宇宙是“人为制(zhì)造”的(de)？为何会(huì)存在科学无法解释的“暗物质”？暗物质又(yòu)究竟是什么？人(rén)类为了(le)寻找暗物(wù)质存在的证据(jù)，科学家们(men)在过去(qù)的几十年(nián)当中进行了超过50次的长期实验，但是却没有(yǒu)发(fā)现任何(hé)的有效(xiào)证据。除了一个地方，在(zài)1687年出版的自然(rán)哲(zhé)学数学原理一书(shū)中(zhōng)，埃萨克牛顿(dùn)发表了(le)万有(yǒu)引(yǐn)力(lì)定律(lǜ)，它(tā)揭示了(le)宇宙中(zhōng)天体运动的规律。往(wǎng)后的几百年来(lái)，当(dāng)天文(wén)学家们(men)发现某些(xiē)天体(tǐ)运(yùn)行轨道出现(xiàn)异常(cháng)，不符合万有引力定(dìng)律的时候，他们就会知(zhī)道，周围一(yī)定有未知的(de)天体通(tōng)过(guò)引力在摄(shè)动(dòng)它的轨道。比如(rú)在1846年，奥(ào)本勒维(wéi)耶就通(tōng)过(guò)天王星运行(xíng)轨道的(de)异(yì)常(cháng)，推算并且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发现都是应用万有引力定律所(suǒ)取得重(zhòng)大天文成(chéng)就的例(lì)子。但是(shì)这些发现都是在恒星系(xì)统的尺度当中，可当(dāng)我们(men)上升到星系或(huò)者是星团(tuán)的尺(chǐ)度，事情就开始变(biàn)得诡异了。

更岁交子是什么意思，古代交子是什么意思pe="jpeg" data-w="1647" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/7e58e8fcd62ac7f.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

1933年，瑞士(shì)的(de)物理学家弗里茨兹(zī)威基正(zhèng)在研究和(hé)测量后发(fā)星系团的质量。这是一个(gè)由数千个星系所组成的巨大星系团(tuán)，这些星(xīng)系被引力束缚在一起。测量星系团(tuán)的质量一(yī)般会使用到两种方(fāng)法，当两种方法结果一致(zhì)，就可(kě)以确定其(qí)质量的范围。

第一种是获得其(qí)"光度学的质量(liàng)"，需要的数据是测量各个(gè)星(xīng)系的光(guāng)度。

第二(èr)种是动力学(xué)质量的计(jì)算，是(shì)利(lì)用光谱(pǔ)红移测量星(xīng)系团中的各(gè)个星系相(xiāng)对于星系(xì)团的(de)运动速(sù)度(dù)。当(dāng)测量结果(guǒ)出来(lái)之后(hòu)，兹(zī)威(wēi)基彻底(dǐ)懵了，“动力学质量(liàng)”竟然是“光度学质量”的(de)400倍(bèi)。这意味着，后(hòu)发座(zuò)星系团有99%的质量(liàng)消失了，或(huò)者(zhě)说这99%的质(zhì)量并不以可见光(guāng)的(de)形式所存在(zài)，我们无法看到。最诡(guǐ)异的是，在测量速度的过程(chéng)中，兹威(wēi)基发现星系团中很多星系(xì)的(de)速度(dù)比理论上要快得(dé)多，按(àn)照牛顿的(de)运动学(xué)定律，仅靠这些(xiē)可见星系的质量所产生的引力(lì)是无法将(jiāng)它们束缚在星系团内的，它(tā)们早就应该被抛出星(xīng)系团(tuán)之外了，除非有一种神秘的力量在起作(zuò)用，这种力(lì)量来源于某种隐形(xíng)的(de)物(wù)质。

据此，兹维基提出(chū)了这样部分不(bù)可(kě)见的(de)暗质，它不发散光、吸光、反(fǎn)射光，但(dàn)是它们却占据着宇宙中绝大(dà)部分的质量。只(zhǐ)是当时(shí)的人(rén)们对这(zhè)样的一(yī)种(zhǒng)说法不(bù)屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次出现(xiàn)。天文学(xué)家维拉(lā)鲁(lǔ)宾(bīn)和肯特福特在(zài)观测仙女座星系中(zhōng)的恒星(xīng)运动。理论上来(lái)说(shuō)，距离中心越远的(de)恒星(xīng)在其(qí)轨道(dào)上的运行速度就(jiù)会(huì)越慢。但(dàn)是他(tā)们观测的结(jié)果却让(ràng)人(rén)感到不可(kě)思(sī)议。

