宇宙是“人为制造”的？为何会(huì)存(cún)在科学无(wú)法解释的(de)“暗(àn)物质”？暗物(wù)质又究竟是什么？人类为了寻找暗(àn)物(wù)质存在(zài)的证据，科学家(jiā)们在过去的几十年当中进行了超(chāo)过50次的长期实验(yàn)，但是(shì)却没有发现(xiàn)任何的有效证据。除(chú)了一个地方，在1687年出版的自然(rán)哲(zhé)学数学原理一书(shū)中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭示了宇宙(zhòu)中天体(tǐ)运动的规律。往后的几百年(nián)来，当天(tiān)文(wén)学家们(men)发现某些天(tiān)体运行轨道出现异常，不(bù)符(fú)合万有(yǒu)引力定律(lǜ)的(de)时(shí)候(hòu)，他(tā)们就(jiù)会知道，周(zhōu)围一定有未知的天体通过引力(lì)在摄动它的轨道。比如在1846年(nián)，奥本(běn)勒维耶就通过天王星运行轨道(dào)的异常(cháng)，推算并(bìng)且发(fā)现了海王星的存在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发现都是(shì)应(yīng)用万有(yǒu)引力定律所(suǒ)取得(dé)重大天文成就的例子。但是这些发现都(dōu)是在恒星系(xì)统的尺度当中，可(kě)当我们上升到(dào)星(xīng)系或(huò)者是星团(tuán)的尺度(dù)，事(shì)情就(jiù)开始(shǐ)变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨(cí)兹(zī)威基正在研究和(hé)测(cè)量后发星系团的(de)质量。这是(shì)一个由数千个(gè)星系所组成(chéng)的巨大星(xīng)系团，这些星系被引力束缚(fù)在一起。测量星系团(tuán)的(de)质量(liàng)一般会使用(yòng)到两种方(fāng)法，当两种方法结果一致(zhì)，就(jiù)可以确定其质量的范围。

第一(yī)种是(shì)获得其"光(guāng)度学的质量"，需要的数据是测量各个星系的光(guāng)度(dù)。

第二种是动(dòng)力学质量的计算，是利(lì)用光(guāng)谱(pǔ)红移测量星系团中的各个星系(xì)相(xiāng)对(duì)于星系团(tuán)的运(yùn)动速度。当测量结果出(chū)来(lái)之后(hòu)，兹(zī)威基彻底懵了，“动力学质(zhì)量”竟然是(shì)“光(guāng)度学质量(liàng)”的(de)400倍。这意味(wèi)着，后发(fā)座星系团有99%的(de)质(zhì)量(liàng)消失了，或者说这99%的质量并不以可见光(guāng)的形式所存(cún)在，我(wǒ)们(men)无法看到。最诡异的是，在测(cè)量(liàng)速度的过程中，兹威(wēi)基发现(xiàn)星系团中很多星系的速度(dù)比理(lǐ)论上要(yào)快得多，按照牛顿的运(yùn)动(dòng)学定律(lǜ)，仅靠(kào)这(zhè)些可见星系的(de)质量(liàng)所产生的(de)引(yǐn)力(lì)是无(wú)法将它们束缚在星系团内的，它们早就应该被抛出星系团(tuán)之(zhī)外了，除非(fēi)有(yǒu)一种神秘的(de)力量(liàng)在起作(zuò)用，这种(zhǒng)力量来源于某种(zhǒng)隐形的(de)物质(zhì)。

据此，兹维(wéi)基提出了(le)这样部分(fēn)不可见的(de)暗质(zhì)，它(tā)不发散光、吸(xī)光、反射(shè)光(guāng)，但是(shì)它们(men)却占据着(zhe)宇宙中绝大(dà)部分的质量。只是当(dāng)时的人(rén)们(men)对这样的(de)一种说法不屑一顾(gù)。

直到40年之后(hòu)，“暗物(wù)质”这个词才再一(yī)次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福(fú)特在观测仙女座星系中的恒(héng)星运动(dòng)。理论上来说，距(jù)离中心越远的恒星在其轨道上的运行速度(dù)就会(huì)越慢。但是(shì)他们(men)观测的结果却让(ràng)人感到不可思议。

随着与(yǔ)中心距离(lí)的增加(jiā)，恒星的(de)旋转(zhuǎn)速度(dù)几乎(hū)保持不变(biàn)。可是根据牛顿(dùn)的万(wàn)有引(yǐn)力定律(lǜ)，在星系当中(zhōng)如果没有(yǒu)足够大(dà)的质量来(lái)吸引它们，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基(jī)于这种(zhǒng)现象，科(kē)学家们会使用一种相对标准的(de)方法来(lái)解(jiě)释暗物质的存在，这种方法就是测量(liàng)星系当中气体在X轴上(shàng)距(jù)离星(xīng)系中心的距离，以及在Y轴(zhóu)上气体(tǐ)的旋(xuán)转速度。如果出现异常的(de)结果(guǒ)，就认为是由暗(àn)物质(zhì)的(de)力量进入其中(zhōng)。

