宇宙是(shì)“人(rén)为制造”的？为何(hé)会存在科学无法解释的“暗物(wù)质”？暗物质(zhì)又究竟是什么？人类为了(le)寻找暗物质存在的(de)证据，科学家们在(zài)过(guò)去的(de)几十年当中进行(xíng)了超(chāo)过50次的长期实(shí)验，但是(shì)却没(méi)有发现任何的(de)有效证据(jù)。除了(le)一个地方，在(zài)1687年出版(bǎn)的自然哲学数(shù)学原理(lǐ)一书中，埃萨克牛(niú)顿(dùn)发表了万有引力定律，它揭(jiē)示了宇(yǔ)宙中天(tiān)体运动的规律。往后的(de)几百(bǎi)年来，当天文学家们发现某些天体运(yùn)行轨道出(chū)现异常，不(bù)符合万有引力定律的时候，他(tā)们就(jiù)会知道，周围(wéi)一定有未知的(de)天体通过(guò)引(yǐn)力(lì)在摄动(dòng)它的轨道。比如(rú)在1846年，奥本勒(lēi)维耶就通过天(tiān)王星(xīng)运行(xíng)轨道的异常，推算并且发现了海(hǎi)王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的(de)发(fā)现都是应用万有引力定律所取(qǔ)得重大天文成(chéng)就的例(lì)子。但(dàn)是这些发现都是在恒(héng)星系统的尺度当中，可当我们上升到星系或者是星团的尺度，事(shì)情就(jiù)开(kāi)始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理(lǐ)学家弗里茨(cí)兹威(wēi)基正在研究(jiū)和测(cè)量后发(fā)星系团的质量(liàng)。这是一个由数(shù)千个星系所组(zǔ)成的(de)巨大星系团(tuán)，这(zhè)些星系被引力束缚(fù)在(zài)一(yī)起。测(cè)量星(xīng)系团的质(zhì)量一般会使用(yòng)到两种方(fāng)法，当两种(zhǒng)方法结(jié)果(guǒ)一(yī)致，就可以确定其(qí)质量的范围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需要的数(shù)据是测量各个星系(xì)的(de)光度。

第二种是动力学(xué)质量(liàng)的计(jì)算，是利(lì)用光谱红移测量(liàng)星系团中(zhōng)的各个星系相对于星系团(tuán)的运动速度。当测量结果出(chū)来之后(hòu)，兹(zī)威基(jī)彻底懵(měng)了，“动力(lì)学质量”竟(jìng)然是“光(guāng)度学质量”的400倍。这意味着，后(hòu)发(fā)座(zuò)星系团有(yǒu)99%的质(zhì)量消(xiāo)失了(le)，或者说这99%的质量(liàng)并不以可见(jiàn)光的(de)形(xíng)式所存在，我们(men)无法看到(dào)。最诡异的是，在测量速度的过程中，兹威基(jī)发(fā)现星系(xì)团中很多(duō)星系(xì)的速度比理论上(shàng)要(yào)快得(dé)多，按照牛顿的(de)运(yùn)动学定律，仅靠这些可见星系的质量所产生的引力是无法将它们束缚在星系团内(nèi)的，它(tā)们早就应该被抛出星系团之外了，除非(fēi)有一种神秘(mì)的力量在起(qǐ)作用，这(zhè)种力量来源于某种(zhǒng)隐形的物质山西有多少人口2023年，山西有多少人口2022(zhì)。

据(jù)此，兹维基提出(chū)了这样部分不可(kě)见的暗质，它不发散(sàn)光(guāng)、吸光、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝大部分的质量(liàng)。只是当(dāng)时的人(rén)们对这样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个(gè)词才(cái)再一次出现。天(tiān)文学(xué)家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙(xiān)女(nǚ)座星系中(zhōng)的(de)恒星运动。理(lǐ)论上来说，距(jù)离中心(xīn)越(yuè)远(yuǎn)的恒(héng)星(xīng)在其轨道上的运行(xíng)速度就会越慢。但是他(tā)们(men)观测的结果却让人感到不可(kě)思议。

随着与(yǔ)中(zhōng)心(xīn)距离的增加，恒星的旋转速(sù)度几乎保持不变。可(kě)是根(gēn)据牛顿的万(wàn)有引力定律，在星(xīng)系当中(zhōng)如果没有足够大的质量来(lái)吸引它们，这些外围的恒星早就被(bèi)甩(shuǎi)到宇宙当中(zhōng)了。基(jī)于这种现象，科(kē)学(xué)家们会使用一种相对标(biāo)准的方法来解释(shì)暗物(wù)质的存在(zài)，这种(zhǒng)方法就是测量星系当中气体在X轴上距离星系中心的(de)距离，以(yǐ)及在Y轴(zhóu)上气(qì)体的旋转速度(dù)。如果出(chū)现异常的结果，就认为(wèi)是(shì)由(yóu)暗物(wù)质的力量进入其中。

