宇宙是(shì)“人为制造”的？为何会存在(zài)科学无法解释(shì)的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找(zhǎo)暗物质存在的证(zhèng)据，科学(xué)家们在过去(qù)的(de)几(jǐ)十年当中进行了超过50次(cì)的长(zhǎng)期实验(yàn)，但是却没有发(fā)现任(rèn)何的有效证(zhèng)据。除了一个地方，在1687年出版的自(zì)然哲学(xué)数(shù)学原理一书中(zhōng)，埃萨(sà)克牛顿发表了万(wàn)有(yǒu)引(yǐn)力定律，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往后(hòu)的(de)几(jǐ)百(bǎi)年来，当天文学家们发现某些天(tiān)体运行(xíng)轨道出现异常，不符合万有引力定律的时候，他们就(jiù)会知道，周围一定有未知的天体(tǐ)通过引力在摄动它的轨(guǐ)道。比(bǐ)如(rú)在(zài)1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行轨道的异常，推算并(bìng)且(qiě)发现了海王(wáng)星的存(cún)在。另外(wài)，哈(hā)雷彗星(xīng)、冥王星(xīng)的发现都是应用万(wàn)有引力定律所取得重大天文成就(jiù)的例子。但是(shì)这些发现都(dōu)是(shì)在恒星系统的尺度(dù)当中，可当我们上升到星系或者是(shì)星团的尺度，事情就开始变(biàn)得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理学(xué)家(jiā)弗里茨(cí)兹威基正在研(yán)究和测(cè)量后发星系团的质量。这是一个由数(shù)千个星(xīng)系(xì)所组成(chéng)的巨大(dà)星系团，这些(xiē)星系被引(yǐn)力(lì)束缚(fù)在一起(qǐ)。测量(liàng)星系团的质量一般会(huì)使用(yòng)到两种方法(fǎ)，当两种方法结果一致，就可以确定其(qí)质(zhì)量的范围。

第一种是获(huò)得(dé)其"光度学(xué)的(de)质量"，需要的(de)数(shù)据是测量各个星系的(de)光度。

第二种是(shì)动力学质量的(de)计算(suàn)，是利用光(guāng)谱红移测量星系团(tuán)中的各个星系(xì)相对(duì)于星系团的运动速度。当(dāng)测量结果出来之后，兹(zī)威(wēi)基彻底懵(měng)了，“动力学质量”竟然是“光度(dù)学质量(liàng)”的400倍(bèi)。这意味着，后发(fā)座星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量并(bìng)不以可(kě)见光的形式所存在，我(wǒ)们(men)无法(fǎ)看到。最诡异(yì)的是，在测量速度的过程中，兹威基发现星系团(tuán)中很多星系的速(sù)度比理论(lùn)上要快得多(duō)，按照(zhào)牛(niú)顿的运动(dòng)学定律(lǜ)，仅靠这些可见星系的质量所产生的引力是(shì)无法将它(tā)们束缚(fù)在星(xīng)系团内的，它们早就应该(gāi)被抛出星系团之(zhī)外了，除非(fēi)有一(yī)种神秘的力量在起作用，这(zhè)种力(lì)量来源于某种(zhǒng)隐形(xíng)的物质。

据此，兹维基提(tí)出了这样部(bù)分不(bù)可见的暗(àn)质，它不发散光、吸(xī)光、反(fǎn)射(shè)光，但是它们却占据着宇宙中绝(jué)大部分的(de)质量。只(zhǐ)是当时的人(rén)们对(duì)这样的一(yī)种说法不(bù)屑一(yī)顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这个词才(cái)再一次出现(xiàn)。天(tiān)文学家维(wéi)拉(lā)鲁宾和肯特(tè)福特在观(guān)测仙女座星系(xì)中的恒星运动。理论上来说(shuō)，距离(lí)中(zhōng)心越(yuè)远的恒星在其轨(guǐ)道上的(de)运(yùn)行速度就会越慢。但是他们观测的结果却让人(rén)感到不(bù)可(kě)思议。

