宇宙(zhòu)是“人为制造(zào)”的？为何会存在科学无法解释的“暗物(wù)质”？暗物质又究竟是(shì)什么？人(rén)类为了寻找暗物(wù)质存在的证据，科学家们在过去的几(季明宇是什么电视剧名称 季明宇是叶海山吗jǐ)十年当中(zhōng)进行了超过50次(cì)的(de)长(zhǎng)期实(shí)验，但是却(què)没有(yǒu)发现任何的有效证据。除(chú)了一个地方，在1687年(nián)出版的自然哲学数学(xué)原理一书中，埃萨克(kè)牛顿(dùn)发表了万(wàn)有引(yǐn)力定律，它(tā)揭示了宇宙中(zhōng)天体运动的规律(lǜ)。往后的几百年(nián)来，当天文学家们发现某些天体(tǐ)运行轨道出(chū)现异(yì)常，不符合万(wàn)有(yǒu)引力(lì)定律的时候，他(tā)们就会(huì)知(zhī)道，周(zhōu)围一(yī)定有未知的天(tiān)体通过(guò)引力在摄动它(tā)的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本(běn)勒(lēi)维(wéi)耶(yé)就(jiù)通过天王星运(yùn)行轨道的异(yì)常，推算(suàn)并且发(fā)现了海王星(xīng)的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用(yòng)万(wàn)有引力定律所(suǒ)取得重大天文(wén)成就的例子。但是这些发现都是在恒(héng)星系统(tǒng)的尺度当中(zhōng)，可(kě)当我们上升到(dào)星系或(huò)者是(shì)星团的尺度(dù)，事情(qíng)就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的(de)物(wù)理(lǐ)学家弗里茨(cí)兹威(wēi)基正在研究(jiū)和(hé)测量(liàng)后(hòu)发星系团的质(zhì)量(liàng)。这是一(yī)个由(yóu)数(shù)千(qiān)个星系所组成(chéng)的(de)巨大星系团，这(zhè)些星系被引力束(shù)缚在(zài)一起。测量星系(xì)团的质量一般会(huì)使用到两种方法，当(dāng)两种方法结果一致，就可以确定其质(zhì)量的范围。

第一种是获(huò)得其"光度学的质(zhì)量"，需要的数据是测(cè)量(liàng)各个星系的光度。

第二种是动力学质量(liàng)的(de)计算，是利用光谱(pǔ)红移测量星系团(tuán)中的各个(gè)星系相对于星系团的运动速度。当(dāng)测量结(jié)果出(chū)来之后，兹威(wēi)基彻底懵了(le)，“动力学质量”竟然是“光度学质(zhì)量”的400倍。这意味(wèi)着(zhe)，后发座(zuò)星系团有99%的质量消失(shī)了，或者说这99%的质量并不以(yǐ)可(kě)见光的形式所存在，我们无法看(kàn)到。最诡异(yì)的是，在测(cè)量速(sù)度的过程中，兹威(wēi)基(jī)发(fā)现(xiàn)星系团(tuán)中很(hěn)多星系的速度比理论上(shàng)要快得多，按照牛顿的运动(dòng)学定律(lǜ)，仅(jǐn)靠(kào)这些可见星(xīng)系的(de)质(zhì)量所产生的引力(lì)是无法将它们(men)束缚在星(xīng)系(xì)团内的，它(tā)们早就应该被抛出星系(xì)团(tuán)之(zhī)外了，除非有一种神秘的力(lì)量在起作用，这(zhè)种力(lì)量来源(yuán)于某种隐形(xíng)的物质。

据此，兹维基(jī)提(tí)出了这样部分不可(kě)见的暗(àn)质，它不发散光、吸光、反射光，但是(shì)它们却占(zhàn)据(jù)着(zhe)宇宙中(zhōng)绝大部分的质量。只是(shì)当时(shí)的(de)人们(men)对这样(yàng)的一(yī)种说法不屑一顾。

