宇宙是(shì)“人为制造”的？为何会存在科学无法(fǎ)解(jiě)释的“暗(àn)物质”？暗物质又究竟是(shì)什么？人(rén)类为了寻找暗物质存在的证据(jù)，科学家们在(zài)过去的几十年当中进行了超过50次的长期实验，但是却没有发现任何的有效(xiào)证据。除了一个(gè)地(dì)方，在168乐字的繁体是几画啊，乐字的繁体是几画字7年出(chū)版的自然哲学(xué)数(shù)学原理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿(dùn)发(fā)表了(le)万有(yǒu)引力(lì)定律，它揭示了宇宙(zhòu)中(zhōng)天(tiān)体运动的规(guī)律。往后的几百(bǎi)年来，当(dāng)天文学家们发(fā)现某些(xiē)天体(tǐ)运行轨道出现异(yì)常(cháng)，不符(fú)合(hé)万有引力(lì)定律(lǜ)的时候，他们就(jiù)会知道(dào)，周围一定有未知的天(tiān)体通(tōng)过引(yǐn)力在摄(shè)动它的轨道。比如在1846年，奥(ào)本勒维耶就通过天王星运行(xíng)轨道的异常，推算并(bìng)且(qiě)发现了海(hǎi)王星(xīng)的存在。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星的(de)发现都是(shì)应(yīng)用万有引力(lì)定(dìng)律所(suǒ)取得重(zhòng)大天文(wén)成就的例子。但是这(zhè)些发现都是在恒星(xīng)系统的尺度当中，可(kě)当我(wǒ)们(men)上升到星(xīng)系或者(zhě)是星团的尺度，事情就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年(nián)，瑞士的物理学家弗里(lǐ)茨兹威(wēi)基正在(zài)研(yán)究和(hé)测量后发星系团的质量。这(zhè)是一个由数(shù)千个(gè)星系所组成的巨大(dà)星系团，这些星系被引(yǐn)力束缚在一起。测量星系团的(de)质量一(yī)般(bān)会使(shǐ)用到(dào)两种(zhǒng)方法，当两种方法结果一致，就可以确(què)定其(qí)质量(liàng)的(de)范围。

第一种是(shì)获(huò)得其"光度学的(de)质量"，需要的数据是测量(liàng)各个星系的光度。

第二种是(shì)动力学质量的计算，是(shì)利用光谱(pǔ)红移测量星系团(tuán)中(zhōng)的各个星系相对于星系团(tuán)的运动速度。当(dāng)测量结果出(chū)来之后，兹威(wēi)基彻底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟然是“光度(dù)学质量”的400倍。这意味着，后发(fā)座星(xīng)系团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量并不以可见光的形式所(suǒ)存在，我们(men)无法(fǎ)看到(dào)。最诡异(yì)的是(shì)，在测量(liàng)速度的过程中，兹(zī)威基(jī)发现星系团中很多星系的速度比理论上要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅(jǐn)靠这些可(kě)见星系的质(zhì)量所产生(shēng)的(de)引(yǐn)力是无(wú)法(fǎ)将(jiāng)它(tā)们束缚在(zài)星系团(tuán)内的，它(tā)们早就(jiù)应该被抛出星系团之外了，除非有一(yī)种神秘的(de)力量在起(qǐ)作(zuò)用，这种力量(liàng)来源于某种隐形的物质。

据此(cǐ)，兹维基提出了这样部分不可见(jiàn)的(de)暗质，它不(bù)发散(sàn)光、吸光、反射光，但是它们却占据(jù)着(zhe)宇宙(zhòu)中绝大部(bù)分的质量。只是当时的人们对这样(yàng)的一种说法不屑一顾(gù)。

