宇(yǔ)宙是“人(rén)为制造”的？为(wèi)何(hé)会(huì)存(cún)在(zài)科学无法解(jiě)释的(de)“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟是什么？人类为了寻找(zhǎo)暗(àn)物质存在的(de)证据，科(kē)学家(jiā)们在过去(qù)的几十年当中(zhōng)进行了超过50次的长(zhǎng)期实验，但是却没有(yǒu)发现任何(hé)的有效证据。除了一个地方，在1687年出版(bǎn)的(de)自然哲学数学(xué)原理(lǐ)一(yī)书中(zhōng)，埃萨克牛顿发(fā)表了万有引力定律，它揭示了宇宙中(zhōng)天体运(yùn)动(dòng)的规律。往(wǎng)后(hòu)的几百(bǎi)年来(lái)，当(dāng)天(tiān)文学家(jiā)们发现某些天体运(yùn)行轨道出现异常(cháng)，不符合万有(yǒu)引力定律的时候，他(tā)们就会(huì)知道(dào)，周(zhōu)围(wéi)一定(dìng)有未知的(de)天体(tǐ)通过引力在摄动它的轨道(dào)。比如在1846年(nián)，奥本(běn)勒维耶就通过天(tiān)王星运(yùn)行轨道的(de)异常，推算并且发现了海(hǎi)王(wáng)星的存在(zài)。另外，哈雷彗星、冥(míng)王(wáng)星(xīng)的(de)发现都是应用万有(yǒu)引力定律(lǜ)所取得重大天文成就的例子。但是这些发(fā)现(xiàn)都是在恒(héng)星系(xì)统的(de)尺度当(dāng)中，可当(dāng)我们上升到星系或者是(shì)星团(tuán)的(de)尺(chǐ)度，事情(qíng)就开始变(biàn)得诡异(yì)了(le)。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗里茨(cí)兹(zī)威基正在研究和测(cè)量后发星系团的质量。这(zhè)是一个由数千个星系所(suǒ)组成(chéng)的巨(jù)大星系(xì)团，这些(xiē)星系被引力束(shù)缚在一起。测量星系团的质量一般会使用(yòng)到两种(zhǒng)方法，当两种方(fāng)法结果一致(zhì)，就(jiù)可(kě)以确定其质量的范围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需要的数据(jù)是(shì)测量(liàng)各个星系的光(guāng)度(dù)。

第二种是动力学质量的(de)计算，是利用光谱红移测量(liàng)星系团中的各个星(xīng)系相对于(yú)星系(xì)团的运动速度。当测量结果出(chū)来(lái)之后，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力(lì)学质量”竟然是“光度(dù)学(xué)质(zhì)量(liàng)”的400倍。这(zhè)意味着，后发座星(xīng)系团(tuán)有99%的质(zhì)量消失了，或者说这99%的质量并(bìng)不以可见光的形式所存在，我们无法看到。最诡(guǐ)异的是，在测量(liàng)速(sù)度的过程中，兹(zī)威基发(fā)现星系(xì)团中(zhōng)很多星(xīng)系(xì)的速度比(bǐ)理论上要快得多(duō)，按(àn)照牛顿的运动学(xué)定律，仅靠这些(xiē)可(kě)见星系的质量所产(chǎn)生的引力是无(wú)法将(jiāng)它们束(shù)缚在(zài)星系团(tuán)内的(de)，它们早就应(yīng)该被抛(pāo)出星系团(tuán)之(zhī)外了，除非(fēi)有(yǒu)一(yī)种神(shén)秘(mì)的(de)力量在起作用，这种力量(liàng)来源于(yú)某种隐形的物质。

据此，兹维基提出了这样部分不可见的暗(àn)质，它不发散光、吸(xī)光、反射光，但(dàn)是它(tā)们却占据着宇宙中绝大部(bù)分的质(zhì)量。只(zhǐ)是(shì)当时(shí)的人(rén)们对这样(yàng)的一种说法不屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物质(zhì)”这个词(cí)才再(zài)一次出现。天文学家(jiā)维拉鲁宾(bīn)和肯特福特(tè)在观测仙女座星系中(zhōng)的恒星运动。理论上来(lái)说，距离中心越远的(de)恒星在其(qí)轨道上的运行速度就会越慢。但是他们(men)观测的(de)结(jié)果却让人(rén)感到不可思议(yì)。

随着与中心距离的增加，恒星的旋(xuán)转速度几乎保持不变(biàn)。可是(shì)根据牛顿(dùn)的万(wàn)有引力(lì)定律，在星系当中如果没有足够大的质量来吸引它们，这些外围的恒星早就被甩(shuǎi)到(dào)宇宙当中了。基于(yú)这种(zhǒng)现(xiàn)象，科学家们(men)会(huì)使用一种相对标准的方法来解释暗物质的存在，这种方法就是(shì)测量(liàng)星系当中气体在X轴上距离(lí)星系中心的距离，以及在(zài)Y轴上气体(tǐ)的(de)旋转速度。如(rú)果出现(xiàn)异常的结果(guǒ)，就认为是(shì)由暗物质(zhì)的力(lì)量进入其中。

