宇宙是“人为(wèi)制(zhì)造”的？为何会存(cún)在科学无法解释的“暗(àn)物质”？暗物质又究竟是(shì)什么(me)？人类(lèi)为了寻找暗物质存在(zài)的证据，科学家(jiā)们(men)在过去(qù)的几十年当中(zhōng)进行了超过50次的长(zhǎng)期实验，但是却(què)没有发现任何的(de)有效证据。除了一个(gè)地(dì)方，在(zài)1687年出版的(de)自然(rán)哲学数学原理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发表(biǎo)了万有引力定律(lǜ)，它(tā)揭示了宇(yǔ)宙中天(tiān)体运动的规律。往后的几百(bǎi)年来，当天文学家(jiā)们(men)发现某些天体运行(xíng)轨道出现异常，不符合万有引(yǐn)力定律的时(shí)候(hòu)，他们就(jiù)会知道(dào)，周围一定有未知的天(tiān)体通(tōng)过引力在摄动(dòng)它(tā)的轨道。比如在1846年(nián)，奥(ào)本(běn)勒维耶就通(tōng)过天王星运行轨道的异常(cháng)，推(tuī)算并且发现了海王(wáng)星的存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王(wáng)星的发现都(dōu)是应用万有引力定律所(suǒ)取得重(zhòng)大天文成就的例子。但是这(zhè)些(xiē)发(fā)现(xiàn)都是在恒星系统的尺(chǐ)度当中，可(kě)当我们上升(shēng)到星系或者是星团的尺度(dù)，事情就开始(shǐ)变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家(jiā)弗里(lǐ)茨(cí)兹威基正在研(yán)究(jiū)和(hé)测(cè)量后(hòu)发(fā)星系(xì)团的(de)质(zhì)量。这是(shì)一个(gè)由数千个星系所组成的(de)巨大星系(xì)团，这些(xiē)星系被引力束缚在(zài)一起。测(cè)量(liàng)星系团的质(zhì)量一般会使用到(dào)两种方法，当两种方法结果一致，就可以确(què)定其(qí)质量的(de)范围。

第一种是获(huò)得其"光度学的质(zhì)量"，需(xū)要(yào)的数据是测量各个星系的光度。

第二种是动力学质(zhì)量(liàng)的计算(suàn)，是利用光谱红移测量星(xīng)系团中(zhōng)的各(gè)个星(xīng)系相对(duì)于星系(xì)团的运(yùn)动速度。当测量结果出来之后，兹威基(jī)彻底懵了，“动力学(xué)质(zhì)量(liàng)”竟然(rán)是“光度(dù)学质(zhì)量”的400倍。这(zhè)意味着，后发座星系团有99%的(de)质量消(xiāo)失了，或(huò)者说这99%的质量并不(bù)以可(kě)见光的形式所存在，我们无法看(kàn)到(dào)。最(zuì)诡异的是，在测量速度(dù)的过程中，兹威基发现星系(xì)团(tuán)中很多星(xīng)系的速度比理论上(shàng)要快得多(duō)，按照牛顿的运动学定(dìng)律，仅靠这些可见星系的质(zhì)量所产生的(de)引力是无法(fǎ)将它们束缚在(zài)星(xīng)系团内的(de)，它们早就应该被抛(pāo)出星系团(tuán)之外了，除非有(yǒu)一种神秘的(de)力量在起作用，这种力(lì)量来源于某种隐形的物质。

据(jù)此，兹(zī)维基提出了这样(yàng)部(bù)分不可(kě)见的暗(àn)质，它不发散光、吸光、反射(shè)光，但(dàn)是它们却占(zhàn)据着宇宙中绝大部(bù)分的质量。只是当时的(de)人们对(duì)这样的一种说法不屑一顾。

直(zhí)到40年之后(hòu)，“暗物质”这(zhè)个词才再一次出现。天文学(xué)家维拉鲁宾和肯(kěn)特福特在观测仙女座星系中的恒星运动。理论上来说，距(jù)离中心越远的恒星(xīng)在其轨道上的(de)运行速(sù)度就会(huì)越慢。但是他们观测的(de)结果(guǒ)却让人感到不(bù)可思议(yì)。

随(suí)着与中心(xīn)距离的增加，恒星的旋转速度几乎保持(chí)不变。可是根据(jù)牛顿的万(wàn)有(yǒu)引(yǐn)力定律，在星系(xì)当(dāng)中如果没(méi)有足够大(dà)的质量来(lái)吸引它们，这(zhè)些外围的(de)恒(héng)星早就被甩到宇宙当中了。基于这种现象(xiàng)，科(kē)学家们会使用一种相对标准的方法(fǎ)来解释暗物质的存在，这种方法就是测量星系当中气体在(zài)X轴上距(jù)离星(xīng)系中心的距离，以及在(zài)Y轴上(shàng)气体(tǐ)的旋转速度(dù)。如果(guǒ)出现异常的(de)结果，就认为是由暗物质的力量进入(rù)其中。

