宇宙是“人为制(zhì)造”的？为何会(huì)存在科(kē)学(xué)无法解释的“暗(àn)物质”？暗物质又究竟是什么？人类(lèi)为了寻找(zhǎo)暗物(wù)质存在的证据，科学家(jiā)们在(zài)过去的(de)几十年当中进行了超过50次的长期实验，但是却没(méi)有发现任何(hé)的有效证(zhèng)据。除了一个地(dì)方，在1687年出(chū)版的自(zì)然哲学数学原理一书中，埃萨(sà)克(kè)牛顿(dùn)发表了万有引力定(dìng)律，它揭示了宇宙中天体运动(dòng)的(de)规(guī)律。往(wǎng)后(hòu)的几百年来，当天文(wén)学(xué)家们发现某(mǒu)些天(tiān)体运行轨道出现异(yì)常，不符(fú)合万有(yǒu)引力定律的时(shí)候，他们就(jiù)会(huì)知道(dào)，周(zhōu)围一定有未知的天体通过引力在摄动它的轨道(dào)。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通过天王星(xīng)运行轨道的异(yì)常，推(tuī)算(suàn)并(bìng)且发现(xiàn)了(le)海(hǎi)王星的存在。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发(fā)现(xiàn)都是应用(yòng)万有引(yǐn)力(lì)定律所取得重大(dà)天文(wén)成(chéng)就的例子。但(dàn)是这些发现(xiàn)都是在恒星(xīng)系统(tǒng)的(de)尺度当中，可当我(wǒ)们上升到星系或者是(shì)星(xīng)团的尺度(dù)，事(shì)情就开始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物(wù)理(lǐ)学(xué)家弗里茨兹威基正在(zài)研究和测量(liàng)后发星(xīng)系团的质量。这是一个由数千个(gè)星系所(suǒ)组成(chéng)的巨大(dà)星系团，这些星系被引力(lì)束缚在一起。测量星系团(tuán)的质量一般会使用到(dào)两种(zhǒng)方法，当两种方(fāng)法结果一致，就可以确定其质量的(de)范围。

第一种是(shì)获得(dé)其"光(guāng)度学的质量(liàng)"，需要的数据(jù)是(shì)测量各(gè)个星系的光(guāng)度。

第二种(zhǒng)是(shì)动力学质量的计算(suàn)，是利用光谱(pǔ)红移测量星系团中(zhōng)的各个星系相对于星(xīng)系(xì)团的(de)运(yùn)动(dòng)速度。当(dāng)测量(liàng)结(jié)果(guǒ)出来之后，兹威基彻(chè)底懵了，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度(dù)学质量(liàng)”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的(de)质量并不以可见光的形式所(suǒ)存在，我(wǒ)们无法看到。最诡异的是，在(zài)测量(liàng)速度(dù)的(de)过程中，兹(zī)威(wēi)基发现星系团中(zhōng)很多星系的速度比理(lǐ)论上要快(kuài)得(dé)多，按照牛顿(dùn)的运动学(xué)定律，仅靠这些可见星系的质量所产生的引力是(shì)无法将它(tā)们束缚在(zài)星系团内(nèi)的，它们(men)早就应该被抛出星系(xì)团之(zhī)外了，除(chú)非有一种神秘(mì)的力量在起作用(yòng)，这种力量来(lái)源(yuán)于(yú)某种隐形(xíng)的物质。

据(jù)此(cǐ)，兹维基提出了这样部分不可见的暗质，它不发散光、吸光(guāng)、反射光，但是它(tā)们却占据着(zhe)宇(yǔ)宙中绝大(dà)部分的质量。只是(shì)当时的人们对这样的一种说法不屑(xiè)一(yī)顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次(cì)出(chū)现。天文学(xué)家维拉鲁宾和(hé)肯特福特在(zài)观测(cè)仙女(nǚ)座星系(xì)中的恒星运动。理论上来说(shuō)，距离(lí)中心越远的恒星在其(qí)轨(guǐ)道(dào)上的(de)运行速度就(jiù)会越慢。但是他(tā)们观测的(de)结果却让人感到不可思议。

