宇宙是“人为制造”的？为何会存(cún)在科(kē)学无法解释的“暗物质”？暗物质又(yòu)究竟是什么？人类为了寻找暗物质存在的证据，科(kē)学家们在过去的几(jǐ)十(shí)年(nián)当中进行(xíng)了超过50次的长期实验，但是(shì)却没(méi)有(yǒu)发现任何的有(yǒu)效证据。除(chú)了一个地方，在(zài)1687年出版的(de)自然哲(zhé)学数(shù)学(xué)原(yuán)理一(yī)书(shū)中，埃萨克(kè)牛(niú)顿发表了万有引(yǐn)力定律，它(tā)揭示了(le)宇宙中天体运动的规律。往后的几百年来，当天文(wén)学家们发(fā)现某些天(tiān)体运行轨道出(chū)现异常，不符合万有引力(lì)定律(lǜ)的时候，他(tā)们就会知道(dào)，周围一定(dìng)有未知的天体通过引力在摄动它(tā)的(de)轨(guǐ)道。比如在1846年，奥(ào)本勒维耶就通过天王星运行轨道的(de)异常，推算(suàn)并且发现了海王星(xīng)的存在。另外，哈(hā)雷彗(huì)星、冥(míng)王(wáng)星的发现都是应用万有引力定律所取得重(zhòng)大天文成就(jiù)的(de)例子。但是(shì)这些发(fā)现(xiàn)都是(shì)在恒星(xīng)系统的(de)尺度当中，可当我们上升到(dào)星系(xì)或者是星(xīng)团的尺度，事情就开始(shǐ)变得(dé)诡异了。

1933年(nián)，瑞(ruì)士的(de)物(wù)理学家弗里茨(cí)兹(zī)威基正在研(yán)究(jiū)和测量后发星系团(tuán)的质量(liàng)。这(zhè)是(shì)一个(gè)由数(shù)千个星(xīng)系所组成(chéng)的巨(jù)大星系团，这些星系被引力(lì)束缚在一起。测量星系(xì)团(tuán)的质量一般会使用到两(liǎng)种方(fāng)法，当两种方法结果一致，就可以确定其(qí)质量的范(fàn)围。

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

第二种是(shì)动(dòng)力学质量的计算，是利(lì)用光谱(pǔ)红移测量星系团中的各个星系相对(duì)于星(xīng)系团的运动速度。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然(rán)是“光度学质量”的(de)400倍。这(zhè)意味着(zhe)，后发座星系团有(yǒu)99%的质量消失了，或者说这99%的质量(liàng)并不以可见光的形式所存在，我们无(wú)法看到(dào)。最诡异的(de)是(shì)，在测量速度的过程(chéng)中，兹威(wēi)基发现星系(xì)团中很多星(xīng)系的速度比理论上要(yào)快(kuài)得多(duō)，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些(xiē)可见星系的质量所产(chǎn)生的引(yǐn)力是(shì)无(wú)法(fǎ)将它们(men)束缚在星系团内(nèi)的，它们早就应该被(bèi)抛出星系团之外了，除非有一种神(shén)秘(mì)的力量在起(qǐ)作(zuò)用，这种力量来源于某种隐形的物(wù)质。

据(jù)此，兹(zī)维基提出了这样部(bù)分不可(kě)见的暗质，它不(bù)发散光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝大部(bù)分的质量。只是当(dāng)时的人(rén)们对(duì)这样的一种说(shuō)法不(bù)屑一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物质”这个词才再一(yī)次出现(xiàn)。天文学家维拉鲁宾(bīn)和(hé)肯特福特(tè)在观测仙女座星系中的恒星(xīng)运动。理(lǐ)论上来说，距离中(zhōng)心(xīn)越远的恒星在其轨(guǐ)道上的运行(xíng)速度就会越(yuè)慢。但是他们观测的结(jié)果却(què)让人感(gǎn)到不(bù)可思议(yì)。

随着与中心距(jù)离的增加，恒星的(de)旋转速度几乎保持不变。可是根据牛顿的万(wàn)有引力定律，在(zài)星系当中如果(guǒ)没(méi)有足够大的(de)质量来吸引它们(men)，这些外(wài)围的恒星(xīng)早就被甩到宇宙当中了(le)。基(jī)于(yú)这(zhè)种现象，科学家(jiā)们(men)会使(shǐ)用一种相对标准的方法来解释暗物(wù)质的存(cún)在，这种(zhǒng)方法就(jiù)是(shì)测(cè)量星系当中气体在X轴(zhóu)上距离星(xīng)系中心的(de)距离，以及在Y轴(zhóu)上气(qì)体的旋转(zhuǎn)速度。如果出现异常的结果(guǒ)，就认为是由暗(àn)物质的力量(liàng)进入其中。

