宇宙是“人为制造”的？为何会存(cún)在科学无法解释的“暗物质”？暗物质又究(jiū)竟是什么？人类(lèi)为了寻找暗物质存在的证据(jù)，科学家们在过去的几十年当中进行了超过50次的长期实验，但是却没有发现任何的有效证据。除了一个(gè)地方，在1687年出版的(de)自然哲(zhé)学数学原理一书中，埃(āi)萨克牛(niú)顿发表了万(wàn)有引力定律(lǜ)，它揭(jiē)示了宇宙(zhòu)中天体运动的规律。往后(hòu)的几百年来(lái)，当天文学(xué)家们发(fā)现某些天体运(yùn)行(xíng)轨道出现异常，不符合万有引力定律的时候，他们就会知道，周围一定有未知的天体(tǐ)通过(guò)引力在摄动(dòng)它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过天王星运行轨(guǐ)道的(de)异常，推算(suàn)并(bìng)且发(fā)现(xiàn)了海王星的存在。另外，哈雷(léi)彗(huì)星、冥王星的发现(xiàn)都是(shì)应用万有引力定律所取(qǔ)得重大天(tiān)文成就的(de)例子。但(dàn)是(shì)这些发现都(dōu)是在恒星(xīng)系统的尺度(dù)当中(zhōng)，可当(dāng)我们上升到星(xīng)系或者是星团的尺度，事情就(jiù)开始(shǐ)变得(dé)诡异(yì)了。

1933年，瑞士(shì)的物(wù)理学家弗里(lǐ)茨兹威(wēi)基正在研究和测量后发星系团的质量(liàng)。这是一个由数千(qiān)个星系所组成的巨大星系(xì)团，这些星(xīng)系(xì)被引力束缚在(zài)一起。测(cè)量星系团(tuán)的质量一般(bān)会(huì)使(shǐ)用到(dào)两(liǎng)种方法，当两种方法结果一致(zhì)，就可以确(què)定其质量的范(fàn)围。

第一(yī)种(zhǒng)是获得其"光度(dù)学的(de)质量(liàng)"，需要的数据(jù)是测量各个星系的光度。

第二种是动力(lì)学质(zhì)量的计算，是(shì)利用(yòng)光谱红移(yí)测量星系团(tuán)中的各(gè)个星系相对于星系团的运动速度。当测量结果出(chū)来之(zhī)后，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动力学质(zhì)量”竟(jìng)然是“光度学质量”的400倍。这(zhè)意味着，后发座星(xīng)系(xì)团有99%的(de)质(zhì)量消失了，或(huò)者说(shuō)这99%的(de)质量并不以可见光的形式所(suǒ)存在(zài)，我们无法看(kàn)到。最(zuì)诡(guǐ)异的(de)是(shì)，在测量(liàng)速度的(de)过程中，兹(zī)威基发现星系团(tuán)中很多星(xīng)系(xì)的速(sù)度比(bǐ)理论上要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星系的质量(liàng)所(suǒ)产生的引力是无法将(jiāng)它们束(shù)缚(fù)在星系团内(nèi)的，它们早(zǎo)就应(yīng)该(gāi)被抛出星(xīng)系团(tuán)之外(wài)了(le)，除非有一种神(shén)秘的力量在起作用(yòng)，这(zhè)种力量来源于某种隐(yǐn)形(xíng)的物质。

据此，兹维基提出了(le)这样部分(fēn)不可见(jiàn)的暗质，它不发散(sàn)光、吸光(guāng)、反射光，但是它(tā)们(men)却占据着宇宙中绝大部分的质(zhì)量。只是当时的人们对这(zhè)样的一种说法不屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这个词才(cái)再一(yī)次出(chū)现。天文学家维拉鲁宾(bīn)和肯(kěn)特福特在观测仙女座(zuò)星系中的(de)恒(héng)星运动。理论上来说，距离中心(xīn)越远的恒星在其轨道上的运(yùn)行(xíng)速度(dù)就会越慢。但是他们(men)观(guān)测(cè)的结(jié)果却让人感到不可思议。

