宇(yǔ)宙是“人为制造”的(de)？为(wèi)何(hé)会存在科学无法解释的“暗物质”？暗(àn)物质又究竟是什么？人(rén)类为了寻找暗物质存在的证据，科(kē)学家(jiā)们在过去的几十(shí)年当中进行了超(chāo)过50次的(de)长期(qī)实验(yàn)，但(dàn)是却没有发现任何的有(yǒu)效证据。除了一个地(dì)方，在1687年(nián)出版(bǎn)的自然(rán)哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿发表了(le)万(wàn)有引(yǐn)力定律，它(tā)揭示了宇宙中天(tiān)体运动的规律。往后的几百年来(lái)，当天文学家们发(fā)现某些天(tiān)体运行轨道出现异常(cháng)，不(bù)符合万有引(yǐn)力定律的时候，他们就会知道(dào)，周(zhōu)围一定有未知的天体通(tōng)过引(yǐn)力(lì)在摄动(dòng)它的(de)轨道。比如在(zài)1846年(nián)，奥本勒维耶就通过(guò)天王星运行轨道的异常(cháng)，推(tuī)算并(bìng)且发现(xiàn)了海王(wáng)星的存在。另(lìng)外，哈雷(léi)彗星(xīng)、冥王(wáng)星的发现都是应用(yòng)万有引力(lì)定律所取得重(zhòng)大天(tiān)文成就的例子。但是这些发现都是(shì)在恒星系统的尺度当中(zhōng)，可当我们(men)上(shàng)升到星系或者是星(xīng)团的尺度，事情就(jiù)开(kāi)始(shǐ)变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理学(xué)家弗里(lǐ)茨(cí)兹威基正在研究和测量后发星系团的(de)质量。这是(shì)一个(gè)由数千个星系(xì)所组成的巨大(dà)星系(xì)团，这些星系被引力束(shù)缚在一起。测量星(xīng)系团(tuán)的质量一般会(huì)使用到(dào)两种方(fāng)法，当两种方法结果(guǒ)一(yī)致，就可以确定其质量(liàng)的范围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需(xū)要(yào)的数据是测量(liàng)各(gè)个星系的光度。

第二种是动力学质(zhì)量的计算，是利用光谱红移(yí)测量星系团(tuán)中的(de)各个星(xīng)系相对于星系团的运动速(sù)度(dù)。当测量结果出来之后，兹威(wēi)基(jī)彻底懵了(le)，“动力学质(zhì)量”竟然是“光度学质(zhì)量(liàng)”的400倍。这意(yì)味(wèi)着，后(hòu)发座星系团有99%的质量消(xiāo)失了，或(huò)者说这99%的(de)质(zhì)量并不以可见光的形式所存在，我(wǒ)们无法看到。最诡异(yì)的是(shì)，在测量(liàng)速度的(de)过程(chéng)中，兹威基发现星系团中很多星系(xì)的速度比理论上要快得多(duō)，按照牛顿的(de)运动学定律(lǜ)，仅靠这些可见星系(xì)的质量所产(chǎn)生的引力(lì)是无法将它们束缚在星(xīng)系团内(nèi)的，它们早就应该(gāi)被抛出星系(xì)团之外(wài)了(le)，除非有(yǒu)一种神秘的力(lì)量在起作用，这种(zhǒng)力量来源于某种隐形的(de)物质。

除牛反绒是真皮吗，二层牛皮除牛反绒是真皮吗"0.6186612576064908" data-type="jpeg" data-w="1479" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/46f985a9e4c3e7e.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

据此，兹维基(jī)提出了(le)这样(yàng)部分不可(kě)见的(de)暗质，它(tā)不发散光(guāng)、吸光、反射光，但是(shì)它们却占据着(zhe)宇宙中(zhōng)绝(jué)大部分(fēn)的(de)质量。只(zhǐ)是当(dāng)时的人们对这样的一种说法不屑(xiè)一顾。

