宇宙是“人为制造(zào)”的？为何(hé)会存在科学无法解(jiě)释的“暗物质”？暗物质又(yòu)究竟是什么？人类为了寻找暗(àn)物质存在的证据，科(kē)学(xué)家们在过去的(de)几十年当中进行了超过50次(cì)的(de)长期实验，但是却(què)没有(yǒu)发现(xiàn)任何的有效证(zhèng)据。除了一(yī)个地方(fāng)，在1687年出(chū)版的(de)自(zì)然(rán)哲学(xué)数学原理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它(tā)揭(jiē)示(shì)了宇(yǔ)宙(zhòu)中天体运动的规律。往后(hòu)的(de)几百年来，当天(tiān)文学家们发(fā)现某些(xiē)天(tiān)体(tǐ)运行轨道出现异常，不符合万有引力定律(lǜ)的时候(hòu)，他们就(jiù)会知道，周(zhōu)围(wéi)一定有未(wèi)知的(de)天体通过引力在摄动(dòng)它的轨道。比如在1846年(nián)，奥(ào)本勒维耶就通过天王(wáng)星运行轨道的异常(cháng)，推算并且发现(xiàn)了海王星的存在。另(lìng)外，哈雷(léi)彗(huì)星、冥王星的发现都是应(yīng)用万(wàn)有引力定律所取得(dé)重大(dà)天文成就(jiù)的例子。但是这(zhè)些发现都是(shì)在恒星系统的尺度当中，可当我(wǒ)们上升到星系(xì)或者是(shì)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(lǐ)茨(cí)兹威基(jī)正在研(yán)究和测量后发星(xīng)系团的质量。这是一个(gè)由数千(qiān)个星系所组成的巨大星(xīng)系团，这些星(xīng)系被引力束缚在一起(qǐ)。测量星系团(tuán)的(de)质量一般会使用(yòng)到两种方法，当两种方(fāng)法结果(guǒ)一致，就可以确定其质量的范围。

第一种(zhǒng)是获(huò)得其"光度学(xué)的质(zhì)量"，需要的数据是测量(liàng)各个星系的光度。

第二种是动力学质量的(de)计算，是利用光谱红移测量星(xīng)系(xì)团中(zhōng)的各(gè)个(gè)星系相对(duì)于星系团的运(yùn)动速度。当测(cè)量结果出(chū)来之后(hòu)，兹威基(jī)彻底(dǐ)懵了，“动力学质量(liàng)”竟然是“光度(dù)学质量(liàng)”的400倍。这意味着，后发座(zuò)星系团(tuán)有99%的质量消失(shī)了(le)，或者说这99%的质量并不以可见光的形(xíng)式所存在，我们无法(fǎ)看到(dào)。最诡(guǐ)异的是，在(zài)测量速度的过程中，兹威(wēi)基发(fā)现星(xīng)系团中很多(duō)星(xīng)系的速度比理论上(shàng)要快得多，按照牛顿(dùn)的运动学定律(lǜ)，仅(jǐn)靠这些可见星系(xì)的质量所产生的(de)引力是无法将它们束(shù)缚在星系团(tuán)内的，它们早就应该(gāi)被抛出(chū)星系团之(zhī)外了，除非有一种神秘的力量在(zài)起作用，这种力量(liàng)来源(yuán)于(yú)某种隐形的物(wù)质。

据(jù)此，兹维基提出了这样部分(fēn)不可(kě)见的暗质(zhì)，它不发散光、吸光、反(fǎn)射光(guāng)，但是它们却(què)占据着宇宙(zhòu)中绝大部分的质量。只(zhǐ)是当时的人们对(duì)这样的一种说法不(bù)屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗物质”这(zhè)个词才再一次出(chū)现。天文学(xué)家维(wéi)拉鲁宾和肯特(tè)福特(tè)在观测仙(xiān)女座星系中的恒星运动(dòng)。理论(lùn)上来(lái)说，距离中心越远的(de)恒星(xīng)在其轨道上的运行(xíng)速度就会(huì)越(yuè)慢。但是(shì)他们观测(cè)的结果却让人感到不(bù)可思议。

