宇(yǔ)宙是“人为制造”的？为何会(huì)存(cún)在(zài)科学无法解释的“暗物质(zhì)”？暗物质又究(jiū)竟(jìng)是什么？人(rén)类为了寻找暗物质存在的证(zhèng)据，科学家们在过去(qù)的几十(shí)年当中进(jìn)行了超过50次的长期实验，但是却没有发(fā)现任何(hé)的有效证(zhèng)据。除了(le)一个地(dì)方，在1687年出版的(de)自(zì)然哲学数学原理一书中，埃萨(sà)克(kè)牛顿发表了万(wàn)有引力定律，它揭示了宇宙中(zhōng)天体运(yùn)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(guǐ)道出现(xiàn)异(yì)常，不符合万有引力定律(lǜ)的(de)时候，他们(men)就会知(zhī)道，周围(wéi)一定有未知的(de)天体通过引力(lì)在摄(shè)动它的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就(jiù)通过天王(wáng)星(xīng)运行轨道的异常，推算并(bìng)且发(fā)现了海王(wáng)星的存(cún)在。另外，哈雷彗(huì)星(xīng)、冥(míng)王星的发现(xiàn)都是应用万(wàn)有引力定律所取得重大(dà)天文成就的例子。但是这(zhè)些发现都是在(zài)恒星(xīng)系统的尺度当中，可当(dāng)我们上升到星系(xì)或(huò)者是星团的尺度，事情就开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士(shì)的(de)物理学家弗(fú)里茨兹威基正在研究和(hé)测量后发星系团的质量。这是(shì)一个由(yóu)数千个星(xīng)系所组成的巨(jù)大星(xīng)系团，这些星系被引(yǐn)力束(shù)缚在一起。测量星系团的质(zhì)量一般会(huì)使用到两(liǎng)种方法，当两(liǎng)种(zhǒng)方(fāng)法结果一(yī)致，就可以确定其质量(liàng)的(de)范围(wéi)。

第一种是获得其"光度(dù)学的质量"，需要的数据是测量(liàng)各个星系(xì)的光度。

第二种是(shì)动力学质(zhì)量的计算(suàn)，是利用(yòng)光谱红移测量(liàng)星系团中(zhōng)的(de)各个(gè)星系相对于星系团的运动速度(dù)。当测量结果出来(lái)之后，兹威基(jī)彻(chè)底懵了，“动(dòng)力学(xué)质量”竟(jìng)然是“光度学(xué)质量”的400倍。这意味着，后发座星系团(tuán)有99%的(de)质量消失了，或者(zhě)说这99%的质(zhì)量并(bìng)不以可(kě)见光的形式所存在，我(wǒ)们无法(fǎ)看到。最诡异的是，在测量速度的过程中，兹威基发现星系(xì)团中很多星(xīng)系的速度比理论上要(yào)快得多，按照牛(niú)顿的(de)运(yùn)动学定律，仅靠(kào)这(zhè)些可见(jiàn)星系的质量所产生的引力是无法将它们束(shù)缚在星系团内的，它们早就(jiù)应该被抛出星系团之外了，除非有一种神秘的(de)力量(liàng)在起作(zuò)用(yòng)，这(zhè)种力量来源于某(mǒu)种隐(yǐn)形的物质。

据此(cǐ)，兹维基(jī)提出了这样部分不可见的暗(àn)质，它不发散光(guāng)、吸光、反射(shè)光，但是它(tā)们却占据着(zhe)宇宙中(zhōng)绝大部(bù)分的质(zhì)量。只是当时的(de)人们对这样的一种说法(fǎ)不屑一顾。

直到40年之后，“暗物(wù)质”这个词才(cái)再一次出现。天文学家维(wéi)拉鲁宾和肯(kěn)特福特在观(guān)测仙女座星系中的恒星(xīng)运动(dòng)。理论上来(lái)说，距(jù)离中(zhōng)心越远的恒星在(zài)其轨(guǐ)道上(shàng)的运行速度就会越慢。但是他们观测的结果(guǒ)却(què)让人感到不可思议。

随着与中心距(jù)离的增加，恒(héng)星的旋转速度几乎(hū)保持不变。可是根据牛顿(dùn)的万有引力定律，在(zài)星系当中如果没有足够大的(de)质量来吸(xī)引它们，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基于这种(zhǒng)现象，科学家们(men)会(huì)使用一种相对标准的方法来解释暗物质的存在，这种方(fāng)法就是测量(liàng)星系当中气体在X轴上(shàng)距离星系中(zhōng)心(xīn)的距(jù)离，以及(jí)在Y轴上气体的(de)旋转速(sù)度。如果(guǒ)出(chū)现异常的(de)结果，就认为是由暗物(wù)质的力量进入其中。