直到40年(nián)之后(hòu)，“暗物质(zhì)”这(zhè)个词才再一次出现。天文学家(jiā)维拉鲁宾和肯特福特在(zài)观测(cè)仙女(nǚ)座星系(xì)中的恒星运(yùn)动(dòng)。理论上(shàng)来说(shuō)，距离中心越远的恒星在其轨道上(shàng)的运行速度(dù)就会越慢。但是他(tā)们观测的结果却(què)让人感到不(bù)可思议。

随(suí)着与中心距离的(de)增加(jiā)，恒星的旋(xuán)转速度几乎保持(chí)不(bù)变。可是根据牛顿的万(wàn)有引力定(dìng)律，在星系(xì)当中如果(guǒ)没有足(zú)够大的质量来吸引它们，这(zhè)些外围(wé除牛反绒是真皮吗，二层牛皮除牛反绒是真皮吗i)的恒(héng)星早就被甩到(dào)宇宙当中了。基(jī)于这种现(xiàn)象，科学(xué)家们会使(shǐ)用一(yī)种相对标准的方法(fǎ)来(lái)解释暗(àn)物质的存(cún)在，这种方法就(jiù)是测量(liàng)星系当中气体在X轴(zhóu)上距(jù)离星系中心的距(jù)离，以及在(zài)Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常(cháng)的结果，就认(rèn)为是由暗(àn)物质的力量(liàng)进入(rù)其中。

于是科(kē)学家们(men)通过射电望远镜测量(liàng)了(le)距离星系中心更远距离(lí)的(de)氢元素(sù)，发现它们的旋转速度(dù)并不符合牛(niú)顿(dùn)的力学定律。我们的太阳系(xì)也不(bù)例(lì)外(wài)，太阳系位(wèi)于银河系的第三悬臂(bì)之(zhī)上，距离银河系中心2.6万光年(nián)，根据(jù)万有引(yǐn)力定律进(jìn)行计算，太阳系的运行速度(dù)应该(gāi)是160千米/秒，但(dàn)实际上，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这个(gè)实际速度远远(yuǎn)大于理论速度，那么产生以上这种向(xiàng)心加速度的(de)原因很可能就是(shì)存在着一种我们(men)看不到的物质，是这(zhè)些暗(àn)物(wù)质(zhì)的引力(lì)效应将(jiāng)星系聚集在了一起(qǐ)。

也是从这时开(kāi)始，越来越(yuè)多(duō)的研(yán)究人员开始相信暗物质(zhì)的存在。科学家根据星系外恒星轨道(dào)的速度，估算在星系当中暗物质(zhì)的质量占(zhàn)整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以(yǐ)解释(shì)这(zhè)个(gè)现象的(de)原因。在(zài)一(yī)项新的研究当中，科学家们发(fā)现，几(jǐ)乎没有引(yǐn)力效应(yīng)的遥远恒星之间，也(yě)会(huì)出(chū)现速度(dù)上的微小(xiǎo)差异。另外(wài)，天文学家还(hái)发现(xiàn)了一个反常的星(xīng)系，叫(jiào)做Agc114905。这(zhè)个星系距(jù)离地(dì)球(qiú)大(dà)约2.5亿光年，大小和(hé)银河系不多，但(dàn)是星系(xì)当(dāng)中存(cún)在的恒(héng)星数量(liàng)却只有银(yín)河(hé)系的千分之一。

