宇宙是“人(rén)为(wèi)制(zhì)造”的(de)？为(wèi)何会存在科(kē)学无法解释的“暗物质”？暗物(wù)质(zhì)又(yòu)究竟是什么？人(rén)类为(wèi)了寻找(zhǎo)暗(àn)物质存在的(de)证据(jù)，科(kē)学家们(men)在(zài)过去的几十(shí)年当中(zhōng)进行了超过(guò)50次的长期实(shí)验，但是却(què)没有发现任(rèn)何(hé)的有效(xiào)证据。除(chú)了(le)一(yī)个地方，在1687年(nián)出版的自然哲学数学原理一(yī)书(shū)中，埃萨克牛顿发(fā)表了万有引力定律，它揭示了(le)宇(yǔ)宙中天体运动的规律。往后的(de)几百(bǎi)年来，当天(tiān)文学家们发现(xiàn)某些天(tiān)体运行轨道出现(xiàn)异常，不符合(hé)万(wàn)有(yǒu)引力定律的时(shí)候，他(tā)们(men)就会知道，周围一定有(yǒu)未知的天体(tǐ)通(tōng)过引力在摄动它的轨道。比如在1846年(nián)，奥本(běn)勒维耶就(jiù)通过天王星运行(xíng)轨道的异(yì)常，推算并且发(fā)现了海王星的存在。另(lìng)外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发现(xiàn)都是应用(yòng)万有引力定律(lǜ)所取得重大天(tiān)文成就的例(lì)子。但是这些发现(xiàn)都是在(zài)恒星系统的尺度当中(zhōng)，可当(dāng)我(wǒ)们上升到星系或者是星(xīng)团的(de)尺度，事情就(jiù)开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正在研究(jiū)和(hé)测(cè)量(liàng)后发(fā)星(xīng)系(xì)团的质量。这是一个由数千个星系所组成的巨大星系团，这些星系被引力束缚(fù)在(zài)一(yī)起。测量星系团的质量(liàng)一般会使用到两种方法，当两种方法(fǎ)结果一致，就(jiù)可以(yǐ)确定其质量的范围。

第一种是(shì)获(huò)得(dé)其"光度学的质量"，需要的数据(jù)是测量(liàng)各个星(xīng)系的光(guāng)度。

第二种(zhǒng)是动力学质量的计算，是利用光谱红(hóng)移测(cè)量(liàng)星系团中的各个星系相对于(yú)星系团的运动速度。当测量结(jié)果(guǒ)出来之后，兹威基彻底懵了(le)，“动力学质量(liàng)”竟然(rán)是“光度学质量”的400倍。这意味着，后(hòu)发座星系团有(yǒu)99%的质量消失了，或者说这99%的质量并(bìng)不以可见光的(de)形(xíng)式所存在，我们无(wú)法(fǎ)看到。最诡(guǐ)异的是(shì)，在测(cè)量(liàng)速度的过程中，兹威基发现星系团中很多星系(xì)的速度比理(lǐ)论上要快(kuài)得多，按照牛(niú)顿的运动学定律(lǜ)，仅靠(kào)这些可(kě)见星系的质量所产生的引力是无法将它们束缚在(zài)星(xīng)系团内(nèi)的，它们早就应该被(bèi)抛(pāo)出星系团之(zhī)外了(le)，除非有一(yī)种神秘的力量在起作用(yòng)，这(zhè)种力量来源于某种(zhǒng)隐形的(de)物(wù)质。

据此(cǐ)，兹维基提(tí)出了这样部(bù)分(fēn)不可见的暗质，它不发(fā)散光、吸光、反(fǎn)射光，但是它们却占据着宇宙中绝大部分的质量。只是当时的人(rén)们对这样(yàng)的一种说法不屑一顾(gù)。

