宇宙是“人(rén)为(wèi)制造”的？为何会(huì)存在科学(xué)无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类为(wèi)了寻找(zhǎo)暗物质存(cún)在的证(zhèng)据，科(kē)学家(jiā)们在过去的(de)几十年当(dāng)中(zhōng)进行了超过50次的长期实验，但是却(què)没有发(fā)现(xiàn)任何的有效证据。除(chú)了一个(gè)地方(fāng)，在1687年出版的自然哲(zhé)学数学原(yuán)理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭示了宇宙(zhòu)中天体运(yùn)动的(de)规律。往后的几百年来，当天(tiān)文学家(jiā)们发现某些天体运行(xíng)轨道出现异常，不符合万(wàn)有(yǒu)引力定律(lǜ)的时候，他们就会(huì)知道，周围一定有未知(zhī)的天体通过引(yǐn)力在(zài)摄动它(tā)的轨道。比如在1846年，奥本(běn)勒维耶就通过天王星运行轨道(dào)的异常，推(tuī)算并且发现了海王(wáng)星的(de)存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王星的发现都(dōu)是应用万有引力定律(lǜ)所取得重大(dà)天文成就的例(lì)子。但是这(zhè)些发现都是(shì)在恒星系(xì)统的尺度当中(zhōng)，可(kě)当我们上升到星系或者(zhě)是星团的(de)尺度(dù)，事情(qíng)就开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家(jiā)弗里茨(cí)兹威(wēi)基正在研究和测量后发星(xīng)系(xì)团的(de)质量。这是一个由数千个星系所组成(chéng)的巨(jù)大星系团，这(zhè)些星系被引力束缚在一起(qǐ)。测量星系团的质量一般会使用到两种方法，当两种方法结(jié)果(guǒ)一(yī)致，就可以确定(dìng)其(qí)质量的范围。

第(dì)一种是(shì)获(huò)得其"光度学的质量"，需(xū)要的(de)数据是测量各个(gè)星(xīng)系(xì)的光度。

第二种是动力学质量(liàng)的计算，是利用(yòng)光谱红移测(cè)量星系团中(zhōng)的各个星系相对于星系团的(de)运动速度(dù)。当测量(liàng)结果出来之后，兹威基彻底(dǐ)懵了(le)，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的(de)400倍(bèi)。这意味着，后(hòu)发座星系团有99%的(de)质量消(xiāo)失(shī)了，或(huò)者说这99%的质量并(bìng)不以(yǐ)可见光的形式所存在，我们无法看到(dào)。最诡异的是，在测(cè)量(liàng)速(sù)度的过(guò)程中，兹威(wēi)基发现(xiàn)星系(xì)团中(zhōng)很多星系的速度比理论上(shàng)要快得(dé)多，按照牛(niú)顿的运动学定律，仅靠这些可见星系的(de)质量(liàng)所(suǒ)产生的引力是无法将它们(men)束缚在星系团内的，它们早就应该(gāi)被(bèi)抛出(chū)星系团之外了(le)，除非有一种神秘的力量在起作(zuò)用，这种(zhǒng)力量来源于某种隐形的物质。

据此，兹(zī)维基提出了这样(yàng)部分不可见(jiàn)的暗质，它不(bù)发散光、吸光(guāng)、反射光，但(dàn)是它们却(què)占据(jù)着宇(yǔ)宙(zhòu)中绝大部(bù)分的质量。只是(shì)当时(shí)的人们(men)对这样的一种说法(fǎ)不屑一顾。

直(zhí)到40年(nián)之后，“暗物(wù)质”这个词(cí)才(cái)再(zài)一次出(chū)现。天文学家(jiā)维拉鲁宾和(hé)肯特福(fú)特(tè)在观测仙女座星系中(zhōng)的恒星运动。理论上来说，距离中心越远(yuǎn)的(de)恒星在其(qí)轨道上的运行速度就(jiù)会越慢。但是他们(men)观测的(de)结果却(què)让人(rén)感到不可思议。

随着(zhe)与中心距(jù)离的(de)增(zēng)加，恒(héng)星的旋转速度(dù)几乎保持不变。可是根据(jù)牛顿的万(wàn)有引力定(dìng)律，在星系当中如果(guǒ)没(méi)有足够大(dà)的质量来吸(xī)引它们，这些(xiē)外围的恒(héng)星早就被甩到宇宙(zhòu)当(dāng)中了。基于这(zhè)种现(xiàn)象，科学(xué)家们会使用一(yī)种(zhǒng)相对标准的方(fāng)法来解释暗物质的存在，这种方法(fǎ)就是测量星系当中气体(tǐ)在X轴(zhóu)上距离星系中(zhōng)心的距离，以及在Y轴(zhóu)上气体(tǐ)的旋转速度。如果出现异常的结果，就(jiù)认为是由暗(àn)物质的力(lì)量进(jìn)入其(qí)中。