关东煮汤底需要一天一换吗，一元一串的关东煮利润多少="async" data-ratio="0.46758039008961516" data-type="jpeg" data-w="1897" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/67429f249a21ea5.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

于是科学家们通过射电望(wàng)远镜测(cè)量(liàng)了距离(lí)星系(xì)中心更远距离的氢(qīng)元素，发现它们的旋转(zhuǎn)速度并不符合牛顿的力(lì)学定律。我们的(de)太阳(yáng)系也不例外，太阳系位于(yú)银河系的第三悬臂之上，距离银河(hé)系中心2.6万光年，根据万有引力(lì)定律进行计算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米(mǐ)/秒的(de)速度围(wéi)绕银河系旋转，这个实际速度远远大于理(lǐ)论速度，那(nà)么产生以上这种(zhǒng)向心(xīn)加速度的原(yuán)因(yīn)很可能(néng)就是存在着一种我们看(kàn)不(bù)到的物质(zhì)，是这些暗物质的(de)引(yǐn)力效应(yīng)将星(xīng)系聚集在(zài)了一起。

也是从这时开始，越来(lái)越多的研究(jiū)人(rén)员开(kāi)始相(xiāng)信(xìn)暗物质的存在。科学家根据星系外(wài)恒星轨道的速度，估(gū)算在星(xīng)系当中暗物质的质量占(zhàn)整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以(yǐ)解释这个现象的原(yuán)因。在一项新的研究当中，科(kē)学(xué)家们发现，几乎没有(yǒu)引(yǐn)力效(xiào)应的遥远恒(héng)星之(zhī)间，也会(huì)出现速(sù)度上的微小差(chà)异。另外，天文学家还发现了一个反常的(de)星系(xì)，叫做(zuò)Agc114905。这(zhè)个(gè)星系距离地球大约2.5亿光(guāng)年，大(dà)小和银河(hé)系不多，但是星系当中存在(zài)的恒(héng)星数量却只有(yǒu)银河系的(de)千分之一。

所以在理论上，该(gāi)星系(xì)必(bì)须(xū)存在暗物(wù)质，否则就会分崩离析。但(dàn)是科学家(jiā)们使(shǐ)用最(zuì)先进(jìn)的望远镜对(duì)其进行了40个(gè)小(xiǎo)时(shí)的详细测(cè)量之后，发现星系中的(de)恒星运动是可以用(yòng)正常(cháng)的物质和(hé)力学(xué)定律来解释的。那么又有人提(tí)出，也许该星(xīng)系的暗物质，已经被附近的另一个大(dà)星(xīng)系剥(bō)离(lí)了。奇(qí)怪(guài)的是(shì)，它的附近没有任何星系存在。造成这些现象(xiàng)的除了暗物质的假说之外，另一种可能就是人类对引力(lì)的理解(jiě)还不够全(quán)面，引力(lì)很可能在不同尺(chǐ)度空间中的(de)工(gōng)作方式是不同的，这意味(wèi)着在行(xíng)星(xīng)系(xì)尺度中的天体会沿着(zhe)它(tā)们的轨道(dào)，按(àn)照我们所理(lǐ)解的方式运动。但是(shì)上升到星系(xì)和星(xīng)团(tuán)的尺度，引力之间的(de)相互(hù)作(zuò)用(yòng)则(zé)是不同的方式。对于在(zài)星系团之间的相互作用，科学家还(hái)引入了外部场效应的概念，指的(de)是在数百万光(guāng)年(nián)的规模上，巨大的质量之间会产(chǎn)生对彼此特殊的(de)效果，这个(gè)理论叫做MOND蒙(méng)德(dé)理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成立，这意味(wèi)着我们需要对现在的物理定(dìng)律进行修正，这(zhè)些(xiē)发现也(yě)让很多人认(rèn)为暗物质(zhì)假说理论就此终结。但是在宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)还(hái)有关(guān)于暗(àn)物(wù)质存在的其他的(de)理(lǐ)论证据，这些理论(lùn)证据是蒙德理论所没法解释(shì)的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系(xì)团，由两(liǎng)个(gè)碰撞的星系团所组成，类似这样的星团，它(tā)们大(dà)部分的普通质量都在星(xīng)系的气(qì)体当中。当(dāng)星团(tuán)以(yǐ)1000万公里/小时发生碰(pèng)撞的时候(hòu)，星际气体的相(xiāng)互作用就会导致温(wēn)度的急剧升高，速度大幅降低。所以在理论(lùn)上，在碰撞之后，子(zi)弹星(xīng)系团大部分的质量(liàng)将位于所有这些(xiē)气体所在的(de)中间区域。那么我们通过什(shén)么来验证它的质量区域到底是不是(shì)集中(zhōng)在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太空望远镜传回了宇宙当中第(dì)一张全(quán)彩的高清(qīng)照片，在(zài)照(zhào)片(piàn)中我(wǒ)们(men)可以明显地(dì)看到很多星系(xì)似(shì)乎被拉伸产(chǎn)生了巨大的形变。其实这些星系(xì)本身并不是(shì)真的被扭曲了，也(yě)不(bù)是(shì)韦伯(bó)望远镜出了什(shén)么问题，而(ér)是这样极遥远的天(tiān)体和我们地球上的观测者之间。被(bèi)一个质量(liàng)超级(jí)巨(jù)大(dà)的天体(tǐ)遮(zhē)挡，这个超大质(zhì)量的(de)东西的引力(lì)，会使身后更(gèng)遥远星系(xì)的光都发生了扭曲(qū)。这个现象就(jiù)是引力透(tòu)镜(jìng)效(xiào)应(yīng)。这(zhè)个巨(jù)大(dà)的(de)天体可能是超大质(zhì)量(liàng)的黑洞或者是暗物(wù)质。