于是科学家(jiā)们通过射电望远镜测量了(le)距离(lí)星(xīng)系中心更(gèng)远(yuǎn)距离的氢元素(sù)，发现它们的(de)旋转速度并(bìng)不(bù)符合牛顿的力学定(dìng)律。我们(men)的太(tài)阳系(xì)也不例外，太阳(yáng)系位于(yú)银河(hé)系的第三悬臂之上(shàng)，距离银(yín)河系中心2.6万光(guāng)年，根(gēn)据万有引力定(dìng)律进(jìn)行(xíng)计(jì)算，太阳(yáng)系的(de)运行速(sù)度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千(qiān)米/秒的速度围(wéi)绕银河系(xì)旋转，这个实际速度远远大(dà)于理论(lùn)速(sù)度，那(nà)么(merx550相当于什么显卡，rx580相当于什么显卡)产生以上这(zhè)种向心加速度的原因很可(kě)能就(jiù)是存在着(zhe)一种我们(men)看不到的物质，是(shì)这(zhè)些暗物质的引力效应将星系(xì)聚集在了(le)一起(qǐ)。

也(yě)是从这(zhè)时开始，越来越多的(de)研(yán)究人(rén)员开始相信暗物质的(de)存(cún)在。科学(xué)家(jiā)根据(jù)星系外恒星轨道的速度，估算(suàn)在星系当中(zhōng)暗物质的质(zhì)量占整个星系质量的85%。但(dàn)是，暗物(wù)质并(bìng)不是唯一可(kě)以(yǐ)解释这个现(xiàn)象的原因(yīn)。在一项新的(de)研(yán)究当中，科学家们发现，几乎(hū)没有引(yǐn)力效应的遥(yáo)远(yuǎn)恒星之间，也会出现速度上的(de)微小差异。另外，天文(wén)学家还发现了(le)一个反常的星系(xì)，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离地球(qiú)大约2.5亿光(guāng)年，大小和银河系(xì)不多，但是星系当中(zhōng)存在的(de)恒星(xīng)数量却只有银(yín)河(hé)系的千分之一。

所以在理论上(shàng)，该星系(xì)必须存在暗物质，否则就(jiù)会分崩离析。但是科(kē)学家们(men)使(shǐ)用(yòng)最(zuì)先进(jìn)的望远镜对(duì)其进行了(le)40个(gè)小时的详细测量(liàng)之(zhī)后，发现(xiàn)星系(xì)中的恒星运动(dòng)是可(kě)以(yǐ)用(yòng)正常的物(wù)质(zhì)和力学定律来解释(shì)的。那么又有(yǒu)人提出，也许该星系的暗物质(zhì)，已经(jīng)被(bèi)附(fù)近的另一个大星系剥(bō)离了。奇怪的是(shì)，它的附近没有任何星系存在。造成(chéng)这些现(xiàn)象的除了暗物(wù)质的假说之外，另一种可能就是人类对引力的理解还不够(gòu)全面，引力(lì)很(hěn)可能在不同(tóng)尺(chǐ)度空(kōng)间中的工作方式(shì)是不同的，这(zhè)意味着在行(xíng)星(xīng)系尺度(dù)中的天(tiān)体(tǐ)会沿着它们的(de)轨道(dào)，按照我们所理(lǐ)解的方式(shì)运动(dòng)。但是上升到星系和星团的尺度，引力(lì)之间的相互(hù)作用则是不同的方(fāng)式。对于在星系团之间的相(xiāng)互作(zuò)用(yòng)，科学(xué)家还引(yǐn)入了(le)外(wài)部场效应的概(gài)念，指的是在数(shù)百(bǎi)万光年的规模上，巨大的质量之间会产生(shēng)对彼此特殊的效(xiào)果(guǒ)，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德理论(lùn)。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这意味着我们(men)需(xū)要对现在的物理定(dìng)律进行修正，这些(xiē)发(fā)现(xiàn)也让很多(duō)人认(rèn)为(wèi)暗物质(zhì)假(jiǎ)说(shuō)理(lǐ)论就此终结。但是在(zài)宇宙当中还有关于暗物质存在的其他的(de)理论证(zhèng)据，这些理论(lùn)证据(jù)是蒙德理论所没法解(jiě)释的(de)“引(yǐn)力透镜”。