随(suí)着与中心距离的增加，恒星的旋转速(sù)度(dù)几乎保持不变。可是(shì)根据(jù)牛顿的(de)万有引力定律(lǜ)，在(zài)星系当中(zhōng)如果没(méi)有(yǒu)足够大的质量来吸引它(tā)们，这些外围的(de)恒星早(zǎo)就被甩到(dào)宇宙当中了。基于(yú)这种现象，科(kē)学家们(men)会使(shǐ)用一(yī)种(zhǒng)相对标准的方法来(lái)解释暗物(wù)质的存(cún)在，这种方法就是测量星系(xì)当中(zhōng)气体在(zài)X轴上距(jù)离星系中(zhōng)心的距(jù)离，以及(jí)在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常(cháng)的结果，就认为是由暗物质的力(lì)量进入其中。

于是(shì)科学家们通过射电望远镜测量了距(jù)离星(xīng)系中心更(gèng)远距(jù)离的(de)氢元(yuán)素，发(fā)现(xiàn)它们(men)的旋转速度并不(bù)符合牛顿(dùn)的(de)力学(xué)定律。我们的太阳系(xì)也不例外，太阳系位于银河系的第(dì)三(sān)悬臂之上，距离银河系中心(xīn)2.6万光年，根(gēn)据万有引力(lì)定律(lǜ)进行(xíng)计算，太阳系的运行(xíng)速度应该(gāi)是160千米/秒，但实际上，太阳(yáng)系正在以220千米/秒(miǎo)的速(sù)度围绕银(yín)河系旋转，这个实际速度远远大(dà)于理(lǐ)论速度(dù)，那(nà)么产生以上这种向心(xīn)加(jiā)速度的原因很(hěn)可能(néng)就是(shì)存在着一种我们看不(bù)到的物质，是这些暗物质的引力效应(yīng)将星系聚集在了一起。

也(yě)是(shì)从这时开始，越(yuè)来越多的研(yán)究人员(yuán)开始相(xiāng)信暗物质的存(cún)在(zài)。科(kē)学家根据星系(xì)外恒星轨道的速度，估算(suàn)在星(xīng)系当(dāng)中暗物质(zhì)的(de)质量占整个星系质量的85%。但是，暗物(wù)质并(bìng)不是(shì)唯(wéi)一可以解释这个现象(xiàng)的原因。在一项新(xīn)的研究(jiū)当中，科学家(jiā)们发现，几乎没有引力效应(yīng)的遥远恒星之间，也(yě)会(huì)出现速度上的微小(xiǎo)差异(yì)。另外，天文学家还发现了一个反常的(de)星(xīng)系(xì)，叫做(zuò)Agc114905。这个星系(xì)距离(lí)地球(qiú)大约2.5亿光年，大小和银河系不(bù)多(duō)，但是(shì)星(xīng)系当(dāng)中存(cún)在的恒(héng)星数量(liàng)却(què)只有银河系的千分之一(yī)。