随着与中(zhōng)心(xīn)距离的增(zēng)加，恒(héng)星的旋转速(sù)度几乎保(bǎo)持不变(biàn)。可是(shì)根据牛(niú)顿的万有引力定律，在(zài)星(xīng)系当中如果没(méi)有足够大(dà)的(de)质量(liàng)来吸引它(tā)们，这些(xiē)外围的恒星(xīng)早就被甩到宇宙(zhòu)当中(zhōng)了(le)。基于这(zhè)种现象，科(kē)学(xué)家们会(huì)使用一种相对(duì)标准的方法来解(jiě)释(shì)暗物质的存在，这种方法就是测量星系当(dāng)中气体在X轴上距离(lí)星(xīng)系中心的距离，以及在(zài)Y轴(zhóu)上气体的(de)旋转速度。如果(guǒ)出现异常(cháng)的(de)结(jié)果，就认为是由(yóu)暗物质的力量进入其中。

于是科学家(jiā)们通过(guò)射电望远镜测量了距(jù)离星(xīng)系(xì)中心更远距离的(de)氢元素，发现它们的(de)旋转速(sù)度并不符合牛顿的(de)力学定(dìng)律。我们的(de)太阳系(xì)也不例外，太阳系位于(yú)银河(hé)系的第三悬臂(bì)之上，距离银河系中心2.6万光年(nián)，根据万有引力定律进行计(jì)算，太阳系的运行速度应(yīng)该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的速(sù)度围绕(rào)银河系旋转，这个实际速度远远(yuǎn)大于理论速度(dù)，那么产生以上这种向心加速度(dù)的原因(yīn)很可能就是存在着一种(zhǒng)我们看不(bù)到的物质，是这些(xiē)暗物质(zhì)的引力效(xiào)应将星系聚集在了一起。

也是从这时开(kāi)始，越来(lái)越多的研究(jiū)人(rén)员(yuán)开始相信暗物质的存在。科学家根(gēn)据(jù)星系(xì)外恒星轨道的速(sù)度(dù)，估算在星系当中暗物质(zhì)的质量占(zhàn)整个星系质量(liàng)的85%。但是，暗(àn)物质并不是唯一可以解释这个现象的原(yuán)因。在一项新的研(yán)究当(dāng)中(zhōng)，科学家们(men)发现，几乎没有引力效应(yīng)的(de)遥远(yuǎn)恒(héng)星(xīng)之间，也会出现速度上的微小差异。另外，天文学(xué)家还(hái)发现(xiàn)了(le)一(yī)个反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距(jù)离(lí)地球大(dà)约2.5亿(yì)光年，大小和银河系不多，但是星系当(dāng)中存在(zài)的恒星(xīng)数量(liàng)却只有银河系(xì)的千分之一。