直到40年之后，“暗物(wù)质”这(zhè)个词才再(zài)一(yī)次出(chū)现。天文学(xué)家维拉(lā)鲁宾和肯(kěn)特(tè)福(fú)特(tè)在观测仙(xiān)女(nǚ)座星系中的恒(héng)星运动。理(lǐ)论上来说，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(shì)他们观测的结果却(què)让人感到(dào)不(bù)可思议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋(xuán)转速度(dù)几乎保持不变。可是根据(jù)牛顿(dùn)的万有引力定律，在星(xīng)系当中如(rú)果没有足够大(dà)的质量来吸(xī)引它们，这些外围的恒(héng)星早就(jiù)被甩到宇(yǔ)宙当(dāng)中了。基于这种(zhǒng)现(xiàn)象，科学家们会使(shǐ)用一(yī)种相对标准的方法来解释暗物质的存在，这种方法(fǎ)就(jiù)是测量(liàng)星系当中气体在X轴上(shàng)距离星(xīng)系中心的距离，以(yǐ)及在Y轴(zhóu)上气体的旋转(zhuǎn)速(sù)度。如果出(chū)现异常的结果，就认为(wèi)是由暗(àn)物质(zhì)的力量进入(rù)其(qí)中。

于是科学(xué)家们通(tōng)过(guò)射电望远镜测(cè)量了距(jù)离星系中心更远(yuǎn)距(jù)离的氢(qīng)元素(sù)，发现(xiàn)它(tā)们(men)的旋转速(sù)度并不符合牛顿的力学定律。我们的太(tài)阳(yáng)系(xì)也(yě)不例外，太(tài)阳系位于银河系的第三悬臂之(zhī)上(shàng)，距(jù)离(lí)银河系(xì)中心(xīn)2.6万光年，根据(jù)万有(yǒu)引(yǐn)力定律进行计算，太(tài)阳(yáng)系的运行(xíng)速(sù)度应该(gāi)是160千米/秒(miǎo)，但(dàn)实际上(shàng)，太阳(yáng)系正在(zài)以220千米/秒的速度围绕银(yín)河系旋转，这个实际速度远远大(dà)于理论速度，那(nà)么产生以上这种向(xiàng)心加速度的(de)原因(yīn)很可能就是存(cún)在着一种我们看(kàn)不到(dào)的物质，是这些(xiē)暗物质(zhì)的引(yǐn)力效应将(jiāng)星系聚集在了一(yī)起。

也是从这时开(kāi)始，越(yuè)来越(yuè)多的研究人员开始相信暗物质的存在。科(kē)学(xué)家根据(jù)星系外(wài)恒星轨(guǐ)道的速度(dù)，估算在星系当中(zhōng)暗物(wù)质的(de)质量占整个(gè)星系质量的85%。但是(shì)，暗物质并(bìng)不是唯(wéi)一可(kě)以解(jiě)释这个现象的(de)原因(yīn)。在一项(xiàng)新的研究当中(zhōng)，科(kē)学家(jiā)们发(fā)现，几乎没(méi)有引力(lì)效应的(de)遥远恒星之间，也会出现速度上(shàng)的微小差异。另外，天文学家(jiā)还发现了一个(gè)反常的(de)星(xīng)系，叫做(zuò)Agc114905。这(zhè)个星系距离地球大约2.5亿光年(nián)，大小和银河系不(bù)多，但是星系(xì)当中存(cún)在的恒(héng)星数量却只有银河系的(de)千分之一。

