宇宙是“人为制(zhì)造”的？为何会(huì)存在(zài)科学无法解释的(de)“暗物质”？暗(àn)物(wù)质又(yòu)究竟是什么？人(rén)类为了寻(xún)找(zhǎo)暗物质存在的证(zhèng)据，科学家们在过去的几十(shí)年当中进行了超(chāo)过(guò)50次的长期实(shí)验，但是却没有发现任何的有效(xiào)证据。除了一个地方(fāng)，在1687年(nián)出版的自然哲学数学原理一书(shū)中，埃萨克牛顿发(fā)表了(le)万有引力定律，它(tā)揭示了宇宙中天体运动的规(guī)律(lǜ)。往后的几百年来(lái)，当天文学家们发(fā)现某些(xiē)天体运行轨道(dào)出现(xiàn)异常，不符(fú)合万有引力定律的时候，他们就会(huì)知道，周围一定有(yǒu)未知的(de)天体通过(guò)引力在摄动它的轨道。比如(rú)在1846年(nián)，奥本勒维耶就通过天王星运(yùn)行轨道的异常，推算并(bìng)且发现了海王星的存在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王(wáng)星(xīng)的发现都是应用(yòng)万有(yǒu)引力定(dìng)律(lǜ)所取(qǔ)得(dé)重大天文成(chéng)就的(de)例子。但(dàn)是这些发现都(dōu)是在恒星(xīng)系统的尺(chǐ)度当中，可当(dāng)我(wǒ)们上(shàng)升到星系或(huò)者是星团的尺(chǐ)度，事情就开始变得诡异了(le)。

人的正常语速是多少字，正常人的语速一般在每分钟w="1647" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/7e58e8fcd62ac7f.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

1933年，瑞(ruì)士的物(wù)理学(xué)家弗里茨兹(zī)威(wēi)基(jī)正在研究和测量后(hòu)发星系团的(de)质量。这是一个由数(shù)千个(gè)星系所组成(chéng)的(de)巨(jù)大星系团，这(zhè)些(xiē)星系被引力(lì)束(shù)缚在一起(qǐ)。测量星系团的(de)质量一般(bān)会(huì)使用(yòng)到(dào)两种(zhǒng)方法，当两种方法结果(guǒ)一(yī)致，就(jiù)可以确定其质量的范围。

第一种是获得其"光度学(xué)的质量"，需要的数据是测量各(gè)个(gè)星系(xì)的(de)光度。

第二种是动力(lì)学质量的计算(suàn)，是(shì)利用光谱红移测量星(xīng)系团(tuán)中的各个(gè)星系相对于星系团的(de)运(yùn)动速度。当(dāng)测量结果出来之(zhī)后，兹威基彻底懵了，“动力(lì)学(xué)质量”竟(jìng)然是“光(guāng)度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系(xì)团有(yǒu)99%的质量消失了，或者(zhě)说这99%的质(zhì)量并(bìng)不以可见光的(de)形式所(suǒ)存在，我们无法看(kàn)到(dào)。最诡异的是，在测量速度的过程中，兹威(wēi)基(jī)发现星(xīng)系团中很(hěn)多星系的速度比理论上要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠(kào)这些(xiē)可见星(xīng)系(xì)的质量所(suǒ)产生(shēng)的引力是无法将它(tā)们束缚在星系团内的，它们(men)早就应该被(bèi)抛(pāo)出星系团之外了，除非有一种神秘的(de)力量(liàng)在起作用，这(zhè)种力量(liàng)来源于某(mǒu)种隐形的物质。

据此，兹维基提出了这样(yàng)部分不可(kě)见的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它(tā)们却占据着宇(yǔ)宙中绝大部分的质(zhì)量。只是当(dāng)时的人们(men)对这样的一种说法不屑一顾(gù)。

直到40年之后，“暗(àn)物质(zhì)”这(zhè)个词才(cái)再一次出现。天文学(xué)家维拉鲁宾和肯(kěn)特福特在观测仙女座星(xīng)系中的(de)恒星(xīng)运动。理论上来说(shuō)，距离中心越远的恒(héng)星在其轨道上(shàng)的(de)运行速(sù)度就会越(yuè)慢(màn)。但是(shì)他们(men)观测的结果却让人(rén)感到不(bù)可思议。

随着与中心距离的增加，恒星的(de)旋转速度几(jǐ)乎(hū)保持不变。可是根据牛顿的万(wàn)有引(yǐn)力(lì)定律，在星系当中如果没有(yǒu)足够大的(de)质量来吸引(yǐn)它们(men)，这(zhè)些(xiē)外围的恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙当(dāng)中了。基于这种现象，科学家们会使(shǐ)用一(yī)种相对标(biāo)准的方法来解释暗物质(zhì)的存在(zài)，这(zhè)种方法就是测(cè)量星系当中气体在(zài)X轴(zhóu)上距离星系中心(xīn)的(de)距离，以及(jí)在Y轴上(shàng)气(qì)体的(de)旋转速度(dù)。如果出现异(yì)常的结果，就(jiù)认为是由(yóu)暗物质(zhì)的力量进入其中(zhōng)。

