宇(yǔ)宙是“人为制造”的(de)？为何会存在科学无法解释的“暗物质”？暗物质(zhì)又究(jiū)竟是什么？人类为了寻找暗物质(zhì)存在的证据，科学家(jiā)们在过去的几十年当中进行了超过50次的长(zhǎng)期实验，但是却没有发现(xiàn)任何(hé)的有效证(zhèng)据。除(chú)了(le)一个地(dì)方(fāng)，在1687年出版(bǎn)的(de)自然(rán)哲学数学原理(lǐ)一(yī)书(shū)中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭示(shì)了宇宙中天体运动的规(guī)律。往后的几(jǐ)百年来，当天文学家们发现某些天体运行轨道(dào)出(chū)现异常，不符合(hé)万有引力定律的时(shí)候，他们就会知道，周(zhōu)围一定有未(wèi)知(zhī)的天体通过(guò)引力在摄动(dòng)它的轨道(dào)。比如(rú)在1846年，奥本勒维耶(yé)就通过(guò)天王星运行轨道的(de)异常，推算并(bìng)且发现了海王(wáng)星的(de)存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用万有(yǒu)引力定律所取得重大天文成(chéng)就的例子(zi)。但是这些发(fā)现(xiàn)都是在恒星系(xì)统的尺度当(dāng)中，可当我们上升到星系或者是星团的(de)尺度，事情(qíng)就开始变得(dé)诡(guǐ)异了。

1933年(nián)，瑞士的物(wù)理学(xué)家(jiā)弗里茨(cí)兹威基正(zhèng)在研究和测(cè)量后发(fā)星系(xì)团的质量(liàng)。这是一个由数千个星系(xì)所(suǒ)组成的巨大(dà)星系(xì)团，这些星系(xì)被引力束缚(fù)在一起(qǐ)。测量星系团的质(zhì)量一般会使用到两(liǎng)种(zhǒng)方法，当(dāng)两种(zhǒng)方法结(jié)果(guǒ)一致(zhì)，就可(kě)以确定其(qí)质量的(de)范(fàn)围。

第一(yī)种是(shì)获得(dé)其"光度(dù)学的质(zhì)量"，需要的数据是测量各个星系的光度。

第二种是(shì)动力学质(zhì)量(liàng)的计算(suàn)，是利用光谱红移测量星系(xì)团(tuán)中的各(gè)个星系相对(duì)于星系团的运动速度。当测(cè)量结(jié)果出来之后，兹(zī)威基(jī)彻底(dǐ)懵了，“动力(lì)学质量(liàng)”竟然是“光(guāng)度学(xué)质量”的400倍。这意味着，后发(fā)座(zuò)星(xīng)系(xì)团有99%的质量(liàng)消失了，或(huò)者说这(zhè)99%的(de)质量并不(bù)以可(kě)见光的形式所存(cún)在，我们无法(fǎ)看(kàn)到。最(zuì)诡异的是，在测量速度的过程中，兹威(wēi)基发现星系团中很多星系的(de)速度(dù)比理论上要快得多，按照(zhào)牛(niú)顿(dùn)的运(yùn)动学定律，仅靠这些可见星系的(de)质量所产生的(de)引(yǐn)力是无法将它们(men)束缚(fù)在星系团内(nèi)的(de)，它们早就应(yīng)该被抛出星系(xì)团(tuán)之外了，除(chú)非有(yǒu)一种神秘的力量在起作用，这种力量(liàng)来源于某种隐形的物质(zhì)。

