宇宙是“人为制造”的？为何会(huì)存在科学无(wú)法解(jiě)释的“暗物质”？暗物质又究竟(jìng)是什么？人类为了寻(xún)找暗物(wù)质存(cún)在的证据，科学家(jiā)们在过(guò)去的几十年当(dāng)中进行(xíng)了超过50次的长期(qī)实验，但是(shì)却没有发现任何的有效证据(jù)。除了一(yī)个地方，在(zài)1687年出版(bǎn)的自然哲(zhé)学数学原理一书(shū)中(zhōng)，埃萨克(kè)牛(niú)顿发表了万(wàn)有引力定律，它揭示(shì)了宇(yǔ)宙中天体运动的(de)规律。往(wǎng)后的(de)几百年来，当天文学家们发现(xiàn)某(mǒu)些天体运行(xíng)轨道出现异(yì)常，不符合万有(yǒu)引力定律的时候，他们(men)就会知道，周(zhōu)围(wéi)一(yī)定(dìng)有未(wèi)知的(de)天(tiān)体通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本(běn)勒维耶(yé)就通(tōng)过天王星运行(xíng)轨(guǐ)道的异常，推算并且(qiě)发现了海王星的存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王星的发现都是(shì)应用万有引力定律所取得重(zhòng)大(dà)天文成就的例子。但(dàn)是这些发现都是在恒星系统的尺度当中(zhōng)，可当(dāng)我们上升(shēng)到星系或者(zhě)是星团的尺度(dù)，事(shì)情就开(kāi)始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理学家(jiā)弗里茨兹威基正在研(yán)究和测量后发星系团的质量。这是一个由数千(qiān)个(gè)星系所(suǒ)组(zǔ)成(chéng)的巨大星系团，这(zhè)些星系被引力束缚在一起。测量星(xīng)系团的质(zhì)量一般(bān)会使用到(dào)两种方法，当两种方法结果一致，就可以确定其质量的范围。

第(dì)一种(zhǒng)是获得其"光度学的质量"，需要的(de)数据是测量各个星系(xì)的光度。

第二种是动力学质(zhì)量的(de)计算(suàn)，是(shì)利(lì)用光谱(pǔ)红移测(cè)量星系团中的(de)各个星系相对于星系团的(de)运(yùn)动速度。当(dāng)测量结果出来之后，兹威基彻(chè)底懵了，“动力学质(zhì)量”竟然是“光(guāng)度学质量”的400倍。这意味着(zhe)，后发座星系团有99%的质量消失了(le)，或者说这99%的质量并不以可见光的形式(shì)所存在，我们无(wú)法看到。最诡异的是，在测量速度的过程中，兹威基发现(xiàn)星系团中很多星系的速度比理论上(shàng)要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星(xīng)系的质量所产生的羽生结弦说为什么努力得不到回报，羽生结弦近视多少度引(yǐn)力是无(wú)法将(jiāng)它们(men)束缚在星系团(tuán)内(nèi)的(de)，它们(men)早就应该(gāi)被(bèi)抛(pāo)出星(xīng)系团(tuán)之外了，除非有一种神秘的(de)力量在起作用，这种力(lì)量来(lái)源于某种隐形的(de)物质。

据此，兹维基提出(chū)了这样部分不(bù)可见的暗质(zhì)，它不发(fā)散光(guāng)、吸(xī)光、反射(shè)光，但是它(tā)们却占据(jù)着宇宙中绝(jué)大(dà)部分的质量。只是当时(shí)的人们对这样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物质”这个词才再一次出现(xiàn)。天文学家维拉(lā)鲁宾和(hé)肯特福特在(zài)观测(cè)仙(xiān)女座星系(xì)中的恒星运(yùn)动。理论上(shàng)来说(shuō)，距离中心越远的(de)恒星在其轨道上的运行速度(dù)就会越慢。但(dàn)是他们(men)观测的结果却让人感到不(bù)可思议。

随(suí)着与中心距离的增加，恒星(xīng)的旋转速度(dù)几乎(hū)保持不(bù)变。可是根据(jù)牛顿的(de)万有引力定律，在星系当中如果没有足够大的质量来(lái)吸引它们，这些外围的恒(héng)星早就被(bèi)甩到(dào)宇(yǔ)宙(zhòu)当中了。基于这(zhè)种现象，科学家们会使(shǐ)用一种(zhǒng)相(xiāng)对标准的方法来(lái)解释暗物(wù)质(zhì)的存在，这种方(fāng)法就是测(cè)量星系当中气体在X轴上距离星系中心的距离(lí)，以及在(zài)Y轴(zhóu)上气体(tǐ)的旋转速度。如果出现异(yì)常的(de)结果，就(jiù)认为是由暗物质(zhì)的力(lì)量进(jìn)入其(qí)中。