所以(yǐ)在(zài)理论(lùn)上，该星系必须存(cún)在(zài)暗物质，否则就会分(fēn)崩离析。但是科学家们(men)使用最先进的望远(yuǎn)镜对其(qí)进行(xíng)了(le)40个小时的详细测量之(zhī)后，发(fā)现(xiàn)星系(xì)中的恒星运动是可(kě)以用正常的物质和力学定(dìng)律来解释的。那么又有人提(tí)出，也许该(gāi)星系的暗物(wù)质，已经(jīng)被附近(jìn)的另一(yī)个大星(xīng)系剥离了(le)。奇(qí)怪的是(shì)，它的附近没(méi)有(yǒu)任何星系存(cún)在。造(zào)成这些现象的除了暗(àn)物质的假(jiǎ)说之外，另一种(zhǒng)可能就(jiù)是人类(lèi)对引力(lì)的理解还不够(gòu)全面(miàn)，引力很可能在不(bù)同尺(chǐ)度空间(jiān)中的工作方式是不同(tóng)的，这意(yì)味着(zhe)在行星系尺(chǐ)度中(zhōng)的天体会沿着它(tā)们的轨道(dào)，按(àn)照我们所(suǒ)理解的方式运动。但(dàn)是上(shàng)升到(dào)星系和星团的尺度，引力之间的(de)相互作用则是(shì)不(bù)同(tóng)的方式。对(duì)于在星(xīng)系(xì)团之间的相互作用，科学家还引入了外部场(chǎng)效应的概念，指的是在(zài)数百万光年(nián)的(de)规模上，巨大的质量之间会(huì)产生对彼此(cǐ)特殊的(de)效(xiào)果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要(yào)对现在的(de)物(wù)理定律进行修(xiū)正，这些发现也让很多(duō)人(rén)认为暗物(wù)质假说(shuō)理论就此(cǐ)终结。但是在宇宙当中还(hái)有(yǒu)关于暗物质存在的其他的理(lǐ)论证(zhèng)据(jù)，这(zhè)些理论(lùn)证据是蒙德(dé)理(lǐ)论所没法(fǎ)解释的(de)“引力透镜”。

径向距(jù)离为37亿光年(nián)的(de)子弹星(xīng)系团，由两个碰撞的星系(xì)团所组成，类似这样(yàng)的星团，它们大部分的普通质(zhì)量都在星系的气(qì)体当(dāng)中。当星团以1000万(wàn)公里/小时发生碰撞(zhuàng)的时候，星(xīng)际气体的相互作用就会(huì)导(dǎo)致温度的急剧升高，速度大幅(fú)降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星(xīng)系团大部(bù)分的质量将位(wèi)于(yú)所有这些气体所在的中间区域。那么我们通过什么来验(yàn)证(zhèng)它(tā)的质量区域到底是不是集中(zhōng)在(zài)中间呢？前不(bù)久，詹(zhān)姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传回了宇宙(zhòu)当中第(dì)一(yī)张全彩(cǎi)的高清照片，在照片中我们可以明显地看到很多星系似乎被(bèi)拉(lā)伸(shēn)产生了巨大的形变。其实(shí)这些星系本身并(bìng)不是真(zhēn)的被扭曲了，也不是(shì)韦(wéi)伯望远镜(jìng)出了什么问(wèn)题(tí)，而是这样极遥远的天体和(hé)我们(men)地(dì)球上的观测者之间(jiān)。被一个质(zhì)量超级巨大的天体遮(zhē)挡，这(zhè)个超大质量的(de)东西的(de)引力，会使身后更(gèng)遥(yáo)远星系的光都(dōu)发生了扭曲(qū)。这个现象就是引(yǐn)力透(tòu)镜效应。这个巨大的(de)天体可能是超大质(zhì)量的黑洞或(huò)者是暗物质(zhì)。

所以当人们对子(zi)弹星系团观测的时候，发(fā)现(xiàn)它的大质量区域并不是(shì)在中间(jiā除牛反绒是真皮吗，二层牛皮除牛反绒是真皮吗n)，而(ér)是(shì)在两(liǎng)侧。所以最好的解释方法就是当星团(tuán)发(fā)生全部(bù)的碰撞时(shí)，可(kě)被观测到(dào)的(de)质量气体被卡(kǎ)在了中间(jiān)，暗物质则直接通过了这个区域，并在两边形(xíng)成了引力透镜。对子弹星系团(tuán)的引力透镜研究也被认为是暗(àn)物质存在(zài)的迄今为止最好(hǎo)的(de)理论证据。

