宇(yǔ)宙是“人为制造”的？为何会(huì)存在科学(xué)无法解(jiě)释的“暗物质”？暗物质(zhì)又究(jiū)竟(jìng)是什么？人类为了(le)寻(xún)找暗(àn)物质(zhì)存在的证(zhèng)据，科(kē)学家们在过去的几十年当中(zhōng)进行(xíng)了超过50次的(de)长(zhǎng)期实验，但(dàn)是(shì)却(què)没有发现任(rèn)何(hé)的有效证据。除了(le)一个(gè)地方，在(zài)1687年出版的自然哲学数学原理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发表了万有(yǒu)引力定律，它揭示了宇宙中天(tiān)体(tǐ)运动的规律。往后的几百年来，当天文学家们(men)发现(xiàn)某(mǒu)些天(tiān)体(tǐ)运行轨道(dào)出现异常，不符合(hé)万有引力定律的时候，他们就(jiù)会知道(dào)，周围一定有未(wèi)知的(de)天体通(tōng)过引力在摄动它的轨道(dào)。比如(rú)在1846年，奥(ào)本勒维(wéi)耶就通过天王星运行轨道的异(yì)常，推算并且(qiě)发(fā)现了海王星的(de)存在。另外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发现都是应用(yòng)万有引力(lì)定律所(suǒ)取得重大天(tiān)文(wén)成就的例子。但是这些发现都是(shì)在恒星系统的(de)尺度当(dāng)中，可当我们上升到星系(xì)或(huò)者是星团的尺(chǐ)度，事情就开始变得诡异(yì)了(le)。

1933年(nián)，瑞士的物(wù)理学家弗(fú)里茨兹威基正在研究和(hé)测量后发(fā)星系(xì)团的质量。这是一个由数千个星(xīng)系所组成的巨大星系团(tuán)，这些星系被引力(lì)束缚在一起。测量星系团的质量一(yī)般会使用到两(liǎng)种方(fāng)法，当(dāng)两种方法结果一致(zhì)，就可以确定其质量的(de)范(fàn)围。

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

第(dì)二种是(shì)动(dòng)力学质量的计算(suàn)，是利(lì)用光谱红移(yí)测量星系团中的各个星系相对于星(xīng)系团的运动(dòng)速度。当测(cè)量结(jié)果出来之(zhī)后(hòu)，兹威基(jī)彻(chè)底懵(měng)了，“动力学质(zhì)量”竟(jìng)然是“光(guāng)度学(xué)质(zhì)量”的400倍。这意味(wèi)着，后发座星系团有99%的质量消失(shī)了，或者说(shuō)这99%的质量并不以可见光的形式所存在，我们无法看到。最诡异的(de)是，在(zài)测量(liàng)速(sù)度(dù)的过程中(zhōng)，兹威基发现星(xīng)系(xì)团(tuán)中很多星(xīng)系的速度(dù)比理论上要快(kuài)得多，按照牛顿的运动(dòng)学定律，仅靠这(zhè)些(xiē)可见星系的质(zhì)量所产生的引(yǐn)力(lì)是无法将(jiāng)它(tā)们束(shù)缚在星系(xì)团内的，它们早就(jiù)应该被抛(pāo)出星系团之外了，除非有一(yī)种神秘的力量在(zài)起作(zuò)用，这种力量来源于某种(zhǒng)隐形的物质(zhì)。

据此(cǐ)，兹(zī)维基提出了这样部分不可见的暗质，它不(bù)发散光、吸光(guāng)、反(fǎn)射光，但是它们却占据着宇宙中绝大部(bù)分的质量。只是当时的人们(men)对这(zhè)样的(de)一种说法(fǎ)不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个(gè)词(cí)才再一次出现。天文学家维(wéi)拉鲁宾(bīn)和肯特福(fú)特(tè)在(zài)观测仙女(nǚ)座星系中的恒星运动。理论(lùn)上(shàng)来说，距离中心越远的恒星在其(qí)轨道上的运行速度(dù)就会(huì)越慢(màn)。但(dàn)是他们观测的结果却让人感到不可思议(yì)。

随着与中(zhōng)心(xīn)距离的增加，恒(héng)星的旋转(zhuǎn)速度几乎保持不变(biàn)。可是根(gēn)据牛(niú)顿的(de)万有引力定(dìng)律，在星系当中如果没有足够大的质量来(lái)吸引它们，这(zhè)些外围的(de)恒(héng)星早(zǎo)就被甩到宇(yǔ)宙当中了。基于这(zhè)种现(xiàn)象，科学(xué)家们会使用一种相(xiāng)对标准的方法来解释暗物(wù)质的存在，这种(zhǒng)方法就是测量星系(xì)当中气体在(zài)X轴上距离星系中(zhōng)心的(de)距离，以及在Y轴上(shàng)气体的(de)旋转速度。如果出现异常的结果，就(jiù)认为是由(yóu)暗物质(zhì)的(de)力量进入其中。