随着与(yǔ)中心(xīn)距离的增(zēng)加，恒星的旋转速度几乎保(bǎo)持(chí)不变(biàn)。可是根据牛顿的万有引力定(dìng)律，在星(xīng)系当中如果没有(yǒu)足够大的(de)质(zhì)量来吸引它们，这(zhè)些外围的恒星(xīng)早就被甩到宇宙(zhòu)当中了。基于这(zhè)种现象(xiàng)，科学家们(men)会使用一种相对标准的方(fāng)法来(lái)解释暗物质(zhì)的存在，这(zhè)种方法就是测量星(xīng)系当中(zhōng)气体在X轴上距离星系(xì)中心的(de)距离，以(yǐ)及(jí)在Y轴上气(qì)体的旋转速度。如果出现异常的结果(guǒ)，就认为是由暗物质的力量进入其中(zhōng)。

于是科学家(jiā)们通过射电望远镜(jìng)测(cè)量了距离星系中(zhōng)心(xīn)更远(yuǎn)距离(lí)的氢元素，发现它们的(de)旋转速度并不符合(hé)牛顿的(de)力学定律。我们的太阳系也不例(lì)外，太阳系位于银河(hé)系(xì)的第三悬(xuán)臂(bì)之上，距离银河系(xì)中心(xīn)2.6万光年，根据万有(yǒu)引(yǐn)力定律进(jìn)行计算，太阳系(xì)的运行(xíng)速度应该是(shì)160千米/秒，但实际上，太阳(yáng)系(xì)正在以220千(qiān)米/秒的(de)速(sù)度围绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实际速度远远大(dà)于理(lǐ)论速度(dù)，那么产生以上这种向心加速度的原(yuán)因很可(kě)能就是存在着一(yī)种我(wǒ)们(men)看不到的物质(zhì)，是这些暗(àn)物质(zhì)的引力效(xiào)应将星系聚集在了(le)一起。

也(yě)是从这时开始，越来越多(duō)的研究人员开(kāi)始相(xiāng)信暗物质的存在。科学家根据星系外恒星(xīng)轨道的(de)速度，估算在星系当中暗物质(zhì)的质量占(zhàn)整个星系(xì)质量的85%。但是，暗物(wù)质并不是唯一(yī)可以解释(shì)这个现象的原因(yīn)。在一项新(xīn)的研究当中，科学家们发(fā)现，几乎没有引力(lì)效应(yīng)的(de)遥远恒星之间，也会出现(xiàn)速(sù)度上的微小差异。另(lìng)外，天(tiān)文(wén)学(xué)家(jiā)还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离(lí)地球大约2.5亿光年，大小和(hé)银(yín)河系不多，但(dàn)是星系当(dāng)中存在的恒星数量(liàng)却只有银河系(xì)的千分之一。

