宇(yǔ)宙是“人为制造(zào)”的？为何会(huì)存在科学无法解释的“暗物(wù)质”？暗物质又究竟是(shì)什(shén)么？人类为了寻找暗物质存在的(de)证(zhèng)据，科(kē)学家(jiā)们在过去的(de)几十年当中进行了超过50次(cì)的长期实验，但是却没有发现任(rèn)何的(de)有效证据。除(chú)了一个地方(fāng)，在1687年出版的自(zì)然哲学数(shù)学原(yuán)理一书中，埃(āi)萨克牛顿(dùn)发表了万(wàn)有引力定(dìng)律(lǜ)，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往后的几百年(nián)来(lái)，当天文学家们(men)发现(xiàn)某些天体运行轨道出现异常，不符(fú)合万有引力定律的时候，他们就会知道(dào)，周围一定有(yǒu)未(wèi)知的天体通过引(yǐn)力在摄动它的轨道。比如(rú)在1846年，奥本勒维(wéi)耶(yé)就通过天王星(xīng)运行轨道(dào)的(de)异(yì)常，推算(suàn)并(bìng)且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现(xiàn)都是应(yīng)用万有引力定律所取得(dé)重大天文(wén)成就(jiù)的例子。但是这些发(fā)现(xiàn)都是在恒星系(xì)统的尺度当中，可(kě)当我(wǒ)们上升到星系(xì)或(huò)者(zhě)是(shì)星团的尺(chǐ)度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗里(lǐ)茨兹威(wēi)基正在研究和测量后发星系团的质量。这是(shì)一个由数千个(gè)星系所组成的(de)巨大星系团(tuán)，这(zhè)些星系被引力(lì)束缚在一起。测量星系(xì)团的质量一般会使用(yòng)到两种(zhǒng)方法，当(dāng)两(liǎng)种方法(fǎ)结(jié)果一致(zhì)，就(jiù)可以确定其质量(liàng)的范围。

第一种是(shì)获得其(qí)"光(guāng)度学的质量"，需要的数据是测量各个星系的光度。

第二种是动力学质量的计算，是利用光谱红移测量星系(xì)团中的各个星(xīng)系相对于(yú)星系(xì)团(tuán)的运动速度。当测量结(jié)果(guǒ)出来之后，兹威基(jī)彻(chè)底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质(zhì)量”的400倍(bèi)。这(zhè)意味(wèi)着，后发座星系团有99%的(de)质量消(xiāo)失了，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。最诡异的是，在测量速度的过程(chéng)中，兹威基发现星系团中很(hěn)多星系的(de)速度比(bǐ)理(lǐ)论(lùn)上(shàng)要快(kuài)得(dé)多，按照(zhào)牛(niú)顿的运(yùn)动学定律，仅靠这些可见(jiàn)星系(xì)的质量(liàng)所产(chǎn)生的引力是(shì)无法将它们束缚在(zài)星系(xì)团(tuán)内的，它们早就应(yīng)该被抛出星(xīng)系团之(zhī)外了，除非有(yǒu)一(yī)种神(shén)秘(mì)的(de)力(lì)量在起作用(yòng)，这种力量来源于(yú)某种(zhǒng)隐形的物质(zhì)。

据此，兹维(wéi)基提出了这样(yàng)部分不(bù)可见的暗质，它不发散(sàn)光、吸(xī)光(guāng)、反射光，但是它们却占据着宇宙(zhòu)中绝大部分的质量。只是当时的(de)人们对这样的一种(zhǒng)说法不屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗物质”这(zhè)个词才再一次出现。天文(wén)学家维拉鲁(lǔ)宾和肯特福(fú)特在观测仙女座星系中(zhōng)的(de)恒星运动。理论上来(lái)说，距(jù)离中心越远的恒星(xīng)在(zài)其轨道上的运行速度就会越慢。但(dàn)是他们观测的结果却让人感到不可思议。

随着与中心距(jù)离的增加，恒星的(de)旋转速度几乎保持不变。可是根据牛顿的(de)万(wàn)有引力定律(lǜ)，在星系当中如(rú)果没(méi)有足够(gòu)大(dà)的质量(liàng)来吸引它们，这(zhè)些(xiē)外围的恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙当中(zhōng)了。基于这(zhè)种现(xiàn)象，科(kē)学(xué)家们会(huì)使用(yòng)一种相(xiāng)对标(biāo)准的方法来解释(shì)暗物质的(de)存在，这种方法就是测量星系当中气体在X轴(zhóu)上距离星系中(zhōng)心的距(jù)离，以及在Y轴(zhóu)上(shàng)气体的旋转(zhuǎn)速(sù)度。如果出现异常的结(jié)果(guǒ)，就认为(wèi)是由暗物(wù)质的(de)力量进入其中。

