宇宙是“人为制造”的(de)？为何会存在科学无法解(jiě)释的“暗(àn)物质(zhì)”？暗物质又(yòu)究竟是(shì)什么？人(rén)类为了(le)寻找(zhǎo)暗物质(zhì)存在(zài)的证据，科学(xué)家们在过去的几十年当中进行了超过50次(cì)的长期(qī)实验，但是却(què)没有发(fā)现任何(hé)的有(yǒu)效证据。除了一个地方，在1687年出版的自然(rán)哲学数学原理一书(shū)中，埃萨克(kè)牛顿发表了(le)万有引(yǐn)力定律(lǜ)，它揭(jiē)示了宇宙中天(tiān)体运动的规律(lǜ)。往后的几百年来(lái)，当天文学家们发(fā)现某些天体运行轨(guǐ)道出(chū)现异(yì)常，不(bù)符合(hé)万(wàn)有(yǒu)引(yǐn)力定律(lǜ)的(de)时候，他们就会知(zhī)道，周围一(yī)定有未知(zhī)的天体(tǐ)通过引力在摄动它(tā)的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥(ào)本勒维(wéi)耶(yé)就通(tōng)过天王星(xīng)运行轨道的异(yì)常(cháng)，推算并且发现(xiàn)了(le)海王星(xīng)的存(cún)在。另外，哈雷(léi)彗星(xīng)、冥(míng)王星的发现都是应(yīng)用万有(yǒu)引力定律所取得重(zhòng)大天文成就的例子。但是(shì)这些发现都是在恒星系统的尺度当中(zhōng)，可(kě)当我们(men)上升到星系或者是星团的尺度，事情就(jiù)开始(shǐ)变(biàn)得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家(jiā)弗(fú)里(lǐ)茨兹(zī)威基正(zhèng)在研究(jiū)和测量后发星系(xì)团(tuán)的质量。这是一个由数千(qiān)个星系所组成的巨(jù)大(dà)星系团，这些星系被引(yǐn)力束缚在一(yī)起。测量星系(xì)团的质量(liàng)一般会使用到两种(zhǒng)方(fāng)法(fǎ)，当两(liǎng)种方法结果一致，就可以确(què)定其质量的(de)范围。

第(dì)一种(zhǒng)是获得其"光度(dù)学(xué)的质量(liàng)"，需要的数据是测(cè)量各个星系的光度。

第(dì)二种是(shì)动(dòng)力学质量的计(jì)算，是(shì)利用光谱红移(yí)测量星系团中的各(gè)个星系相对于星系(xì)团的运动速度。当(dāng)测量结果(guǒ)出来之(zhī)后(hòu)，兹威基(jī)彻(chè)底懵了，“动力学质量”竟然(rán)是“光度学质量”的400倍(bèi)。这意味着(zhe)，后发座星系(xì)团(tuán)有99%的(de)质(zhì)量消失了，或(huò)者说这(zhè)99%的质(zhì)量(liàng)并不以可见光的形式所存(cún)在，我们无法看到。最诡异的是，在测量(liàng)速度(dù)的过程中，兹威基发现星系(xì)团中很(hěn)多星系的(de)速度(dù)比理论上(shàng)要快得多，按照(zhào)牛顿的运动学定(dìng)律，仅靠这(zhè)些可见(jiàn)星(xīng)系的质量所产生的引力是无法(fǎ)将它们束缚在星系团内的，它们早就应该被抛出星(xīng)系团(tuán)之外了，除(chú)非有一种神秘的力量在起(qǐ)作用(yòng)，这种力量来源于某(mǒu)种隐(yǐn)形的物质。

据此，兹维基提出了这样部分不可见的暗质(zhì)，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却(què)占据着宇宙中(zhōng)绝(jué)大部分的质(zhì)量。只是当时(shí)的(de)人(rén)们对这(zhè)样的一种说(shuō)法不屑一顾(gù)。