所以(yǐ)在(zài)理论上，该星系必须存在暗(àn)物质，否则(zé)就会分崩离析(xī)。但是(shì)科学家们使用最先进的望远镜对(duì)其(qí)进(jìn)行(xíng)了40个小时的详细(xì)测量之后，发现星系中(zhōng)的恒星运(yùn)动是可以(yǐ)用正常的物质和力学定律来解释的。那么又有人提出，也许(xǔ)该星系的暗物质，已经被(bèi)附近的(de)另一个大(dà)星系(xì)剥离了。奇怪的是(shì)，它的附(fù)近没有(yǒu)任何(hé)星系存在(zài)。造(zào)成这些现象的除(chú)了暗物质的假说(shuō)之外(wài)，另(lìng)一种可能就是人类对(duì)引(yǐn)力的理解还不(bù)够全(quán)面，引力很(hěn)可能在不同尺(chǐ)度空间中的(de)工(gōng)作方(fāng)式(shì)是不同的，这意味(wèi)着(zhe)在行星系尺(chǐ)度中(zhōng)的天体会沿着它们的轨道(dào)，按照我(wǒ)们所理解的方式运动。但是(shì)上升到星系和(hé)星团(tuán)的尺(chǐ)度，引力之间(jiān)的相互作用则是(shì)不同(tóng)的方式。对于(yú)在星系团之(zhī)间的相互(hù)作用，科学家(jiā)还引入了外部场效应(yīng)的概(gài)念(niàn)，指的是在(zài)数(shù)百万光(guāng)年的规(guī)模上(shàng)，巨大的质量(liàng)之间会产生对彼此(cǐ)特殊的效(xiào)果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理论成立(lì)，这意味(wèi)着(zhe)我们(men)需要对(duì)现(xiàn)在的物理(lǐ)定(dìng)律进(jìn)行修正，这些发现也让很(hěn)多人认为暗物质假说理论就此终结(jié)。但是在(zài)宇宙当中还(hái)有关于暗物质存在的其他的理论(lùn)证(zhèng)据，这些(xiē)理(lǐ)论证据是蒙德(dé)理论所没(méi)法解释的“引力(lì)透镜”。

径向距离为37亿(yì)光年的子弹星系团(tuán)，由(yóu)两(liǎng)个(gè)碰撞(zhuàng)的星系团(tuán)所(suǒ)组(zǔ)成，类似这样的(de)星(xīng)团，它们大部分的普通质量(liàng)都在星(xīng)系的气体当中。当星团以1000万公里/小时(shí)发生碰撞的(de)时候，星际(jì)气体的相互作用(yòng)就会导致温度(dù)的急剧(jù)升高(gāo)，速度大幅降(jiàng)低。所以在理论(lùn)上(shàng)，在碰撞之(zhī)后，子弹(dàn)星系团(tuán)大部(bù)分(fēn)的质量(liàng)将位于所(suǒ)有这些气体所在的中间(jiān)区域(yù)。那么我们通过什么来验证它的质(zhì)量区(qū)域到(dào)底是(shì)不是(shì)集中在(zài)中间呢？前(qián)不久，詹(zhān)姆(mǔ)斯韦伯(bó)太(tài)空(kōng)望远镜传回(huí)了宇宙(zhòu)当中(zhōng)第一张全彩(cǎi)的高清照(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大的形(xíng)变。其(qí)实(shí)这些星系本身并不是真的被扭曲了，也(yě)不是韦伯望远镜(jìng)出了什么问题，而(ér)是这(zhè)样极(jí)遥远(yuǎn)的天体和我们地球上的观测者之(zhī)间。被一(yī)个(gè)质量超级(jí)巨大的天体遮挡(dǎng)，这个超(chāo)大(dà)质量的(de)东(dōng)西的引力(lì)，会使身后更遥(yáo)远星(xīng)系(xì)的光(guāng)都(dōu)发生了扭曲。这个现(xiàn)象就(jiù)是引力(lì)透镜效(xiào)应。这个巨大的(de)天体(tǐ)可能是超大(dà)质量的黑洞或者是暗物(wù)质(zhì)。

所以当人们对子弹星系团观(guān)测的时候(hòu)，发现它的(de)大质量区域并不是在中间，而是在两(liǎng)侧(cè)。所以最好的(de)解释方法(fǎ)就(jiù)是当(dāng)星团(tuán)发生(shēng)全部的碰撞时，可被观测到的(de)质(zhì)量气(qì)体被卡在了中间，暗物质则(zé)直接(jiē)通过(guò)了这个区域(yù)，并在两(liǎng)边(biān)形成了引力透镜。对(duì)子弹星系团的引(yǐn)力透镜研究也被(bèi)认为是暗物质存在(zài)的迄今为止最好(hǎo)的理论证据。

