宇宙是“人为(wèi)制造”的？为何会存在科学无法解(jiě)释的“暗(àn)物质”？暗物质又究竟是什么？人类为(wèi)了寻找暗物质存(cún)在的证据，科学家们(men)在过(guò)去(qù)的几十年当中(zhōng)进行了超过50次的长期实验，但(dàn)是(shì)却(què)没有发(fā)现任何的有效证据(jù)。除了(le)一个地方(fāng)，在1687年出版的自(zì)然哲学数学(xué)原理一书中，埃萨(sà)克(kè)牛(niú)顿发表了万有引力定律(lǜ)，它揭(jiē)示了(le)宇宙中天体(tǐ)运动的规律。往后的几(jǐ)百年来(lái)，当天文学(xué)家们发现某些天体运行轨(guǐ)道出现异常，不(bù)符合(hé)万有(yǒu)引力定律的时(shí)候，他们就(jiù)会知(zhī)道(dào)，周围一(yī)定有未知的(de)天体(tǐ)通过引力在摄动(dòng)它的轨(guǐ)道。比如(rú)在1846年，奥本(běn)勒维(wéi)耶(yé)就通过(guò)天王(wáng)星运(yùn)行轨道的(de)异(yì)常，推(tuī)算并(bìng)且(qiě)发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用万有引力(lì)定律所取得重(zhòng)大(dà)天文成(chéng)就(jiù)的例子。但是(shì)这些发现(xiàn)都(dōu)是在恒星系统的尺度(dù)当中，可当(dāng)我们(men)上升到(dào)星系或(huò)者是星(xīng)团的尺度，事情就开始变得诡异了(le)。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗(fú)里茨兹威基正在研究和测量后发星系(xì)团(tuán)的质(zhì)量。这(zhè)是一个由数千(qiān)个星系(xì)所组成的巨大星(xīng)系团，这些(xiē)星系被引(yǐn)力束(shù)缚在(zài)一(yī)起。测量星系(xì)团的质量(liàng)一般(bān)会使用到两种方法，当(dāng)两(liǎng)种方(fāng)法(fǎ)结果(guǒ)一致(zhì)，就可(kě)以确定其质量的范围(wéi)。

第一种是获(huò)得其"光度学的质量"，需要的(de)数据是(shì)测(cè)量各个星系的光度。

第二种是动力(lì)学质量的计(jì)算，是利用(yòng)光谱红移(yí)测量星系团中的各个星系相对于星系(xì)团的(de)运动速度。当(dāng)测量结果(guǒ)出来之后，兹(zī)威基彻底懵了，“动(dòng)力(lì)学(xué)质量”竟(jìng)然是“光度学(xué)质(zhì)量”的(de)400倍。这(zhè)意(yì)味着，后发座(zuò)星系团有99%的质量消(xiāo)失了，或(huò)者说这99%的质量并不(bù)以可见光的形式所存在，我们无法看(kàn)到。最诡异的(de)是，在测(cè)量速度的过程中，兹威(wēi)基发现星(xīng)系(xì)团中(zhōng)很(hěn)多星(xīng)系的速度比(bǐ)理(lǐ)论上要(yào)快得多，按照牛顿的运动学(xué)定律，仅靠这些可见星系的质量所产生的引力是无(wú)法将它们(men)束缚(fù)在星系团内的(de)，它们(men)早(zǎo)就应该被(bèi)抛出(chū)星系团之外(wài)了，除(chú)非有(yǒu)一种神秘的(de)力量在起作用，这种力量来源于某(mǒu)种隐形的物质。<非练实不食的练实是什么意思，练实指的是什么/p>

据此，兹(zī)维基(jī)提(tí)出了这样部分不可见(jiàn)的(de)暗质，它不发散(sàn)光(guāng)、吸光、反射光，但是它们却(què)占据着宇宙(zhòu)中绝大部分的质(zhì)量(liàng)。只是当时(shí)的人们对(duì)这样的一种说法不屑一(yī)顾。