于是科学家们通(tōng)过射(shè)电望远镜测量了距(jù)离星(xīng)系中心更远距离的(de)氢(qīng)元素，发现它(tā)们的旋转(zhuǎn)速(sù)度并(bìng)不(bù)符合牛(niú)顿(dùn)的(de)力(lì)学(xué)定律。我们的太阳系也不例外，太阳系位于(yú)银河系(xì)的第三悬(xuán)臂之上，距离银河系(xì)中(zhōng)心(xīn)2.6万(wàn)光(guāng)年，根据万有引力定律进(jìn)行计算，太阳系的(de)运(yùn)行速度应该是write的过去分词怎么用，write的过去分词英语(shì)160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米(mǐ)/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕银(yín)河(hé)系旋转，这个实际速度远远大于(yú)理论速度，那么产生以上这种向(xiàng)心加速度的原(yuán)因很可(kě)能(néng)就是(shì)存在(zài)着一种我们看不到(dào)的物(wù)质(zhì)，是(shì)这些暗物质的引力效应(yīng)将星系聚集在了一(yī)起。

也是从这时开始，越来(lái)越多的研究人员开始相信暗物质(zhì)的存在。科(kē)学家根据星系(xì)外(wài)恒星轨道的速(sù)度(dù)，估算在(zài)星系当中暗物质的质量(liàng)占整个星系质量的85%。但是(shì)，暗物质(zhì)并不是唯一可以解释(shì)这个现象(xiàng)的原因(yīn)。在(zài)一项新的研究当中，科学(xué)家们发现，几乎没有引(yǐn)力效应的遥远(yuǎn)恒星之间(jiān)，也会出现(xiàn)速度上的(de)微小(xiǎo)差异。另(lìng)外，天文(wén)学家还发现了一个反常(cháng)的(de)星(xīng)系，叫做Agc114905。这个(gè)星(xīng)系距离地球大约2.5亿光年(nián)，大小和银河(hé)系不(bù)多，但是(shì)星系当中存在的恒(héng)星数量却只有银河系(xì)的千分之一(yī)。

所以在理论上(shàng)，该星系(xì)必(bì)须存(cún)在暗(àn)物(wù)质(zhì)，否则(zé)就会分崩离析。但是科学(xué)家们使用最先(xiān)进的望远镜对其进行了40个(gè)小时的详细测量之(zhī)后，发现星系中的恒星运动(dòng)是可以用正常的(de)物质和(hé)力学定(dìng)律来解释的。那么(me)又(yòu)有人提出，也许该(gāi)星系的暗物质，已经被附近的另一个大星(xīng)系剥(bō)离(lí)了。奇怪的是，它的附近(jìn)没有任何星系存(cún)在。造成这些现象的(de)除(chú)了暗物质的假说之外，另一种(zhǒng)可能就是(shì)人类对引力的理解还不够(gòu)全面，引力很可能在不同(tóng)尺(chǐ)度空间(jiān)中(zhōng)的工作(zuò)方式是(shì)不(bù)同(tóng)的，这意味着在行星系尺度中的天体会(huì)沿着它(tā)们的轨道，按照我们(men)所理解(jiě)的方式(shì)运动。但是上升到星系(xì)和星团的尺度，引力(lì)之间的相(xiāng)互作用则是不同的方式。对(duì)于在星系团之间的(de)相(xiāng)互作用(yòng)，科学家还引入(rù)了外部场效应的概念，指的是(shì)在(zài)数百(bǎi)万光年的规模(mó)上，巨大的(de)质量之间会产(chǎn)生对彼(bǐ)此特殊(shū)的效果(guǒ)，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德(dé)理(lǐ)论(lùn)。如(rú)果MOND蒙德(dé)理论成立，这意(yì)味着我们(men)需要对现在的物理定(dìng)律进行修正，这些发现也(yě)让很多人认为暗物质假说理(lǐ)论就此终结。但是在宇宙当中还有关(guān)于暗(àn)物(wù)质(zhì)存在的其(qí)他的理论证(zhèng)据，这些理论(lùn)证据是蒙德理论所没法解释的“引力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年的(de)子弹星系团，由两个碰撞的星(xīng)系(xì)团所组成，类似这样的星团，它(tā)们大部分的普通(tōng)质量都在星系(xì)的(de)气(qì)体当中。当(dāng)星团以1000万(wàn)公里/小时发生(shēng)碰(pèng)撞的时候，星际(jì)气体(tǐ)的相互作用就会导致温度的(de)急剧升高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系(xì)团大(dà)部分的(de)质量将位于所有这些气体所在(zài)的中(zhōng)间区(qū)域。那么我们通过什么来验(yàn)证它的质量区域(yù)到底是不是集中在中间(jiān)呢？前不久，詹姆斯韦伯太(tài)空望远镜传回(huí)了宇宙当中第一张全彩的高(gāo)清照(zhào)片，在照片中我们可以明显地看(kàn)到(dào)很多(duō)星系(xì)似(shì)乎(hū)被拉伸产生了巨大(dà)的(de)形变。其实这(zhè)些星系(xì)本身并不是真(zhēn)的被扭曲了，也不是韦伯望(wàng)远镜出了什么问题，而是这样极遥远(yuǎn)的天体和我们(men)地球上的观测者之间(jiān)。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这(zhè)个超大(dà)质量的东西的(de)引力，会使身后更(gèng)遥远(yuǎn)星系的光(guāng)都发(fā)生了扭曲。这个现(xiàn)象(xiàng)就是引力透镜效(xiào)应。这个巨(jù)大的天体可能是超大质(zhì)量(liàng)的黑(hēi)洞或者是暗物质。