据此(cǐ)，兹维基(jī)提出了这样(yàng)部分(fēn)不可见的暗质，它不(bù)发散(sàn)光、吸光(guāng)、反射光，但是(shì)它们却占据着宇宙中绝大部分的质(zhì)量。只是当(dāng)时的人们对这样的(de)一种说法(fǎ)不屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物质(zhì)”这个词才再一次出(chū)现(xiàn)。天文(wén)学(xué)家(jiā)维(wéi)拉鲁宾和肯(kěn)特福特(tè)在观测仙女座星系(xì)中的恒星运(yùn)动。理(lǐ)论上(shàng)来说(shuō)，距离中(zhōng)心越远的恒(héng)星在其轨道上的运(yùn)行速(sù)度(dù)就(jiù)会越慢。但是他(tā)们观(guān)测的结果(guǒ)却让人感到不可(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(hū)保(bǎo)持不变。可是根(gēn)据牛顿的万有(yǒu)引力定律(lǜ)，在星系当(dāng)中如果(guǒ)没有足够大(dà)的质量(liàng)来吸引它们，这(zhè)些外(wài)围的恒星早就被(bèi)甩到宇宙当中了(le)。基于(yú)这种(zhǒng)现象，科学家们(men)会(huì)使用一(yī)种相对(duì)标准(zhǔn)的方(fāng)法来(lái)解释暗物质的存在，这(zhè)种方法(fǎ)就是测(cè)量(liàng)星系当中气(qì)体在X轴上距(jù)离星系中心的距离(lí)，以(yǐ)及(jí)在Y轴上(shàng)气体的旋转速度。如果出现(xiàn)异常的结果(guǒ)，就认为是由暗(àn)物质的力(lì)量进入其中(zhōng)。

于是(shì)科学家(jiā)们通过射电望远(yuǎn)镜测量了距离星系中心更远距离(lí)的(de)氢(qīng)元素，发现它们的(de)旋(xuán)转速(sù)度并(bìng)不符合牛顿的力(lì)学(xué)定律。我们的太阳系也不例外，太阳系位于银(yín)河(hé)系的(de)第三悬臂之上，距离银河系中心(xīn)2.6万光年(nián)，根据(jù)万有引力定律进行计算，太阳(yáng)系的运行速(sù)度应该是160千米/秒，但实(shí)际上，太(tài)阳系(xì)正(zhèng)在以220千米(mǐ)/秒的速(sù)度围绕银河(hé)系(xì)旋转，这个实际速(sù)度远(yuǎn)远大于理论速(sù)度(dù)，那么产生以上(shàng)这种向(xiàng)心(xīn)加速度的原因很可(kě)能就是存在着一种我们看不(bù)到的物质，是这些暗物质的引(yǐn)力效(xiào)应将(jiāng)星(xīng)系(xì)聚(jù)集在了一起。

也是从(cóng)这时(shí)开始(shǐ)，越(yuè)来越多的(de)研(yán)究人员(yuán)开始相信(xìn)暗物(wù)质的存(cún)在。科学家根据星系外恒星轨道的速度，估算在星系当中(zhōng)暗物质的质量占整个星系质量的85%。但是(shì)，暗物质并不是唯一可(kě)以解释这个(gè)现象的原因。在一项新的研究当(dāng)中，科学家们发现(xiàn)，几乎没有引力(lì)效应的遥远恒星之间，也会出现速度上的微小(xiǎo)差异。另外，天文学家(jiā)还(hái)发现了一个反常的(de)星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿(yì)光年，大小(xiǎo)和(hé)银(yín)河系不多(duō)，但是星系当(dāng)中存在的恒星数量却只有银河系的(de)千分(fēn)之一。

