宇宙(zhòu)是“人为(wèi)制造”的？为(wèi)何会存(cún)在科学无(wú)法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人(rén)类为了寻找暗物质存在的证据，科学家们(men)在过去的几十年当(dāng)中进行了超过50次的长期实(shí)验，但是(shì)却没有发现任何的(de)有效证据(jù)。除(chú)了一个(gè)地方(fāng)，在1687年出(chū)版的自然哲学数学原理一书(shū)中，埃萨克牛(niú)顿(dùn)发表了万有引(yǐn)力定律，它揭示了(le)宇宙中天体(tǐ)运动(dòng)的规律。往后(hòu)的几百年来(lái)，当天(tiān)文学家们发现某些天体运行轨道出(chū)现(xiàn)异常，不符(fú)合(hé)万有引力(lì)定(dìng)律(lǜ)的(de)时候，他(tā)们(men)就会知道，周围一定有未知的天体通过引力在摄动(dòng)它的(de)轨道。比如在1846年(nián)，奥本(běn)勒维(w接地气是什么意思啊网络用语，形容一个人接地气是什么意思éi)耶就通过天王星运行轨道的异(yì)常，推算并且发(fā)现(xiàn)了海王星的(de)存在。另外(wài)，哈雷彗(huì)星、冥(míng)王星的发现都是应用万有引力定(dìng)律(lǜ)所取得重(zhòng)大天(tiān)文成(chéng)就的例(lì)子(zi)。但是这些发(fā)现都是在(zài)恒星系统的尺度当中，可(kě)当我们(men)上升到(dào)星(xīng)系(xì)或者(zhě)是星团的尺度，事(shì)情就开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的(de)物(wù)理学家弗里茨兹威基(jī)正在研究和(hé)测量后发(fā)星(xīng)系团的质量(liàng)。这是一个(gè)由数千个星系所组成的巨大星系团(tuán)，这(zhè)些星系被引(yǐn)力束缚在(zài)一起。测量星系团的质量一般会(huì)使用到两种(zhǒng)方法，当(dāng)两(liǎng)种(zhǒng)方法结果一(yī)致，就(jiù)可以(yǐ)确定其质量的范(fàn)围(wéi)。

第一种(zhǒng)是获(huò)得其"光(guāng)度学的质(zhì)量(liàng)"，需要的数(shù)据是(shì)测量各个星系的光度。

第二种是动力学质量的计算，是利(lì)用光谱红移测量星系团中的各(gè)个星系相对于(yú)星系(xì)团的运动(dòng)速度。当测量结(jié)果出来(lái)之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的(de)400倍。这意(yì)味着，后发座(zuò)星系(xì)团有99%的质(zhì)量(liàng)消失了(le)，或者(zhě)说这99%的质量并不以(yǐ)可见光的形式所存(cún)在，我(wǒ)们无法看到。最诡异的是，在测量速度(dù)的过(guò)程中，兹威基发(fā)现星(xīng)系团中很多(duō)星系的速度比理论(lùn)上(shàng)要(yào)快得多，按照牛顿的运动学(xué)定律，仅靠这些可见(jiàn)星系的(de)质量所产生的(de)引(yǐn)力是无法将它们束缚在星(xīng)系团内的，它们早就应该被抛出星系团之外(wài)了，除非有(yǒu)一种神(shén)秘的力量在(zài)起作用(yòng)，这种力量来源于某种隐(yǐn)形的物质。

据此(cǐ)，兹(zī)维基提出了(le)这(zhè)样部分(fēn)不可见(jiàn)的暗质，它(tā)不发散光(guāng)、吸光、反射光，但是它们(men)却(què)占据着宇(yǔ)宙(zhòu)中(zhōng)绝大(dà)部分的质量。只(zhǐ)是当时的人们对(duì)这样的一种(zhǒng)说(shuō)法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质(zhì)”这个词才再(zài)一次出现。天文学家维(wéi)拉(lā)鲁宾和肯特福特在观测(cè)仙女座星系(xì)中的恒星运动。理(lǐ)论上(shàng)来说，距离中心越远(yuǎn)的恒星在其轨道上的运行速度就会越慢(màn)。但是他们观测的结果(guǒ)却让人感到不可思议。

随着(zhe)与中心距离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不变(biàn)。可是(shì)根据牛顿的万有(yǒu)引力(lì)定律，在星系当中如(rú)果(guǒ)没有(yǒu)足够大的质量来吸引它们，这(zhè)些外(wài)围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基于这(zhè)种现象，科学家们会使(shǐ)用一种相对标(biāo)准的方法来解(jiě)释暗物质(zhì)的存在，这种方法就是测量星系当中气体在X轴上(shàng)距离星系中心的距离，以及(jí)在Y轴(zhóu)上气(qì)体的旋转(zhuǎn)速度。如果(guǒ)出现异常的结果，就认为(wèi)是由(yóu)暗物质的力量进(jìn)入其中。

