宇(yǔ)宙是(shì)“人为制造(zào)”的？为何会存在科学(xué)无法(fǎ)解释(shì)的“暗物质”？暗(àn)物质又究竟是什么？人类为了寻找暗物(wù)质存在的证据，科(kē)学家们在(zài)过去的几十年当中进(jìn)行了超过50次(cì)的长期实验，但是却没有发(fā)现(xiàn)任(rèn)何的有(yǒu)效证(zhèng)据。除了一(yī)个地方，在1687年出(chū)版的(de)自(zì)然(rán)哲学数学(xué)原理(lǐ)一书中，埃萨克牛(niú)顿发(fā)表了万有引(yǐn)力定律，它揭示(shì)了(le)宇宙中(zhōng)天体运(yùn)动的规律。往后的几百年来，当天(tiān)文学(xué)家们发(fā)现(xiàn)某些天体运行(xíng)轨(guǐ)道出现异常，不符(fú)合万有(yǒu)引力定律的时候(hòu)，他们就会(huì)知道，周围一定(dìng)有未知的(de)天体通过引(yǐn)力在摄动(dòng)它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王(wáng)星(xīng)运行轨(guǐ)道的异常，推算(suàn)并且发现(xiàn)了海王(wáng)星的存在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王(wáng)星的(de)发(fā)现都是应用万有引(yǐn)力定(dìng)律所(suǒ)取得重大天文成就(jiù)的例(lì)子(zi)。但是这些(xiē)发现都是在(zài)恒星系统的尺度当中，可当我们上升到(dào)星系或者是星团的(de)尺(chǐ)度，事情就(jiù)开始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家弗里茨(cí)兹威(wēi)基正在(zài)研究(jiū)和测量(liàng)后(hòu)发(fā)星系团的质量(liàng)。这是一个由数千个星(xīng)系所组成的(de)巨大星(xīng)系团，这些星(xīng)系被(bèi)引力束(shù)缚在(zài)一起。测量星系团的质(zhì)量一般会使用到两种(zhǒng)方法，当两(liǎng)种方法(fǎ)结果一致，就(jiù)可以确定其质量的范围。

第(dì)一种是获得(dé)其"光度学的质量"，需要的数据(jù)是测量各个星系的光度。

第二种是动力(lì)学质量(liàng)的计算，是利用(yòng)光谱(pǔ)红移测量星系团中的各个星系(xì)相对于(yú)星系团的运动速度。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵(měng)了，“动力学质量(liàng)”竟(jìng)然是“光(guāng)度学(xué)质(zhì)量(liàng)”的400倍。这(zhè)意味(wèi)着(zhe)，后发座星系(xì)团(tuán)有99%的质量消(xiāo)失(shī)了，或者(zhě)说(shuō)这99%的(de)质量并不以可见(jiàn)光(guāng)的形式所存在，我(wǒ)们无(wú)法看到。最诡(guǐ)异的是(shì)，在测量速(sù)度的过(guò)程中，兹威(wēi)基(jī)发(fā)现星(xīng)系团中很多星系的速度比理论上要快得多，按照牛顿的运(yùn)动学定(dìng)律(lǜ)，仅靠这些可(kě)见星系的质(zhì)量所产生的引力是(shì)无法将它们(men)束缚在星系(xì)团内(nèi)的，它们(men)早就应该被抛出(chū)星系(xì)团之外了，除(chú)非有一种(zhǒng)神(shén)秘(mì)的力量(liàng)在起(qǐ)作(zuò)用，这种力量来源于某种隐(yǐn)形的物质。

循序渐进是什么意思解释，女生说循序渐进是什么意思atio="0.6186612576064908" data-type="jpeg" data-w="1479" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/46f985a9e4c3e7e.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