于是科学(xué)家们通过射(shè)电望远镜(jìng)测量(liàng)了距离星系中心(xīn)更远距离(lí)的氢元素，发现(xiàn)它们的旋转(zhuǎn)速度并不(bù)符合牛顿的力学(xué)定律。我们(men)的太阳系也(yě)不例外，太阳系位(wèi)于(yú)银河系(xì)的第三(sān)悬(xuán)臂(bì)之上，距(jù)离(lí)银河(hé)系中心2.6万(wàn)光(guāng)年，根据(jù)万有引力(lì)定律(lǜ)进行计算，太阳系的运(yùn)行速度应该是(shì)160千米/秒(miǎo)，但(dàn)实际(jì)上，太(tài)阳(yáng)系正在(zài)以(yǐ)220千米(mǐ)/秒的(de)速(sù)度围绕银(yín)河系旋转，这个实际速度远远大(dà)于理(lǐ)论速度，那么产生以上这种向心加速度的原因很可能就是存在(zài)着一(yī)种我们看(kàn)不到的物质，是(shì)这些暗物质(zhì)的引力效应将星系聚集在(zài)了(le)一(yī)起。

也是从这时开始，越来(lái)越多的研究人员开始相(xiāng)信暗(àn)物质(zhì)的存(cún)在(zài)。科学家根(gēn)据(jù)星(xīng)系外恒星轨道的(de)速度，估算在(zài)星(xīng)系(xì)当(dāng)中暗物(wù)质的质(zhì)量占(zhàn)整个星系(xì)质量(liàng)的85%。但是，暗物质并不是唯一可以(yǐ)解释这个现象的(de)原因。在一项新的(de)研究当中，科学家们发(fā)现(xiàn)，几乎没有引力效应的遥远恒星之间，也会出现(xiàn)速度(dù)上(shàng)的(de)微(wēi)小差异。另外，天文学家还发现了一个反(fǎn)常的(de)星(xīng)系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约(yuē)2.5亿光年(nián)，大小(xiǎo)和银河系不多(duō)，但是星系(xì)当中存在(zài)的恒星数量却只有(yǒu)银河系(xì)的千分之一。

所以在(zài)理(lǐ)论上，该星系必须(xū)存在暗物质，否则就会分崩离析。但(dàn)是科学(xué)家们使用最(zuì)先进的(de)望远镜对其进(jìn)行(xíng)了(le)40个(gè)小(xiǎo)时的详细(xì)测量之后，发(fā)现星系中(zhōng)的恒星运动是可以用正常的物质和力学定律来(lái)解(jiě)释的。那(nà)么又有人(rén)提出，也许该星系(xì)的暗物质，已经(jīng)被附近的(de)另一个大星(xīng)系(xì)剥离了。奇怪的是，它的(de)附近没有任(rèn)何星系存在(zài)。造成(chéng)这些现象的除了暗(àn)物质(zhì)的假说之外，另一(yī)种可能就是人类对引力的理解还不(bù)够全(quán)面，引(yǐn)力很可(kě)能在不同尺度空间中(zhōng)的工(gōng)作方式是不同(tóng)的，这意味着在(zài)行星系尺度(dù)中(zhōng)的天体(tǐ)会(huì)沿(yán)着它们(men)的轨道，按照我们所理解的方式(shì)运动。但(dàn)是(shì)上升(shēng)到星系和(hé)星团的尺度，引力之间(jiān)的相(xiāng)互作用(yòng)则是不同的方式。对于在星系团之(zhī)间的相(xiāng)互作用，科(kē)学家还引(yǐn)入了(le)外部场效应的概念，指(zhǐ)的是在数百(bǎi)万光年的(de)规模上，巨(jù)大的质量之间会产(chǎn)生对彼此特(tè)殊的效果，这(zhè)个(gè)理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要对现在的物理定律进行(xíng)修正，这(zhè)些(xiē)发现也让很多人认(rèn)为暗物质(zhì)假说理论就此(cǐ)终结。但是在宇宙当(dāng)中(zhōng)还有关(guān)于暗物质(zhì)存在的其他的(de)理论证据，这些理论证据(jù)是蒙德理论(lùn)所(suǒ)没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光(guāng)年的子弹星系(xì)团(tuán)，由(yóu)两(liǎng)个(gè)碰撞的星系团所组成，类似这样(yàng)的(de)星团，它们(men)大部分的普通质量都在星(xīng)系的气体当(dāng)中。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞的时候，星际气体的相(xiāng)互作(zuò)用就(jiù)会导致温度的急剧升高，速(sù)度(dù)大幅降低(dī)。所以在(zài)理论(lùn)上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星(xīng)系(xì)团大部分的质量将位于所有这(zhè)些气体所在的(de)中间区域。那么(me)我们通过什么来验证它的质(zhì)量区(qū)域到底是不是(shì)集(jí)中在中间呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯(bó)太空望远(yuǎn)镜传回了宇宙(zhòu)当中第(dì)一张全彩的高清照片，在照片中(zhōng)我们可以明(míng)显地看(kàn)到(dào)很(hěn)多星(xīng)系似乎被拉伸产生了巨大的形变。其实这些(xiē)星系本身并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了(le)什么问题，而是这样极遥远的天体和(hé)我们地(dì)球上的观测者之(zhī)间(jiān)。被一个质量超级巨大(dà)的(de)天体遮挡，这个超大质量的东西的引力(lì)，会使身后更(gèng)遥远星系(xì)的光都(dōu)发生了(le)扭曲(qū)。这个现(xiàn)象就是引力透镜效应(yīng)。这(zhè)个巨大的天(tiān)体(tǐ)可能是超(chāo)大质量的(de)黑洞或者(zhě)是暗物质。

