宇宙是“人(rén)为制造”的(de)？为何会存在科学无法解释(shì)的(de)“暗(àn)物质”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻(xún)找(zhǎo)暗物质存在的证据，科学家(jiā)们(men)在过去的几十年当中进行了超过50次的长(zhǎng)期实验，但是却(què)没有发现任何的有效证据(jù)。除(chú)了一个(gè)地方，在1687年出版的自然哲学数(shù)学原理一书中，埃萨克牛顿发表(biǎo)了万有引力定律，它揭示了宇宙中天体运动的规律(lǜ)。往后的几百年来，当天文学家们发(fā)现某些天体(tǐ)运行(xíng)轨道出(chū)现异常，不符(fú)合万(wàn)有引力(lì)定律的时候，他们就会(huì)知道，周围一定有未知的(de)天体(tǐ)通(tōng)过(guò)引力(lì)在摄动(dòng)它的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶(yé)就通过天王星运行轨(guǐ)道的异(yì)常，推算并(bìng)且发现了海王星的存在。另外(wài)，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发现都是(shì)应用万有引力定律所取得(dé)重大(dà)天文成就的例子。但是这(zhè)些发现(xiàn)都是在恒星系统的尺度当中，可当我们上升到(dào)星系或者是星(xīng)团的尺度，事情就开始变(biàn)得诡(guǐ)异(yì)了。

1933年，瑞士(shì)的(de)物理学家弗里茨(cí)兹威基正(zhèng)在研究和测量后发星系团的质量。这是一(yī)个由数千个(gè)星(xīng)系所组成的巨大星系团，这些星系被引(yǐn)力束缚在一起。测量星系团的质(zhì)量一般会(huì)使(shǐ)用(yòng)到两种(zhǒng)方(fāng)法，当两种方(fāng)法结果一致，就可以确定其质量(liàng)的(de)范围(wéi)。

第一种是获得其"光度(dù)学的质量"，需要的数据是测量(liàng)各个星系的光(guāng)度。

第二种是动力学质量(liàng)的计算，是利用光谱红移测量星系团中的各个(gè)星(xīng)系相对于(yú)星系团(tuán)的(de)运动速度。当测量结(jié)果出来之后，兹威基彻底懵(měng)了，“动力学质量”竟然是“光(guāng)度学(xué)质量”的400倍。这意味(wèi)着，后发座星(xīng)系团有(yǒu)99%的质量消失(shī)了(le)，或者说这(zhè)99%的质量并(bìng)不(bù)以(yǐ)可见光的(de)形式(shì)所(suǒ)存在，我们无法看到。最诡异的(de)是，在测(cè)量(liàng)速度的过程(chéng)中，兹威(wēi)基发现星系团中很多星系的速度比理(lǐ)论上要快得多(duō)，按照牛顿的运动(dòng)学定律(lǜ)，仅靠这些可见星系的质量所产生的引力是无(wú)法将它们束缚在(zài)星系团内(nèi)的，它(tā)们(men)早就应该被抛出星系团之外(wài)了，除非有一种神(shén)秘的(de)力量在起(qǐ)作(zuò)用，这种力量来源于某(mǒu)种隐(yǐn)形(xíng)的物质。

据此，兹(zī)维基提(tí)出了这(zhè)样部分(fēn)不可见的暗质，它不发(fā)散光、吸光、反射光，但是它们却占(zhàn)据着宇宙中绝大部分的质量(liàng)。只是当时的人们对这样(yàng)的(de)一种说法不屑一(yī)顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物质(zhì)”这个(gè)词才再一次出现(xiàn)。天文(wén)学(xué)家维拉鲁宾和(hé)肯特福(fú)特在观测(cè)仙女座(zuò)星系中的恒星运动。理论上来说，距离中心越远的恒星在其轨道上的运(yùn)行速度(dù)就会越慢。但(dàn)是他们观测的结果却让人感(gǎn)到不(bù)可思议(yì)。

