宇宙是“人为制造”的？为(wèi)何会存(cún)在科学(xué)无(wú)法(fǎ)解释的“暗物质(zhì)”？暗物质又(yòu)究(jiū)竟是什么？人类为了寻找(zhǎo)暗物质存(cún)在(zài)的(de)证据(jù)，科学家们(men)在过去的(de)几十年当中进行了超过50次(cì)的(de)长期(qī)实验(yàn)，但是却没(méi)有(yǒu)发现任何的(de)有(yǒu)效证据。除了一(yī)个地方，在(zài)1687年(nián)出版的自然哲学数学原(yuán)理一书中(zhōng)，埃(āi)萨克牛顿发表了万(wàn)有引力定律，它(tā)揭示了宇宙中(zhōng)天体运动的规律。往后的几百年来，当天(tiān)文学家(jiā)们发现某些天(tiān)体运(yùn)行轨道出现异常，不符合万有(yǒu)引力定(dìng)律的时候，他们就(jiù)会知(zhī)道，周围(wéi)一定有未(wèi)知的天体(tǐ)通(tōng)过引力在(zài)摄动它的轨道。比如(rú)在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通(tōng)过天王星运行轨道的异(yì)常，推(tuī)算(suàn)并且发现(xiàn)了海王(wáng)星(xīng)的存在(zài)。另外，哈(hā)雷彗星、冥王星的(de)发现都是应用(yòng)万(wàn)有引力定律所取得重大(dà)天文(wén)成(chéng)就的例(lì)子。但是这些发现都是(shì)在恒(héng)星系统的(de)尺(chǐ)度当中(zhōng)，可当(dāng)我(wǒ)们上升到星系或者是星团的尺度，事(shì)情就开始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家(jiā)弗里茨兹威(wēi)基正在研究和测量(liàng)后(hòu)发星系团的(de)质量。这是(shì)一个由数千个星(xīng)系所(suǒ)组成的巨大星系(xì)团，这些星系被引力束缚在一起。测量星(xīng)系团的质量一(yī)般会使(shǐ)用到(dào)两(liǎng)种方法，当两(liǎng)种方法结果一致(zhì)，就可以确定其质(zhì)量的范(fàn)围(wéi)。

第一种是获得其"光度(dù)学的质量"，需(xū)要的数(shù)据是测(cè)量各个(gè)星系的光度(dù)。

第二(èr)种是动力学(xué)质(zhì)量(liàng)的计算，是利用光谱红移测量星(xīng)系(xì)团(tuán)中的各个星系相对(duì)于星系团的运动速度(dù)。当测量结果出来之后(hòu)，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动力学质(zhì)量(liàng)”竟(jìng)然是“光度学质(zhì)量”的400倍。这意味(wèi)着，后发座星系团有99%的质(zhì)量消(xiāo)失(shī)了，或者(zhě)说(shuō)这99%的质(zhì)量并不以可见光(guāng)的形式所存在(zài)，我们无法看到。最诡异(yì)的(de)是，在测量速度(dù)的过程(chéng)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(duō)，按照牛顿(dùn)的运动学(xué)定律，仅(jǐn)靠(kào)这些可(kě)见(jiàn)星系的质(zhì)量所产(chǎn)生的引力(lì)是无法将它们束(shù)缚在(zài)星系团内的，它们早就应(yīng)该被抛出星(xīng)系团之外了，除非有一种神秘的力量在(zài)起作用，这种力量来源于(yú)某种隐形的物质(zhì)。

据此，兹(zī)维基(jī)提出(chū)了这样部分(fēn)不可见(jiàn)的暗(àn)质(zhì)，它(tā)不(bù)发散光(guāng)、吸光(guāng)、反射光，但是它们却占据着(zhe)宇宙中绝大部分的质量。只是当时的人们对这样的一种说法不屑一顾。

