宇宙(zhòu)是“人为制造(zào)”的？为何会(huì)存在科学无法(fǎ)解释的“暗物质”？暗物(wù)质又究(jiū)竟是(shì)什么(me)？人类为了寻找暗物质存在的证据，科学家们在过去的几十年当中进行了超(chāo)过50次的长期实验，但(dàn)是却没(méi)有发现任何的有效(xiào)证据。除了一个地方(fāng)，在1687年出版(bǎn)的自然哲学数学原理一书中，埃(āi)萨(sà)克牛顿发表了万有(yǒu)引力定律，它(tā)揭示(shì)了(le)宇宙中天体运动的规律。往(wǎng)后的几百年(nián)来，当天文学家们发现某些天体运行轨道出现(xiàn)异常，不符合万有引(yǐn)力定律的(de)时(shí)候(hòu)，他们就会知道，周(zhōu)围一(yī)定有未知的天体通过(guò)引力在摄动它(tā)的轨道(dào)。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通过天王星运行轨(guǐ)道的异(yì)常，推(tuī)算(suàn)并且发现了海王星的存在。另外(wài)，哈雷彗(huì)星、冥王(wáng)星的发现都(dōu)是应用万有引力定律所取得重大(dà)天文成就(jiù)的例(lì)子。但是这些发现都是在恒星系统(tǒng)的(de)尺度当中，可当(dāng)我们上升到星(xīng)系或者(zhě)是星(xīng)团(tuán)的尺度(dù)，事(shì)情(qíng)就(jiù)开(kāi)始变(biàn)得诡异(yì)了。

池鱼思故渊的上一句是什么，羁鸟恋旧林池鱼思故渊atio="0.5500910746812386" data-type="jpeg" data-w="1647" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/7e58e8fcd62ac7f.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹(zī)威基正在研究(jiū)和测量后(hòu)发(fā)星系团的(de)质量(liàng)。这是一个由(yóu)数千个星(xīng)系(xì)所组成的巨大星系团，这(zhè)些星系被引力束缚在一起。测量(liàng)星系团的质量一般会使用到两种方法(fǎ)，当两种方法(fǎ)结(jié)果一致，就可(kě)以确定其质量的范围(wéi)。

第一种是获得其"光度(dù)学的(de)质(zhì)量"，需要的数据(jù)是测量各(gè)个(gè)星系(xì)的(de)光度。

第(dì)二种是动(dòng)力学(xué)质量的计(jì)算，是利用光(guāng)谱(pǔ)红移测量星系(xì)团中(zhōng)的各个星系相对于星系(xì)团的运动速度。当测(cè)量(liàng)结果出来(lái)之后，兹(zī)威基彻底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟然是(shì)“光度学质量”的(de)400倍。这意味着，后发(fā)座(zuò)星系(xì)团有99%的(de)质量消失了(le)，或者说这99%的质量(liàng)并(bìng)不以可见(jiàn)光的形(xíng)式所(suǒ)存(cún)在，我(wǒ)们无法看到。最诡异的是，在测(cè)量速度的过程中(zhōng)，兹威基(jī)发(fā)现星系团中很多星系的速(sù)度比(bǐ)理论(lùn)上要快得多(duō)，按照牛顿(dùn)的运(yùn)动学(xué)定(dìng)律，仅靠这些可见星系的质(zhì)量所产生的引力是无法将它们束缚在星系(xì)团内的，它(tā)们早就应该被抛(pāo)出星系团之外了(le)，除非(fēi)有一种神(shén)秘的力量在起作用，这种(zhǒng)力量来源于某种隐(yǐn)形的物质。

据此，兹维基提出(chū)了这样部分不(bù)可见的暗质，它不发(fā)散光、吸光、反射光，但是它们(men)却占据着宇宙中(zhōng)绝大部分的质量(liàng)。只是当时的人们(men)对这样的一种说法不屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这个词才(cái)再一次出现(xiàn)。天文学家维拉鲁宾和肯(kěn)特福特(tè)在观(guān)测仙女座星系中的恒(héng)星运动。理论上来说，距离中心越远的恒星在其轨道上的运行速度(dù)就会越慢。但是他(tā)们观测的(de)结果却让人感到不可(kě)思议。

随着(zhe)与中心(xīn)距离的(de)增加，恒星的旋转速度几乎(hū)保持不变。可是根据牛顿的万有引力定律(lǜ)，在星系(xì)当中(zhōng)如果没(méi)有足够大(dà)的质量来(lái)吸引它们，这些外围的恒星早就被甩到(dào)宇宙当中了。基于(yú)这种现象，科学家们会使用一种相对标准的方法来解释暗物(wù)质(zhì)的存在，这种方法就是测量星(xīng)系当中(zhōng)气体在X轴上距离星系中心的距(jù)离(lí)，以及在(zài)Y轴上气体(tǐ)的旋(xuán)转速度。如果出现异常的(de)结(jié)果(guǒ)，就(jiù)认为是由暗(àn)物质的力(lì)量进(jìn)入其中。