随着与中心距离的(de)增加，恒星(xīng)的旋转速度几乎保(bǎo)持(chí)不变。可(kě)是(shì)根据牛(niú)顿的万有引(yǐn)力定律，在星系当中如果(guǒ)没有足够大的质量来吸引它(tā)们，这些外围的恒星早就被甩到宇宙(zhòu)当中了。基(jī)于这(zhè)种现象，科学家们会使用一种相对标准的方(fāng)法来解释暗物(wù)质的(de)存在，这种方法就是测量星系当(dāng)中(zhōng)气体在X轴上距离星(xīng)系中(zhōng)心的距(jù)离，以(yǐ)及在Y轴上气(qì)体的旋转速度。如果出现异(yì)常的结果，就(jiù)认为是由暗物质(zhì)的(de)力量进入其中。

于(yú)是科学家们通过射电(diàn)望远(yuǎn)镜测量了距离星(xīng)系中心更远距(jù)离的氢元(yuán)素，发现它们(men)的旋转(zhuǎn)速(sù)度并不符合牛顿的力学定律。我(wǒ)们(men)的太阳(yáng)系也(yě)不例外(wài)，太阳系位于银河系的第三悬臂之上(shàng)，距离(lí)银河系中心2.6万光年(nián)，根据万(wàn)有引力定(dìng)律进行(xíng)计(jì)算，太阳(yáng)系的运行(xíng)速度应该(gāi)是160千(qiān)米(mǐ)/秒，但实际上(shàng)，太阳系(xì)正在(zài)以(yǐ)220千米/秒的速度围(wéi)绕银(yín)河(hé)系旋转，这个实际(jì)速度远远大(dà)于理论速(sù)度，那么产生(shēng)以(yǐ)上这(zhè)种(zhǒng)向心加速度的原因很(hěn)可能(néng)就是(shì)存在着一种我们看不(bù)到的物质(zhì)，是这(zhè)些暗物质的(de)引(yǐn)力效应(yīng)将星系(xì)聚集(jí)在了(le)一起。

也是(shì)从这时开始，越来越(yuè)多(duō)的研究人员开始相(xiāng)信暗物质的存在。科学家(jiā)根(gēn)据星(xīng)系(xì)外(wài)恒星轨道的速(sù)度，估算在(zài)星系当中暗(àn)物质的质量占整个星系质(zhì)量的85%。但是，暗物质并不(bù)是唯一(yī)可以解释这个(gè)现象的原(yuán)因。在一项新的研究当(dāng)中(zhōng)，科学家们发现(xiàn)，几乎没有引力(lì)效应(yīng)的遥远恒星之(zhī)间，也会出现速度上(shàng)的(de)微小差(chà)异。另(lìng)外，天文学家还(hái)发现了一(yī)个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系距(jù)离地(dì)球大(dà)约(yuē)2.5亿光年，大(dà)小(xiǎo)和(hé)银(yín)河系不多，但(dàn)是(shì)星系当中(zhōng)存在的恒(héng)星数量却只(zhǐ)有银(yín)河系的(de)千分之一(yī)。

