宇宙是“人(rén)为制造”的？为何会存(cún)在(zài)科学无法解释的“暗物质(zhì)”？暗物质又究(jiū)竟是什么？人类为了寻(xún)找暗物(wù)质存(cún)在的证据，科(kē)学家们在过去的几十年当(dāng)中进行了超过50次(cì)的长期实验，但(dàn)是却(què)没有发现任何的有效证(zhèng)据(jù)。除了一个地方，在1687年(nián)出(chū)版的自然哲(zhé)学(xué)数学原理一(yī)书中，埃(āi)萨(sà)克牛顿(dùn)发表(biǎo)了万有引力定律，它(tā)揭示了宇宙中天体运动(dòng)的(de)规(guī)律。往后的(de)几百(bǎi)年来，当天(tiān)文学家们发现某些天体运(yùn)行轨(guǐ)道(dào)出现异常(cháng)，不(bù)符合(hé)万(wàn)有引力定(dìng)律的时候，他(tā)们就会知道，周围(wéi)一定有未知(zhī)的天体通过引力在(zài)摄动它(tā)的(de)轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒(lēi)维耶就通过(guò)天王星(xīng)运行轨道的异(yì)常(cháng)，推(tuī)算并且发(fā)现了海王星的存(cún)在(zài)。另外(wài)，哈雷彗(huì)星、冥王星(xīng)的发现(xiàn)都(dōu)是应用万有引力定律所取得重大天文(wén)成就的例子。但是(shì)这些(xiē)发现都是在恒星(xīng)系统(tǒng)的尺度当中，可(kě)当我(wǒ)们(men)上升(shēng)到星系或者是(shì)星团的尺度(dù)，事情就开(kāi)始变得(dé)诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗里茨兹(zī)威基正在研究和测量后(hòu)发星系团的(de)质量。这是一个由数千个(gè)星(xīng)系(xì)所组成(chéng)的巨大星系团(tuán)，这些星系被引力(lì)束缚在一起。测量星系团的(de)质量(liàng)一般会使用到两种方法，当两种方法结果一(yī)致(zhì)，就可以确定其质(zhì)量(liàng)的范围(wéi)。

第(dì)一种是获得其"光(guāng)度学的质(zhì)量"，需要的(de)数(shù)据是测量(liàng)各个星系的光度。

第二种(zhǒng)是动力学(xué)质(zhì)量(liàng)的(de)计算，是(shì)利用光谱红移测量星(xīng)系(xì)团中的(de)各(gè)个星(xīng)系相对于星系团(tuán)的运(yùn)动(dòng)速度。当测量结果出来之(zhī)后，兹威基(jī)彻底懵了，“动力学质量(liàng)”竟然是“光度学(xué)质(zhì)量”的400倍。这意味着(zhe)，后发座星系(xì)团有99%的质量消(xiāo)失(shī)了，或者说这99%的质量并不以可(kě)见光的形式(shì)所(suǒ)存在，我们无法看(kàn)到。最诡异(yì)的是，在测量速(sù)度的过程中(zhōng)，兹威基发现星系团(tuán)中很多(duō)星系(xì)的速度比理论上要快得多，按(àn)照牛顿的(de)运动学定(dìng)律，仅靠这些(xiē)可(kě)见星系的质量所产生的引力是(shì)无法将它们束缚在星系(xì)团内(nèi)的(de)，它(tā)们早就应该被抛出星系团之(zhī)外了(le)，除非有一种(zhǒng)神秘的(de)力量(liàng)在起作(zuò)用，这(zhè)种力量(liàng)来源于(yú)某种隐形的物(wù)质(zhì)。

《风起陇西》讲述了什么故事，《风起陇《风起陇西》讲述了什么故事，《风起陇西》讲述了什么故事情节西》讲述了什么故事情节data-ratio="0.6186612576064908" data-type="jpeg" data-w="1479" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/46f985a9e4c3e7e.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