于是科学(xué)家们通过射电望远镜测(cè)量了距(jù)离(lí)星系中心更远距(jù)离的氢元素，发现它们的(de)旋(xuán)转速度并不符合(hé)牛顿的力(lì)学定律(lǜ)。我(wǒ)们的太阳系也不(bù)例外，太(tài)阳(yáng)系位于银(yín)河(hé)系的(de)第三(sān)悬臂(bì)之上，距(jù)离银(yín)河(hé)系中心2.6万光年，根据(jù)万有引力定律进行(xíng)计算，太阳(yáng)系的运(yùn)行(xíng)速度应(yīng)该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千(qiān)米/秒的速(sù)度围绕银(yín)河系旋转，这个实际速度远远(yuǎn)大于理(lǐ)论(lùn)速度，那(nà)么产生以上这种向(xiàng)心加速度的原因很可能(néng)就是存在(zài)着一种我们看不到的物(wù)质，是这些(xiē)暗物质(zhì)的引力效(xiào)应(yīng)将星(xīng)系(xì)聚(jù)集在了一起。

也是从(cóng)这时开(kāi)始，越(yuè)来越多的(de)研究人员(yuán)开始(shǐ)相信(xìn)暗物质的存在(zài)。科学家根据星(xīng)系外恒星轨道的速度，估算在星系(xì)当中暗(àn)物质的质量占整个星系(xì)质(zhì)量的(de)85%。但(dàn)是，暗物质并不是(shì)唯一可以解释这个现象(xiàng)的原因。在(zài)一项新的研究当中，科学家们发现(xiàn)，几乎没有(yǒu)引力效应的遥远恒星之间，也会出现速度上的微小差异。另(lìng)外，天(tiān)文学家还发现了一(yī)个反(fǎn)常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地球大约2.5亿光年，大(dà)小和银河(hé)系(xì)不多，但是星系当中存在的恒星数量却只有银(yín)河系的千分(fēn)之一。

所以(yǐ)在理论上，该星系(xì)必须存在暗(àn)物质，否(fǒu)则就会分崩离(lí)析。但是(shì)科学家们使用最(zuì)先进的望远(yuǎn)镜对其进行了40个小时的详细(xì)测量之(zhī)后(hòu)，发现(xiàn)星(xīng)系中的恒星运(yùn)动(dòng)是可(kě)以用正常(cháng)的物(wù)质和力学定(dìng)律来(lái)解释的。那(nà)么又有人提(tí)出，也许该星系的暗(àn)物(wù)质，已经被附近的(de)另(lìng)一个(gè)大星系剥离(lí)了(le)。奇(qí)怪的(de)是，它的附近没有任何星系存在。造成(chéng)这些现象的除了暗物质的(de)假说之(zhī)外，另一种可能就是人类对引力的理解(jiě)还不够全(quán)面，引力很(hěn)可能在不同(tóng)尺度空间中(zhōng)的工作(zuò)方式(shì)是不同的(de)，这意(yì)味着(zhe)在(zài)行星系尺度(dù)中的天体会沿着(zhe)它们的轨(guǐ)道，按照我(wǒ)们所理解的方式运动(dòng)。但(dàn)是上升到星系和星(xīng)团的尺度，引力之间(jiān)的相(xiāng)互作用则是不同的方式。对(duì)于在星系团之间的相互作用(yòng)，科(kē)学家还(hái)引(yǐn)入了(le)外(wài)部场效应的概念，指的是在(zài)数(shù)百万光年的规模(mó)上，巨大(dà)的质(zhì)量(liàng)之间会产生对(duì)彼(bǐ)此(cǐ)特殊的效果，这个(gè)理论(lùn)叫做(zuò)MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成(chéng)立(lì)，这意味(wèi)着我(wǒ)们需(xū)要对现在的物理(lǐ)定律进行修正，这些发现也让很多人认为(wèi)暗物质(zhì)假说理论(lùn)就此终结。但是在宇宙当(dāng)中还有关(guān)于暗物质存在的(de)其他的理论证(zhèng)据，这(zhè)些(xiē)理论证据(jù)是蒙德理论所没法(fǎ)解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子(zi)弹星系团，由两(liǎng)个碰撞的星系团(tuán)所组成，类(lèi)似这样(yàng)的星团，它们(men)大部分的(de)普(pǔ)通质量都在星(xīng)系的气体(tǐ)当中(zhōng)。当(dāng)星团以1000万公(gōng)里/小时(shí)发生碰撞的(de)时候，星际气(qì)体的相互作(zuò)用就会(huì)导致温度的急剧升高，速(sù)度大(dà)幅降低。所(suǒ)以在理(lǐ)论上，在(zài)碰(pèng)撞之(zhī)后(hòu)，子弹星(xīng)系团大部分的质量(liàng)将(jiāng)位于所有这(zhè)些气体所在(zài)的中(zhōng)间区域(yù)。那么我们通过什么来验证(zhèng)它的(de)质量区域(yù)到底(dǐ)是不是集(jí)中(zhōng)在(zài)中间(jiān)呢？前(qián)不(bù)久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第一张全彩的高清照片(piàn)，在照片中我们可(kě)以(yǐ)明显地看到很多星系似乎被(bèi)拉(lā)伸产生了巨大的形变(biàn)。其实这(zhè)些星(xīng)系本身(shēn)并不是真的被(bèi)扭曲了，也(yě)不是韦伯望远镜出了什么问(wèn)题，而(ér)是(shì)这样极遥(yáo)远的(de)天体和我们(men)地(dì)球上的观(guān)测者之(zhī)间。被一个质量超(chāo)级巨大(dà)的天体(tǐ)遮挡(dǎng)，这个超大质量的东西的引力，会使身后更(gèng)遥远星(xīng)系的光都发(fā)生(shēng)了扭(niǔ)曲(qū)。这个现(xiàn)象就(jiù)是引(yǐn)力透镜效(xiào)应。这个巨大的天(tiān)体可(kě)能是(shì)超大质(zhì)量(liàng)的(de)黑洞或者是暗物(wù)质。