于是科学家(jiā)们通过射电望(wàng)远镜测(cè)量了距离星(xīng)系中心更(gèng)远距离的氢元素(sù)，发现它们的旋转速度并不符合牛顿的力学定律(lǜ)。我们的太阳系也不例外，太(tài)阳(yáng)系位(wèi)于银河系的第三(sān)悬臂之(zhī)上，距离(lí)银河系中心2.6万光年，根(gēn)据万(wàn)有引力定(dìng)律进行(xíng)计(jì)算，太阳系的运行速度(dù)应该是160千米/秒，但(dàn)实际上，太阳系(xì)正(zhèng)在以(yǐ)220千米/秒(miǎo)的速度(dù)围绕银河系旋(xuán)转，这个实际(jì)速度(dù)远远大于理论速度(dù)，那么产生(shēng)以上这种向心加速度的原因很可能就是存在着一(yī)种我们看不到的(de)物质，是这些暗(àn)物质(zhì)的引力(lì)效(xiào)应将星系聚集(jí)在(zài)了(le)一起。

也是从这时开始，越来(lái)越多(duō)的研究人员(yuán)开始相信暗物质的存在。科(kē)学家根据(jù)星系外恒星轨道的速度，估算在星系当中暗(àn)物质的质量(liàng)占整个星系质量的85%。但是，暗(àn)物质并不是唯一可以解(jiě)释(shì)这个现象的原因。在一项(xiàng)新的研(yán)究当(dāng)中(zhōng)，科(kē)学家们(men)发(fā)现(xiàn)，几(jǐ)乎没有引(yǐn)力效应(yīng)的(de)遥远恒星之间，也会(huì)出(chū)现速度上的微小差(chà)异。另外，天文学家还(hái)发(fā)现了一个(gè)反(fǎn)常的星(xīng)系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离地球大约(yuē)2.5亿光年，大小和银(yín)河系不多，但是星系当(dāng)中(zhōng)存(cún)在的(de)恒星(xīng)数量却只有银河系的千分(fēn)之一。

所以(yǐ)在理(lǐ)论(lùn)上，该星系必须存在暗物质，否则(zé)就会分崩离析(xī)。但是科(kē)学(xué)家(jiā)们使用最先(xiān)进的(de)望远(yuǎn)镜对其进行了40个小时的详细(xì)测量之后，发现星系中的(de)恒星运动是可以用(yòng)正常的(de)物质(zhì)和力学(xué)定(dìng)律(lǜ)来解释(shì)的。那么(me)又有人提出，也许该星系的暗物质(zhì)，已经被附近的另一个大(dà)星系剥离(lí)了。奇怪的是，它的附近没有任(rèn)何星系存在。造成(chéng)这些现象的除(chú)了(le)暗(àn)物质的假说(shuō)之外，另(lìng)一种可能就是人类对(duì)引力的理解还不够全(quán)面，引力很可能在(zài)不同尺(chǐ)度空间中的工作方式是不同的，这意味(wèi)着在(zài)行星(xīng)系尺度(dù)中的天(tiān)体会(huì)沿着它们的轨道，按(àn)照我(wǒ)们所理解的(de)方(fāng)式运动(dòng)。但是上升(shēng)到(dào)星系和星团的尺(chǐ)度，引力之间的(de)相互作用(yòng)则是不同的(de)方式(shì)。对于(yú)在星(xīng)系团之间的(de)相互作用，科(kē)学家(jiā)还引入了外部场效应的概(gài)念，指的(de)是(shì)在数百万(wàn)光年的规模上，巨大的质量之间会(huì)产生对彼此特殊的效果，这个理论叫(jiào)做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立(lì)，这意(yì)味(wèi)着我们(men)需要对现在的物理定律进行修正，这些发现(xiàn)也让很多人认为暗物质假说理(lǐ)论就此终结。但(dàn)是在宇宙(zhòu)当中还有关(guān)于暗物质存(cún)在的其他的理论证据，这些理论(lùn)证据是(shì)蒙德理论所没(méi)法解释的“引力透镜”。