于是科学家们通(tōng)过射(shè)电望远镜测量了距(jù)离星(xīng)系中心更远距离的(de)氢元素，发(fā)现(xiàn)它们(men)的旋转速(sù)度并不(bù)符合牛顿的力(lì)学(xué)定律。我们的(de)太(tài)阳系也(yě)不(bù)例外(wài)，太阳系位于银河系的第(dì)三悬臂之上，距离银河系中心(xīn)2.6万(wàn)光(guāng)年(nián)，根据万(wàn)有引力定律进行计算(suàn)，太阳系的运行速度(dù)应该(gāi)是160千米/秒，但(dàn)实际上(shàng)，太阳系正在以220千米(mǐ)/秒的速度围绕银(yín)河系旋转，这个实(shí)际速度远远大于(yú)理(lǐ)论速度，那么(me)产生以上(shàng)这种向心(xīn)加速(sù)度(dù)的原因很可(kě)能就是存在着(zhe)一种我们看不(bù)到的物(wù)质(zhì)，是这些(xiē)暗(àn)物质的引力效应将(jiāng)星(xīng)系聚集在了一起。

也是从(cóng)这时开始，越来越多的研究人员开始相信暗物质的存在(zài)。科学(xué)家根据星系外恒星轨道的速(sù)度(dù)，估算在星系当中暗物质的质量占整个(gè)星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以(yǐ)解释这个现象的(de)原因(yīn)。在一项新的研(yán)究当中，科(kē)学家(jiā)们发(fā)现，几乎没(méi)有引(yǐn)力效应的遥远(yuǎn)恒星之(zhī)间，也会出(chū)现速度(dù)上的微小差异。另外，天文(wén)学家还发(fā)现了一个(gè)反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约2.5亿光年，大小和银(yín)河(hé)系不多，但是(shì)星(xīng)系当中存在的恒星数量(liàng)却只有银河系(xì)的(de)千分之一。

所以(yǐ)在理论上，该星(xīng)系必须存在暗物质，否则就会分崩离析。但是科学家们(men)使用最先进的(de)望远镜(jìng)对(duì)其进行了40个小时(shí)的详(xiáng)细测量之后，发现星系中的恒(héng)星运动(dòng)是(shì)可以用(yòng)正常的物质和力学定律来解释的。那么又有(yǒu)人提出，也许(xǔ)该星系(xì)的暗物质，已经(jīng)被(bèi)附(fù)近的另一个大星(xīng)系剥离了。奇(qí)怪的是，它的附(fù)近没有任何星系存在。造成(chéng)这些现象的除(chú)了暗物质的(de)假(jiǎ)说之(zhī)外，另(lìng)一种可能就是(shì)人类对引力的(de)理解还不够全(quán)面，引(yǐn)力很(hěn)可能在不(bù)同尺度空间(jiān)中的工作方(fāng)式是不同的，这意味着在(zài)行星(xīng)系尺度(dù)中的天体(tǐ)会沿着它们的轨(guǐ)道，按照我们所(suǒ)理(lǐ)解(jiě)的方式运动。但是上(shàng)升到星系(xì)和星团的尺度，引力之间的相互作用则(zé)是不(bù)同的方式。对(duì)于在星系团之间的(de)相(xiāng)互作用(yòng)，科学家还引入了外部场效应的概念，指的是在数百万光年的规模上，巨(jù)大的质量(liàng)之间会产生对彼此(cǐ)特殊的效果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)。如(rú)果MOND蒙(méng)德理论成立，这意味着我们需要(yào)对现在的(de)物(wù)理(lǐ)定律(lǜ)进行修正，这些(xiē)发现也让很多(duō)人认为暗物质假(jiǎ)说理论(lùn)就此(cǐ)终结。但是在宇宙当(dāng)中还有关(guān)于暗物质存在的其他(tā)的理论证(zhèng)据，这(zhè)些理论证据(jù)是蒙德理论(lùn)所没法解释的“引力透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的星系(xì)团所(suǒ)组成，类似这(zhè)样的星团，它们(men)大部(bù)分的普通质量都在星系的气体当中。当(dāng)星团以1000万(wàn)公里/小时(shí)发生碰撞(zhuàng)的时候，星际(jì)气体的相互作用(yòng)就会导致温度(dù)的急剧(jù)升高，速度大幅降(jiàng)低。所(suǒ)以在理论(lùn)上，在碰撞之后(hòu)，子弹星系团大部(bù)分的质(zhì)量将位(wèi)于所有这(zhè)些(xiē)气体所(suǒ)在的中间(jiān)区(qū)域。那(nà)么我们通(tōng)过(guò)什么来验(yàn)证它的(de)质量(liàng)区域到底是不(bù)是集(jí)中在中间呢？前(qián)不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空望远镜传回了宇宙当中第一张(zhāng)全(quán)彩的高清照片，在(zài)照片中我们可以明显地(dì)看(kàn)到很(hěn)多星(xīng)系(xì)似(shì)乎被拉伸产生了巨大的形变。其实这些星系本身并(bìng)不是真的被扭曲了，也不(bù)是韦伯望远镜出(chū)了什么问题，而是这样极(jí)遥远的天体和我(wǒ)们地(dì)球上的观测者之间。被一个质(zhì)量超级(jí)巨大的天体遮挡(dǎng)，这个超大质(zhì)量的东西(xī)的引力，会使身后更遥远星系的光都发(fā)生了扭曲。这个现象就(jiù)是引力(lì)透镜效(xiào)应(yīng)。这个巨(jù)大的天体可(kě)能是超(chāo)大质量的黑洞或者是暗物质。

