宇宙是“人为制造(zào)”的？为(wèi)何会存在(zài)科学无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是(shì)什么？人类为了寻找(zhǎo)暗物(wù)质存(cún)在(zài)的证(zhèng)据，科(kē)学家们在过去(qù)的几十年当中进行了超过(guò)50次的长(zhǎng)期(qī)实(shí)验，但是却没有发现(xiàn)任何的有(yǒu)效证据(jù)。除了一个地方，在1687年出(chū)版的(de)自(zì)然哲学(xué)数学原(yuán)理一书(shū)中(zhōng)，埃萨(sà)克牛(niú)顿发表(biǎo)了万有(yǒu)引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙(zhòu)中天体运动的规律。往后的(de)几(jǐ)百年(nián)来，当天文学家们发现某些天体(tǐ)运行轨道出现异常，不(bù)符合万有引力(lì)定律的(de)时(shí)候，他(tā)们就会知道，周围一(yī)定(dìng)有未知的天体通过(guò)引力(lì)在摄动它的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过(guò)天王星运行(xíng)轨道的(de)异常，推算并(bìng)且发(fā)现(xiàn)了海王星的(de)存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都(dōu)是应用万有引(yǐn)力定律所取得(dé)重大天文成(chéng)就(jiù)的(de)例(lì)子。但是这些(xiē)发现(xiàn)都是在恒星(xīng)系统的尺度当中，可当我们上(shàng)升到星(xīng)系(xì)或者是星团的尺(chǐ)度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物(wù)理(lǐ)学家弗里茨兹威基正在研究和测量后发星系团的质(zhì)量。这是一个由数千个(gè)星(xīng)系所组成的巨大星系团，这些(xiē)星(xīng)系被引力束缚在(zài)一(yī)起。测量星系团(tuán)的质(zhì)量一般会使用到两种方(fāng)法(fǎ)，当两种方法结果一致(zhì)，就(jiù)可以确定其(qí)质量(liàng)的(de)范围。

第一种是获得其"光度学(xué)的质量"，需要的数据是(shì)测量各个星系的光度。

第二(èr)种是动力(lì)学质量的计算(suàn)，是(shì)利用光谱(pǔ)红移测量星系团中的各(gè)个星系相对于星系团的(de)运动速度。当测(cè)量结果(guǒ)出来之(zhī)后(hòu)，兹(zī)威基彻底懵了，“动(dòng)力(lì)学质量”竟然(rán)是“光度学质(zhì)量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消(xiāo)失了，或者说(shuō)这(zhè)99%的质(zhì)量并不以可(kě)见(jiàn)光的(de)形式所存在，我(wǒ)们无法(fǎ)看(kàn)到。最诡异的是，在测(cè)量速度(dù)的过程中，兹(zī)威基发(fā)现星系(xì)团中很(hěn)多星(xīng)系的速度比理论(lùn)上要快得多，按照(zhào)牛顿的运动(dòng)学定律，仅靠(kào)这(zhè)些(xiē)可见星系的(de)质(zhì)量所产生的引力是无法将它(tā)们束缚在星系团内的，它们早(zǎo)就应(yīng)该被抛(pāo)出星系团之(zhī)外了，除非(fēi)有(yǒu)一种神秘(mì)的力(lì)量在(zài)起作(zuò)用，这(zhè)种(zhǒng)力(lì)量来源于(yú)某(mǒu)种隐形的(de)物(wù)质。

邵阳学院是几本大学"1479" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/46f985a9e4c3e7e.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

据此，兹维基提出了这样部(bù)分不(bù)可(kě)见的暗质(zhì)，它不发散光、吸(xī)光、反(fǎn)射光，但是它(tā)们却占据着宇宙中绝大部分的质量。只(zhǐ)是当时的(de)人们对这样的一种说法(fǎ)不(bù)屑一顾(gù)。

直(zhí)到(dào)40年之后，“暗物质”这个词才再一(yī)次出(chū)现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女(nǚ)座(zuò)星系中的恒星运动。理论(lùn)上(shàng)来说，距离中心越远的恒星在其轨道(dào)上的运行速(sù)度就会越(yuè)慢。但是他们(men)观(guān)测的结(jié)果却让(ràng)人感到不可思议(yì)。

随着与(yǔ)中心距离的增加，恒星(xīng)的旋转速(sù)度(dù)几乎保持不变(biàn)。可是根据牛顿的万(wàn)有(yǒu)引力定律(lǜ)，在星系(xì)当中如果(guǒ)没有足(zú)够大(dà)的质量(liàng)来吸引它们，这些(xiē)外(wài)围的恒星早就被甩到宇宙当中了(le)。基于这种现象，科学(xué)家们会使用一种相对标准(zhǔn)的方(fāng)法来解释(shì)暗物质的(de)存在，这种方法就是测量星系当中气体在X轴上距(jù)离星(xīng)系中心的距离，以及在Y轴上气(qì)体的旋转速度。如果出现异常的结果，就认为是由暗物质的力量进入其(qí)中。