据此，兹维基提出了这样(yàng)部(bù)分不可见(jiàn)的暗质，它不发散光、吸光、反(fǎn)射光，但是(shì)它们(men)却(què)占据(jù)着宇宙(zhòu)中绝大(dà)部(bù)分的(de)质(zhì)量(liàng)。只是当时的人们(men)对这样(yàng)的一种说法不屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗(àn)物(wù)质(zhì)”这个词才再一(yī)次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福(fú)特在观测(cè)仙女座(zuò)星系(xì)中的恒(héng)星(xīng)运动。理论上来说，距离中心越远的恒星在其轨道(dào)上(shàng)的运行速度(dù)就会越慢(màn)。但是他们观测的结果(guǒ)却让人(rén)感(gǎn)到(dào)不(bù)可思议。

随着(zhe)与(yǔ)中(zhōng)心距离的增(zēng)加，恒(héng)星的旋转速(sù)度几(jǐ)乎保持(chí《风起陇西》讲述了什么故事，《风起陇西》讲述了什么故事情节)不变(biàn)。可是根据牛顿的万(wàn)有(yǒu)引力定律，在星系当(dāng)中如(rú)果没有足够大的质量来吸引(yǐn)它们，这些(xiē)外围(wéi)的恒(héng)星早(zǎo)就被甩到宇宙(zhòu)当中(zhōng)了(le)。基于这种(zhǒng)现(xiàn)象(xiàng)，科学家们(men)会使用一种相(xiāng)对标准的方法来解(jiě)释暗物质的(de)存在，这种方(fāng)法就是测量(liàng)星系当(dāng)中气体在X轴上距(jù)离星系(xì)中心的距离，以及(jí)在Y轴上(shàng)气体的旋转速度。如果出现异常的结果，就(jiù)认为是(shì)由暗物质的力量进入其中。

于是科(kē)学家们通过射电(diàn)望(wàng)远(yuǎn)镜测量了距离星系中(zhōng)心(xīn)更远距离(lí)的(de)氢(qīng)元(yuán)素(sù)，发现它(tā)们(men)的旋转(zhuǎn)速(sù)度(dù)并不符合牛顿的(de)力学定律。我们的太阳系也不例外(wài)，太阳系位(wèi)于银河(hé)系的第三(sān)悬臂(bì)之上，距离银(yín)河系(xì)中心2.6万光年(nián)，根据万有引力(lì)定律进行计算，太阳系的运行速度应该是160千米(mǐ)/秒，但(dàn)实际上，太阳系正在以220千(qiān)米/秒(miǎo)的(de)速度(dù)围绕银河系旋转，这个实(shí)际速(sù)度远远(yuǎn)大于理论速度，那么产生以上这种(zhǒng)向心加(jiā)速(sù)度(dù)的原因很可能就(jiù)是存在着一(yī)种(zhǒng)我们看不到(dào)的(de)物质(zhì)，是这些暗物(wù)质的引力(lì)效应将星系聚集在了一起。

也是从这时开始，越来越多(duō)的研(yán)究(jiū)人(rén)员开始相信暗物质的存在(zài)。科学家根据星系外恒(héng)星轨道(dào)的速度，估算在星系当(dāng)中暗物质的质量占整个星系质量的85%。但是(shì)，暗物质(zhì)并不是(shì)唯一可(kě)以解释(shì)这个现象的原因。在一项新的研(yán)究当中，科学(xué)家(jiā)们发现(xiàn)，几(jǐ)乎没有引(yǐn)力效应(yīng)的遥远(yuǎn)恒星之间，也会(huì)出现(xiàn)速度(dù)上的微小差异。另(lìng)外，天文(wén)学家还(hái)发(fā)现了一个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地球大约2.5亿光年，大小和(hé)银河系不多，但是星系当(dāng)中存在的(de)恒星数(shù)量却只有(yǒu)银河系的千分之一。