直到40年(nián)之后(hòu)，“暗物质”这个(gè)词才(cái)再一次出现(xiàn)。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座(zuò)星系中的恒星(xīng)运动。理论上来(lái)说，距(jù)离中(zhōng)心越远的恒星(xīng)在其轨(guǐ)道上(shàng)的运行速(sù)度就会越慢。但是他(tā)们观(guān)测的(de)结果却让人感到(dào)不可思(sī)议(yì)。

随着与中心距离的增加(jiā)，恒(héng)星的旋(xuán)转速度几乎保持(chí)不变。可是根(gēn)据牛(niú)顿的(de)万有引力定律，在星系(xì)当中如果没有足够(gòu)大的质量来(lái)吸引它们，这些外围(wéi)的恒星早(zǎo)就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于这种现象(xiàng)，科(kē)学(xué)家们会使用一种相对标准的(de)方(fāng)法(fǎ)来解释暗物(wù)质(zhì)的(de)存在，这种方法(fǎ)就是(shì)测量星系当(dāng)中气体在(zài)X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴上气体(tǐ)的旋(xuán)转(zhuǎn)速(sù)度(dù)。如果出现异常的(de)结果(guǒ)，就认为是(shì)由暗物质的力量(liàng)进(jìn)入其(qí)中。

于是科(kē)学(xué)家(jiā)们通过射电望远镜测量了(le)距离星系中心更远距(jù)离的氢元素(sù)，发现它们(men)的旋(xuán)转速度并不符合牛顿的力学(xué)定律。我们(men)的太阳系也(yě)不例(lì)外(wài)，太阳系位于银河系的第三悬臂之(zhī)上(shàng)，距离银河系中心2.6万(wàn)光年，根(gēn)据万有引(yǐn)力定律进行计(jì)算(suàn)，太阳系的运(yùn)行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系(xì)正(zhèng)在(zài)以220千米(mǐ)/秒(miǎo)的速度围绕银河系旋转，这个实际速度远远大(dà)于(yú)理论速度，那么(me)产生以上这种向心加速度的原因(yīn)很可能就是存在(zài)着(zhe)一种我们看不到的物质，是这(zhè)些暗物(wù)质的引力效应将星系聚(jù)集(jí)在了(le)一起。

也是从这时开始，越来越(yuè)多的研究人员开始相信暗物质(zhì)的(de)存在。科(kē)学家根据星系外恒(héng)星轨道的速度，估算在星系当中(zhōng)暗物质的质量占整个星系质量的85%。但(dàn)是，暗物质并不是(shì)唯一可以解释这个现(xiàn)象的原因。在一项新的研究当(dāng)中(zhōng)，科学家们发现，几乎没有引力效应的遥远恒星(xīng)之(zhī)间，也会出(chū)现(xiàn)速(sù)度上(shàng)的(de)微小差异。另(lìng)外(wài)，天文学家还发现了一个反(fǎn)常的星(xīng)系(xì)，叫(jiào)做Agc114905。这(zhè)个(gè)星系距离地球大约2.5亿光年，大小和(hé)银河系不多，但是星系当中存(cún)在的恒星(xīng)数量却只有银河系的千分之一。

