宇宙是“人为制造”的(de)？为何会存在科学无法解释的“暗物质”？暗物(wù)质(zhì)又究竟是什么？人类为(wèi)了寻找暗物质存(cún)在的证据，科学家们在过去的几(jǐ)十年当(dāng)中进行(xíng)了超过50次的长期实验，但是(shì)却没有(yǒu)发现任(rèn)何的有效证(zhèng)据。除了一(yī)个(gè)地方，在1687年(nián)出版的自然哲学数学原理一书(shū)中(zhōng)，埃(āi)萨克牛(niú)顿发表了(le)万有引力定律(lǜ)，它揭(jiē)示了宇宙中天(tiān)体运动(dòng)的(de)规律。往后的(de)几百年来(lái)，当天文学家们发现(xiàn)某些天(tiān)体(tǐ)运行轨道出现异常(cháng)，不(bù)符合(hé)万有引力(lì)定(dìng)律的时候，他们就会知(zhī)道，周围一(yī)定有未知的(de)天体通过引力在摄动它的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本(běn)勒维耶(yé)就(jiù)通过天王星运行轨道(dào)的异常，推(tuī)算并且发现了海(hǎi)王星的存(cún)在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的(de)发现(xiàn)都是应用万有引(yǐn)力定律(lǜ)所(suǒ)取得(dé)重大天文成就的例子。但是这些发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的尺度，事情就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗(fú)里茨兹威基正在研究和测量后发(fā)星系团的质量。这(zhè)是一个由(yóu)数千个星系所组成的巨大星系(xì)团(tuán)，这些星系被引力束(shù)缚在一起。测量星系团的(de)质量一(yī)般会使(shǐ)用到两种方(fāng)法，当两种方法结果一致，就可以确定(dìng)其质量的范(fàn)围。

第一(yī)种是(shì)获得(dé)其"光度(dù)学的质量"，需要的数(shù)据是测量(liàng)各个星系的光度。

第二种是(shì)动力(lì)学质(zhì)量的计(jì)算，是(shì)利用光谱红(hóng)移测(cè)量(liàng)星系团中(zhōng)的各(gè)个星系相对(duì)于(yú)星(xīng)系(xì)团的运动速度。当(dāng)测量结果出来(lái)之后，兹威基彻底懵了，“动力(lì)学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系(xì)团(tuán)有(yǒu)99%的质(zhì)量消失(shī)了，或者说这99%的质量并(bìng)不(bù)以(yǐ)可见光的形式所存在，我们无法(fǎ)看到(dào)。最诡异(yì)的是，在测量速(sù)度的过程中，兹威(wēi)基发(fā)现星系团中(zhōng)很多星系的速度(dù)比理论上要快(kuài)得多，按(àn)照牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星系的质量所产生的引力是无(wú)法将它们束(shù)缚在星(xīng)系团内的，它们(men)早(zǎo)就应该被抛出星系团之外了，除非有一种神秘的力量在起作用，这种力(lì)量来源(yuán)于某种(zhǒng)隐形的物质(zhì)。

据此，兹维基(jī)提(tí)出了这样部分不(bù)可见的(de)暗质，它不发散(sàn)光、吸光、反射光(guāng)，但(dàn)是(shì)它们却占据着宇宙(zhòu)中绝大部分的质(zhì)量(liàng)。只是当时的(de)人们(men)对这样的一种说法不(bù)屑一顾。

直到40年之后，“暗物质(zhì)”这(zhè)个(gè)词才再(zài)一次出现。天(tiān)文学(xué)家维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特(tè)在观(guān)测仙女座星系(xì)中的恒星运动。理论上来说(shuō)，距离中心越远的(de)恒星在(zài)其轨道上的(de)运(yùn)行速度就会越慢。但是(shì)他们(men)观(guān)测的(de)结果却让人感(gǎn)到不可思议(yì)。