直到40年之后，“暗物质(zhì)”这(zhè)个词才再一次(cì)出现。天文(wén)学家维(wéi)拉鲁宾和肯特(tè)福特(tè)在(zài)观测仙女座星系中的恒星运动。理论上来说(shuō)，距离中心越(yuè)远的恒星在其轨道上的(de)运行速度就(jiù)会越(yuè)慢。但是他(tā)们观测的结(jié)果却让人(rén)感(gǎn)到不可思议。

随着与(yǔ)中心距离的增加，恒星的旋转(zhuǎn)速度几乎保持不变(biàn)。可是根据牛顿的万有引力(lì)定律，在星系当中如果(guǒ)没有(yǒu)足够大的质量来吸引它们(men)，这些外围的恒星早(zǎo)就(jiù)被甩(shuǎi)到宇(yǔ)宙当中了(le)。基(jī)于这(zhè)种现象，科学家们(men)会(huì)使用一种相对标准的方法来解释(shì)暗物质(zhì)的存在，这(zhè)种方法就(jiù)是测(cè)量星(xīng)系当中气体在X轴上(shàng)距离星系中心的距离(lí)，以及在Y轴上气(qì)体的旋转速度。如果出现异常的结果(guǒ)，就认为是由暗物(wù)质的(de)力量进(jìn)入其(qí)中(zhōng)。

于是科学家(jiā)们通过射(shè)电望(wàng)远镜测量了距(jù)离(lí)星系中心更远(yuǎn)距(jù)离的氢元素，发现它们的旋转速度(dù)并(bìng)不符合牛顿的力(lì)学定律。我(wǒ)们的太(tài)阳系也不(bù)例(lì)外(wài)，太阳系位于银河系的第三悬臂(bì)之上(shàng)，距离银(yín)河系中心2.6万光年，根据万有引力定(dìng)律进(jìn)行计(jì)算，太阳系(xì)的运行速度应(yīng)该是160千米(mǐ)/秒(miǎo)，但实际上，太(tài)阳系正在以220千米/秒的速度围绕(rào)银河系旋(xuán)转，这(zhè)个(gè)实际(jì)速(sù)度远(yuǎn)远(yuǎn)大于(yú)理论速度，那么产(chǎn)生以上(shàng)这(zhè)种向心(xīn)加速度的原因很可能就(jiù)是(shì)存在着(zhe)一(yī)种我(wǒ)们看不到的物(wù)质，是这(zhè)些暗物质的引力效应将星系聚集在了一(yī)起。

也是从这时开(kāi)始，越来越(yuè)多的研究人员开始相信暗物质的存在。科学家根(gēn)据星系外(wài)恒星(xīng)轨道的速度，估算在星(xīng)系当(dāng)中暗三角形中线长公式是什么，中线长公式是什么原因物(wù)质的质量占整个星(xīng)系质量(liàng)的85%。但(dàn)是，暗物质并不(bù)是唯一可以(yǐ)解释(shì)这(zhè)个现象的(de)原因。在一项新的(de)研(yán)究当中，科(kē)学家们(men)发现，几乎没有引力(lì)效应的遥远恒星之间，也(yě)会出现三角形中线长公式是什么，中线长公式是什么原因速度(dù)上的(de)微小(xiǎo)差异。另外(wài)，天(tiān)文(wén)学家(jiā)还发现了一个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距(jù)离地(dì)球大约2.5亿光年(nián)，大小和(hé)银河系不(bù)多，但是星系当中存(cún)在(zài)的恒(héng)星数量却只有(yǒu)银河系的千分之一(yī)。

