宇宙是“人(rén)为制造”的？为(wèi)何会存(cún)在(zài)科学无法解(jiě)释(shì)的“暗物质”？暗物质又(yòu)究(jiū)竟是什么？人类为了寻找暗物质(zhì)存在的证(zhèng)据，科学家们在过去的(de)几十(shí)年(nián)当中进行了超过50次的长期实验，但是却没有发现任何的有效证据。除了(le)一个地方，在1687年出版的自(zì)然哲学(xué)数学原理一书中，埃(āi)萨(sà)克牛(niú)顿发表了万(wàn)有引力定律，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往物尽其才人尽其用是什么意思，人尽其用打一生肖后的几百年(nián)来，当天文学(xué)家们发现某(mǒu)些天体运行轨道(dào)出现(xiàn)异(yì)常(cháng)，不(bù)符(fú)合万有(yǒu)引力定律的(de)时候，他们就会(huì)知道，周围(wéi)一定有未知(zhī)的天体通过引力(lì)在摄动它的轨道。比如(rú)在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行轨道的异(yì)常，推算并且发现了(le)海王星的存在(zài)。另外(wài)，哈雷(léi)彗星、冥王(wáng)星的(de)发(fā)现都是应用万有引(yǐn)力定律所取得重(zhòng)大天文成就(jiù)的例子。但是这些发现(xiàn)都是在(zài)恒星系统的尺度当(dāng)中，可当我们上(shàng)升(shēng)到星系或者是星团的尺(chǐ)度，事(shì)情就开始变得(dé)诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理学家弗(fú)里茨兹(zī)威(wēi)基正在研(yán)究和测量(liàng)后发星系团的质量(liàng)。这是一(yī)个(gè)由数(shù)千个星(xīng)系所组成的巨大(dà)星系团，这些星系(xì)被引力(lì)束(shù)缚在一起。测量星系团的质量一般会使用到两(liǎng)种方法，当(dāng)两种方法结果(guǒ)一(yī)致(zhì)，就可以确定(dìng)其质(zhì)量(liàng)的范围。

第一种是获得(dé)其"光度学的质(zhì)量"，需要的数据是测量各个星系的光(guāng)度。

第二(èr)种是动(dòng)力学质量的(de)计算，是利用光谱红移测(cè)量星系团(tuán)中的(de)各个星系相对于星系团的运动速(sù)度(dù)。当测量结果出来之后，兹威(wēi)基彻(chè)底懵了，“动力学质量”竟然是(shì)“光度学质量”的400倍。这意味着(zhe)，后发座(zuò)星系团有99%的质量消失(shī)了，或者(zhě)说这99%的质量并不以可见光的形式所存在，我(wǒ)们无法(fǎ)看到。最(zuì)诡异的是，在测量速度的过(guò)程中，兹威基(jī)发现星(xīng)系团中很(hěn)多星系的速(sù)度比(bǐ)理论(lùn)上要快得多，按(àn)照牛顿的运动学定律，仅靠这(zhè)些可见(jiàn)星系的质量所产生(shēng)的引(yǐn)力是无法将(jiāng)它们束缚在星系(xì)团内的，它们早就应该被(bèi)抛(pāo)出星系团之(zhī)外了，除非(fēi)有一种神秘的力量(liàng)在(zài)起作用，这种力量(liàng)来源于某种(zhǒng)隐形的物(wù)质。

据(jù)此，兹维基提出了这样(yàng)部分(fēn)不可见的(de)暗质，它不发(fā)散光、吸光(guāng)、反射光，但是它们却占据(jù)着宇宙中(zhōng)绝大部分的质量(liàng)。只(zhǐ)是当时的人们对(duì)这样的(de)一种说法不屑一顾(gù)。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这个词才再一次出现。天文学家(jiā)维(wéi)拉鲁宾和肯特福特在观测仙女(nǚ)座(zuò)星系中的恒星运动(dòng)。理论(lùn)上(shàng)来说，距(jù)离中(zhōng)心越远的(de)恒星在其轨(guǐ)道上的运行(xíng)速度就会越慢。但是他(tā)们(men)观测的(de)结(jié)果却让人(rén)感到不(bù)可思议。