随着(zhe)与中心距离的(de)增加，恒星的旋转(zhuǎn)速度几(jǐ)乎(hū)保持不变(biàn)。可是根据(jù)牛顿(dùn)的万有引力定律，在星系当中如果没有足够大(dà)的质(zhì)量来吸(xī)引它们(men)，这(zhè)些外围的恒星(xīng)早就被(bèi)甩(shuǎi)到宇宙当中(zhōng)了。基于这种现(xiàn)象，科学家(jiā)们会使用一种相对(duì)标准的方(fāng)法来解(jiě)释暗物质的存(cún)在，这种方法就是测量星系当中气体在X轴上距离星系(xì)中心的距(jù)离，以及在Y轴上气体的(de)旋转速度。如果出现异常(cháng)的(de)结果，就认为(wèi)是(shì)由暗物质的力量(liàng)进入其中。

于是科(kē)学(xué)家们通过射(shè)电(diàn)望远镜测量(liàng)了距离(lí)星系中心更远(yuǎn)距离(lí)的氢元素(sù)，发现它们的旋(xuán)转速(sù)度并不符合(hé)牛顿的力(lì)学(xué)定律。我们(men)的太阳系也不例外(wài)，太(tài)阳系位于银(yín)河系的第三悬臂之上，距离银(yín)河系中心2.6万光(guāng)年，根据万有引力定(dìng)律进行(xíng)计(jì)算，太阳系的运(yùn)行速度应该是160千(qiān)米/秒，但(dàn)实际上，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒(miǎo)的速度围绕银河系旋(xuán)转，这(zhè)个实际速度远远大(dà)于(yú)理论速度，那么产生以上这(zhè)种向心加速度的原(yuán)因很可能就(jiù)是存在(zài)着一种我们看不到的物质，是这些(xiē)暗物质的引力(lì)效(xiào)应将星系(xì)聚集在了一起。

也(yě)是从这(zhè)时开始，越(yuè)来越多的研究人员开(kāi)始相信暗物质的(de)存(cún)在。科学(xué)家根据星系外恒(héng)星轨道的(de)速度，估算在星系当(dāng)中暗(àn)物质的(de)质(zhì)量占(zhàn)整个星系质量的85%。但是，暗物(wù)质并(bìng)不(bù)是(shì)唯一可(kě)以解释这个现象的(de)原因。在(zài)一项新的研究当(dāng)中，科学家们发现，几乎没有引力效(xiào)应的(de)遥远恒星之间，也会(huì)出现速度上的微小(xiǎo)差异。另外，天文(wén)学(xué)家还(hái)发现了一个反常的星(xīng)系(xì)，叫做(zuò)Agc114905。这个星(xīng)系距离地(dì)球(qiú)大约2.5亿光年，大小和银河(hé)系不多，但是星系(xì)当中(zhōng)存在的恒星数量却只有银(yín)河系(xì)的千(qiān)分之一。