擅长和善于的区别，擅长和善长的区别造句e="jpeg" data-w="1897" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/67429f249a21ea5.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

于(yú)是科学家们通过射电望远镜(jìng)测(cè)量了距离星系(xì)中心更远距离的氢元(yuán)素(sù)，发(fā)现它(tā)们(men)的旋转速度并不符(fú)合牛顿的力学定律。我们的太阳系也不(bù)例外，太阳系位(wèi)于银河系(xì)的(de)第(dì)三悬臂之(zhī)上，距离银河系中心2.6万(wàn)光(guāng)年，根(gēn)据(jù)万(wàn)有引力定律进行计算，太阳系的运行速度应该是160千米(mǐ)/秒，但实(shí)际(jì)上，太阳系正在以220千米/秒(miǎo)的速度围绕银(yín)河(hé)系旋转，这(zhè)个实际速度远远(yuǎn)大于(yú)理(lǐ)论速度，那么(me)产生以上(shàng)这种向(xiàng)心加(jiā)速度(dù)的(de)原因(yīn)很可能(néng)就是存在着一种我们看不(bù)到的物质(zhì)，是(shì)这些暗物质的引力效应(yīng)将星系(xì)聚集在了(le)一(yī)起。

也是从(cóng)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。科学家根据星系外恒星轨道(dào)的速(sù)度，估算在星系(xì)当中暗物质(zhì)的质量占整个星系质量的85%。但(dàn)是，暗物(wù)质并不(bù)是唯一(yī)可以解释(shì)这个现象的(de)原因。在一项新(xīn)的研究当中(zhōng)，科学家们(men)发现(xiàn)，几乎(hū)没有引力效应的遥远恒星之间，也会(huì)出现速度上(shàng)的微(wēi)小差异。另(lìng)外，天文学家还发(fā)现了一个(gè)反常的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星(xīng)系距(jù)离地球大约(yuē)2.5亿光(guāng)年(nián)，大小和银河系(xì)不多，但是星系当中存在的恒星(xīng)数量却(què)只有(yǒu)银河系的千分(fēn)之一。

所以(yǐ)在理论(lùn)上，该星(xīng)系必须存在暗物(wù)质，否则就会分崩离析(xī)。但是(shì)科学家们使用最(zuì)先进的望远镜对其进行了(le)40个小时的详细测量(liàng)之(zhī)后，发现星系中的恒星运动是可以用正常的物质(zhì)和力学定律来解释的(de)。那么又有人提出(chū)，也许该星系的暗物质，已经被附近的另一个(gè)大星系剥(bō)离了(le)。奇怪的是(shì)，它的附近没(méi)有任何星系存在。造成(chéng)这些现象的除(chú)了暗物质的假说之外，另一(yī)种可(kě)能就是人类对(duì)引力的(de)理解(jiě)还(hái)不够全面，引力(lì)很可能在不同(tóng)尺(chǐ)度空间中的(de)工(gōng)作方式是不同(tóng)的，这意味着在行星系(xì)尺度(dù)中的天体会沿着它们(men)的轨道，按照我们(men)所理(lǐ)解的方(fāng)式(shì)运动(dòng)。但是上升到星系(xì)和星团的尺度(dù)，引(yǐn)力之间(jiān)的相互(hù)作用(yòng)则是不同(tóng)的方式。对于在星系团(tuán)之间的相互作用(yòng)，科学家还引入了(le)外部场效应(yīng)的概念，指的是在数百万光(guāng)年的规模(mó)上，巨(jù)大(dà)的质量之间会(huì)产生(shēng)对彼(bǐ)此特殊的效(xiào)果，这个理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们(men)需要对现(xiàn)在的(de)物理定律进(jìn)行修正，这(zhè)些发现也让很(hěn)多人认(rèn)为暗物质假说理论(lùn)就此(cǐ)终结。但(dàn)是在宇宙当中还有关于暗物(wù)质存在的其他的理(lǐ)论证据(jù)，这些理(lǐ)论证(zhèng)据是蒙德理论所没法解释的“引力透(tòu)镜”。

