宇宙是“人(rén)为制造”的？为何会存在科学无法解释(shì)的“暗物质”？暗物(wù)质又究竟是(shì)什么？人类为(wèi)了(le)寻找(zhǎo)暗物质存(cún)在的证据，科(kē)学家(jiā)们在过去(qù)的(de)几十年当中进行了超过50次(cì)的长期(qī)实验，但是却没有发现任何的(de)有效证据(jù)。除了(le)一个地(dì)方(fāng)，在(zài)1687年出版的自然(rán)哲学数学(xué)原理一书中，埃萨(sà)克牛顿发表了万有引力(lì)定(dìng)律，它揭示了宇宙中(zhōng)天体运(yùn)动(dòng)的规律。往后的几百年来，当(dāng)天文学家们发现某些天体运行轨道(dào)出现(xiàn)异常，不符合(hé)万有(yǒu)引力定律(lǜ)的时候，他们就会知(zhī)道，周围一定有未(wèi)知的天体通过引力在摄动它(tā)的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶(yé)就通过天王星运行(xíng)轨道(dào)的异常，推算并且发现了海王星的存(cún)在。另外，哈雷彗(huì)星、冥(míng)王星的发现都是应用万有引力定(dìng)律所取得重大天文成就的例子(zi)。但是(shì)这些发现都是(shì)在恒星系统(tǒng)的尺度当(dāng)中，可当我们(men)上升到星系或者是星团的尺度，事情就开始变得(dé)诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物理学家(jiā)弗(fú)里(lǐ)茨兹威(wēi)基正在研究和测量后发星系团的(de)质量。这是一个(gè)由数(shù)千(qiān)个星系(xì)所组(zǔ)成的巨大星(xīng)系团，这些星系被引(yǐn)力束缚(fù)在一起。测量星系(xì)团的质量一般会使用(yòng)到两种方法，当两种方法结果(guǒ)一致(zhì)，就可以确定(dìng)其质量的(de)范(fàn)围。

第一种是(shì)获得其"光度学的质量"，需要(yào)的(de)数(shù)据是测量各个星系(xì)的(de)光度。

第二(èr)种(zhǒng)是动(dòng)力学质量的计(jì)算，是利用光谱红移测量星系团中的各(gè)个(gè)星系相对于星(xīng)系团的运动速度。当测量结果出来之后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光(guāng)度学(xué)质量”的400倍(bèi)。这意味着(zhe)，后发座星系(xì)团有(yǒu)99%的质量消失了，或者说这99%的质量并不以可见光的形式所存在，我(wǒ)们无法看到。最诡异的是(shì)，在(zài)测(cè)量速度的过程(chéng)中，兹(zī)威基发(fā)现(xiàn)星系团中(zhōng)很(hěn)多星系的速(sù)度比理论上要快得多，按照(zhào)牛(niú)顿的运动学定律，仅靠(kào)这(zhè)些(xiē)可见星系的质量(liàng)所(suǒ)产生的(de)引力是无法将(jiāng)它们束缚(fù)在星系团内的，它们早就应该被抛出星系(xì)团之外了，除非有(yǒu)一(yī)种神秘(mì)的力量在起作用，这种(zhǒng)力量(liàng)来源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提出了(le)这样(yàng)部分不(bù)可见的暗质(zhì)，它不发散光、吸(xī)光、反射光，但(dàn)是它们(men)却(què)占(zhàn)据着宇宙中绝大部(bù)分(fēn)的质量。只(zhǐ)是(shì)当时的人(rén)们对这样的一种(zhǒng)说法不屑(xiè)一(yī)顾。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这个词才(cái)再一次出(chū)现。天文学家维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在观测仙女座星系中的恒星运动。理论上来说，距离中心越远的恒(héng)星(xīng)在(zài)其(qí)轨道(dào)上(shàng)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(gǎn)到不可思议。