所以在理(lǐ)论上，该星系必须存在暗物(wù)质，否则(zé)就会分崩离析。但(dàn)是科学(xué)家们(men)使用(yòng)最先进的望远镜对其进行了40个小时的详(xiáng)细测量之后，发现星(xīng)系(xì)中的恒(héng)星运动是可以(yǐ)用正常的物(wù)质(zhì)和力学(xué)定律来解释(shì)的。那(nà)么又有(yǒu)人提(tí)出，也许该星系的暗物质(zhì)，已(yǐ)经被附近的(de)另(lìng)一(yī)个(gè)大(dà)星系(xì)剥离了。奇怪的是，它(tā)的附近没有任何星(xīng)系存(cún)在。造成这(zhè)些现象(xiàng)的除了暗物质的假说之外，另(lìng)一种可能(néng)就(jiù)是人类对引力的(de)理解(jiě)还不够(gòu)全面，引(yǐn)力(lì)很可能在(zài)不同(tóng)尺(chǐ)度空(kōng)间中的工(gōng)作方式是不同的，这意味着在行星系尺度中的天体会沿着它(tā)们的轨(guǐ)道，按照我们所理解的方式运动。但是上升到星系和星(xīng)团的(de)尺(chǐ)度，引(yǐn)力之间的相互作用则(zé)是不同的方式。对于(yú)在星系团(tuán)之间的相互(hù)作(zuò)用，科学家(jiā)还(hái)引入(rù)了外部场效(xiào)应的(de)概念，指的是在数百万光(guāng)年的规模上，巨大的质量之间会产生(shēng)对(duì)彼(bǐ)此特殊(shū)的效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙(méng)德理(lǐ)论成立，这意味着我们需要(yào)对现在的物理(lǐ)定律进行修(xiū)正，这些发现也让很多人认为暗物质(zhì)假说理(lǐ)论就此终结。但是(shì)在宇宙当中还有关于暗(àn)物质存在的(de)其他的理论证据，这些(xiē)理论(lùn)证据(jù)是蒙(méng)德理论(lùn)所没法解释的“引力透镜”。

径(jìng)向距离(lí)为37亿(yì)光年(nián)的(de)子弹(dàn)星系团，由两(liǎng)个碰撞的(de)星系团所组成，类似这样的星(xīng)团，它们大部(bù)分的普通质量(liàng)都在星(xīng)系的气体当中。当(dāng)星团以(yǐ)1000万公里/小时(shí)发生碰撞的(de)时候，星际气体的相互(hù)作用就会(huì)导(dǎo)致温度的急剧升(shēng)高(gāo)，速(sù)度大幅降低。所(suǒ)以在(zài)理论上，在碰(pèng)撞之后，子弹星系团大部分的质量(liàng)将(jiāng)位于(yú)所有这些(xiē)气体所在的中间区域。那么我(wǒ)们通(tōng)过(guò)什么来验(yàn)证它的质量(liàng)区(qū)域(yù)到(dào)底是不是(shì)集(jí)中在中间呢(ne)？前不久，詹(zhān)姆斯(sī)韦伯太空望远镜传回了宇宙当中(zhōng)第一张全彩的高清照片，在(zài)照(zhào)片中(zhōng)我(wǒ)们可以明显(xiǎn)地看(kàn)到很多星(xīng)系似乎被拉伸产生(shēng)了巨大的形变。其实这(zhè)些星系本(běn)身并不是真的被扭曲(qū)了(le)，也不是(shì)韦伯望远镜(jìng)出了什么问(wèn)题，而是这样极遥(yáo)远的(de)天体和我(wǒ)们地球上的(de)观(guān)测(cè)者之间(jiān)。被一个质量超级巨大的天体遮(zhē)挡，这(zhè)个(gè)超大质(zhì)量的东西(xī)的(de)引力(lì)，会使身后更(gèng)遥(yáo)远星系的光都发(fā)生了扭(niǔ)曲。这个现象就是(shì)引(yǐn)力(lì)透镜效应。这个(gè)巨大的天体可(kě)能是(shì)超大质(zhì)量的(de)黑洞(dòng)或者是(shì)暗物质。

所以当(dāng)人们对子弹(dàn)星系团观测的(de)时候，发现它的大(dà)质量区(qū)域(yù)并不是在(zài)中(zhōng)间季明宇是什么电视剧名称 季明宇是叶海山吗(jiān)，而(ér)是在(zài)两侧。所以最好(hǎo)的解释方法就(jiù)是当星(xīng)团发生全部的碰撞时，可被观测到的质量(liàng)气体被卡在(zài)了中间，暗物质(zhì)则直接通(tōng)过了(le)这(zhè)个区域，并在两(liǎng)边形成(chéng)了引(yǐn)力透镜。对子弹星(xīng)系团的引力透镜研究也被认为是暗物质存在的迄今为止最好的(de)理(lǐ)论(lùn)证据(jù)。

