宇宙是“人为制(zhì)造”的？为(wèi)何会存在科学无法(fǎ)解释的“暗(àn)物质”？暗物(wù)质又究竟是什么？人类为了(le)寻找暗物质存(cún)在的(de)证(zhèng)据，科学家们在(zài)过去的(de)几十年(nián)当(dāng)中(zhōng)进行(xíng)了超过50次的长期(qī)实验，但是却没(méi)有发(fā)现任何(hé)的有效证据。除(chú)了一个地方，在1687年出(chū)版(bǎn)的自然(rán)哲学数学原(yuán)理一(yī)书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭示了(le)宇(yǔ)宙中天体运动的规律。往(wǎng)后的几百(bǎi)年(nián)来，当天文(wén)学家们发现某些天体运(yùn)行轨道(dào)出(chū)现异常，不(bù)符合万(wàn)有引力定律的时候，他们就会知道(dào)，周围一定有未知的天体通(tōng)过(guò)引力在摄动它的轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶就通过(guò)天(tiān)王星却的部首叫什么名称拼音，卩是什么偏旁怎么念(xīng)运行(xíng)轨道(dào)的(de)异常(cháng)，推(tuī)算并且发现了海(hǎi)王星的(de)存在(zài)。另(lìng)外，哈(hā)雷彗星、冥王星的发现都是(shì)应用万有引力(lì)定律所(suǒ)取得重大天(tiān)文成就(jiù)的例子。但是这些发现(xiàn)都是在恒(héng)星系统的(de)尺度(dù)当中，可当我们(men)上升到星系或者是星(xīng)团的尺度，事情就开始变得(dé)诡异了(le)。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家弗里茨兹威基正在研究和测(cè)量后(hòu)发星系(xì)团的质量。这是(shì)一个由数千个星系所组成的巨大星系团，这些(xiē)星系被引(yǐn)力束(shù)缚在(zài)一(yī)起。测量星系团的质量一般会使(shǐ)用到(dào)两(liǎng)种方法，当两种(zhǒng)方法结果(guǒ)一致，就可以(yǐ)确定其(qí)质量的范围。

第一种是获得其"光度学(xué)的(de)质量(liàng)"，需要的数(shù)据是测量(liàng)各个(gè)星系的光度(dù)。

第二(èr)种是动力学质量的计算，是(shì)利用光(guāng)谱红移测量星(xīng)系(xì)团中的各个星系相对于星(xīng)系团的运动速度。当(dāng)测量结果(guǒ)出来(lái)之(zhī)后，兹威基彻底懵了，“动(dòng)力学(xué)质量”竟然是(shì)“光(guāng)度学质(zhì)量”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星系团有(yǒu)99%的质量(liàng)消失了，或者说这99%的质量并不(bù)以可(kě)见光的形式所存(cún)在，我(wǒ)们无法看到(dào)。最诡异的是，在测(cè)量(liàng)速(sù)度的过程中(zhōng)，兹威基发现星(xīng)系团中很多(duō)星系的速度(dù)比(bǐ)理论(lùn)上(shàng)要快得多，按照牛顿(dùn)的运动学定律(lǜ)，仅靠(kào)这些可(kě)见星系的质量所(suǒ)产生的引力(lì)是无法将它们束缚在星(xīng)系团内的(de)，它们(men)早就应(yīng)该(gāi)被抛出星系团之外了，除(chú)非有一种神秘的(de)力量在起作用，这种力量来源于某种隐形(xíng)的物质(zhì)。