除(chú)此之外，还有来自(zì)宇宙当中最(zuì)古老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万年之后(hòu)，可见光终于(yú)可以畅(chàng)通无阻地穿(chuān)越在宇宙当中了(le)。经过(guò)了130多亿年之(zhī)后，这些光(guāng)在宇(yǔ)宙(zhòu)空间背景上留下了各(gè)相(xiāng)同性(xìng)的微波辐射(shè)。其中红色的部(bù)分表(biǎo)示温度较(jiào)高的区域，蓝(lán)色则表(biǎo)示相(xiāng)对(duì)较冷(lěng)的区域，但实际上它(tā)们之间的温(wēn)差只有万分之一。

科学家们通(tōng)过(guò)对前(qián)景背(bèi)景分离后的二值图像进行(xíng)连通域提(tí)取和标(biāo)记(jì)之(zhī)后发(fā)现，如(rú)果宇宙当中(zhōng)没有暗物质，图形看起来(lái)不应(yīng)该(gāi)是这样的，而随着暗物质的增加，一些峰值的幅度会减小，才变得(dé)看起来“和谐(xié)”。为(wèi)了匹(pǐ)配宇宙(zhòu)微波背景辐射的测量(liàng)值，我们需要(yào)的暗物(wù)质大约是(shì)普通物质的5倍。这(zhè)个数字与解释(shì)星(xīng)系当中恒星运动所需(xū)要(yào)的暗(àn)物(wù)质比例(lì)是一致的。这就(jiù)意(yì)味着。

用了一个简单(dān)的理论框架，就很好地解释了很多不同(tóng)的观测结果。而暗物(wù)质的本(běn)质就是宇宙(zhòu)当中存在着(zhe)某种类型的粒子，它们不参(cān)与(yǔ)任何其(qí)他的电磁(cí)作用，只通过(guò)引力来(lái)相互(hù)作用。所以如(rú)果能够找到这种(zhǒng)粒子的(de)存在，就相当于找到了暗物质存在的(de)实际(jì)证据。这(zhè)种粒子到(dào)底(dǐ)是什(shén)么(me)？科(kē)学家们已经提(tí)出(chū)了(le)数十种的假想目标，而要(yào)寻找这些(xiē)不同的目标粒子所需要的实验(yàn)方(fāng)式也不相同。在过去的几十年当中，人类为了寻找这些看不见、摸不(bù)到(dào)，几乎不会(huì)与常规(guī)物质(zhì)相互作用(yòng)的“暗(àn)物质(zhì)”，科学家们已经进行了超过50次的(de)实验，却没有(yǒu)任何实质性的发现，除了一个地方，意大利的(de)格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿(ā)尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中(zhōng)，藏着(zhe)地球上最大的地学(xué)实验室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有(yǒu)一个三(sān)层楼高的探测器，一直致力于寻找暗物质粒子(zi)的(de)周期(qī)性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里的(de)科(kē)学(xué)家声称观测到了某(mǒu)种信号。经过了20多年(nián)的数据(jù)收集，人们发现了一个有趣(qù)的事(shì)情。探(tàn)测率会在(zài)每年的6月(yuè)份达(dá)到(dào)峰(fēng)值，然后在11月降到(dào)最低，而(ér)且在(zài)20年当中每年都是一样(yàng)。一些(xiē)科学(xué)家认为这可能是(shì)人类发现暗物质的第一个(gè)直接证据。

但是(shì)为什么(me)暗物质会产生周期性的年度信号呢？刚(gāng)才我们讲了太阳系正在以220公里(lǐ)/秒的(de)速度围(wéi)绕着(zhe)银河(hé)系进(jìn)行移动，那么如果暗物质存在宇宙(zhòu)当中(zhōng)，这(zhè)意味着我(wǒ)们也(yě)在以这样的速度在穿越着暗物质流，这个过程中会产生相应的振荡，同时(shí)地球又以(yǐ)30公里/秒的(de)速度围绕太阳进行旋(xuán)转。所以有半年的时(shí)间，地球围绕(rào)太阳的方(fāng)向与太阳(yáng)环绕银河系的方向地铁的时速一般是多少公里，地铁的时速一般是多少码是一致(zhì)的，而另外半年则与之相反。