所以在理(lǐ)论上，该星系必须存在(zài)暗物质(zhì)，否(fǒu)则就会分崩离析。但是科学家们使用(yòng)最(zuì)先进的望远(yuǎn)镜对其进行(xíng)了40个(gè)小时的详细(xì)测(cè)量之后，发(fā)现星系中的恒星运动是可(kě)以用正常(cháng)的物质和力学定律(lǜ)来解释的。那(nà)么又有人提出，也许该星系的(de)暗(àn)物(wù)质，已经被附(fù)近(jìn)的另一个大(dà)星系剥离了。奇怪的是，它的(de)附近(jìn)没有(yǒu)任何星系存(cún)在。造成这些现(xiàn)象的除了暗(àn)物质的假说之外，另(lìng)一(yī)种可能就是人类(lèi)对引力的理解还不够全面，引力很可能(néng)在(zài)不同尺(chǐ)度空(kōng)间(jiān)中(zhōng)的工作方(fāng)式(shì)是不同的，这意味着在行星系尺(chǐ)度中的天(tiān)体会沿着它们的轨道(dào)，按照我们所理解的方式(shì)运动。但是上(shàng)升到星系和(hé)星团的(de)尺度，引力之间(jiān)的相互作用则是不同的方式。对于(yú)在星系团之间的相互作用(yòng)，科(kē)学家还引入了外部场(chǎng)效应的概(gài)念(niàn)，指(zhǐ)的是(shì)在数(shù)百万光年的规模(mó)上，巨大的质量之间会产生对(duì)彼此特(tè)殊的效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意味(wèi)着我们需要对现在的物(wù)理定律进行修正，这些(xiē)发现(xiàn)也让很多(duō)人认为暗(àn)物质假说(shuō)理论(lùn)就此终(zhōng)结。但是在宇宙(zhòu)当中还有关于(yú)暗物(wù)质存在的其(qí)他的理论证据(jù)，这些(xiē)理论证(zhèng)据是蒙德理论所(suǒ)没(méi)法解释的“引(yǐn)力(lì)透镜(jìng)”。

径向距(jù)离为37亿光年的子弹星系团(tuán)，由两个碰(pèng)撞的星(xīng)系团所组成，类似这样的星团，它们大部分的普(pǔ)通质(zhì)量都在(zài)星系的气体当中。当星团(tuán)以1000万公里/小时发生碰撞(zhuàng)的(de)时候(hòu)，星际气体的相互作用(yòng)就会导致温度的急剧升高，速度大幅(fú)降低。所以在理(lǐ)论上，在碰撞之后，子弹星系(xì)团大部分(fēn)的质量将(jiāng)位于所有这些气体所在的中间区域。那么我(wǒ)们(men)通过什么来验证它的质量区域到底是(shì)不是集中(zhōng)在中间(jiān)呢(ne)？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太(tài)空望远镜(jìng)传回了宇宙当(dāng)中第一张全彩的高清照(zhào)片，在照(zhào)片(piàn)中我们可以明显地(dì)看到很多星系似乎被(bèi)拉(lā)伸(shēn)产生了(le)巨(jù)大的形变(biàn)。其实这些星系本身并不是真的被扭曲了(le)，也(yě)不是韦(wéi)伯望远(yuǎn)镜出了什(shén)么(me)问题，而是这样极遥远(yuǎn)的天体和我们地(dì)球上(shàng)的(de)观测(cè)者(zhě)之间。被一个质量(liàng)超级巨大的天体(tǐ)遮挡，这个超大质量的(de)东(dōng)西(xī)的(de)引(yǐn)力，会使身后更(gèng)遥远星(xīng)系(xì)的光都发生了扭曲。这个现象就是引力透镜效(xiào)应。这个巨大的天(tiān)体可(kě)能是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所以(yǐ)当人们对子弹星系团(tuán)观测的时候，发现(xiàn)它的大(dà)质(zhì)量区(qū)域(yù)并不(bù)是在(zài)中间，而(ér)是在两(liǎng)侧。所以(yǐ)最好的解(jiě)释方法就(jiù)是当星团发生全部的碰撞时，可被观测到的质(zhì)量气体被卡在了中间，暗物(wù)质则直接通过(guò)了(le)这个区域，并在两边形成(chéng)了引(yǐn)力透镜。对子弹星(xīng)系团(tuán)的引力透镜研究也被(bèi)认为是(shì)暗物(wù)质存在的迄今为(wèi)止最好(hǎo)的(de)理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中(zhōng)最古老的光(guāng)。从宇(yǔ)宙大(dà)爆炸开始，38万年之后(hòu)，可见光终于可以畅(chàng)通无阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背(bèi)景上留下了各相同性的微波辐射。其中红色的部分表示温度较高的区(qū)域(yù)，蓝色则表示相对(duì)较冷的区域(yù)，但实际(jì)上它们之(zhī)间的温差只有万分之(zhī)一。