于(yú)是科学家们通过射电望远(yuǎn)镜测量了距(jù)离星系中心更(gèng)远距离的氢(qīng)元素(sù)，发现它们的(de)旋转速度并不(bù)符合牛顿(dùn)的力学定律(lǜ)。我们的太阳系也(yě)不例外，太阳系位于银河系的第三悬(xuán)臂(bì)之上，距离银河(hé)系中心2.6万光年，根据万有(yǒu)引力(lì)定律进行(xíng)计算，太(tài)阳系的运行速(sù)度(dù)应该(gāi)是160千米(mǐ)/秒，但实际上，太阳系(xì)正在以220千米/秒的速度围绕银(yín)河系旋(xuán)转，这个实(shí)际速度远远大于理(lǐ)论速(sù)度，那么产(chǎn)生以上这种向心加速度的原因很可能(néng)就(jiù)是存在(zài)着一种我们看不(bù)到的物质(zhì)，是这些暗物(wù)质的引(yǐn)力效应将星系聚集在了(le)一起。

也是(shì)从这时开始，越来越多的研究人员(yuán)开始(shǐ)相信暗物质的(de)存在。科学家根(gēn)据星系外恒星轨道的速(sù)度，估算在星系当中暗物质的质(zhì)量占(zhàn)整(zhěng)个星系质量的85%。但(dàn)是，暗物(wù)质并不(bù)是唯一(yī)可以(yǐ)解释这个现象的(de)原因。在一项新的研究当中，科学家们(men)发(fā)现(xiàn)，几乎没有引(yǐn)力效应的遥远恒星(xīng)之间(jiān)，也会出(chū)现速度上的(de)微小差异。另外，天(tiān)文学家还发现了(le)一个反(fǎn)常的星系，叫(jiào)做(zuò)Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大小和银(yín)河系不(bù)多，但是星系(xì)当(dāng)中(zhōng)存在(zài)的恒星数量却只有银河系的千(qiān)分之一。

所以在(zài)理论上，该星系必须存在暗物质，否则就(jiù)会(huì)分(fēn)崩离(lí)析(xī)。但是科学家们使用最(zuì)先进的望(wàng)远镜对其进行了40个小(xiǎo)时(shí)的详细(xì)测量之后(hòu)，发现星系中的恒星运动是可以用(yòng)正常的物质和(hé)力学定律来解释的。那(nà)么又有人(rén)提出，也(yě)许该星(xīng)系的暗物质，已(yǐ)经被附近的另一个大星(xīng)系(xì)剥离了。奇怪的是，它(tā)的(de)附近没有任何星系存在。造成这(zhè)些现象的除了暗物质的假说之外，另一种(zhǒng)可能(néng)就是人类对引力的理解还不够全(quán)面(miàn)，引(yǐn)力很可能在不同尺(chǐ)度空(kōng)间中的工作方式是不同的，这意(yì)味(wèi)着在行星系尺(chǐ)度中的(de)天(tiān)体会沿着它(tā)们的轨道，按照我们所理解的方式运动。但(dàn)是(shì)上升到星系(xì)和星团的(de)尺(chǐ)度，引力之间的相互作用则是不同的方式(shì)。对于在星系团之间的相互作(zuò)用，科学家还(hái)引(yǐn)入(rù)了外(wài)部场效应的概念(niàn)，指的是在数百万光年(nián)的规模上，巨大的质量之间会产生(shēng)对彼此特殊的效果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论(lùn)成立，这(zhè)意味着我们需(xū)要对(duì)现在的物理(lǐ)定(dìng)律(lǜ)进行修正，这些发现也让很多人认为暗物质假(jiǎ)说理论就此终结(jié)。但是在宇宙(zhòu)当中还有关于(yú)暗物质(zhì)存在的(de)其他的理论(lùn)证据，这些理论证据是(shì)蒙(méng)德理论(lùn)所没法解释(shì)的“引力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由两个(gè)碰撞的星系(xì)团所组(zǔ)成，类似(shì)这样的星(xīng)团，它们(men)大部(bù)分的普通质量都在星(xīng)系的气体(tǐ)当中。当(dāng)星团(tuán)以1000万公里(lǐ)/小时(shí)发生碰撞的时候(hòu)，星(xīng)际(jì)气体的相(xiāng)互作用(yòng)就会导致温度的急剧升高，速度大幅降低。所(suǒ)以在理论上，在碰(pèng)撞之(zhī)后，子弹星系团大部分的质(zhì)量将位于所有(yǒu)这些气体所在的中间区域。那么我(wǒ)们(men)通过什么(me)来验证它的质(zhì)量区域到底(dǐ)是不是集中在中间(jiān)呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯(bó)太空望(wàng)远镜传回了宇宙当(dāng)中(zhōng)第一张全彩(cǎi)的高清照片，在照片(piàn)中(zhōng)我(wǒ)们可以明显(xiǎn)地看到(dào)很(hěn)多星系(xì)似乎(hū)被拉伸(shēn)产生了巨(jù)大(dà)的形变。其(qí)实这些星系本身(shēn)并不是真的被(bèi)扭(niǔ)曲(qū)了，也不是(shì)韦伯望远镜(jìng)出了什么问题(tí)，而是这(zhè)样(yàng)极遥远(yuǎn)的天(tiān)体和我们地球上(shàng)的观测者之间。被一(yī)个质量超级(jí)巨大的天体遮挡，这个超(chāo)大(dà)质量的东西的引(yǐn)力(lì)，会(huì)使身后更遥远星系的光都发生了扭(niǔ)曲。这个现象就是引力透镜效(xiào)应。这个巨大的天体可能是超大(dà)质量的黑洞或者是(shì)暗物质。