所以(yǐ)在理论(lùn)上，该(gāi)星系必须存在(zài)暗(àn)物质，否则(zé)就会(huì)分崩离析。但是(shì)科学家们使用(yòng)最(zuì)先进的望远镜对其(qí)进行了(le)40个(gè)小时(shí)的详(xiáng)细测量之后，发现星系中(zhōng)的恒星运动是可以用正常的物质和(hé)力(lì)学定律(lǜ)来(lái)解释的。那么又有(yǒu)人(rén)提出，也许该星系(xì)的暗物质，已经(jīng)被附近的另一(yī)个大星系剥离(lí)了。奇怪的是(shì)，它的附近没有任何(hé)星系存(cún)在。造成这些(xiē)现象的除了暗物质的(de)假说之外，另一种可能就是人类对(duì)引力(lì)的理(lǐ)解还不(bù)够全面，引力很可(kě)能在不(bù)同(tóng)尺度空间中的工作方式是不(bù)同的(de)，这意味着在行星系(xì)尺度中的(de)天(tiān)体会沿(yán)着它们的轨道(dào)，按照我们(men)所理(lǐ)解的方式运动。但是上(shàng)升到星系和星团的尺(chǐ)度，引力之间(jiān)的相互作用则(zé)是不同的方式。对于在星系团之间的(de)相互作用，科学家还引入了外(wài)部场(chǎng)效(xiào)应的(de)概念，指(zhǐ)的是(shì)在数百(bǎi)万光年的规模上，巨大的质量之间(jiān)会产(chǎn)生对彼此特殊的效果，这(zhè)个理论叫做(zuò)MOND蒙(méng)德(dé)理论。如(rú)果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意(yì)味着(zhe)我(wǒ)们需要对(duì)现在(zài)的物(wù)理定律进行修正，这些发(fā)现也让很多人认为(wèi)暗物质假说(shuō)理论就(jiù)此(cǐ)终结(jié)。但(dàn)是在宇宙当中(zhōng)还有关(guān)于暗物质存在的(de)其他的理论证据，这些理论证据是蒙德理论所没法解释(shì)的“引(yǐn)力透镜(jìng)”。

径向(xiàng)距离为(wèi)37亿光年的子弹(dàn)星系(xì)团，由两个(gè)碰撞的星系(xì)团(tuán)所(suǒ)组成，类似这样的星团，它们大部分(fēn)的普通质量都在星系(xì)的气体当(dāng)中。当星(xīng)团以1000万公(gōng)里/小时发生碰撞的时(shí)候，星际气(qì)体的相(xiāng)互作用就会导致温(wēn)度的急剧(jù)升(shēng)高，速(sù)度大幅(fú)降低。所以在理论上(shàng)，在碰撞之后，子弹星(xīng)系(xì)团(tuán)大部分的质量将位于所有这些(xiē)气体所在的(de)中(zhōng)间区(qū)域(yù)。那么我(wǒ)们通过什么来验证(zhèng)它的(de)质(zhì)量(liàng)区域(yù)到(dào)底(dǐ)是不是集中在中间(jiān)呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯(bó)太空望远镜(jìng)传(chuán)回了(le)宇宙当中第一张全彩的高清照片，在(zài)照片中我们可以明显地看到很(hěn)多星(xīng)系似乎(hū)被拉(lā)伸产生了巨大的形变。其实这些星(xīng)系(xì)本(běn)身并不是真的(de)被扭曲了，也(yě)不是(shì)韦伯望远镜出了什么问题，而是这(zhè)样极(jí)遥远的(de)天体和我(wǒ)们(men)地球上的观测(cè)者之间。被一个质量(liàng)超级巨大(dà)的天体遮挡，这个超大质(zhì)量的东西的引(yǐn)力，会使身后更遥远星系的(de)光(guāng)都发生了扭(niǔ)曲。这个(gè)现象就是引力透镜效应(yīng)。这个(gè)巨(jù)大的天体(tǐ)可能是超(chāo)大质量(liàng)的黑洞或(huò)者(zhě)是暗物质。

所以(yǐ)当人们对子弹星系(xì)团观测的时候，发现(xiàn)它(tā)的大质量(liàng)区域(yù)并不是在中间，而是在(zài)两侧。所以最好(hǎo)的解(jiě)释方法(fǎ)就是当星团发生全部的碰撞时(shí)，可被观测到(dào)的质量(liàng)气体被卡(kǎ)在了(le)中间，暗物质(zhì)则直(zhí)接通(tōng)过了这个区域，并在(zài)两边形成了引(yǐn)力透镜(jìng)。对子弹星系团(tuán)的引力透镜(jìng)研究也被认为(wèi)是暗(àn)物质(zhì)存(cún)在的迄今为止最好(hǎo)的理论证据。