所以(yǐ)在理(lǐ)论上，该星系(xì)必(bì)须存(cún)在暗物质，否(fǒu)则就会(huì)分崩(bēng)离(lí)析。但是科学家们使用最先进的望远镜对其(qí)进行了40个小时的详细测量之后，发现星系中的(de)恒星运(yùn)动是可以用正常的物质和力学定律(lǜ)来解释的。那么又有人(rén)提出，也许该星(xīng)系的暗物(wù)质，已经被附近的另一个大(dà)星系剥离了。奇(qí)怪的是，它的(de)附(fù)近没有任何(hé)星系存在。造(zào)成这些(xiē)现象(xiàng)的除了暗物质(zhì)的(de)假说之外，另一(yī)种(zhǒng)可能就是人类(lèi)对引力的理解还不(bù)够全面，引力很可能在不同尺度空间中的工作(zuò)方式是不同的，这(zhè)意味着(zhe)在行星系尺度中(zhōng)的天体会(huì)沿着它们的轨道，按照我们所理解(jiě)的方式运动(dòng)。但是上升到(dào)星(xīng)系和星团的尺度，引力之(zhī)间的相互作用则是不(bù)同的方式(shì)。对(duì)于在星系(xì)团之(zhī)间的相互作用，科学家还引(yǐn)入(rù)了外部场效(xiào)应的概(gài)念(niàn)，指(zhǐ)的是在数百万光年的规(guī)模上(shàng)，巨(jù)大的(de)质量(liàng)之(zhī)间会产生对彼(bǐ)此(cǐ)特殊(shū)的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙(méng)德理论成(chéng)立，这(zhè)意味(wèi)着(zhe)我们需要对现在(zài)的物理定律进行(xíng)修(xiū)正，这些发现也让很多人认为(wèi)暗物(wù)质假说理论就此终结。但(dàn)是(shì)在(zài)宇(yǔ)宙(zhòu)当中还(hái)有关于(yú)暗(àn)物(wù)质存在的其他的理论证据，这些理论(lùn)证据(jù)是(shì)蒙德理论所没(méi)法(fǎ)解释的“引力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光年(nián)的子弹(dàn)星系团，由两(liǎng)个碰撞的星系团所组成(chéng)，类似这样的(de)星团(tuán)，它们大部分的普通质量都在星系的气体当中。当星团以(yǐ)1000万公里/小(xiǎo)时(shí)发(fā)生碰撞(zhuàng)的(de)时候，星际(jì)气体的相互(hù)作用就(jiù)会导致温度的急剧升高，速度大淀粉勾芡后为什么会变稀，勾芡不泄汤的秘诀(dà)幅降(jiàng)低(dī)。所以在理(lǐ)论上，在碰撞之后，子弹星系(xì)团大(dà)部分的(de)质量将位(wèi)于(yú)所(suǒ)有这些气(qì)体所(suǒ)在的中间区域。那么我(wǒ)们通过什么来验证它的质量(liàng)区域到底(dǐ)是不是(shì)集中在中(zhōng)间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传(chuán)回(huí)了宇宙当中第一张全(quán)彩的高清照片(piàn)，在照(zhào)片中(zhōng)我们可以明显(xiǎn)地(dì)看到很多(duō)星系似乎被拉伸产(chǎn)生了巨(jù)大的(de)形变。其(qí)实这些(xiē)星系本身并不是真的被扭曲了(le)，也(yě)不(bù)是韦伯望(wàng)远镜出了什(shén)么问题，而是这样极遥远的天体和(hé)我们地球(qiú)上(shàng)的观测者之间。被一个质(zhì)量超级巨大的天体遮(zhē)挡，这个超大质量(liàng)的东西的(de)引(yǐn)力，会使身(shēn)后更遥远(yuǎn)星系(xì)的光都发生了扭曲。这个(gè)现象(xiàng)就(jiù)是(shì)引力透(tòu)镜(jìng)效应。这个巨大(dà)的天体可(kě)能是超大质(zhì)量(liàng)的(de)黑洞(dòng)或者是暗物质。

所以当人们对(duì)子弹星系(xì)团观测的时候(hòu)，发(fā)现它的(de)大(dà)质量区域(yù)并不是(shì)在中间，而是(shì)在两侧。所以最好的解释方(fāng)法就是当星(xīng)团发生全部的(de)碰(pèng)撞时，可被观(guān)测到的(de)质量气体被卡在了中间，暗物(wù)质(zhì)则(zé)直接通过(guò)了这个区域，并(bìng)在两边形成(chéng)了引力(lì)透镜。对子弹星(xīng)系团(tuán)的引力透镜(jìng)研(yán)究也被认为是暗物质存在的迄(qì)今为止最好的理论证据。

