宇(yǔ)宙(zhòu)是“人(rén)为(wèi)制造”的？为何会(huì)存在(zài)科学无法解释的“暗(àn)物(wù)质”？暗物质(zhì)又究竟是什么？人类为了寻(xún)找(zhǎo)暗物质存在的证据(jù)，科学家们在过(guò)去的几十(shí)年(nián)当(dāng)中进行了超(chāo)过50次的长期(qī)实验，但(dàn)是(shì)却(què)没(méi)有发现任何的有效证据(jù)。除(chú)了(le)一(yī)个地方，在1687年出版的自然哲学数学原理一(yī)书中，埃萨克(kè)牛(niú)顿发(fā)表了(le)万(wàn)有引(yǐn)力定(dìng)律，它揭示了宇(yǔ)宙(zhòu)中天体(tǐ)运动的规律。往后(hòu)的几(jǐ)百年来，当天文学家们发(fā)现某些天体(tǐ)运行轨道(dào)出现(xiàn)异常，不符合万有引力定律的时候，他们就会知道，周围一(yī)定有(yǒu)未(wèi)知的天体通(tōng)过引力(lì)在(zài)摄(shè)动(dòng)它的(de)轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通过(guò)天王星运行轨道的异常，推算并(bìng)且发现(xiàn)了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发现(xiàn)都(dōu)是应(yīng)用万有引力定律所取(qǔ)得(dé)重大天文成就的(de)例子。但(dàn)是这些发现都(dōu)是(shì)在恒星系统(tǒng)的尺(chǐ)度当中，可当我(wǒ)们(men)上升到(dào)星系或者是(shì)星团(tuán)的(de)尺度，事(shì)情就开始变得诡异(yì)了(le)。

1933年(nián)，瑞士的物理学(xué)家弗里茨兹威基正在研究和(hé)测(cè)量(liàng)后发星(xīng)系团(tuán)的(de)质量。这(zhè)是一个由数千个星系所组成的巨大星系团，这些星(xīng)系被引力束缚在一起。测量星系团的质量一般会使用到(dào)两种方法(fǎ)，当两(liǎng)种方法结果(guǒ)一致，就可以确定其质量的(de)范(fàn)围。

第一种(zhǒng)是获得(dé)其"光度学的质量"，需(xū)要的数据是测量(liàng)各个星(xīng)系的光度。

第二种(zhǒng)是动(dòng)力学质量的计算，是利(lì)用光谱红移测量星系团中(zhōng)的各个星系相对于星系团的运(yùn)动(dòng)速度。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵了(le)，“动力学质量”竟(jìng)然是(shì)“光度学质量(liàng)”的400倍。这意味着，后发座星(xīng)系团有99%的(de)质量消失了，或者说这99%的质量并(bìng)不以可(kě)见(jiàn)光的形式所存在，我们无法看到。最诡异的(de)是，在测量速度的过(guò)程中(zhōng)，兹威基(jī)发现星系(xì)团中很多星(xīng)系的(de)速度比理论上要快得多(duō)，按(àn)照牛顿(dùn)的运动学定律(lǜ)，仅靠这(zhè)些可见星系的质量所(suǒ)产生的(de)引力是无法(fǎ)将它们束缚在星系团内的，它们早就应该被抛(pāo)出(chū)星(xīng)系团之(zhī)外了，除(chú)非(fēi)有一种神秘的力量(liàng)在起(qǐ)作(zuò)用，这种(zhǒng)力量来(lái)源于(yú)某种隐形的(de)物质。

据此，兹维(wéi)基(jī)提(tí)出了这样部(bù)分不(bù)可(kě)见的暗(àn)质，它不发散光(guāng)、吸光、反射光，但(dàn)是(shì)它们却(què)占据着(zhe)宇(yǔ)宙(zhòu)中绝大部分的(de)质量(liàng)。只是当(dāng)时(shí)的人们对这样的一种说法不屑一(yī)顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物质”这(zhè)个词才(cái)再一次出现(xiàn)。天(tiān)文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座(zuò)星系中的恒星运(yùn)动。理论上来说，距离中心越(yuè)远的恒星在其轨道(dào)上的运行速度就会(huì)越慢。但是(shì)他们观测的结果却让(ràng)人感到不可思议。

