宇宙(zhòu)是“人为制造”的？为何会存在科学无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找(zhǎo)暗物质存在的证据，科学家们在过去的几十年当中进行了(le)超(chāo)过50次的长(zhǎng)期实(shí)验(yàn)，但是却没有发现(xiàn)任何的有(yǒu)效(xiào)证据。除(chú)了一个地方，在1687年出(chū)版(bǎn)的自然哲学数(shù)学原理一书中，埃(āi)萨克牛(niú)顿发(fā)表了万有引力(lì)定律(lǜ)，它揭示了(le)宇宙(zhòu)中天体(tǐ)运动(dòng)的规律(lǜ)。往后的几百年来，当天文学家们发现某些(xiē)天(tiān)体运行轨道(dào)出(chū)现异常，不符合万有引力(lì)定律(lǜ)的时候，他们就会知道，周(zhōu)围一定有未知的天体通(tōng)过引力(lì)在摄(shè)动它的轨(guǐ)道。比如(rú)在1846年，奥(ào)本勒维耶就通过天王星运(yùn)行轨道(dào)的异常，推算并且发现了海王星的存(cún)在。另外，哈雷彗星、冥王星的发(fā)现都(dōu)是应(yīng)用(yòng)万有引力定(dìng)律(lǜ)所取得重大天文成就的例(lì)子。但是这些(xiē)发现都是在恒星系(xì)统的尺(chǐ)度当中，可当我们上升到(dào)星系或者(zhě)是星团(tuán)的尺度(dù)，事情就(jiù)开始变得诡(guǐ)异了(le)。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家(jiā)弗里(lǐ)茨兹威(wēi)基正在研究和测量后(hòu)发星系团的(de)质量(liàng)。这是一个由数千个星系所组成的(de)巨大星(xīng)系(xì)团，这些星系被(bèi)引(yǐn)力(lì)束缚在(zài)一起。测(cè)量星系(xì)团的(de)质(zhì)量一般(bān)会使用到(dào)两种方法(fǎ)，当两种方法(fǎ)结果(guǒ)一(yī)致，就可以确定其质量的范围。

第一种是获得其"光度(dù)学的质量"，需要的数据是测量各个星系(xì)的光度。

第二(èr)种是动力学质量(liàng)的(de)计算，是利用(yòng)光谱红移测量(liàng)星系(xì)团(tuán)中的各个(gè)星系相对于星系团的运动速(sù)度。当测量结果出来之后，兹(zī)威基彻底懵了，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度学(xué)质量”的(de)400倍。这意味(wèi)着，后发(fā)座星系团有99%的(de)质量消(xiāo)失(shī)了(le)，或者说这99%的(de)质量并不以可见光的形式(shì)所(suǒ)存在，我们无法看到。最诡异的是(shì)，在测量速度的(de)过程中，兹威基发(fā)现星系(xì)团中很多星系的速(sù)度比(bǐ)理论上要快得(dé)多(duō)，按照牛顿的运(yùn)动学定律(lǜ)，仅靠这些可见星系(xì)的质量所产生的(de)引力是(shì)无(wú)法将它(tā)们束缚在星系团(tuán)内的，它们早就应该被抛出星系团(tuán)之外(wài)了，除非有一(yī)种神秘(mì)的(de)力量在起作(zuò)用，这种力量(liàng)来源(yuán)于(yú)某(mǒu)种隐形的(de)物质。

据此，兹(zī)维基(jī)提出(chū)了这样部分不可见的暗质，它不发散光、吸(xī)光、反(fǎn)射光，但是它们却占据着宇宙(zhòu)中绝大(dà)部分的质量。只是当时的人们对(duì)这样的一种(zhǒng)说(shuō)法不屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗(àn)物质”这个(gè)词(cí)才再一次出(chū)现(xiàn)。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在(zài)观测仙女(nǚ)座星系中(zhōng)的恒星运(yùn)动。理论上来说(shuō)，距离中心越远的恒星在其轨道上的运行速度就会越慢。但是(shì)他(tā)们观测的结果却让人感到(dào)不可(kě)思议。

随(suí)着与中心距离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是根据牛顿的万有引(yǐn)力(lì)定律，在星系当中如果没有足够大的(de)质量来吸引它们，这些外围(wéi)的恒星(xīng)早就被(bèi)甩到(dào)宇宙当(dāng)中了(le)。基于这种现象(xiàng)，科学家们会使(shǐ)用一种相对标准的方法来解(jiě)释暗物(wù)质的存(cún)在(zài)，这(zhè)种方法就是测(cè)量星系当中气体(tǐ)在X轴上距离星系(xì)中(zhōng)心的距离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常的结果，就认(rèn)为(wèi)是由暗物质的力(lì)量进(jìn)入其中(zhōng)。