所(suǒ)以在理论上，该(gāi)星系(xì)必须存(cún)在暗物质(zhì)，否则(zé)就会分(fēn)崩离析。但是科学家们使用最先(xiān)进(jìn)的望远镜对(duì)其进行了40个小时的详细测量(liàng)之后，发现星系(xì)中(zhōng)的恒星(xīng)运动是(shì)可以用正常的物质和力学定律来解释的。那么又有人提出，也许该星(xīng)系的(de)暗物质，已经被附近的另一个(gè)大(dà)星系剥离了(le)。奇怪的是，它的附近没有任何(hé)星(xīng)系存在。造成这些现象(xiàng)的除了暗物质的假说之外，另一(yī)种可能就是(shì)人类(lèi)对引力的(de)理解还(hái)不够全(quán)面，引力很可能在(zài)不同尺度空(kōng)间中的工作方式是不(bù)同的，这(zhè)意味着在行星系尺度中(zhōng)的天体会沿(yán)着它们的轨道(dào)，按(àn)照(zhào)我们所(suǒ)理解的方式运动。但(dàn)是(shì)上升到星系(xì)和星团的尺度(dù)，引力(lì)之间的(de)相互作用则是不(bù)同的方式(shì)。对于在星(xīng)系团之间的相(xiāng)互作用，科学家还引入了(le)外部(bù)场效应(yīng)的概念(niàn)，指(zhǐ)的是在数(shù)百(bǎi)万光(guāng)年的(de)规模上，巨(jù)大(dà)的质量(liàng)之间(jiān)会产生对彼此特殊(shū)的效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙(méng)德理论。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需(xū)要对(duì)现(xiàn)在的(de)物(wù)理(lǐ)定律进行修正(zhèng)，这(zhè)些发现(xiàn)也(yě)让很多人(rén)认为暗物质假说(shuō)理论就此终结(jié)。但是在(zài)宇宙当中(zhōng)还有(yǒu)关(guān)于(yú)暗物质(zhì)存在的其他的理论证据，这(zhè)些理论(lùn)证(zhèng)据是蒙德(dé)理(lǐ)论所(suǒ)没法解释的“引力(lì)透镜”。

径向(xiàng)距(jù)离为(wèi)37亿光年的子弹星系(xì)团(tuán)，由两个碰撞的(de)星(xīng)系团所组成，类似这样的星团，它们(men)大部(bù)分的普通质量都在星系(xì)的气体(tǐ)当中。当(dāng)星(xīng)团以1000万公里/小(xiǎo)时发生(shēng)碰撞的时候，星际气体的相互作用就会导致(zhì)温度的急剧升(shēng)高，速度(dù)大幅(fú)降低。所以在理(lǐ)论(lùn)上，在碰撞(zhuàng)之(zhī)后，子弹星系团大部(bù)分(fēn)的质量将位于所有这些气体所在(zài)的中间区域。那么我(wǒ)们通过什么来(lái)验证它(tā)的质(zhì)量区域到(dào)底是(shì)不是集中在中(zhōng)间呢(ne)？前不久，詹姆斯韦伯太空(kōng)望远镜传回了宇宙当中第一张(zhāng)全(quán)彩的高清(qīng)照片，在照(zhào)片中我们可以明(míng)显(xiǎn)地看到很多(duō)星系似乎(hū)被拉伸产生了(le)巨大的形(xíng)变。其实(shí)这(zhè)些星系本身(shēn)并(bìng)不是真的被(bèi)扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问题(tí)，而是这样极遥远的天体和我们(men)地球上的观(guān)测者(zhě)之间。被一(yī)个质量超级巨(jù)大的天体遮挡(dǎng)，这个超大质量的东西的引力，会(huì)使身后(hòu)更遥远星系(xì)的光(guāng)都发生(shēng)了扭曲(qū)。这个现象就是引力透镜效应。这个巨大的(de)天体可(kě)能是超大(dà)质量的黑洞或者是(shì)暗物质。

天津面积多少平方公里所以当人(rén)们对(duì)子弹(dàn)星(xīng)系团观测的时候(hòu)，发现(xiàn)它的大质量区域并(bìng)不是(shì)在中(zhōng)间，而是在两侧。所以最好的(de)解释方(fāng)法就(jiù)是当星团发生(shēng)全部(bù)的碰撞时，可(kě)被观测到的质(zhì)量气体被卡(kǎ)在了中间，暗物质则直接通过(guò)了(le)这个(gè)区域，并在两(liǎng)边(biān)形(xíng)成了引力透镜。对子(zi)弹星系团(tuán)的引力透镜研究也被认为(wèi)是暗物(wù)质存在的迄今为止最好的理论证据。