随着与(yǔ)中心(xīn)距(jù)离的增加(jiā)，恒星的旋转速度(dù)几乎保持不变。可是根据牛(niú)顿的万有引力定律，在星系(xì)当(dāng)中如果没有(yǒu)足(zú)够大的质(zhì)量(liàng)来(lái)吸引(yǐn)它们，这(zhè)些外围的恒星早就被甩(shuǎi)到宇(yǔ)宙当中了。基于(yú)这种现(xiàn)象，科学(xué)家们(men)会使用一种相对标准的方法来解释暗(àn)物质的存在(zài)，这种方法就是测量星(xīng)系当中气体在X轴上距(jù)离星系中心的距离，以(yǐ)及(jí)在Y轴上气体的(de)旋转速度。如(rú)果出现异常(cháng)的结果，就认为是由暗物质的力量(liàng)进入其中(zhōng)。

于是科学(xué)家(jiā)们(men)通过射电望远镜测量了距离星系中(zhōng)心更远距(jù)离的氢(qīng)元素，发现它们(men)的(de)旋转速度并(bìng)不符合牛顿的力学定(dìng)律。我们的太阳系也(yě)不(bù)例外，太(tài)阳系位于银河系的第三悬臂(bì)之上(shàng)，距离(lí)银(yín)河系中心2.6万光年(nián)，根据万有引(yǐn)力定律进(jìn)行计(jì)算，太阳系的运行速度应该是(shì)160千(qiān)米/秒，但(dàn)实(shí)际上，太阳系(xì)正在以220千米/秒的(de)速度围绕银河(hé)系旋转，这个实(shí)际速度远(yuǎn)远(yuǎn)大于理论速度，那么产生(shēng)以上这种向心加速度的原因(yīn)很可能就是存在着一种我们(men)看(kàn)不到的(de)物质，是这些暗物(wù)质的(de)引(yǐn)力效(xiào)应(yīng)将星系聚集在了一起。

也(yě)是(shì)从这时开始，越来越多的研究人员(yuán)开始相信暗物质的存(cún)在(zài)。科学家根据星(xīng)系外(wài)恒星轨(guǐ)道的速度，估算(suàn)在星系当中暗物质的质(zhì)量占整个(gè)星系质(zhì)量的85%。但是，暗物(wù)质并(bìng)不是唯一可以解释这个(gè)现象的(de)原因。在一项新的研究当中，科学(xué)家们发现(xiàn)，几乎没有引(yǐn)力效(xiào)应的遥远(yuǎn)恒星之间(jiān)，也会出现速度上的微小差(chà)异。另外，天文学(xué)家还发现了一(yī)个反常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星(xīng)系距(jù)离地球(qiú)大约(yuē)2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河系不(bù)多(duō)，但是(shì)星系(xì)当中存(cún)在的恒星(xīng)数量(liàng)却只有银(yín)河(hé)系(xì)的千分之一。

