宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学(xué)无法解释的“暗物(wù)质”？暗物质又究竟是(shì)什么？人类为了寻(xún)找暗物质存在(zài)的(de)证(zhèng)据，科学(xué)家们在(zài)过(guò)去(qù)的几十年当中(zhōng)进行(xíng)了(le)超过50次的长(zhǎng)期实验，但是却没(méi)有(yǒu)发现(xiàn)任何的有效证据。除了一个地方，在1687年出(chū)版的自然哲学数学原理(lǐ)一书中(zhōng)，埃萨克(kè)牛顿(dùn)发(fā)表了万有引力定律，它揭示了宇宙中天体(tǐ)运动(dòng)的(de)规律。往后的几百年来(lái)，当天文学家们(men)发现某些天体运行轨道出现异常，不符(fú)合万有引力(lì)定律(lǜ)的时(shí)候，他们就会知道，周(zhōu)围(wéi)一定有未知(zhī)的(de)天体通(tōng)过引力在摄动它(tā)的轨道(dào)。比如在1846年，奥(ào)本(běn)勒维(wéi)耶就(jiù)通过天王星运(yùn)行轨道的异常，推算(suàn)并且发现了海王星的(de)存(cún)在(zài)。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发现(xiàn)都是应用万有引力(lì)定(dìng)律所取得重(zhòng)大天文(wén)成就(jiù)的例子。但是(shì)这些发现都(dōu)是(shì)在恒星系(xì)统的尺度当中，可当我们(men)上(shàng)升到星系(xì)或(huò)者是星团的(de)尺(chǐ)度，事情就(jiù)开始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理(lǐ)学家弗里茨(cí)兹威基正(zhèng)在(zài)研究(jiū)和测(cè)量后发(fā)星系团的质(zhì)量。这(zhè)是一(yī)个由数千个(gè)星系所组(zǔ)成(chéng)的巨(jù)大星系团，这些星系被引力束缚在一起。测(cè)量星系团的质量一般(bān)会使用到两种方法，当两种(zhǒng)方法结果一(yī)致，就可(kě)以确(què)定其(qí)质量的范围。

第一种是获得其"光度学(xué)的(de)质量"，需要的数据是测量(liàng)各个(gè)星系(xì)的(de)光度(dù)。

第二种是(shì)动力学质(zhì)量的计(jì)算，是利用光谱红(hóng)移测量星(xīng)系团中的各个星系(xì)相对于星(xīng)系团(tuán)的运动速度。当(dāng)测量(liàng)结果(guǒ)出来之后，兹威(wēi)基彻底(dǐ)懵了(le)，“动力学质量”竟(jìng)然是(shì)“光度学质量”的400倍。这意(yì)味着，后发座星系团(tuán)有(yǒu)99%的质量消失了，或者说这99%的(de)质量并不以可见光的形式所存在，我(wǒ)们(men)无法看到。最诡异的(de)是，在测(cè)量速度的过程中，兹威基发现星(xīng)系团中(zhōng)很多星(xīng)系的(de)速度比理(lǐ)论上要快(kuài)得多，按照(zhào)牛顿的运动学定律，仅靠这些可(kě)见星(xīng)系的质量所产生的引力是无法(fǎ)将(jiāng)它们束缚在星系团内的，它们早(zǎo)就应该被抛出星系团之外(wài)了(le)，除(chú)非有一(yī)种神秘的力量(liàng)在起作用，这种力量(liàng)来(lái)源于某种隐形的物质。

据此，兹(zī)维基提出了这(zhè)样部分不可见的(de)暗(àn)质，它不发散(sàn)光、吸光、反射光，但是它们(men)却占据着宇宙中绝大部分的质量。只是当时(shí)的人们对这样的(de)一(yī)种说(shuō)法(fǎ)不屑一(yī)顾。