除此之外(wài)，还有来(lái)自(zì)宇宙当中最古(gǔ)老的(de)光。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之后，可见光终(zhōng)于可以畅通无阻(zǔ)地穿越在宇(yǔ)宙当中了(le)。经过了(le)130多亿(yì)年(nián)之后，这些光在宇宙(zhòu)空间背景(jǐng)上(shàng)留下(xià)了各相同性的(de)微波辐射(shè)。其中(zhōng)红色的部(bù)分表示温度较高的区域，蓝色则表示(shì)相对(duì)较冷的区域，但实际上它们之间的温差只有(yǒu)万分之(zhī)一。

科学(xué)家们通过对前景背景分离后的(de)二值图(tú)像(xiàng)进行连通域(yù)提取和标记之后发现，如果(guǒ)宇宙当中(zhōng)没有暗物质(zhì)，图形看起来(lái)不(bù)应该是这样(yàng)的(de)，而随着暗物质的增(zēng)加，一些峰值(zhí)的(de)幅度会减小(xiǎo)，才(cái)变(biàn)得看起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙(zhòu)微波背(bèi)景(jǐng)辐射的测(cè)量值(zhí)，我们需要(yào)的暗物质大约是普通(tōng)物质的5倍。这个数(shù)字与解释星系当中恒(héng)星运动所(suǒ)需(xū)要的(de)暗物质(zhì)比例是一致的。这就意味着。

用了一个简(jiǎn)单的(de)理论(lùn)框架，就很(hěn)好地解释了很多不同的观测(cè)结果。而(ér)暗物质的本质就是宇宙当中(zhōng)存在着某种类型的(de)粒子，它(tā)们(men)不参与(yǔ)任何其他(tā)的电(diàn)磁作用，只(zhǐ)通过引力来相(xiāng)互作用。所以如(rú)果能够(gòu)找到这(zhè)种粒子的(de)存在，就相当于找到了暗(àn)物(wù)质存在的(de)实际证据。这种粒子到底(dǐ)是什(shén)么？科(kē)学家们(men)已经提出(chū)了数十种的假想目标(biāo)，而要寻找这些不(bù)同的目标(biāo)粒子所需要(yào)的实验方式也不相(xiāng)同。在过去(qù)的几十(shí)年当(dāng)中，人类为了寻找这(zhè)些看(kàn)不见、摸不到(dào)，几乎不(bù)会与常规物质(zhì)相互(hù)作用(yòng)的“暗物(wù)质(zhì)”，科学家们已经(jīng)进行(xíng)了超(chāo)过50次的实验，却(què)没(méi)有(yǒu)任何实质性(xìng)的(de)发现，除了(le)一个地方，意大利的格兰(lán)萨索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山(shān)下1400米处的(de)地下矿井当(dāng)中，藏着地球上最大的地(dì)学实(shí)验(yàn)室(shì)，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高的探(tàn)测器(qì)，一直致力于寻找暗物(wù)质粒子的周(zhōu)期性震荡。

自1997年以(yǐ)来(lái)，这里的科(kē)学家声(shēng)称(chēng)观测到(dào)了某种信号(hào)。经过了(le)20多年(nián)的数(shù)据收(shōu)集，人们发(fā)现了一个有趣的事情。探测(cè)率会在每年的6月(yuè)份达到峰(fēng)值(zhí)，然后在11月降到最低，而(ér)且(qiě)在20年当中每年(nián)都是一样。一些(xiē)科学家(jiā)认为这可(kě)能(néng)是人类(lèi)发现暗物质的第一个直接证据。