除此之外(wài)，还有来自宇宙当(dāng)中(zhōng)最古老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万年之后，可(kě)见光终于可以畅通无阻地穿越(yuè)在宇宙当中了。经过了130多(duō)亿年之后，这些光在(zài)宇宙(zhòu)空间背景上留下了各相(xiāng)同性的微波辐射。其(qí)中(zhōng)红色(sè)的部分(fēn)表示(shì)温(wēn)度较高的区域，蓝色则表(biǎo)示相(xiāng)对较冷的区(qū)域，但实际上它(tā)们之(zhī)间(jiān)的温差只有(yǒu)万分之一。

科(kē)学(xué)家(jiā)们通过对前景背景分离后的二值图像进行连通域提取和标记之(zhī)后发现，如果宇宙当中没有暗物(wù)质，图(tú)形看起来不应该是这样的，而随(suí)着(zhe)暗物质的(de)增(zēng)加，一些峰值(zhí)的幅度会减小，才变(biàn)得看起来(lái)“和谐”。为了匹(pǐ)配(pèi)宇宙微(wēi)波背景(jǐng)辐(fú)射的测量值(zhí)，我们需(xū)要的暗物质(zhì)大约(yuē)是普(pǔ)通物质的5倍(bèi)。这个数字(zì)与解释星(xīng)系当中恒星运动所需要(yào)的暗物质比(bǐ)例是一致(zhì)的。这就意味着(zhe)。

用了一个简单(dān)的理(lǐ)论(lùn)框(kuāng)架，就(jiù)很好地解(jiě)释了很(hěn)多不(bù)同的(de)观测(cè)结果。而暗物质(zhì)的本质就是宇宙当中存在着某(mǒu)种(zhǒng)类(lèi)型的粒(lì)子，它们不参与任何其他的(de)电磁作用(yòng)，只通过引(yǐn)力来相互作用。所以如果能够找到这种(zhǒng)粒子(zi)的(de)存在，就相(xiāng)当于找季明宇是什么电视剧名称 季明宇是叶海山吗到了暗物(wù)质存(cún)在(zài)的实际证(zhèng)据。这种(zhǒng)粒子到底是什(shén)么？科学家们已(yǐ)经提出了数(shù)十种的假想(xiǎng)目标，而要寻找这(zhè)些(xiē)不同的目标粒子(zi)所需要的实验方式也不(bù)相同。在过去(qù)的(de)几十年当(dāng)中，人类为了寻找这些看不见、摸(mō)不到，几乎不会与常规物质相互作用(yòng)的“暗物质”，科(kē)学家们已经进行了超过50次的实验，却没有任何实质性的(de)发现，除了(le)一个(gè)地方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山(shān)下1400米处(chù)的地下矿井当中，藏着地球上最大的地(dì)学实验(yàn)室(shì)，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的(de)探(tàn)测(cè)器(qì)，一直致力于寻找暗物质粒(lì)子的周期(qī)性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的科学家声(shēng)称观测(cè)到了某种信(xìn)号。经过了20多年的(de)数据收集(jí)，人们发(fā)现了(le)一个有趣的(de)事情。探测率会在每年的(de)6月份达到峰值，然后在11月(yuè)降到最低(dī)，而且在20年当中每年都是(shì)一(yī)样。一些(xiē)科学(xué)家认(rèn)为这可能是人(rén)类发(fā)现(xiàn)暗(àn)物质的第一个直接证据(jù)。