于是科学家们(men)通(tōng)过射电望(wàng)远镜测量了(le)距离星系中心更远距(jù)离的氢(qīng)元素，发现它们的旋转速度(dù)并不符合牛顿的力(lì)学定律。我们的太阳(yáng)系也不例外，太阳系位于(yú)银河系的(de)第三悬(xuán)臂之上，距离银河系中心2.6万(wàn)光年(nián)，根据万有(yǒu)引力定律(lǜ)进行计(jì)算，太(tài)阳系(xì)的运行速度应该是160千米(mǐ)/秒，但(dàn)实际上，太阳系(xì)正在以220千米/秒的速度围绕银河系(xì)旋转，这(zhè)个实(shí)际速度远远大于理论速(sù)度，那么产生以(yǐ)上这(zhè)种向(xiàng)心加速度的原(yuán)因很(hěn)可能就是存在着一种我们看不到的物质，是这些暗(àn)物质的引力效应将星系聚集(jí)在了一起。

也(yě)是从这(zhè)时开始，越来(lái)越多的(de)研究人员开始相信暗物(wù)质(zhì)的(de)存在。科学(xué)家根(gēn)据星(xīng)系外(wài)恒星轨道的速度，估算在星系当中暗物质的质量(liàng)占(zhàn)整个星(xīng)系质量的(de)85%。但是，暗物质并不(bù)是唯一可(kě)以解释这个现象的原因。在一项新的研究当中(zhōng)，科(kē)学(xué)家(jiā)们(men)发现，几乎(hū)没有(yǒu)引力效应的遥(yáo)远恒星之(zhī)间，也会出现速度上的(de)微小(xiǎo)差(chà)异。另外，天文学家(jiā)还(hái)发现了(le)一个(gè)反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离地球大约2.5亿光年(nián)，大小(xiǎo)和银河(hé)系(xì)不(bù)多(duō)，但(dàn)是星系当中(zhōng)存在(zài)的恒星数量却只有银河系的(de)千分之一。

所(suǒ)以在理论上(shàng)，该星系必(bì)须存在暗物质，否则(zé)就会分(fēn)崩离析。但是科学家们(men)使用最先(xiān)进的望远镜对其进行(xíng)了40个(gè)小时的(de)详细测(cè)量之(zhī)后，发(fā)现(xiàn)星系(xì)中的恒星(xīng)运(yùn)动是(shì)可以用正常的物质和力学(xué)定律(lǜ)来解释的。那么又有人提出，也许(xǔ)该星系的暗物质，已经被附近(jìn)的另一(yī)个大星(xīng)系剥离了(le)。奇怪的是，它的(de)附近没有任何星系存(cún)在。造成这些现象的除(chú)了(le)暗物质的假说之外(wài)，另(lìng)一种可能就是人类对引力(lì)的理(lǐ)解(jiě)还不够全面，引力很可能在不同尺度空间(jiān)中的(de)工作方式(shì)是不(bù)同(tóng)的，这意味着在行星系尺(chǐ)度中的天体会(huì)沿着(zhe)它们的轨道，按照我们所理解的方式运(yùn)动。但是上(shàng)升到(dào)星系和星(xīng)团的尺度，引(yǐn)力之间(jiān)的相互作用则是不(bù)同的方式。对于在(zài)星系团之间的(de)相互作用，科(kē)学家(jiā)还(hái)引入(rù)了外部(bù)场效应的概念，指的是在数百(bǎi)万光年的规模上，巨大(dà)的(de)质(zhì)量之(zhī)间会(huì)产生对(duì)彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果(guǒ)MOND蒙德理论(lùn)成立，这意味着我们需要对现(xiàn)在的物理(lǐ)定律进行修(xiū)正，这些发现也让很多人认(rèn)为暗物质假说理(lǐ)论就此终结。但是(shì)在宇宙(zhòu)当中还(hái)有关于暗物质存在的(de)其他的理论证据，这些理论证据是蒙(méng)德理(lǐ)论所没法(fǎ)解释的“引力透镜”。