直到40年(nián)之后，“暗物(wù)质”这个词才再一次出现。天(tiān)文学(xué)家维拉鲁宾和肯特(tè)福特在观(guān)测(cè)仙女座(zuò)星系中的(de)恒星运动。理论(lùn)上来说，距离(lí)中心越远的恒星在(zài)其轨道(dào)上的运(yùn)行速(sù)度就会越慢。但是他们观测的结(jié)果却让人感到不可思(sī)议。

随着与中心距离的(de)增加，恒(héng)星的旋转(zhuǎn)速度几乎保(bǎo)持不变。可是根据牛顿(dùn)的万有引力定律，在(zài)星系当中如果(guǒ)没有足够大的质量来吸引(yǐn)它们，这些外围的恒星早就被甩到宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中了。基于(yú)这种现象(xiàng)，科学家们会使用(yòng)一(yī)种相对标准的方法(fǎ)来解(jiě)释暗物质的存在，这种方法就是测量(liàng)星(xīng)系当中气(qì)体在X轴(zhóu)上距离星系中心的(de)距离，以(yǐ)及(jí)在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常的结(jié)果，就认(rèn)为(wèi)是由(yóu)暗物质的力量进入(rù)其(qí)中(zhōng)。

于是科学家们(men)通过射电望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)测(cè)量了距离星系中心更(gèng)远(yuǎn)距离的氢元(yuán)素，发(fā)现(xiàn)它们(men)的旋转速度并(bìng)不符合(hé)牛顿(dùn)的(de)力(lì)学定律(lǜ)。我(wǒ)们的太阳系(xì)也(yě)不(bù)例外，太阳系(xì)位于银河系的第三悬臂之(zhī)上，距(jù)离银河系(xì)中心2.6万光年，根据万有引力定(dìng)律进行计算，太(tài)阳系(xì)的运行速度(dù)应(yīng)该是160千米/秒，但(dàn)实际上，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒的(de)速度围(wéi)绕(rào)银(yín)河系旋(xuán)转(zhuǎn)，这(zhè)个实际速(sù)度远远大(dà)于理论速(sù)度(dù)，那么产生以(yǐ)上这种向心加速(sù)度(dù)的原(yuán)因很可能就是(shì)存在(zài)着一种我们看不(bù)到(dào)的物质，是这些暗物质的引力效应将(jiāng)星系聚集(jí)在了一(yī)起。

也(yě)是(shì)从这时开始(shǐ)，越来越多(duō)的研(yán)究人员开始相信暗物质(zhì)的存(cún)在(zài)。科学家根据星(xīng)系外恒星轨(guǐ)道的速度，估算在星系(xì)当(dāng)中(zhōng)暗物质的质量占(zhàn)整(zhěng)个星系质量的(de)85%。但是(shì)，暗(àn)物质并不是唯一可(kě)以解释这个现象的原(yuán)因。在一项新(xīn)的研究当中，科学家们发现(xiàn)，几乎没有引力效应的遥远恒(héng)星之间(jiān)，也(yě)会出现速度上的微小差异。另(lìng)外，天文学家还发现了(le)一个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离地球大约2.5亿光年(nián)，大小和银(yín)河系不(bù)多，但是星(xīng)系当中存在的(de)恒(héng)星数量却(què)只(zhǐ)有银河(hé)系的千分之(zhī)一。

闲游的意思 闲游的反义词是什么data-ratio="0.5835579514824798" data-type="jpeg" data-w="1484" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/a67445eab7c8392.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