科学家们(men)通过对前景(jǐng)背景分(fēn)离后的(de)二值图像(xiàng)进行连通域提(tí)取和标记之后发现，如(rú)果宇宙当(dāng)中没有暗物质，图(tú)形看起来不应(yīng)该是这样的，而随着暗(àn)物(wù)质的(de)增加(jiā)，一些峰值的(de)幅度会(huì)减小，才变(biàn)得看(kàn)起来(lái)“和谐(xié)”。为了匹配(pèi)宇宙微波背景(jǐng)辐射的测量值(zhí)，我们需要的暗(àn)物质(zhì)大约是普(pǔ)通物(wù)质的5倍。这(zhè)个数字与解释星系当中恒(héng)星运动(dòng)所(suǒ)需要的暗物质比例是(shì)一(yī)致的。这就意(yì)味(wèi)着。

用了一个简单的理论框架，就很好(hǎo)地解释了很多不同(tóng)的(de)观(guān)测结果。而暗物质的本质就(jiù)是宇宙当中存在着某种(zhǒng)类型的粒子，它(tā)们不(bù)参与任何其(qí)他的电磁作用，只通过引力来相互作用。所(suǒ)以如果(guǒ)能够找到这种粒(lì)子的存(cún)在，就相当于找到了暗物(wù)质存在(zài)的实际证据(jù)。这种(zhǒng)粒子(zi)到底(dǐ)是(shì)什么(me)？科(kē)学家们(men)已经提出了数十种的(de)假(jiǎ)想目标，而要寻找这些不同(tóng)的目标(biāo)粒子所需要(yào)的实(shí)验方式也不相(xiāng)同。在过去的几十年(nián)当中，人类为了寻找这些看不见、摸(mō)不(bù)到，几乎(hū)不会(huì)与常(cháng)规物质相(xiāng)互作用(yòng)的“暗物质”，科学家们已经进行了超(chāo)过(guò)50次(cì)的实验，却(què)没有任(rèn)何实质性的(de)发现(xiàn)，除了一个(gè)地方(fāng)，意大利的格兰萨(sà)索山(shān)，隶(lì)属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下(xià)1400米(mǐ)处的地下矿井(jǐng)当中，藏(cáng)着地球(qiú)上最大的地学(xué)实验室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一(yī)个(gè)三层楼高的探测器，一直致力(lì)于(yú)寻找(zhǎo)暗(àn)物质粒子(zi)的(de)周期性震荡。

三角形中线长公式是什么，中线长公式是什么原因"async" data-ratio="0.7504051863857374" 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)，这里的科学家声称观测到了某种信号。经(jīng)过了20多年(nián)的数据收(shōu)集，人们发现(xiàn)了一个有趣(qù)的事(shì)情。探测率会在每(měi)年的6月份达到峰值(zhí)，然后在11月降到最(zuì)低(dī)，而且(qiě)在20年(nián)当中(zhōng)每(měi)年都是一(yī)样(yàng)。一些科学家认为这可能是(shì)人(rén)类发(fā)现暗物质的第一个直接证据。