据此，兹维(wéi)基提出了(le)这(zhè)样(yàng)部(bù)分不可(kě)见(jiàn)的暗质，它不发散光(guāng)、吸(xī)光、反射光，但是它们却(què)占据着(zhe)宇(yǔ)宙(zhòu)中绝(jué)大部(bù)分的质量。只是(shì)当时的人们(men)对这样的一种说法(fǎ)不屑一(yī)顾。

直(zhí)到(dào)40年之后，“暗物质(zhì)”这个词才再一次出现。天文学(xué)家维拉(lā)鲁宾和肯(kěn)特福特在(zài)观测仙女座(zuò)星系中的恒星运动。理论(lùn)上来(lái)说，距离中心越(yuè)远(yuǎn)的恒星(xīng)在其(qí)轨道上的运行速(sù)度就(jiù)会越慢(màn)。但是他(tā)们观测的结果却让人感到不可思议。

随(suí)着与中心(xīn)距离的增加，恒星(xīng)的旋转速度几乎保持不变。可是根(gēn)据牛顿的万有(yǒu)引力定律(lǜ)，在星系当中如果没(méi)有足够大的质量来吸引(yǐn)它(tā)们，这些外围的恒(héng)星早(zǎo)就被(bèi)甩(shuǎi)到(dào)宇宙当中了。基于这种现象，科(kē)学家们会使用(yòng)一种相(xiāng)对标(biāo)准的方(fāng)法来(lái)解释暗物质的存在，这种方法就(jiù)是(shì)测量星系当中气体在(zài)X轴上距离星系中心(xīn)的距离，以(yǐ)及在Y轴(zhóu)上气体(tǐ)的旋(xuán)转(zhuǎn)速度。如果出现异(yì)常的(de)结果，就认为(wèi)是由暗物质的力量进入其(qí)中(zhōng)。

于是科学家们通过射电望远镜测量了距离星系中心更远距(jù)离(lí)的氢元素，发(fā)现它们(men)的(de)旋(xuán)转(zhuǎn)速度并不符合牛顿的(de)力学定律。我们的(de)太(tài)阳系(xì)也不(bù)例外，太阳系(xì)位于银河(hé)系的第(dì)三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光(guāng)年，根(gēn)据万有引力定律进行计算，太阳系(xì)的运行(xíng)速度应该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒的速度(dù)围(wéi)绕银河系旋转(zhuǎn)，这(zhè)个实(shí)际速(sù)度远远(yuǎn)大于理论速度，那(nà)么产生(shēng)以上这种向心加速(sù)度的(de)原因很(hěn)可(kě)能就是(shì)存(cún)在着一(yī)种我们看不到的物质，是(shì)这些暗物质的引(yǐn)力效应将星系聚集在了一(yī)起。

也是从这时开(kāi)始，越(yuè)来越多的研究人员开始相信暗物质的(de)存在。科学家根据(jù)星(xīng)系外恒星轨道的速(sù)度，估算在星系当中暗(àn)物质的质量占整个星系(xì)质量的85%。但(dàn)是，暗物质并不(bù)是唯(wéi)一可以解(jiě)释这个现(xiàn)象(xiàng)的(de)原因。在一项新的研究当中，科学家们(men)发现，几(jǐ)乎没(méi)有引力效应的遥远恒星(xīng)之间，也(yě)会出现速度上的(de)微小差(chà)异。另(lìng)外，天文学家(jiā)还(hái)发现了一个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星系当中存在(zài)的恒星(xīng)数(shù)量却只有银河系的千分之一。