但是为什么(me)暗物质会产生周期性的年度信号呢？刚才我们(men)讲了太阳系正在以220公里(lǐ)/秒的速度围绕(rào)着银河(hé)系进(jìn)行移动，那么如果暗物质存(cún)在宇宙当中，这意味着(zhe)我们也在以这样的(de)速度(dù)在穿越着暗物质(zhì)流，这个过程中会产生相(xiāng)应的振荡(dàng)，同(tóng)时地球又(yòu)以30公(gōng)里/秒(miǎo)的速度(dù)围绕太阳进(jìn)行旋转(zhuǎn)。所以有半(bàn)年的时间，地(dì)球围绕(rào)太(tài)阳的(de)方向与(yǔ)太阳环绕银河(hé)系的(de)方向是一致的，而另(lìng)外(wài)半年则与之(zhī)相(xiāng)反。

而(ér)在6月份的时(shí)候(hòu)，地球与(yǔ)太阳(yáng)的方向正好达(dá)到完(wán)全一致(zhì)，这(zhè)是理(lǐ)论上地球穿(chuān)越暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到了最(zuì)慢(màn)值。尽管在(zài)实(shí)际(jì)的情况(kuàng)中，太阳系相(xiāng)对银河系的平面呈现(xiàn)了60度的倾(qīng)斜，但是这并不影响这个理论的(de)有效性。

因此科学家认为这可(kě)以用来解(jiě)释，研究(jiū)人员们所观测到的周(zhōu)期性信号(hào)。当然也可能(néng)有(yǒu)其他的情况，造成这种年度周期(qī)信号的(de)差异(yì)也可(kě)能是温度(dù)、湿(shī)度、土壤中(zhōng)的水分、高山上(shàng)的积雪，甚至连意大(dà)利游(yóu)客的(de)数(shù)量也符合这个周期(qī)的规律(lǜ)。

所以，科学(xué)家们又在(zài)南半球建立了一个几(jǐ)乎相(xiāng)同(tóng)的实(shí)验室，这(zhè)里的季节(jié)与之前的(de)实(shí)验室正好相反(fǎn)，而在这里，地球穿过暗物质(zhì)流(liú)的运动(dòng)特征和(hé)第一个实验室是一样的。

因(yīn)此，如果在这(zhè)里(lǐ)可以得到相同的信号，就(jiù)可以成为暗物质所存在(zài)的非常(cháng)有(yǒu)力的证据了。但是由于(yú)这个实验室刚(gāng)刚建成不久(jiǔ)，所以截至(zhì)目(mù)前还无法提供相(xiāng)应的数据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一台新的望远(yuǎn)镜，这台(tái)太空望远镜叫做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它的(de)主镜大小(xiǎo)跟哈勃望远镜相同(tóng)，但它的宽(kuān)视场(chǎng)仪器提供的视野是(shì)哈勃红外仪器的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼(màn)太空望远(yuǎn)镜其中(zhōng)一个关键的用(yòng)途就是探索暗物质背后的奥秘，对于(yú)探(tàn)测的(de)结(jié)果，我们(men)只能拭目(mù)以待(dài)了。费米(mǐ)实验室粒子天体(tǐ)物(wù)理中心的科学(xué)家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬研(yán)究发现，如果暗(àn)物质存在，它们(men)极有可(kě)能拥有另一种神秘的效应(yīng)，这种暗物(wù)质(zhì)效(xiào)应，会支(zhī)持宇宙当(dāng)中生(shēng)命的诞生，或者说是生(shēng)命进化的一(yī)个重要因素。

如果这(zhè)一理论得到(dào)进一步的证实(shí)，那么遍(biàn)布宇宙(zhòu)当中的(de)暗物质会不会意味(wèi)着人类并不(bù)孤单呢(ne)？或许在宇宙当中某个角落的(de)行星上，暗物(wù)质正(zhèng)在(zài)通过(guò)这(zhè)样的效应创造生命(mìng)。当然，这些推(tuī)论的大(dà)前提是(shì)要先找到暗物质存(cún)在的实际证据(jù)。那么小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗(àn)物质到底(dǐ)存(cún)不存在(zài)呢？喜欢(huān)请点赞，你的支(zhī)持是我更新(xīn)的动力！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 季明宇是什么电视剧名称 季明宇是叶海山吗