径向距(jù)离为37亿光(guāng)年的子弹星系团，由两个碰撞的星系(xì)团所组成，类(lèi)似这样(yàng)的星团(tuán)，它们大(dà)部(bù)分的普通(tōng)质量都在星系的气体(tǐ)当中(zhōng)。当星团以(yǐ)1000万公里/小时(shí)发生碰撞的时(shí)候，星(xīng)际气体的相互作用就会导(dǎo)致温度(dù)的急剧升高，速度大幅降低。所以在(zài)理论上，在碰撞之后，子弹(dàn)星系团大部分(fēn)的质量(liàng)将位于所(suǒ)有这些气体所(suǒ)在的中间(jiān)区(qū)域(yù)。那么我们(men)通过(guò)什么(me)来验证它的质量区域到底是不是集中在中(zhōng)间呢？前不久，詹(zhān)姆(mǔ)斯(sī)韦伯太(tài)空望远(yuǎn)镜(jìng)传回了宇宙当(dāng)中第一张全(quán)彩的高清照片(piàn)，在照片(piàn)中我们可以明显地看(kàn)到很多(duō)星系似乎被拉伸产生(shēng)了巨大的形变。其实这(zhè)些星系本身并不是真的(de)被扭曲了，也不是韦(wéi)伯(bó)望远镜(jìng)出(chū)了(le)什么问题，而是这样(yàng)极遥远(yuǎn)的天体(tǐ)和我们(men)地球上的观测(cè)者之间。被一个质(zhì)量(liàng)超级巨(jù)大的(de)天体遮(zhē)挡，这(zhè)个超大(dà)质(zhì)量的东西的引力，会使身后更遥远星系的光都发生了扭曲。这(zhè)个现象就是引力透镜效应(yīng)。这个(gè)巨(jù)大的天体可能是超(chāo)大质量的黑洞或者是暗物质。

所以当人们对子弹星系团观测(cè)的(de)时候，发现它的大质量区域并不是(shì)在中间，而是(shì)在两侧。所以最好的(de)解释(shì)方法就是当星团发(fā)生全部的碰撞(zhuàng)时(shí)，可(kě)被观测到(dào)的质量气体被卡在了中间，暗物(wù)质(zhì)则直接通(tōng)过了(le)这(zhè)个区域(yù)，并在两边形成(chéng)了引力透镜。对(duì)子弹(dàn)星系团的(de)引力(lì)透(tòu)镜研究也(yě)被认为是暗物质(zhì)存在(zài)的(de)迄今为止最好(hǎo)的理(lǐ)论证据。

除此(cǐ)之外，还有来(lái)自宇宙当中最古老的光。从宇宙人的正常语速是多少字，正常人的语速一般在每分钟大爆炸开始，38万年之(zhī)后，可(kě)见光终于可以(yǐ)畅(chàng)通无阻地穿(chuān)越(yuè)在宇宙当中了。经(jīng)过了130多(duō)亿年之后，这些光在宇(yǔ)宙(zhòu)空(kōng)间(jiān)背景上留下(xià)了各相同性的微波辐(fú)射。其中红色的部分(fēn)表示(shì)温度较高(gāo)的(de)区域(yù)，蓝色则表示相(xiāng)对较冷(lěng)的区域，但实(shí)际上(shàng)它们之间的温(wēn)差(chà)只有万分(fēn)之一(yī)。

科学家(jiā)们通过对前(qián)景背景分(fēn)离后(hòu)的(de)二值图像进行连通(tōng)域提(tí)取和标记(jì)之后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起(qǐ)来不应该是这样的，而随着暗物(wù)质的增加，一些(xiē)峰(fēng)值(zhí)的幅度会减(jiǎn)小，才变(biàn)得看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙(zhòu)微波背景辐(fú)射的测量值，我们需(xū)要的暗物质大约是普通物质的5倍(bèi)。这个数(shù)字与解释星系当中恒星(xīng)运动所需要的暗(àn)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架，就很好地解释了很(hěn)多不同(tóng)的观测结果(guǒ)。而暗物(wù)质的本质(zhì)就(jiù)是(shì)宇宙当中存在着某种类型的粒(lì)子，它(tā)们(men)不参与任何其他的电磁作用(yòng)，只通(tōng)过引力来相互作用。所以如果(guǒ)能够找(zhǎo)到这种粒子(zi)的存在(zài)，就相当于找(zhǎo)到了(le)暗物质存在(zài)的实际(jì)证(zhèng)据(jù)。这(zhè)种粒子到底是什么(me)？科学家(jiā)们已(yǐ)经提出(chū)了数十种的假想目标，而要寻找(zhǎo)这些不(bù)同(tóng)的目标粒子所需要的实验方式也(yě)不(bù)相同。在过去的几(jǐ)十年当中，人类为了(le)寻找这些看不(bù)见、摸(mō)不(bù)到，几乎不会(huì)与常规(guī)物质相互作用的“暗物质(zhì)”，科学家(jiā)们已经进行了超过50次的实验，却没有任何实质性的发现，除(chú)了一个地方，意大利的(de)格兰萨(sà)索山，隶(lì)属(shǔ)于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下(xià)矿(kuàng)井当中，藏着(zhe)地球上(shàng)最大的地学实验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直致力于(yú)寻找暗物质粒子(zi)的(de)周(zhōu)期(qī)性震荡。