所以在理论上，该(gāi)星系(xì)必(bì)须存在(zài)暗物质，否(fǒu)则就会分崩离析。但是科学(xué)家们使用最先进的望远(yuǎn)镜对其进行(xíng)了40个小时的(de)详细(xì)测量(liàng)之后(hòu)，发现星(xīng)系中的(de)恒星运动(dòng)是可以用正常的物质和力学定律来(lái)解释(shì)的。那(nà)么又有人提出，也许该星系(xì)的暗物质，已经被附近(jìn)的(de)另一个大星系剥离(lí)了。奇怪的是，它(tā)的附近没(méi)有任何(hé)星系存在。造(zào)成(chéng)这些现象的(de)除了暗物(wù)质的(de)假说(shuō)之外，另(lìng)一种可能就是人类对引力的(de)理(lǐ)解还不(bù)够全面，引力很可(kě)能在不同尺度(dù)空间中的工作方式是不同(tóng)的，这意味着在行(xíng)星系(xì)尺度中的天(tiān)体会(huì)沿着它们的轨道(dào)，按照(zhào)我们所(suǒ)理(lǐ)解的方(fāng)式(shì)运(yùn)动。但是上(shàng)升(shēng)到星系和星团的尺度，引力之间的(de)相(xiāng)互作用(yòng)则是不同(tóng)的方式。对于在(zài)星系团之(zhī)间(jiān)的相互作用，科(kē)学家(jiā)还引入(rù)了外部场效应的(de)概念，指的是在数百万光年的规模上，巨大的质量之间(jiān)会产生对彼此特(tè)殊的效(xiào)果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果(guǒ分分合合的爱情能长久吗，分分合合的爱情是真爱吗)MOND蒙德理论(lùn)成立，这意味着(zhe)我们需要对现(xiàn)在的物理定律进行修正，这些发现(xiàn)也(yě)让很多人认为暗物(wù)质假说理论就(jiù)此终结。但是在宇宙当中还有关于暗物质(zhì)存(cún)在的其他的(de)理(lǐ)论证据，这些理论证据是蒙德理论所没(méi)法(fǎ)解释的“引力(lì)透(tòu)镜”。

分分合合的爱情能长久吗，分分合合的爱情是真爱吗ing="async" data-ratio="0.5597331716191631" data-type="jpeg" data-w="1649" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/18fc0a6e444b507.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

径向距离为37亿光(guāng)年(nián)的子弹星系(xì)团，由两个碰撞的星系团所(suǒ)组成，类似这(zhè)样(yàng)的星团，它们大部分的普通质量都在星(xīng)系的气体(tǐ)当中。当星(xīng)团以1000万公(gōng)里/小(xiǎo)时发生碰撞的时(shí)候(hòu)，星际气(qì)体的相(xiāng)互(hù)作用就会导致温(wēn)度的急剧升(shēng)高，速度(dù)大(dà)幅(fú)降(jiàng)低。所以在理论上，在(zài)碰撞(zhuàng)之分分合合的爱情能长久吗，分分合合的爱情是真爱吗后，子弹(dàn)星(xīng)系(xì)团大部分的质量将(jiāng)位(wèi)于所有这些气(qì)体所在的中间(jiān)区域。那么我们通过(guò)什(shén)么来验证它(tā)的质量区域到底是不是集(jí)中在中间呢？前不(bù)久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太(tài)空望远镜传回了宇宙当中第一张全彩的高(gāo)清照片，在照片中我(wǒ)们(men)可以(yǐ)明显地(dì)看(kàn)到很多星系似(shì)乎被(bèi)拉伸产生了(le)巨大的形变(biàn)。其实(shí)这些星系本身(shēn)并(bìng)不是真(zhēn)的被扭曲了(le)，也不(bù)是韦伯(bó)望远镜出了什么问题，而是(shì)这样极遥远的天(tiān)体和我(wǒ)们地球上的观测(cè)者之间。被(bèi)一(yī)个质量超级(jí)巨大的天体遮挡，这个超大质量的东西的引(yǐn)力，会使身后更遥远星系(xì)的(de)光都(dōu)发生了扭曲。这(zhè)个现(xiàn)象就是引力透镜效(xiào)应。这(zhè)个巨大的天(tiān)体可能是(shì)超大(dà)质量的黑洞或者是暗(àn)物质。

所以当(dāng)人们对子(zi)弹星系团观测的时候，发现它的大质(zhì)量区域并不是(shì)在(zài)中间，而是在两侧。所以最好的解释方法就(jiù)是当星团发生全(quán)部的碰撞时，可被观测到(dào)的质量气体被卡在了中间，暗物质则直接通(tōng)过了这个区域，并在两边形成了引力透镜。对子弹星(xīng)系团的引(yǐn)力透镜研究也被认为是暗(àn)物(wù)质存在的迄(qì)今为止(zhǐ)最好的理论证据。

