宇宙是“人为(wèi)制(zhì)造”的？为何会存(cún)在科学无法解释的“暗(àn)物质”？暗物质又(yòu)究竟是什么？人类为了(le)寻找暗(àn)物质存在的证据，科学家们(men)在过去的几(jǐ)十年当(dāng)中进行了超(chāo)过(guò)50次的长(zhǎng)期实验，但是却没(méi)有发现任(rèn)何(hé)的(de)有效(xiào)证据。除(chú)了一个(gè)地方，在1687年出版(bǎn)的自然(rán)哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿发表(biǎo)了万有引(yǐn)力定律，它揭示(shì)了宇宙(zhòu)中天体运动的(de)规律。往(wǎng)后的几(jǐ)百年来，当天文学(xué)家们发现某些(xiē)天体运行轨道出现异常，不符合万(wàn)有引力定(dìng)律的(de)时候(hòu)，他们就会知道，周围一定(dìng)有未知(zhī)的天体通(tōng)过引(yǐn)力在(zài)摄动它的轨道。比(bǐ)如在(zài)1846年(nián)，奥本勒(lēi)维耶就通过天王星(xīng)运行轨道的异常，推算并(bìng)且发现了海王星的存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王星的发(fā)现都(dōu)是应(yīng)用万有引力(lì)定律所取得重大(dà)天文成就的(de)例子。但是这些发(fā)现都是在恒星系统的尺度当中，可当我们上升到星系或者是星团(tuán)的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正在研究和测量后发(fā)星系团的质(zhì)量(liàng)。这(zhè)是一个由数千(qiān)个星系所组成的巨(jù)大星系团，这些星系被引力(lì)束(shù)缚在一(yī)起。测(cè)量星系(xì)团的质(zhì)量一(yī)般会使用到两种方法，当两种(zhǒng)方(fāng)法结果(guǒ)一(yī)致，就可以确定其质量的范(fàn)围。

第(dì)一种是(shì)获得(dé)其(qí)"光度(dù)学的质量(liàng)"，需要的数据是测量各个星系的光度。

第二种(zhǒng)是动(dòng)力学质量的(de)计算，是(shì)利(lì)用光谱红(hóng)移测量星系团中的各(gè)个(gè)星系相对(duì)于星系团(tuán)的运动速度。当测量结(jié)果(guǒ)出(chū)来之后，兹威基(jī)彻(chè)底懵(měng)了，“动力学质(zhì)量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的(de)质量消失(shī)了，或者(zhě)说这(zhè)99%的质(zhì)量(liàng)并不(bù)以可见光的形式所存在，我们无法看到。最诡异的(de)是，在测量速度(dù)的过程中，兹威基发现星系团中很(hěn)多星系的(de)速(sù)度比理论上(shàng)要快(kuài)得多，按照牛(niú)顿(dùn)的运动学定律，仅靠这些可(kě)见星系(xì)的质(zhì)量所产生的引力是无法将它们(men)束缚在(zài)星系团内的，它们早就(jiù)应该被抛出星(xīng)系团之外了(le)，除非有一种(zhǒng)神秘的力量在起(qǐ)作(zuò)用(yòng)，这种力量来源于某种隐形的物质。

据此，兹维基(jī)提出了这样部分不可见的暗质(zhì)，它不(bù)发散(sàn)光、吸光、反射(shè)光，但是它(tā)们(men)却占据着(zhe)宇宙中绝大部分的(de)质量。只(zhǐ)是(shì)当时的(de)人们对这样的一(yī)种(zhǒng)说法不屑一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物质”这个(gè)词才(cái)再(zài)一次出(chū)现。天文(wén)学家维拉鲁宾和肯(kěn)特福特(tè)在观测(cè)仙女座星系中(zhōng)的恒星(xīng)运动。理论上来说，距(jù)离中(zhōng)心越(yuè)远的(de)恒星在其(qí)轨道上的运行(xíng)速度就会越(yuè)慢。但是他们观测的结果却让人感到不可思议。

随着与中心距离的(de)增加，恒星(xīng)的(de)旋转(zhuǎn)速度几(jǐ)乎保持不变。可是根据牛顿的万有(yǒu)引力定(dìng)律，在星(xīng)系当(dāng)中(zhōng)如果没(méi)有足够大的质量(liàng)来吸引它(tā)们(men)，这些外围的恒(héng)星早就被(bèi)甩到宇宙当中了(le)。基于这种(zhǒng)现象(xiàng)，科学家们会使用一种相(xiāng)对(duì)标准的(de)方法来(lái)解释暗物质的存(cún)在，这种方法就是测(cè)量星系当中气体在X轴上距离星系中心的距(jù)离，以及在Y轴上气(qì)体(tǐ)的旋(xuán)转速度。如果出现异常(cháng)的结果，就认为是由暗(àn)物(wù)质的力量进入其中。