于是科学家们通过(guò)射电望远镜(jìng)测量(liàng)了距(jù)离星系(xì)中心更(gèng)远距离的氢元(yuán)素，发(fā)现它们的(de)旋转速(sù)度并不符合(hé)牛顿的力学定律(lǜ)。我(wǒ)们的太阳系也(yě)不例外，太阳系位(wèi)于银河系(xì)的第三悬臂之(zhī)上，距离银河系中心2.6万光年，根(gēn)据万有引力定律(lǜ)进行计(jì)算，太阳系的(de)运行速度(dù)应(yīng)该(gāi)是160千米/秒，但实际上，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒(miǎo)的速(sù)度围绕银(yín)河系旋(xuán)转，这个实际速度远(yuǎn)远大于(yú)理论速度，那么产生以上(shàng)这种向心(xīn)加速(sù)度(dù)的(de)原因很可能就是存(cún)在着(zhe)一种我(wǒ)们看不(bù)到的物质(zhì)，是这(zhè)些暗物质(zhì)的(de)引力效应将星(xīng)系(xì)聚集在(zài)了一起。

也是从这时开始，越来越多的研究人员开始相信暗物质的存在。科学家根据星(xīng)系外恒星(xīng)轨道的(de)速度(dù)，估(gū)算(suàn)在星系当中暗物质的质量(liàng)占整(zhěng)个星(xīng)系质量的85%。但是，暗物质并不是唯(wéi)一可以(yǐ)解释这个现(xiàn)象的原(yuán)因(yīn)。在一项新的研究当中，科学(xué)家(jiā)们发(fā)现，几乎没有引(yǐn)力(lì)效应的遥远(yuǎn)恒星之间(jiān)，也会出现(xiàn)速度(dù)上的微小差异。另外(wài)，天文学家还发现了一个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星(xīng)系距离地(dì)球(qiú)大约2.5亿(yì)光年，大小和银河系(xì)不多，但是星系当中存在(zài)的恒星数量却只有银河系的千分之一。

所(suǒ)以在理(lǐ)论上，该星系必须存在暗物质，否则就会分崩离析。但是科(kē)学家们使用最先进的望远镜对其进行了40个(gè)小时的详细测量之(zhī)后，发现星系中(zhōng)的恒星(xīng)运动是可以用正(zhèng)常的物(wù)质和力学(xué)定律来解释的。那么(me)又有(yǒu)人提出(chū)，也许(xǔ)该星(xīng)系的暗物质，已经(jīng)被附近的另一个大星系剥离(lí)了。奇怪的是，它的附近没有任(rèn)何星系存(cún)在。造成(chéng)这(zhè)些现象的除(chú)了暗物(wù)质的假说(shuō)之外，另(lìng)一种可能(néng)就是人(rén)类对引力的(de)理解还不(bù)够(gòu)全面，引力很可(kě)能(néng)在不同尺(chǐ)度空间中的工作(zuò)方式是不(bù)同的，这意味(wèi)着在行星系(xì)尺度(dù)中的(de)天体会沿(yán)着它们的轨道，按照我们所理解的方式运动(dòng)。但(dàn)是上升到星系和星团的尺(chǐ)度，引力之间的相互作用则是不同的方式。对(duì)于在星(xīng)系(xì)团(tuán)之间(jiān)的相(xiāng)互作用(yòng)，科学(xué)家还引(yǐn)入了(le)外部场效应的概念(niàn)，指的是在数百万光年的规模(mó)上(shàng)，巨大的质量之间会(huì)产(chǎn)生(shēng)对彼此特殊的效(xiào)果(guǒ)，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)。如果MOND蒙(méng)德理论成立，这意(yì)味(wèi)着(zhe)我们需要对现在(zài)的物理定律进行修正，这(zhè)些发现也让很多(duō)人(rén)认为暗物(wù)质假(jiǎ)说理(lǐ)论就此终(zhōng)结。但是在宇宙当中还有(yǒu)关于暗物(wù)质存在的其他的理(lǐ)论证据，这(zhè)些理(lǐ)论证据是蒙德(dé)理论所(suǒ)没法解释的“引力(lì)透镜”。