径向距(jù)离为37亿光年(nián)的(de)子(zi)弹星系团，由两个碰(pèng)撞(zhuàng)的(de)星(xīng)系(xì)团所(suǒ)组成，类似这样(yàng)的星团，它(tā)们大部分的普通质量(liàng)都(dōu)在星系的气体当中。当星团(tuán)以1000万公里/小时(shí)发(fā)生碰撞的时候，星际气体的相互(hù)作用就会导致温度的急剧升高，速度大(dà)幅降(jiàng)低(dī)。所以(yǐ)在理(lǐ)论上，在碰撞之后，子(zi)弹星系(xì)团大部分的质量将位于所(suǒ)有这些气体所在的中间区域。那么(me)我们(men)通过什么来验证它的质量区域到底是(shì)不是集中在中间呢(ne)？前不久，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远镜(jìng)传回了宇宙当中(zhōng)第一张(zhāng)全彩的高清照片，在照片中我们可(kě)以(yǐ)明显地看到很多星(xīng)系似乎被拉(lā)伸产生(shēng)了(le)巨大的形变。其(qí)实这些星系本身(shēn)并不是(shì)真的(de)被扭曲了，也不(bù)是韦伯望远镜出(chū)了(le)什(shén)么问(wèn)题(tí)，而是这样极遥远的天(tiān)体(tǐ)和(hé)我们地球(qiú)上的观(guān)测者之间。被一个质(zhì)量(liàng)超级(jí)巨大的(de)天体遮挡(dǎng)，这个超大质量的东西的(de)引(yǐn)力，会使身后更遥远(yuǎn)星系的光(guāng)都发生(shēng)了扭曲。这个现象就是(shì)引力透镜效应。这个巨大的(de)天体可能是超(chāo)大质量(liàng)的黑(hēi)洞或者是暗物质(zhì)。

所以当人(rén)们对(duì)子弹星(xīng)系团观测的时候(hòu)，发现(xiàn)它的大质(zhì)量区域(yù)并(bìng)不是在中间(jiān)，而(ér)是在两侧(cè)。所(suǒ)以最好的解(jiě)释(shì)方法就是当星团(tuán)发生全(quán)部(bù)的(de)碰(pèng)撞时，可被观测到的质量(liàng)气体被卡在了(le)中间，暗物质则(zé)直接通过了(le)这个区(qū)域，并(bìng)在两边形成了引力透镜。对子(zi)弹星系团的引力透(tòu)镜研究也(yě)被认为是(shì)暗物(wù)质(zhì)存在的迄(qì)今为止最好的理(lǐ)论证(zhèng)据。

除(chú)此之外，还有来自宇宙当中(zhōng)最(zuì)古老的光。从宇(yǔ)宙大(dà)爆炸开始(shǐ)，38万(wàn)年之后，可见光终于可以畅通无(wú)阻地穿越在(zài)宇宙(zhòu)当中了。经(jīng)过(guò)了130多亿年之后，这些光在宇宙空(kōng)间(jiān)背景上留(liú)下(xià)了(le)各相同性的微(wēi)波辐(fú)射。其(qí)中红色(sè)的部(bù)分(fēn)表(biǎo)示温度较高的区域，蓝色则表示相对较冷的(de)区域，但实际上它们之间的温差只有万(wàn)分之一。

科(kē)学家们通(tōng)过(guò)对前景背景分(fēn)离后(hòu)的二值图(tú)像进行连(lián)通域(yù)提取和(hé)标记(jì)之后发现(xiàn)，如果(guǒ)宇宙当中(zhōng)没有暗物(wù)质(zhì)，图形看起来不应该是这样的(de)，而随着暗(àn)物质(zhì)的增加，一些(xiē)峰(fēng)值的幅(fú)度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配(pèi)宇(yǔ)宙微波背(bèi)景辐射的测量值，我们需要的暗物(wù)质(zhì)大约是(shì)普通物质的5倍。这个数字与解释星(xīng)系(xì)当中恒星运动所需要的(de)暗物质比(bǐ)例是一致的。这就意味着。

用了(le)一个(gè)简单的理(lǐ)论框架，就(jiù)很好地(dì)解释(shì)了很多不同(tóng)的观测(cè)结果。而暗(àn)物质的本质就是(shì)宇宙当中(zhōng)存在(zài)着某种(zhǒng)类(lèi)型的(de)粒子，它们不参与(yǔ)任何其他(tā)的电磁作用，只通过引力来相(xiāng)互作用。所(suǒ)以如果能够找到(dào)这种(zhǒng)粒子的存在，就(jiù)相当于(yú)找到(dào)了暗物质(zhì)存在(zài)的(de)实际证据。这种粒子到底是(shì)什么？科学(xué)家(jiā)们已经提出(chū)了数十种的假想(xiǎng)目(mù)标，而(ér)要寻找(zhǎo)这些不同的(de)目(mù)标粒子所(suǒ)需要的实验方(fāng)式(shì)也不相同。在过(guò)去(qù)的(de)几十(shí)年当(dāng)中，人类为了寻找这些看不见(jiàn)、摸不到(dào)，几(jǐ)乎不会与常规物(wù)质相(xiāng)互作用的(de)“暗物(wù)质”，科(kē)学家们已经(jīng)进(jìn)行了超过50次的(de)实验，却没有任何实质性(xìng)的发现，除了一个地方，意大利的格兰萨索(suǒ)山，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的(de)地下矿井当中，藏着地球上最大的地学实验室，这个实验室(shì)叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高(gāo)的探测器，一直致力(lì)于寻找暗物质粒子的周期(qī)性震(zhèn)荡(dàng)。