于是科学(xué)家们通(tōng)过射电望(wàng)远(yuǎn)镜测量了距离星(xīng)系(xì)中心更远距离的氢元素，发现它们(men)的旋转速度并不符合牛(niú)顿的(de)力学定律(lǜ)。我们的太阳系(xì)也不例外(wài)，太阳系位于银(yín)河系(xì)的(de)第三(sān)悬臂之上，距离银(yín)河系中心2.6万光年(nián)，根据万有引力(lì)定律进行计算，太(tài)阳系的运行速度应该是(shì)160千米/秒，但实(shí)际上(shàng)，太阳系池鱼思故渊的上一句是什么，羁鸟恋旧林池鱼思故渊(xì)正(zhèng)在以220千米/秒的速度围绕银河系(xì)旋转，这个实际速(sù)度远(yuǎn)远(yuǎn)大(dà)于理(lǐ)论速度，那(nà)么产生(shēng)以(yǐ)上这种(zhǒng)向(xiàng)心(xīn)加速度的(de)原因很可(kě)能(néng)就是存在(zài)着一种我(wǒ)们看(kàn)不到的物质，是这(zhè)些暗物质的引力效应将星系聚集在了一起(qǐ)。

也是从(cóng)这时(shí)开始，越来越多的(de)研究人员(yuán)开始相信暗物质的存在。科学(xué)家(jiā)根据星系外恒(héng)星轨道的速度，估算在星系当中暗物质的(de)质量占整个星系(xì)质量的85%。但是，暗(àn)物质(zhì)并不是唯一可以解释这个现象的(de)原因。在一项新的研究当中，科(kē)学(xué)家们发(fā)现，几(jǐ)乎没有(yǒu)引力效应的遥远恒星之间(jiān)，也会出现速度上的(de)微小(xiǎo)差异。另外，天文学家还发(fā)现了一(yī)个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地球大(dà)约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星(xīng)系(xì)当中存在(zài)的(de)恒(héng)星数量却只(zhǐ)有银河系的千分之(zhī)一。

所以(yǐ)在理论上，该(gāi)星系必须存在暗物质，否(fǒu)则就会分(fēn)崩(bēng)离析。但(dàn)是科(kē)学家们使用最先进的望(wàng)远镜对其进行(xíng)了40个小时的详(xiáng)细测量之后，发现星(xīng)系中的恒星运动是(shì)可(kě)以用正常的物质和(hé)力学定律来(lái)解(jiě)释(shì)的。那么(me)又有(yǒu)人(rén)提(tí)出，也(yě)许该星系的(de)暗(àn)物质，已(yǐ)经被(bèi)附近的(de)另一(yī)个大(dà)星系剥离(lí)了。奇怪的是，它的附近没有任何星系存(cún)在。造成这些现象的(de)除了暗物质的假说之外(wài)，另一种可能就是人类对引力的理(lǐ)解还不够全面，引力很(hěn)可能在不同尺度空间(jiān)中的工作(zuò)方式是不同(tóng)的，这意味(wèi)着在行星系尺度(dù)中的天体会沿着它们的轨道(dào)，按照(zhào)我们所理解的(de)方式运动。但是(shì)上升到(dào)星系(xì)和(hé)星团的(de)尺(chǐ)度，引力之间(jiān)的相互作(zuò)用则是不(bù)同的(de)方式。对于(yú)在星系(xì)团之间的(de)相(xiāng)互(hù)作用，科学家(jiā)还引(yǐn)入(rù)了外(wài)部场效应的概念，指的是在数(shù)百(bǎi)万(wàn)光年的规模上，巨大的(de)质(zhì)量之间会产(chǎn)生(shēng)对彼(bǐ)此特(tè)殊的效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理论成(chéng)立(lì)，这意(yì)味(wèi)着我们(men)需要对(duì)现在的物理定律进行修正，这些发现也(yě)让很多人认为(wèi)暗物(wù)质假说理论就此终结。但是在宇宙当中还有关于暗(àn)物质存在的其他的理(lǐ)论证据，这些(xiē)理论证据是(shì)蒙德理论所没法解释的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由两个碰(pèng)撞(zhuàng)的星系团所组成，类(lèi)似这样的星(xīng)团(tuán)，它们大部分(fēn)的普通质量都在(zài)星系的(de)气体当中。当(dāng)星团以(yǐ)1000万公里/小时(shí)发(fā)生碰撞的时(shí)候，星际气(qì)体的相互作用就会导致温(wēn)度的急剧(jù)升高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰(pèng)撞之后，子弹(dàn)星系(xì)团大部分(fēn)的(de)质量将位于所有这些气体所在的(de)中间区域(yù)。那么我们通(tōng)过什(shén)么来验证它的质量(liàng)区域到底是不(bù)是集(jí)中在(zài)中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回(huí)了宇(yǔ)宙当中第一张全(quán)彩的高清照片，在照片中(zhōng)我(wǒ)们可(kě)以明显地看到很(hěn)多(duō)星系(xì)似乎被拉伸(shēn)产(chǎn)生了巨大的形变。其实这些(xiē)星系本(běn)身并(bìng)不(bù)是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了(le)什么问题(tí)，而是(shì)这样极(jí)遥远的天体和我们地球上的观测(cè)者之间(jiān)。被一(yī)个质量超级巨(jù)大的天体遮(zhē)挡(dǎng)，这个(gè)超大质量的东西的引(yǐn)力，会使(shǐ)身后更遥远星系的光都发生了扭曲。这个现(xiàn)象就是(shì)引力透镜效应。这个巨大的天体(tǐ)可能是超大质量的(de)黑洞或者是暗物质。