所以当人们对子弹(dàn)星(xīng)系(xì)团观测的时(shí)候(hòu)，发现它的大质量区域并不是(shì)在(zài)中间，而是在两侧。所(suǒ)以最好的解释(shì)方法(fǎ)就是当星团发生全部的碰撞时，可被观测到(dào)的(de)质量气体被(bèi)卡在了中间，暗物质则直(zhí)接(jiē)通过了这个(gè)区域，并在两边形成了引力透镜。对子弹星系团的引力透镜(jìng)研究也被认为是暗物质存在的(de)迄(qì)今(jīn)为止(zhǐ)最好的理论证据(jù)。

除此之外，还有来自宇(yǔ)宙(zhòu)当中最古老(lǎo)的光。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之后，可见(jiàn)光终于可以畅通无(wú)阻地穿越在(zài)宇宙当中(zhōng)了。经(jīng)过了130多亿年之后，这些光在宇宙空(kōng)间背(bèi)景上留(liú)下了各相(xiāng)同性的微波辐(fú)射。其中红色(sè)的(de)部分表(biǎo)示温度较高的区域(yù)，蓝色则(zé)表示相对较(jiào)冷的区域，但实际上(shàng)它们之间(jiān)的温差(chà)只有万(wàn)分之一(yī)。

科学家们(men)通过对(duì)前(qián)景背景分(fēn)离后的二值图(tú)像进(jìn)行连通域(yù)提取和标记之后发现，如果宇宙当中(zhōng)没有暗物质(zhì)，图形(xíng)看起(qǐ)来不(bù)应该是这样的，而随着暗(àn)物质的增加，一些(xiē)峰值的幅度会减小，才变得看起来“和谐(xié)”。为了(le)匹配(pèi)宇宙微(wēi)波背(bèi)景辐射的(de)测量值，我们需要的(de)暗物质大约是普通物质的5倍。这(zhè)个数字与解释星(xīng)系当中(zhōng)恒星运动所需(xū)要(yào)的(de)暗(àn)物质比例(lì)是一(yī)致的。这就意味着。

用了一个简单的(de)理论框架，就(jiù)很好地解释了很多(duō)不同(tóng)的观测结(jié)果。而暗物质的本(běn)质就(jiù)是宇宙当中存在(zài)着某种类型(xíng)的粒(lì)子，它们不参(cān)与任何其他的电磁作用，只(zhǐ)通过引力来相(xiāng)互作用。所以如果能够找到这种粒子的存在，就相当于(yú)找到(dào)了暗物(wù)质存在的实际证据。这种粒(lì)子到底是什(shén)么(me)？科(kē)学(xué)家(jiā)们已(yǐ)经提(tí)出(chū)了数十种的假想目标(biāo)，而(ér)要寻找这些不同的(de)目标粒子所需要的实验方式也(yě)不相同(tóng)。在过(guò)去的几(jǐ)十年当中(zhōng)，人类为(wèi)了寻找这(zhè)些看不见、摸(mō)不(bù)到(dào)，几乎不(bù)会与常规(guī)物质(zhì)相互作用的“暗物(wù)质”，科学家(jiā)们已经进行(xíng)了超过50次的实(shí)验，却(què)没有任何实质性的发现，除了(le)一个地方，意大利的格(gé)兰萨(sà)索山，隶(lì)属于阿(ā)尔(ěr)卑(bēi)斯(sī)山脉(mài)。

在山(shān)下1400米处的(de)地下矿井当中，藏着(zhe)地球(qiú)上最大的地学实验室，这(zhè)个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直致力于寻找(zhǎo)暗物质粒子的周(zhōu)期性震(zhèn)荡。