随(suí)着与中心距离的增(zēng)加，恒星的旋转速度几乎保持不变(biàn)。可是(shì)根据牛顿的万有(yǒu)引(yǐn)力定律，在星系当(dāng)中如果没有足够大的(de)质量来吸(xī)引(yǐn)它们，这些外围的(de)恒星早就被甩到宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)了(le)。基于(yú)这种现象，科学家们会使(shǐ)用一(yī)种相(xiāng)对标准(zhǔn)的方法来解(jiě)释暗(àn)物质的存在，这种方(fāng)法就是测量星系当中气体在X轴(zhóu)上距(jù)离星系中心(xīn)的距离，以及在Y轴上气(qì)体(tǐ)的旋转(zhuǎn)速度。如果出现异常的结果，就认(rèn)为(wèi)是由暗(àn)物质(zhì)的(de)力(lì)量进入(rù)其(qí)中。

于是科学家(jiā)们通(tōng)过射电望远(yuǎn)镜测量了距离星系中心更远距离的氢元素(sù)，发现它们的(de)旋转速度并不符合牛顿的力(lì)学定律。我们的太阳系(xì)也(yě)不(bù)例外，太阳系位于银(yín)河系的第三悬臂之上，距离(lí)银河系中(zhōng)心2.6万光(guāng)年(nián)，根据万有引力(lì)定律进行计算，太阳系的(de)运行(xíng)速度应(yīng)该(gāi)是160千(qiān)米/秒，但实际上(shàng)，太(tài)阳(yáng)系正在(zài)以220千米/秒(miǎo)的速度围绕银河系旋转，这个实际速度(dù)远远大(dà)于理论速(sù)度，那么产生以上这种向心(xīn)加速度的原因(yīn)很可能就是存在着一(yī)种我们看不到的物(wù)质(zhì)，是这些暗物(wù)质的引(yǐn)力效应将(jiāng)星系聚集在了一(yī)起。

也(yě)是从这时开始，越来越多的研究(jiū)人员开始相信(xìn)暗(àn)物质的存在(zài)。科学家根(gēn)据星(xīng)系外恒星轨道的速(sù)度(dù)，估(gū)算在星系当中(zhōng)暗物质的质量占整(zhěng)个(gè)星系(xì)质量(liàng)的85%。但是，暗物质(zhì)并不是(shì)唯(wéi)一(yī)可以(yǐ)解释这(zhè)个现象的原因(yīn)。在一项新的(de)研究当(dāng)中，科学家们发现，几乎没有引力效应的遥远恒星之(zhī)间，也会出现速度上的微小差异。另外，天(tiān)文(wén)学家还发现(xiàn)了一个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离地(dì)球大约2.5亿光(guāng)年，大小和银河系不多，但是(shì)星系(xì)当(dāng)中存在的恒星(xīng)数量却只有银河系的千分之一。