所以(yǐ)当人(rén)们对(duì)子弹星系团观测的时(shí)候(hòu)，发现它的大质量区域并不是在中(zhōng)间，而是(shì)在两侧。所以最好的解释方法就(jiù)是当星团发生全部(bù)的碰撞时，可(kě)被观测到的质量气体被卡在了(le)中间(jiān)，暗物质(zhì)则直接通过(guò)了这(zhè)个区域，并在两边形(xíng)成了(le)引力(lì)透(tòu)镜。对子弹(dàn)星系团(tuán)的引力透镜研究(jiū)也(yě)被(bèi)认为是(shì)暗物质存在(zài)的迄今(jīn)为(wèi)止最好的理(lǐ)论证据。

粤语顶你个肺是脏话吗，顶你个肺真正意思"1484" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/3b484d043bd3430.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

除(chú)此之(zhī)外(wài)，还有来自(zì)宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸(zhà)开始粤语顶你个肺是脏话吗，顶你个肺真正意思，38万年之后，可见光(guāng)终(zhōng)于(yú)可以(yǐ)畅通无阻地穿越在宇宙当中了(le)。经过了(le)130多亿年之后，这些光在(zài)宇宙(zhòu)空(kōng)间背景上留(liú)下(xià)了各相同性的微波辐(fú)射。其中(zhōng)红(hóng)色的(de)部分表示温度较(jiào)高的区域(yù)，蓝(lán)色(sè)则表示相(xiāng)对较冷的区域，但实际(jì)上它们之间的温差只有万分之一。

科(kē)学(xué)家们通过对前景(jǐng)背景分离后的二值图像(xiàng)进行连通域提取和(hé)标记之后发现，如果(guǒ)宇宙当中没(méi)有(yǒu)暗物质(zhì)，图形看起来不应该是这样(yàng)的，而随着暗(àn)物质的增加(jiā)，一些峰(fēng)值的幅度会(huì)减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波背景(jǐng)辐射的测(cè)量(liàng)值，我们(men)需要的(de)暗物(wù)质大约是普通(tōng)物质的(de)5倍。这(zhè)个数字(zì)与(yǔ)解释星(xīng)系当中(zhōng)恒星运动(dòng)所需要(yào)的暗(àn)物质比例是一致的。这就(jiù)意味(wèi)着(zhe)。

用了一个简单的理(lǐ)论框(kuāng)架(jià)，就很(hěn)好(hǎo)地解释了很多不(bù)同的观测结果。而暗物质(zhì)的本质就是(shì)宇宙(zhòu)当中存在着某种类型的粒子，它们(men)不参与任何其(qí)他的电(diàn)磁(cí)作(zuò)用，只(zhǐ)通过(guò)引(yǐn)力来相(xiāng)互作用。所以(yǐ)如(rú)果(guǒ)能够找到(dào)这种粒子的存(cún)在(zài)，就相当(dāng)于找到(dào)了暗(àn)物(wù)质存在(zài)的实(shí)际证(zhèng)据。这种粒子到底是什(shén)么(me)？科学家们已经提出了数十种的假想目标，而要寻(xún)找(zhǎo)这些不(bù)同的(de)目标(biāo)粒子所需(xū)要(yào)的实(shí)验方式(shì)也不(bù)相同。在过去的几十年当中，人类(lèi)为了寻找这些看不见(jiàn)、摸不到，几乎不(bù)会与常规物(wù)质相(xiāng)互作用的“暗(àn)物质(zhì)”，科学家们已经进行了(le)超过50次(cì)的(de)实验，却(què)没(méi)有任何实质性(xìng)的(de)发现，除了一个地方，意大利的格兰萨索(suǒ)山(shān)，隶(lì)属(shǔ)于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处的地(dì)下矿井当(dāng)中，藏着(zhe)地球上(shàng)最(zuì)大的地学实验(yàn)室，这个实验(yàn)室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的(de)探测器，一直致力于(yú)寻(xún)找暗物质粒子的(de)周期(qī)性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的科学家声称观测到了某种信(xìn)号(hào)。经过了20多年的数(shù)据收集(jí)，人们发现了(le)一(yī)个(gè)有趣(qù)的事情。探测率会在每年的6月份(fèn)达到(dào)峰值(zhí)，然后在(zài)11月降到最低(dī)，而且在20年(nián)当中每年都是一样。一些科(kē)学家(jiā)认为这可能是人(rén)类发现暗(àn)物质(zhì)的第一个直接证据。