于(yú)是科学家们通过(guò)射(shè)电望远镜(jìng)测量了距离星系中(zhōng)心更远距离的氢元素，发现它们的旋转(zhuǎn)速度并不(bù)符合牛(niú)顿(dùn)的力学定律。我(wǒ)们的太阳系也不例外(wài)，太阳系位于银河系的第三悬臂之上，距(jù)离银(yín)河系中心2.6万光年，根(gēn)据万(wàn)有引力(lì)定律进(jìn)行计(jì)算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但(dàn)实际上，太(tài)阳系正在以220千米/秒的速度(dù)围(wéi)绕银河系旋(xuán)转，这(zhè)个(gè)实际速度远远大于理论速(sù)度，那么(me)产(chǎn)生以上这种向心加速度(dù)的(de)原因很(hěn)可能就是存(cún)在着一种(zhǒng)我们看不到(dào)的物质，是这些暗物质的引力效应(yīng)将星系聚集在了一起。

也(yě)是从(cóng)这时开始(shǐ)，越来越多的(de)研究人员(yuán)开始(shǐ)相信暗(àn)物(wù)质(zhì)的存在。科学家(jiā)根(gēn)据(jù)星系外恒星(xīng)轨(guǐ)道的速度，估算在星系当中暗物(wù)质的质量占(zhàn)整(zhěng)个(gè)星系质量的85%。但是，暗(àn)物质并不(bù)是唯(wéi)一(yī)可以(yǐ)解释(shì)这个现象的原(yuán)因。在(zài)一(yī)项新的研究当中，科学家们(men)发(fā)现，几(jǐ)乎没有引力效应的遥远恒(héng)星之间，也会出现速(sù)度上的微小差异。另外，天文学家(jiā)还(hái)发现了一个反常(cháng)的星(xīng)系，叫做Agc114905。这(zhè)个(gè)星系距离地球大(dà)约(yuē)2.5亿(yì)光年，大小和银河系不多(duō)，但是星(xīng)系当中存在的恒星(xīng)数量(liàng)却只有银河系的千分之一。

所以(yǐ)在理(lǐ)论上(shàng)，该星系必须存(cún)在暗物质，否则就会分崩离析。但是科学家们使用(yòng)最先进(jìn)的望远(yuǎn)镜对其进行了40个小时的详(xiáng)细测量之后，发(fā)现星(xīng)系中(zhōng)的恒星运动是可以(yǐ)用(yòng)正常的物质和力学(xué)定律来解释的。那么又有人(rén)提出(chū)，也(yě)许该星系的暗物质，已(yǐ)经被(bèi)附近的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近(jìn)没(méi)有任何星系存在。造(zào)成这(zhè)些现(xiàn)象的(de)除了暗物质的假说之外，另一种可能就(jiù)是人(rén)类对引(yǐn)力的理解还不够全面，引力很(hěn)可(kě)能在不同尺八一勋章享受什么待遇，得了八一勋章享受什么待遇度(dù)空(kōng)间中(zhōng)的工作方式是(shì)不同的，这意味着在行星系(xì)尺度中的天(tiān)体(tǐ)会沿着它们的轨道(dào)，按照我们所理(lǐ)解的方式运动。但(dàn)是上升到(dào)星系和星团的尺度，引力(lì)之间的相互作用则是不同的(de)方式。对(duì)于(yú)在星系团之(zhī)间的相互作用(yòng)，科学家还引入了(le)外(wài)部场效应的概念，指的是(shì)在数百万光年的规(guī)模上(shàng)，巨大(dà)的(de)质(zhì)量之间(jiān)会产生对(duì)彼(bǐ)此特(tè)殊的(de)效果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙(méng)德理(lǐ)论。如(rú)果MOND蒙德理论成立(lì)，这意味着(zhe)我们(men)需要对现(xiàn)在的物理定律进行(xíng)修正(zhèng)，这些发现也让很多(duō)人认(rèn)为暗物质假说理论(lùn)就(jiù)此终结。但是在(zài)宇宙(zhòu)当中(zhōng)还有关于暗物(wù)质存在的其他的理论证(zhèng)据(jù)，这些理论证(zhèng)据是蒙德理论(lùn)所没法解释的(de)“引力透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年的子弹星系(xì)团(tuán)，由两个碰撞的星系(xì)团所组(zǔ)成，类似(shì)这(zhè)样的星(xīng)团(tuán)，它们(men)大部(bù)分的普通质量都在星(xīng)系(xì)的气体(tǐ)当(dāng)中。当星团以1000万公里/小时(shí)发生碰撞的时候，星际气体的相互作用就会(huì)导(dǎo)致温度的(de)急剧升高，速度大幅降低。所以在理论上(shàng)，在碰撞之后，子弹星系团大部分的质量将位于所有这些气(qì)体所在的中间区域。那么我们通(tōng)过(guò)什么来验(yàn)证(zhèng)它的(de)质量区域到底是(shì)不是集中在中间呢？前不久，詹姆(mǔ)斯(sī)韦伯太空望远镜(jìng)传(chuán)回了宇宙当中第一张(zhāng)全彩的高清照片，在(zài)照片中我们可以明显地看到很多星系似(shì)乎被拉伸产生了(le)巨大的形变(biàn)。其实(shí)这些星(xīng)系本身并(bìng)不(bù)是(shì)真的被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯望远镜出(chū)了什么问题，而是这样极遥远的天体和我(wǒ)们地球上(shàng)的观测者之间。被一个质量超(chāo)级巨大的天(tiān)体(tǐ)遮挡，这个超(chāo)大质(zhì)量的东西的(de)引力，会使身后(hòu)更遥远星系的光都(dōu)发生了扭曲。这个(gè)现象就(jiù)是引力透镜效应。这个(gè)巨大(dà)的天(tiān)体可能是超大质(zhì)量的黑(hēi)洞(dòng)或者(zhě)是暗物质。