据此(cǐ)，兹维(wéi)基提出了这(zhè)样(yàng)部分不可(kě)见的暗(àn)质(zhì)，它不发散光、吸(xī)光、反射(shè)光(guāng)，但(dàn)是(shì)它(tā)们却(què)占据着宇宙中绝(jué)大部分的(de)质量。只是(shì)当时的人们对这(zhè)样(yàng)的一种(zhǒng)说法不(bù)屑(xiè)一(yī)顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物质”这个(gè)词才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座星系(xì)中的(de)恒星运动。理论上来(lái)说，距离中心越(yuè)远(yuǎn)的恒星在(zài)其轨道(dào)上的运(yùn)行速度就会(huì)越慢。但是他们(men)观测的结(jié)果却让人感(gǎn)到不(bù)可(kě)思议。

随着与中心(xīn)距离(lí)的增加，恒星的旋转(zhuǎn)速度几(jǐ)乎保持(chí)不(bù)变(biàn)。可是根据牛顿的万有引力(lì)定律，在星系当中如果没有(yǒu)足(zú)够(gòu)大的(de)质量来吸引它们(men)，这些外围的恒星早就被(bèi)甩(shuǎi)到宇宙(zhòu)当中了(le)。基于这种(zhǒng)现象(xiàng)，科学家们会使用一(yī)种(zhǒng)相对标准(zhǔn)的(de)方法来解(jiě)释(shì)暗物质的存在(zài)，这种方法就是测量星系当中气(qì)体在X轴上(shàng)距离(lí)星系中心的(de)距离，以及在Y轴上气体(tǐ)的旋转(zhuǎn)速度。如(rú)果出现异(yì)常(cháng)的结果，就认为是由(yóu)暗(àn)物质的力量进入其中。

于是科学(xué)家们(men)通过射电望(wàng)远镜测量(liàng)了距离星系(xì)中(zhōng)心更远距离的氢(qīng)元素，发现它们的(de)旋转速度并不符合(hé)牛顿(dùn)的力(lì)学定律。我们的太阳系(xì)也不例(lì)外，太阳系(xì)位于银河系(xì)的第(dì)三悬(xuán)臂之上(shàng)，距离(lí)银河(hé)系(xì)中(zhōng)心2.6万光年，根据万有引力定律进行计算，太阳系的运行速度应该是(shì)160千米/秒，但(dàn)实际上，太阳(yáng)系正(zhèng)在以(yǐ)220千米/秒的速度围绕银河(hé)系(xì)旋转，这个实际速度远远大(dà)于理论速度(dù)，那么产生以(yǐ)上这种向心(xīn)加速度的原因很可能(néng)就是存在着(zhe)一种(zhǒng)我们(men)看(kàn)不到(dào)的物(wù)质，是这些暗物质的(de)引力效应将星系聚(jù)集在了一(yī)起。

也是从这(zhè)时开(kāi)始，越(yuè)来越多的研究(jiū)人员开(kāi)始相(xiāng)信暗物(wù)质的存在。科学家根据星(xīng)系(xì)外恒星(xīng)轨道的速度，估算在星系当中暗物质的质量(liàng)占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不(bù)是唯一可以解释这(zhè)个现象的(de)原因。在一项新的研究当中(zhōng)，科学(xué)家们发(fā)现，几乎没有引力效应的遥远恒星(xīng)之间(jiān)，也会出现速(sù)度上的(de)微小(xiǎo)差异。另(lìng)外(wài)，天文学(xué)家还(hái)发现了一个反(fǎn)常的星系(xì)，叫做(zuò)Agc114905。这个(gè)星系(xì)距离(lí)地球大约2.5亿光年，大小和银(yín)河系不多，但是星(xīng)系当中(zhōng)存在的恒星数量却只有银(yín)河系的千(qiān)分之一。