随着与中心距离的增加(jiā)，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是根据(jù)牛顿的万有引力定(dìng)律，在星(xīng)系当中如果没有足(zú)够(gòu)大(dà)的质量来吸(xī)引它们，这些外围的恒星早就被(bèi)甩到宇(yǔ)宙当中了(le)。基(jī)于这种现(xiàn)象，科(kē)学(xué)家们会使用(yòng)一种相对(duì)标准的方法来解释(shì)暗物质(zhì)的(de)存在，这(zhè)种方法就是测量星(xīng)系当中气体在X轴上距离星系中(zhōng)心(xīn)的距离，以及(jí)在Y轴上气体(tǐ)的旋(xuán)转速(sù)度。如(rú)果出(chū)现异常的(de)结果，就认为(wèi)是(shì)由暗物质(zhì)的力量进入(rù)其中。

于是科学(xué)家们通过射电(diàn)望远镜测量了(le)距离星系中心更远距离的氢元素，发(fā)现它们的旋转速度(dù)并不符合牛顿的力(lì)学定律(lǜ)。我们的太阳系(xì)也不例外，太阳(yáng)系(xì)位于银河系的(de)第三悬臂之上(shàng)，距离银河系(xì)中心2.6万(wàn)光年(nián)，根(gēn)据(jù)万有(yǒu)引力定(dìng)律进行(xíng)计算，太阳系的(de)物尽其才人尽其用是什么意思，人尽其用打一生肖运行速度应(yīng)该(gāi)是160千米/秒，但实际上(shàng)，太(tài)阳系(xì)正在以(yǐ)220千米/秒的速度围绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实际速度(dù)远远大于(yú)理论速度(dù)，那(nà)么产生以上这种向心加(jiā)速(sù)度(dù)的(de)原因很可能就(jiù)是存在着一种我们看(kàn)不(bù)到的(de)物(wù)质，是这(zhè)些暗(àn)物质的引力效(xiào)应将星(xīng)系聚集在了一起。

也是(shì)从这时开始，越来越多的研究人员开始相(xiāng)信(xìn)暗物质的存在(zài)。科学家(jiā)根据星(xīng)系外恒星(xīng)轨道(dào)的速度(dù)，估(gū)算在星(xīng)系(xì)当中暗物质的(de)质量占(zhàn)整个星系质量的85%。但是，暗物(wù)质(zhì)并不是唯(wéi)一可以解释这(zhè)个现象的(de)原因(yīn)。在一项新的研究当中，科(kē)学家们发现，几乎没有引力效应的遥远恒(héng)星之间，也会(huì)出现速度上的微小差(chà)异。另外，天文学家还发现(xiàn)了(le)一(yī)个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地球大(dà)约2.5亿光(guāng)年(nián)，大小和(hé)银河系(xì)不多，但是星系当(dāng)中存(cún)在(zài)的恒(héng)星数量却只有银河系的千分之一。