所以在理论上，该星系必须(xū)存在(zài)暗物质，否则就会分崩离析。但是科学家们使用(yòng)最先进的望远镜对其进行(xíng)了(le)40个小(xiǎo)时(shí)的详(xiáng)细(xì)测量之后，发现星(xīng)系中的(de)恒(héng)星(xīng)运动是可以用正(zhèng)常的(de)物(wù)质(zhì)和力学定(dìng)律来解释的(de)。那么(me)又(yòu)有(yǒu)人提出(chū)，也许该星系的暗物质，已经被附近的另一个(gè)大星系(xì)剥离(lí)了。奇怪(guài)的是，它的附(fù)近没(méi)有任何星系存在。造成(chéng)这(zhè)些现象的除了暗(àn)物质的假说之外(wài)，另一(yī)种(zhǒng)可能就是人类对引力的理解还不(bù)够(gòu)全面，引(yǐn)力(lì)很可能(néng)在不同尺度空间(jiān)中的工作(zuò)方(fāng)式是(shì)不同的，这(zhè)意味着在行星系(xì)尺(chǐ)度中的(de)天体会沿着它们的轨(guǐ)道，按照我(wǒ)们所理解的方式运(yùn)动。但是上升到星系和星团的尺度，引力之间的相互(hù)作用则是不同的方式。对于在星系(xì)团之间的(de)相互作用，科学家还引入了外部场效应的概(gài)念，指的(de)是在(zài)数(shù)百万(wàn)光年(nián)的规模上，巨(jù)大的质量之间会(huì)产生对彼此特(tè)殊的效(xiào)果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙(méng)德理(lǐ)论成(chéng)立(lì)，这意味着我们需要对现在的物理定律进(jìn)行(xíng)修正，这些发现也让很多(duō)人(rén)认为暗物质假(jiǎ)说理论就(jiù)此终结。但是(shì)在宇(yǔ)宙当(dāng)中还(hái)有关(guān)于暗(àn)物质存在的其他的理论(lùn)证(zhèng)据，这些理论证据(jù)是(shì)蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系(xì)团，由两个碰撞的星(xīng)系团所(suǒ)组成，类(lèi)似这样的星团，它们大部(bù)分的(de)普(pǔ)通质(zhì)量都(dōu)在(zài)星系(xì)的气体当中。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞(zhuàng)的时候，星(xīng)际气体的相互(hù)作用就会导致温(wēn)度的急(jí)剧(jù)升(shēng)高，速度大幅降低。所以(yǐ)在理(lǐ)论上，在碰撞之后，子(zi)弹星系团大部分的质量(liàng)将(jiāng)位于所有(yǒu)这些气(qì)体所在(zài)的中(zhōng)间区(qū)域(yù)。那(nà)么我们通过什么(me)来(lái)验(yàn)证(zhèng)它的质量区域到(dào)底(dǐ)是不是集中在中(zhōng)间(jiān)呢？前不久(jiǔ)，詹(zhān)姆斯韦伯太空(kōng)望远(yuǎn)镜(jìng)传回了(le)宇宙当中第一张(zhāng)全(quán)彩的高(gāo)清照片，在(zài)照片中(zhōng)我们(men)可以(yǐ)明显地看到很(hěn)多(duō)星系似乎被拉伸产生了巨大的形变。其实(shí)这些(xiē)星系(xì)本身(shēn)并不是真(zhēn)的被(bèi)扭曲了，也不(bù)是韦伯(bó)望远镜出(chū)了什么问题，而是这样极遥(yáo)远的(de)天体和我(wǒ)们地球上的观测(cè)者之间。被(bèi)一个质量超级巨大的(de)天体遮(zhē)挡(dǎng)，这个超大(dà)质量(liàng)的(de)东西的引力，会使(shǐ)身后更遥远星系的(de)光都发生了扭(niǔ)曲。这个现象就是引力透镜效应。这个巨(jù)大的天体可能是超大质量的(de)黑洞或者是暗物质。

所以(yǐ)当人们对子弹星(xīng)系团观测的时候(hòu)，发现(xiàn)它(tā)的(de)大质(zhì)量区域(yù)并不是在中(zhōng)间(jiān)，而是在两侧(cè)。所以最(zuì)好的(de)解(jiě)释方(fāng)法(fǎ)就是当星团发生(shēng)全部的碰撞时，可被(bèi)观测到的质量气体被卡在(zài)了中(zhōng)间，暗物(wù)质则直接(jiē)通过了这个(gè)区域，并在(zài)两边形成(chéng)了引力透镜。对(duì)子(zi)弹星系团的(de)引(yǐn)力透镜(jìng)研(yán)究也被认为(wèi)是暗物质(zhì)存在的迄(qì)今为止最好的理论证据。