所以在理论上，该星系必须存在暗物质，否则就(jiù)会分(fēn)崩离析。但是科学家们(men)使(shǐ)用最先进(jìn)的望(wàng)远(yuǎn)镜对其进行(xíng)了(le)40个小时的(de)详细测量(liàng)之后，发(fā)现星系中的恒星运动(dòng)是可(kě)以用正常(cháng)的(de)物(wù)质和力学定律来解释的。那(nà)么又有人提(tí)出，也(yě)许该星系的(de)暗物质(zhì)，已经被附近(jìn)的另(lìng)一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没有(yǒu)任何星系存在。造成这(zhè)些(xiē)现象(xiàng)的除了暗物(wù)质(zhì)的(de)假说之外，另一种可能(néng)就是人类对(duì)引力的理解(jiě)还不够全面，引力很可能在不(bù)同尺度空间中的工作方式是不同的，这意味着在行星系尺度中的(de)天体会沿(yán)着它(tā)们的轨道，按照我们所理(lǐ)解(jiě)的方式运动。但是上升到星(xīng)系(xì)和星(xīng)团(tuán)的尺度，引力之间的(de)相互(hù)作用则(zé)是不同的方式。对于在(zài)星系团之间的相互作用，科学家还引入了外部场效应(yīng)的(de)概念，指(zhǐ)的是(shì)在数百万光(guāng)年(nián)的规模上，巨大(dà)的质量之(zhī)间会产生对(duì)彼此特殊(shū)的效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立，这意味(wèi)着我(wǒ)们需要对现在的物理(lǐ)定(dìng)律进行修正，这些发现也让很多(duō)人(rén)认为暗(àn)物(wù)质假说理论就此(cǐ)终结。但是在宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)还有(yǒu)关于暗物(wù)质存在(zài)的(de)其他的理论证据，这些理(lǐ)论证据是(shì)蒙德理论所没法解(jiě)释的(de)“引力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿(yì)光年(nián)的子弹星系团(tuán)，由两个(gè)碰(pèng)撞的星系团所(suǒ)组(zǔ)成，类似这样的星团，它们大部分的普通(tōng)质(zhì)量都(dōu)在星系(xì)的气(qì)体当中(zhōng)。当星团以1000万公(gōng)里/小时发生碰撞的(de)时候(hòu)，星际(jì)气体的相互作用就会导致(zhì)温度的急剧升高，速度大幅降低。所以在(zài)理论上，在碰撞之(zhī)后，子弹(dàn)星系(xì)团大部分的质量将位于所有这(zhè)些(xiē)气(qì)体(tǐ)所在的中间区域。那么我(wǒ)们通过什么来验证它的(de)质(zhì)量区域(yù)到底(dǐ)是不是集中(zhōng)在中间呢(ne)？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙(zhòu)当中第一(yī)张全彩的(de)高清照片，在照片中我们可(kě)以明显地看到很多星系似(shì)乎被拉伸产生了巨(jù)大的形变(biàn)。其实这(zhè)些星系本(běn)身并不(bù)是真的(de)被扭曲了，也不是(shì)韦(wéi)伯望远镜出了(le)什么(me)问题，而是这样极遥(yáo)远的天体和我(wǒ)们地球上的观测者之(zhī)间。被(bèi)一个质量超级巨大的天体(tǐ)遮挡，这个(gè)超大质量的东西的引力，会使身后更遥远星(xīng)系的光都发(fā)生了扭曲。这个现象就是引力透镜效应。这个巨大的天体(tǐ)可能是超(chāo)大质量的黑洞或者是暗(àn)物质(zhì)。

所以当(dāng)人们对子弹星系团观测的(de)时候，发现它(tā)的(de)大(dà)质量区域并不是在(zài)中间，而是在两侧。所以最好的解释方法(fǎ)就是当(dāng)星团(tuán)发生全(quán)部(bù)的(de)碰撞(zhuàng)时，可被(bèi)观测到的质(zhì)量气体(tǐ)被卡(kǎ)在了(le)中间，暗(àn)物质(zhì)则(zé)直(zhí)接通过了这个区域，并在两边形(xíng)成了引(yǐn)力透镜。对子弹星系团的引力透镜研究也被认为是暗物(wù)质(zhì)存在的迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还有来(lái)自宇宙(zhòu)当中最古(gǔ)老的光。从宇宙大爆炸(zhà)开始(shǐ)，38万年(nián)之后(hòu)，可见光终于可(kě)以(yǐ)畅通无阻地穿(chuān)越在宇(yǔ)宙(zhòu)当中了(le)。经(jīng)过(guò)了130多亿(yì)年之后，这些光在宇宙(zhòu)空间背(bèi)景(jǐng)上留下了各相同性的微波辐射。其中红色的部分(fēn)表(biǎo)示温度较高的区域，蓝色则表(biǎo)示相对较冷的(de)区域(yù)，但(dàn)实际上它们之(zhī)间的温(wēn)差只有万分之一(yī)。