直到(dào)40年之(zhī)后，“暗物质”这个词才再一次出现。天文学家维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特(tè)在观测仙女座星系中(zhōng)的恒星运(yùn)动。理论上来说，距离中心越远的恒星(xīng)在其轨道(dào)上(shàng)的运行(xíng)速(sù)度就(jiù)会越慢(màn)。但是(shì)他(tā)们(men)观测的结果却(què)让人感到(dào)不可思(sī)议。

随着与中心距离(lí)的(de)增加，恒星的旋转(zhuǎn)速度几乎保持不变(biàn)。可是根据牛顿的万有引(yǐn)力定律(lǜ)，在星系当中如果没(méi)有足够(gòu)大的质量(liàng)来(lái)吸引它们，这些外(wài)围的恒星早就被甩到(dào)宇(yǔ)宙当中了(le)。基于这种现象，科学(xué)家们会使用(yòng)一种相对(duì)标准(zhǔn)的方(fāng)法(fǎ)来解(jiě)释暗(àn)物质的存在，这种方法就是测量星系当中气体在X轴上距离星系中心的距离(lí)，以及在Y轴上气体(tǐ)的旋(xuán)转(zhuǎn)速度(dù)。如果出现异常的结果，就(jiù)认为是(shì)由(yóu)暗(àn)物质的(de)力量(liàng)进(jìn)入其中。

于是科学(xué)家们通过射电望远镜(jìng)测(cè)量(liàng)了距离星系中心更远距离的氢元素，发现它们的旋(xuán)转速(sù)度并(bìng)不符合牛顿(dùn)的力学定律(lǜ)。我(wǒ)们的太阳系也(yě)不(bù)例外，太阳(yáng)系位于银(yín)河系的(de)第三(sān)悬臂之(zhī)上，距(jù)离银河系中心2.6万光年，根据万有(yǒu)引力定律进行(xíng)计算，太阳系的运(yùn)行速(sù)度(dù)应该是160千米/秒，但实(shí)际上(shàng)，太阳系正在以220千(qiān)米/秒的(de)速(sù)度围绕银河系(xì)旋转，这个实(shí)际速度远远(yuǎn)大于(yú)理(lǐ)论速度，那么产生以上这(zhè)种向心加速度(dù)的原因很可能就(jiù)是存在着一(yī)种我们看不到的物质(zhì)，是(shì)这些暗物质的引力效应将星系聚(jù)集(jí)在了一起。

也是从这时开始，越来越多的研究人员开始相信暗物质的存在。科学(xué)家根据星系外恒星(xīng)轨道的速度，估算在(zài)星系当中暗物质的(de)质量占整个(gè)星系(xì)质量的85%。但(dàn)是，暗物质并(bìng)不(bù)是唯(wéi)一可以解释这个现象的(de)原因。在一项(xiàng)新的(de)研究当中，科学(xué)家们发(fā)现(xiàn)，几(jǐ)乎没有引力效应的遥(yáo)远恒星之间，也会出(chū)现速度上的(de)微小差异。另外，天文学家还发现了一个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星(xīng)系距离地球大约(yuē)2.5亿光(guāng)年，大小和银河系不多，但(dàn)是星系当中(zhōng)存在的恒(héng)星数量(liàng)却只(zhǐ)有银(yín)河系的千分之一(yī)。

地肖指哪几个生肖？w="1484" s地肖指哪几个生肖？rc="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/a67445eab7c8392.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