所以当人们对子(zi)弹(dàn)星系团观测的时(shí)候，发现它的(de)大质量区域并(bìng)不是在(zài)中(zhōng)间，而(ér)是在两侧。所以最好的解释方法就是当星团发(fā)生(shēng)全部(bù)的(de)碰撞(zhuàng)时，可(kě)被观(guān)测到的质量气体被卡(kǎ)在了中间(jiān)，暗物质则(zé)直(zhí)接通过了这个区(qū)域(yù)，并(bìng)在两边形成了引力透镜。对子弹星(xīng)系团的引力透镜(jìng)研究也被(bèi)认为是(shì)暗物质存在的迄今为(wèi)止(zhǐ)最好的理论证据(jù)。

除此之外，还有(yǒu)来自(zì)宇宙(zhòu)当中最古老的光。从(cóng)宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万(wàn)年(nián)之(zhī)后，可见光终于可以(yǐ)畅(chàng)通(tōng)无阻地穿越在宇宙当中了。经(jīng)过了130多亿(yì)年之后，这些光(guāng)在(zài)宇(yǔ)宙空间背(bèi)景上留(liú)下了各相同性的微波(bō)辐射。其中红色的部分表(biǎo)示(shì)温(wēn)度较高的(de)区域，蓝色则(zé)表(biǎo)示相对较冷的(de)区域，但实际上(shàng)它们之间的温差(chà)只有万分之一。

科学家们通过对前(qián)景背(bèi)景分(fēn)离(lí)后的(de)二值图(tú)像进(jìn)行(xíng)连通域提取和标(biāo)记之后发现，如(rú)果宇宙当中没有暗物质(zhì)，图形(xíng)看起来不应(yīng)该是这样的(de)，而随着(zhe)暗物质(zhì)的增加，一些峰值(zhí)的幅度(dù)会减小，才变得(dé)看起来(lái)“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微波背景辐(fú)射的(de)测量值，我们需(xū)要的暗物(wù)质大约是普(pǔ)通物质的(de)5倍。这(zhè)个数字与解释星系当中恒星运动所需要的暗物质比例是一(yī)致的(de)。这就意味着。

用(yòng)了(le)一个(gè)简单(dān)的理论框(kuāng)架(jià)，就很好地(dì)解释了很多不同(tóng)的(de)观(guān)测(cè)结果。而暗物质的本质就(jiù)是宇(yǔ)宙当中存在着(zhe)某种类(lèi)型(xíng)的粒子，它(tā)们不(bù)参与任(rèn)何其他(tā)的电磁作用，只通过引力来相互作用。所以如(rú)果能(néng)够找到这种(zhǒng)粒子的存在，就相当于找到了暗物质存(cún)在的实际证据。这种粒子到底是什么(me)？科学家们已经提出了数(shù)十种的假想目标，而要(yào)寻找(zhǎo)这些不同的目标(biāo)粒子所需要的(de)实验方式也不相(xiāng)同。在过(guò)去的几十年当中，人(rén)类为了寻找(zhǎo)这些看不见(jiàn)、摸不到(dào)，几乎(hū)不会与常(cháng)规物(wù)质相互(hù)作用的“暗物质”，科学家们已经(jīng)进行了超过50次的(de)实(shí)验，却没有任何实质性的(de)发现，除了一(yī)个地方，意大利的格兰萨(sà)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(zhe)地球上最大的地学(xué)实验室，这(zhè)个实验室(shì)叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直致力(lì)于寻找(zhǎo)暗(àn)物质粒子的(de)周期性震荡。