而在6月份的时候，地球与太(tài)阳的方(fāng)向正好达到完全一致，这是(shì)理论(lùn)上地球(qiú)穿(chuān)越暗物质流最快(kuài)的时(shí)段。而在(zài)11月份(fèn)，又恰(qià)好达到(dào)了(le)最慢值。尽(jǐn)管(guǎn)在实际的情况中，太阳系(xì)相对银(yín)河系的(de)平面呈(chéng)现(xiàn)了60度的倾(qīng)斜，但是这(zhè)并不(bù)影响这个(gè)理论的(de)有效性(xìng)。

因(yīn地铁的时速一般是多少公里，地铁的时速一般是多少码)此科学家认为这可(kě)以(yǐ)用来(lái)解释，研究(jiū)人员(yuán)们所(suǒ)观(guān)测(cè)到的(de)周期性信号。当然也可能有(yǒu)其他(tā)的(de)情况，造成这(zhè)种年度周期信(xìn)号的差异也可能是(shì)温(wēn)度(dù)、湿度、土壤中的水分(fēn)、高山(shān)上的积(jī)雪，甚(shèn)至连(lián)意大利游客的数量也符合这个周期的(de)规律(lǜ)。

所以，科学(xué)家(jiā)们又在南(nán)半球建(jiàn)立了(le)一个几乎相同(tóng)的实验室，这里的季节与之(zhī)前的实验(yàn)室正好(hǎo)相反，而在这里，地球穿过暗(àn)物(wù)质(zhì)流的运动特征和第一个实验室是一样的。

因(yīn)此，如果(guǒ)在(zài)这里可以得到相同的信号，就(jiù)可以成为暗物质所(suǒ)存(cún)在的非常有力(lì)的证据了。但是(shì)由于这(zhè)个(gè)实验(yàn)室刚(gāng)刚建成不久，所以截至(zhì)目前还无(wú)法提供相应(yīng)的数(shù)据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台(tái)新的(de)望远镜(jìng)，这(zhè)台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的(de)主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的(de)宽视(shì)场仪器提供的视野(yě)是(shì)哈勃红外(wài)仪器的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太空望(wàng)远镜其(qí)中一个(gè)关键的用途就是探索(suǒ)暗物质背后的(de)奥(ào)秘，对于(yú)探测的结果，我们只能拭目(mù)以待了。费米实验室(shì)粒子天体(tǐ)物理中心(xīn)的科学家丹(dān)琥(hǔ)珀和贾森斯特芬研(yán)究(jiū)发现，如果暗物质存在，它(tā)们(men)极有可能拥有另一种(zhǒng)神秘的效应，这种(zhǒng)暗物质效(xiào)应，会支持宇宙(zhòu)当中(zhōng)生命的诞(dàn)生，或者说(shuō)是生命进化的一个重要因素。

如果(guǒ)这一(yī)理论得到进一步的证实，那么(me)遍布宇宙当中的暗物质会不会意(yì)味着(zhe)人(rén)类并不孤单呢？或许在宇宙(zhòu)当(dāng)中某个角落的行(xíng)星上，暗物质正在通过这样的效(xiào)应创(chuàng)造生命(mìng)。当然，这(zhè)些推论的(de)大(dà)前(qián)提是要(yào)先找(zhǎo)到(dào)暗(àn)物质存(cún)在(zài)的(de)实际(jì)证(zhèng)据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到底存不存(cún)在呢？喜(xǐ)欢请(qǐng)点(diǎn)赞(zàn)，你的(de)支(zhī)持(chí)是我(wǒ)更(gèng)新的动力！

未经允许不得转载：绿茶通用站群 地铁的时速一般是多少公里，地铁的时速一般是多少码