所以在理(lǐ)论上，该(gāi)星系必须存在暗物质，否则就会分(fēn)崩(bēng)离(lí)析。但(dàn)是科学家们使用最先进(jìn)的望远镜(jìng)对其进行了40个小时的详细测量之(zhī)后，发现星(xīng)系中的(de)恒星运动是可(kě)以用正常的物(wù)质和力学(xué)定律来解释的。那么又(yòu)有(yǒu)人(rén)提(tí)出，也许该(gāi)星系的暗物质，已经(jīng)被附近的另(lìng)一(yī)个大星(xīng)系剥离了。奇怪的(de)是，它(tā)的附近没有任何(hé)星系存在。造成这些现象的除了暗物质(zhì)的假说之外(wài)，另(lìng)一种可能就(jiù)是人类对引力的(de)理解还不够全面，引力很可能在不同尺度(dù)空间(jiān)中的工作(zuò)方式是不同的，这意味(wèi)着在行星系(xì)尺度中的(de)天(tiān)体会沿着它们的轨道，按照我(wǒ)们(men)所理解的方(fāng)式(shì)运动。但是上升到星系和星(xīng)团的尺度，引(yǐn)力之(zhī)间的相互作用则是不同的(de)方式。对于(yú)在(zài)星系团之间的相互作用，科学家还引入了外部(bù)场效应的概念，指的(de)是在数百万光年(nián)的规模上，巨大的质(zhì)量之(zhī)间会产生对彼此(cǐ)特殊的效(xiào)果(guǒ)，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这(zhè)意味着(zhe)我们(men)需要(yào)对现在的(de)物理定律(lǜ)进行修正，这(zhè)些发(fā)现(xiàn)也让很多人认为(wèi)暗(àn)物质假(jiǎ)说理论就此终结。但(dàn)是在(zài)宇宙(zhòu)当中还(hái)有关(guān)于(yú)暗(àn)物质存在的其他的理论证(zhèng)据(jù)，这(zhè)些理论证据(jù)是蒙德理论(lùn)所没(méi)法解(jiě)释(shì)的“引力(lì)透镜”。

径向(xiàng)距离为37亿光(guāng)年的子弹星系团，由两(liǎng)个(gè)碰撞的星系(xì)团所组(zǔ)成，类似(shì)这样的星团，它们(men)大部分的普通质量都在星系的气体(tǐ)当中。当星(xīng)团以1000万公里/小时发生碰撞的时(shí)候，星际气体的相互(hù)作用就会导致温度的急(jí)剧升(shēng)高(gāo)，速(sù)度大幅降低(dī)。所以在理论上，在碰(pèng)撞(zhuàng)之后，子弹星系团大部(bù)分的质(zhì)量将位(wèi)于所有(yǒu)这些气(qì)体所(suǒ)在的中(zhōng)间区域(yù)。那么我们(men)通过(guò)什么来验证它的质量(liàng)区域到底是(shì)不是集中在中间呢？前不久，詹(zhān)姆斯(sī)韦伯太空望远(yuǎn)镜传回了(le)宇宙当(dāng)中第(dì)一(yī)张(zhāng)全彩(cǎi)的(de)高清照片，在照片(piàn)中我们可以明(míng)显地看到(dào)很多星(xīng)系似乎被拉伸产生了(le)巨大(dà)的形(xíng)变(biàn)。其实这些星系本身并不是真的被扭曲了，也不是韦伯(bó)望远镜出了(le)什(shén)么问题，而是这样极遥远的天体和我们地球上的(de)观测者之间(jiān)。被一(yī)个质量超级巨大的天体遮挡，这个超大质量的(de)东西的引力，会使身后更遥远星(xīng)系的光(guāng)都发(fā)生(shēng)了扭曲。这个现象(xiàng)就是引力(lì)透镜效应。这(zhè)个巨大的天体可能是超大质(zhì)量的黑洞或者(zhě)是暗物质。

所以当(dāng)人们对子(zi)弹星系团观测(cè)的(de)时候，发现它(tā)的(de)大质量区域(yù)并(bìng)不是在中间(jiān)，而是在两侧。所以最好的解释方法就是(shì)当星团发生全部(bù)的碰撞时(shí)，可被(bèi)观测到的质量气体被卡在了中间，暗(àn)物质则直接通过了(le)这个区域，并在(zài)两边形成了(le)引力透镜。对子弹星(xīng)系团的引力透镜(jìng)研究也被认为是(shì)暗物(wù)质存在的迄今(jīn)为(wèi)止(zhǐ)最好的理(lǐ)论证据。