随着(zhe)与中心(xīn)距离(lí)的(de)增加，恒星(xīng)的旋转(zhuǎn)速度几乎保(bǎo)持不(bù)变。可是根(gēn)据(jù)牛顿的万有(yǒu)引力定(dìng)律，在星系当(dāng)中(zhōng)如果没有足够大的质量(liàng)来吸引它们(men)，这些外围(wéi)的恒(héng)星早(zǎo)就被甩到宇宙当中(zhōng)了。基于这种现(xiàn)象，科学家们会使用一种(zhǒng)相对标准(zhǔn)的方法(fǎ)来解(jiě)释(shì)暗(àn)物质的存(cún)在(zài)，这种方法就是测量星系当中(zhōng)气体在X轴上距离星系(xì)中心的距离(lí)，以(yǐ)及在(zài)Y轴上(shàng)气(qì)体的旋转速度。如(rú)果出现异常(cháng)的(de)结果，就认(rèn)为(wèi)是由暗(àn)物质的力量进入其中(zhōng)。

于是科学(xué)家们(men)通过(guò)射电望(wàng)远(yuǎn)镜测量了(le)距离星系中心更远距(jù)离的氢(qīng)元素(sù)，发现它们的(de)旋转(zhuǎn)速度并不符(fú)合牛(niú)顿的力(lì)学定(dìng)律(lǜ)。我们的太阳系也不(bù)例外，太阳系位于银河(hé)系的第三(sān)悬臂之上，距(jù)离银河(hé)系中(zhōng)心2.6万光(guāng)年，根据万有引力(lì)定(dìng)律进(jìn)行计算，太阳系的运行速度(dù)应该是160千米/秒，但实(shí)际上，太阳系正在以220千米(mǐ)/秒的速(sù)度围绕银河系(xì)旋转，这个(gè)实际速(sù)度远远大于理论速度(dù)，那么(me)产生(shēng)以上这(zhè)种向心加(jiā)速度的原因很可能就(jiù)是(shì)存在着一(yī)种(zhǒng)我(wǒ)们(men)看不(bù)到(dào)的物质，是这些暗物质的(de)引力效应将星系聚集在了(le)一起(qǐ)。

也是从这时(shí)开(kāi)始，越来越多的研究(jiū)人员开始相信暗(àn)物质的存在。科学(xué)家根据星(xīng)系外恒星轨道的速度，估算在星系当中(zhōng)暗物质的质量占(zhàn)整个星系质量(liàng)的85%。但是，暗物质(zhì)并不(bù)是唯(wéi)一(yī)可以解释(shì)这(zhè)个现象(xiàng)的原因。在(zài)一项新的研(yán)究(jiū)当中(zhōng)，科学家们(men)发现，几乎没有引力效应的遥(yáo)远(yuǎn)恒星之间，也会出(chū)现速度上的微小差异。另(lìng)外，天文学家还发现了一个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离(lí)地(dì)球大约2.5亿(yì)光(guāng)年(nián)，大小和银河系不多，但是星系当(dāng)中存(cún)在的(de)恒星数(shù)量却(què)只(zhǐ)有银河系的千分之一。