科学(xué)家们(men)通(tōng)过对前景背景(jǐng)分离后的二值图像进行连(lián)通(tōng)域(yù)提取(qǔ)和(hé)标记之(zhī)后发(fā)现，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起来(lái)不应该(gāi)是这样的，而随(suí)着暗物(wù)质的增加，一(yī)些峰值(zhí)的幅度会减小(xiǎo)，才变得(dé)看起来“和谐(xié)”。为了(le)匹配宇宙微波(bō)背(bèi)景辐射的测量值，我们需要的暗物质大约是(shì)普通物质的5倍。这个数字与解释星系(xì)当(dāng)中恒星运动所需要的暗物质比例是(shì)一致(zhì)的(de)。这就(jiù)意味着。

用了一个简单的理论(lùn)框架，就很(hěn)好地解释了很多不同的(de)观测结果。而暗物质的本(běn)质就是宇宙当中存在(zài)着某(mǒu)种类型(xíng)的粒(lì)子，它们不参与任(rèn)何其(qí)他的电磁作(zuò)用(yòng)，只通过(guò)引力来相(xiāng)互作用(yòng)。所(suǒ)以如果能够找(zhǎo)到这种粒子的存在，就相当(dāng)于(yú)找(zhǎo)到了暗物(wù)质存在的实际证据。这种粒(lì)子到底是什么？科学家们(men)已经提出(chū)了数十种(zhǒng)的假想(xiǎng)目标，而要寻找这些不同的目标粒(lì)子所需要的实验方(fāng)式也不相同。在过去的(de)几十年当中，人类(lèi)为了寻找这些看(kàn)不见、摸不到，几乎不会(huì)与常规(guī)物质相互(hù)作用的“暗物质”，科学家们已经进(jìn)行(xíng)了超过50次的(de)实验(yàn)，却没有任何实(shí)质性的发现，除了一个地方，意大利的格(gé)兰萨索(suǒ)山，隶属于阿尔卑斯(sī)山脉。

在(zài)山(shān)下1400米处的地下矿(kuàng)井(jǐng)当中，藏着地球上最(zuì)大的地学(xué)实验(yàn)室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个(gè)三层楼高的探测器，一(yī)直致力(lì)于寻找暗物质粒(lì)子的周期(qī)性震荡。

自1997年(nián)以来，这里(lǐ)的科学家声称观(guān)测到(dào)了某种信号。经过了20多(duō)年的数据收(shōu)集(jí)，人们(men)发现了一个有(yǒu)趣的(de)事情(qíng)。探(tàn)测率会在(zài)每年的6月份达到峰(fēng)值(zhí)，然(rán)后在11月降到最低，而且在20年当中每(měi)年都是一样。一(yī)些科学家认为这可能是(shì)人(rén)类发现暗物质的第一(yī)个直接证据(jù)。

但是为(wèi)什么暗物质会产生周期性的年度信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系正(zhèng)在以220公(gōng)里/秒的速(sù)度围绕着银河系进行(xíng)移动(dòng)，那么(me)如果暗物质存在(zài)宇宙当中，这(zhè)意味着我(wǒ)们也在以这样的速度在(zài)穿越着暗(àn)物质(zhì)流，这个过程(chéng)中会(huì)产生相应的振荡，同时(shí)地球又以(yǐ)30公里/秒(miǎo)的(de)速度围绕太阳进行旋(xuán)转。所以有半年的时(shí)间，地球围绕太阳的方向与(yǔ)太阳环绕银河系的方(fāng)向是一(yī)致的，而(ér)另外半年则与之相反。