直到(dào)40年(nián)之后，“暗物(wù)质”这个词才再(zài)一次出(chū)现。天文学家维拉鲁(lǔ)宾(bīn)和肯特福特在(zài)观测仙女(nǚ)座星系中的恒星运动。理论(lùn)上(shàng)来(lái)说(shuō)，距离中心越(yuè)远的(de)恒(héng)星在其轨道上(shàng)的运行速度就会越慢。但是(shì)他们(men)观测(cè)的结果(guǒ)却让(ràng)人感到不可思议。

随着与中心距离的增加(jiā)，恒星的旋转速度几乎保持不变(biàn)。可是根(gēn)据(jù)牛顿的万有引力定律(lǜ)，在星系当(dāng)中如果没有(yǒu)足(zú)够大的质量(liàng)来吸(xī)引它们，这些外围的恒(héng)星早(zǎo)就被甩到宇宙(zhòu)当(dāng)中了。基于这种(zhǒng)现象(xiàng)，科学家们会(huì)使(shǐ)用一种相(xiāng)对标(biāo)准的方法来解释(shì)暗物质的存(cún)在，这(zhè)种方法就是测量星系当中气体在(zài)X轴上距离(lí)星系(xì)中心的距离，以及在Y轴上气(qì)体的(de)旋转速度。如果出现异常(cháng)的结果，就(jiù)认为是由暗物质的力(lì)量进(jìn)入其中。

于是科学家(jiā)们通过射电望远镜测量了距离星系中(zhōng)心更远距离的氢元素，发现(xiàn)它们的(de)旋转速度并不符合牛顿的力学定律。我们的太阳系也不(bù)例外，太阳(yáng)系位于银河(hé)系的第三悬臂之(zhī)上，距(jù)离银河系中(zhōng)心2.6万光(guāng)年，根据万有(yǒu)引力(lì)定律进行计(jì)算，太阳系的运行速度应该(gāi)是160千米/秒，但(dàn)实际(jì)上，太阳系正在以220千米/秒(miǎo)的速(sù)度围(wéi)绕银(yín)河系旋(xuán)转，这个实际速度远远大(dà)于理论速度，那么(me)产生以上这种(zhǒng)向(xiàng)心加(jiā)速度的原因很可能(néng)就是存在着(zhe)一(yī)种我们看(kàn)不到的(de)物(wù)质，是这些暗物质的引力(lì)效应将星系聚集在了一起。

也是从(cóng)这(zhè)时开始(shǐ)，越(yuè)来越多的研(yán)究人员开始相信暗物(wù)质的(de)存在。科学家根据(jù)星系外恒星(xīng)轨道的速度，估算在星系当中暗物质的质量占(zhàn)整个星(xīng)系质量(liàng)的85%。但是，暗物(wù)质并不是唯(wéi)一可以解释这个现(xiàn)象的原因。在一项新的(de)研究当中，科(kē)学家们发现，几(jǐ)乎没有引力效应(yīng)的遥(yáo)远(yuǎn)恒星之间，也会出现速度上(shàng)的微(wēi)小差(chà)异。另外，天文学家(jiā)还发现了一个(gè)反常的(de)星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大小和银河(hé)系不多，但是星系当中存在的(de)恒星数量却只有银河系的千分(fēn)之(zhī)一(yī)。