径向距离为37亿光年(nián)的子弹星系团，由两个(gè)碰撞的星系(xì)团(tuán)所组成(chéng)，类(lèi)似这(zhè)样的星团，它们大部分的普通质量(liàng)都(dōu)在星系的(de)气体当(dāng)中。当(dāng)星团以1000万公(gōng)里/小时发生碰撞的时(shí)候(hòu)，星际气体的相互(hù)作用就(jiù)会导致温度的(de)急剧(jù)升(shēng)高，速(sù)度大(dà)幅降(jiàng)低。所以在理论上(shàng)，在碰撞之后，子弹星(xīng)系团大(dà)部分的(de)质量将位(wèi)于(yú)所有这(zhè)些气体所在的中间区域(yù)。那么我们通过(guò)什么(me)来验(yàn)证(zhèng)它(tā)的(de)质量区(qū)域到底是不(bù)是(shì)集中在中间呢(ne)？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯(bó)太空望(wàng)远镜(jìng)传回了宇(yǔ)宙当(dāng)中第(dì)一张全彩的(de)高清照片，在照片中我们可以明显地(dì)看到很多星系似乎被(bèi)拉伸产生了(le)巨大(dà)的形(xíng)变(biàn)。其实这些星(xīng)系本身并不是(shì)真的(de)被(bèi)扭曲了(le)，也不是韦(wéi)伯望远镜出(chū)了(le)什么问题，而是这样极遥(yáo)远的天体和我们地球上的(de)观测者(zhě)之(zhī)间。被一(yī)个质量超级巨大(dà)的(de)天体(tǐ)遮挡(dǎng)，这个超(chāo)大质量的东(dōng)西的(de)引力，会使身后(hòu)更遥远星系(xì)的(de)光都发生了扭(niǔ)曲。这个现象就(jiù)是引(yǐn)力透镜(jìng)效应。这(zhè)个巨(jù)大的天体可能是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所以当人们对子(zi)弹星系(xì)团观测的(de)时(shí)候，发现它的大质(zhì)量区域并不(bù)是在(zài)中间，而是在两侧。所以(yǐ)最好的解释方(fāng)法就是当星团发生全部的碰撞时，可被(bèi)观测到的质(zhì)量气体被卡在了中间，暗物质(zhì)则直接通过(guò)了这个区(qū)域，并(bìng)在(zài)两(liǎng)边(biān)形成了引(yǐn)力透镜。对子弹星系团的(de)引力透(tòu)镜研究也被认为是暗物质(zhì)存(cún)在的迄今(jīn)为止最好(hǎo)的理论证据(jù)。

除此之外，还有(yǒu)来(lái)自宇宙当中最(zuì)古老的光。从宇宙大爆炸开(kāi)始，38万(wàn)年之后，可见光终于可以畅通(tōng)无阻地穿(chuān)越在(zài)宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这(zhè)些光在宇宙(zhòu)空间背(bèi)景上留(liú)下了各相同性的微波辐射。其(qí)中红(hóng)色的部分(fēn)表示(shì)温度(dù)较高的区域，蓝色则表示(shì)相对较冷(lěng)的(de)区域(yù)，但(dàn)实际上它们之间(jiān)的温差只有万分之(zhī)一(yī)。

科学家们通过对前(qián)景(jǐng)背(bèi)景(jǐng)分离后的二值图像进行(xíng)连通域提(tí)取和(hé)标记之后(hòu)发现，如(rú)果宇宙当(dāng)中没(méi)有暗物(wù)质，图形看起(qǐ)来不应该是这样的(de)，而(ér)随(suí)着暗物质(zhì)的增加，一些(xiē)峰值的幅(fú)度会减小，才变得看(kàn)起来“和谐”。为了(le)匹配宇宙微波背景辐射(shè)的测量值，我们需要的暗物质大(dà)约是普通物质的5倍。这个数(shù)字与解释星系(xì)当中(zhōng)恒星(xīng)运(yùn)动所(suǒ)需要的暗物质比例是一致的。这就意味着。

用(yòng)了(le)一个简单(dān)的理论框(kuāng)架，就(jiù)很好地(dì)解释了很多不同的观(guān)测结果。而暗物质(zhì)的本(běn)质就是宇宙当(dāng)中存在着某种类型的粒子(zi)，它们(men)不参(cān)与任何其他的电磁作用，只通过引力来相互作用(yòng)。所以如果能(néng)够找到这种粒(lì)子的存在，就相(xiāng)当于(yú)找到了暗物质(zhì)存在(zài)的实际证据。这种(zhǒng)粒子到底(dǐ)是什么(me)？科(kē)学家(jiā)们已经提出了数(shù)十种的假想目标，而要寻找这些不同的目标粒子所需要的实验方式也不(bù)相同。在过去的几十年当中(zhōng)，人类为了寻找这些看不(bù)见、摸不到，几乎不会与常规物质相(xiāng)互作用的(de)“暗(àn)物质(zhì)”，科学家们已经进行了超过50次的实验，却没有(yǒu)任何实质(zhì)性的发现，除了一个地方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下(xià)矿井(jǐng)当中，藏着(zhe)地球(qiú)上(shàng)最大(dà)的地(dì)学实(shí)验室(shì)，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼高的探测器，一直致力于寻找暗(àn)物质粒(lì)子的周期(qī)性震荡。