于是科(kē)学(xué)家们通(tōng)过射电望远镜测(cè)量了距离(lí)星(xīng)系中心更(gèng)远(yuǎn)距离的氢(qīng)元素，发现它们(men)的旋(xuán)转(zhuǎn)速(sù)度(dù)并不符合牛顿的力学定律。我(wǒ)们的太阳系也不(bù)例外(wài)，太阳(yáng)系位于银河(hé)系的第三悬臂之上(shàng)，距离银河系中(zhōng)心(xīn)2.6万光年，根据万有(yǒu)引力定律进行计(jì)算，太阳系(xì)的运(yùn)行速度应该是160千米(mǐ)/秒，但实际上，太阳系正在以220千(qiān)米/秒的速(sù)度围绕银河(hé)系旋(xuán)转，这个实(shí)际(jì)速度(dù)远远大于理论速度，那(nà)么产(chǎn)生以上这种向心加速度的(de)原(yuán)因很可能就是存在着一种我们看不(bù)到(dào)的物质，是(shì)这些暗物质的(de)引力(lì)效应将星系聚集(jí)在了一起。

也是从这时开始，越来越多的研究人员开始相信暗物质(zhì)的存(cún)在。科(kē)学家(jiā)根据星(xīng)系外恒星轨道的速度，估算在星(xīng)系当中暗物(wù)质(zhì)的质量占整个(gè)星(xīng)系质量的(de)85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯一(yī)可以解释(shì)这个(gè)现(xiàn)象的(de)原因(yīn)。在一项新的研究(jiū)当中，科学家们发现，几乎(hū)没有引(yǐn)力(lì)效应(yīng)的遥远(yuǎn)恒星之间，也会(huì)出现速度上的(de)微小差异。另外，天文(wén)学家(jiā)还发现了一个(gè)反常的星系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距(jù)离地(dì)球大约2.5亿(yì)光年，大小和银河系(xì)不多，但是星(xīng)系当中存在的(de)恒星数量却只有银河(hé)系的千分之一。

所以在理论(lùn)上，该星系必须存在暗物质，否(fǒu)则就(jiù)会分(fēn)崩离析。但(dàn)是(shì)科学家们使用最先进的望远镜对其进行了40个(gè)小时的详细测量之后(hòu)，发(fā)现星系(xì)中的恒星运动(dòng)是可以用(yòng)正(zhèng)常的物质和力学(xué)定律来解释的(de)。那(nà)么又有人提出，也(yě)许该星系的暗物质，已经被附近的另一个(gè)大星(xīng)系剥离(lí)了。奇怪(guài)的是，它的附近没(méi)有任(rèn)何星系存在。造(zào)成这些现象的除了暗物质的假说之外，另一种可(kě)能就是人类对(duì)引力的(de)理解(jiě)还(hái)不够全面，引力很可能(néng)在(zài)不同尺度空间中的工作方式是不同的，这意味着在行星系(xì)尺度(dù)中的天(tiān)体会沿着它们的轨道(dào)，按照我们所理解的方式运(yùn)动。但是上升到星系和星团的尺度，引力之间的相互作(zuò)用则是不同的方(fāng)式。对于在星系团之(zhī)间的相互作(zuò)用，科学家还引(yǐn)入了外部场效应的概念，指(zhǐ)的是(shì)在数百万光年的规(guī)模(mó)上，巨大的质(zhì)量之(zhī)间(jiān)会产生对彼此特殊的效果，这个理论叫(jiào)做(zuò)MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们(men)需(xū)要(yào)对现在的物理定律进行修正，这(zhè)些发(fā)现也(yě)让(ràng)很多人认为暗(àn)物质(zhì)假说理(lǐ)论就此终结。但是在宇宙当中还有关(guān)于暗物质存在的(de)其(qí)他的理论(lùn)证(zhèng)据，这些理论证据(jù)是蒙德(dé)理论(lùn)所没法解释(shì)的(de)“引力(lì)透镜”。