径(jìng)向距离(lí)为37亿光(guāng)年的子弹星(xīng)系团，由两个碰撞的星系团所组成，类似这样的星团，它们大部(bù)分的普通质量都(dōu)在星系的气(qì)体当中。当星团(tuán)以1000万公里/小(xiǎo)时发(fā)生(shēng)碰撞(zhuàng)的时候，星际气体的(de)相互(hù)作用就会导(dǎo)致温度的急剧升(shēng)高，速度大幅降低。所(suǒ)以在理论上，在碰撞之后，子弹星系团大部分的质(zhì)量将位于所有这些气体所在的中间区域。那么我们通过什么来验(yàn)证它的(de)质量(liàng)区(qū)域(yù)到底是不是集(jí)中在(zài)中间呢？前不久，詹姆(mǔ)斯(sī)韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第一张全(quán)彩的高清照片，在(zài)照片(piàn)中我们(men)可(kě)以明显地看到很多星系似乎被拉伸产生(shēng)了(le)巨大的形变(biàn)。其实这些星系本身(shēn)并不是真的(de)被扭(niǔ)曲了，也(yě)不是(shì)韦伯望远镜出了(le)什么问题(tí)，而是这(zhè)样(yàng)极遥(yáo)远的天体和我(wǒ)们地(dì)球上的观(guān)测者之间。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这(zhè)个超大(dà)质量的东西的引力(lì)，会使身后更遥远(yuǎn)星系的光都发生了扭曲。这个现(xiàn)象(xiàng)就是(shì)引力透(tòu)镜效应。这个巨大的(de)天(tiān)体可能是超大(dà)质量的黑洞或者(zhě)是暗物(wù)质。

所以当人(rén)们对(duì)子弹星系团观测的时候，发现它的大质量区域并不(bù)是在中间，而是在(zài)两侧。所以(yǐ)最好的解释方法(fǎ)就是当星(xīng)团发生(shēng)全(quán)部的碰撞时，可被观测(cè)到的(de)质量(liàng)气体被卡在了中间，暗物(wù)质则直(zhí)接通(tōng)过了这个区域，并在两边(biān)形成(chéng)了引力透(tòu)镜。对(duì)子弹星系团的(de)引力透镜研(yán)究也(yě)被认为(wèi)是暗(àn)物质存在的(de)迄今为(wèi)止最好的理论证据。

接地气是什么意思啊网络用语，形容一个人接地气是什么意思 data-w="1484" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/3b484d043bd3430.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

除此之(zhī)外，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆(bào)炸开始(shǐ)，38万年之后，可见光终于(yú)可以畅通无阻(zǔ)地穿越在宇宙(zhòu)当中了。经过了130多亿年之后，这(zhè)些(xiē)光在宇宙空间(jiān)背景上留下了各相(xiāng)同性的微波辐射(shè)。其中红色的部分表示温度(dù)较高的区域，蓝色(sè)则表示相对较冷的(de)区域，但实际上它们之间的温差(chà)只有(yǒu)万分(fēn)之(zhī)一。

科学家们通(tōng)过对(duì)前景背景分离后的二值图像进(jìn)行连通域提取和标记之后(hòu)发现，如(rú)果宇宙(zhòu)当中没有(yǒu)暗物(wù)质，图(tú)形(xíng)看(kàn)起来不应(yīng)该是(shì)这样的，而随着暗物质的(de)增加，一些峰(fēng)值的(de)幅度会减小，才变得(dé)看起来“和(hé)谐”。为了(le)匹配宇宙微波背(bèi)景辐射(shè)的(de)测量值，我们需要的暗(àn)物质大约是普通物质的(de)5倍。这个(gè)数(shù)字与解释星系当中恒星运动所需要的(de)暗(àn)物(wù)质比(bǐ)例是一(yī)致的(de)。这就意味(wèi)着。

用(yòng)了一个(gè)简单的(de)理论框(kuāng)架，就很(hěn)好地解释了很(hěn)多不同的观测结(jié)果(guǒ)。而暗物质的本质就是(shì)宇(yǔ)宙当中存(cún)在着某(mǒu)种类型的粒(lì)子(zi)，它们不参与任何其他(tā)的电磁作用(yòng)，只(zhǐ)通(tōng)过引(yǐn)力来相(xiāng)互作用。所以如果能(néng)够找(zhǎo)到(dào)这(zhè)种粒子(zi)的存在(zài)，就(jiù)相当于找到了暗(àn)物质(zhì)存(cún)在的实际证(zhèng)据。这种粒子到(dào)底(dǐ)是什么？科学家(jiā)们已(yǐ)经提出了数十种(zhǒng)的假想目(mù)标(biāo)，而要(yào)寻(xún)找这些(xiē)不同的目(mù)标粒子所需要的(de)实验方(fāng)式也不相同(tóng)。在(zài)过去的几(jǐ)十(shí)年(nián)当(dāng)中，人类(lèi)为了(le)寻(xún)找这些看不见、摸不到，几乎不会与常规(guī)物质相互作用(yòng)的“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次的实验，却没(méi)有(yǒu)任何实质(zhì)性的发现，除了一个地(dì)方，意大利的格(gé)兰(lán)萨索山，隶属于(yú)阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米处(chù)的(de)地下矿井当中，藏着地(dì)球上最大的地学实(shí)验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个(gè)三层楼高(gāo)的探(tàn)测(cè)器，一直(zhí)致(zhì)力于(yú)寻(xún)找(zhǎo)暗物质(zhì)粒子的周(zhōu)期性震荡(dàng)。