所以(yǐ)在理(lǐ)论(lùn)上，该星(xīng)系必须存(cún)在暗(àn)物质，否则就会分崩(bēng)离析(xī)。但是科学家们使用最先进的望远(yuǎn)镜对其(qí)进行了40个小时的详细测量之后(hòu)，发现星(xīng)系中的恒星(xīng)运动是可以用正(zhèng)常的物质(zhì)和力学(xué)定(dìng)律(lǜ)来解释的。那么又有人提(tí)出，也许该星系的(de)暗物质，已经被附近的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它(tā)的(de)附近(jìn)没(méi)有任何星系(xì)存在。造成(chéng)这些现象(xiàng)的除(chú)了(le)暗物质的(de)假说(shuō)之外(wài)，另一种可能就是人类(lèi)对引力的(de)理解(jiě)还不够全面，引力很可能在(zài)不(bù)同尺(chǐ)度空间中的工作方式是(shì)不(bù)同的(de)，这(zhè)意(yì)味着在行星系尺度(dù)中的天(tiān)体会(huì)沿着(zhe)它们的轨(guǐ)道，按照(zhào)我们所(suǒ)理(lǐ)解(jiě)的方式运动。但是上升到星系(xì)和星团(tuán)的尺度，引(yǐn)力之间的相互作用则是不(bù)同的方式。对于在星系(xì)团之间的相互作用，科(kē)学家还引入(rù)了外部场(chǎng)效应(yīng)的概(gài)念，指的是在(zài)数百万光年的规模上，巨大的质量之间会(huì)产(chǎn)生对彼此特殊的效果(guǒ)，这(zhè)个理论(lùn)叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立，这意味(wèi)着(zhe)我们(men)需要(yào)对现在的(de)物理定(dìng)律进(jìn)行修正，这些(xiē)发现(xiàn)也让很多(duō)人认为暗(àn)物(wù)质假说(shuō)理论就此终结。但(dàn)是在宇宙当中还有关于暗物(wù)质存在的其他(tā)的理论证(zhèng)据(jù)，这些理论证据是蒙德理(lǐ)论所没(méi)法解(jiě)释的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离为37亿光年的子(zi)弹星系(xì)团(tuán)，由两个碰(pèng)撞的星系团所组(zǔ)成，类似(shì)这(zhè)样的星团，它们(men)大部分的普通质量都(dōu)在星系的(de)气(qì)体当中。当星团以1000万(wàn)公里/小时发生碰撞的时(shí)候，星际(jì)气体的(de)相互作用就会(huì)导致温度的急剧升高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰(pèng)撞之(zhī)后，子弹星系团大(dà)部(bù)分的质(zhì)量将位于所有这(zhè)些(xiē)气体所在(zài)的中间区(qū)域。那么我们通过什(shén)么(me)来验(yàn)证它的(de)质量区域到(dào)底是不是集中在中间呢？前不(bù)久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传回(huí)了宇宙当中第一张全彩的高清(qīng)照片，在照片中我们可以明显地(dì)看到很多(duō)星系似(shì)乎被拉伸(shēn)产(chǎn)生了巨大(dà)的形变。其实这些(xiē)星系本身并不是(shì)真的被扭曲了(le)，也不(bù)是(shì)韦(wéi)伯望远镜出了什么问题，而是这样极(jí)遥(yáo)远的天体和我们地球上的观(guān)测者之间。被(bèi)一个质量超级巨大的天体遮(zhē)挡，这个(gè)超(chāo)大质量(liàng)的东西的引(yǐn)力，会使身(shēn)后更遥(yáo)远星(xīng)系(xì)的光(guāng)都发生了(le)扭曲。这个(gè)现象就是引力(lì)透镜效应。这个(gè)巨大的天体可能是超大质量(liàng)的(d非练实不食的练实是什么意思，练实指的是什么e)黑(hēi)洞(dòng)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(fā)现它的大(dà)质(zhì)量区域并不是在(zài)中间，而是(shì)在(zài)两侧。所以最好的解释方(fāng)法就是(shì)当星团(tuán)发生全部的碰撞时(shí)，可被观测到的质(zhì)量气体被卡在了中间，暗物质则直接通过了(le)这个(gè)区域(yù)，并在两边形成了引(yǐn)力透镜。对子弹(dàn)星系团的引力(lì)透镜研究也被(bèi)认为(wèi)是(shì)暗物质(zhì)存在的迄今为止最(zuì)好的理论证(zhèng)据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙(zhòu)大(dà)爆炸开始，38万年(nián)之后(hòu)，可见光终于(yú)可以畅通(tōng)无阻地穿越在宇(yǔ)宙当(dāng)中了。经过(guò)了130多亿年之后，这些光在(zài)宇(yǔ)宙空间背(bèi)景上留(liú)下了各相同(tóng)性的微波辐射。其中(zhōng)红(hóng)色的部分表示温(wēn)度(dù)较高的区域，蓝色则表示相对(duì)较冷的区域(yù)，但实际上(shàng)它们(men)之间的温差只有万分之一(yī)。