所以在理论上，该星(xīng)系必须存在暗物质，否则就会分崩(bēng)离析。但是(shì)科学(xué)家(jiā)们使用(yòng)最(zuì)先(xiān)进的望(wàng)远镜对其进行了40个小时的详细测量(liàng)之后，发现星系中的恒(héng)星运动(dòng)是(shì)可以用正常(cháng)的物质和(hé)力学定律来解释(shì)的。那么(me)又有人提出，也许该星系的(de)暗(àn)物质，已经被(bèi)附近的另一(yī)个大星系剥离了。奇怪的是(shì)，它的(de)附近没(méi)有任何星系存在(zài)。造成这些现(xiàn)象的(de)除了暗物质的假说(shuō)之外，另(lìng)一种可能就是(shì)人类对(duì)引力的理解还(hái)不够全面，引(yǐn)力很可能在不(bù)同尺度空(kōng)间中的(de)工(gōng)作方(fāng)式是(shì)不(bù)同的，这意(yì)味着在行(xíng)星系尺度中的(de)天体(tǐ)会沿着它们的轨道，按照我们所(suǒ)理(lǐ)解的方式(shì)运动(dòng)。但是(shì)上升到(dào)星(xīng)系和星团的尺度，引力之间的相互作用则是不(bù)同的方式。对于在星系团之间的相(xiāng)互(hù)作用(yòng)，科(kē)学家还引入(rù)了外部(bù)场效应(yīng)的概(gài)念，指(zhǐ)的是在数百(bǎi)万光年的规模上，巨大的(de)质量之间会产生对彼此(cǐ)特殊的(de)效果(guǒ)，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德(dé)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(zhèng)，这(zhè)些发现(xiàn)也让(ràng)很多人认为暗物质假说理(lǐ)论(lùn)就此(cǐ)终结。但(dàn)是在宇(yǔ)宙当(dāng)中还(hái)有关于暗物质(zhì)存在的其他的理论证据，这(zhè)些理论证据是蒙德理论所没法(fǎ)解释的“引力透镜”。

homework可数还是不可数名词，homework可数吗？housework 呢data-w="1649" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/18fc0a6e444b507.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

径向距离为37亿光年(nián)的子(zi)弹(dàn)星系团，由两个碰撞的星(xīng)系(xì)团(tuán)所组成，类似这样的(de)星(xīng)团，它们大部分的普通质量(liàng)都在星系(xì)的(de)气体当中(zhōng)。当星(xīng)团以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星际(jì)气体(tǐ)的(de)相互作用就会(huì)导致温度的(de)急剧升(shēng)高，速(sù)度大幅(fú)降低(dī)。所以在理论上(shàng)，在碰撞之(zhī)后(hòu)，子弹星系团(tuán)大部分的质量将位于(yú)所有这些气体(tǐ)所在的(de)中间区(qū)域。那么我们通过什么(me)来验证它(tā)的(de)质量区域到底是(shì)不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太空望远(yuǎn)镜传回(huí)了宇宙当中第一(yī)张全(quán)彩的高(gāo)清照(zhào)片，在照(zhào)片中我(wǒ)们可以明显地(dì)看(kàn)到很多星系似乎被拉伸产生了巨大的(de)形变。其实这(zhè)些星(xīng)系本身并不是真的(de)被(bèi)扭曲了，也不是韦伯望远镜(jìng)出了什么问(wèn)题，而是这样极遥远(yuǎn)的天体和我们地球上的观测(cè)者之间。被(bèi)一(yī)个质量超级巨(jù)大的(de)天体遮挡，这个(gè)超大质量的(de)东(dōng)西的引力，会使身后更遥远星系的(de)光都发生了扭曲。这个现象(xiàng)就(jiù)是引力透(tòu)镜效应。这个巨大的天体(tǐ)可能是超大质量的黑洞或(huò)者是暗(àn)物质。

所以当人(rén)们对子弹(dàn)星系团观测的时(shí)候，发现(xiàn)它的大质(zhì)量区域(yù)并不是在中间，而(ér)是在两(liǎng)侧。所以最好的(de)解释方法就是当星(xīng)团发生全部的碰撞时(shí)，可被观测到(dào)的质量(liàng)气体被卡在了(le)中(zhōng)间，暗(àn)物质则直接通过了这(zhè)个区域，并在两边(biān)形成(chéng)了引力(lì)透镜。对(duì)子弹星系团的引(yǐn)力透镜研究也被认为是暗物质存在的(de)迄(qì)今为止最好的(de)理论(lùn)证据。