所(suǒ)以(yǐ)在理论上(shàng)，该星系(xì)必须存在暗物(wù)质，否(fǒu)则就会分崩离析。但是(shì)科学(xué)家们使用最先(xiān)进的望远镜对(duì)其进行了40个小时(shí)的详(xiáng)细测量之后，发(fā)现星系中的(de)恒星运动是(shì)可以(yǐ)用正常(cháng)的(de)物质和力学定律来解(jiě)释的。那么又有人提(tí)出，也许该(gāi)星系的暗物质，已(yǐ)经被(bèi)附近的另一个(gè)大星系剥离了。奇怪的是，它(tā)的附近没有任(rèn)何(hé)星系存在。造(zào)成这些现象的除了(le)暗物质(zhì)的假说(shuō)之外，另一种(zhǒng)可能就是人类(lèi)对引力的理解还不够全面，引力很可(kě)能在(zài)不同尺度空(kōng)间中的工作方式是不同的，这意(yì)味着在行星系尺度中的天体会(huì)沿着它们的(de)轨道，按照(zhào)我们所理(lǐ)解的方式运动。但是上(shàng)升到星(xīng)系(xì)和星团的尺度，引力之间的相互作用则是不(bù)同的方式。对于(yú)在星系团之间的(de)相互作用，科学家还引入了外部(bù)场效应的(de)概念，指的是在数(shù)百万光年的规模上，巨大的质量之间(jiān)会产生对彼此特殊的效果(guǒ)，这个理(lǐ)论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如(rú)果(guǒ)MOND蒙德理论(lùn)成立(lì)，这意味着我们需要对现(xiàn)在的物理定律(lǜ)进(jìn)行修正，这些发现也让很多人认为暗(àn)物质假说理(lǐ)论就此终结(jié)。但是在宇(yǔ)宙当中还有关于暗物质存(cún)在的其(qí)他的理论证据，乐字的繁体是几画啊，乐字的繁体是几画字这些理论(lùn)证据是(shì)蒙德理论所没法解释的(de)“引力透镜”。

径向(xiàng)距(jù)离(lí)为37亿光(guāng)年的子弹星系团，由两(liǎng)个碰撞的星系团所组成，类似这样(yàng)的星团，它们大部分(fēn)的普通质量(liàng)都在(zài)星系的气体(tǐ)当中(zhōng)。当(dāng)星团以1000万(wàn)公里/小时发(fā)生(shēng)碰撞的(de)时候，星(xīng)际(jì)气体的相互作用就(jiù)会导(dǎo)致温度的急剧升高，速度大幅(fú)降(jiàng)低。所以在理论(lùn)上，在碰(pèng)撞之后，子(zi)弹星(xīng)系(xì)团大部分的质量将位于所有这(zhè)些气体所在的中间区域。那么我(wǒ)们通过(guò)什么来验证它的质量(liàng)区域到底是(shì)不(bù)是集(jí)中在中间呢？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远镜传回(huí)了宇宙当中第一(yī)张全(quán)彩的高(gāo)清(qīng)照片(piàn)，在照片中(zhōng)我们可(kě)以明显地看到(dào)很多星系似(shì)乎被(bèi)拉伸产生了巨大的形(xíng)变。其(qí)实这些星系本身并不是真的被扭曲了，也不(bù)是韦伯(bó)望远镜出了什么问(wèn)题，而(ér)是这样极遥远的天体(tǐ)和我们地球上的(de)观(guān)测(cè)者之间。被一(yī)个质量超级巨大的天体遮挡，这(zhè)个超大质量的东(dōng)西的引力，会使身(shēn)后更遥(yáo)远(yuǎn)星系(xì)的光(guāng)都发(fā)生了扭(niǔ)曲。这个现象(xiàng)就是引力透镜效应。这个(gè)巨大的(de)天(tiān)体可能是超大(dà)质量(liàng)的(de)黑洞或者是暗(àn)物质。

所以当人(rén)们对子弹星系团观测的时候，发现它(tā)的(de)大质量区域并不是(shì)在中(zhōng)间，而是在两侧(cè)。所以最(zuì)好的解释方法就(jiù)是当星团发生全部的碰撞(zhuàng)时(shí)，可被观测到的(de)质量气体被卡(kǎ)在(zài)了中间，暗物质则直(zhí)接通过(guò)了(le)这(zhè)个区(qū)域，并在两边形成了引力透镜(jìng)。对子弹星系团(tuán)的引力透镜研究也(yě)被(bèi)认为是暗物质存在的迄今(jīn)为止(zhǐ)最好的理论(lùn)证据。