径向(xiàng)距离为(wèi)37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的(de)星系团(tuán)所(suǒ)组成(chéng)，类似这(zhè)样的星团，它们大部分的普通质(zhì)量都(dōu)在星系的气(qì)体(tǐ)当中。当星团以1000万(wàn)公里/小时发(fā)生碰(pèng)撞的时候，星际气体的(de)相互作用(yòng)就会导致(zhì)温(wēn)度的急剧升高，速度(dù)大幅降低。所以在(zài)理论上，在碰撞(zhuàng)之后，子(zi)弹星系(xì)团大部分(fēn)的质量将位(wèi)于所有这(zhè)些气(qì)体所(suǒ)在的中间区域。那么我们通过什么来验证它的质(zhì)量区域到底是不(bù)是(shì)集中(zhōng)在(zài)中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯(sī)韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第一张全彩的(de)高清照片，在照片中我们可以明显地看到很多星系似乎(hū)被拉伸产生(shēng)了巨大的(de)形变(biàn)。其实这(zhè)些星系本(běn)身并不是真的被扭(niǔ)曲了，也不(bù)是(shì)韦伯望远镜(jìng)出了什么问题，而是(shì)这样极遥远的天(tiān)体和我(wǒ)们地球上的观测(cè)者之(zhī)间。被一(yī)个质(zhì)量超级巨大的(de)天体遮挡，这个(gè)超大(dà)质量的(de)东(dōng)西的引力，会(huì)使身后更遥远(yuǎn)星系的(de)光(guāng)都发生了扭曲。这个现象就是引力(lì)透(tòu)镜效应(yīng)。这个巨大的(de)天体可能是(shì)超大(dà)质量(liàng)的(de)黑洞或者是(shì)暗物质。

所以当人们对子弹星系(xì)团(tuán)观测(cè)的时候(hòu)，发现它(tā)的大质(zhì)量区域并不是在中间，而是在两(liǎng)侧。所以最(zuì)好的解释(shì)方法就是(shì)当星(xīng)团发生(shēng)全部的碰撞时，可被(bèi)观测到(dào)的质(zhì)量气体被卡在了中间，暗物质则直接(jiē)通过了(le)这个区域(yù)，并在两边形成了引力透镜。对子弹星(xīng)系团的引力(lì)透镜研究也被认为(wèi)是暗物(wù)质存(cún)在的(de)迄(qì)今为止最好的(de)理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老(lǎo)的光。从(cóng)宇宙大爆(bào)炸开始，38万年之后，可见光终(zhōng)于可以(yǐ)畅(chàng)通无阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿(yì)年之后，这(zhè)些光(guāng)在宇宙空(kōng)间背景(jǐng)上留(liú)下了(le)各(gè)相(xiāng)同性的微波辐(fú)射。其中红(hóng)色(sè)的(de)部分(fēn)表示(shì)温度较高的区域(yù)，蓝色则表示(shì)相对较冷的区域，但实际上它(tā)们之间的(de)温差只有(yǒu)万分之(zhī)一。

科学家们通过对前景背(bèi)景分离后的二(èr)值(zhí)图像进(jìn)行连(lián)通域提(tí)取和标(biāo)记之(zhī)后(hòu)发现(xiàn)，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起来不应该是这样的，而随着暗物质的增(zēng)加，一些峰值(zhí)的幅度会(huì)减小，才变得看起来“和谐”。为了(le)匹(pǐ)配宇(yǔ)宙微波背景辐射的测量值，我们需要的(de)暗(àn)物(wù)质大约是普通物(wù)质的5倍。这个数字与(yǔ)解(jiě)释星系当中恒星运动所需要的暗物质比例(lì)是一致的。这就意味着。

用了一个简单的(de)理论框架，就(jiù)很好地解(jiě)释了(le)很(hěn)多不同的观测结果。而暗(àn)物质的本质就是宇宙当中存在着某种(zhǒng)类型的(de)粒子，它们不参与任何(hé)其他(tā)的电磁作用，只通过引力来相互作用(yòng)。所以如(rú)果(guǒ)能够找到这种粒子的存在(zài)，就相当于找到了暗物质存在的(de)实(shí)际证(zhèng)据。这种(zhǒng)粒(lì)子到底是什么？科学(xué)家们已经提(tí)出了数十(shí)种(zhǒng)的(de)假(jiǎ)想目标，而要寻找(zhǎo)这些(xiē)不同(tóng)的目标粒子所需要的实验方(fāng)式也(yě)不(bù)相同。在(zài)过去的(de)几十年当中，人类为(wèi)了寻(xún)找这些看不见、摸不到，几乎不(bù)会与常规物质(zhì)相(xiāng)互作用的“暗物质”，科学家(jiā)们已经(jīng)进行了超过50次的(de)实验，却没有任(rèn)何实质性(xìng)的发现，除了一个地方(fāng)，意(yì)大利的(de)格(gé)兰萨索(suǒ)山(shān)，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的(de)地下矿井当中，藏着地球上最(zuì)大的地(dì)学实(shí)验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的(de)探测器，一直致力于寻找暗物(wù)质粒(lì)子(zi)的周期性(xìng)震荡(dàng)。