除此之外，还有来自宇宙当中(zhōng)最古老的光。从宇宙大爆炸(zhà)开始，38万(wàn)年(nián)之后，可见(jiàn)光(guāng)终于(yú)可(kě)以畅(chàng)通无阻(zǔ)地穿越在宇(yǔ)宙当中了。经过了130多亿年之后(hòu)，这些(xiē)光在(zài)宇宙空间背景上(shàng)留下了各相同性的微(wēi)波辐射。其中红色的部分(fēn)表示温(wēn)度较高(gāo)的区(qū)域(yù)，蓝色则表示相对较冷的区(qū)域，但实际上它们(men)之(zhī)间的温(wēn)差(chà)只有万(wàn)分之一。

科学(xué)家们(men)通(tōng)过对前(qián)景背(bèi)景分离后的二值图像进行(xíng)连通域提取和标记(jì)之(zhī)后发现(xiàn)，如果宇宙当中没有暗物质，图(tú)形看起来不应该是这样(yàng)的，而随(suí)着暗物质的增(zēng)加，一些峰值的幅度会减(jiǎn)小，才变得(dé)看起来“和谐”。为了(le)匹配宇宙微波背(bèi)景辐射的测量值，我们需要的暗物(wù)质大(dà)约是(shì)普通(tōng)物质(zhì)的5倍。这(zhè)个数字与解(jiě)释星(xīng)系当中恒星运动所需要的暗物(wù)质比例是一致的(de)。这就(jiù)意味着。

用了一个简单(dān)的理论(lùn)框架，就很好(hǎo)地解释了很多不同的(de)观测结(jié)果。而暗物(wù)质(zhì)的本质就是(shì)宇宙当中存在着某种类(lèi)型的粒(lì)子，它们不参与任何其他的电(diàn)磁(cí)作用，只通过引力来相(xiāng)互(hù)作(zuò)用。所以如果(guǒ)能够找到这种粒子的(de)存(cún)在(zài)，就(jiù)相当于找到了(le)暗物质存(cún)在的实际证据。这种(zhǒng)粒(lì)子到底是(shì)什么(me)？科学家们已经提出了数十种的假想目标，而要(yào)寻(xún)找这些不同的目标(biāo)粒子(zi)所需要的实(shí)验方式也不相同。在过去的几十(shí)年当中(zhōng)，人类为了寻找(zhǎo)这些看(kàn)不见、摸不到，几(jǐ)乎不会与常(cháng)规物质相互作(zuò)用的“暗物质”，科(kē)学家们已经进行了超(chāo)过50次的实验(yàn)，却(què)没有任何实质性的发现，除了一个地方，意大利的(de)格兰萨索(suǒ)山，隶(lì)属于阿(ā)尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处(chù)的地下矿井当中(zhōng)，藏(cáng)着地球(qiú)上最大的地(dì)学实验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼高(gāo)的探测器，一直致(zhì)力(lì)于寻找(zhǎo)暗物(wù)质粒子的周期性震荡。

自1997年(nián)以(yǐ)来(lái)，这(zhè)里的科学家声称观测到了(le)某(mǒu)种信号(hào)。经过(guò)了20多年(nián)的数据收集(jí)，人们(men)发现了一个有趣的事情。探测率会在每年的6月份(fèn)达到峰值，然(rán)后在11月降(jiàng)到(dào)最低，而且在20年(nián)当(dāng)中(zhōng)每年都是一样。一些科学家认为这可(kě)能(néng)是人类发现暗物质的(de)第一个直接证据。