所以当人(rén)们(m羽生结弦说为什么努力得不到回报，羽生结弦近视多少度en)对子弹(dàn)星系团观测(cè)的时候，发(fā)现它的大质量区域并不是(shì)在中间，而是(shì)在两侧。所以(yǐ)最好的解释(shì)方法就是当星(xīng)团发生全部的碰撞(zhuàng)时(shí)，可被观测到(dào)的质量气体被卡在(zài)了中(zhōng)间(jiān)，暗物质(zhì)则(zé)直(zhí)接(jiē)通过了这个区域，并在两边(biān)形成了引力透镜。对子弹星系(xì)团的引力透镜研究(jiū)也(yě)被认为(wèi)是暗(àn)物质(zhì)存在的迄(qì)今为止最好的(de)理(lǐ)论证据。

除此之外，还有来(lái)自宇(yǔ)宙当中(zhōng)最(zuì)古老的光。从(cóng)宇宙大(dà)爆炸开始，38万(wàn)年(nián)之(zhī)后(hòu)，可见光(guāng)终(zhōng)于(yú)可(kě)以(yǐ)畅通无(wú)阻地穿越(yuè)在宇宙当中了。经(jīng)过了130多(duō)亿年之后，这些光在(zài)宇宙空间(jiān)背(bèi)景(jǐng)上留(liú)下(xià)了各相同性的微波辐射。其中红色的部分表示(shì)温度较(jiào)高(gāo)的(de)区域，蓝色则(zé)表示相(xiāng)对较冷的区域(yù)，但实际上它(tā)们(men)之间的温差(chà)只有万分之一。

科学家们通过对前景背景分离后的二(èr)值图像进行连(lián)通域提取和标记之后(hòu)发现，如果宇宙当(dāng)中没(méi)有暗物质，图形看(kàn)起来不(bù)应该(gāi)是(shì)这样的，而(ér)随(suí)着暗物质的增加，一些峰值(zhí)的幅度会减(jiǎn)小(xiǎo)，才变得看起来(lái)“和(hé)谐(xié)”。为了匹配宇宙微(wēi)波背(bèi)景辐(fú)射的测量值，我们需要的(de)暗(àn)物质大约是普通(tōng)物质的(de)5倍。这个数字与解(jiě)释(shì)星(xīng)系当中恒星运动所需要的暗物质比例(lì)是(shì)一(yī)致的。这就意味着。

用了一个(gè)简单的(de)理论框架，就很(hěn)好(hǎo)地解释了很多不同的观(guān)测结(jié)果(guǒ)。而暗物质的本质就是(shì)宇宙(zhòu)当中存(cún)在着某种类(lèi)型的(de)粒子，它们不参与任何其他的电(diàn)磁作(zuò)用，只通(tōng)过引力来相互作用。所(suǒ)以如果能够(gòu)找到(dào)这(zhè)种粒子的存在，就相(xiāng)当(dāng)于找到(dào)了暗物质存在的实际证据(jù)。这种粒子到底是什么(me)？科(kē)学家(jiā)们已(yǐ)经提出了(le)数(shù)十(shí)种(zhǒng)的(de)假想目标，而要寻找这些不同的目(mù)标粒子所需(xū)要的(de)实验方式(shì)也不相同。在过去(qù)的几(jǐ)十年当中(zhōng)，人(rén)类为了寻找这些看不见(jiàn)、摸不到，几乎不会与常规物质相(xiāng)互(hù)作用的“暗物(wù)质”，科学(xué)家们(men)已(yǐ)经进(jìn)行了超过50次(cì)的实验，却没(méi)有(yǒu)任(rèn)何实质性(xìng)的(de)发(fā)现，除了一个地(dì)方，意大利(lì)的格兰萨(sà)索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处的(de)地下(xià)矿(kuàng)井当(dāng)中，藏着地(dì)球上(shàng)最(zuì)大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高的(de)探测器，一直致力于寻找暗物质(zhì)粒子的周期(qī)性震荡。