除此(cǐ)之外，还有(yǒu)来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可(kě)见光(guāng)终于可以(yǐ)畅(chàng)通无(wú)阻地穿越在宇宙当中了(le)。经过(guò)了130多(duō)亿(yì)年之后，这(zhè)些光在宇宙(zhòu)空(kōng)间背景上留下了各相同性的微波辐(fú)射。其中红色的部分(fēn)表示温度(dù)较高的(de)区域，蓝色则表示相对较(jiào)冷的区(qū)域，但实际上它们(men)之间(jiān)的温差只有万分(fēn)之一。

科学(xué)家们(men)通过对前景(jǐng)背景分(fēn)离后的(de)二(èr)值图(tú)像(xiàng)进行连通(tōng)域提取和标记之后(hòu)发(fā)现(xiàn)，如果宇宙(zhòu)当中没有暗物质(zhì)，图形看起(qǐ)来不应(yīng)该(gāi)是(shì)这样(yàng)的，而随着暗物质的(de)增加，一些峰值的幅度会减(jiǎn)小，才变得看起来“和谐”。为(wèi)了(le)匹配宇(yǔ)宙微(wēi)波背景(jǐng)辐射的测量值，我们(men)需(xū)要的暗物质(zhì)大(dà)约是普通(tōng)物质的5倍。这个(gè)数字与解(jiě)释星系当中(zhōng)恒星运动所需要的(de)暗(àn)物质比(bǐ)例(lì)是一致的(de)。这就意味(wèi)着。

用(yòng)了一(yī)个(gè)简(jiǎn)单的理论框架，就很(hěn)好地解(jiě)释了很多(duō)不同的观测(cè)结果。而暗物质(zhì)的(de)本质(zhì)就是(shì)宇宙(zhòu)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，只通过引力来相(xiāng)互(hù)作用(yòng)。所以如果能够找到这(zhè)种粒子的存在，就相当(dāng)于找到了暗物质存(cún)在的实际证据。这种粒子到(dào)底是什么？科学家们已经提(tí)出了数十种的假想目标，而要寻找(zhǎo)这些不(bù)同的目标(biāo)粒子所(suǒ)需要的实验方式也(yě)不相同(tóng)。在过去的几十年(nián)当中，人(rén)类为了寻找这些(xiē)看不见、摸不到，几乎(hū)不会与(yǔ)常规物质(zhì)相互作用的“暗物质”，科学家们已经进(jìn)行了超(chāo)过50次的实验，却(què)没有任(rèn)何实质性的发现，除了一个地方，意大(dà)利的格兰萨(sà)索(suǒ)山，隶属(shǔ)于(yú)阿(ā)尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处的地下矿(kuàng)井当中，藏着地(dì)球(qiú)上最(zuì)大(dà)的地(dì)学(xué)实(shí)验室，这(zhè)个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼高的探测器，一直致(zhì)力于寻(xún)找(zhǎo)暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来(lái)，这里的科(kē)学家声称(chēng)观测到了某(mǒu)种(zhǒng)信号。经过了20多年的数据收集，人(rén)们发(fā)现了一个有(yǒu)趣的事情(qíng)。探测率会(huì)在每年的6月份(fèn)达(dá)到峰值，然后在11月降到最低，而(ér)且(qiě)在20年当中每年都是一样。一些科学家认为这可能(néng)是(shì)人类(lèi)发现暗物质的(de)第一个(gè)直接(jiē)证据。

但是为什么暗物质会产生周期(qī)性的年(nián)度(dù)信号呢？刚才(cái)我们讲了(le)太阳系正在以220公里/秒的速(sù)度围绕着银河(hé)系进(jìn)行移动，那(nà)么如果(guǒ)暗物(wù)质存(cún)在宇(yǔ)宙当中，这意味着我们(men)也在(zài)以这样的速(sù)度在穿越着暗(àn)物质(zhì)流(liú)，这个过程中会产生相应的振荡，同时地球又以30公(gōng)里(lǐ)/秒的速度围绕太阳(yáng)进行旋转。所以有半年的时间，地(dì)球围绕(rào)太阳的方向与(yǔ)太阳环绕银河(hé)系的方向是(shì)一致的，而(ér)另外半年则与之(zhī)相反。