除此之外，还有(yǒu)来自(zì)宇(yǔ)宙当(dāng)中最古老的光。从宇宙大(dà)爆(bào)炸开(kāi)始(shǐ)，38万年之后，可(kě)见光(guāng)终(zhōng)于可以畅通无阻地穿越在(zài)宇宙当中(zhōng)了。经过了130多亿年之后，这些(xiē)光在宇宙(zhòu)空间背(bèi)景(jǐng)上留下了各相同性的(de)微(wēi)波(bō)辐射(shè)。其(qí)中红(hóng)色的部分表示温度较高的区域(yù)，蓝色则(zé)表示相对较冷的区域，但(dàn)实际上(shàng)它们之间的温差(chà)只有万分(fēn)之一。

科学家们通过对前(qián)景背景分(fēn)离后的二值图像进行连(lián)通域提取(qǔ)和标记之后发(fā)现，如果宇(yǔ)宙(zhòu)当中没有暗物质(zhì)，图形看(kàn)起来(lái)不应该(gāi)是这(zhè)样的，而随(suí)着(zhe)暗物质的(de)增加，一些(xiē)峰值的幅度会减(jiǎn)小(xiǎo)，才变得(dé)看起来“和(hé)谐”。为了匹配宇宙微波背景(jǐng)辐射的测量值(zhí)，我(wǒ)们需要的(de)暗物(wù)质大约是普通物质的(de)5倍。这(zhè)个数(shù)字与解释星系(xì)当(dāng)中恒星运动所需要的暗物质比例是(shì)一致(zhì)的。这就意味着(zhe)。

用了(le)一个简单的(de)理(lǐ)论框架(jià)，就(jiù)很好地解释了很多不同的观测结果。而暗物质的(de)本质就是宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)存在着(zhe)某种(zhǒng)类型的粒子(zi)，它们不(bù)参与任何其他的电磁作用，只通过引力来相互作用。所以如果能够找到(dào)这种粒子的存在(zài)，就相当于找到了(le)暗(àn)物质(zhì)存在的实际证据。这种粒子(zi)到底(dǐ)是什么？科学家们已经提出了数十种(zhǒng)的假想目标，而要寻(xún)找这些不同的目标(biāo)粒(lì)子所需要的实验方式(shì)也不相(xiāng)同(tóng)。在过去的几(jǐ)十年当(dāng)中，人类(lèi)为(wèi)了寻找这些看不见(jiàn)、摸(mō)不到，几乎不会与常规物(wù)质相互作用的“暗物质”，科学家们已(yǐ)经进行了超过50次的实验，却没有任何实质性的发现，除了(le)一个地方，意大利的格兰萨索(suǒ)山(shān)，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉(mài)。

在山下(xià)1400米处的(de)地(dì)下矿(kuàng)井当中(zhōng)，藏着(zhe)地球上(shàng)最大的地学实(shí)验室，这(zhè)个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高的探测器，一直(zhí)致力于寻(xún)找暗物(wù)质粒子的周期性(xìng)震荡。

自1997年(nián)以来(lái)，这(zhè)里(lǐ)的科学家声称观测到了某(mǒu)种(zhǒng)信号(hào)。经过了20多(duō)年的(de)数据收集(jí)，人们发现了一(yī)个有趣的事(shì)情。探测率会(huì)在每年的(de)6月份(fèn)达(dá)到峰(fēng)值，然(rán)后在11月降到最(zuì)低，而(ér)且(qiě)在20年当中每年(nián)都是一样。一(yī)些科学家认为这(zhè)可能(néng)是人类发现暗物质的第一个直接证据。