除此之(zhī)外，还有来自宇宙当中最古老的光。从(cóng)宇宙大爆(bào)炸(zhà)开始，38万年之后，可(kě)见光终(zhōng)于可以畅(chàng)通无阻地穿越(yuè)在宇宙当中了。经过了130多亿(yì)年之后，这些光(guāng)在(zài)宇宙空间(jiān)背景上留下了(le)各相同性的微(wēi)波辐射。其中红色的部(bù)分表示温度较(jiào)高(gāo)的区域，蓝色则表示相对较冷(lěng)的区域，但实际(jì)上它们之间的温差只有(yǒu)万分之一。

科学(xué)家们通过对(duì)前景背景(jǐng)分(fēn)离后的二值图像进行连通域提取和标(biāo)记(jì)之后发现，如果宇宙当(dāng)中没有(yǒu)暗物质，图形看(kàn)起(qǐ)来不应该是(shì)这样(yàng)的，而随着暗(àn)物质的增加，一(yī)些峰(fēng)值的幅度会减小(xiǎo)，才变(biàn)得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波(bō)背景辐射的测(cè)量值，我们需要的暗(àn)物(wù)质(zhì)大约是普通物(wù)质(zhì)的5倍。这个数字与解(jiě)释星系(xì)当中恒星运动所需要的(de)暗(àn)物质比例是一致(zhì)的。这就意味着。

用了一(yī)个简(jiǎn)单的理论框架，就很好地解(jiě)释了很多不(bù)同的观测结果。而暗(àn)物质的本(běn)质(zhì)就是宇宙当中存在(zài)着某种类(lèi)型的粒(lì)子，它们不参与任何(hé)其他的电(diàn)磁作用，只通(tōng)过引(yǐn)力来相互(hù)作用。所以如果能够(gòu)找到这(zhè)种(zhǒng)粒(lì)子的存在，就相当于(yú)找到了暗物质存在的实际证据。这(zhè)种粒子到(dào)底是什么？科学(xué)家们(men)已经提出了数十种的(de)假想目标(biāo)，而(ér)要寻找这些不(bù)同的目(mù)标粒子(zi)所需要(yào)的实(shí)验方式也不相同(tóng)。在过去的几十年当中，人类(lèi)为了寻(xún)找(zhǎo)这(zhè)些看不见、摸不(bù)到，几乎不会(huì)与常规物质相互作用的“暗物质”，科学家们已(yǐ)经进行了超过50次的实验，却没有(yǒu)任(rèn)何(hé)实(shí)质性的发现，除(chú)了一个地方，意(yì)大利的格兰萨索山(shān)，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处的地下矿(kuàng)井当中，藏着地球上最大(dà)的(de)地(dì)学实(shí)验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有(yǒu)一个三层(céng)楼高(gāo)的探测(cè)器(qì)，一直致力于寻找(zhǎo)暗物质粒子的周期性(xìng)震荡(dàng)。

自1997年以来，这里(lǐ)的科学家声(shēng)称(chēng)观(guān)测(cè)到了某(mǒu)种信(xìn)号。经过了20多年的数据收集，人们(men)发(fā)现了一(yī)个有趣(qù)的事情(qíng)。探测率会在每年的(de)6月份达到(dào)峰值，然后(hòu)在11月降到(dào)最低，而且在20年当中每年都(dōu)是一样。一些科学家认为这(zhè)可能(néng)是人(rén)类(lèi)发现暗物质的第一个直接证(zhèng)据。