所以当人(rén)们对子弹(dàn)星系团观测的时候，发现(xiàn)它的大质量区域并不是在中间，而是在两侧。所以最好(hǎo)的解(jiě)释方法就(jiù)是当星团发(fā)生全部的碰(pèng)撞时，可被(bèi)观测到的质量气体被卡在了中间，暗物质则直接通过(guò)了(le)这(zhè)个区域，并在两边形成了引力透镜。对子弹(dàn)星(xīng)系团的(de)引力透镜研究也被认为是暗物(wù)质存在的迄(qì)今(jīn)为止(zhǐ)最好的理论(lùn)证据。

除此之外(wài)，还有来自宇宙当中最古(gǔ)老(lǎo)的光。从宇宙大(dà)爆炸开始，38万年之后，可(kě)见光终于(yú)可以畅(chàng)通无阻(zǔ)地穿越在宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。经过(guò)了(le)130多亿年之后，这些光在宇(yǔ)宙空间背景上(shàng)留下了各相同性的(de)微波(bō)辐射(shè)。其中(zhōng)红色的部分表示温度较高的区(qū)域，蓝色则表示相(xiāng)对较冷(lěng)的区域，但(dàn)实际上它们之(zhī)间的温差只有万分之(zhī)一。

科学家们通过对前景背景(jǐng)分离后的二(èr)值(zhí)图(tú)像进行连通域提(tí)取和标记之后发现(xiàn)，如果(guǒ)宇宙当中(zhōng)没有暗(àn)物质(zhì)，图(tú)形看起来不应该是这样的(de)，而(ér)随着(zhe)暗物质的增加，一些峰值的(de)幅度会减(jiǎn)小，才(cái)变得(dé)看起来“和谐”。为了匹配(pèi)宇(yǔ)宙微波背景(jǐng)辐射的测(cè)量值，我们需要的暗物质大约是普通物质(zhì)的5倍。但使龙城飞将在,不教胡马渡阴山的意思是什么，但使龙城飞将在不教胡马渡阴山的意思这个数字与解释星系当中恒星运动所需要的暗物质比例是(shì)一致的。这就意(yì)味(wèi)着。

用了一个简单的理论(lùn)框架(jià)，就很好地解释了很多不同的观测结果。而暗物(wù)质(zhì)的本质就是宇(yǔ)宙当(dāng)中存在着某(mǒu)种类型的粒子，它们不参与任何其他的电磁作用，只(zhǐ)通过引(yǐn)力(lì)来相互作(zuò)用。所以如果(guǒ)能够找到这(zhè)种粒子的存在，就相当(dāng)于找到了暗物质(zhì)存在的实际证(zhèng)据。这种粒子到底是什么？科学家们已经提出了数十种的假(jiǎ)想目标，而要寻找这些(xiē)不同(tóng)的目标粒子所(suǒ)需(xū)要的实(shí)验方式也不相同。在过去的几十年(nián)当(dāng)中，人类为了寻(xún)找(zhǎo)这些看不见、摸不到，几乎不会与常规物质相互作用(yòng)的(de)“暗物质”，科学(xué)家们已经进(jìn)行了(le)超过(guò)50次的实(shí)验(yàn)，却(què)没有任何实质性的发现，除了一个(gè)地(dì)方，意大利的格兰萨(sà)索(suǒ)山，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最大的地学实验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个(gè)三(sān)层楼(lóu)高的探测(cè)器，一直致力(lì)于寻找暗(àn)物质粒子的周期性震(zhèn)荡。