于是科学家们通(tōng)过射电望(wàng)远镜测量了距离星(xīng)系(xì)中心(xīn)更远距(jù)离(lí)的(de)氢元素(sù)，发现它们的(de)旋(xuán)转速度并不符合牛顿(dùn)的力学定律。我们的太阳系也不例(lì)外，太阳系(xì)位于银河系的第(dì)三悬臂(bì)之上，距离银(yín)河系中心2.6万光(guāng)年，根据万有引力定律进行计(jì)算，太阳系的(de)运(yùn)行速度应(yīng)该是160千(qiān)米/秒，但(dàn)实际上，太阳(yáng)系正(zhèng)在以220千米/秒的速(sù)度(dù)围绕银河(hé)系旋转，这个实际速度远远大于理(lǐ)论速(sù)度，那么产(chǎn)生以上这种(zhǒng)向心(xīn)加(jiā)速度的原因很(hěn)可(kě)能就是存在(zài)着一种我们看不到的物质，是这(zhè)些暗物质的引力效应将星系聚集在了一起。

也是从(cóng)这(zhè)时开始，越来越多的研究(jiū)人(rén)员开始相(xiāng)信(xìn)暗物质的存(cún)在。科学家(jiā)根据(jù)星系外恒星轨(guǐ)道的速(sù)度(dù)，估算(suàn)在星(xīng)系当(dāng)中暗(àn)物质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释这个现(xiàn)象的原因。在一项新的研(yán)究当中，科学家(jiā)们发(fā)现，几乎没有(yǒu)引力效应的遥(yáo)远恒星之间，也会出(chū)现速度上的微小(xiǎo)差异。另外(wài)，天文学(xué)家还发现了(le)一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大(dà)约2.5亿光年，大(dà)小和银(yín)河系不多，但是星系当中存在(zài)的恒星数量却只有银河系的千分之一(yī)。

所以在(zài)理论(lùn)上，该星系必须存在暗物质，否(fǒu)则就(jiù)会(huì)分崩离析。但(dàn)是科学家们使用最先进(jìn)的望(wàng)远镜(jìng)对其进行了40个小(xiǎo)时的详细测量之后，发现星系中的恒星运动是可以用正常的(de)物(wù)质和力学(xué)定(dìng)律(lǜ)来解释的(de)。那么又有人(rén)提出，也许该星系(xì)的暗物质，已(yǐ)经被附近的另一个(gè)大星(xīng)系剥离了。奇怪的是，它的附近没有任何星系存在。造成这些现(xiàn)象(xiàng)的除了(le)暗物质的假(jiǎ)说(shuō)之(zhī)外(wài)，另一(yī)种可能(néng)就是人类(lèi)对引力(lì)的理解还不够全面，引(yǐn)力很可能在(zài)不同尺度空间(jiān)中(zhōng)的工作(zuò)方式是不同的(de)，这(zhè)意味着在行星系尺度(dù)中(zhōng)的天体会沿着它们的轨道，按照我们所理解的方式(shì)运动。但是(shì)上升到星系(xì)和(hé)星团的尺(chǐ)度，引力之间的(de)相互作用则是(shì)不同(tóng)的方(fāng)式。对于在(zài)星系团(tuán)之(zhī)间的(de)相(xiāng)互作用，科学家还引入了外(wài)部场效应的(de)概念，指的是在数百万(wàn)光(guāng)年的规模上，巨大的质量之间会产(chǎn)生对彼此特(tè)殊的效(xiào)果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果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(lǜ)进行修正，这(zhè)些发现(xiàn)也(yě)让很多人认为暗物质假(jiǎ)说(shuō)理论就(jiù)此终结。但是在宇宙当(dāng)中(zhōng)还有关于暗物质存在的其他(tā)的(de)理论(lùn)证据，这(zhè)些(xiē)理论证据是蒙德理论所没(méi)法解释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距(jù)离为37亿光年(nián)的子弹星系团，由两(liǎng)个碰撞(zhuàng)的星系团所(suǒ)组成，类似这样的星(xīng)团，它们(men)大(dà)部分的普通质量都在星系的气体当中。当(dāng)星团以1000万公里/小(xiǎo)时发生(shēng)碰(pèng)撞(zhuàng)的时候，星际气体的相互作用就(jiù)会导(dǎo)致温度的急剧升高，速度大幅降低(dī)。所以在理论上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团大部分的质量(liàng)将位于所(suǒ)有(yǒu)这些气体(tǐ)所在的(de)中间区域。那(nà)么我们通(tōng)过什么(me)来验证它的质量区域(yù)到(dào)底是不是集中(zhōng)在中间呢？前不(bù)久，詹(zhān)姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第(dì)一张(zhāng)全彩(cǎi)的高(gāo)清照片(piàn)，在照片中(zhōng)我们(men)可以明显地看(kàn)到很多(duō)星系似乎被(bèi)拉伸(shēn)产生了巨(jù)大(dà)的形变。其实这些星系本身并不是真的被扭曲(qū)了(le)，也不是韦伯望(wàng)远镜出(chū)了什(shén)么问题，而是这样极遥远(yuǎn)的(de)天体和(hé)我(wǒ)们地球上的观(guān)测者(zhě)之间。被(bèi)一(yī)个(gè)质量(liàng)超级(jí)巨大的天体遮挡(dǎng)，这个(gè)超大质量(liàng)的东西的引力，会(huì)使身后更遥远星系的光都(dōu)发(fā)生了(le)扭曲。这个现象就(jiù)是引(yǐn)力透镜效应(yīng)。这个巨(jù)大的天体可能是超大质(zhì)量的黑(hēi)洞(dòng)或者是暗物质。