所以(yǐ)当人们对(duì)子弹星系(xì)团观测的时候(hòu)，发现它(tā)的大质量区(qū)域并不是(shì)在(zài)中(zhōng)间，而是在两侧(cè)。所以最(zuì)好的解(jiě)释方法就是当星团(tuán)发生(shēng)全部(bù)的碰撞时(shí)，可(kě)被观测到的(de)质量气(qì)体被卡在了中(zhōng)间，暗物质(zhì)则直接(jiē)通过了这个区域，并(bìng)在两边形成了引力(lì)透(tòu)镜(jìng)。对子(zi)弹星系团的引力透镜研究也被认为是暗物(wù)质存在的迄今为止最好的理论证据。

除(chú)此之(zhī)外，还有来自(zì)宇(yǔ)宙当(dāng)中最古老的光。从宇宙大(dà)爆炸开始，38万年之后，可见光终于可以畅通无阻地(dì)穿越在宇宙当中了。经过了130多(duō)亿年(nián)之后，这些光(guāng)在宇宙(zhòu)空间背景上留下了各相同性的微波辐射。其(qí)中红色的部(bù)分表(20mm等于多少厘米 20mm是多大biǎo)示温度较高的(de)区域，蓝色(sè)则表示相对(duì)较冷的区域，但实际上它们(men)之间的(de)温差只有(yǒu)万分之一。

科学(xué)家们通过对前景背景分(fēn)离(lí)后的二值图(tú)像进行连(lián)通域提(tí)取和(hé)标记(jì)之后(hòu)发现，如果宇宙当中没有暗物质(zhì)，图形(xíng)看起来不应该是这样的(de)，而随着暗(àn)物质的增(zēng)加，一些峰值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波(bō)背(bèi)景辐(fú)射的测量值，我(wǒ)们需要的(de)暗物质大(dà)约(yuē)是普通物质的5倍。这个数字(zì)与解释(shì)星系(xì)当中(zhōng)恒星运动所需要的暗物质(zhì)比例是(shì)一致的。这就意味着(zhe)。

用(yòng)了一个(gè)简单(dān)的理(lǐ)论框架，就很好(hǎo)地解释(shì)了很多(duō)不(bù)同的(de)观测结果。而暗物质的本(běn)质就(jiù)是宇(yǔ)宙当中存(cún)在(zài)着某种类型的粒(lì)子(zi)，它们不参与任(rèn)何其他(tā)的电磁(cí)作用，只通过引(yǐn)力来相(xiāng)互作用(yòng)。所(suǒ)以(yǐ)如果能够找到这种(zhǒng)粒子的存(cún)在，就相当于找(zhǎo)到了暗物质存在的实(shí)际(jì)证(zhèng)据(jù)。这种粒子到底是(shì)什么(me)？科学(xué)家们(men)已(yǐ)经提出了数十种的假(jiǎ)想目标(biāo)，而要(yào)寻(xún)找(zhǎo)这些不同(tóng)的(de)目标粒子所(suǒ)需(xū)要的实验方式(shì)也不相同。在过去的几十年当(dāng)中，人类为了(le)寻找这(zhè)些看不见、摸不到(dào)，几乎不会与常规物质(zhì)相互作用的“暗物质(zhì)”，科学(xué)家们已(yǐ)经进行了超过(guò)50次的实验，却没有(yǒu)任何实质性的发现，除了一个地方，意大(dà)利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处的地下矿(kuàng)井当中，藏(cáng)着地球上最大的(de)地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼高的探(tàn)测器，一(yī)直致(zhì)力于寻找暗物(wù)质粒子的周期性(xìng)震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的科学家声(shēng)称观测到(dào)了某种信(xìn)号。经(jīng)过了20多(duō)年(nián)的(de)数据收集，人们发现了一个有趣的事(shì)情。探测(cè)率会在每(měi)年的6月份达到峰值，然后在11月降到(dào)最低，而且在20年当中(zhōng)每年都是一样。一(yī)些(xiē)科学家认为这可能(néng)是人类发现暗物质的第一个直接证据。