所以当人们(men)对子弹星系团观(guān)测的时(shí)候，发现它(tā)的大质量区域并不是在中间，而是在两(liǎng)侧。所(suǒ)以(yǐ)最好的解(jiě)释方法就是当星团发(fā)生全部的碰(pèng)撞时，可被观测到的(de)质量气体被卡在了中间(jiān)，暗物质则直接通过(guò)了这个区域，并在两边形成了引(yǐn)力透镜。对子弹星系团的引(yǐn)力透镜研究也被认为是暗物(wù)质存在的迄今为止最好的理论(lùn)证(zhèng)据。

除此之外，还有(yǒu)来自宇宙当(dāng)中最(zuì)古老的光(guāng)。从宇宙(zhòu)大(dà)爆炸开(kāi)始(shǐ)，38万(wàn)年之后，可(kě)见光(guāng)终于可(kě)以(yǐ)畅通无(wú)阻地穿越在宇宙(zhòu)当中了。经过了130多亿(yì)年之后，这(zhè)些光在宇宙空间背景上留下(xià)了各相同性的微(wēi)波辐(fú)射。其中(zhōng)红色的部(bù)分表示温度较(jiào)高(gāo)的区域，蓝色则表示相对较(jiào)冷的区域，但实际上它(tā)们之间的温(wēn)差(chà)只有万分之一。

科学(xué)家们通过对前景(jǐng)背景分离后的二值图像进行连(lián)通域(yù)提取和(hé)标记之后发现，如果(guǒ)宇宙(zhòu)当中没有暗物质，图形看起来不(bù)应该是这样的，而随着暗物(wù)质的增加(jiā)，一(yī)些峰值的幅度会减小(xiǎo)，才变得看起来“和谐(xié)”。为(wèi)了匹配宇宙(zhòu)微波背景辐射的测量值，我们需要的暗(àn)物质大约是(shì)普通物质的5倍。这(zhè)个数字(zì)与解释星系(xì)当中恒星运(yùn)动所需(xū)要的(de)暗(àn)物质比例是一致(zhì)的。这就意味(wèi)着。

用了一个简单的理论(lùn)框架，就很(hěn)好地解释了很多不同的观测结(jié)果。而(ér)暗物质的本质就是(shì)宇宙当中(zhōng)存(cún)在(zài)着某(mǒu)种类型(xíng)的粒子(zi)，它们不参与任何(hé)其(qí)他的(de)电磁作用，只通过引力来相(xiāng)互作(zuò)用。所以如果能够找到这种粒子的存在，就相当于找(zhǎo)到了暗(àn)物(wù)质存在的(de)实际(jì)证(zhèng)据。这种粒子到底是什么？科学家们(men)已经(jīng)提出(chū)了(le)数十种(zhǒng)的假想(xiǎng)目(mù)标，而要寻找这些(xiē)不同的目(mù)标粒子所需要的(de)实(shí)验方(fāng)式也不相(xiāng)同(tóng)。在过去的几十年当中，人类为了寻(xún)找这些看(kàn)不见、摸不到，几乎(hū)不会(huì)与常规物(wù)质相互(hù)作用的(de)“暗物质”，科学(xué)家们已经进行了超过(guò)50次(cì)的实验(yàn)，却(què)没(méi)有任何实质(zhì)性的(de)发(fā)现，除了一个地方，意大(dà)利的(de)格兰萨索山(shān)，隶(lì)属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿井(jǐng)当中(zhōng)，藏(cáng)着(zhe)地球(qiú)上最(zuì)大的地学(xué)实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高(gāo)的(de)探测器，一直致力于寻找暗物质(zhì)粒子(zi)的周期性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的(de)科学家声称观测(cè)到了某种信号。经过了(le)20多(duō)年的数据收集(jí)，人们发现(xiàn)了一个有趣的事情(qíng)。探测率会在(zài)每(měi)年(nián)的6月份达到峰(fēng)值，然后在11月降(jiàng)到最(zuì)低，而且在20年(nián)当中每年都是一样(yàng)。一些科(kē)学家(jiā)认(rèn)为这可能(néng)是(shì)人类发(fā)现暗物(wù)质的第一个直接(jiē)证据。