自(zì)1997年(nián)以(yǐ)来，这里的科学家(jiā)声称观测到了(le)某种信号。经过了20多年的数据收集，人(rén)们发(fā)现了一个有趣的事情。探测率会在(zài)每年的6月份达到峰值(zhí)，然后(hòu)在11月(yuè)降到最低，而且在20年当中每年都是一样。一些科学家认为这可能是人类发现暗物质的第一(yī)个直接证据。

但是为什么暗(àn)物质会产生周期性的年度信号(hào)呢(ne)？刚(gāng)才我们讲了太阳系正在以220公(gōng)里/秒的速(sù)度围绕着银河(hé)系(xì)进行(xíng)移动，那么如果(guǒ)暗(àn)物质存在宇宙(zhòu)当(dāng)中，这意味(wèi)着我们也在以这样的速度在穿越着暗物(wù)质流，这(zhè)个过程中(zhōng)会产生相应的(de)振荡，同时地球又(yòu)以30公里(lǐ)/秒的(de)速度围绕(rào)太阳(yáng)进行旋转。所(suǒ)以有(yǒu)半(bàn)年的时间，地球围绕太阳的方向与(yǔ)太阳环绕银河(hé)系的(de)方向(xiàng)是(shì)一致的，而另外(wài)半年则与之相(xiāng)反。

而在6月份的(de)时候，地球与太阳的(de)方向正好达到完全一致，这是理论上地球穿越暗物质流最快的时段。而(ér)在11月(yuè)份，又恰(qià)好达(dá)到了最慢值。尽管在实际(jì)的情(qíng)况中，太(tài)阳系相对(duì)银河系的(de)平面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是这并不影响这(zhè)个理论的有效性(xìng)。

因此科学家认为这可以用来解(jiě)释(shì)，研究(jiū)人员们所观测到的周期性(xìng)信(xìn)号。当然(rán)也(yě)可(kě)能有其他的情况，造成这种(zhǒng)年(nián)度周期(qī)信(xìn)号的差(chà)异也可能是温(wēn)度、湿度、土(tǔ)壤中(zhōng)的水(shuǐ)分、高山(shān)上的积雪，甚至连(lián)意大利游客的数(shù)量(liàng)也符合这个周期的规律(lǜ)。

所以，科(kē)学家们又(yòu)在南半球(qiú)建立了一个几乎相同的实验室，这里的季节与之前(qián)的实验(yàn)室正好相反，而(ér)在这(zhè)里，地球(qiú)穿过暗物质流的运动特(tè)征和第一个实验室(shì)是一(yī)样的。

因此，如果在这里(lǐ)可以得到相同的信(xìn)号(hào)，就可以(yǐ)成为(wèi)暗物质所存(cún)在的非常有(yǒu)力的证(zhèng)据了(le)。但是由于这个实验室(shì)刚(gāng)刚建(jiàn)成不久，所(suǒ)以截至目(mù)前还无(wú)法(fǎ)提供相应的数据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射(shè)一台新的望远镜，这台(tái)太空望(wàng)远(yuǎn)镜叫(j擅长和善于的区别，擅长和善长的区别造句iào)做“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望(wàng)远镜相同，但它(tā)的宽视(shì)场仪(yí)器提(tí)供的视野是(shì)哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太(tài)空(kōng)望远镜其中一个关键的用途就是(shì)探索暗物质背后(hòu)的奥秘，对于探测的结果，我们(men)只能拭目(mù)以(yǐ)待了(le)。费米实验室粒子天(tiān)体物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究(jiū)发现，如果暗物质存在，它们极有可能(néng)拥有另(lìng)一种神秘(mì)的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或(huò)者(zhě)说是生命进化的一个(gè)重(zhòng)要因素。

如果这一理论得到进一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物(wù)质会不会意味着人类并不孤单(dān)呢？或许(xǔ)在宇(yǔ)宙当中某个角落的行星上，暗物质正在通过这样的效(xiào)应创造生命。当然，这些推论的(de)大前提是(shì)要先找到暗(àn)物质存在(zài)的实际(jì)证据。那么小伙伴(bàn)们，你们觉(jué)得暗(àn)物(wù)质(zhì)到(dào)底(dǐ)存不存在(zài)呢(ne)？喜欢请(qǐng)点赞，你的支持(chí)是我更新的动力(lì)！

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