直到(dào)40年(nián)之后，“暗(àn)物质”这个词才再(zài)一自然堂雪域精粹适合什么年龄，自然堂紫色和蓝色哪个好次出现(xiàn)。天(tiān)文学家(jiā)维拉(lā)鲁宾和肯特(tè)福特在(zài)观测仙女(nǚ)座(zuò)星系中的恒星运动。理(lǐ)论上来说，距离中心越远(yuǎn)的恒(héng)星在其轨(guǐ)道上的运行速度就会越慢(màn)。但是他们观测的结果却让人感到不(bù)可(kě)思议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转速度几(jǐ)乎保(bǎo)持不变。可是根据牛顿的万有引力(lì)定(dìng)律，在星系(xì)当中(zhōng)如果没(méi)有足够大的(de)质量来吸(xī)引它们，这些外(wài)围的恒星(xīng)早就(jiù)被甩到宇宙当中了。基于这种(zhǒng)现象(xiàng)，科(kē)学(xué)家们会(huì)使用一(yī)种相对标准的方法来解释暗(àn)物质的存在，这种方法就(jiù)是测量(liàng)星系当中气体在X轴上(shàng)距离星系中心的距(jù)离，以(yǐ)及在Y轴上气体(tǐ)的旋转(zhuǎn)速度。如果出现异(yì)常的结果(guǒ)，就认为(wèi)是由(yóu)暗物质的(de)力(lì)量进(jìn)入(rù)其(qí)中。

自然堂雪域精粹适合什么年龄，自然堂紫色和蓝色哪个好data-type="jpeg" data-w="1897" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/67429f249a21ea5.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

于是科(kē)学家们(men)通(tōng)过射电望远镜测(cè)量了距(jù)离星(xīng)系中(zhōng)心更远距(jù)离的氢元素，发现(xiàn)它(tā)们的旋(xuán)转速度并不符合牛顿(dùn)的力学定律(lǜ)。我们(men)的太阳系也不例外(wài)，太阳(yáng)系位(wèi)于银河系的(de)第三悬臂之上，距离银河系(xì)中(zhōng)心2.6万光年，根据万有引(yǐn)力(lì)定律进(jìn)行计算(suàn)，太(tài)阳系的运(yùn)行(xíng)速度应该是160千米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正(zhèng)在(zài)以220千米/秒的速度围绕银(yín)河系旋转，这个实(shí)际速度远远大(dà)于理论速度，那么(me)产(chǎn)生以上(shàng)这种(zhǒng)向心(xīn)加速(sù)度的原因(yīn)很(hěn)可能(néng)就(jiù)是存在(zài)着一种我们(men)看(kàn)不到(dào)的物质(zhì)，是这些暗(àn)物质(zhì)的引力效应将星系聚(jù)集在了一(yī)起。

也是从这(zhè)时开始，越来越多的研(yán)究人(rén)员(yuán)开始相信(xìn)暗(àn)物(wù)质的存在(zài)。科学家(jiā)根据星系外恒星轨道的速度(dù)，估算在(zài)星系当中(zhōng)暗物质的质量(liàng)占(zhàn)整个星系(xì)质(zhì)量的85%。但是，暗物质(zhì)并不是唯一可以解释这(zhè)个现象的原因。在一项(xiàng)新的(de)研究(jiū)当(dāng)中，科学家们发现(xiàn)，几(jǐ)乎没(méi)有引(yǐn)力效应(yīng)的遥远恒星之间，也(yě)会出现速度上的微小差(chà)异。另外(wài)，天文学家还发现了一(yī)个反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河(hé)系不多，但(dàn)是星系当中存在的恒(héng)星(xīng)数量却只(zhǐ)有银河(hé)系的千分之一。