所以当(dāng)人们对子(zi)弹星系团观测的时候(hòu)，发现它的大质量区(qū)域并不是在中间，而是在两侧。所以最(zuì)好的解释方法就是(shì)当星团发生全部的碰撞(zhuàng)时，可(kě)被观测到的(de)质量气体被卡在了中间，暗物(wù)质则(zé)直接通过(guò)了这个区域，并在两边形成了引力(lì)透镜。对子弹星系团的引(yǐn)力透镜研(yán)究也被认为是暗物质存在(zài)的迄今为止(zhǐ)最(zuì)好的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老的光。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万(wàn)年之后，可见(jiàn)光(guāng)终于(yú)可以畅(chàng)通无阻地穿越在宇宙(zhòu)当中了(le)。经过(guò)了130多亿年之后(hòu)，这些光(guāng)在宇宙空间(jiān)背景(jǐng)上留下了(le)各相同性(xìng)的微波辐射。其(qí)中红(hóng)色的部分表示温度较高的区(qū)域，蓝色则表示相对较(jiào)冷的区域(yù)，但实(shí)际上它们之间的温差只有万分之(zhī)一。

科(kē)学家们(men)通(tōng)过对前景背(bèi)景分离(lí)后的二(èr)值图像进行连通域提(tí)取和标(biāo)记之后(hòu)发现，如(rú)果宇宙当(dāng)中没有暗物质，图形看(kàn)起来不应该是(shì)这样(yàng)的(de)，而(ér)随着(zhe)暗物(wù)质的增(zēng)加(jiā)，一些峰值的幅(fú)度会(huì)减小，才(cái)变得看(kàn)起(qǐ)来“和谐”。为了(le)匹配(pèi)宇宙(zhòu)微波(bō)背景(jǐng)辐射的测量(liàng)值，我们需要(yào)的(de)暗物(wù)质大约是普(pǔ)通物质的5倍。这个数字(zì)与解(jiě)释星系当中(zhōng)恒星运动所需要的暗(àn)物质(zhì)比例是一(yī)致的。这(zhè)就意味(wèi)着(zhe)。

用了(le)一个简单的(de)理论框架，就很好地解(jiě)释了很多不同的(de)观测结果。而(ér)暗物(wù)质(zhì)的本质就是宇宙当中存在着某种类型的粒子，它们不(bù)参(cān)与任何其(qí)他(tā)的(de)电磁(cí)作用，只通过引(yǐn)力来(lái)相互作(zuò)用。所以(yǐ)如(rú)果能够(gòu)找到这种粒子的存在，就相当于找到了(le)暗物(wù)质存在的(de)实(shí)际证据。这种(zhǒng)粒子到底是(shì)什么？科学(xué)家们已经提出了数十(shí)种的假(jiǎ)想目标，而要寻找这些不同的目标粒(lì)子所需要的(de)实验方式也不相同。在过去(qù)的几十年当中，人(rén)类为了(le)寻找这(zhè)些看不见、摸不到(dào)，几(jǐ)乎不会(huì)与常规物质相互作用的“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次的实(shí)验，却没有(yǒu)任何实质性的发现，除了一个(gè)地方，意大利的格兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯(sī)山脉。

在(zài)山(shān)下1400米处的地下矿井当(dāng)中(zhōng)，藏(cáng)着地球上(shàng)最大的地学实验(yàn)室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼高的探测器，一直致力于寻找暗物质粒(lì)子(zi)的(de)周期性震荡。