自1997年(nián)以(yǐ)来，这里的科学(xué)家声(shēng)称观测到了某种信号。经过了20多年的数据收集，人们发现了(le)一个有(yǒu)趣的(de)事(shì)情。探(tàn)测率会(huì)在(zài)每年(nián)的6月(yuè)份达(dá)到峰值，然后在11月降到最低(dī)，而且在20年当中每年都是一样。一些科学家认为(wèi)这可能(néng)是人(rén)类发现暗物(wù)质的(de)第一个直接证(zhèng)据。

但是为什么暗(àn)物(wù)质会产生周期性的年(nián)度信号呢？刚才我们讲了太阳系(xì)正(zhèng)在以220公里(lǐ)/秒的(de)速度围绕着银(yín)河系进行移动，那么(me)如果暗(àn)物(wù)质(zhì)存在宇宙(zhòu)当中，这(zhè)意味着我们也在(zài)以这样的速度在穿越着暗物质(zhì)流，这个过程中会(huì)产生相应(yīng)的振(zhèn)荡(dàng)，同时地球(qiú)又以(yǐ)30公里(lǐ)/秒的速度围绕太阳进(jìn)行旋(xuán)转。所以有半年(nián)的时(shí)间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银河系(xì)的方向是(shì)一致的，而另外半年(nián)则(zé)与之(zhī)相(xiāng)反。

而在(zài)6月(yuè)份的时(shí)候，地球(qiú)与太阳的方向正好(hǎo)达(dá)到完全(quán)一致，这(zhè)是理(lǐ)论上地球穿(chuān)越(yuè)暗物质流最快的时段(duàn)。而在11月(yuè)份(fèn)，又恰好达到了最慢(màn)值。尽(jǐn)管(guǎn)在实(shí)际的情况中，太(tài)阳系相对银河系的平(píng)面(miàn)呈现了(le)60度的倾斜，但是这并不影响(xiǎng)这个(gè)理论的(de)有效性。

因此(cǐ)科学家认(rèn)为这可以(yǐ)用来解释(shì)，研究人(rén)员们所观测到的周(zhōu)期性(xìng)信号。当(dāng)然也可能有其(qí)他的情况，造成这(zhè)种年度周期信号的差(chà)异也可能(néng)是(shì)温度(dù)、湿度、土壤中的水(shuǐ)分、高山上的积(jī)雪，甚至连意大利(lì)游客的数量也符(fú)合这个(gè)周期的规律(lǜ)。

所以(yǐ)，科学家(jiā)们又在南半球建(jiàn)立了(le)一个几(jǐ)乎相同的实验室，这里的季(jì)节(jié)与之(zhī)前的实验室正好相(xiāng)反，而在这里，地球穿过暗(àn)物质流的运动特征(zhēng)和(hé)第(dì)一个实验室(shì)是一(yī)样的。

因此，如果在这里可以(yǐ)得(dé)到相同的(de)信号，就可以(yǐ)成(chéng)为(wèi)暗物(wù)质所存在的(de)非常有力(lì)的证据(jù)了。但是由于这个实验室刚刚建成不久，所以截至目(mù)前还无(wú)法提供相应的数据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会(huì)发射一台新的望远镜，这台太空望远镜(jìng)叫做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈(hā)勃望远镜相(xiāng)同，但它的宽视场仪器提(tí)供的(de)视野是哈(hā)勃红外仪器(qì)的100倍。南希格雷斯罗曼太空(kōng)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(tàn)测的结果，我(wǒ)们只能拭(shì)目以(yǐ)待了(le)。费(fèi)米实验室粒子天体物理(lǐ)中心的科学家(jiā)丹琥珀和(hé)贾森斯特芬研(yán)究发现，如果暗物(wù)质存在，它们(men)极有(yǒu)可能(néng)拥有另一(yī)种神秘的效应(yīng)，这种暗(àn)物质效应，会支持宇宙(zhòu)当中生命的诞生，或(huò)者(zhě)说是生命进化的一个重要(yào)因素。

如果这一理论(lùn)得(dé)到进一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物(wù)质会(huì)不会意(yì)味着人类(lèi)并不孤单呢？或许在(zài)宇宙当(dāng)中(zhōng)某个角落的行(xíng)星上(shàng)，暗物质(zhì)正(zhèng)在通过这样的效应创造(zào)生(shēng)命。当(dāng)然(rán)，这些(xiē)推论的大前(qián)提(tí)是要先找(zhǎo)到暗物(wù)质(zhì)存在的实际(jì)证(zhèng)据。那么小(xiǎo)伙伴(bàn)们，你们觉得暗物(wù)质到(dào)底存(cún)不存在呢？喜欢(huān)请点赞，你(nǐ)的支持是(shì)我更(gèng)新的动力！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 羽生结弦说为什么努力得不到回报，羽生结弦近视多少度