自(zì)1997年(nián)以(yǐ)来，这里的(de)科学家声称观测到了某种(zhǒng)信号。经过了20多年的数(shù)据收集，人们发现了一个有趣(qù)的事情。探测(cè)率会在(zài)每(měi)年的6月(yuè)份达到(dào)峰值，然(rán)后在11月降(jiàng)到最低，而且在20年当中每年都是一样。一些科(kē)学家认(rèn)为这(zhè)可能是人类(lèi)发现(xiàn)暗物质的第一个直(zhí)接(jiē)证据。

但是为什么暗(àn)物质会产生周期性的年度(dù)信号呢(ne)？刚才我们讲了太阳系(xì)正在以220公里/秒的速(sù)度(dù)围(wéi)绕(rào)着银河系进行移(yí)动，那么如(rú)果暗物质存在宇宙当中，这意味着我们也在以这样的速度在穿越着暗物(wù)质流，这个(gè)过程中会产(chǎn)生相(xiāng)应的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋(xuán)转(zhuǎn)。所(suǒ)以有半年的时(shí)间，地(dì)球围绕(rào)太阳的方向与(yǔ)太阳环绕银河系的方向是一致的，而(ér)另(lìng)外(wài)半年则与之(zhī)相反。

而在6月份的时候，地球与太(tài)阳的方向正(zhèng)好达到完全(quán)一致，这是(shì)理论上地球穿越暗物质流最快(kuài)的时段。而(ér)在11月份，又恰好达到了最慢(màn)值。尽管在实际的情(qíng)况(kuàng)中，太阳系相对(duì)银河系(xì)的平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影响(xiǎng)这个理论(lùn)的有效性(xìng)。

因此科(kē)学家(jiā)认(rèn)为这可以用来解释(shì)，研(yán)究(jiū)人员(yuán)们所观测到的周期性信号。当(dāng)然也可能有其(qí)他的(de)情(qíng)况，造成这(zhè)种年(nián)度周期信号的差异(yì)也可能是温度、湿(shī)度、土壤中(zhōng)的水分、高(gāo)山上的积雪，甚至连(lián)意大(dà)利游(yóu)客的数量也符合这(zhè)个周(zhōu)期的规律。

所以，科学家们又在(zài)南(nán)半球建立了一个几乎相(xiāng)同的实验室(shì)，这(zhè)里的季(jì)节与(yǔ)之前的实(shí)验室正好(hǎo)相反，而在这里，地球穿过(guò)暗物(wù)质流的运(yùn)动特征和第一(yī)个实验室是一样的。

因(yīn)此，如果在这里可以得到相同的信号(hào)，就可以成为暗物质所(suǒ)存(cún)在的(de)非常有力的证(zhèng)据了。但是由于这(zhè)个实验室刚刚建成不久(jiǔ)，所以(yǐ)截(jié)至目前还无法(fǎ)提(tí)供相(xiāng)应的数据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射一台新的望远(yuǎn)镜，这(zhè)台(tái)太空望(wàng)远镜叫做“南希格雷(léi)斯罗(luó)曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈(hā)勃望远镜(jìng)相同，但它(tā)的宽(kuān)视场仪器(qì)提供(gōng)的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼(màn)太空望远镜其中一个(gè)关键的用(yòng)途就是探索暗物质背后的奥秘(mì)，对于探测的(de)结果，我们(men)只能(néng)拭目以待了(le)。费(fèi)米(mǐ)实验室粒子天体物理中心的科(kē)学家丹琥珀(pò)和(hé)贾(jiǎ)森斯特芬研究发现，如果暗物质存在(zài)，它们极有可能拥(yōng)有另一(yī)种(zhǒng)神秘的(de)效(xiào)应，这种暗物质(zhì)效(xiào)应，会(huì)支持宇(yǔ)宙当中生(shēng)命的诞生，或(huò)者说是生命进化的一个(gè)重(zhòng)要因(yīn)素。

如果这一理论得到进一(yī)步的证实，那么遍布宇宙当中(zhōng)的暗物质(zhì)会不会(huì)意味着人类(lèi)并不孤单呢？或许在宇(yǔ)宙当中(zhōng)某(mǒu)个(gè)角落的行星(xīng)上，暗物质正在(zài)通过这(zhè)样的效(xiào)应创造(zào)生(shēng)命。当然，这些(xiē)推论的大前提(tí)是(shì)要(yào)先(xiān)找到(dào)暗物质存在的(de)实际证(zhèng)据。那(nà)么小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗(àn)物质到底存不(bù)存在呢？喜欢请点赞，你的(de)支持是(shì)我(wǒ)更新的动力！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 write的过去分词怎么用，write的过去分词英语