但是(shì)为什么暗(àn)物质会(huì)产生周期性的年度信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太(tài)阳系(xì)正(zhèng)在以220公里/秒的(de)速度围绕着银河系进行移动，那么如果暗物质存在宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)，这(zhè)意味着我们也在以这(zhè)样的速度在穿越着暗(àn)物质流，这个(gè)过程中会产生相(xiāng)应的(de)振荡，同时地(dì)球又(yòu)以30公(gōng)里/秒(miǎo)的速度(dù)围(wéi)绕(rào)太(tài)阳进行旋转(zhuǎn)。所以有半年的时间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银(yín)河(hé)系的方向(xiàng)是一致的，而另外(wài)半年则(zé)与之相(xiāng)反。

而在6月份的时(shí)候，地(dì)球与太阳的(de)方(fāng)向正好达到完全一致，这是理论上地球穿越暗物质流最快(kuài)的时段。而在11月份，又恰好达到了最(zuì)慢值。尽管在实际的情况中，太阳系相对银(yín)河系的(de)平(píng)面呈(chéng)现了60度的(de)倾(qīng)斜，但是这并不影响这(zhè)个(gè)理论(lùn)的有(yǒu)效性。

因此(cǐ)科学家认(rèn)为这(zhè)可以(yǐ)用来解释(shì)，研究人员们所观(guān)测(cè)到的周期(qī)性信号。当然(rán)也可(kě)能有其他的情况(kuàng)，造成这种年度周(zhōu)期(qī)信(xìn)号的差异也可能是温度、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高山上的积雪，甚(shèn)至(zhì)连(lián)意大利游客的数量也符合这个(gè)周期(qī)的规律。

所以，科学(xué)家们又在南半(bàn)球建(jià20mm等于多少厘米 20mm是多大n)立(lì)了一个几(jǐ)乎相(xiāng)同的实验室，这里的季节与之前的实(shí)验室正好(hǎo)相反，而在这里，地(dì)球(qiú)穿过暗物质流(liú)的运动特征和第一个实验室(shì)是一样的。

因此，如果在这里可(kě)以得到相同(tóng)的信号，就可以成(chéng)为暗物质所存(cún)在的非常有力的证(zhèng)据了(le)。但(dàn)是由于这个实(shí)验室刚(gāng)刚建成(chéng)不久，所以截(jié)至目前(qián)还无法提(tí)供相应的(de)数(shù)据支持。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新(xīn)的望远镜，这台太空望远镜叫做“南希(xī)格(gé)雷斯(sī)罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜(jìng)相同，但(dàn)它的宽视场仪器(qì)提供的视野(yě)是哈勃红外仪(yí)器的(de)100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太空望远镜(jìng)其(qí)中(zhōng)一个(gè)关键的用途就是探索暗物质(zhì)背后的(de)奥秘，对于探(tàn)测(cè)的结果，我们只能拭(shì)目以待了。费米实(shí)验室(shì)粒子天体物理中(zhōng)心的科(kē)学家(jiā)丹琥珀和贾森斯特芬研究发(fā)现，如果暗物质存在，它们极有可(kě)能拥有另一种(zhǒng)神(shén)秘的(de)效应(yīng)，这(zhè)种暗物质效应，会支持宇宙当(dāng)中生命的诞生(shēng)，或者说(shuō)是生(shēng)命进化的一(yī)个重要因素。

如果这一理论得到进一步(bù)的证实，那(nà)么遍(biàn)布宇宙当中的暗物质会不(bù)会意味着人类并不(bù)孤(gū)单呢？或许在宇宙当(dāng)中某个角落的行(xíng)星(xīng)上，暗(àn)物质正(zhèng)在通过这样的(de)效应创造生命。当(dāng)然(rán)，这(zhè)些(xiē)推论的(de)大前提是要先(xiān)找到暗(àn)物质存在的实际证据。那么小伙伴们(men)，你们觉得暗物质到底存不存在呢(ne)？喜欢(huān)请点赞，你的(de)支(zhī)持是我更新的动力！

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 20mm等于多少厘米 20mm是多大