所以在理论(lùn)上(shàng)，该(gāi)星系必须存在暗物质，否则就会(huì)分崩离析。但是科学家们使用最先进的望远镜对其进行了40个小时的(de)详细(xì)测量之后，发(fā)现星系(xì)中(zhōng)的恒(héng)星运动(dòng)是(shì)可以用正常的物质和(hé)力学定(dìng)律(lǜ)来解释的。那么又有人(rén)提出，也许(xǔ)该星系的(de)暗物质，已经(jīng)被附近的(de)另一个大星(xīng)系(xì)剥(bō)离(lí)了。奇怪的是，它的附近没有任何星系存在。造成这些现(xiàn)象的除了暗物质的假说之外，另(lìng)一种(zhǒng)可能就是人(rén)类对引力(lì)的(de)理解(jiě)还不够(gòu)全(quán)面(miàn)，引力(lì)很可(kě)能在不同尺度空间中的(de)工作方式是不同的(de)，这意味着在行(xíng)星系(xì)尺度中(zhōng)的(de)天体会沿着它们的轨道，按照我(wǒ)们所理(lǐ)解的(de)方式运动。但是上升到星系(xì)和星团的尺度，引力之(zhī)间的(de)相互(hù)作用(yòng)则是不同的方式。对于在星系(xì)团之间(jiān)的相互作用(yòng)，科学家(jiā)还引入了外部场效应的概念(niàn)，指(zhǐ)的是在数百万光年的规模上(shàng)，巨大的质量(liàng)之(zhī)间会产(chǎn)生对(duì)彼(bǐ)此特殊(shū)的效果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意味着我(wǒ)们(men)需要对现在的物理定律进行修正(zhèng)，这些发现也(yě)让很(hěn)多人认(rèn)为暗物(wù)质假(jiǎ)说(shuō)理论就此终结。但是在宇宙(zhòu)当中还有(yǒu)关于暗物质存(cún)在的其他的理(lǐ)论证据，这(zhè)些(xiē)理论证据是蒙德(dé)理论所没(méi)法解释(shì)的“引力(lì)透镜”。

心情五味杂陈啥意思，打翻了五味杂陈啥意思"https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/18fc0a6e444b507.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

径向(xiàng)距离为37亿光年的子弹星(xīng)系团，由(yóu)两个碰撞的星系团所组成，类(lèi)似这样的(de)星(xīng)团，它们大部分的(de)普通质量都在(zài)星(xīng)系(xì)的(de)气(qì)体当中。当星团以(yǐ)1000万公里/小时发生碰撞的时候，星际气体的相互(hù)作用就会导(dǎo)致温(wēn)度的(de)急剧升高，速度大(dà)幅(fú)降(jiàng)低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系团大部分的质量(liàng)将(jiāng)位于所有这(zhè)些(xiē)气体所在的中间区域。那么(me)我们(men)通(tōng)过什(shén)么来验证它的质量区域到底是(shì)不是集中在中间呢？前(qián)不(bù)久，詹姆斯韦(wéi)伯(bó)太空望远(yuǎn)镜传回了宇宙当中第一张全彩的高清(qīng)照片(piàn)，在照片中(zhōng)我们可以明显地看到很多星系似乎(hū)被(bèi)拉伸产生了巨大的形变。其实(shí)这些星系本身(shēn)并不是(shì)真的被(bèi)扭(niǔ)曲了，也不(bù)是韦(wéi)伯望远(yuǎn)镜出了什么问(wèn)题，而是这样极遥(yáo)远的天体(tǐ)和我们地球(qiú)上(shàng)的观测者之(zhī)间(jiān)。被(bèi)一(yī)个质量超(chāo)级(jí)巨大的天体遮挡，这个(gè)超大质(zhì)量(liàng)的东西(xī)的(de)引力，会使身后更遥远星系的光都发生了扭曲。这个现象就是(shì)引力透镜效应。这个巨(jù)大的天(tiān)体可能是超(chāo)大质量的黑(hēi)洞或者是暗物质(zhì)。

所(suǒ)以当人们对(duì)子弹星(xīng)系团观测的时候，发现(xiàn)它(tā)的(de)大(dà)质量区域并(bìng)不是在中间，而(ér)是(shì)在两侧。所以最(zuì)好的解释方法就(jiù)是当星团发生全部的碰撞时，可(kě)被观测(cè)到的质量气(qì)体被卡在了(le)中间(jiān)，暗(àn)物质(zhì)则直(zhí)接通过了这个区域，并(bìng)在两(liǎng)边(biān)形成了引力透镜。对子弹星系团的(de)引力透镜(jìng)研(yán)究也被(bèi)认为是暗物质存在的(de)迄今为止最好的理论证据。