所以(yǐ)在理论上，该星系(xì)必须存在暗物质(zhì)，否(fǒu)则(zé)就会(huì)分(fēn)崩(bēng)离析。但(dàn)是科学家们(men)使用最先进的望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)对其进行了(le)40个小时的详(xiáng)细(xì)测(cè)量之后，发现星系中的恒星运(yùn)动(dòng)是可(kě)以用正(zhèng)常的物质和力学定律来(lái)解释的(de)。那么又有人提(tí)出，也(yě)许该星系的(de)暗物质，已经被附近的另一(yī)个大(dà)星系剥离了(le)。奇(qí)怪的是，它的附近没(méi)有任何星系存在。造成这些现象的除了暗(àn)物质的假(jiǎ)说之外，另(lìng)一(yī)种可能就(jiù)是人(rén)类(lèi)对引力的理解还不够全面，引(yǐn)力很可能(néng)在不同(tóng)尺度空(kōng)间中的(de)工作方式是不同的，这(zhè)意味着在行星(xīng)系尺(chǐ)度中的天(tiān)体(tǐ)会(huì)沿着它们的轨道，按照(zhào)我们所理解的方式运动。但是上升到星系和星团的尺度，引力之间的相互作用则是不同的方(fāng)式。对(duì)于在星系团之间的相(xiāng)互作用，科学家还引入(rù)了(le)外部场效应的概念，指(zhǐ)的是在数百万(wàn)光年的规模上，巨大的质量之间会(huì)产生对(duì)彼此特殊的(de)效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德(dé)理论(lùn)。如(rú)果MOND蒙德理论成(chéng)立(lì)，这意味着我们需要对现在的物理定律进行修正，这(zhè)些(xiē)发(fā)现也让很多人认为暗(àn)物质假说理论就此(cǐ)终结(jié)。但是在宇宙当中还有关(guān)于暗物质(zhì)存(cún)在的其他的理论证据，这(zhè)些理(lǐ)论(lùn)证据(jù)是蒙德理论所(suǒ)没法解释(shì)的“引力(lì)透镜(jìng)”。

径向距离(lí)为(wèi)37亿(yì)光年(nián)的子(zi)弹星系团，由两(liǎng)个碰撞的星系团所(suǒ)组(zǔ)成，类似这样的星团(tuán)，它们大部分的普通(tōng)质量都在星(xīng)系的(de)气体(tǐ)当中。当(dāng)星团以1000万公(gōng)里/小时发生碰撞的时(shí)候(hòu)，星际气(qì)体的相互作用就会导致温度的急(jí)剧升高，速度(dù)大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系团(tuán)大部分的质量将(jiāng)位于所有这些气体(tǐ)所(suǒ)在的中(zhōng)间(jiān)区域。那么我们通(tōng)过什么来验证它的质量区(qū)域到底是不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太(tài)空望远镜传回了宇宙(zhòu)当中第(dì)一(yī)张全彩的高清照片，在照片中我们可以明显地看(kàn)到很多星(xīng)系似乎被拉伸产生了(le)巨(jù)大的(de)形(xíng)变。其实这些星系本(běn)身(shēn)并不是真的被(bèi)扭曲(qū)了(le)，也不是韦伯(bó)望(wàng)远(yuǎn)镜出了什么问题(tí)，而是(shì)这样极(jí)遥(yáo)远的天(tiān)体和我们(men)地(dì)球上的观(guān)测者之间。被一个质量超级巨大的(de)天体(tǐ)遮挡，这个(gè)超(chāo)大质(zhì)量的东西的引力，会使身后更遥(yáo)远星系的(de)光都发(fā)生了扭曲。这个现象就(jiù)是引(yǐn)力透镜(jìng)效应。这个巨大的天(tiān)体(tǐ)可能是(shì)超大质(zhì)量的黑洞或者(zhě)是暗物质(zhì)。

所以当人们(men)对子弹星系(xì)团观(guān)测的时候(hòu)，发(fā)现(xiàn)它(tā)的大(dà)质量区域并不是在中间，而是在(zài)两侧。所以(yǐ)最好的解释方法就是当星(xīng)团(tuán)发生全(quán)部的碰撞时，可被观测到的质(zhì)量气体被卡在(zài)了中(zhōng)间，暗物质(zhì)则直接通过了这个区域，并在(zài)两(liǎng)边(biān)形成了引力透镜(jìng)。对子弹(dàn)星(xīng)系团的引(yǐn)力透镜研究也被认为是(shì)暗(àn)物质存(cún)在的迄今为止最好(hǎo)的理论证据。