但使龙城飞将在,不教胡马渡阴山的意思是什么，但使龙城飞将在不教胡马渡阴山的意思 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，这里的科学家声称观测到了(le)某种信(xìn)号。经过了20多年(nián)的数据收集，人(rén)们发现(xiàn)了一个有趣的事情(qíng)。探测率会在每年的6月份达到峰值(zhí)，然(rán)后在11月降到最(zuì)低，而且在20年(nián)当中每(měi)年都是一(yī)样。一些科学家认(rèn)为这可能是人类发现(xiàn)暗物质的(de)第一(yī)个(gè)直接(jiē)证据。

但是为什么暗物质会产生周(zhōu)期(qī)性的(de)年(nián)度信号呢？刚才我(wǒ)们讲了太阳系正在以220公里/秒的速度围(wéi)绕(rào)着银河系进行(xíng)移动，那(nà)么如(rú)果暗(àn)物质存在宇宙当中，这(zhè)意味(wèi)着我们也在以这样(yàng)的速度在穿越(yuè)着暗物质流，这(zhè)个过(guò)程中(zhōng)会(huì)产生相应的振荡(dàng)，同时(shí)地球又以30公里/秒的速度围绕太(tài)阳进行(xíng)旋(xuán)转。所以有半年(nián)的时间(jiān)，地(dì)球围绕太阳(yáng)的方(fāng)向与太阳(yáng)环绕(rào)银河系的方向是一致的，而另外半年则与之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳(yáng)的(de)方向(xiàng)正好达到(dào)完全(quán)一致，这是理论上地球穿越(yuè)暗物质(zhì)流最快的时段。而在11月(yuè)份，又恰(qià)好(hǎo)达到了(le)最慢值。尽管在实际的情况中，太阳系(xì)相对银(yín)河系的平面呈现了60度(dù)的(de)倾斜，但是(shì)这(zhè)并不影响这个理论的有效(xiào)性。

因此科学(xué)家认为(wèi)这可(kě)以用来解释，研究人员们所观(guān)测到的周期性(xìng)信号。当然也可(kě)能(néng)有(yǒu)其他的(de)情况，造成这种(zhǒng)年度周期(qī)信号的差异也可能是温度(dù)、湿度(dù)、土壤中的水分、高山(shān)上的积雪，甚至(zhì)连意大(dà)利游客(kè)的数量(liàng)也符合(hé)这个周期(qī)的(de)规律。

所以，科学(xué)家们又在南(nán)半球建(jiàn)立(lì)了(le)一个几乎相同(tóng)的实验室，这里的季节与之前的实验室正(zhèng)好相反，而在(zài)这里，地(dì)球(qiú)穿过暗(àn)物质流的运动特征和第一个实验室是一样的。

因此(cǐ)，如果在这里可以得到(dào)相同(tóng)的信号(hào)，就(jiù)可以成为暗物质所存(cún)在的非常有力的证据了。但是由于这(zhè)个(gè)实验室(shì)刚(gāng)刚建成不久(jiǔ)，所以截至目(mù)前还(hái)无法提(tí)供相应的(de)数据(jù)支持。另外，在2025年(nián)，NASA将(jiāng)会发射一台新的(de)望远镜，这台太空望(wàng)远镜叫(jiào)做“南(nán)希(xī)格(gé)雷斯罗(luó)曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜(jìng)相同，但它的(de)宽视场仪器(qì)提供的视野(yě)是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗(luó)曼太空望远(yuǎn)镜其中一(yī)个关键的用途(tú)就是探索(suǒ)暗物质背后的奥秘，对于探测的(de)结(jié)果，我们只(zhǐ)能拭目以(yǐ)待了。费米实验室(shì)粒(lì)子天体物(wù)理中(zhōng)心的科学家丹琥(hǔ)珀(pò)和贾森(sēn)斯特(tè)芬研究(jiū)发现，如果暗物质(zhì)存在，它(tā)们极有可能(néng)拥有另一种神秘的效应，这种(zhǒng)暗物质效应(yīng)，会支持(chí)宇宙当中生命的(de)诞生，或者说是生命进化的一个重要(yào)因素(sù)。

如(rú)果这一理论(lùn)得到进一步的证实，那(nà)么遍布宇宙当中的暗物质会(huì)不会(huì)意味着人类(lèi)并不孤单呢？或(huò)许(xǔ)在宇宙(zhòu)当中某个角落的行(xíng)星上，暗物质正在通(tōng)过这(zhè)样的效应创造生命。当然(rán)，这些推(tuī)论(lùn)的大前提是要先找到暗物质存在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到(dào)底存不(bù)存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更(gèng)新的(de)动力！

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