径向(xiàng)距离(lí)为37亿光年的子(zi)弹星系团，由两个碰(pèng)撞的星系团(tuán)所组成，类(lèi)似这样(yàng)的星团，它(tā)们(men)大部分的普(pǔ)通(tōng)质(zhì)量都在星系的气体当中。当星团以1000万公里/小时(shí)发(fā)生碰撞的时候，星际气体的相(xiāng)互(hù)作(zuò)用就会导致温(wēn)度的急剧(jù)升高，速度大幅降低。所(suǒ)以在理论上，在(zài)碰撞之后，子弹星系团大部分的质(zhì)量将位于所有这些(xiē)气体(tǐ)所在的中间(jiān)区域。那么(me)我们通过(guò)什么来验证它的(de)质(zhì)量(liàng)区(qū)域(yù)到底(dǐ)是(shì)不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜(jìng)传(chuán)回(huí)了(le)宇宙当中第一张全彩的高(gāo)清照(zhào)片，在照片中我们可以明显地看到(dào)很多星系似乎被拉伸产生了巨(jù)大的形变(biàn)。其实这些星(xīng)系本身并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出了什么问题，而(ér)是这样极遥远的天(tiān)体和我们地球上(shàng)的观测者之间。被一个质量超级(jí)巨大的天体遮挡(dǎng)，这个超大(dà)质量的(de)东西的引力，会使身(shēn)后(hòu)更遥远星系的光都发生(shēng)了(le)扭曲。这个(gè)现象就是引(yǐn)力透镜效应。这个巨大的天(tiān)体可(kě)能是超大质量的黑洞或者(zhě)是暗物(wù)质。

所以当人们(men)对子弹星系团观测(cè)的时候，发现它的(de)大质(zhì)量区(qū)域并不是在中间，而是在(zài)两侧。所以最好的(de)解释方法就是当(dāng)星团发生全部(bù)的碰撞(zhuàng)时，可(kě)被观测到的质(zhì)量(liàng)气体被(bèi)卡在了中间(jiān)，暗(àn)物质则直接通过了这个区域，并在两边(biān)形成(chéng)了(le)引力透(tòu)镜。对子弹星系(xì)团(tuán)的(de)引(yǐn)力(lì)透镜研究也(yě)被(bèi)认为是暗(àn)物质存在的(de)迄今(jīn)为止最好的理论证据。

除(chú)此之外，还有来自宇(yǔ)宙当中最古(gǔ)老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万(wàn)年之后(hòu)，可(kě)见光终于可以畅通(tōng)无阻地(dì)穿越在(zài)宇宙(zhòu)当中了。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙(zhòu)空间背景上(shàng)留下(xià)了各(gè)相同性的微(wēi)波辐射。其中红(hóng)色的部分表示温度较高(gāo)的区域，蓝色则表示相对较冷的区域，但(dàn)实际上它们之间的温差只有万分之一(yī)。

科学家们通过对前景背(bèi)景分(fēn)离(lí)后的(de)二值图像(xiàng)进行连(lián)通(tōng)域提取(qǔ)和标记(jì)之后发现，如果宇宙当中没有暗(àn)物质，图形(xíng)看(kàn)起来不应该(gāi)是这样的，而随着暗物(wù)质的增(zēng)加，一些峰值(zhí)的(de)幅度会减(jiǎn)小，才变得看(kàn)起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波背景辐射的(de)测量值，我们需要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星运动所(suǒ)需要的暗(àn)物(wù)质比例是一致的。这就意味着。

用了(le)一个简单的理论框架(jià)，就很好地(dì)解释了很多不同的(de)观(guān)测结(jié)果。而(ér)暗物质的本质就是宇宙(zhòu)当中存在(zài)着某种类型(xíng)的粒子(zi)，它们不(bù)参与(yǔ)任何其他的电磁作用(yòng)，只(zhǐ)通过引力来相互作(zuò)用。所以如果能(néng)够找到这种粒子的(de)存在，就相当(dāng)于找到了暗(àn)物质(zhì)存在的实际证据。这(zhè)种粒子(zi)到底(dǐ)是什么？科(kē)学(xué)家们(men)已经提(tí)出了数十种的假想目标，而要(yào)寻找这些不(bù)同的目标粒子所(suǒ)需要的实(shí)验(yàn)方式也不相同。在过去的几十年(nián)当(dāng)中(zhōng)，人(rén)类为了寻找这(zhè)些看不见、摸不(bù)到，几乎不(bù)会与常规(guī)物质相互作用的(de)“暗物(wù)质”，科学(xué)家们(men)已经(jīng)进(jìn)行了超过50次的实(shí)验，却没有(yǒu)任何实质性的发现，除了一个地方，意大(dà)利(lì)的格兰萨索山，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉(mài)。

在山(shān)下1400米处的地(dì)下矿井当中，藏着地球上最大的(de)地学(xué)实验(yàn)室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高的探(tàn)测器，一直致(zhì)力(lì)于寻找暗物(wù)质粒(lì)子(zi)的(de)周期性震荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的科(kē)学家声称观测到了某(mǒu)种(zhǒng)信号(hào)。经过了20多年的数据收集，人们发现了一个(gè)有趣的事情。探测率会在每年的6月份达到峰(fēng)值，然后在11月(yuè)降到最低，而且在(zài)20年当中每年都(dōu)是一样。一些科学家(jiā)认为这可能是人(rén)类发现暗物质的第一个直接证据。