所以在理论上，该星系必(bì)须存(cún)在暗(àn)物质(zhì)，否(fǒu)则就会分崩离析。但是科学家们(men)使(shǐ)用最先(xiān)进的望远(yuǎn)镜(jìng)对其(qí)进行了40个小时(shí)的详细(xì)测量之后(hòu)，发现星系中的恒(héng)星(xīng)运动是可以(yǐ)用正(zhèng)常的物质和(hé)力学(xué)定(dìng)律来解释(shì)的。那(nà)么又有(yǒu)人提出，也许该星系的暗(àn)物(wù)质，已经被(bèi)附近的另一个大星(xīng)系剥离(lí)了。奇怪(guài)的是(shì)，它的附近没有任何星系存在(zài)。造成这些现象的除了暗物质的假说之外(wài)，另一种可(kě)能就是人类对引力的理解还不够全面，引力(lì)很可(kě)能在不同尺度空间中的(de)工作(zuò)方(fāng)式是不(bù)同(tóng)的(de)，这意味着在行星系(xì)尺(chǐ)度中的天体会沿着它们(men)的轨道，按照我们所理解的(de)方式运(yùn)动。但是上升到星系和(hé)星团的尺度，引力之间的相(xiāng)互(hù)作用(yòng)则是(shì)不同的方式。对于在星系团之间的相互作用，科学家还引入(rù)了外部场效应的概(gài)念，指的(de)是在(zài)数(shù)百万光(guāng)年(nián)的(de)规(guī)模上，巨大的质量(liàng)之间(jiān)会产生对彼(bǐ)此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙(méng)德理(lǐ)论。如果MOND蒙(méng)德理论成立，这意味着我们需要对现在的物理定律进行修(xiū)正，这(zhè)些发现也让(ràng)很多人(rén)认为暗(àn)物质(zhì)假说理论就此(cǐ)终结。但是在宇宙当中(zhōng)还有关于暗物质存在的其(qí)他的理论(lùn)证据(jù)，这些理(lǐ)论(lùn)证据是蒙德理论(lùn)所没法解释(shì)的“引力透镜”。

径(jìng)向距离为(wèi)37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞(zhuàng)的星系团所组(zǔ)成，类似这样(yàng)的星团(tuán)，它们大部分的普通质量都在星系(xì)的(de)气体当中。当星团以1000万(wàn)公里/小时发生碰撞的时候，星际气体的(de)相互作(zuò)用就会导(dǎo)致温度的急剧升高，速度大(dà)幅降低。所以在理(lǐ)论上，在碰撞之后，子弹星系团(tuán)大部分的质自然堂雪域精粹适合什么年龄，自然堂紫色和蓝色哪个好量将位于所有这(zhè)些(xiē)气体所(suǒ)在的中间区域。那(nà)么我们通过什么来验证它的质(zhì)量区域到底是不(bù)是(shì)集中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹(zhān)姆斯(sī)韦伯(bó)太空(kōng)望远镜传(chuán)回了宇宙当中第一(yī)张全彩(cǎi)的高(gāo)清照片，在照片(piàn)中(zhōng)我们(men)可以明(míng)显地(dì)看到很多星系似乎被拉伸(shēn)产生了(le)巨(jù)大的形变。其实这些星系本身并不是真的被(bèi)扭(niǔ)曲(qū)了，也不是(shì)韦(wéi)伯望(wàng)远(yuǎn)镜出了什(shén)么问题，而是(shì)这样极遥(yáo)远的天体和我们地球上的观测者之间。被(bèi)一个质量超级巨大的天体遮挡，这个(gè)超大(dà)质量的东西(xī)的引力，会使(shǐ)身(shēn)后更遥远星系的光都发生了(le)扭曲(qū)。这个现象就(jiù)是引力透镜效应。这(zhè)个(gè)巨大的天体可(kě)能是超(chāo)大质量的(de)黑洞或者是暗物(wù)质。

所以当人们对子(zi)弹星系(xì)团观测的时候，发(fā)现(xiàn)它的大质量(liàng)区(qū)域并不是在中间，而是在两侧。所以最好(hǎo)的解释方法就是当(dāng)星团发(fā)生全部(bù)的碰(pèng)撞时，可被(bèi)观(guān)测(cè)到的质量气体(tǐ)被(bèi)卡在了中(zhōng)间，暗物质则(zé)直接通过了(le)这个区域，并在两(liǎng)边形成了引力透镜。对子弹(dàn)星系团的引力透镜(jìng)研究也(yě)被认为是暗(àn)物质存在的迄(qì)今为止最好的理(lǐ)论证据。