自1997年(nián)以来(lái)，这里的科学家声称观测到了某(mǒu)种信号。经过了20多年的数据(jù)收集，人们发(fā)现了一个有趣的事情(qíng)。探测率会(huì)在每年(nián)的(de)6月份(fèn)达到峰值(zhí)，然(rán)后在11月降到最低(dī)，而且在(zài)20年当中每年都是一样。一些科学(xué)家(jiā)认为这可(kě)能是人类发现暗物(wù)质(zhì)的第一(yī)个直接证据。

但是为什么暗物质会产生周期性的(de)年度信号呢？刚才我们讲了太(tài)阳系正在以220公里/秒的速(sù)度围绕着银(yín)河系进(jìn)行移动，那(nà)么如果暗物质存在宇宙当中(zhōng)，这意味(wèi)着我们也在以这样的(de)速(sù)度在穿越着暗物质流，这个过程中会产生相应的振(zhèn)荡，同时地球又以30公里/秒的速(sù)度围绕(rào)太阳进行旋转。所以有半年的时间，地球围绕太(tài)阳的方向与太阳环绕银(yín)河系的(de)方(fāng)向是一(yī)致(zhì)的，而另外(wài)半(bàn)年则与(yǔ)之相(xiāng)反。

而在6月份(fèn)的(de)时候，地球与太阳的方向(xiàng)正好(hǎo)达(dá)到(dào)完全一致，这是理(lǐ)论上地球(qiú)穿越暗(àn)物质(zhì)流最快的时(shí)段。而(ér)在(zài)11月份(fèn)，又恰好达到(dào)了最(zuì)慢值。尽管在实(shí)际的(de)情(qíng)况中(zhōng)，太阳系相(xiāng)对银(yín)河系的平(píng)面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是这并不影响这个理论的(de)有效(xiào)性。

因此科学家认为这可以用来(lái)解(jiě)释，研究人员们所观测到的周期性(xìng)信号。当(dāng)然也可能有其(qí)他的情况(kuàng)，造(zào)成(chéng)这种年度周期信号的差(chà)异也可能是温度、湿(shī)度(dù)、土壤中(zhōng)的水分(fēn)、高山(shān)上的积雪(xuě)，甚至连意大利游客的数量也符合这个周期的规律。

所以，科学家们又在南半(bàn)球建立了一个几乎(hū)相同的实验(yàn)室，这(zhè)里的季节(jié)与之前的实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗(àn)物质(zhì)流的运(yùn)动特征(zhēng)和第一个实验(yàn)室(shì)是一样的。

因此，如果在这里(lǐ)可以得到相同的信(xìn)号，就(jiù)可(kě)以(yǐ)成为暗物质所存在的(de)非(fēi)常有力(lì)的证据了。但是(shì)由于(yú)这个(gè)实验室刚刚建成(chéng)不久，所(suǒ)以(yǐ)截(jié)至(zhì)目前还无(wú)法(fǎ)提供相应的数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一(yī)台(tái)新的望远(yuǎn)镜，这台太(tài)空望远(yuǎn)镜叫做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜大(dà)小跟哈勃望(wàng)远镜相(xiāng)同，但(dàn)它的宽视场仪器提供的(de)视野是哈勃红外仪器的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键(jiàn)的用途就是探索暗物质背后的奥秘，对于探测(cè)的结果，我们只能拭目以(yǐ)待(dài)了。费米实验室粒(lì)子天体物理中心的科学家丹(dān)琥(hǔ)珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗物(wù)质存在，它们极有可能拥有另一种神秘的效(xiào)应，这种暗物质(zhì)效(xiào)应，会(huì)支(zhī)持宇宙当(dāng)中(zhōng)生命的诞生，或者说是生命(mìng)进化的一个(gè)重要因素。

如果这一理论得到进一步的证实，那(nà)么遍(biàn)布宇宙当中的(de)暗物质(zhì)会不会意(yì)味着人类并不孤单呢？或许在宇宙当(dāng)中某(mǒu)个(gè)角落的行星上(shàng)，暗物(wù)质(zhì)正在通过这样的(de)效应(yīng)创造生(shēng)命。当然，这些推论的大前提是要先找到暗物(wù)质存在(zài)的实际证据。那么(me)小伙伴(bàn)们(men)，你们觉得(dé)暗物质(zhì)到底存(cún)不存在呢(ne)？喜欢(huān)请点赞，你的支持是我(wǒ)更(gèng)新(xīn)的动力！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 人的正常语速是多少字，正常人的语速一般在每分钟