自1997年以来，这里的科学家(jiā)声(shēng)称观测到了某种信号。经过(guò)了20多(duō)年的(de)数据收集，人(rén)们发现(xiàn)了一个(gè)有趣的(de)事情。探(tàn)测率会(huì)在(zài)每年(nián)的6月份达(dá)到峰(fēng)值，然后在11月(yuè)降到最低，而且在20年当中(zhōng)每年都(dōu)是一样。一些科学家认为(wèi)这可能(néng)是人类发现暗(àn)物质的第一个直(zhí)接证(zhèng)据。

但是为什么暗物质会产生周期性的年度(dù)信号呢？刚才我们讲了(le)太阳(yáng)系正在以220公(gōng)里(lǐ)/秒的速度围(wéi)绕着银河系进行(xíng)移动，那么如果暗物质(zhì)存在(zài)宇(yǔ)宙当中(zhōng)，这意味(wèi)着我们也在(zài)以这(zhè)样的速度在穿越着暗物(wù)质流(liú)，这个过程(chéng)中(zhōng)会产生相应的振(zhèn)荡(dàng)，同时(shí)地(dì)球又以30公里/秒的速度围绕(rào)太(tài)阳(yáng)进行旋转。所以有(yǒu)半年的(de)时间(jiān)，地球围绕太阳的方向(xiàng)与太(tài)阳环绕银(yín)河(hé)系的方向是一致的(de)，而(ér)另外半年则与之相反。

而(ér)在6月份的时候，地球与太阳的方(fāng)向正好达到完(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，又恰好达(dá)到(dào)了最(zuì)慢值。尽管在(zài)实际的情况中，太阳系相对银(yín)河系的平面呈(chéng)现(xiàn)了60度的倾斜(xié)，但是这(zhè)并(bìng)不影(yǐng)响这个理论(lùn)的有效性。

因此科(kē)学(xué)家认为这可以用来解释，研究人员(yuán)们所观测到的周期性信号(hào)。当然也可能有其他的情况，造成这种年度(dù)周期信号的差异也(yě)可能是温度、湿(shī)度、土壤中的水分、高(gāo)山(shān)上(shàng)的积雪(xuě)，甚至连(lián)意大利游客(kè)的数量也(yě)符合这个周期的规律。

所以(yǐ)，科学家们(men)又在(zài)南半球建立了一个几(jǐ)乎相同的实验室，这里的季节与(yǔ)之前的实(shí)验室(shì)正好相(xiāng)反，而在(zài)这里(lǐ)，地(dì)球(qiú)穿(chuān)过暗物(wù)质流的运动特征和第一个实验(yàn)室是(shì)一样(yàng)的。

因此，如果在这(zhè)里可(kě)以得到(dào)相同(tóng)的信号，就(jiù)可以(yǐ)成为暗物质所(suǒ)存在的非常有力(lì)的(de)证据(jù)了。但(dàn)是由(yóu)于(yú)这(zhè)个(gè)实(shí)验室刚刚建成不久，所以截至目前还无法(fǎ)提(tí)供相应的(de)数据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射一台新的(de)望远镜，这台太空望远镜叫做“南希(xī)格雷(léi)斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜(jìng)大小跟哈勃望远镜相同(tóng)，但(dàn)它的宽视场仪器提供(gōng)的视野是(shì)哈勃红(hóng)外(wài)仪器的100倍。南希格雷(léi)斯(sī)罗曼太空(kōng)望远镜其中一(yī)个关键的用途就是(shì)探索暗(àn)物质(zhì)背后的奥秘，对于探测(cè)的结果，我(wǒ)们只能拭目(mù)以(yǐ)待了。费(fèi)米(mǐ)实验(yàn)室(shì)粒子天体物理中心的科学家丹(dān)琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗物质存在(zài)，它(tā)们极(jí)有可(kě)能拥有另一种神秘(mì)的(de)效(xiào)应，这种暗(àn)物(wù)质效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说(shuō)是(shì)生命进化的一个(gè)重(zhòng)要因素(sù)。

如果这一理(lǐ)论得到进一步的证(zhèng)实，那么遍布宇宙当中(zhōng)的暗物(wù)质会不会(huì)意味着人类(lèi)并不孤单(dān)呢？或许(xǔ)在宇宙(zhòu)当中某个角落的行星上，暗物质正在通(tōng)过这样的效应创(chuàng)造生命。当然，这些推论的大前提是要先找到暗物质存在的实(shí)际证(zhèng)据。那么小伙伴们，你们觉(jué)得(dé)暗物(wù)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)的动力！

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