八一勋章享受什么待遇，得了八一勋章享受什么待遇"async" data-ratio="0.7504051863857374" data-type="jpeg" data-w="1234" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/82fd8b93a96870b.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

自1997年(nián)以来，这里的科学家(jiā)声称观测到了某种信号。经过(guò)了20多年(nián)的数据收集(jí)，人们发现了一个有趣的事情。探(tàn)测率会(huì)在每(měi)年(nián)的6月(yuè)份达到峰值，然后在11月降到最低，而(ér)且在20年当中每年都是一(yī)样。一些科学(xué)家认为这可能是人类(lèi)发(fā)现暗物质的第一个直接证据(jù)。

但是为什(shén)么暗(àn)物质会(huì)产生周期性的年度(dù)信号呢？刚才我们讲了太阳(yáng)系正在以220公里/秒的(de)速度围绕着银河系进(jìn)行移动，那么(me)如果暗物质存(cún)在(zài)宇宙当(dāng)中，这意味着我们也(yě)在以这样(yàng)的(de)速度在穿越着暗物质流，这个过程中会(huì)产生相应的(de)振荡，同时地(dì)球又以30公里/秒的速度围绕太(tài)阳进行旋转。所以有半(bàn)年的时间，地球围绕太阳的方向(xiàng)与太阳环绕银河系(xì)的方向是一致的，而(ér)另外(wài)半年则与之(z八一勋章享受什么待遇，得了八一勋章享受什么待遇hī)相反。

而在(zài)6月份的时候，地球与太阳的方向(xiàng)正好达到完全一致，这是理论上地球穿越暗(àn)物质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在实际(jì)的(de)情况中，太阳系相对银(yín)河系的平(píng)面呈现了60度的(de)倾斜，但是这并不(bù)影(yǐng)响这个理论的有效性。

因此科学家认(rèn)为(wèi)这可以(yǐ)用来解释，研究人员们所(suǒ)观测(cè)到的周(zhōu)期(qī)性信(xìn)号。当然也可能(néng)有其(qí)他的情况，造成这种年度周期信号的差(chà)异也可(kě)能是温度、湿度(dù)、土壤中(zhōng)的水分(fēn)、高(gāo)山上的积雪(xuě)，甚至连意大(dà)利(lì)游客的数量也符合这个周期的规律。

所以，科学家们(men)又在南半球建立(lì)了一个几乎相同(tóng)的实验(yàn)室(shì)，这里的(de)季节(jié)与之前的实验室正好相反，而在这里，地球穿(chuān)过(guò)暗物质(zhì)流(liú)的运动特征和第一个实验室是一样的。

因此(cǐ)，如果在这(zhè)里可以得到相同的信号，就(jiù)可(kě)以成为暗物质(zhì)所存在的(de)非常有(yǒu)力的(de)证据了。但(dàn)是由于(yú)这个(gè)实验(yàn)室刚刚(gāng)建成(chéng)不久(jiǔ)，所以截至目前(qián)还(hái)无法提供相应的数(shù)据支持。另(lìng)外(wài)，在(zài)2025年，NASA将(jiāng)会发射一台(tái)新的望远(yuǎn)镜，这台太空(kōng)望(wàng)远镜叫(jiào)做“南希格(gé)雷斯(sī)罗曼”，它的主镜大(dà)小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它(tā)的宽(kuān)视场仪器提供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望(wàng)远镜其中一个(gè)关键的用途(tú)就是(shì)探(tàn)索暗物质背后的(de)奥秘，对(duì)于探(tàn)测的(de)结果，我们(men)只能拭目以待了。费米实验(yàn)室粒(lì)子天体物理中心的科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特(tè)芬研究发现，如果(guǒ)暗物质存在，它们(men)极(jí)有可(kě)能拥有(yǒu)另一种神秘的效应，这种暗物质(zhì)效应(yīng)，会支持宇(yǔ)宙(zhòu)当中生(shēng)命的诞生，或(huò)者说是生命进化(huà)的一个(gè)重要因素。

如果这一理(lǐ)论得到进一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不(bù)会意味着人类(lèi)并不孤单呢？或(huò)许在宇宙当中某个角落的行星上，暗物质(zhì)正(zhèng)在通过这(zhè)样(yàng)的(de)效应创造生命。当然，这些推(tuī)论的大前提(tí)是(shì)要先找到暗物(wù)质存(cún)在(zài)的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到底存不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支持是(shì)我更新的动力(lì)！

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