除此(cǐ)之外，还(hái)有来自宇宙当中最古老的(de)光(guāng)。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万年之后，可(kě)见光终于可以(yǐ)畅通(tōng)无(wú)阻地穿越在宇宙(zhòu)当中了。经过了130多亿年之后，这些光在(zài)宇宙空间背景(jǐng)上(shàng)留下了(le)各(gè)相(xiāng)同性的微波辐(fú)射(shè)。其(qí)中(zhōng)红色的部分表示温(wēn)度(dù)较高的区域，蓝色则(zé)表示(shì)相对(duì)较冷(lěng)的区域，但实(shí)际上(shàng)它们(men)之间的(de)温(wēn)差只有万分之一。

科学家们通过对前(qián)景背景分(fēn)离后(hòu)的(de)二值图像进行连(lián)通域提取和标记之后(hòu)发现(xiàn)，如(rú)果宇宙当中没有暗物质，图形看起(qǐ)来不应该是这样的，而随着(zhe)暗物质的增加，一些峰值(zhí)的幅度会减小(xiǎo)，才变得看起来“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙微波背景辐(fú)射的测量值，我们需要的暗物(wù)质大(dà)约是普通物质(zhì)的5倍。这个(gè)数字(zì)与(yǔ)解(jiě)释星系(xì)当中恒星运动(dòng)所需要的(de)暗物质比(bǐ)例是一致(zhì)的。这就意味着(zhe)。

用了一个简单的理论(lùn)框(kuāng)架(jià)，就很(hěn)好地解释了很多不同(tóng)的观测结果。而暗物质(zhì)的(de)本质就是宇宙当(dāng)中存在着某种类型的粒(lì)子(zi)，它们不参与任何其(qí)他的电磁(cí)作用，只通过引力来相互(hù)作用。所(suǒ)以(yǐ)如果能够找到这(zhè)种粒子的(de)存在，就相当于(yú)找到了(le)暗物质存在的实际(jì)证据(jù)。这(zhè)种粒子到底是什么？科学家们已经提(tí)出了数十种(zhǒng)的假想(xiǎng)目(mù)标，而要寻找这些不同(tóng)的目标粒子所需要的实验方式也不相同。在过去的几(jǐ)十年(nián)当中，人类为了寻(xún)找(zhǎo)这(zhè)些看不(bù)见、摸(mō)不到，几乎(hū)不会与常规物质相互(hù)作用的“暗(àn)物质”，科学家们(men)已(yǐ)经进行了超过50次的实验，却没有任何实质性的发现，除了(le)一(yī)个(gè)地方(fāng)，意大利的格(gé)兰萨索(suǒ)山，隶属于(yú)阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下1400米处(chù)的地下矿井当中，藏(cáng)着地球上(shàng)最(zuì)大的(de)地学实(shí)验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层(céng)楼高的探测器，一(yī)直致(zhì)力(lì)于(yú)寻(xún)找暗物质粒子的周(zhōu)期性震荡。

自1997年以来，这里的科学(xué)家(jiā)声(shēng)称(chēng)观(guān)测到了(le)某种信号。经过了20多年的数据收集，人们发现了(le)一个有趣的事(shì)情。探(tàn)测率会(huì)在每(měi)年的6月份(fèn)达到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当中每年都(dōu)是一(yī)样。一(yī)些科学家认为这可能(néng)是(shì)人类发现暗物质的第一(yī)个(gè)直接(jiē)证据。