除此之(zhī)外，还有来自宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)最古老的光。从(cóng)宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万(wàn)年(nián)之后，可(kě)见光(guāng)终(zhōng)于可以畅通无阻地穿越在(zài)宇宙(zhòu)当中了。经过了130多亿年之后，这些(xiē)光在宇宙空间背景上留下了各相同性的微(wēi)波(bō)辐射。其(qí)中红色的部分表示(shì)温度(dù)较高的区域，蓝色则表示相对较冷的区(qū)域，但实际上它们(men)之间的温(wēn)差只有万(wàn)分之一。

科学家们通过对前景背(bèi)景(jǐng)分(fēn)离后的(de)二(èr)值图像进行连通域(yù)提取和标记(jì)之后发现，如果宇宙当(dāng)中没有暗物质，图形看起来(lái)不应该是(shì)这样的，而随(suí)着暗物(wù)质的增加，一些峰值的(de)幅度会减小(xiǎo)，才(cái)变得看起来“和(hé)谐”。为(wèi)了(le)匹(pǐ)配(pèi)宇宙微(wēi)波背(bèi)景辐射的测量(liàng)值，我们需(xū)要的暗物质大约(yuē)是(shì)普通物质(zhì)的5倍。这个数字与解释(shì)星系当中恒星运动所需要的暗(àn)物质比例是一致的。这就意(yì)味着。

用(yòng)了一个简单的理论框架，就(jiù)很好地(dì)解释(shì)了很多(duō)不同的观测结(jié)果。而暗物(wù)质的(de)本质就是宇宙当中存在(zài)着(zhe)某(mǒu)种(zhǒng)类型(xíng)的粒子，它们(men)不参与(yǔ)任何其他的电磁作用(yòng)，只通(tōng)过(guò)引力来相互作(zuò)用。所(suǒ)以如果能(néng)够找到这种(zhǒng)粒(lì)子的(de)存(cún)在，就相当于(yú)找到了暗物质存在的实际(jì)证(zhèng)据。这种粒(lì)子到底是什(shén)么？科学(xué)家(jiā)们已经(jīng)提出了数(shù)十种的(de)假想(xiǎng)目标，而要(yào)寻(xún)找这(zhè)些(xiē)不同的(de)目标粒子所需要的实验(yàn)方(fāng)式也不相同。在过去(qù)的几(jǐ)十年当中，人类为(wèi)了寻找这些看不(bù)见、摸不到，几乎(hū)不会与常规(guī)物(wù)质相互作用的“暗物质”，科学家们已经进(jìn)行了超过50次的实验，却没有任何实质性(xìng)的发现，除(chú)了一个地方，意大利的格兰(lán)萨索山，隶(lì)属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下(xià)1400米处的地下(xià)矿井当中，藏着地球上最大的地学实验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层(céng)楼(lóu)高的探测器，一(yī)直致力(lì)于(yú)寻找暗物质粒(lì)子的周(zhōu)期(qī)性震(zhèn)荡。

自(zì)1997年以(yǐ)来，这里的科学家声称(chēng)观测到了某(mǒu)种信号。经过(guò)了(le)20多年(nián)的(de)数据收集，人们发现了一个有(yǒu)趣的事(shì)情。探测率(lǜ)会在每年的6月份达(dá)到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年(nián)当中每年(nián)都是一样。一(yī)些科学(xué)家认为(wèi)这可(kě)能是人类发现暗(àn)物质的第一(yī)个直接证据。