除此之(zhī)外(wài)，还有来自宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)最(zuì)古老(lǎo)的光。从宇(yǔ)宙大爆炸(zhà)开始，38万年之后，可见光终于可(kě)以(yǐ)畅通无阻(zǔ)地穿越在宇宙当中了(le)。经过了130多亿年(nián)之后，这些光在(zài)宇宙空(kōng)间(jiān)背景上(shàng)留(liú)下了各相同(tóng)性(xìng)的微波辐(fú)射。其中红色的部分(fēn)表示温(wēn)度(dù)较高(gāo)的区域(yù)，蓝色则表(biǎo)示相对较冷(lěng)的区域，但实际上它们(men)之间的温差(chà)只(zhǐ)有万(wàn)分之一。

科(kē)学家们通过(guò)对前景(jǐng)背景分离(lí)后(hòu)的二值图像进(jìn)行(xíng)连通域提(tí)取和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗(àn)物质(zhì)，图形看起(qǐ)来(lái)不应该(gāi)是这样的，而随(suí)着暗物质的增加(jiā)，一(yī)些峰值(zhí)的幅度会减(jiǎn)小，才变得看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微波背景辐射的测(cè)量值，我们需要的(de)暗物质(zhì)大约是普通物(wù)质的5倍。这(zhè)个数字与解(jiě)释星系当中(zhōng)恒星运动所需要的暗物质比例是一致的。这就意味(wèi)着。

用了一个(gè)简单的(de)理(lǐ)论框架，就很(hěn)好地解释了很多不(bù)同(tóng)的观测结果。而暗物(wù)质的本质就(jiù)是宇(yǔ)宙当(dāng)中存(cún)在着某种类型的粒子，它们不参与(yǔ)任何其他的电磁作用，只通过(guò)引(yǐn)力(lì)来相互作用。所以如果能够(gòu)找到这(zhè)种粒(lì)子的存在，就相当(dāng)于(yú)找到(dào)了暗物质存在的实(shí)际(jì)证据。这种粒子到(dào)底是(shì)什么？科学家们已经提出了(le)数十种的假想目(mù)标，而要(yào)寻找这(zhè)些不同的目标粒子(zi)所需要(yào)的实验方(fāng)式也(yě)不(bù)相(xiāng)同(tóng)。在过(guò)去的几十年当中，人类(lèi)为了(le)寻(xún)找这些看不见、摸不到，几乎不(bù)会与(yǔ)常规物质(zhì)相互(hù)作用的“暗物质”，科学(xué)家们已(yǐ)经进行(xíng)了超过50次的实验(yàn)，却没(méi)有(yǒu)任何实质性的(de)发(fā)现，除了一(yī)个(gè)地方，意大利的格兰萨索山，隶(lì)属于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着(zhe)地球上最大的地学(xué)实验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼(lóu)高的探(tàn)测器，一直致力于寻找(zhǎo)暗物质粒子(zi)的周期性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里(lǐ)的(de)科学家声(shēng)称观测到了某种信号。经过了(le)20多年(nián)的(de)数据收集，人们发现了一个有趣(qù)的事(shì)情。探测率(lǜ)会在(zài)每年(nián)的6月(yuè)份达到峰值，然(rán)后(hòu)在11月(yuè)降到最低，而且(qiě)在(zài)20年当(dāng)中每年都是一样。一些科学(xué)家认(rèn)为(wèi)这可能是人(rén)类(lèi)发现暗物质的(de)第一个(gè)直接证据。