除此之(zhī)外，还有(yǒu)来自宇宙当中最古老的光。从(cóng)宇宙(zhòu)大(dà)爆炸开始，38万年之(zhī)后，可见光终于可以畅通无阻地穿(chuān)越(yuè)在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这(zhè)些(xiē)光在(zài)宇(yǔ)宙空间背景上留下(xià)了各(gè)相同(tóng)性(xìng)的微波辐射。其中红色的部分表示温度较(jiào)高(gāo)的区(qū)域，蓝色则表示相(xiāng)对较冷的(de)区域，但实际上(shàng)它(tā)们之间的温差只有万(wàn)分(fēn)之一。

科学(xué)家们(men)通过(guò)对(duì)前(qián)景背(bèi)景分离后(hòu)的二值图像进行(xíng)连通域提取和标记之(zhī)后发现，如果宇(yǔ)宙当中没有(yǒu)暗物质(zhì)，图(tú)形(xíng)看(kàn)起(qǐ)来不应该是这样的，而随着(zhe)暗物质的增加(jiā)，一些峰值的幅度(dù)会减小，才(cái)变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背景辐(fú)射的测量值，我们需要(yào)的(de)暗物质大约是普通物质的5倍(bèi)。这(zhè)个(gè)数字与(yǔ)解释星系当中恒(héng)星(xīng)运(yùn)动(dòng)所(suǒ)需(xū)要的暗(àn)物质比例(lì)是一致的。这就意味(wèi)着。

用了一个简单的(de)理(lǐ)论框(kuāng)架，就很好地解释了(le)很多不同的观测结果(guǒ)。而暗物质(zhì)的本(běn)质就是宇宙当(dāng)中存在着某种(zhǒng)类(lèi)型的粒子(zi)，它们不参与任何其他的电磁作(zuò)用，只通过引力来相互作用(yòng)。所(suǒ)以如(rú)果能够找到这种粒子(zi)的存在，就相当(dāng)于(yú)找到了暗物(wù)质存(cún)在的实(shí)际(jì)证据。这种粒子到底是什么？科学家们已(yǐ)经提出(chū)了数十种的假想目标，而要寻找(zhǎo)这些不同的(de)目标粒子所需要的实验方式也不相(xiāng)同。在过去的(de)几(jǐ)十年当(dāng)中，人类为了寻找这些看不见、摸不(bù)到，几乎不(bù)会与常(cháng)规物质相(xiāng)互作用(yòng)的“暗物质”，科学(xué)家们(men)已经(jīng)进行了超过50次的实验(yàn)，却没有任(rèn)何实质性的(de)发(fā)现(xiàn)，除(chú)了一个(gè)地方，意大利的(de)格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最大的地(dì)学实验室，这个(gè)实(shí)验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的(de)探测器，一直致力于寻找暗物质(zhì)粒子的周期性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观测到了某种信(xìn)号。经过了20多年的(de)数据收集，人们发现了一个有趣的(de)事情。探测率(lǜ)会在(zài)每年的(de)6月份达(dá)到峰值，然后在11月降到(dào)最低(dī)，而(ér)且在20年(nián)当中每(měi)年都是一(yī)样。一些科(kē)学家认(rèn)为(wèi)这(zhè)可能是(shì)人类发现(xiàn)暗(àn)物质的第一个直接证据。