于(yú)是(shì)科学家们通(tōng)过射电望远镜测量了距离(lí)星系中(zhōng)心更远距离的氢元(yuán)素，发现它(tā)们的旋转速度并不(bù)符合牛顿的力学定律。我们的太阳系也(yě)不例(lì)外，太阳系位于银(yín)河系的(de)第三悬(xuán)臂(bì)之(zhī)上(shàng)，距离(lí)银河系中心2.6万光(guāng)年(nián)，根(gēn)据万有(yǒu)引力定律进行计算，太阳系的(de)运行速度应该是160千(qiān)米/秒，但(dàn)实际上，太阳(yáng)系(xì)正在以220千(qiān)米/秒的(de)速度(dù)围绕(rào)银河系旋转，这个实际速度远远大于(yú)理论速度，那么(me)产(chǎn)生(shēng)以(yǐ)上这种向心加(jiā)速度(dù)的原因(yīn)很(hěn)可能(néng)就是存在着一种我(wǒ)们看不到的物质，是(shì)这些暗物质的(de)引(yǐn)力效应将(jiāng)星系聚集在了一(yī)起(qǐ)。

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(cún)在。科学家(jiā)根据星系外恒(héng)星轨道的速度，估算在星系当(dāng)中暗物质的质量占(zhàn)整个星(xīng)系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一(yī)可以解释这个现(xiàn)象的(de)原因。在一(yī)项(xiàng)新的研究当(dāng)中，科学家们发(fā)现，几乎没(méi)有引力效应的遥远恒星之间，也会(huì)出现(xiàn)速度上的微小(xiǎo)差(chà)异。另外，天文学家(jiā)还(hái)发现了一个反常(cháng)的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星(xīng)系(xì)距(jù)离地球(qiú)大(dà)约2.5亿光(guāng)年，大小和山西有多少人口2023年，山西有多少人口2022(hé)银(yín)河(hé)系不(bù)多，但(dàn)是星系当中存(cún)在的恒星数量却只(zhǐ)有银河系的千分之一(yī)。

所(suǒ)以在理论上，该星系必须存在暗物质，否则就(jiù)会分(fēn)崩离析(xī)。但是科(kē)学家(jiā)们使(shǐ)用最先进的望远镜(jìng)对其进行了(le)40个小时的详细测(cè)量(liàng)之(zhī)后，发现(xiàn)星系(xì)中(zhōng)的恒星运动是可(kě)以用正常的物质和(hé)力学定(dìng)律来解释的。那么又有人提出，也许该星系的暗物质，已经被附近的另一个大星系剥离了。奇怪的是(shì)，它的附近没有任何星系存在。造(zào)成这些现象(xiàng)的除了暗物质的假说之外(wài)，另一种可能就是人类(lèi)对引力(lì)的理(lǐ)解还不够全面，引(yǐn)力很可能在不同尺度空间中的(de)工作方式(shì)是不同的(de)，这意(yì)味着在行星系(xì)尺度中的天体(tǐ)会沿着它(tā)们的(de)轨(guǐ)道，按照(zhào)我(wǒ)们所理解(jiě)的方式(shì)运(yùn)动。但是上升到星系和星团的尺(chǐ)度(dù)，引力(lì)之(zhī)间的相互作用则是不同(tóng)的方式(shì)。对于在星系团之间的相互作用，科学家还引入了外(wài)部(bù)场效应的概念，指(zhǐ)的是在数百万光年的(de)规模(mó)上，巨大的(de)质量(liàng)之(zhī)间会(huì)产生对彼此特殊(shū)的效果，这(zhè)个理论叫(jiào)做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)成立，这意味着(zhe)我们(men)需要对现(xiàn)在的物理定律进(jìn)行修正，这些发(fā)现也(yě)让很(hěn)多(duō)人(rén)认为暗物(wù)质假说理论就此终(zhōng)结。但(dàn)是在宇宙(zhòu)当中还有(yǒu)关(guān)于暗物(wù)质存在(zài)的其他的理论(lùn)证(zhèng)据(jù)，这(zhè)些(xiē)理论证(zhèng)据是蒙德理(lǐ)论所(suǒ)没法解(jiě)释的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹(dàn)星系团，由两个(gè)碰撞的星系团所组成，类似(shì)这样的星团，它们大部分的普(pǔ)通(tōng)质(zhì)量都在星系的(de)气(qì)体当中。当星团以1000万公里(lǐ)/小时发生碰撞的时候(hòu)，星际气体的相互作用就会导致温度的急剧升高，速度大幅(fú)降低。所以(yǐ)在理(lǐ)论上，在碰(pèng)撞(zhuàng)之后，子弹星(xīng)系团大部分的质量将位于所有这些气体(tǐ)所在的中间区域。那么我(wǒ)们(men)通过什么来验证它的(de)质(zhì)量区域(yù)到(dào)底是不是集中(zhōng)在(zài)中间呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜传回了宇(yǔ)宙当中第一张全(quán)彩的高清照片，在(zài)照片(piàn)中我们(men)可以(yǐ)明显地看到很多(duō)星系似乎被(bèi)拉伸产生了巨大的形变。其实(shí)这些(xiē)星系本身并不是(shì)真的被扭(niǔ)曲了，也(yě)不是韦伯(bó)望(wàng)远镜出了什么(me)问题，而是这样极遥远的(de)天(tiān)体和我们地球上的观测者之间。被一个(gè)质量超级巨(jù)大的天体遮挡(dǎng)，这个超(chāo)大质量的东(dōng)西的引力，会使身后(hòu)更遥远星系的(de)光都发生了(le)扭(niǔ)山西有多少人口2023年，山西有多少人口2022曲(qū)。这个现象就是引力透镜效应。这(zhè)个巨大的天体可能是超大质量的黑(hēi)洞或者(zhě)是暗物(wù)质。