所以在理论(lùn)上，该星系必须存(cún)在(zài)暗物质，否则就会(huì)分崩离(lí)析。但是(shì)科学家(jiā)们使用最先(xiān)进的望(wàng)远镜对其进行了(le)40个(gè)小时(shí)的详细测(cè)量(liàng)之后，发现(xiàn)星(xīng)系中的恒星运动是可以用正常的物质(zhì)和(hé)力学定(dìng)律(lǜ)来(lái)解释(shì)的。那么又(yòu)有人提出，也许该星系的暗物(wù)质，已经被附近(jìn)的另一个(gè)大星(xīng)系剥离了。奇怪的是，它的附近(jìn)没有(yǒu)任何星系存在。造(zào)成这些现象的除了暗物质的假说之(zhī)外，另一种(zhǒng)可(kě)能就是人类对引力的理解(jiě)还(hái)不够全面，引力很可能在不同(tóng)尺度空间中的工(gōng)作方(fāng)式是不同的，这(zhè)意味(wèi)着在拙荆是什么意思，拙荆是什么意思行(xíng)星系(xì)尺度中的(de)天体会沿着它们(men)的轨道(dào)，按照我(wǒ)们所理解(jiě)的(de)方(fāng)式运动。但是(shì)上升到星系(xì)和星团的(de)尺度，引力之间的相(xiāng)互作用(yòng)则是不同的方式。对于在星系团之间的相互作(zuò)用(yòng)，科学家还引入(rù)了外(wài)部(bù)场效应的概念，指的是在(zài)数百万光年的规模上，巨大的质量之(zhī)间会(huì)产生对(duì)彼此(cǐ)特殊的效果，这个(gè)理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立，这意味着(zhe)我们需要对现(xiàn)在的物理定(dìng)律(lǜ)进行(xíng)修正，这些发现也(yě)让很多人认为暗物质假说理(lǐ)论就(jiù)此终(zhōng)结。但是在宇宙当中还有关于暗物质存在的(de)其他的理(lǐ)论(lùn)证据，这些理论(lùn)证据是蒙(méng)德理论所没法解释的“引(yǐn)力透镜(jìng)”。

径向距(jù)离(lí)为37亿光年(nián)的子弹(dàn)星系(xì)团，由两个碰撞(zhuàng)的星系团(tuán)所组成，类似这(zhè)样的星团，它们大部(bù)分的普通(tōng)质量都(dōu)在星(xīng)系的气体当(dāng)中。当星团以1000万(wàn)公里/小时发生碰撞的(de)时(shí)候，星际气体(tǐ)的相互(hù)作用就会导(dǎo)致温(wēn)度的(de)急剧升高(gāo)，速(sù)度大幅降低。所以在理论(lùn)上，在碰撞之后(hòu)，子弹(dàn)星系团大部分(fēn)的质(zhì)量将(jiāng)位于所有这些气体所在(zài)的中(zhōng)间区域。那么我们通过什(shén)么来(lái)验证它的质量区域到(dào)底是不是(shì)集中在中间呢？前不久，詹(zhān)姆斯(sī)韦(wéi)伯太空望远镜传回了(le)宇宙当中(zhōng)第(dì)一(yī)张全彩的(de)高清照片(piàn)，在照(zhào)片中我们可(kě)以明显地看到(dào)很多(duō)星系似乎被拉伸产生了巨大的(de)形(xíng)变。其实这些星系本(běn)身并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而(ér)是这样极遥远的天体和(hé)我们地(dì)球上的观测(cè)者之(zhī)间(jiān)。被一(yī)个质量(liàng)超级巨大的(de)天体遮(zhē)挡，这个超大质(zhì)量的东西的引力，会使身后更遥远(yuǎn)星系的光都(dōu)发生了扭曲(qū)。这个(gè)现象就是引力(lì)透(tòu)镜(jìng)效(xiào)应。这个巨大(dà)的天体(tǐ)可(kě)能是超大质量的黑洞或者(zhě)是暗物质。

所以当人们对(duì)子(zi)弹星(xīng)系团观测的时候，发现它的(de)大质量区(qū)域并(bìng)不是在中间，而是在两侧。所以(yǐ)最好的解释方法就是当星团发生全部(bù)的碰撞时，可(kě)被观测到的质量气体(tǐ)被(bèi)卡在了(le)中间(jiān)，暗物质则(zé)直接通过了这(zhè)个区(qū)域，并在两(liǎng)边(biān)形(xíng)成了引(yǐn)力透镜。对子弹星系团的引力透镜(jìng)研究也被(bèi)认(rèn)为是暗物(wù)质存(cún)在的迄今为止最好(hǎo)的(de)理论证据。