但是为什么暗(àn)物质会产生周(zhōu)期性的年度信号呢？刚才我们讲了(le)太(tài)阳(yáng)系正在以(yǐ)220公里/秒的速度围绕着银河系(xì)进行(xíng)移(yí)动，那么(me)如(rú)果暗物质存在宇宙当中，这意味着我(wǒ)们也在(zài)以这样(yàng)的速度(dù)在穿越着暗物质(zhì)流，这个过程中会产生相(xiāng)应(yīng)的振荡(dàng)，同时地球又以30公里/秒的(de)速(sù)度围绕太阳进行旋(xuán)转。所以有半(bàn)年的时间，地(dì)球围绕太阳的方向与太阳环绕银(yín)河系的方(fāng)向是一致(zhì)的，而另外半年则与之相反。

而在6月份的(de)时候，地球与太阳的方向正好达到完全一(yī)致，这是理论上地球穿越(yuè)暗物质(zhì)流最快的(de)时段。而在11月(yuè)份，又恰好达到了(le)最(zuì)慢值。尽管(guǎn)在实际的情况中，太阳系相对银河系的平面呈现了60度(dù)的倾斜，但是(shì)这并不影响这(zhè)个(gè)理论的有效(xiào)性(xìng)。

因此科学家认为这可以(yǐ)用来(lái)解释，研究(jiū)人员们所观测到的周(zhōu)期性(xìng)信号。当然也可能有其他的(de)情况(kuàng)，造成这种年度周期信(xìn)号(hào)的(de)差异也可能是温度、湿(shī)度、土壤中(zhōng)的水(shuǐ)分(fēn)、高山上的积雪(xuě)，甚至(zhì)连意(yì)大(dà)利游客的数量也符(fú)合这(zhè)个(gè)周(zhōu)期的(de)规(guī)律。

所以，科学家们(men)又在(zài)南半球建立了一个几乎相同(tóng)的实验(yàn)室，这(zhè)里的(de)季(jì)节与之前的实验室正好相反，而(ér)在这(zhè)里，地球穿(chuān)过暗物(wù)质流的运(yùn)动(dòng)特征和第(dì)一个实(shí)验室(shì)是一样的。

因此，如果在这(zhè)里可以得到(dào)相同的信号，就可以(yǐ)成为暗物质所存在的非常有力的证据了。但是由于(yú)这个实验室刚刚建成不(bù)久，所(suǒ)以截至目前还(hái)无法提供相应的数据支持。另外(wài)，在(zài)2025年(nián)，NASA将(jiāng)会发射一台(tái)新的(de)望远镜，这(zhè)台太空(kōng)望远镜叫(jiào)做“南希格雷斯罗曼”，它的(de)主镜大小跟(gēn)哈勃望远镜(jìng)相同，但它的宽视场仪器提供(gōng)的视野是哈勃(bó)红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼(màn)太空望远镜其中(zhōng)一个关键(jiàn)的用(yòng)途就是探索(suǒ)暗(àn)物质背后的(de)奥(ào)秘，对于(yú)探测的结果，我(wǒ)们(men)只能拭目(mù)以待了(le)。费米实验室粒子天体物(wù)理中心(xīn)的科学(xué)家丹琥珀和(hé)贾(jiǎ)森(sēn)斯特芬研究发现，如果暗(àn)物质存在，它们极有可能(néng)拥有(yǒu)另一种神秘的效(xiào)应，这种暗物质(zhì)效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说(shuō)是生命进化的一个重要因素。

如果这一(yī)理论得到(dào)进一步(bù)的证实(shí)，那么遍布宇宙当中的(de)暗物(wù)质会不(bù)会意味着人类并不孤单呢？或许在宇(yǔ)宙当中某(mǒu)个(gè)角落的行星上(shàng)，暗物质正在通过这样的(de)效(xiào)应创(chuàng)造生命。当然，这些(xiē)推(tuī)论(lùn)的(de)大(dà)前提是要先找(zhǎo)到暗物(wù)质存在的(de)实际证据(jù)。那么(me)小伙伴(bàn)们，你们觉得(dé)暗物(wù)质到底(dǐ)存(cún)不(bù)存在呢？喜欢(huān)请点赞，你的支持是我(wǒ)更新的(de)动力！

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