所以(yǐ)当人们(men)对子弹星系团观测的时(shí)候，发现(xiàn)它的大质量区域并不(bù)是在中间，而是在两侧。所以最好的(de)解释方法就是当(dāng)星团发(fā)生全(quán)部的碰撞时，可被观(guān)测到的质量气体被卡在了中间，暗物质(zhì)则直接通(tōng)过了这个(gè)区域，并在(zài)两边(biān)形成了引(yǐn)力(lì)透(tòu)镜。对子弹(dàn)星系团(tuán)的引力(lì)透镜研究(jiū)也被认(rèn)为是(shì)暗物质存在的迄今为止最好(hǎo)的理论证据。

除此之外，还有来自(zì)宇宙当(dāng)中最古老的光(guāng)。从宇宙大爆炸开(kāi)始，38万(wàn)年之后，可见(jiàn)光(guāng)终(zhōng)于(yú)可以畅(chàng)通无阻地穿越在宇宙当中了(le)。经过了130多亿(yì)年之后，这些光在宇宙空间背景(jǐng)上留下了各相同(tóng)性的(de)微波(bō)辐射。其中红色的部(bù)分(fēn)表示(shì)温度较高(gāo)的区域，蓝色(sè)则表(biǎo)示(shì)相(xiāng)对较冷的(de)区域，但(dàn)实际上它们(men)之间的温差只(zhǐ)有万分(fēn)之(zhī)一。

科学家们(men)通过对前景(jǐng)背景(jǐng)分离后的二值(zhí)图像进行连通(tōng)域提取和(hé)标记(jì)之后(hòu)发现，如(rú)果宇宙当中没有暗物(wù)质，图形看(kàn)起来不应该是这样(yàng)的(de)，而随着暗物质的增加，一些峰值的幅度(dù)会减小(xiǎo)，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微波背(bèi)景(jǐng)辐射的测量值，我们需要的暗(àn)物质大约是(shì)普通物质的5倍(bèi)。这个数字(zì)与解释星系(xì)当中恒星运动所需要的暗物质比例是一致(zhì)的。这就意味着。

用了一(yī)个简(jiǎn)单的理论(lùn)框架(jià)，就很好地解释了(le)很多不同的观测结果(guǒ)。而暗物(wù)质的本质就(jiù)是(shì)宇宙当中存在着某种类型的粒子，它们不参(cān)与任(rèn)何其他的电磁作用，只通过引(yǐn)力来相互作用(yòng)。所以如(rú)果能够(gòu)找到这种粒子的存在(zài)，就(jiù)相当(dāng)于找到了暗物质存在的(de)实(shí)际证据。这(zhè)种粒子到底是(shì)什么？科(kē)学家们(men)已经提出了数(shù)十(shí)种的(de)假想目标，而要寻找这些不同的目标粒子(zi)所需要的实验方式也不相同。在(zài)过去的几(jǐ)十(shí)年当中(zhōng)，人类为了寻找这些看不(bù)见(jiàn)、摸不到，几乎不(bù)会与常规物(wù)质相互作用(yòng)的(de)“暗物质”，科学家们(men)已经进(jìn)行了超过50次的实(shí)验，却没有任何(hé)实质性(xìng)的发现，除了一个地(dì)方，意大利的格(gé)兰(lán)萨索山，隶属(shǔ)于阿(ā)尔卑斯(sī)山脉(mài)。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最大的(de)地学实验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼高的探(tàn)测(cè)器，一直致力(lì)于寻找暗物质粒(lì)子的周期性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的(de)科(kē)学家声称(chēng)观测(cè)到了某种(zhǒng)信(xìn)号。经(jīng)过了20多年的数据收集，人们发现了一个有趣的事情。探测率会在(zài)每年的6月份达到(dào)峰值，然(rán)后在(zài)11月降到最低，而且(qiě)在20年当中每(měi)年都是一样(yàng)。一些科学家(jiā)认为(wèi)这可能是人类发现暗物质(zhì)的(de)第一个直(zhí)接(jiē)证据。