但是为什么暗(àn)物质会(huì)产生周期性(xìng)的年度信(xìn)号呢(ne)？刚才(cái)我们讲了太(tài)阳系正在以220公里/秒的速(sù)度围绕着银(yín)河系进行移动，那么如果暗(àn)物质存在宇宙当中，这(zhè)意味(wèi)着我们(men)也在以这(zhè)样的速度(dù)在(zài)穿(chuān)越着暗物质流，这(zhè)个(gè)过程中会(huì)产生相应的振(zhèn)荡，同时(shí)地球又以(yǐ)30公里/秒的速(sù)度围绕太(tài)阳进行旋转。所以有半年的时间(jiān)，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银河(hé)系的(de)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，地球与太阳的方(fāng)向(xiàng)正好达到完全一致(zhì)，这(zhè)是(shì)理论上地(dì)球穿(chuān)越(yuè)暗(àn)物质流(liú)最快(kuài)的时段。而(ér)在11月(yuè)份，又恰好(hǎo)达(dá)到(dào)了最慢值。尽管(guǎn)在实际的(de)情况(kuàng)中，太(tài)阳系相对银河系的平(píng)面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是这并不(bù)影响这个(gè)理(lǐ)论的(de)有效性。

因(yīn)此(cǐ)科(kē)学家认(rèn)为这可(kě)以用来解释，研究人员们所(suǒ)观测到(dào)的周(zhōu)期性信号(hào)。当然也(yě)可能有其他(tā)的(de)情况，造成这(zhè)种年度周期(qī)信号的差(chà)异(yì)也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至连意(yì)大利(lì)游客的数量也符合(hé)这个周期的(de)规(guī)律。

所(suǒ)以，科学家们又在南半球建立了一个几乎相(xiāng)同的(de)实验室，这里的季节与之前的实验室正(zhèng)好相(xiāng)反，而在这里(lǐ)，地球穿过暗物(wù)质流(liú)的运动特征和第一个实验室(shì)是(shì)一(yī)样的(de)。

因此，如果在这里可以得到相同的信号，就(jiù)可以成(chéng)为(wèi)暗物质(zhì)所存在(zài)的非常有力的证(zhèng)据了。但是由于这(zhè)个实验室刚(gāng)刚(gāng)建成不久(jiǔ)，所以截(jié)至目前还(hái)无法提供相(xiāng)应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的(de)望远镜(jìng)，这(zhè)台太空(kōng)望远镜叫做“南希(xī)格雷斯(sī)罗曼(màn)”，它的主镜(jìng)大小跟哈勃(bó)望远镜相同，但它的宽(kuān)视场仪器提供的视野是(shì)哈勃红外仪器(qì)的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太(tài)空望远镜其(qí)中一个关键(jiàn)的用途就(jiù)是探索暗物质背后(hòu)的奥秘(mì)，对于探测的结果(guǒ)，我们只(zhǐ)能拭目以待了。费米实验室粒(lì)子(zi)天体物理(lǐ)中心的科(kē)学家丹琥珀(pò)和(hé)贾森(sēn)斯特芬(fēn)研(yán)究发(fā)现，如果暗物(wù)质存在，它们(men)极(jí)有可(kě)能拥(yōng)有(yǒu)另一种神秘(mì)的(de)效(xiào)应，这种暗物质效应，会支持宇(yǔ)宙(zhòu)当中生命的诞生，或(huò)者说是生(shēng)命进化的一个重要(yào)因素。

如果这一(yī)理(lǐ)论得到进一步的证实，那么(me)遍布宇宙当中的暗物质会(huì)不会意(yì)味着人类并不孤单呢？或许在宇(yǔ)宙(zhòu)当中某个角落的行星上，暗(àn)物(wù)质正在通(tōng)过这样的(de)效(xiào)应(yīng)创造生命。当然，这些推论的大(dà)前提是(shì)要先找到暗物质存在的(de)实际(jì)证据(jù)。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉(jué)得暗(àn)物质到(dào)底存(cún)不(bù)存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的(de)支(zhī)持是(shì)我更新的(de)动力！

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