随(suí)着与中心距(jù)离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是(shì)根据牛顿的万(wàn)有引力(lì)定律，在星系当中如(rú)果(guǒ)没有足够(gòu)大的质量来吸引它(tā)们，这些外围的(de)恒星早(zǎo)就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基(jī)于(yú)这种(zhǒng)现象，科学(xué)家(jiā)们(men)会使用(yòng)一(yī)种相对标准(zhǔn)的方法来解释暗(àn)物质(zhì)的存在，这(zhè)种(zhǒng)方法就是测量星系当中(zhōng)气体(tǐ)在X轴(zhóu)上(shàng)距离星系中心的距离，以及在Y轴(zhóu)上气体的(de)旋(xuán)转速度。如果出现异常的结果(guǒ)，就认为(wèi)是由暗物(wù)质的力量进入(rù)其中。

于是科(kē)学家们通过射电望远镜测(cè)量了距离星系中心(xīn)更(gèng)远距离的氢元素，发现(xiàn)它们的旋转速度(dù)并不符合(hé)牛(niú)顿的(de)力学定(dìng)律(lǜ)。我们的太阳系也不例外，太阳系位(wèi)于银河系的第三悬臂(bì)之上(shàng)，距离银(yín)河系(xì)中心2.6万(wàn)光年，根据(jù)万有引力定律进行计算，太阳系的(de)运行速度应该是(shì)160千米/秒，但实际上，太阳(yáng)系正在以220千米/秒的速度围绕银河系旋(xuán)转，这个(gè)实际速度远远大于理论速(sù)度，那(nà)么产生以上这种(zhǒng)向心(xīn)加(jiā)速度的原因(yīn)很可(kě)能(néng)就是(shì)存在(zài)着(zhe)一种我(wǒ)们看(kàn)不到的物质，是这些暗(àn)物(wù)质的引力效应(yīng)将星系聚集在了一(yī)起。

也是从这(zhè)时(shí)开始，越来越多的(de)研究人(rén)员开(kāi)始相信暗物(wù)质的存在(zài)。科(kē)学家根(gēn)据星系外恒星轨道(dào)的速度，估算在星系(xì)当中暗(àn)物质的(de)质(zhì)量占整个星系(xì)质量的(de)85%。但是，暗物(wù)质并(bìng)不是唯一可以解释(shì)这个现象(xiàng)的原因。在一项新的研究(jiū)当中，科学家们发现，几乎(hū)没有引力效应的(de)遥(yáo)远恒星之间，也(yě)会出(chū)现速度上的微小差(chà)异。另(lìng)外(wài)，天(tiān)文学家还发(fā)现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系距离地球大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河(hé)系不多，但是(shì)星系(xì)当中存在的恒星(xīng)数量却只有银河系的千(qiān)分(fēn)之(zhī)一。

所以在理论(lùn)上，该(gāi)星系必须存在暗物质，否则(zé)就(jiù)会分崩离析。但是科学家们(men)使(shǐ)用最先进的望远镜对其进(jìn)行了40个(gè)小(xiǎo)时的(de)详细测量之后，发现星系中的恒星运动是可以用(yòng)正常的物质和力(lì)学定律(lǜ)来解释的。那么(me)又有人(rén)提(tí)出，也许该星(xīng)系的暗(àn)物质，已经被附近的另一个大星(xīng)系剥(bō)离(lí)了。奇怪的(de)是，它(tā)的附近(jìn)没有(yǒu)任何星系存在。造成这些现象的除了暗物质的假说(shuō)之(zhī)外，另一种可更岁交子是什么意思，古代交子是什么意思能就(jiù)是(shì)人类对引力的(de)理(lǐ)解还(hái)不够全面(miàn)，引力(lì)很(hěn)可能(néng)在不同尺(chǐ)度空间中的工作方式(shì)是不同的，这意味着在行星系尺度中的天体会沿着它们(men)的轨道，按照我们所理(lǐ)解的方式(shì)运动。但是上(shàng)升到星系和星(xīng)团的尺度，引力之(zhī)间的相互作用则(zé)是不同的方式。对于在星系(xì)团之间的相互作(zuò)用，科学家还引入了外部场(chǎng)效(xiào)应的概念(niàn)，指的是在数百万光年的规(guī)模上，巨大的质量(liàng)之间会产生对彼此特殊(shū)的效果(guǒ)，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德(dé)理论成立，这意味着(zhe)我们需要对现在(zài)的物理定律进(jìn)行修正，这(zhè)些(xiē)发(fā)现也让(ràng)很多人认为(wèi)暗物(wù)质假说理论就此(cǐ)终结。但(dàn)是在宇(yǔ)宙(zhòu)当中还有关(guān)于暗物质存在的其他的理论(lùn)证据(jù)，这些(xiē)理论(lùn)证据是蒙德理(lǐ)论所没(méi)法解释的“引力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由两(liǎng)个碰(pèng)撞的星系(xì)团所组成，类似(shì)这(zhè)样的星团，它们大部分的普(pǔ)通(tōng)质量都在(zài)星系的(de)气体当(dāng)中(zhōng)。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞的时候，星际气体(tǐ)的相(xiāng)互作(zuò)用就会导致温度的(de)急剧升高(gāo)，速度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹(dàn)星系团大部分的质(zhì)量将(jiāng)位于所有这(zhè)些气体所在的中间区域。那么我们通过什么来验证(zhèng)它的质量区域到底是不是(shì)集中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第(dì)一张(zhāng)全彩的高清照(zhào)片，在照片中(zhōng)我们(men)可以明显地看到很多(duō)星系似乎被拉伸产生了(le)巨大(dà)的形(xíng)变。其实这些星系本身(shēn)并不是真的被扭曲(qū)了(le)，也不(bù)是韦伯望远(yuǎn)镜出了什么问题，而是这(zhè)样(yàng)极遥远的(de)天体和我们地球上的观测者之间。被一个质量超级(jí)巨(jù)大的天体遮挡，这个超(chāo)大质量的东西的引力，会使身后更(gèng)遥远星系的光都发生了(le)扭曲。这个(gè)现象(xiàng)就(jiù)是引力透镜(jìng)效(xiào)应。这(zhè)个巨大的(de)天体可(kě)能是超(chāo)大质量的黑(hēi)洞(dòng)或者是暗(àn)物质(zhì)。