但是(shì)为(wèi)什(shén)么暗物(wù)质会产(chǎn)生(shēng)周期性的年(nián)度信号(hào)呢？刚才我们讲了(le)太阳系正在以(yǐ)220公里/秒的速度围绕着银河系进行移动，那(nà)么如果暗物质存在宇(yǔ)宙当(dāng)中，这意味着我们也在以这样的速度(dù)在(zài)穿越着暗物质流(liú)，这(zhè)个过程中(zhōng)会产生相(xiāng)应的振(zhèn)荡，同时(shí)地球又以30公(gōng)里/秒的速度围绕太阳进(jìn)行旋转。所以有(yǒu)半年的(de)时间，地(dì)球(qiú)围(wéi)绕(rào)太阳(yáng)的方向(xiàng)与太阳环绕银河系(xì)的方向是一(yī)致的，而另外(wài)半年则(zé)与之相反。

而在6月份的时(shí)候，地球与太(tài)阳的方向正好(hǎo)达到完全一致(zhì)，这(zhè)是理论上地球穿越暗物质流最快的时段。而(ér)在11月份，又恰(qià)好(hǎo)达(dá)到了(le)最(zuì)慢值。尽管在(zài)实(shí)际的情况中，太(tài)阳(yáng)系相对(duì)银河系(xì)的平(píng)面呈现了(le)60度的倾(qīng)斜，但是这并不影响这个(gè)理论(lùn)的(de)有效(xiào)性。

因此科学家(jiā)认为这可以(yǐ)用(yòng)来(lái)解释，研究人员(yuán)们所观测到的周期性信号。当然(rán)也可能有其他的情况，造成这种年度周期信号(hào)的差(chà)异(yì)也可能是温度(dù)、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至连(lián)意大利游(yóu)客(kè)的数(shù)量也符合这个(gè)周期的规律。

所(suǒ)以，科学家们(men)又在南半球建立了(le)一个几(jǐ)乎相(xiāng)同的(de)实验室，这里的季节(jié)与(yǔ)之(zhī)前的实验(yàn)室正好相反，而在这里，地(dì)球穿(chuān)过(guò)暗物(wù)质流(liú)的运动(dòng)特征(zhēng)和第(dì)一个实验室是一样的。

因此，如(rú)果在(zài)这里可以得到相同的信号(hào)，就可(kě)以成(chéng)为暗物质所存(cún)在(zài)的非常有(yǒu)力的证据(jù)了(le)。但是(shì)由于(yú)这个实(shí)验室(shì)刚刚建成不久，所(suǒ)以截至目前(qián)还无法(fǎ)提供相应的数据支持。另(lìng)外(wài)，在(zài)2025年，NASA将会(huì)发射(shè)一台新(xīn)的望远镜，这台太(tài)空望远(yuǎn)镜叫(jiào)做“南(nán)希格雷斯罗(luó)曼(màn)”，它的主镜大(dà)小跟(gēn)哈勃望(wàng)远镜相同，但它的(de)宽(kuān)视场仪器提供的视(shì)野是哈勃红外仪器的100倍。南(nán)希格雷斯罗(luó)曼(màn)太空望(wàng)远镜其中一个(gè)关键的用途就(jiù)是(shì)探索暗物质背后的奥秘(mì)，对于探测(cè)的结果，我们(men)只能拭目以(yǐ)待了(le)。费米实验室粒子天体(tǐ)物理(lǐ)中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如(rú)果暗物质存(cún)在，它们极有可能拥有(yǒu)另一(yī)种神秘(mì)的效应(yīng)，这种暗物(wù)质效应，会支持宇宙当中(zhōng)生命的诞生，或者说是生(shēng)命进化(huà)的一个重要(yào)因素(sù)。

如果这(zhè)一(yī)理论得到进(jìn)一步的(de)证实，那么遍布(bù)宇宙当(dāng)中的(de)暗物质会(huì)不会(huì)意(yì)味着人类并(bìng)不孤单呢？或许在宇(yǔ)宙当(dāng)中某(mǒu)个角落的行星(xīng)上(shàng)，暗物质(zhì)正在通(tōng)过这(zhè)样(yàng)的(de)效应(yīng)创造生(shēng)命。当然，这些推论的大前提(tí)是要(yào)先找到(dào)暗物(wù)质存在的实际(jì)证据。那么(me)小伙伴(bàn)们，你(nǐ)们觉得暗物质到底(dǐ)存不(bù)存(cún)在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 《风起陇西》讲述了什么故事，《风起陇西》讲述了什么故事情节