī)前的实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗物(wù)质(zhì)流的运动特(tè)征和第一个实验室是一样的。

因此(cǐ)，如果(guǒ)在这里可以得到(dào)相同(tóng)的信号(hào)，就可以成为暗物(wù)质所存在的(de)非常有力的证(zhèng)据了。但是由于这个实(shí)验室刚刚建成不久，所以截至目前(qián)还无(wú)法提(tí)供相应(yīng)的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的望远镜，这(zhè)台太空望远镜叫做“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟(gēn)哈勃望远镜相同，但(dàn)它的宽视场仪器提供的视野是(shì)哈(hā)勃红外仪器(qì)的100倍。南希格雷斯罗曼太(tài)空望(wàng)济南初中排名前十名(济南中学排名)，济南初中排名前50远镜其中一个关键的(de)用(yòng)途就是探索(suǒ)暗物质背后的奥(ào)秘，对于探(tàn)测的(de)结(jié)果济南初中排名前十名(济南中学排名)，济南初中排名前50，我们只(zhǐ)能拭(shì)目以待(dài)了。费米实(shí)验室粒子天(tiān)体物理(lǐ)中心的科学家丹琥(hǔ)珀和贾(jiǎ)森斯特(tè)芬研究发现，如果暗物质存在，它们极有可能拥有(yǒu)另一(yī)种神秘的效应，这种暗物质效应(yīng)，会支持宇宙(zhòu)当中生命的诞生，或者说是(shì)生命进化的一个重要因素。

如果这(zhè)一(yī)理论(lùn)得到(dào)进一步的证实，那么(me)遍布宇宙当中的暗物质会不会意味着人类并(bìng)不孤单呢？或(huò)许(xǔ)在(zài)宇宙(zhòu)当中某个(gè)角(jiǎo)落的行星上(shàng)，暗物质正(zhèng)在通过这样的效应创(chuàng)造生命。当(dāng)然，这些(xiē)推论的(de)大前(qián)提是(shì)要先找到暗物质存在的实际证(zhèng)据。那么小伙伴们，你们觉得(dé)暗(àn)物(wù)质到底存不存在呢(ne)？喜欢(huān)请点赞，你的支持(chí)是(shì)我(wǒ)更新的动(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 济南初中排名前十名(济南中学排名)，济南初中排名前50