自1997年以来，这里的科学家声称观测到(dào)了某种信号。经过了(le)20多年的数(shù)据收集，人(rén)们发(fā)现了一个(gè)有(yǒu)趣的事(shì)情。探测率会在(zài)每年的6月份达到峰值，然后在11月降到最(zuì)低，而且在20年当(dāng)中(zhōng)每年都是一样(yàng)。一(yī)些(xiē)科学家(jiā)认为这(zhè)可能是人(rén)类发现(xiàn)暗(àn)物质的第一(yī)个直(zhí)接证据。

但(dàn)是为什(shén)么暗物质会(huì)产(chǎn)生周期(qī)性的年度(dù)信号呢？刚才我(wǒ)们讲了太阳系正在以220公里/秒的速度围绕着银河(hé)系(xì)进行移(yí)动(dòng)，那么(me)如果暗物质存在宇宙当中，这意味着我们也在以这样的(de)速度在穿(chuān)越着暗物(wù)质流(liú)，这(zhè)个过程(chéng)中(zhōng)会产生相应的(de)振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围绕(rào)太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有(yǒu)半(bàn)年的时间(jiān)，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银河系(xì)的(de)方(fāng)向是(shì)一致的，而另外半年则与(yǔ)之相反。

而在6月份的时候，地球与太(tài)阳的方(fāng)向(xiàng)正(zhèng)好达到完全(quán)一致，这是理论上(shàng)地球穿越(yuè)暗(àn)物(wù)质流最快的时(shí)段。而在11月份，又恰好达到(dào)了最慢值。尽管在实际(jì)的(de)情况(kuàng)中，太(tài)阳系相对银河系的平面呈现了60度(dù)的倾斜，但是这(zhè)并不影响这个理论的(de)有效性。

因(yīn)此科学家认为(wèi)这可以用来解释(shì)，研(yán)究人(rén)员们所(suǒ)观测到(dào)的(de)周期(qī)性(xìng)信号。当(dāng)然也(yě)可能有其他的(de)情(qíng)况，造成(chéng)这种年度周期信号(hào)的(de)差异也可能是温(wēn)度、湿度、土壤中的水分(fēn)、高山(shān)上(shàng)的积雪，甚至连(lián)意大(dà)利(lì)游客的数量(liàng)也符合(hé)这个周(zhōu)期的(de)规律。

所以，科学家们又在南半球建立了(le)一个几乎相同的(de)实验室，这里的季节与之前的实验室(shì)正好相反，而在这里(lǐ)，地球(qiú)穿过暗物质流(liú)的运(yùn)动特征和第一(yī)个实验室(shì)是一样的(de)。

因此，如果在这里可以得到(dào)相同的信(xìn)号，就可(kě)以成为暗物质所存在(zài)的(de)非常有(yǒu)力的证据了。但是由于这个实验(yàn)室刚刚建成不久，所以截至目前(qián)还(hái)无法提供相应的数据支(zhī)持。另(lìng)外，在(zài)2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)，这台(tái)太空望远镜叫做(zuò)“南(nán)希格雷斯(sī)罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相(xiāng)同，但(dàn)它的宽视场(chǎng)仪器提供的视野是哈勃(bó)红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼(màn)太空望远镜其中(zhōng)一个(gè)关键的用(yòng)途就是(shì)探索暗物(wù)质(zhì)背后的奥秘，对于探测的结果，我(wǒ)们(men)只能拭(shì)目以(yǐ)待了。费米实验(yàn)室(shì)粒子天体物理中心的(de)科学家丹琥珀(pò)和贾森斯特(tè)芬研(yán)究发现，如果(guǒ)暗物(wù)质存在，它们(men)极(jí)有可能拥(yōng)有另一种神秘(mì)的效应(yīng)，这种(zhǒng)暗(àn)物(wù)质效应，会支持(chí)宇宙当(dāng)中(zhōng)生命的(de)诞生，或者说是生(shēng)命进化的一(yī)个重(zhòng)要因(yīn)素。

如果这一理论得(dé)到(dào)进一步的证实(shí)，那么遍(biàn)布宇(yǔ)宙当中的(de)暗物质会不会意味着(zhe)人类(lèi)并不(bù)孤单呢(ne)？或(huò)许在(zài)宇宙当中某个角落的行星上，暗物质正(zhèng)在(zài)通(tōng)过这样(yàng)的效应创造(zào)生命(mìng)。当然，这些推论的大前提是要先找到暗物质存在的(de)实际证据(jù)。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物质到底存不存(cún)在呢？喜欢请点赞(zàn)，你的支持是(shì)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 rx550相当于什么显卡，rx580相当于什么显卡