所以在理论上(shàng)，该星系必须存(cún)在暗物质，否则(zé)就会(huì)分崩(bēng)离(lí)析。但是(shì)科(kē)学家们使用(yòng)最先进的望(wàng)远镜对其(qí)进行了40个小时的详细测量之(zhī)后，发现星系(xì)中的(de)恒星运动(dòng)是可以用正常的物质(zhì)和力学定(dìng)律来(lái)解释(shì)的。那(nà)么又有人(rén)提出，也(yě)许该星系的暗(àn)物质，已经被附近的另(lìng)一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没有任何星系存在。造成这些现象的除了暗物质的假说之(zhī)外，另一种(zhǒng)可能就是人类对引力的理解(jiě)还不够全(quán)面，引力很(hěn)可能在(zài)不同尺度(dù)空(kōng)间中(zhōng)的工作方(fāng)式是不(bù)同(tóng)的，这意(yì)味着在行(xíng)星系(xì)尺度中的天体会沿着它们的轨道，按照我们(men)所理解的方式运动。但是上升到星系和星(xīng)团的(de)尺度，引力(lì)之间的相互作用则(zé)是不同的方式。对于在星系团(tuán)之间的(de)相互作用(yòng)，科学家还引(yǐn)入(rù)了外部(bù)场效应的(de)概念，指(zhǐ)的是在数百(bǎi)万光(guāng)年(nián)的(de)规模上，巨大的(de)质量之间(jiān)会产生(shēng)对彼此特殊的效果，这(zhè)个理论叫做(zuò)MOND蒙(méng)德理论(lùn)。如果(guǒ)MOND蒙德理论成(chéng)立，这意味(wèi)着我们需(xū)要对(duì)现(xiàn)在的物理(lǐ)定(dìng)律进(jìn)行修正，这些发现也让很多人(rén)认为暗(àn)物质假说理论(lùn)就此终结。但是(shì)在宇宙当中还(hái)有关于暗物质存在的其他的理论(lùn)证(zhèng)据，这些理(lǐ)论证(zhèng)据是蒙德理论所(suǒ)没法解释的“引(yǐn)力(lì)透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光年的子弹(dàn)星系团，由两(liǎng)个(gè)碰撞的星系团所组成，类似这样的星团，它们(men)大部分的普(pǔ)通(tōng)质(zhì)量都在星(xīng)系的气体当中(zhōng)。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时发生(shēng)碰(pèng)撞的时候，星际气(qì)体的(de)相互作(zuò)用就(jiù)会(huì)导致(zhì)温(wēn)度的急剧升高，速度大幅降低(dī)。所以在理论上，在(zài)碰撞之后，子(zi)弹星系团(tuán)大(dà)部分的质量将位于所有这些气体(tǐ)所(suǒ)在的中(zhōng)间区域(yù)。那么我(wǒ)们通过什么来验证它的质量(liàng)区域(yù)到底(dǐ)是(shì)不(bù)是集中在中(zhōng)间(jiān)呢？前(qián)不久，詹(zhān)姆斯(sī)韦伯太空望(wàng)远镜传回(huí)了宇宙(zhòu)当中第一张全彩(cǎi)的高清照片，在照片中我们可以明显地看到很多星系似乎被拉伸(shēn)产生了巨(jù)大的形变(biàn)。其实这些(xiē)星系本身并不是真的被扭曲了，也不(bù)是韦伯望远镜出了什么问题，而是(shì)这样(yàng)极遥(yáo)远(yuǎn)的天体和我们地球上的观测者之间。被(bèi)一(yī)个质量(liàng)超级巨(jù)大的(de)天体遮挡，这个超大(dà)质(zhì)量的东西的引(yǐn)力，会使身后(hòu)更(gèng)遥远(yuǎn)星系的光都发生了(le)扭(niǔ)曲。这个现(xiàn)象(xiàng)就(jiù)是引力(lì)透镜(jìng)效应。这个巨(jù)大的天体可能是超大质量的黑洞(dòng)或者是(shì)暗物质(zhì)。

所以当人们对子弹(dàn)星系团(tuán)观测(cè)的(de)时候，发现(xiàn)它(tā)的大(dà)质(zhì)量区域并不是在中(zhōng)间，而(ér)是在两(liǎng)侧。所以最(zuì)好的解释方法就是当星团发(fā)生全部的碰撞(zhuàng)时，可被观测到的(de)质量气体被(bèi)卡在了(le)中(zhōng)间(jiān)，暗物(wù)质则直接通过了这个区域，并在两边形成了引力(lì)透镜。对(对角线相等的四边形是什么四边形，对角线相等的平行四边形是什么duì)子弹星系团的(de)引力透镜研究(jiū)也被认为是暗物(wù)质(zhì)存(cún)在的(de)迄今为止最好的理论证据(jù)。