但(dàn)是(shì)为(wèi)什(shén)么暗物(wù)质会产生周期(qī)性的(de)年度信号呢？刚(gāng)才我们讲了太(tài)阳系正在以(yǐ)220公(gōng)里/秒的速度围绕着银河系进(jìn)行(xíng)移动(dòng)，那么(me)如(rú)果暗物质(zhì)存在(zài)宇宙当中，这意(yì)味着我们也在以这样的速度在穿(chuān)越着(zhe)暗(àn)物质流，这个过程(chéng)中会产生相应的振荡，同时地球又(yòu)以30公(gōng)里(lǐ)/秒的速度(dù)围绕(rào)太阳进行旋转。所以(yǐ)有半(bàn)年的时间，地球(qiú)围绕太阳的方向与太阳环(huán)绕银河(hé)系(xì)的方向是一致的(de)，而(ér)另外半年则与(yǔ)之相反(fǎn)。

而在6月份的时(shí)候，地球与太(tài)阳的方向正好达到完全一致(zhì)，这是理论上地球穿越暗(àn)物(wù)质流(liú)最快的时段。而在11月份，又恰好达到(dào)了最慢值。尽管(guǎn)在实(shí)际(jì)的情况(kuàng)中，太阳系(xì)相对银河系的平面呈现了(le)60度的倾(qīng)斜，但是这并不(bù)影响这个(gè)理论(lùn)的有(yǒu)效性。

因此科学家认为这可以(yǐ)用来解释，研究人员们(men)所(suǒ)观测到(dào)的周期性信(xìn)号。当然也可能有其他的情况，造成(chéng)这种年度周期信号的(de)差异也可能是温度、湿度、土(tǔ)壤中的水分、高山上的(de)积雪(xuě)，甚至连意大利(lì)游(yóu)客(kè)的数(shù)量也符合这个周期的规律。

所以，科学家们又(yòu)在南半球建立了一个几乎相同的实(shí)验室，这里的季节与之前的实验室正好相反，而在这里，地球穿过(guò)暗物质流(liú)的(de)运动特征和(hé)第(dì)一个(gè)实验室是一(yī)样的(de)。

因此，如(rú)果在这里(lǐ)可以得到(dào)相同(t物尽其才人尽其用是什么意思，人尽其用打一生肖óng)的信号，就可以成(chéng)为暗物质所存(cún)在(zài)的非常有力的证据了。但是由于(yú)这个(gè)实验室(shì)刚刚建成不久，所(suǒ)以截至目(mù)前还无法(fǎ)提供(gōng)相(xiāng)应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发(fā)射一台(tái)新的(de)望远镜，这(zhè)台太空(kōng)望远(yuǎn)镜叫做“南(nán)希(xī)格雷斯(sī)罗曼”，它(tā)的主(zhǔ)镜大小跟哈(hā)勃望(wàng)远镜相同，但它的宽视场仪(yí)器提供的视野是哈勃红外仪(yí)器(qì)的100倍(bèi)。南希(xī)格雷斯罗曼太空望远(yuǎn)镜其中一个(gè)关键的用(yòng)途(tú)就是探索暗物(wù)质背后的奥秘，对于探测(cè)的结果，我们只能拭目以待了。费米实验室粒子天体物理中(zhōng)心(xīn)的科学(xué)家(jiā)丹(dān)琥珀和贾森斯特芬(fēn)研究发现，如果暗物质存在，它们(men)极(jí)有可能拥有另一种(zhǒng)神秘的效(xiào)应，这种暗物(wù)质效应，会支持(chí)宇宙当中生命的诞(dàn)生(shēng)，或者说是生命进(jìn)化的一个重要因素。

如果(guǒ)这一(yī)理论得到进一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物(wù)质(zhì)会不会意味着人类并不(bù)孤单(dān)呢(ne)？或许在宇(yǔ)宙当中(zhōng)某个(gè)角落的行星上，暗物质正(z物尽其才人尽其用是什么意思，人尽其用打一生肖hèng)在通过这样的效应创造生命。当然，这些(xiē)推论的大前提是要先找到暗物质(zhì)存在的实(shí)际(jì)证(zhèng)据。那(nà)么小伙(huǒ)伴(bàn)们，你们(men)觉得(dé)暗物(wù)质到(dào)底存不存在呢？喜欢(huān)请点赞，你的支持(chí)是(shì)我更(gèng)新(xīn)的(de)动力！

未经允许不得转载：绿茶通用站群 物尽其才人尽其用是什么意思，人尽其用打一生肖