但是为什么暗物(wù)质会产生周期性(xìng)的年度信号呢？刚才我们讲了太阳系正在(zài)以(yǐ)220公(gōng)里/秒的速度围(wéi)绕(rào)着(zhe)银(yín)河系进行(xíng)移(yí)动，那(nà)么(me)如(rú)果暗物质存在(zài)宇宙当中，这意味着我(wǒ)们也在以这样的速度在穿越着暗(àn)物质流，这个过程中会产(chǎn)生(shēng)相应的振荡，同(tóng)时地球又以30公(gōng)里/秒的速度(dù)围绕太阳进行(xíng)旋转。所以有半(bàn)年的时(shí)间，地球围绕(rào)太(tài)阳的方向与太阳环绕银河系(xì)的方(fāng)向是一(yī)致(zhì)的(de)，而另外(wài)半年则与(yǔ)之相反(fǎn)。

而在6月份的时候，地球与太阳的(de)方(fāng)向正好达到(dào)完(wán)全(quán)一致，这是理论上地球穿(chuān)越(yuè)暗物质流最快的时段。而在11月份，又(yòu)恰好达到了最慢值。尽管(guǎn)在(zài)实(shí)际的情(qíng)况中(zhōng)，太阳系相(xiāng)对银(yín)河(hé)系的平面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是这并(bìng)不影响这(zhè)个(gè)理论(lùn)的有(yǒu)效(xiào)性。

因此科学家认为(wèi)这可以用(yòng)来解(jiě)释，研究人员们所观测到的周期性信(xìn)号。当然也可能有其他的(de)情况(kuàng)，造成这种年度周期信号(hào)的差异(yì)也可能是温度(dù)、湿(shī)度(dù)、土壤中的水分、高山(shān)上的积雪，甚至连意(yì)大(dà)利游(yóu)客(kè)的(de)数量(liàng)也符合这(zhè)个周期的规律。

所以，科学家们(men)又在南(nán)半球(qiú)建立(lì)了一个几乎相同(tóng)的实验室，这(zhè)里(lǐ)的季(jì)节与之前的实验室正好相反，而在这里，地(dì)球(qiú)穿过暗(àn)物质(zhì)流的(de)运动特征和(hé)第(dì)一(yī)个实(shí)验室是一样的。

因(yīn)此(cǐ)，如果在这里可以(yǐ)得到相同(tóng)的信号，就可(kě)以成为暗物质(zhì)所(suǒ)存在的(de)非常(cháng)有(yǒu)力的证(zhèng)据了。但是(shì)由(yóu)于这个实验(yàn)室刚刚建成不(bù)久，所以截至目(mù)前还无法提供相(xiāng)应的数据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射一(yī)台新的望远镜，这台太空望(wàng)远镜叫做“南希格(gé)雷斯罗(luó)曼”，它(tā)的主(zhǔ)镜大小(xiǎo)跟哈(hā)勃望(wàng)远镜(jìng)相同(tóng)，但它的宽视场仪器提供的视野是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太空望远镜(jìng)其中(zhōng)一个关键的用途(tú)就是(shì)探索暗物质(zhì)背后的奥秘，对于探测(cè)的(de)结(jié)果，我们(men)只能拭目以待了。费米(mǐ)实(shí)验(yàn)室粒子天体物(wù)理中心的科学家(jiā)丹琥珀和贾森斯(sī)特芬(fēn)研(yán)究发现(xiàn)，如果暗物质(zhì)存在(zài)，它们极有(yǒu)可能拥有(yǒu)另(lìng)一(yī)种神秘(mì)的效应，这种暗(àn)物质效应，会支持(chí)宇(yǔ)宙(zhòu)当中生命的诞生，或者说是生(shēng)命进化的一个重要因素。

如果这一理论得到进一步的证实(shí)，那么(me)遍布宇宙当中的暗物质(zhì)会不会意味着人类(lèi)并不孤单呢？或许在(zài)宇(yǔ)宙当中某个角落(luò)的行星上，暗(àn)物质正(zhèng)在通过这样(yàng)的效(xiào)应创造生命。当然(rán)，这些推论(lùn)的大前(qián)提是要(yào)先找到暗物(wù)质存在的实际证据。那么(me)小伙伴(bàn)们，你们觉得暗物质(zhì)到底存不存在呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的支持是我更新的动(dòng)力！

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