物尽其才人尽其用是什么意思，人尽其用打一生肖"https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/3b484d043bd3430.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

除(chú)此之外，还有来自宇宙当中(zhōng)最古老的光(guāng)。从(cóng)宇宙大爆炸(zhà)开始，38万年之后，可见光终于(yú)可以(yǐ)畅(chàng)通无阻地穿越在(zài)宇宙(zhòu)当中了(le)。经过(guò)了130多亿年之(zhī)后(hòu)，这些(xiē)光在宇(yǔ)宙空间(jiān)背景上留下了(le)各相同性(xìng)的微波辐射。其中红色的部分表示(shì)温度较(jiào)高的区域(yù)，蓝色则表示相(xiāng)对(duì)较冷(lěng)的区(qū)域(yù)，但实(shí)际上它们(men)之间的温差只(zhǐ)有万分之一(yī)。

科学家们通过对前景背景(jǐng)分离后的二值(zhí)图(tú)像进行连通域提取和标记之后发(fā)现，如果宇宙当中没有暗物(wù)质(zhì)，图形看(kàn)起来不应该是这样(yàng)的(de)，而随着暗物(wù)质的(de)增加，一些峰值的幅度会减小(xiǎo)，才变(biàn)得看起来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微(wēi)波背景(jǐng)辐射(shè)的测(cè)量(liàng)值，我(wǒ)们(men)需(xū)要(yào)的暗物质(zhì)大约是普通物质的5倍。这个(gè)数(shù)字与解释星系当中恒星(xīng)运动(dòng)所需要的暗(àn)物质比(bǐ)例是一致的。这就意味(wèi)着。

用了一个简单(dān)的(de)理论(lùn)框(kuāng)架，就很(hěn)好地解释了很多不同的观测(cè)结(jié)果。而暗物质的本质就是宇宙当(dāng)中存在着(zhe)某种类型(xíng)的粒子(zi)，它们不参与任何其他的电磁作用，只(zhǐ)通过引力来相互(hù)作(zuò)用。所以如果(guǒ)能够找到(dào)这种(zhǒng)粒子的存在，就相当于找到(dào)了暗物质存(cún)在的实际(jì)证据。这种粒子(zi)到(dào)底(dǐ)是什么(me)？科(kē)学家们已经(jīng)提出了数十种(zhǒng)的假想目标(biāo)，而要寻找这(zhè)些不(bù)同的目标(biāo)粒子所需要的(de)实验方式也不相(xiāng)同。在(zài)过去(qù)的几(jǐ)十年当(dāng)中，人类(lèi)为(wèi)了寻找这些看(kàn)不(bù)见、摸不到，几乎(hū)不会与(yǔ)常规物质相互(hù)作用的“暗物(wù)质(zhì)”，科学家们已经进行了超过50次的实验，却(què)没有任何(hé)实质性(xìng)的发现，除了一个地方，意大利的(de)格兰萨索山，隶(lì)属于阿(ā)尔卑斯山(shān)脉(mài)。

在山下1400米处的地下矿(kuàng)井当中，藏着(zhe)地球(qiú)上最大的地学实验(yàn)室，这个实(shí)验(yàn)室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼高(gāo)的(de)探测器，一直致力于寻找暗(àn)物质粒子的(de)周期(qī)性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里的科(kē)学家(jiā)声(shēng)称观(guān)测到了某种信号。经(jīng)过了20多年的数据(jù)收集，人们发现了(le)一个有趣的事情。探测率会在(zài)每年的6月份达到峰值，然后在11月降到最低(dī)，而且在20年当中每(měi)年都是(shì)一样(yàng)。一些科学家认为这可(kě)能是(shì)人类发(fā)现暗物质的第(dì)一(yī)个直接证据。