除(chú)此(cǐ)之外，还有(yǒu)来(lái)自宇宙当(dāng)中最古老(lǎo)的(de)光。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万(wàn)年之后，可见(jiàn)光(guāng)终于可以畅通(tōng)无阻地(dì)穿越在宇宙当中了。经过了(le)130多亿年(nián)之后，这些(xiē)光在宇宙(zhòu)空间背景(jǐng)上(shàng)留下了各相同性的微波辐射。其中红色的部分表示温度(dù)较高(gāo)的区域，蓝色则(zé)表示(shì)相对较冷(lěng)的区域，但(dàn)实(shí)际上它们之间(jiān)的温差(chà)只有万(wàn)分之(zhī)一(yī)。

科学家们通过对(duì)前(qián)景背(bèi)景分(fēn)离后的二值图像进行连通域提取和标记之后发(fā)现，如果宇宙当中没(méi)有暗物质，图(tú)形看(kàn)起来不(bù)应该(gāi)是这样的(de)，而(ér)随着暗物质(zhì)的增加，一(yī)些峰值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为(wèi)了(le)匹配(pèi)宇宙微波背景辐(fú)射的测量(liàng)值，我们需(xū)要(yào)的暗(àn)物质大约是普通物质的5倍。这个(gè)数字与(yǔ)解释星系当中恒(héng)星运动所(suǒ)需要的暗物质比例是一致的。这就意味(wèi)着(zhe)。

用了一个简单的理论框架，就很好地解释了(le)很多不同的观测结果。而(ér)暗物质的本质(zhì)就是(shì)宇宙当中存在(zài)着某种(zhǒng)类型(xíng)的粒(lì)子(zi)，它们不参与任何其他的电磁作用(yòng)，只通(tōng)过引力来相(xiāng)互作用(yòng)。所以如果能够找到这(zhè)种粒子的存在，就(jiù)相当于(yú)找到了暗(àn)物质存在的实际证据。这种粒(lì)子到底(dǐ)是什么？科(kē)学家们已经提出(chū)了数十种的假想目标，而要寻(xún)找这些(xiē)不同的目标粒子所需要(yào)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(zhǎo)这些看不见、摸不(bù)到，几乎不会与常(cháng)规物质相互作用的“暗(àn)物质(zhì)”，科(kē)学家们已经(jīng)进(jìn)行了(le)超过50次(cì)的实验，却没有任(rèn)何实质(zhì)性的(de)发现，除了一个地方(fāng)，意大利的格兰萨索山，隶属于(yú)阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山下1400米处(chù)的地下矿井当(dāng)中，藏着地球上最大的地(dì)学实验(yàn)室(shì)，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器(qì)，一直致力(lì)于寻找暗(àn)物质粒子的周期性震荡(dàng)。

自1997年以来，这里的科学家声称观测到了某种信(xìn)号(hào)。经过(guò)了20多年(nián)的(de)数据(jù)收(shōu)集，人们发现(xiàn)了一个有趣的事情。探测率会在每年(nián)的(de)6月份达到峰值，然(rán)后在11月降到(dào)最(zuì)低，而且在20年当中(zhōng)每年都(dōu)是一样。一些科学家(jiā)认为这(zhè)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(zhì)会产生周(zhōu)期性的年度(dù)信号(hào)呢？刚才我们讲了太(tài)阳系正在(zài)以(yǐ)220公里/秒的速(sù)度围绕着银(yín)河系进行移动，那么如果(guǒ)暗(àn)物质存在(zài)宇宙当中，这意味着我们(men)也在以这样(yàng)的速度在(zài)穿越着暗物质(zhì)流(liú)，这个过程中(zhōng)会产生相应的(de)振荡，同(tóng)时(shí)地球又以30公里/秒的速度围绕太(tài)阳(yáng)进行旋转。所(suǒ)以有半年的时间，地球围绕太阳的(de)方向与太(tài)阳(yáng)环绕银(yín)河系的(de)方(fāng)向是一致的，而另外半(bàn)年则与之(zhī)相(xiāng)反。