所以(yǐ)在理论上(shàng)，该星(xīng)系必须(xū)存在暗物质(zhì)，否则就会分崩(bēng)离析。但是科学家们使用最先(xiān)进的(de)望远(yuǎn)镜对(duì)其进(jìn)行了40个小时的(de)详细测(cè)量之(zhī)后(hòu)，发现(xiàn)星(xīng)系中的恒星运动是可以(yǐ)用正(zhèng)常的(de)物质(zhì)和(hé)力学定律来解释的。那(nà)么又有(yǒu)人提出，也许该星(xīng)系的暗物(wù)质(zhì)，已经被附近的另(lìng)一个大(dà)星系(xì)剥离了。奇怪的是，它的(de)附(fù)近没有任何星(xīng)系(xì)存在。造(zào)成(chéng)这些现象的除(chú)了暗(àn)物质(zhì)的假说之外，另一(yī)种可能(néng)就是人类对引力的理解还不够(gòu)全面，引力(lì)很可能在(zài)不同(tóng)尺(chǐ)度空(kōng)间(jiān)中的工作方式是不同的，这意(yì)味着在行星系(xì)尺度(dù)中的(de)天(tiān)体会沿着它们的(de)轨道，按照我们(men)所理解(jiě)的方式(shì)运动。但是上(shàng)升(shēng)到星(xīng)系和星团的尺(chǐ)度，引力之间的相互(hù)作用则是不同的方式。对于在星系(xì)团(tuán)之间(jiān)的(de)相互(hù)作(zuò)用(yòng)，科学家还引入了外部场(chǎng)效应(yīng)的概念，指的是在数(shù)百万光(guāng)年的规模上，巨(jù)大(dà)的质量(liàng)之间会产(chǎn)生对彼(bǐ)此特殊的效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理(lǐ)论。如果(guǒ)MOND蒙德(dé)理论成(chéng)立(lì)，这(zhè)意味着我们需(xū)要对现在的物理定律进行(xíng)修正，这些发现(xiàn)也让(ràng)很多人认为(wèi)暗物(wù)质假(jiǎ)说理论(lùn)就此终(zhōng)结(jié)。但是在宇宙当中还有关于暗物质存(cún)在(zài)的(de)其(qí)他(tā)的(de)理论证据(jù)，这些理论证(zhèng)据是蒙德理论所没法解释的“引力(lì)透镜”。

径向距(jù)离为37亿(yì)光(guāng)年(nián)的子(zi)弹星系团，由两(liǎng)个碰撞的星系(xì)团所组(zǔ)成，类似这样的星团，它们大部分的普通(tōng)质量都在(zài)星系的气体当中。当星团(tuán)以1000万公里/小(xiǎo)时(shí)发生碰撞的时候(hòu)，星际气体的相互作用就会导致(zhì)温度的(de)急(jí)剧升高，速(sù)度大幅降低。所以在理论(lùn)上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系(xì)团大部分的质(zhì)量将位(wèi)于所(suǒ)有这些气体所在(zài)的(de)中间区(qū)域。那么我们通过(guò)什么来验证它的质(zhì)量(liàng)区域到(dào)底是不是集中在中间(jiān)呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯(bó)太(tài)空望远镜传(chuán)回了宇宙当中第(dì)一张全彩的高(gāo)清照片(piàn)，在照片(piàn)中(zhōng)我(wǒ)们可以明显地看到很多星系似(shì)乎被拉伸产生了巨大(dà)的(de)形变。其(qí)实这(zhè)些星系本身并不是(shì)真的被扭曲了，也(yě)不是韦伯望远镜出了(le)什么问题，而是这样极遥(yáo)远的天(tiān)体和我们地球上的观测者之间。被一(yī)个(gè)质(zhì)量超(chāo)级巨大(dà)的(de)天体(tǐ)遮挡，这个超(chāo)大质量的东西(xī)的引力，会(huì)使身后更遥远星(xīng)系的光都发生了扭曲(qū)。这个(gè)现象就是引(yǐn)力透镜效应。这个巨(jù)大的天体可(kě)能是超大质量的黑洞或者是暗(àn)物质(zhì)。

所以当人(rén)们对子弹星系团观测的时候，发现它的大质量区域并不是在中(zhōng)间(jiān)，而是在两侧(cè)。所以最好的解释方法(fǎ)就是当星团发生全部(bù)的(de)碰撞(zhuàng)时，可(kě)被观测到(dào)的质(zhì)量(liàng)气体被卡在了中间，暗物(wù)质则直接通过了这个区域，并在两边形成了引力透镜。对(duì)子弹星系团的(de)引力透(tòu)镜研究(jiū)也被认为是暗物质存在的迄今(jīn)为止最好的理论证据。