科学家们通(tōng)过(guò)对前景背(bèi)景分离后(hòu)的二值图像进行连通(tōng)域提取(qǔ)和标(biāo)记(jì)之(zhī)后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图(tú)形看起(qǐ)来不应该是这样的(de)，而随着(zhe)暗物质的增(zēng)加(jiā)，一些峰值的幅度会减小，才(cái)变得看起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇(yǔ)宙微波背景(jǐng)辐(fú)射的(de)测量值，我们需要的暗物质大约是普通物(wù)质的5倍。这个数字(zì)与解释星系当中恒星(xīng)运动所需要的暗物质比例是(shì)一致的。这(zhè)就意味着。

用(yòng)了一个简单的理论框(kuāng)架，就很(hěn)好地(dì)解释(shì)了很(hěn)多不同的(de)观测结果。而暗物质的(de)本质就是宇宙(zhòu)当中(zhōng)存在着某种类型的粒子，它们不参(cān)与(y非练实不食的练实是什么意思，练实指的是什么ǔ)任(rèn)何其(qí)他的电磁(cí)作用，只通过引力来(lái)相互作用。所以(yǐ)如(rú)果(guǒ)能够找到这种粒(lì)子的存在，就相当(dāng)于找到了暗物质存(cún)在(zài)的(de)实际证据。这种粒子到底是什(shén)么？科学(xué)家们(men)已经提出了数十种(zhǒng)的假想目标(biāo)，而要(yào)寻找这些不(bù)同的目标粒(lì)子所需要的实验方式也不(bù)相同。在过去的几十年当中，人类(lèi)为(wèi)了寻(xún)找这些看不见、摸(mō)不到，几乎不会与常规物质相(xiāng)互(hù)作用的(de)“暗物质(zhì)”，科学家们(men)已(yǐ)经(jīng)进行了超过50次的实验(yàn)，却没(méi)有任何实质(zhì)性的发现，除了一(yī)个地(dì)方，意大利的(de)格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着(zhe)地(dì)球上最大的地学实验室，这(zhè)个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高的探测器(qì)，一直(zhí)致力于寻(xún)找暗物质粒(lì)子的(de)周期性震荡。

自1997年以来，这(zhè)里的科学家(jiā)声称观测到了某种信号。经过(guò)了20多年的数(shù)据收集，人(rén)们发现了一个有趣的事(shì)情(qíng)。探测率会在(zài)每年的6月(yuè)份达到(dào)峰值，然后在11月(yuè)降到最低，而且在20年当中每(měi)年都是一样(yàng)。一些科学家(jiā)认为这可能是人类发现暗物质的第一个直(zhí)接证据。

但是为(wèi)什么暗物质(zhì)会产生周期性的年(nián)度信号呢？刚才我(wǒ)们讲了太阳系正在以220公里/秒的(de)速度围绕着银河(hé)系进行移动，那么如(rú)果暗物(wù)质(zhì)存在(zài)宇宙当中，这意(yì)味着(zhe)我们(men)也在以这样的速度在穿越着暗物(wù)质流，这个过程中会产(chǎn)生相应的振荡，同时地球又以30公里/秒(miǎo)的速度围绕太阳进行(xíng)旋转。所以有半年的时间，地(dì)球(qiú)围绕太阳(yáng)的方向与太阳环绕银河系的方向是一致(zhì)的，而另外半(bàn)年则与之相反。