所以在理论上，该星系必(bì)须存在暗物质(zhì)，否则(zé)就会(huì)分(fēn)崩离析。但是科学家们使用最先进的(de)望远镜对(duì)其进行了40个(gè)小时(shí)的详细测量之后，发现星(xīng)系中的恒星运(yùn)动是可以用正常的物质和力学定律来解释的。那么又有人提(tí)出，也(yě)许该星(xīng)系(xì)的暗物质，已经被(bèi)附近的另(lìng)一个大星系剥离了。奇(qí)怪的是，它的附(fù)近没有任何星系存在。造(zào)成(chéng)这(zhè)些(xiē)现(xiàn)象的除了暗物(wù)质的假(jiǎ)说之外，另一种可能就是人类对(duì)引力的理解还不够(gòu)全(quán)面，引力很可能在不同(tóng)尺度(dù)空间中(zhōng)的工作方式是不同(tóng)的，这意味着(zhe)在行星(xīng)系尺度中的天体会沿(yán)着它们的轨道，按(àn)照我们所理解的方式运动。但是上(shàng)升到(dào)星(xīng)系(xì)和星(xīng)团(tuán)的尺度，引(yǐn)力之间(jiān)的相(xiāng)互作用则(zé)是不同的方式。对于在(zài)星(xīng)系团之(zhī)间的相互作用，科(kē)学家还引入了外部场效应(yīng)的(de)概念(niàn)，指(zhǐ)的是在数百万光年的规模上，巨大的(de)质量(liàng)之间会产生(shēng)对(duì)彼此特殊的(de)效果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这(zhè)意味着我们需要(yào)对(duì)现在的物理定律进行(xíng)修正，这些发(fā)现(xiàn)也让(ràng)很多人认为暗物质(zhì)假(jiǎ)说理论就此终(zhōng)结。但是(shì)在宇宙(zhòu)当(dāng)中还有关于暗物(wù)质存在的其他(tā)的理论证据，这些理论(lùn)证据是蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径(jìng)向距(jù)离为37亿光年的子(zi)弹星系团，由两个碰撞的星系团(tuán)所组(zǔ)成(chéng)，类似(shì)这样的星团(tuán)，它们大部分的普(pǔ)通质量都在星系的气体(tǐ)当中。当星团以(yǐ)1000万公(gōng)里/小(xiǎo)时发生碰(pèng)撞的时候(hòu)，星际气(qì)体的相互作(zuò)用(yòng)就会导致温度(dù)的急(jí)剧升(shēng)高，速度大幅降低。所(suǒ)以在理论上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团大部分的质量将位(wèi)于所(suǒ)有这(zhè)些气体所在的(de)中间区域。那(nà)么我们通(tōng)过什(shén)么来验证(zhèng)它的质量区域到底是不是集(jí)中在(zài)中(zhōng)间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯(bó)太空望远镜(jìng)传回了(le)宇宙当中第一张(zhāng)全彩的高清照片，在(zài)照(zhào)片中我们可以明显地看到很(hěn)多星系(xì)似乎被拉伸产生(shēng)了(le)巨大的(de)形变。其实(shí)这(zhè)些星系(xì)本身并不是真的被扭曲了，也不是韦伯(bó)望远(yuǎn)镜出了什么问题，而是这样极遥远(yuǎn)的天体和我们地球上的观测者之间。被一(yī)个质量超(chāo)级巨大的天体遮挡，这(zhè)个超大质量的东西(xī)的引力，会使身后更遥远星(xīng)系的(de)光都(dōu)发(fā)生了(le)扭(niǔ)曲。这(zhè)个现象就(jiù)是引力(lì)透镜效应。这个巨大的天(tiān)体可(kě)能(néng)是超(chāo)大(dà)质量的黑(hēi)洞或者是暗物(wù)质。

所以(yǐ)当人(rén)们(men)对子弹星系团观测的时候，发现它的(de)大质量(liàng)区域并不是在(zài)中间(jiān)，而(ér)是在两(liǎng)侧。所(suǒ)以最好的解释方法就是(shì)当星(xīng)团发生全部的碰(pèng)撞时，可被观(guān)测到的质量气(qì)体被(bèi)卡(kǎ)在了(le)中间，暗物质则(zé)直(zhí)接(jiē)通(tōng)过了(le)这个区(qū)域(yù)，并在两边形成了引力透(tòu)镜。对子(zi)弹(dàn)星系(xì)团的引力透镜(jìng)研究也(yě)被认为是暗物质存(cún)在的(de)迄今为止最好(hǎo)的理论证据。