除(chú)此之外，还有来自宇(yǔ)宙(zhòu)当中最古(gǔ)老的光。从宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年(nián)之后(hòu)，可见光终于可以畅通(tōng)无(wú)阻地穿越(yuè)在(zài)宇宙(zhòu)当中了。经过了130多亿年(nián)之(zhī)后，这些光(guāng)在宇(yǔ)宙空间背景上留下了各相(xiāng)同性的(de)微波(bō)辐射。其中红色的部分表示温度较高的区域，蓝色则表示相对较(jiào)冷(lěng)的区域，但实际上它们之(zhī)间的温差(chà)只有万分之一。

科学(xué)家们通过对前景背景(jǐng)分离(lí)后的二值图像进行(xíng)连(lián)通(tōng)域提取和标记之后发(fā)现，如果宇宙当中(zhōng)没有暗物质，图形(xíng)看起(qǐ)来(lái)不应该是(shì)这样的，而随着(zhe)暗物质的增(zēng)加，一些(xiē)峰值的(de)幅度会减小，才变得看(kàn)起来“和(hé)谐”。为了匹配宇宙微波背景(jǐng)辐射的测量(liàng)值，我(wǒ)们需要的暗(àn)物质大(dà)约是普通物质(zhì)的5倍(bèi)。这个数字与解(jiě)释(shì)星系当中(zhōng)恒星运动所(suǒ)需(xū)要的暗物质(zhì)比例是一致(zhì)的。这就意味(wèi)着。

用了一个简单的理论框架(jià)，就很好地解释了很(hěn)多不同的观测结果。而暗物质的(de)本质就是宇宙当中存在着某种类(lèi)型的粒子，它们(men)不参与任何其他的(de)电磁作(zuò)用，只通过引力来相互(hù)作用。所以如果能够找到这种粒子的(de)存在，就(jiù)相(xiāng)当(dāng)于找到了(le)暗物质存(cún)在(zài)的实际证据。这种(zhǒng)粒子到底是什(shén)么(me)？科学家们已经提出了数十种的假(jiǎ)想目标(biāo)，而要寻找这(zhè)些不同的目标粒子(zi)所需(xū)要的实验方式也不相同。在过(guò)去的几十(shí)年当中，人类(lèi)为了寻找这些看(kàn)不(bù)见(jiàn)、摸不到，几(jǐ)乎不会与常规物质相互作用的“暗物质(zhì)”，科学家(jiā)们已(yǐ)经进行了(le)超过(guò)50次的(de)实验(yàn)，却没有任何实质性的发(fā)现，除了一个地方，意(yì)大利的(de)格兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山(shān)下1400米处的地下(xià)矿(kuàng)井(jǐng)当中(zhōng)，藏着地球上(shàng)最大的(de)地学(xué)实验(yàn)室(shì)，这个(gè)实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼高的探测(cè)器，一直致力(lì)于寻找暗物质粒(lì)子的周期性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里的科(kē)学(xué)家声称观测到了某(mǒu)种信号。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(cè)率会在(zài)每年的6月(yuè)份(fèn)达到峰值(zhí)，然后在(zài)11月降(jiàng)到最低(dī)，而且在20年(nián)当中每年都(dōu)是一样(yàng)。一(yī)些科(kē)学家认为(wèi)这可能是人类(lèi)发现暗物质的第一个(gè)直(zhí)接证(zhèng)据(jù)。

但是为(wèi)什么暗物质(zhì)会(huì)产生(shēng)周期性(xìng)的(de)年度信号(hào)呢？刚才(cái)我(wǒ)们讲了(le)太阳系正在以220公里/秒的速度围绕着银河系(xì)进行(xíng)移动，那么如果暗物质(zhì)存在宇宙当中，这意味着我们也在以这样的速度在穿越(yuè)着暗(àn)物质(zhì)流，这个过(guò)程(chéng)中(zhōng)会产生(shēng)相应的振荡，同时地球又以30公(gōng)里/秒的速度(dù)围绕太阳(yáng)进行(xíng)旋(xuán)转。所(suǒ)以有(yǒu)半年(nián)的(de)时(shí)间，地球围绕太阳的方(fāng)向(xiàng)与太阳环绕银河系的(de)方向(xiàng)是(shì)一致的，而(ér)另外(wài)半(bàn)年则(zé)与之(zhī)相反。