而在6月份(fèn)的(de)时候，地球与太(tài)阳(yáng)的方向(xiàng)正好达到完全一致，这是(shì)理论上(shàng)地球穿越(yuè)暗物质流最快的时段。而在11月份，又(yòu)恰(qià)好达(dá)到(dào)了(le)最慢(màn)值。尽管在实际的情(qíng)况(kuàng)中，太阳系(xì)相对(duì)银河系(xì)的(de)平面呈现了60度(dù)的倾斜，但是这(zhè)并(bìng)不影响(xiǎng)这个(gè)理论(lùn)的(de)有(yǒu)效性。

因此科学家(jiā)认为这可以用来解释，研究人员们(men)所(suǒ)观测(cè)到(dào)的周期性信(xìn)号。当然也可(kě)能有其他(tā)的情况，造成这(zhè)种年度(dù)周期(qī)信号的(de)差(chà)异也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积(jī)雪，甚至连意大(dà)利游客的数量也符(fú)合(hé)这个周期的(de)规(guī)律。

所以，科学家们(men)又(yòu)在南半(bàn)球(qiú)建(jiàn)立了一个(gè)几乎(hū)相同(tóng)的实验(yàn)室(shì)，这里的季(jì)节与之前(qián)的实验(yàn)室正好相反(fǎn)，而在这里，地球穿过暗(àn)物(wù)质(zhì)流的运动特征和第一个(gè)实验室是一(yī)样(yàng)的。

因(yīn)此，如(rú)果在这(zhè)里可(kě)以得到相同(tóng)的信号，就可以(yǐ)成为(wèi)暗(àn)物质所存(cún)在(zài)的非(fēi)常有力(lì)的证据(jù)了。但是由于这个实验室刚(gāng)刚(gāng)建成(chéng)不久，所以(yǐ)截(jié)至目前(qián)还(hái)无法提供相应的数据支(zhī)持。另外，在(zài)2025年，NASA将会(huì)发射(shè)一台(tái)新的望远镜(jìng)，这台太空望远镜叫做(zuò)“南希(xī)格雷斯罗曼(màn)”，它(tā)的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的(de)宽视(shì)场仪器提(tí)供(gōng)的(de)视(shì)野(yě)是哈勃红外(wài)仪器的100倍。南希格雷斯(sī)罗(luó)曼太(tài)空望远镜(jìng)其中一个关键(jiàn)的用途就是探索暗物质背(bèi)后的奥秘，对于探(tàn)测的结果，我们只能拭(shì)目以待了(le)。费米(mǐ)实验室粒(lì)子天体物理中心的科(kē)学家丹琥(hǔ)珀和贾森斯特(tè)芬研(yán)究发现，如果暗物质(zhì)存(cún)在，它们极有可(kě)能拥有另一种神秘的效应，这种(zhǒng)暗物质效应，会支持宇宙当(dāng)中生命的诞生，或者说(shuō)是(shì)生(shēng)命进化的一个重要因素(sù)。

如果这一理论(lùn)得(dé)到进一(yī)步的证实，那(nà)么(me)遍布(bù)宇宙当中的暗物质(zhì)会不会意味着人类并不孤单呢？或许在(zài)宇宙当中某个角落的行星(xīng)上(shàng)，暗物(wù)质正在通过这样的效应创造(zào)生命。当然，这(zhè)些(xiē)推论的大前(qián)提是要先(xiān)找到暗物质存在的实际证据。那么小伙伴们(men)，你们觉得暗物质到底存(cún)不存(cún)在呢(ne)？喜欢请点赞，你的支(zhī)持(chí)是我更新的(de)动力(lì)！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 非练实不食的练实是什么意思，练实指的是什么