所以当(dāng)人们对子弹星系团观测的时候，发现它的(de)大(dà)质量区域并不是在中间(jiān)，而是在两侧。所(suǒ)以最好的(de)解释方法就是当星团发(fā)生全部的(de)碰(pèng)撞时，可被观测到(dào)的(de)质量(liàng)气体(tǐ)被卡(kǎ)在了中(zhōng)间，暗物质则直接通过了这个区域(yù)，并在两边(biān)形成了引力透(tòu)镜。对(duì)子弹星系团的引力透镜研究(jiū)也被(bèi)认为是暗物(wù)质存(cún)在的迄(qì)今为止(zhǐ)最好的理论证(zhèng)据。

除此之外，还(hái)有(yǒu)来自宇宙当(dāng)中最古老的光。从(cóng)宇宙大(dà)爆炸开始，38万年之后，可见光(guāng)终于可(kě)以畅通无阻(zǔ)地穿(chuān)越在宇宙(zhòu)当中了。经过了130多(duō)亿年之后，这些光(guāng)在宇宙空间背景上留下了各相同性(xìng)的微(wēi)波辐(fú)射。其中(zhōng)红(hóng)色的(de)部(bù)分(fēn)表示温度(dù)较高的(de)区域，蓝色则表示(shì)相对较冷(lěng)的区域，但实际上它(tā)们之间的温差只有(yǒu)万(wàn)分之一。

科学家们(men)通过(guò)对前(qián)景背景分离后(hòu)的二值(zhí)图像进行连通(tōng)域提取和标记之后发现，如果(guǒ)宇宙当中没(méi)有暗物质，图形看起来不(bù)应(yīng)该是这(zhè)样(yàng)的，而(ér)随着(zhe)暗物质的增(zēng)加，一些峰值的幅度会减小，才变(biàn)得看起来“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙微波背景辐射的测量(liàng)值，我们需要的暗物质大约(yuē)是普通物质的5倍。这(zhè)个(gè)数字与解释星(xīng)系当中(zhōng)恒星运动(dòng)所需要(yào)的暗物质比例是一(yī)致的。这就意味着。

用了一个简(jiǎn)单的理论框(kuāng)架，就很(hěn)好地解释(shì)了很多不(bù)同的观(guān)测结果。而暗物质的(de)本质(zhì)就是宇宙(zhòu)当(dāng)中存在着(zhe)某种类型的粒子，它们不参与任(rèn)何(hé)其(qí)他的电磁作用，只通过引力来相互作用。所以如果能够找(zhǎo)到(dào)这种粒子的存在，就相当于(yú)找到了暗物质存在(zài)的(de)实际(jì)证据。这(zhè)种粒子到底是什(shén)么？科(kē)学家们已经提出了数十(shí)种的假想(xiǎng)目标，而要寻(xún)找这些不同(tóng)的目标粒子所(suǒ)需要的实验方式也不相同。在(zài)过去的几(jǐ)十(shí)年当中，人类为了寻找这些看不见、摸(mō)不到，几乎不会与(yǔ)常规物质相互作用(yòng)的“暗(àn)物(wù)质”，科学家(jiā)们已经进行了(le)超过50次(cì)的实验，却没有任(rèn)何实质性的发现，除了一个地方，意大利的(de)格兰(lán)萨(sà)索山，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在(zài)山下1400米处的地下矿井(jǐng)当中，藏着地球上最大的地学(xué)实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直致力于(yú)寻找暗物质(zhì)粒(lì)子的周期(qī)性震荡。