但(dàn)是为什么暗(àn)物质会(huì)产生周期性(xìng)的(de)年度信号呢？刚才我们(men)讲了(le)太阳系(xì)正在以220公里/秒的速度围绕着(zhe)银河系进行移动，那么如果暗(àn)物质存在宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)，这(zhè)意味着我们也在(zài)以(yǐ)这样的速度在穿越着暗物(wù)质流，这个过程中会产生相应的振荡，同时地球又(yòu)以30公里/秒的速(sù)度围(wéi)绕(rào)太阳(yáng)进行(xíng)旋转。所以有半年的(de)时间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银河(hé)系的(de)方向是一致的，而另外半年则与(yǔ)之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳的方向正(zhèng)好达到完(wán)全一致，这是(shì)理论(lùn)上地球穿(chuān)越暗物质流最快(kuài)的(de)时段。而在11月份，又恰好达(dá)到(dào)了最慢(màn)值。尽(jǐn)管在实际的情况中，太阳系相(xiāng)对(duì)银河系的平面(miàn)呈(chéng)现了60度的倾斜，但是这并不影响这个理论(lùn)的有(yǒu)效性。

因此科学(xué)家认为这可以用来解释，研究人员们所观测到(dào)的周期(qī)性信号。当然也可(kě)能有其他的情况(kuàng)，造成这种年度(dù)周期信(xìn)号的(de)差异(yì)也可能是(shì)温(wēn)度、湿度(dù)、土壤中(zhōng)的水(shuǐ)分、高山(shān)上(shàng)的积(jī)雪，甚至连意大利游客的数量也符合这(zhè)个(gè)周期的规律。

所以，科学家们(men)又在南半球建立了(le)一个几乎相同的实验(yàn)室，这里的季(jì)节与之前的实验(yàn)室正好相反，而在这里，地球穿过暗物(wù)质流的运动(dòng)特征和第(dì)一个实验室(shì)是(shì)一样的(de)。

因此，如(rú)果在这里可以得到相同(tóng)的信号，就可以成为暗(àn)物质(zhì)所存在的非常有力的证据了。但是由(yóu)于这个实验(yàn)室刚刚建成不(bù)久，所以截至目前还无法提(tí)供相应的数据支持(chí)。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台(tái)太空望远镜叫做(zuò)“南希(xī)格雷斯罗(luó)曼”，它的主镜大小跟哈勃望(wàng)远(yuǎn)镜相同，但它的宽视场(chǎng)仪器提供(gōng)的视野是哈勃红外仪(yí)器的100倍。南希格雷斯罗(luó)曼太(tài)空望远镜其中一个关键的用途就是探索暗物质背(bèi)后的(de)奥秘，对(duì)于探测(cè)的结(jié)果，我们(men)只(zhǐ)能拭(shì)目(mù)以待(dài)了。费米实验室粒子天体物理(lǐ)中心的(de)科学(xué)家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗物质(zhì)存在，它们(men)极有(yǒu)可能拥有另一(yī)种神(shén)秘的效(xiào)应(yīng)，这种暗物质效应，会支(zhī)持(chí)宇(yǔ)宙当中生(shēng)命的诞生，或者说(shuō)是(shì)生命进化的(de)一个重要因素(sù)。

如(rú)果这一(yī)理(lǐ)论得到(dào)进一步的证实(shí)，那么遍布(bù)宇(yǔ)宙当中的暗物(wù)质会(huì)不会意味着人(rén)类并不(bù)孤(gū)单呢(ne)？或(huò)许在(zài)宇(yǔ)宙当中(zhōng)某个角(jiǎo)落的行星上，暗物质正(zhèng)在通过这样的效应创(chuàng)造生命。当(dāng)然，这些推论的大(dà)前提是要(yào)先(xiān)找到暗物质存在的(de)实(shí)际证据。那么小伙(huǒ)伴(bàn)们，你们(men)觉得(dé)暗物质(zhì)到底(dǐ)存(cún)不存在呢(ne)？喜欢请点赞，你(nǐ)的支持是我(wǒ)更新的动力！

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