但(dàn)是为什么(me)暗物质会(huì)产(chǎn)生(shēng)周期性的年度信(xìn)号呢(ne)？刚(gāng)才我们讲了太阳系正在以220公(gōng)里/秒的速度围绕(rào)着(zhe历久弥新 什么意思，历久弥新后面一句是什么)银河系(xì)进行移动(dòng)，那么(me)如果暗物质存在宇宙当中，这(zhè)意味(wèi)着我们(men)也在以这(zhè)样的速度在穿(chuān)越着暗物(wù)质流，这个过程中会产(chǎn)生相应(yīng)的(de)振荡(dàng)，同时地球又以30公(gōng)里(lǐ)/秒(miǎo)的速度围绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所(suǒ)以有(yǒu)半(bàn)年(nián)的时间，地球(qiú)围绕太(tài)阳的方向与太(tài)阳环绕银河系的方向是一致的，而(ér)另外半(bàn)年则与(yǔ)之相反。

而(ér)在6月份的时候，地球与太阳的方向正(zhèng)好(hǎo)达到完全(quán)一致，这是理论上地球(qiú)穿越暗物质流(liú)最快的时段。而在11月(yuè)份，又恰好达到了最慢值。尽管在实(shí)际(jì)的情况中(zhōng)，太阳系相对银河系的平面呈现了(le)60度的(de)倾斜，但是这并不影响这个理(lǐ)论的有效性。

因此科学家认为这可以用来解释，研究(jiū)人员们所观测到的周期性信号。当然(rán)也可能有(yǒu)其他的情况，造成(chéng)这(zhè)种年度周(zhōu)期信号的(de)差异也可能是温(wēn)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(zhè)个周期的规律。

所以，科(kē)学家们(men)又(yòu)在南半球建(jiàn)立了一个几乎相同(tóng)的实验室，这里的季节与(yǔ)之前的实验室正好相反(fǎn)，而在这里(lǐ)，地球穿(chuān)过(guò)暗物(wù)质流(liú)的(de)运(yùn)动特征(zhēng)和第(dì)一个实(shí)验(yàn)室是一样的。

因此，如果(guǒ)在(zài)这里可(kě)以得到相同的信(xìn)号(hào)，就可以成为暗物质(zhì)所存在的非常有力的证据了。但是(shì)由于这(zhè)个(gè)实验室刚(gāng)刚建(jiàn)成不久(jiǔ)，所以(yǐ)截(jié)至目前还(hái)无法提供相应(yīng)的(de)数据(jù)支持(chí)。另外，在(zài)2025年，NASA将会(huì)发射(shè)一(yī)台新的望远镜，这台太空望远镜叫做“南希格(gé)雷斯罗曼(màn)”，它的(de)主镜大小跟哈勃望远镜相同，但(dàn)它(tā)的(de)宽视场仪器提供的视(shì)野是哈(hā)勃(bó)红外仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯(sī)罗曼太空望远(yuǎn)镜其中一个(gè)关键的用途就是探索暗物质背后的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目以待了。费米实验(yàn)室粒子天体物理中心的科(kē)学家丹琥珀和贾(jiǎ)森(sēn)斯特芬研(yán)究发现(xiàn)，如果暗物质存在，它们极有可能拥(yōng)有另一种神秘(mì)的效应，这种暗物质效应，会支持宇(yǔ)宙当中生命的(de)诞生，或者说是生命进化(huà)的(de)一个重(zhòng)要因素(sù)。

如果(guǒ)这一理论得(dé)到进一步的证(zhèng)实，那(nà)么遍(biàn)布宇宙(zhòu)当中的暗物质会(huì)不会(huì)意味着(zhe)人(rén)类并不孤单呢？或(huò)许在宇(yǔ)宙当中(zhōng)某个角落的行(xíng)星上，暗(àn)物质正在通过(guò)这样的效应创造生命。当然，这(zhè)些推论的大前(qián)提(tí)是(shì)要先找(zhǎo)到暗物质存在的实际证(zhèng)据。那么(me)小伙(huǒ)伴们，你们觉得暗物质到底存不存(cún)在呢？喜欢请点赞，你的(de)支持(chí)是(shì)我(wǒ)更(gèng)新(xīn)的动(dòng)力(lì)！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 历久弥新 什么意思，历久弥新后面一句是什么