但是为什么暗物质会产生周期性的年(nián)度信号呢？刚才我(wǒ)们讲(jiǎng)了(le)太阳系正(zhèng)在以(yǐ)220公里(lǐ)/秒的速度围绕着银河系进(jìn)行移(yí)动，那么如果暗(àn)物质存在(zài)宇宙当中，这意味着我们(men)也(yě)在以这样的速(sù)度(dù)在穿越着(zhe)暗(àn)物(wù)质流(liú)，这(zhè)个过程(chéng)中会产(chǎn)生(shēng)相(xiāng)应的振荡，同时地球又以(yǐ)30公(gōng)里/秒的速度(dù)围绕太阳进(jìn)行旋转。所以有半年(nián)的时(shí)间，地球围绕太(tài)阳的方向与太阳环绕银河系的方(fāng)向是一致的(de)，而另外半年(nián)则与之相反。

而在6月份的时候(hòu)，地球与太阳的方向正好达到完全一致，这(zhè)是理论上地球(qiú)穿越暗物(wù)质(zhì)流最快的(de)时段。而(ér)在11月份，又恰好达(dá)到了最慢(màn)值。尽管在实际的情况中，太阳系相对银(yín)河系的(de)平面呈现了60度的倾(qīng)斜，但是这并不影响这个理论的有效性。

因此科(kē)学家认为这(zhè)可以用来(lái)解释，研究人员们所观测到的(de)周期(qī)性信号。当然(rán)也(yě)可能有其他(tā)的情(qíng)况，造成(chéng)这种年度(dù)周期信号(hào)的差异也可能(néng)是温度(dù)、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至(zhì)连意大利游客(kè)的数(shù)量也符(fú)合(hé)这个周期的(de)规律。

所以(yǐ)，科学家们又(yòu)在南半球建立了一个几乎(hū)相同的实验室，这里的(de)季节与之前的(de)实验(yàn)室正好相反，而在这里，地球穿过暗物质流的运(yùn)动特(tè)征和第一(yī)个(gè)实验(yàn)室是一样的。

因此(cǐ)，如果在(zài)这里(lǐ)可以得到相(xiāng)同的信(xìn)号，就可以成为暗物质所(suǒ)存在的非常有力的(de)证据了。但是由于这个实验室刚刚建成不(bù)久(jiǔ)，所以(yǐ)截至目前还(hái)无法提供相应(yīng)的数据支持(chí)。另外(wài)，在(zài)2025年，NASA将会(huì)发射一(yī)台新的(de)望远镜，这(zhè)台太空望(wàng)远镜叫(jiào)做“南(nán)希(xī)格雷斯罗(luó)曼(màn)”homework可数还是不可数名词，homework可数吗？housework 呢，它的主(zhǔ)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哈勃(bó)红外仪器(qì)的100倍。南希格雷(léi)斯罗(luó)曼太空望(wàng)远镜其中一个关键(jiàn)的用途就是(shì)探(tàn)索暗物质背(bèi)后的(de)奥秘，对(duì)于探测的结果，我们只能拭目以待了。费米(mǐ)实验(yàn)室(shì)粒子天(tiān)体物理中(zhōng)心的科学(xué)家丹琥珀和贾森斯特芬(fēn)研究发现，如果暗物质存(cún)在，它(tā)们(men)极有可能拥有另(lìng)一(yī)种(zhǒng)神秘的效(xiào)应(yīng)，这种暗物质效(xiào)应(yīng)，会(huì)支持宇宙当中生命的诞生，或者说是生命进化的一(yī)个重要因(yīn)素(sù)。

如(rú)果这一理(lǐ)论得到(dào)进一步(bù)的证实，那么遍(biàn)布宇宙当中的暗(àn)物质会不会意味着人类并(bìng)不孤单呢？或(huò)许在(zài)宇宙当中(zhōng)某个(gè)角落的行星上，暗物质正在(zài)通过这样的效应(yīng)创(chuàng)造生(shēng)命。当然，这(zhè)些推论的(de)大前提(tí)是要(yào)先找到(dào)暗(àn)物(wù)质存在的实际证据。那么(me)小伙伴们(men)，你们觉(jué)得暗物质到底存不(bù)存在呢？喜欢请点赞，你的(de)支(zhī)持(chí)是(shì)我更新的动力(lì)！

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