自1997年(nián)以来，这里的(de)科学家(jiā)声称(chēng)观(guān)测到(dào)了(le)某(mǒu)种信号(hào)。经(jīng)过(guò)了20多年的数据收(shōu)集，人们(men)发现了一个有趣的事情。探测率会在每年(nián)的6月份(fèn)达到峰值，然后在11月降到最(zuì)低(dī)，而且在20年(nián)当中每年都是一样。一些科(kē)学家认(rèn)为这(zhè)可能(néng)是人(rén)类发现暗物质的第一(yī)个直(zhí)接(jiē)证据。

但是为什么暗物质会产(chǎn)生周期性的年度信(xìn)号呢？刚(gāng)才我们讲了太(tài)阳系(xì)正在(zài)以220公里/秒的速度围绕着银河系(xì)进行(xíng)移(yí)动，那么如(rú)果暗物质存在宇宙(zhòu)当中，这意味着我们也在(zài)以这样的速度在穿越着暗物质流(liú)，这个(gè)过程中会产生(shēng)相应的振荡，同时地球(qiú)又以30公里/秒的(de)速(sù)度围绕太阳(yáng)进行旋转(zhuǎn)。所以(yǐ)有(yǒu)半(bàn)年(nián)的时间，地球围(wéi)绕太阳的方(fāng)向与太阳环(huán)绕银(yín)河系的(de)方向是一致的，而另外半(bàn)年(nián)则与之相反。

而在6月份的时候，地(dì)球(qiú)与太阳的(de)方向正好达到完(wán)全一致，这是(shì)理(lǐ)论上地球穿(chuān)越暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰好(hǎo)达到了最慢(màn)值。尽管在实际的(de)情况中(zhōng)，太阳系相对银(yín)河系的平面(miàn)呈(chéng)现了60度的倾斜，但是这并(bìng)不影响这个理论(lùn)的有效性(xìng)。

因此科学家认为(wèi)这可以用来解释，研究人(rén)员们所(suǒ)观测到(dào)的周(zhōu)期性信号。当然(rán)也可能有其他的情(qíng)况，造成这种年度(dù)周期信号的(de)差异也(yě)可能(néng)是温度(dù)、湿(shī)度(dù)、土(tǔ)壤(rǎng)中的水(shuǐ)分(fēn)、高山上的(de)积雪(xuě)，甚至连意大(dà)利游客的(de)数量也符合这(zhè)个周期的规(guī)律。

所(suǒ)以，科学(xué)家们又在南半球建立了一个几乎相(xiāng)同的(de)实验室，这里的季节(jié)与之前的(de)实验室正好相反，而(ér)在(zài)这里，地球(qiú)穿过暗物质流的运动(dòng)特征和第一(yī)个实验室是一(yī)样的。

因此，如果在(zài)这里可以得到相同的信号，就可以成为暗物质所(suǒ)存(cún)在(zài)的非常有力的证(zhèng)据了。但是由于这个实验室刚刚建成(chéng)不久，所以截至目(mù)前还无(wú)法提供相应的(de)数(shù)据支持。另外，在(zài)2025年(nián)，NASA将会发射(shè)一台新(xīn)的望远镜，这台(tái)太空望远镜叫做“南希格(gé)雷斯(sī)罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜(jìng)相同，但它的宽(kuān)视(shì)场仪器(qì)提供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南(nán)希格雷斯罗曼太(tài)空望远镜(jìng)其中一个关键的用途就是探(tàn)索暗物质背(bèi)后的奥秘(mì)，对于探测的结(jié)果，我们只能拭目以待了。费(fèi)米实验室粒子天体物(wù)理中心的科学家(jiā)丹琥(hǔ)珀(pò)和贾森斯特芬研究发(fā)现，如果暗物质存在(zài)，它们(men)极有(yǒu)可能拥有另一种神秘的(de)效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说是生命进化的一个(gè)重要因(yīn)素。

如果这一理论得(dé)到进一步的证实，那么遍布宇宙当中(zhōng)的暗(àn)物质会不会意味着人类并(bìng)不(bù)孤(gū)单呢？或许在宇宙当中某个角落的(de)行星上，暗(àn)物(wù)质正在通过这(zhè)样的效应创造生命。当然，这些推论(lùn)的大前提是要先找到暗物质存在的实(shí)际证据(jù)。那么小伙伴们，你(nǐ)们(men)觉得暗(àn)物(wù)质(zhì)到底(dǐ)存(cún)不(bù)存在呢？喜欢(huān)请(qǐng)点赞，你的支持是(shì)我更(gèng)新的(de)动力！

未经允许不得转载：河南钢构网--首页(钢结构、彩钢、活动房等等。河南钢构网是河南省最大的钢结构网站，为河南地市各钢结构公司提供产品信息、供求信息、人才信息，网址：http://www.hnganggou.com ) 025是哪里的区号，025是哪里的区号查询