但是(shì)为什么暗(àn)物(wù)质会产生(shēng)周期(qī)性的年度信号呢(ne)？刚才(cái)我们讲了(le)太(tài)阳系正在以220公里/秒的速度围(wéi)绕(rào)着(zhe)银河(hé)系进(jìn)行(xíng)移动，那么如果暗物质存在宇宙(zhòu)当中(zhōng)，这意味着我(wǒ)们也在以这样的速度(dù)在(zài)穿越着暗物质流(liú)，这个过程中会(huì)产生相应的振(zhèn)荡，同时地球(qiú)又以30公里/秒的(de)速度围绕太(tài)阳进行旋转(zhuǎn)。所以有(yǒu)半年(nián)的时间，地球围(wéi)绕太阳的(de)方向与太阳环(huán)绕(rào)银河系的方向是一致的(de)，而另外半年则与(yǔ)之(zhī)相反。

而在6月(yuè)份的时候，地(dì)球与太阳(yáng)的方向正好(hǎo)达到完全一致，这是理论上地球(qiú)穿越暗物质流最快的(de)时段。而在11月份，又(yòu)恰好达到(dào)了(le)最慢(màn)值。尽管在实际的情况中，太(tài)阳系相对银河系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并不(bù)影(yǐng)响这个理(lǐ)论的(de)有效性。

因此科学家认为(wèi)这可以用来解释，研究(jiū)人员们所观(guān)测到的周期性信号。当然也可(kě)能有其他的情况，造成(chéng)这(zhè)种年度周(zhōu)期信号的差异也(yě)可能是温度、湿度、土(tǔ)壤中的水分、高山上的(de)积雪，甚(shèn)至连意(yì)大利游客(kè)的(de)数量也符合这个周期的规律。

所(suǒ)以，科学家们又在南半球建立了一(yī)个几乎相同的实验室，这(zhè)里(lǐ)的(de)季节与之前的实验(yàn)室正(zhèng)好相(xiāng)反，而在这里，地球穿过暗物(wù)质流的运动特征和第一(yī)个实验室是一样的。

因此，如果在这(zhè)里可(kě)以得到相同的信号，就可(kě)以成(chéng)为暗物(wù)质所(suǒ)存(cún)在的非常有(yǒu)力的证据了。但是由于这个(gè)实验室刚刚建成(chéng)不久，所(suǒ)以截至目(mù)前还(hái)无法提供相应(yīng)的数(shù)据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一台新的望远镜，这台太空望远镜(jìng)叫做(zuò)“南(nán)希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃(bó)望远镜相同，但(dàn)它的宽(kuān)视(shì)场仪器(qì)提供的视(shì)野是哈(hā)勃红外(wài)仪器的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼(màn)太(tài)空望远镜(jìng)其中一个(gè)关键的用(yòng)途就是探索暗(àn)物质背(bèi)后(hòu)的奥秘(mì)，对于(yú)探测(cè)的(de)结果，我们(men)只能拭目以(yǐ)待了。费米实验室粒子天体物理中心的科学家(jiā)丹琥珀和贾森斯特芬研究(jiū)发现，如果暗(àn)物质存在(zài)，它们(men)极有可能拥(yōng)有(yǒu)另一种(zhǒng)神秘的效应，这种暗物质效应，会(huì)支持宇宙当中生命的诞(dàn)生，或者说(shuō)是生命进化的一个重要因(yīn)素。

如果这(zhè)一理论得(dé)到进一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会意味着人类并(bìng)不孤单呢(ne)？或(huò)许在宇宙(zhòu)当中某个角落的(de)行星(xīng)上(shàng)，暗(àn)物质(zhì)正在通过这样的效应创(chuàng)造生命。当然(rán)，这些(xiē)推论的大前(qián)提是要先找到暗(àn)物(wù)质存在的实际证据。那么(me)小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物质到底存(cún)不存在(zài)呢？喜(xǐ)欢(huān)请(qǐng)点赞(zàn)，你的支持是我更新的动(dòng)力！

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