除此(cǐ)之外，还(hái)有来自宇宙当中最古(gǔ)老(lǎo)的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可(kě)见(jiàn)光(guāng)终于可(kě)以畅通无(wú)阻地穿(chuān)越在宇(yǔ)宙当中了。经过了130多亿年(nián)之后，这些光在(zài)宇(yǔ)宙空间背(bèi)景上留下了各相(xiāng)同性的微波(bō)辐射。其中红色的部分表(biǎo)示(shì)温度较高的区域，蓝色则表示相(xiāng)对较冷的(de)区域，但实际上它们之间的温差只有万分之(zhī)一。

科学家们通过对前景背景分离(lí)后的二值(zhí)图像进(jìn)行(xíng)连(lián)通域提取(qǔ)和(hé)标记之后(hòu)发现(xiàn)，如果宇(yǔ)宙当中没有暗物质，图形看起来不应该是这样(yàng)的，而随着暗(àn)物(wù)质(zhì)的增加(jiā)，一些峰值的幅度会减(jiǎn)小，才变(biàn)得看起来“和(hé)谐(xié)”。为(wèi)了匹配宇宙(zhòu)微(wēi)波背(bèi)景辐射的测量值，我们需要的暗物质(zhì)大约(yuē)是普通物质的(de)5倍。这个数字与(yǔ)解(jiě)释(shì)星(xīng)系当中恒星运动所需(xū)要的暗(àn)物(wù)质比例是一致(zhì)的。这(zhè)就(jiù)意味着。

用了(le)一个简(jiǎn)单的理论框架，就(jiù)很好(hǎo)地(dì)解释了很多(duō)不同的观(guān)测结果。而暗物质的(de)本质就是(shì)宇宙当中(zhōng)存在着某种类型(xíng)的粒子，它们不参(cān)与(yǔ)任何(hé)其(qí)他(tā)的电磁作用，只通过引(yǐn)力(lì)来相(xiāng)互作用。所以如果能够(gòu)找到这种粒(lì)子(zi)的存在，就相当于找到了暗物质存在的(de)实(shí)际证(zhèng)据。这种粒子到底(dǐ)是什(shén)么？科学家们已(yǐ)经提出了数十种的假想目标，而要寻(xún)找(zhǎo)这些(xiē)不(bù)同的目标粒子所需要的实验方式也不相同。在过去的几十年当中，人类为了(le)寻(xún)找这些看(kàn)不(bù)见、摸不(bù)到，几乎(hū)不会与常(cháng)规物质相互作(zuò)用(yòng)的“暗物(wù)质(zhì)”，科(kē)学家们已(yǐ)经进行了(le)超过50次的实验(yàn)，却没有任何实质性的发现，除了一个地方，意大利的格兰(lán)萨(sà)索山，隶(lì)属于(yú)阿(ā)尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最(zuì)大的地学实验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高的探测器，一(yī)直致(zhì)力于(yú)寻找暗物质(zhì)粒子的周期性震荡。

自1997年以来(lái)，这里的(de)科学家(jiā)声称(chēng)观(guān)测(cè)到了某(mǒu)种(zhǒng)信号。经过了20多年的数据收集，人们发(fā)现(xiàn)了(le)一(yī)个有趣的(de)事情(qíng)。探(tàn)测率(lǜ)会在(zài)每年(nián)的6月份达到峰(fēng)值，然后在11月降到(dào)最低，而且(qiě)在20年当中(zhōng)每年都是(shì)一样。一些科学(xué)家认为这可(kě)能(néng)是人类发(fā)现(xiàn)暗物质的第一个直接证据。

但是为什么暗物质会(huì)产生周期性(xìng)的(de)年度信号呢？刚才我们讲了(le)太阳系(xì)正在以220公(gōng)里(lǐ)/秒的(de)速度围绕(rào)着(zhe)银河系进(jìn)行(xíng)移动，那么如果暗(àn)物质存(cún)在宇宙当中，这(zhè)意味着我(wǒ)们(men)也在以这样(yàng)的速度在穿越着暗物质流(liú)，这个过程(chéng)中会(huì)产(chǎn)生相应的(de)振荡(dàng)，同时地球又以30公里/秒(miǎo)的速度(dù)围绕太阳进行旋(xuán)转。所以有(yǒu)半年的(de)时间，地球围绕太阳(yáng)的方(fāng)向与太阳环绕银河系(xì)的方向(xiàng)是一致的(de)，而另(lìng)外(wài)半年则与之相反。