而在6月(yuè)份的(de)时(shí)候，地球(qiú)与(yǔ)太阳的方(fāng)向正(zhèng)好(hǎo)达到完全一致(zhì)，这(zhè)是理论上地球穿(chuān)越暗物质流最(zuì)快的时(shí)段。而(ér)在11月(yuè)份，又恰(qià)好(hǎo)达到了最慢值。尽(jǐn)管在实际的情况中，太阳系相对银河系的平(píng)面(miàn)呈现了60度的倾斜，但是这并不影响这个理论的有效性。

因(yīn)此科学(xué)家认为这可以(yǐ)用来解释，研(yán)究人员(yuán)们所观测到的周期性信(xìn)号(hào)。当然(rán)也可能(néng)有(yǒu)其他的情(qíng)况(kuàng)，造成这种(zhǒng)年度(dù)周期信号的差异(yì)也可能(néng)是温度、湿度、土壤中的(de)水分、高山上的积(jī)雪，甚(sh天津面积多少平方公里èn)至连意大利游客(kè)的数量也符合这(zhè)个(gè)周期的规(guī)律(lǜ)。

所(suǒ)以，科学(xué)家(jiā)们又在南半球建立了一(yī)个几(jǐ)乎相同的实验室，这里(lǐ)的季节与之前的实验室正好(hǎo)相(xiāng)反，而在这里，地球穿过暗(àn)物(wù)质(zhì)流的运(yùn)动特征和第一(yī)个实验室(shì)是一(yī)样的。

因此，如(rú)果在这(zhè)里可以得到相同的信(xìn)号，就可(kě)以成为暗物质所存在的非常有力的(de)证(zhèng)据了。但(dàn)是由于这(zhè)个实验(yàn)室(shì)刚(gāng)刚建(jiàn)成不久，所以(yǐ)截至目前(qián)还无法提供相应的数据支(zhī)持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射(shè)一(yī)台(tái)新的望远镜，这(zhè)台太空望远镜叫(jiào)做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它(tā)的主镜(jìng)大小跟哈(hā)勃(bó)望远镜相同(tóng)，但它的宽视场(chǎng)仪(yí)器提(tí)供的视野(yě)是(shì)哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼(màn)太空望(wàng)远镜其中一(yī)个(gè)关键(jiàn)的(de)用(yòng)途就是探索(suǒ)暗物质背(bèi)后的奥(ào)秘，对于探测的结果(guǒ)，我们(men)只能拭目以待了(le)。费米实(shí)验室粒子天体(tǐ)物理中心的科学(xué)家丹琥珀和(hé)贾森斯特芬(fēn)研究发现，如果(guǒ)暗物质存在，它们(men)极有可(kě)能拥有(yǒu)另一种神(shén)秘(mì)的(de)效应，这种暗物质效应(yīng)，会(huì)支持宇(yǔ)宙当中生(shēng)命的(de)诞(dàn)生，或者说(shuō)是生命进化的一个重要因(yīn)素(sù)。

如果这(zhè)一(yī)理论得到进(jìn)一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗(àn)物质会不会意(yì)味着人类并不孤单呢？或许在宇宙(zhòu)当中(zhōng)某个(gè)角落的行(xíng)星上，暗(àn)物质正在通过这样的(de)效应创造生命(mìng)。当然，这(zhè)些(xiē)推论(lùn)的大(dà)前(qián)提是要(yào)先(xiān)找到暗(àn)物(wù)质(zhì)存在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物(wù)质到底存不存在(zài)呢(ne)？喜(xǐ)欢请点(diǎn)赞，你(nǐ)的支持是我更新的(de)动力！

未经允许不得转载：惠安汇通石材有限公司 天津面积多少平方公里