但是为什么暗(àn)物质会产生周期(qī)性(xìng)的年度(dù)信(xìn)号呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公(gōng)里/秒的速度围绕着(zhe)银河系进(jìn)行移动，那么如果暗(àn)物质(zhì)存(cún)在宇(yǔ)宙当中，这意(yì)味着我们(men)也(yě)在(zài)以这样的(de)速(sù)度在(zài)穿(chuān)越着(zhe)暗(àn)物质流(liú)，这个(gè)过(guò)程中(zhōng)会产生相应的振荡，同时地球又(yòu)以30公里/秒(miǎo)的速(sù)度围绕太阳进行旋转。所以有半年的时间，地球围绕太(tài)阳的方向与太(tài)阳环绕银河系(xì)的方向是一致的，而另外半(bàn)年(nián)则与之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳的方向正好达到完全(quán)一致，这是理(lǐ)论上地球(qiú)穿越暗物质流最快的时(shí)段。而(ér)在(zài)11月份，又恰好达到了最慢(màn)值。尽管在实(shí)际的(de)情况中，太阳系相(xiāng)对银河系(xì)的平面呈现了60度的倾(qīng)斜，但是这(zhè)并不影响这个理论的有效性(xìng)。

因此科学家(jiā)认为(wèi)这可以用来解释，研究(jiū)人员(yuán)们所观(guān)测到的周期性(xìng)信号。当(dāng)然(rán)也可能有(yǒu)其他的情况，造成这种年度周(zhōu)期信号的差异也可能(néng)是(shì)温度(dù)、湿度、土壤(rǎng)中(zhōng)的水分、高山上的积雪，甚至连意大(dà)利游客(kè)的数量(liàng)也(yě)符合这(zhè)个(gè)周(zhōu)期的(de)规律(lǜ)。

所以，科学(xué)家们又在南半球建(jiàn)立(lì)了一个几乎(hū)相同的(de)实验室，这(zhè)里的季(jì)节与之前的实验(yàn)室正好(hǎo)相反，而在(zài)这(zhè)里，地球穿过(guò)暗(àn)物质流的(de)运动特征(zhēng)和第(dì)一个实验室是一样的。

因此，如果在这里(lǐ)可以得到相(xiāng)同的信号，就(jiù)可以成为暗物质所存在的(de)非常有力的(de)证据了(le)。但是由(yóu)于这(zhè)个实验(yàn)室刚刚建成不久，所以截至目前还无法提供相(xiāng)应的(de)数(shù)据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台(tái)太空(kōng)望远镜叫做“南希格(gé)雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相(xiāng)同，但(dàn)它的宽视场(chǎng)仪器提供的(de)视(shì)野是哈勃红(hóng)外仪器的100倍。南(nán)希格雷斯罗(luó)曼太空(kōng)望远镜其(qí)中一个关键的用(yòng)途(tú)就(jiù)是探索暗物质背后的(de)奥(ào)秘，对于探测的结果，我们只(zhǐ)能(néng)拭目以待了。费米实验室粒子天体物理中(zhōng)心的科学家丹(dān)琥珀和贾(jiǎ)森斯特(tè)芬研(yán)究发现，如果暗物质(zhì)存在，它们极(jí)有可(kě)能拥(yōng)有另一种神秘的效应，这种暗物质(zhì)效应(yīng)，会支持宇(yǔ)宙当(dāng)中生命的诞生，或者(zhě)说是生(shēng乐字的繁体是几画啊，乐字的繁体是几画字)命进(jìn)化的一个重要因素。

如(rú)果(guǒ)这一理论得到进一步的证实，那么遍(biàn)布宇宙当(dāng)中(zhōng)的暗物质会不会意味着人(rén)类(lèi)并不(bù)孤单呢？或许在(zài)宇宙当中某(mǒu)个(gè)角落(luò)的行星上(shàng)，暗(àn)物质正在(zài)通过这样的效应创造生命(mìng)。当然，这些推(tuī)论的(de)大前提是要先找到暗物质存在的实际证据(jù)。那么(me)小伙(huǒ)伴们，你们觉得暗物质到底存不(bù)存在呢(ne)？喜欢(huān)请点赞，你的支持是(shì)我更(gèng)新(xīn)的动(dòng)力！

未经允许不得转载：首页-哆唻咪批发商城(本店域名www.123pf.cn)-淘宝网 乐字的繁体是几画啊，乐字的繁体是几画字