而在6月份的时候(hòu)，地球与太阳的方向正好达(dá)到完全一致，这是理论(lùn)上地球穿越暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽(jǐn)管在(zài)实际的情况中，太阳(yáng)系相对银(yín)河系(xì)的平面呈现了(le)60度的(de)倾斜，但是这并不影响这个理论(lùn)的(de)有效性。

因此科学家认为这可以用来解释，研究人(rén)员们所观测(cè)到的周期性信号(hào)。当然(rán)也可能有其他的情况，造(zào)成这种(zhǒng)年度周期信号的差异也可能是(shì)温(wēn)度、湿度、土壤(rǎng)中(zhōng)的水(shuǐ)分、高山上的积(jī)雪，甚至连意大利游客的数量也符合这个周期的规律。

所以，科学家(jiā)们又在南半球(qiú)建(jiàn)立了一(yī)个几乎(hū)相同(tóng)的实(shí)验室，这里(lǐ)的(de)季节(jié)与之前的实验室正好相(xiāng)反，而在这里，地球(qiú)穿过暗物质流(liú)的运动特(tè)征和第(dì)一个实验室(shì)是一样的(de)。

因此，如(rú)果在这里(lǐ)可以得到相同的(de)信号，就可以成(chéng)为暗(àn)物(wù)质所存在的非常有力的证据了(le)。但是由(yóu)于这个实(shí)验室(shì)刚(gāng)刚建成不久，所以(yǐ)截(jié)至(zhì)目前还无法提供相应的数(shù)据支(zhī)持。另外(wài)，在2025年，NASA将会(huì)发射一台新的望(wàng)远(yuǎn)镜，这台(tái)太空望(wàng)远镜叫(jiào)做“南(nán)希格雷斯罗(luó)曼”，它(tā)的主镜大(dà)小(xiǎo)跟哈勃望远镜相同，但(dàn)它的宽(kuān)视(shì)场仪(yí)器提供的视(shì)野是哈勃(bó)红外仪器(qì)的100倍。南希(xī)格雷斯(sī)罗曼太空望远(yuǎn)镜其中(zhōng)一(yī)个关键的用途就是(shì)探索(suǒ)暗物质背后的奥秘，对(duì)于探(tàn)测的结果，我(wǒ)们只能拭(shì)目(mù)以(yǐ)待了。费米实验室(shì)粒子天(tiān)体物理中(zhōng)心的(de)科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发(fā)现(xiàn)，如果暗物(wù)质存(cún)在，它们(men)极有(yǒu)可(kě)能拥(yōng)有另一(yī)种神(shén)秘的效应，这种(zhǒng)暗(àn)物(wù)质(zhì)效应，会(huì)支持宇宙当中生(shēng)命(mìng)的诞生，或者(zhě)说(shuō)是(shì)生(shēng)命(mìng)进化的一个重要因素(sù)。

如果这一(yī)理论得(dé)到进一步的证实，那么遍布宇宙(zhòu)当中的暗物质(zhì)会不会意味着人类并不孤(gū)单(dān)呢？或许在宇宙(zhòu)当中某个角落的行星(xīng)上，暗物质(zhì)正在通(tōng)过(guò)这样的效(xiào)应创造生命。当然，这些推论的(de)大前提(tí)是(shì)要先找到(dào)暗物质存在的实际证据。那么小伙伴们，你们(men)觉得暗物(wù)质到(dào)底存(cún)不存在呢？喜(xǐ)欢请点(diǎn)赞(zàn)，你的支持是我更新的动力！

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 对角线相等的四边形是什么四边形，对角线相等的平行四边形是什么