而在6月份的时候，地球与太(tài)阳的方向(xiàng)正好达(dá)到(dào)完全一(yī)致，这(zhè)是(shì)理(lǐ)论(lùn)上地球穿越暗物质流最快的(de)时段。而在11月份，又恰好(hǎo)达(dá)到了最慢(màn)值。尽管在实际(jì)的情(qíng)况(kuàng)中，太阳系(xì)相(xiāng)对银河(hé)系的平面(miàn)呈(chéng)现了(le)60度的倾(qīng)斜，但是这并(bìng)不影响这个理论的有效(xiào)性(xìng)。

因此科学(xué)家认为(wèi)这可以用来解释，研(yán)究(jiū)人(rén)员们所观测(cè)到的周期性(xìng)信号。当然也可能有其他的情况，造成这种(zhǒng)年度周期信号的差(chà)异(yì)也可能是温度(dù)、湿(shī)度、土壤中(zhōng)的水(shuǐ)分、高山上的(de)积(jī)雪，甚至连意大利游(yóu)客(kè)的(de)数量(liàng)也(yě)符合这个(gè)周期的规律。

所以(yǐ)，科学家们又在南(nán)半球建立了一个(gè)几乎相同(tóng)的实验(yàn)室，这(zhè)里的(de)季节与(yǔ)之前的实验室正好相反(fǎn)，而(ér)在这里(lǐ)，地球穿过暗物质流的(de)运动(dòng)特(tè)征和第一个实验室是一(yī)样(yàng)的。

因此，如果在这里可以得到相同的信号，就(jiù)可(kě)以成为暗(àn)物质所存在的非常有力的证据了。但是由于这个实验室刚刚建成不久，所以(yǐ)截至目前还无(wú)法(fǎ)提供相(xiāng)应的数据支持(chí)。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射一台(tái)新的(de)望远镜，这台太空望远镜(jìng)叫做(zuò)“南希格雷斯(sī)罗曼”，它的主(zhǔ)镜大(dà)小跟哈(hā)勃望远镜相同，但它的宽视场仪器(qì)提供(gōng)的视野是哈勃红(hóng)外仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太空望远镜(jìng)其中一个关(guān)键的用途(tú)就是探(tàn)索暗物质背后的奥秘(mì)，对于(yú)探测的结果(guǒ)，我们只(zhǐ)能(néng)拭目(mù)以待了。费米实验室粒子天体物理(lǐ)中心的科学家丹琥珀和(hé)贾森斯特(tè)芬研(yán)究发现(xiàn)，如果暗(àn)物质存(cún)在，它(tā)们极有可能拥有另一种神秘(mì)的(de)效应，这种(zhǒng)暗(àn)物(wù)质效应，会(huì)支持(chí)宇(yǔ)宙当(dāng)中生命的诞生(shēng)，或者说是(shì)生命进化的一个重要因素(sù)。

如果(guǒ)这一理论得到进(jìn)一步的证实(shí)，那么遍布宇(yǔ)宙当中(zhōng)的(de)暗物(wù)质会不(bù)会意味着人类并不(bù)孤(gū)单呢？或许在宇(yǔ)宙当中某个(gè)角落的行星上，暗物(wù)质正在(zài)通过这样的效(xiào)应(yīng)创(chuàng)造(zào)生(shēng)命。当然(rán)，这(zhè)些(xiē心情五味杂陈啥意思，打翻了五味杂陈啥意思)推论的(de)大前提是要先找到暗物质存在的实际证据。那(nà)么小伙伴(bàn)们，你(nǐ)们觉得暗物质到(dào)底存(cún)不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支持是我更新(xīn)的动(dòng)力(lì)！

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