所以(yǐ)当人们对子弹星系团观测的(de)时候(hòu)，发现它的(de)大质(zhì)量区域(yù)并不是在中间，而(ér)是(shì)在两侧(cè)。所以最好的解(jiě)释方法就是当星团发生(shēng)全部的(de)碰撞(zhuàng)时，可被观测(cè)到(dào)的质(zhì)量气体(tǐ)被卡在了中间，暗物(wù)质则(zé)直接通(tōng)过(guò)了这个区域(yù)，并在(zài)两边形(xíng)成了引(yǐn)力(lì)透镜。对(duì)子弹(dàn)星系团(tuán)的引力透(tòu)镜研究(jiū)也被认为是暗(àn)物质存在的迄今为止(zhǐ)最好的理论(lùn)证(zhèng)据。

除此之外(wài)，还有(yǒu)来自宇宙当中最古老的光(guāng)。从(cóng)宇(yǔ)宙大爆(bào)炸开始，38万年之后(hòu)，可(kě)见光终于可以畅通无(wú)阻地穿(chuān)越在(zài)宇宙当中了(le)。经过了130多亿年之后，这些光(guāng)在宇(yǔ)宙空(kōng)间背景上(shàng)留(liú)下(xià)了各相同性的微波辐射。其中红色的(de)部分表(biǎo)示温(wēn)度较高的区域，蓝色则表示(shì)相对较(jiào)冷的区域，但(dàn)实(shí)际(jì)上它们之间(jiān)的温(wēn)差(chà)只有万分之一。

科学家们通过对前景背(bèi)景分离(lí)后的二值图像进(jìn)行连通(tōng)域提(tí)取和标记之后发现，如果宇宙当(dāng)中没有暗物(wù)质，图(tú)形看起来不应该是这样(yàng)的，而(ér)随着(zhe)暗(àn)物质的增加(jiā)，一些峰值的幅(fú)度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波(bō)背(bèi)景辐(fú)射的测量值，我们需(xū)要(yào)的暗物质大(dà)约(yuē)是普通(tōng)物(wù)质(zhì)的(de)5倍(bèi)。这个数字与解(jiě)释星系当中(zhōng)恒星(xīng)运动所需要(yào)的(de)暗物质(zhì)比例是一致的(de)。这就(jiù)意味着(zhe)。

用了一个简单的理论框(kuāng)架，就很(hěn)好地(dì)解释了很(hěn)多不(bù)同的观测结果。而暗物质的本质就(jiù)是宇宙当(dāng)中存在着某种类型的(de)粒子，它们不参与任(rèn)何其他的(de)电磁作(zuò)用，只通过引力来相互作用。所(suǒ)以(yǐ)如(rú)果能够找到这种粒子的(de)存在，就相当(dāng)于找(zhǎo)到了(le)暗物质存在的(de)实际证据。这种(zhǒng)粒子到(dào)底是什么？科(kē)学家们已(yǐ)经提出了数(shù)十种(zhǒng)的假(jiǎ)想目标(biāo)，而要(yào)寻找这些不同(tóng)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(nián)当中，人类为了寻找(zhǎo)这些看不见、摸(mō)不(bù)到，几(jǐ)乎不会(huì)与(yǔ)常规物(wù)质相互作(zuò)用的“暗物(wù)质(zhì)”，科学家们已经进行了超(chāo)过(guò)50次的实(shí)验，却没有任(rèn)何(hé)实质(zhì)性的发现(xiàn)，除了一个地方，意大利(lì)的格(gé)兰萨(sà)索山，隶属于阿(ā)尔(ěr)卑斯山(shān)脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿井(jǐng)当中，藏着(zhe)地球(qiú)上(shàng)最大的地(dì)学实验室(shì)，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直致力于(yú)寻(xún)找暗物质粒子的周期(qī)性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的(de)科学家(jiā)声称观测到了(le)某种信号。经过(guò)了20多年的数据收(shōu)集，人们发现了(le)一个有(yǒu)趣的事情。探测率(lǜ)会在每(měi)年的(de)6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当中每(měi)年都是一样。一些科(kē)学(xué)家认为这可能是人类(lèi)发现暗物质的(de)第一个直(zhí)接证据。