除此之(zhī)外，还(hái)有来自宇宙当(dāng)中(zhōng)最古老的(de)光。从宇宙大爆炸开始，38万年(nián)之后，可见(jiàn)光(guāng)终于可以(yǐ)畅通(tōng)无(wú)阻地穿越(yuè)在(zài)宇(yǔ)宙当中了。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙(zhòu)空间背(bèi)景(jǐng)上留下了各(gè)相同性(xìng)的(de)微(wēi)波辐射。其中红色的部分(fēn)表(biǎo)示温度较高(gāo)的区(qū)域(yù)，蓝(lán)色则表(biǎo)示相对较冷的区域，但实(shí)际上它们之间的温(wēn)差只有万分之一。

科学家们通过(guò)对前景背景分离后的二值图像进行(xíng)连(lián)通域提取和标记之后(hòu)发现(xiàn)，如果宇(yǔ)宙当中(zhōng)没有暗物质，图形看起来不应该是这(zhè)样(yàng)的(de)，而随着暗物质(zhì)的增加，一些峰值(zhí)的幅度会(huì)减小，才变得看起来“和(hé)谐”。为了(le)匹配(pèi)宇(yǔ)宙(zhòu)微波背(bèi)景(jǐng)辐射(shè)的测(cè)量值，我们需要的(de)暗物质大约是(shì)普通物质的5倍(bèi)。这(zhè)个数字(zì)与解(jiě)释星系(xì)当中恒(héng)星(xīng)运动所需要的暗物质比例(lì)是一致的。这就意味着。

用了一个简单的理论框架，就(jiù)很好地解释了很(hěn)多(duō)不同的(de)观测(cè)结果(guǒ)。而暗物(wù)质的本质(zhì)就是宇宙当中存在着某种类(lèi)型的粒子，它们不参与任(rèn)何(hé)其他的(de)电磁作用，只通过引(yǐn)力来相(xiāng)互作用。所以如果能够(gòu)找到这(zhè)种(zhǒng)粒子的(de)存在，就相当于找到了暗物质存在(zài)的实(shí)际证据。这(zhè)种粒(lì)子(zi)到底是什么(me)？科学家(jiā)们已经提出了数十种(zhǒng)的(de)假想目(mù)标(biāo)，而要寻找这些不同的目标粒子所需要的实验方式(shì)也不相同。在过去的几十(shí)年当中，人类为了(le)寻找这(zhè)些看不见、摸不到，几乎不(bù)会与常规(guī)物质相互作用的“暗物质”，科学家(jiā)们(men)已经(jīng)进行了超过50次的实验，却没有任何(hé)实质性的发现(xiàn)，除了一个(gè)地(dì)方，意大利的(de)格兰萨索山(shān)，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山(shān)下(xià)1400米(mǐ)处(chù)的地下矿井当中，藏(cáng)着(zhe)地球上最(zuì)大(dà)的地(dì)学实验室，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三(sān)层楼高的探测器，一直致力于寻找暗(àn)物(wù)质粒子的周期性震荡(dàng)。

自1997年(nián)以来，这里的科学(xué)家声称(chēng)观测到了(le)某种信(xìn)号。经过(guò)了20多年的(de)数据收集，人们发现(xiàn)了一个有趣的(de)事情。探测率会在每(měi)年的6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当(dāng)中每年都是(shì)一样(yàng)。一些科学家(jiā)认(rèn)为这可能是人类发现暗物质的第一个直接证据。