而在6月份的时(shí)候，地球(qiú)与太阳的方(fāng)向正好达到(dào)完(wán)全一(yī)致(zhì)，这是理论上地球(qiú)穿越暗物质(zhì)流最快(kuài)的时段。而在11月份(fèn)，又(yòu)恰好达到(dào)了最(zuì)慢值。尽(jǐn)管在实际的(de)情况中，太阳系(xì)相对银河系(xì)的平(píng)面呈现(xiàn)了60度的(de)倾斜，但是(shì)这并不影响这个(gè)理(lǐ)论(lùn)的有效性。

因此(cǐ)科学家(jiā)认为这可以用来解(jiě)释(shì)，研(yán)究人员们所观测到的周期性信号(hào)。当然(rán)也可(kě)能有(yǒu)其他的情况，造成这种年度周期信号的差异(yì)也可能(néng)是(shì)温度、湿度、土(tǔ)壤中的水分、高山(shān)上(shàng)的积雪，甚至连意大(dà)利游(yóu)客的数量(liàng)也符合这个周期的规律。

所以(yǐ)，科学家(jiā)们又(yòu)在南半球建立(lì)了一个几乎相同(tóng)的实验(yàn)室，这里的季(jì)节与之前的实(shí)验室正(zhèng)好相反，而在这里，地球穿过暗物质流(liú)的运动特(tè)征和(hé)第(dì)一个实(shí)验室是一样(yàng)的。

因此(cǐ)，如果在这里可(kě)以得到相(xiāng)同的信号，就可以成为暗物质所存(cún)在的非常(cháng)有力(lì)的证据了。但是由于这个实验(yàn)室刚刚(gāng)建成不久，所以截(jié)至(zhì)目前还无法提供相(xiāng)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，这台太空望远镜叫做“南希格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜(jìng)大(dà)小跟哈勃望远镜相同，但(dàn)它(tā)的(de)宽(kuān)视(shì)场(chǎng)仪(yí)器提(tí)供(gōng)的视野是(shì)哈勃红外仪器的100倍。南希格雷(léi)斯罗(luó)曼(màn)太空望远镜其中一个(gè)关键的用途就(jiù)是(shì)探索暗物质背后(hòu)的奥秘，对(duì)于探测的(de)结(jié)果，我们(men)只能拭目以待(dài)了(le)。费米实验(yàn)室粒子(zi)天(tiān)体物理(lǐ)中心的科学家(jiā)丹(dān)琥珀和贾森斯特芬研(yán)究发现，如果(guǒ)暗物质存在，它们极有可能拥有另一种神秘的效应，这种暗物质效应，会支(zhī)持宇宙当中生命的诞生，或者(zhě)说是生命进化的一个重要因素。

如(rú)果这一理论得到进一步的证(zhèng)实，那么遍布宇(yǔ)宙当中的暗(àn)物质会不会意(yì)味(wèi)着(zhe)人(rén)类并(bìng)不孤单呢？或许在(zài)宇(yǔ)宙(zhòu)当中某个角落的(de)行星(xīng)上，暗物质(zhì)正在通过这(zhè)样的效应创造生命(mìng)。当(dāng)然，这些推论(lùn)的(de)大前提是(shì)要先(xiān)找(zhǎo)到暗(àn)物质存在的实际(jì)证据。那(nà)么(me)小伙(huǒ)伴们，你们觉得暗物质(zhì)到底存(cún)不存在呢(ne)？喜欢请点赞，你的(de)支持是我更新的动力！

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