但(dàn)是为什(shén)么暗物(wù)质会产生周期(qī)性的年度(dù)信号(hào)呢？刚(gāng)才我们讲了太(tài)阳系正在(zài)以220公里/秒的(de)速度围绕(rào)着银河(hé)系进行移(yí)动，那么如果(guǒ)暗物质存在宇宙当(dāng)中，这意味着我们也(yě)在以这样的速度在穿(chuān)越着(zhe)暗物质流，这个过程中会产生相应的振荡，同时地球又以30公里(lǐ)/秒的速度(dù)围绕(rào)太(tài)阳进行旋转。所以有(yǒu)半年的时间，地球围绕太阳(yáng)的(de)方向(xiàng)与太(tài)阳环绕银河系的方向是(shì)一致(zhì)的，而另(lìng)外半年则(zé)与之(zhī)相反。

而(ér)在6月份的时候，地(dì)球与太阳(yáng)的方向正(zhèng)好达到完全一(yī)致(zhì)，这是(shì)理论上地球(qiú)穿越暗(àn)物质流最(zuì)快的时段。而(ér)在11月份，又恰(qià)好达到(dào)了最慢值。尽(jǐn)管在实(shí)际(jì)的(de)情况(kuàng)中，太阳系相(xiāng)对(duì)银河(hé)系的平(píng)面呈现(xiàn)了60度(dù)的倾斜，但是这(zhè)并不影响这个理论的(de)有效性。

因此(cǐ)科学家认为这可以用(yòng)来解(jiě)释(shì)，研究(jiū)人员(yuán)们所观(guān)测(cè)到(dào)的周(zhōu)期性(xìng)信(xìn)号。当然(rán)也可(kě)能有其他的情况，造成这种(zhǒng)年度周期信(xìn)号的(de)差异也可能是温度、湿度(dù)、土壤中(zhōng)的(de)水分(fēn)、高山上的积雪，甚(shèn)至连意(yì)大利游客的(de)数量也符合这(zhè)个周期(qī)的规律。

所以，科学家们又在南半(bàn)球建立了一个几乎相同的实(shí)验(yàn)室(shì)，这里(lǐ)的季节与之(zhī)前(qián)的实验室正好(hǎo)相反，而在这里，地球穿(chuān)过暗物质流(liú)的运动特征和第一个实验室(shì)是一(yī)样(yàng)的。

因此，如果在(zài)这里可(kě)以得到相同的信(xìn)号，就可(kě)以成为暗(àn)物(wù)质所存在(zài)的非常有力的证据了。但是由于这个实(shí)验室刚刚(gāng)建成不久，所以截(jié)至目前还无(wú)法提供相应的数据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一(yī)台新的望远镜，这台太空(kōng)望远镜叫做(zuò)“南(nán)希格雷(léi)斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场(chǎng)仪器提供的视野是哈(hā)勃(bó)红外(wài)仪(yí)器的100倍(bèi)。南希(xī)格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键的用(yòng)途就(jiù)是探索暗物质背后的奥秘，对于(yú)探测的结(jié)果(guǒ)，我们(men)只能(néng)拭目以(yǐ)待(dài)了。费米实验室粒子(zi)天(tiān)体物理中(zhōng)心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗物(wù)质存在，它们极有可能拥有另一(yī)种神(shén)秘的效(xiào)应，这(zhè)种暗物质(zhì)效(xiào)应，会支(zhī)持宇宙当中生命的(de)诞生，或者说是生命(mìng)进化的一(yī)个重(zhòng)要(yào)因素。

如(rú)果这一理论得到进一(yī)步的证实，那么遍(biàn)布宇宙当中(zhōng)的暗(àn)物质会不会意味着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中某个角(jiǎo)落的(de)行星上，暗物质正(zhèng)在通过这样的效(xiào)应创造生命。当然(rán)，这些推论的(de)大前提是要先找到暗物质存在的(de)实际证据。那么小伙伴们，你们(men)觉(jué)得暗物质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你(nǐ)的支持(chí)是我(wǒ)更新的动力！

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