但是为什么暗(àn)物质会产生(shēng)周期性的年度(dù)信号呢？刚(gāng)才(cái)我们讲了太阳(yáng)系(xì)正在(zài)以220公里/秒的速度围绕着银(yín)河系进行移(yí)动，那么(me)如果暗(àn)物质(zhì)存在宇宙(zhòu)当中，这意味着我(wǒ)们也在(zài)以这样(yàng)的速度在穿(chuān)越着暗物质流(liú)，这个过程中(zhōng)会(huì)产生相应的振荡，同(tóng)时地球又以(yǐ)30公里/秒的速度围(wéi)绕(rào)太阳进行(xíng)旋转。所以(yǐ)有半(bàn)年的(de)时间(jiān)，地球围(wéi)绕太阳的方向与太阳环绕银河系的(de)方向是(shì)一(yī)致的，而另(lìng)外半年(nián)则(zé)与之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳的(de)方(fāng)向正好达到完全一致，这是理论上地球(qiú)穿(chuān)越暗物质(zhì)流最(zuì)快的时段。而在11月份，又恰(qià)好达到了最慢值。尽管在实(shí)际的情况(kuàng)中，太阳系相对银河系(xì)的平面呈(chéng)现了60度(dù)的倾斜，但是这(zhè)并不(bù)影响这个(gè)理论的有(yǒu)效性。

因此科学家认为这可以用来解释，研究(jiū)人员们所观测到(dào)的周期性信号。当然(rán)也可能(néng)有其(qí)他的情况，造成(chéng)这种年(nián)度周期信号的差异也可能是温度、湿度(dù)、土壤中的水分、高山上(shàng)的积雪(xuě)，甚至连意大利游客的(de)数量也(yě)符(fú)合这个周(zhōu)期的规(guī)律。

所以(yǐ)，科学家们又在南(nán)半球建立了一个几(jǐ)乎相同(tóng)的实验室，这里的季节与之前的(de)实验室正好相反，而(ér)在(zài)这里，地(dì)球穿(chuān)过暗物(wù)质流的(de)运动特征和(hé)第(dì)一个实(shí)验(yàn)室是一样的。

因此，如果在这里可以得到相同(tóng)的(de)信(xìn)号，就可以成为(wèi)暗物(wù)质所存在(zài)的非常(cháng)有力的证据了(le)。但是由于这个实(shí)验室刚刚建(jiàn)成不(bù)久，所以截至目前还无法提(tí)供相应(yīng)的数(shù)据支持(chí)。另外，在(zài)2025年，NASA将会发(fā)射一台(tái)新(xīn)的望(wàng)远(yuǎn)镜，这(zhè)台太空(kōng)望远镜叫做“南希格(gé)雷斯罗曼(màn)”，它(tā)的主(zhǔ)镜大小跟哈(hā)勃望(wàng)远镜(jìng)相同(tóng)，但(dàn)它的宽视(shì)场(chǎng)仪器(qì)提供的视(shì)野是哈勃红(hóng)外(wài)仪器的100倍。南(nán)希格雷斯罗曼太(tài)空望远镜(jìng)其中一(yī)个(gè)关(guān)键(jiàn)的用途就是(shì)探索暗物质背后的奥秘，对于探测(cè)的结果，我们只能(néng)拭(shì)目(mù)以待了。费(fèi)米实(shí)验室(shì)粒子(zi)天(tiān)体物理中心的科学家丹琥珀和(hé)贾森(sēn)斯特芬研(yán)究发现，如果暗物质存在，它们极(jí)有(yǒu)可能拥有另一(yī)种神(shén)秘的效(xiào)应(yīng)，这种暗物质效应(yīng)，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说是生命进化(huà)的(de)一个重(zhòng)要因素。

如果这一理(lǐ)论得到进一步的证实，那么(me)遍布宇宙当中的暗物质会不会意味着人(rén)类并不孤单呢？或许在(zài)宇宙当中某个角落的行(xíng)星上，暗物(wù)质正在通过这样的(de)效(xiào)应创造生命。当然(rán)，这(zhè)些(xiē)推论(lùn)的大前提是要先找到暗(àn)物质存在(zài)的实际(jì)证据。那么(me)小伙(huǒ)伴们(men)，你们觉得暗物质(zhì)到(dào)底(dǐ)存不存在呢？喜欢(huān)请点赞，你(nǐ)的支(zhī)持(chí)是我更(gèng)新的(de)动力！

未经允许不得转载：惠安汇通石材有限公司 淀粉勾芡后为什么会变稀，勾芡不泄汤的秘诀