但是为什么暗(àn)物(wù)质(zhì)会产生周期性的年度信号呢？刚才我们讲了(le)太阳系(xì)正在以(yǐ)220公里/秒(miǎo)的速度围绕着银河系进行移动，那么如果暗(àn)物质存在宇宙当(dāng)中，这意味(wèi)着我们也在以这样的速度在穿越着暗物质流，这个过程(chéng)中会产生相应的振荡，同时地球又以30公(gōng)里/秒的速度(dù)围绕太阳进行旋转。所以有半(bàn)年的时间，地(dì)球围绕太阳的(de)方向与太阳环绕银河系(xì)的方向是一致的，而另外半年则与之相反(fǎn)。

而(ér)在6月份的时(shí)候，地球与太阳的方向正好(hǎo)达到(dào)完(wán)全一(yī)致，这是理(lǐ)论(lùn)上地球(qiú)穿越暗物质流最快的时段。而在11月(yuè)份(fèn)，又恰好(hǎo)达到了最慢值(zhí)。尽(jǐn)管在实际的情(qíng)况中(zhōng)，太阳系相对银(yín)河系的(de)平(píng)面呈现了60度(dù)的倾斜，但(dàn)是这(zhè)并不影(yǐng)响(xiǎng)这个理论的有效性。

因此科学(xué)家认为这可(kě)以(yǐ)用(yòng)来(lái)解释，研究人员们所观测到的(de)周期性信号(hào)。当(dāng)然也(yě)可能有其他的(de)情况，造成这种(zhǒng)年度周期信号(hào)的差异也可能是温度(dù)、湿度、土壤中的水分(fēn)、高山上(shàng)的(de)积雪，甚至连意大利游客的数(shù)量也符合这(zhè)个周期(qī)的规(guī)律(lǜ)。

所以，科(kē)学家们又在(zài)南半球(qiú)建(jiàn)立了一个几乎相同的实验(yàn)室，这里的季(jì)节与之前的(de)实验室正好相反，而在(zài)这里(lǐ)，地球穿过暗物质流的运动特征和第(dì)一个(gè)实(shí)验室(shì)是一样的。

因此，如(rú)果(guǒ)在(zài)这里可以(yǐ)得(dé)到相同的信(xìn)号，就可以成(chéng)为暗物质所存在的非常有力的证据了。但是由(yóu)于这(zhè)个(gè)实验室刚刚建成不久，所关东煮汤底需要一天一换吗，一元一串的关东煮利润多少以截至目前还无法(fǎ)提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台(tái)太空望远(yuǎn)镜叫做(zuò)“南希(xī)格雷(léi)斯罗曼(màn)”，它的(de)主镜大小跟哈勃望远镜(jìng)相(xiāng)同，但它的宽(kuān)视场(chǎng)仪器(qì)提供的(de)视野是哈勃(bó)红外(wài)仪器的100倍。南希格(gé)雷斯罗(luó)曼太空望远镜其中一个(gè)关键(jiàn)的(de)用(yòng)途就是探(tàn)索暗物质背后的奥秘(mì)，对于探测的结果，我(wǒ)们只能拭目以(yǐ)待了(le)。费米(mǐ)实验室粒子天体(tǐ)物理中心的科学家丹琥(hǔ)珀(pò)和贾森斯(sī)特芬研(yán)究发(fā)现，如果暗物质存在，它们极有可能拥(yōng)有另一(yī)种(zhǒng)神(shén)秘的(de)效应，这(zhè)种暗(àn)物(wù)质效应(yīng)，会支持宇宙当(dāng)中生命的(de)诞生，或(huò)者说是生命进化(huà)的一(yī)个重要(yào)因素。

如果(guǒ)这(zhè)一理论得到进(jìn)一步的(de)证实，那么遍布宇宙(zhòu)当中的暗物质会不(bù)会意味(wèi)着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中(zhōng)某个(gè)角落的(de)行星上，暗(àn)物(wù)质正在通(tōng)过这(zhè)样的效应创造生命。当(dāng)然(rán)，这些推论的大前提是要(yào)先找到暗物质存在的实(shí)际证据。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉得(dé)暗物质(zhì)到底存不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支(zhī)持(chí)是我更新(xīn)的动(dòng)力(lì)！

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