但是为什么暗物质会产生周期性的年度信(xìn)号呢？刚(gāng)才我们讲了太(tài)阳(yáng)系正在(zài)以220公里/秒的速度围绕着银河系进行移动，那么如(rú)果暗物质存(cún)在宇宙(zhòu)当(dāng)中，这意味着我(wǒ)们也在以(yǐ)这样的(de)速度(dù)在穿越(yuè)着暗(àn)物质流(liú)，这个(gè)过程中(zhōng)会(huì)产(chǎn)生相应的振荡(dàng)，同(tóng)时(shí)地球又以30公里(lǐ)/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有半(bàn)年(nián)的时(shí)间，地(dì)球围绕太阳的方向(xiàng)与太(tài)阳环绕(rào)银河系的方向(xiàng)是一(yī)致的，而另外半年则与之相反。

而在6月份的时候，地球(qiú)与太阳(yáng)的(de)方向正好达到完(wán)全一致，这是理(lǐ)论上地球穿越暗(àn)物质流最快的时段。而在11月份，又(yòu)恰好达(dá)到了最慢值。尽管在实(shí)际的(de)情(qíng)况中，太阳系相(xiāng)对银河系的平面呈现了60度的倾斜(xié)，但是这(zhè)并不影响这(zhè)个理(lǐ)论的有效(xiào)性。

因此科学家认为这可以用来解释，研究人员们(men)所观测(cè)到的周(zhōu)期性信号。当然也(yě)可能有其他的情况，造成(chéng)这种(zhǒng)年度周期信号的差异也可能是温度、湿(shī)度、土壤(rǎng)中的水(shuǐ)分、高(gāo)山上(shàng)的(de)积(jī)雪(xuě)，甚至连意大利游(yóu)客(kè)的数量也(yě)符合这个(gè)周期(qī)的(de)规(guī)律。

所(suǒ)以，科学家们又在南半(bàn)球建立(lì)了(le)一个几乎相同的实(shí)验室，这(zhè)里的季节与之前(qián)的实验(yàn)室(shì)正好相反，而(ér)在这里，地球穿(chuān)过暗物质流的(de)运动特征和第一个实验(yàn)室是一样的(de)。

因此，如果在这里可以得到相同的信号，就可(kě)以成为(wèi)暗物质(zhì)所(suǒ)存在的非(fēi)常有(yǒu)力的证(zhèng)据了。但是由(yóu)于这个实验(yàn)室刚(gāng)刚建(jiàn)成不久(jiǔ)，所以截至(zhì)目前(qián)还(hái)无法(fǎ)提供相应的数据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台(tái)太空望远镜叫做“南(nán)希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提供的视野是(shì)哈勃红(hóng)外仪(yí)器的100倍。南(nán)希格雷斯罗曼(màn)太(tài)空(kōng)望远镜其中一(yī)个关键的(de)用途就(jiù)是探索暗(àn)物质背后的奥秘，对于探测的结(jié)果(guǒ)，我们只能拭(shì)目以待了。费米实(shí)验室粒(lì)子天体物理中(zhōng)心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发(fā)现，如果暗物(wù)质存(cún)在，它们极有可能拥有另一(yī)种神秘的效应，这种暗物质(zhì)效应，会支持宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)生命的诞生，或者说是(shì)生命进(jìn)化(huà)的一个(gè)重要因素。

如果(guǒ)这一(yī)理论(lùn)得到进(jìn)一步的证实，那么遍布宇宙(zhòu)当中的暗(àn)物质会不会意(yì)味着人类并不孤(gū)单呢？或许(xǔ)在宇(yǔ)宙当中某个角(jiǎo)落(luò)的行(xíng)星(xīng)上，暗物质正在通(tōng)过这样的(de)效应创造生命。当然，这些推(tuī)论的大前提是(shì)要先(xiān)找到暗(àn)物(wù)质存在(zài)的实际证据。那(nà)么小(xiǎo)伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物(wù)质(zhì)到底存不存在呢(ne)？喜(xǐ)欢请点赞，你的支持是(shì)我更(gèng)新的动力！

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