除此之(zhī)外，还(hái)有(yǒu)来自(zì)宇宙当中最古(gǔ)老的光。从宇宙大(dà)爆炸(zhà)开始，38万(wàn)年之后，可(kě)见光终(zhōng)于可以畅(chàng)通无阻(zǔ)地穿越(yuè)在宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)了(le)。经过了130多(duō)亿年之后，这(zhè)些(xiē)光在宇宙空间背景上(shàng)留下了各相(xiāng)同性的微波辐射。其中红色的部分表示(shì)温度较高的区域(yù)，蓝色则表示相对较(jiào)冷(lěng)的(de)区(qū)域，但实际上它(tā)们之间的(de)温差只有万分之一。

科(kē)学家们通过对前景背(bèi)景(jǐng)分离(lí)后的二(èr)值图像进行连通(tōng)域提取和标(biāo)记之后发现，如(rú)果(guǒ)宇宙当中没有暗物质(zhì)，图形(xíng)看起来不应该是这样的，而随着(zhe)暗物(wù)质(zhì)的增(zēng)加(jiā)，一些峰(fēng)值的幅度会减小，才(cái)变得看(kàn)起(qǐ)来“和谐”。为了匹配宇宙微波(bō)背景辐射的测量值(zhí)，我们(men)需(xū)要的暗物质大约是普通物(wù)质的(de)5倍。这个数(shù)字与解释(shì)星系当中恒星运动(dòng)所需(xū)要的暗物质比例是一致的。这(zhè)就意(yì)味着。

用了一个简单的理(lǐ)论框(kuāng)架，就很好地解释了很多(duō)不同的观(guān)测结果。而暗物质的本质就是(shì)宇宙当中存在(zài)着某种类型(xíng)的粒子，它们不参与任(rèn)何其他的(de)电磁作用，只通过引(yǐn)力(lì)来相(xiāng)互作用。所以如(rú)果能够找到这种粒子的(de)存在，就相当于找到了暗物(wù)质存在的实(shí)际证据。这(zhè)种粒子到底是什(shén)么？科学家(jiā)们已经提出了数十种的假(jiǎ)想目标，而要寻找(zhǎo)这些不同的目(mù)标粒子(zi)所需要的实验方式也不相同。在过去的几十年当中(zhōng)，人类为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会与常规(guī)物质相互作用的“暗物质”，科学家(jiā)们(men)已经进行了超过50次的实验，却(què)没有任何实质性的发现，除了一个地方，意大(dà)利(lì)的格兰萨索山，隶(lì)属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山(shān)下1400米处的地(dì)下矿井当中(zhōng)，藏着地(dì)球上最大的地学实验室(shì)，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高(gāo)的探测(cè)器(qì)，一直致力于(yú)寻找暗物(wù)质粒子(zi)的周期性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里的(de)科学家(jiā)声(shēng)称观(guān)测到(dào)了(le)某种信号。经过了(le)20多(duō)年的数据(jù)收集(jí)，人(rén)们发现了(le)一(yī)个(gè)有趣的事情。探测率会(huì)在每年的6月份达(dá)到(dào)峰值，然后在(zài)11月(yuè)降到最低，而且(qiě)在20年当中每(měi)年(nián)都是一样。一些科(kē)学家认(rèn)为这可能是(shì)人类发现暗(àn)物质的(de)第(dì)一个直接证据(jù)。

但(dàn)是为什么暗物(wù)质(zhì)会产生周(zhōu)期性的年度信号(hào)呢(ne)？刚(gāng)才(cái)我们(men)讲了太阳系正在以220公里(lǐ)/秒(miǎo)的速(sù)度围绕(rào)着银河系(xì)进行(xíng)移动，那么如(rú)果暗物质存(cún)在宇宙当(dāng)中(zhōng)，这意(yì)味着(zhe)我(wǒ)们也在以(yǐ)这样(yàng)的(de)速(sù)度在(zài)穿越着暗物质(zhì)流，这(zhè)个过程中会产生相应(yīng)的(de)振荡，同(tóng)时地球(qiú)又以30公(gōng)里/秒的速度围绕太阳进行(xíng)旋转(zhuǎn)。所(suǒ)以有半(bàn)年的时间(jiān)，地球围绕太阳(yáng)的(de)方向与太阳环绕(rào)银河系的方向是(shì)一致的，而另外(wài)半年则(zé)与之(zhī)相(xiāng)反。