除此之(zhī)外，还有来自宇宙当(dāng)中最古老的光。从(cóng)宇宙(zhòu)大爆炸开始(shǐ)，38万年之后，可见光终(zhōng)于可以畅通无阻地穿越在宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。经过了130多亿(yì)年(nián)之后(hòu)，这些光在宇宙(zhòu)空间背(bèi)景(jǐng)上留下了(le)各相(xiāng)同性的微波辐射(shè)。其中红色的部分表示温(wēn)度较高的(de)区(qū)域(yù)，蓝色则表示(shì)相对较(jiào)冷的区域，但实际上它们之间的温差只有万(wàn)分之一。

科学家们通过(guò)对前景背(bèi)景分(fēn)离后的(de)二值图像进(jìn)行连通域(yù)提取和标记(jì)之后(hòu)发现，如果宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中没有暗(àn)物(wù)质，图形看(kàn)起(qǐ)来不应(yīng)该是这样的，而随着暗物(wù)质(zhì)的增加，一些峰值的幅(fú)度会减小，才变得(dé)看(kàn)起来(lái)“和谐”。为了(le)匹配宇(yǔ)宙微波(bō)背景辐射的(de)测量(liàng)值(zhí)，我们需要的暗物(wù)质大约(yuē)是普通(tōng)物质的5倍。这个数字与解释星系当中恒星运动所需要(yào)的暗物质(zhì)比例是一致(zhì)的。这就(jiù)意味着。

用了一个简单的(de)理(lǐ)论框架，就很(hěn)好地(dì拙荆是什么意思，拙荆是什么意思)解(jiě)释了很多不(bù)同的观测结果。而暗物质(zhì)的(de)本质就是(shì)宇宙当(dāng)中存(cún)在着某种(zhǒng)类型的粒子，它们不参与任何(hé)其(qí)他的电(diàn)磁作用(yòng)，只通过引力来(lái)相互作用。所以如果能够找到这种粒子的存在，就相当于(yú)找到了(le)暗(àn)物质存在的实(shí)际(jì)证(zhèng)据。这种粒(lì)子到底是什么？科学家们(men)已经(jīng)提出了数十(shí)种的假想目标，而要(yào)寻找这些不同的目(mù)标粒子所需要的实验方式也不相同。在过(guò)去的几十年当中，人类为(wèi)了寻找(zhǎo)这(zhè)些看不见、摸不到，几乎(hū)不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科(kē)学家们(men)已经进(jìn)行了超过50次的(de)实验，却没有任何(hé)实质性的发现(xiàn)，除(chú)了一个地方，意大利的格兰萨(sà)索山(shān)，隶属于阿尔(ěr)卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最大(dà)的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三(sān)层楼高的(de)探测器，一(yī)直致(zhì)力(lì)于寻找暗物质粒子(zi)的周期(qī)性(xìng)震荡(dàng)。

拙荆是什么意思，拙荆是什么意思 data-type="jpeg" data-w="1234" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/82fd8b93a96870b.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

自1997年以来(lái)，这(zhè)里(lǐ)的科学家声称(chēng)观测到了某(mǒu)种信号。经(jīng)过了20多年(nián)的数据收集，人们发现了(le)一个有趣(qù)的(de)事情。探(tàn)测率会在每年的6月份达到峰(fēng)值，然后在(zài)11月(yuè)降到最低，而(ér)且在20年当中每年都是(shì)一样。一些科学家认为这可能是人类(lèi)发(fā)现暗物质(zhì)的(de)第一个(gè)直(zhí)接证据(jù)。

但是为什(shén)么暗物质会产生周期性的年度信号(hào)呢(ne)？刚才我们讲了太阳系正在以220公里(lǐ)/秒的速度围绕(rào)着银河系进行移(yí)动，那(nà)么(me)如果暗物质存在宇(yǔ)宙当中，这意(yì)味着我(wǒ)们也在以这样(yàng)的速度在(zài)穿(chuān)越着(zhe)暗(àn)物质流，这个(gè)过程中会产(chǎn)生(shēng)相应的振荡(dàng)，同时地球又以30公里/秒的(de)速度围绕太(tài)阳进行旋转。所以有半年的(de)时间，地球围绕(rào)太阳的方向与太阳环绕银河(hé)系的(de)方向(xiàng)是(shì)一致的，而另外半年(nián)则与之相反。