但是为什么暗物质会(huì)产生(shēng)周期(qī)性的年度(dù)信号呢？刚(gāng)才我们讲了太(tài)阳(yáng)系(xì)正(zhèng)在以220公里/秒(miǎo)的速度(dù)围绕着(zhe)银河(hé)系进行移动，那(nà)么(me)如果暗物(wù)质(zhì)存(cún)在(zài)宇(yǔ)宙当中，这意味着我们也在以这样(yàng)的(de)速度在穿越(yuè)着暗物(wù)质流(liú)，这(zhè)个(gè)过程中会产生相(xiāng)应的振荡，同时地球(qiú)又(yòu)以30公里/秒的速度围绕太阳(yáng)进行旋转(zhuǎn)。所以有半年的时间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银河(hé)系的方向(xiàng)是一(yī)致的，而另外半年则与之相反(fǎn)。

而在6月(yuè)份的时候(hòu)，地球(qiú)与(yǔ)太阳的方向(xiàng)正好达到完全(quán)一(yī)致，这是理论上地球穿越暗物质(zhì)流最快(kuài)的时段。而在11月份(fèn)，又恰好达(dá)到了最慢值。尽管在(zài)实(shí)际的情况中，太(tài)阳系相对银河系的平面呈现了60度的(de)倾斜，但是这并(bìng)不影响(xiǎng)这个理论的有(yǒu)效性(xìng)。

因此科学家认为这可以用来解释，研究人员们所(suǒ)观(guān)测到的周(zhōu)期性信号。当然(rán)也可能(néng)有其他的情(qíng)况(kuàng)，造成这种年度周(zhōu)期信(xìn)号的差异(yì)也(yě)可能是(shì)温度、湿度、土壤中的水分(fēn)、高山上的积(jī)雪，甚至连意大利游(yóu)客的数量也(yě)符合(hé)这个周期(qī)的规(guī)律。

所以，科(kē)学家们又在(zài)南半球建立了一个几乎相同的实验室，这里(lǐ)的季节与之前的实验室正好相反，而在这里，地(dì)球穿过暗物质流的运动特征(zhēng)和第一个实验室(shì)是一样的。

因此(cǐ)，如果在这里(lǐ)可以得到相同的信号，就可(kě)以成为暗物(wù)质所存(cún)在的(de)非常(cháng)有力的证据了。但是由于这个实验室刚刚建成(chéng)不(bù)久，所(suǒ)以截(jié)至目前还无法提供相(xiāng)应的数据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射一台(tái)新(xīn)的望(wàng)远(yuǎn)镜，这(zhè)台太空望远镜(jìng)叫做“南希格雷(léi)斯罗曼”，它的(de)主镜(jìng)大小跟哈勃望远镜相同(tóng)，但(dàn)它的宽(kuān)视场仪器提供的(de)视野是哈勃红外仪器的(de)100倍。南希格(gé)雷斯罗(luó)曼太空望(wàng)远镜(jìng)其中一个关键的用途就是探(tàn)索暗(àn)物(wù)质(zhì)背后的奥秘(mì)，对(duì)于探(tàn)测的结果，我(wǒ)们只能拭目以待(dài)了。费米实验室粒子(zi)天体物理中心的(de)科(kē)学家丹琥珀和贾森斯(sī)特(tè)芬研究(jiū)发现，如果(guǒ)暗(àn)物质(zhì)存在(zài)，它们极有可(kě)能拥有另一种神秘的效(xiào)应，这种暗物(wù)质(zhì)效应，会(huì)支(zhī)持(chí)宇宙当中生命的诞生，或者说是生命进化的一个重要因素。

如果(guǒ)这一(yī)理论得(dé)到(dào)进(jìn)一(yī)步的(de)证实，那么遍布宇宙(zhòu)当中的暗物质(zhì)会不会意味着人(rén)类并(bìng)不孤单呢？或许在宇宙当中某个(gè)角落的(de)行星上，暗物(wù)质(zhì)正在通过这样的效(xiào)应(yīng)创造生命。当然，这些推(tuī)论的(de)大前(qián)提是要先找(zhǎo)到暗物质存在的实际证据。那(nà)么小伙伴(bàn)们，你们觉得(dé)暗物质到底存(cún)不存在(zài)呢？喜欢请(qǐng)点赞，你(nǐ)的支(zhī)持是(shì)我(wǒ)更新的动力！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 山西有多少人口2023年，山西有多少人口2022