而在(zài)6月份的时候，地球(qiú)与太(tài)阳的(de)方(fāng)向正(zhèng)好达到完(wán)全一(yī)致，这是(shì)理论上地球穿越暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰好达(dá)到了最慢值。尽管在实际的情(qíng)况(kuàng)中，太阳系(xì)相对(duì)银(yín)河(hé)系的平面呈(chéng)现了60度(dù)的倾斜(xié)，但是(shì)这并(bìng)不影响这(zhè)个理论的有(yǒu)效性。

因(yīn)此科(kē)学家(jiā)认(rèn)为(wèi)这可以(yǐ)用来解(jiě)释，研(yán)究人员们所观测到的周(zhōu)期性信号。当然(rán)也(yě)可能有其(qí)他的情(qíng)况，造成这种年(nián)度周(zhōu)期信号的差异也可(kě)能(néng)是温度、湿(shī)度、土壤中(zhōng)的水分、高山上的积雪，甚至连意大利游客的数量也符合这个周期(qī)的规律(lǜ)。

所(suǒ)以，科学家们(men)又在(zài)南半(bàn)球(qiú)建立(lì)了一个几乎相同的实(shí)验室，这(zhè)里的季节与之前的(de)实验室(shì)正好(hǎo)相(xiāng)反，而在(zài)这里，地球穿过暗物质流的运动(dòng)特(tè)征和第一个实验(yàn)室是一样的。

因此，如果(guǒ)在这(zhè)里可以得到相同的信号，就可以成为暗(àn)物质所存在的非常有力的证据(jù)了。但是由(yóu)于这(zhè)个实验室刚刚建成不久，所(suǒ)以截至目前还无法提(tí)供相应(yīng)的数据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射(shè)一(yī)台新的望远镜，这台太空望(wàng)远镜叫做(zuò)“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相(xiāng)同，但它的(de)宽视场仪(yí)器提供的视野是(shì)哈勃(bó)红外仪器的100倍。南希(xī)格(gé)雷(léi)斯罗(luó)曼太空望远(yuǎn)镜其中一个(gè)关键的(de)用途就是(shì)探索暗(àn)物(wù)质背(bèi)后的奥秘，对于探测的结果(guǒ)，我们只能(néng)拭目以待了。费米实验室粒(lì)子天(tiān)体(tǐ)物理(lǐ)中心的科学家(jiā)丹琥珀和(hé)贾森(sēn)斯(sī)特芬研究(jiū)发现(xiàn)，如果暗(àn)物质(zhì)存在，它们极(jí)有可能(néng)拥有另(lìng)一(yī)种(zhǒng)神秘(mì)的效应，这种暗物质效应(yīng)，会支持(chí)宇(yǔ)宙(zhòu)当中生命的诞生，或者说(shuō)是生命进化的(de)一个重要(yào)因素。

如果这一理论得到进(jìn)一步(bù)的证实，那(nà)么遍布宇宙(zhòu)当中的暗物质会不会意味(wèi)着人类并(bìng)不(bù)孤(gū)单(dān)呢？或许在宇宙当(dāng)中某个角落的(de)行星上(shàng)，暗物质正在通过这样(yàng)的效应创(chuàng)造(zào)生命。当然，这些推论的大前提是要先(xiān)找到暗(àn)物质存在的实(shí)际(jì)证(zhèng)据。那么小伙伴(bàn)们，你们觉(jué)得暗(àn)物质到(dào)底(dǐ)存(cún)不存在呢？喜(xǐ)欢请(qǐng)点赞，你的支持是(shì)我更(gèng)新的动力！

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