但是为什(shén)么暗物质会产生周期性的(de)年度信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系正在以220公里/秒的速度围(wéi)绕着银河系进行移动，那(nà)么如果暗物(wù)质存在(zài)宇宙当中，这(zhè)意(yì)味(wèi)着我(wǒ)们也在以(yǐ)这样的(de)速度在(zài)穿(chuān)越着暗(àn)物质流，这个过程中会产(chǎn)生相应(yīng)的振(zhèn)荡，同(tóng)时地球又以(yǐ)30公里/秒的速(sù)度围(wéi)绕(rào)太阳(yáng)进行旋转。所以有(yǒu)半年(nián)的时(shí)间，地(dì)球围绕(rào)太阳的(de)方向(xiàng)与太阳环绕银河(hé)系的(de)方向是一致的，而另(lìng)外半年则与之相反(fǎn)。

而在(zài)6月份的时候，地(dì)球与太(tài)阳(yáng)的方(fāng)向正好达到完全一致，这是理论上地(dì)球穿(chuān)越暗(àn)物质流最快(kuài)的(de)时段。而在11月份，又(yòu)恰(qià)好达(dá)到了最慢值。尽管在(zài)实际的情(qíng)况中，太阳系相对银河(hé)系的平面(miàn)呈现了60度的倾(qīng)斜，但是这并不(bù)影响这个理论的(de)有效性。

因此科学家认为这可以(yǐ)用来解释，研究人员们所观测到的周期性信号。当然也可能有其他的情(qíng)况(kuàng)，造成这种(zhǒng)年度周期(qī)信号(hào)的差异也可能是温度、湿度、土壤中的水(shuǐ)分、高山上的积(jī)雪(xuě)，甚至连(lián)意(yì)大利游客(kè)的(de)数(shù)量也符合(hé)这(zhè)个周期的规(guī)律。

所以，科学家们又在南(nán)半球(qiú)建立了一个(gè)几乎相同的实验室，这里的季节与之前的实(shí)验室正好相反，而在这(zhè)里，地球穿过暗(àn)物质流(liú)的(de)运动特征(zhēng)和第一(yī)个实验室是一样(yàng)的。

因此，如果在这里可(kě)以得到相同的信号，就(jiù)可(kě)以成为暗物(wù)质所(suǒ)存在(zài)的非常有力的证据(jù)了(le)。但是由于这(zhè)个(gè)实验室刚(gāng)刚建(jiàn)成不久(jiǔ)，所(suǒ)以截(jié)至(zhì)目前还无法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射(shè)一台(tái)新的望远镜，这台太空望远镜叫做“南希格(gé)雷斯罗(luó)曼”，它的主镜(jìng)大小(xiǎo)跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它的(de)宽视场仪器提供的视(shì)野是哈勃红外(wài)仪(yí)器的100倍。南希格雷斯罗曼太空(kōng)望远镜(jìng)其中一个(gè)关(guān)键的用途(tú)就(jiù)是探索暗物质背后的奥秘，对于探测的结果，我(wǒ)们只能拭(shì)目以待了(le)。费米实验室粒(lì)子天体物理中心的(de)科(kē)学(xué)家丹琥珀和(hé)贾森斯特芬(fēn)研究发(fā)现，如果暗物质存在(zài)，它们极有可能拥有另一种神(shén)秘的效应，这种暗(àn)物质效应，会支(zhī)持宇宙(zhòu)当中生命的诞生，或者(zhě)说是生(shēng)命进化的一个重要(yào)因素。

如果(guǒ)这一理论(lùn)得到进(jìn)一步(bù)的证实，那(nà)么遍(biàn)布宇宙当中的暗物质会不会意味着人(rén)类(lèi)并不孤单(dān)呢？或许在宇宙当(dāng)中某个(gè)角落的行星上，暗(àn)物(wù)质正(zhèng)在通(tōng)过这样的效应创造生命。当(dāng)然，这些推论的大前提是要先(xiān)找到暗物质存在的实际证据。那么小伙伴们(men)，你们(men)觉得暗物质到底存不(bù)存在(zài)呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是(shì)我更新(xīn)的动力！

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