自1997年(nián)以来，这(zhè)里的科学(xué)家(jiā)声称(chēng)观测到了某种(zhǒng)信号(hào)。经过了20多年的(de)数据收集，人们发现了一个有趣的事情。探测(cè)率会在每年的(de)6月份达到(dào)峰值，然后(hòu)在11月降到最低(dī)，而且在20年当中每年都是一样。一些科学家认为这(zhè)可能是人类发现暗物质的第一个直(zhí)接证据。

但(dàn)是为(wèi)什么暗物质会产生周期性(xìng)的年度(dù)信号呢？刚(gāng)才我们讲了(le)太阳系(xì)正在以220公里/秒的速度围(wéi)绕着银河系进行(xíng)移动，那么如果暗(àn)物质存在宇宙当中，这意(yì)味着我(wǒ)们也在以这样(yàng)的速度在(zài)穿越着暗物质(zhì)流，这个过程中会产生(shēng)相应的振荡，同时地(dì)球(qiú)又以30公里/秒的速度围绕太阳进(jìn)行旋转。所以有半年的时(shí)间，地球围绕太阳(yáng)的方向与太阳环绕银河系的方(fāng)向是一致(zhì)的，而(ér)另外半年则与之相反。

而在6月份的时候，地(dì)球与太阳的方向正(zhèng)好(hǎo)达到完全一致，这是理论上地球穿(chuān)越暗物质流(liú)最快的时(shí)段。而在(zài)11月份，又恰好达到了(le)最(zuì)慢值(zhí)。尽管在实(shí)际的情况(kuàng)中，太阳系(xì)相对银河系(xì)的平面呈现(xiàn)了60度的倾(qīng)斜，但是(shì)这并不影响这个理(lǐ)论的有效(xiào)性。

因此科学家认为(wèi)这(zhè)可以用来解释(shì)，研究人员们所(suǒ)观测到(dào)的周期(qī)性信(xìn)号。当然也可能(néng)有其他的情况(kuàng)，造(zào)成这种(zhǒng)年度周期信号的差(chà)异(yì)也可能是温度、湿度、土壤中(zhōng)的水分、高山(shān)上的积雪，甚(shèn)至连意大利游(yóu)客的数量也符合这个周期(qī)的规律。

所以，科学家们又在南半球建立了一(yī)个几(jǐ)乎(hū)相同的实(shí)验室，这里的季(jì)节与之前的实验室正好(hǎo)相(xiāng)反，而在这里，地球穿过暗物质(zhì)流的运(yùn)动(dòng)特征(zhēng)和第一个实验室(shì)是(shì)一(yī)样(yàng)的。

因(yīn)此，如果在这里可以(yǐ)得(dé)到相同的(de)信(xìn)号，就(jiù)可以成为暗物质所存在(zài)的非常有(yǒu)力的证据了。但是由于(yú)这个(gè)实验室刚刚建成(chéng)不久(jiǔ)，所以(yǐ)截至(zhì)目前还无法提供(gōng)相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射一(yī)台新的望远镜，这台太空(kōng)望(wàng)远(yuǎn)镜叫做“南(nán)希(xī)格雷斯罗曼”，它的(de)主镜(jìng)大小跟哈勃(bó)望远(yuǎn)镜相同，但它的(de)宽视场(chǎng)仪器(qì)提供的(de)视野是哈勃红外仪(yí)器(qì)的100倍。南(nán)希格雷斯罗曼太空望远镜其(qí)中一个关键的用途就是探索(suǒ)暗(àn)物质背后的(de)奥秘，对于探测的结(jié)果，我们只能拭目(mù)以待了(le)。费米实验室(shì)粒子天体(tǐ)物(wù)理中(zhōng)心的科学(xué)家丹琥珀和(hé)贾森斯特(tè)芬研究发现，如(rú)果暗物质存在，它们极(jí)有可能拥有另一种神秘的(de)效应，这(zhè)种(zhǒng)暗物质效应(yīng)，会支持(chí)宇(yǔ)宙当(dāng)中生命(mìng)的诞生，或者说是生命(mìng)进化的一个重要因素(sù)。

如果(gu池鱼思故渊的上一句是什么，羁鸟恋旧林池鱼思故渊ǒ)这一理论得到(dào)进一步的证实，那么遍布宇宙当中的(de)暗物质会不会(huì)意味着人类并不孤单(dān)呢(ne)？或许在宇宙当中某个角落的行星(xīng)上，暗物(wù)质正在(zài)通过这样的效应创(chuàng)造生命(mìng)。当然(rán)，这(zhè)些推论的大前提是要(yào)先找到暗物(wù)质存在的实(shí)际(jì)证据。那么小伙伴们(men)，你们(men)觉得(dé)暗物质(zhì)到底存不存在(zài)呢？喜欢请点赞，你的(de)支持是我(wǒ)更新的动力！

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