自1997年以来(lái)，这里的科学家声(shēng)称观测到了某种信(xìn)号。经过(guò)了20多年的数据收集(jí)，人们发现了一个有趣的事情。探(tàn)测率会在每(měi)年(nián)的6月份(fèn)达到峰值(zhí)，然后在(zài)11月降到最低，而且(qiě)在20年当中每(měi)年都是(shì)一(yī)样。一些(xiē)科(kē)学(xué)家认为这可(kě)能是人(rén)类发现暗物质的第一个直接证(zhèng)据。

但是(shì)为什么暗物质会产生周(zhōu)期性的年度信(xìn)号呢(ne)？刚才(cái)我们讲了太阳系正在以220公(gōng)里/秒的速度围(wéi)绕(rào)着银河系进行移(yí)动，那么如(rú)果暗物(wù)质存在宇宙当中，这意味着我们(men)也在以(yǐ)这样的速(sù)度(dù)在穿越着暗物质(zhì)流，这个过程中会产生相应(yīng)的振荡(dàng)，同时地(dì)球又以30公里/秒的速度围绕太阳进(jìn)行旋(xuán)转。所以有半年的时(shí)间，地球围(wéi)绕(rào)太(tài)阳(yáng)的方向与太阳环绕银河系的方向是一致的，而另外半(bàn)年则与之相反。

而(ér)在6月份(fèn)的(de)时候，地球与太阳(yáng)的方(fāng)向正(zhèng)好达(dá)到完全一(yī)致(zhì)，这(zhè)是(shì)理论上(shàng)地(dì)球穿越暗(àn)物质(zhì)流最快的时段。而在11月份，又恰好达到了最(zuì)慢值。尽(jǐn)管在(zài)实际的情况(kuàng)中(zhōng)，太阳系相对银(yín)河系的平面(miàn)呈现了60度的倾斜，但是这并不影响这个理论的有效性。

因此科学家(jiā)认为(wèi)这可以用来解释，研究人员们所观测到(dào)的周期性信号。当然也(yě)可能有(yǒu)其(qí)他的(de)情况，造(zào)成(chéng)这种(zhǒng)年度周期(qī)信号的差(chà)异也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积(jī)雪(xuě)，甚至连意(yì)大利游客的数量也符合这个周期(qī)的规律。

所以，科学(xué)家们又在(zài)南半球(qiú)建立了一个几乎相同的实验室，这里的季节与之前(qián)的实(shí)验室正好相反，而(ér)在这(zhè)里，地球(qiú)穿过暗(àn)物(wù)质(zhì)流的运动(dòng)特征和(hé)第一(yī)个实(shí)验室是一样的。

因此，如果在这里(lǐ)可以得到相(xiāng)同的信号，就可以成为暗(àn)物质所存在(zài)的非常有力的(de)证(zhèng)据了。但是由于(yú)这个实验室刚刚建成(chéng)不久，所(suǒ)以截至目前还(hái)无法提供相(xiāng)应的数据支(zhī)持(chí)。另(lìng)外，在2025年，NASA将会(huì)发射(shè)一台(tái)新的(de)望远(yuǎn)镜(jìng)，这台太空望远(yuǎn)镜叫(jiào)做“南希(xī)格雷(léi)斯罗曼(màn)”，它的主镜(jìng)大小跟哈勃望远镜相同，但它的(de)宽(kuān)视场仪(yí)器提供(gōng)的视野是哈勃红外仪器(qì)的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太空望远(yuǎn)镜其中一个(gè)关(guān)键的(de)用途就是探索暗物质背后的奥秘，对于探测的结果，我(wǒ)们只能拭目以待了。费米实验室(shì)粒子天(tiān)体物理中(zhōng)心的(de)科学家丹琥(hǔ)珀(pò)和贾(jiǎ)森斯特(tè)芬研(yán)究发现，如果(guǒ)暗物(wù)质存(cún)在，它们(men)极有可能拥有(yǒu)另一种神秘的效应，这(zhè)种暗物质效(xiào)应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说是生(shēng)命进化的一个重(zhòng)要因素。

如果这一理(lǐ)论得到进一步的证实，那(nà)么遍(biàn)布(bù)宇(yǔ)宙当中(zhōng)的暗(àn)物质会不(bù)会意(yì)味着人类(lèi)并不孤(gū)单呢？或许在宇宙当(dāng)中某个角落的(de)行星上，暗物质正在通过这样的效(xiào)应(yīng)创造生命。当然，这些推论的大前(qián)提是要先(xiān)找到暗物质存(cún)在的实际证据。那么小伙伴(bàn)们，你们觉得(dé)暗物(wù)质到底存不存在呢(ne)？喜欢请(qǐng)点赞(zàn)，你的支持是我更新(xīn)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 邵阳学院是几本大学