而在6月份(fèn)的时候(hòu)，地球与(yǔ)太(tài)阳的方(fāng)向正好达到(dào)完(wán)全一致，这是理(lǐ)论上地球穿越暗物质流(liú)最快的时段。而在11月(yuè)份，又恰(qià)好达到了最(zuì)慢值。尽管(guǎn)在(zài)实际的情况中，太阳系相对银河系的平面(miàn)呈(chéng)现(xiàn)了60度(dù)的(de)倾(qīng)斜，但是(shì)这并不影响这个理论(lùn)的有效性(xìng)。

因(yīn)此科学家认为这可以(yǐ)用来解释，研(yán)究(jiū)人(rén)员(yuán)们所观测(cè)到的周(zhōu)期性(xìng)信号。当然也可能有其他的(de)情况，造成这种(zhǒng)年度周期信号(hào)的(de)差异也可(kě)能(néng)是温度、湿度、土壤中的(de)水(shuǐ)分(fēn)、高(gāo)山上(shàng)的(de)积雪，甚(shèn)至连(lián)意大利游客的(de)数量也符(fú)合这个周(zhōu)期的规(guī)律。

所(suǒ)以，科学家(jiā)们(men)又在南半球建(jiàn)立(lì)了一个几乎相(xiāng)同的实验室，这(zhè)里的季节与之前的实验室正(zhèng)好相反，而在这(zhè)里，地球穿过暗物质流(liú)的运动(dòng)特(tè)征(zhēng)和第(dì)一个实验室(shì)是一样的(de)。

因此，如果在这里可以得到相同的信(xìn)号，就可以成为暗物(wù)质所存在的非(fēi)常有(yǒu)力的证据了。但(dàn)是由于(yú)这个实验(yàn)室刚(gāng)刚建成不(bù)久，所以截至(zhì)目前还(hái)无法提供相应(yīng)的数据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将会发射一(yī)台新的望远镜，这台(tái)太空望(wàng)远镜叫做“南希(xī)格雷斯罗曼(màn)”，它(tā)的主镜大小跟哈勃望(wàng)远镜(jìng)相同，但(dàn)它的宽视场仪器提供的(de)视野是哈(hā)勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼(màn)太空望远镜其中一个关键的用途就(jiù)是探索(suǒ)暗物质背后(hòu)的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭(shì)目以待了(le)。费米实(shí)验室粒子(zi)天体(tǐ)物理中(zhōng)心的科(kē)学家(jiā)丹琥珀(pò)和贾(jiǎ)森斯特芬研究发现(xiàn)，如果暗物质(zhì)存在，它们极(jí)有可能拥(yōng)有(yǒu)另一(yī)种(zhǒng)神秘(mì)的(de)效应(yīng)，这种暗物质效应，会支持宇(yǔ)宙当中生命的(de)诞生，或(huò)者(zhě)说是生命进(jìn)化的(de)一个(gè)重要因素。

如果这一理论(lùn)得到(dào)进(jìn)一步的证(zhèng)实，那么遍(biàn)布宇宙当中的暗物质会不会意(yì)味(wèi)着人类并(bìng)不孤单呢？或许在宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)某个角落的行星上，暗(àn)物质正在通过这(zhè)样的(de)效应创造生命。当然，这(zhè)些(xiē)推论(lùn)的大前提是要先找到暗物质(zhì)存(cún)在的实际证(zhèng)据。那么小(xiǎo)伙伴们，你们(men)觉得暗物(wù)质到底(dǐ)存不存(cún)在呢？喜欢请点赞，你的支持是(shì)我(wǒ)更新的动(dòng)力！

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