而在(zài)6月份的(de)时候(hòu)，地球与太阳的方向正好(hǎo)达到完(wán)全(quán)一致，这是(shì)理论(lùn)上(shàng)地球穿越(yuè)暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到了(le)最慢值。尽管在实际的情况中(zhōng)，太阳系相(xiāng)对银河(hé)系的平面呈现(xiàn)了60度的(de)倾斜，但是这(zhè)并不影响这(zhè)个理论的(de)有效(xiào)性。

因此(cǐ)科学家认为(wèi)这可(kě)以(yǐ)用来解(jiě)释，研究人员们(men)所观测(cè)到的周期(qī)性信号(hào)。当然也可(kě)能(néng)有其他的情况，造成这种年度周(zhōu)期(qī)信号的差异也可(kě)能是温度、湿度、土壤中的(de)水分、高山上的积雪(xuě)，甚至连意(yì)大利游客(kè)的数量也(yě)符合这个(gè)周期的规(guī)律。

所以，科学家(jiā)们又在南半球(qiú)建立(lì)了(le)一个几乎相同的实(shí)验室，这里的(de)季节与之(zhī)前的实(shí)验室正好相(xiāng)反，而在这里，地球穿过暗物质流的运动特(tè)征和第一个实验室是一(yī)样(yàng)的。

因此，如果在这里(lǐ)可(kě)以得到相同的(de)信(xìn)号，就(jiù)可以成(chéng)为暗物质(zhì)所存在的(de)非常有力的证据(jù)了。但是由于这个实验室(shì)刚(gāng)刚(gāng)建成(chéng)不久，所以(yǐ)截至目前还(hái)无法(fǎ)提供相应的数据(jù)支(zhī)持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发(fā)射(shè)一台新(xīn)的望(wàng)远镜(jìng)，这台太空望远(yuǎn)镜叫做“南希(xī)格(gé)雷斯罗曼(màn)”，它的主(zhǔ)镜大小(xiǎo)跟哈勃望远镜(jìng)相同，但它(tā)的宽视场仪器提(tí)供的视野是哈勃红(hóng)外仪器的100倍。南希格雷斯罗(luó)曼(màn)太(tài)空望远镜其中一个关键的(de)用途就是探索暗物(wù)质背后的奥(ào)秘，对于探测(cè)的(de)结果，我们只能拭(shì)目以待了(le)。费(fèi)米实(shí)验室粒子天体(tǐ)物理中心的科学家(jiā)丹琥珀和贾森(sēn)斯特芬研究(jiū)发现，如果暗物(wù)质(zhì)存(cún)在，它们极有可能拥有另一种神(shén)秘的效(xiào)应，这种暗物(wù)质效应，会支持(chí)宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中生命的诞(dàn)生，或者说是生命进化的一(yī)个重要因素。

如果这一理论得到(dào)进一步(bù)的证实，那(nà)么遍布宇宙当中的暗物质(zhì)会不(bù)会意(yì)味着人类并不孤单(dān)呢(ne)？或(huò)许在宇宙(zhòu)当中某个角落的行星上，暗物质(zhì)正在(zài)通(tōng)过这样的效应创造生命。当然，这些推论的大前提是(shì)要先找到暗物质存在的(de)实(shí)际(jì)证(zhèng)据。那么小伙伴们，你们觉得暗(àn)物质到(dào)底存(cún)不存在呢？喜欢请点赞(zàn)，你的支持是我(wǒ)更新(xīn)的动力！

未经允许不得转载：上海惠特丽生物科技有限公司 官网 却的部首叫什么名称拼音，卩是什么偏旁怎么念