宇(yǔ)宙(zhòu)是“人为制造”的？为(wèi)何会(huì)存在科学无法解(jiě)释的(de)“暗物质”？暗物质又究(jiū)竟是什么？人类为了寻找(zhǎo)暗物质(zhì)存在的证据，科学家们在过去的几(jǐ)十年当中进行(xíng)了(le)超过(guò)50次的长期实验，但是却没有(yǒu)发现任(rèn)何的有效证据。除了一个地方(fāng)，在1687年出版的自(zì)然哲学数学原(yuán)理一书中，埃萨(sà)克牛顿发表(biǎo)了万(wàn)有(yǒu)引力定律，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往后的几百(bǎi)年来，当天文学家(jiā)们发现某(mǒu)些天体运行轨道出现异(yì)常(cháng)，不符合(hé)万有(yǒu)引力定律的时(shí)候，他们就会知道，周围(wéi)一定有(yǒu)未(wèi)知的天体通过引(yǐn)力在(zài)摄(shè)动它的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过(guò)天王星运行轨道(dào)的(de)异常(cháng)，推算并且发(fā)现了海王星的存(cún)在(zài)。另外(wài)，哈雷(léi)彗(huì)星(xīng)、冥王星的发现都是应用万(wàn)有(yǒu)引(yǐn)力(lì)定律所取得重大(dà)天文(wén)成(chéng)就的例子。但(dàn)是这些发现都是(shì)在恒星系统的(de)尺度当中，可(kě)当我们上升到星系或(huò)者是星(xīng)团的尺度，事(shì)情就开始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的物理学家(jiā)弗里茨兹(zī)威基(jī)正在(zài)研究(jiū)和测量后发星系团的质量。这是一个由数(shù)千个星系所(suǒ)组(zǔ)成的(de)巨(jù)大星系(xì)团，这(zhè)些(xiē)星系被引力束缚在一起(qǐ)。测量星系(xì)团(tuán)的质量一(yī)般会(huì)使用到两种(zhǒng)方法，当(dāng)两(liǎng)种(zhǒng)方法结果一致，就(jiù)可以确定其质量的范围。

第一种是获得其"光度学(xué)的质量(liàng)"，需要的数据是测量各个星系的(de)光度(dù)。

第二种是动(dòng)力学质(zhì)量的(de)计算，是(shì)利用(yòng)光谱(pǔ)红移测量(liàng)星(xīng)系团中(zhōng)的(de)各个星系相对于星(xīng)系团的运动速度。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟(jìng)然是(shì)“光度学(xué)质量”的(de)400倍。这意味着(zhe)，后发(fā)座星(xīng)系团有(yǒu)99%的(de)质量消(xiāo)失了，或者说(shuō)这(zhè)99%的质(zhì)量并(bìng)不以(yǐ)可见(jiàn)光的形式(shì)所存(cún)在，我们无(wú)法(fǎ)看到。最诡异的是，在测量速度的过(guò)程(chéng)中(zhōng)，兹(zī)威基(jī)发现星(xīng)系(xì)团中很(hěn)多星(xīng)系的速度比理(lǐ)论上要(yào)快得多，按照牛顿的运(yùn)动学定律(lǜ)，仅靠这(zhè)些可见(jiàn)星系(xì)的质量所产(chǎn)生(shēng)的引力是无法将它们(men)束缚(fù)在星系团内(nèi)的，它们早就应该被抛出(chū)星系团之外了，除非有一种神秘的(de)力量在起作用，这种力(lì)量来源于某种隐(yǐn)形的物质。

据此，兹维基(jī)提(tí)出了(le)这样部分不可见的暗(àn)质，它不(bù)发散光、吸光、反射光(guāng)，但是它们却占(zhàn)据着宇宙中绝大部分的质量。只是当时(shí)的(de)人们对这样的一种说法不屑(xiè)一顾(gù)。

直(zhí)到40年之后，“暗物(wù)质”这个词(cí)才再一次出现。天文学家维拉鲁(lǔ)宾(bīn)和肯特福特在观(guān)测仙女座(zuò)星系(xì)中的恒星运动。理论上(shàng)来说，距离中心越远(yuǎn)的恒星在其(qí)轨道上(shàng)的运行速度就会越慢。但是(shì)他们(men)观(guān)测的结(jié)果却(què)让(ràng)人感到不可思(sī)议(yì)。

随着与中心距离的增加，恒星的(de)旋转(zhuǎn)速度(dù)几乎保(bǎo)持(chí)不变(biàn)。可是根据牛顿的万有(yǒu)引力定(dìng)律，在星系当中如果(guǒ)没(méi)有(yǒu)足够大的质量来吸引它们(men)，这(zhè)些外围的恒星(xīng)早就被甩到宇(yǔ)宙当中了。基于这种现(xiàn)象，科(kē)学家们会使用(yòng)一种(zhǒng)相对标准的(de)方法来解(jiě)释暗(àn)物质的(de)存(cún)在，这种方法就是测量星系当中气体在X轴上(shàng)距(jù)离星系中(zhōng)心的距离(lí)，以及在Y轴上气体(tǐ)的旋(xuán)转速(sù)度(dù)。如果出(chū)现异常的结果(guǒ)，就认为是由暗物质的力量进入其中(zhōng)。

于是科学家(jiā)们通过射电望远(yuǎn)镜(jìng)测量了(le)距离星系中(zhōng)心更远距离的氢元(yuán)素，发现它们的旋转速度并不(bù)符(fú)合(hé)牛(niú)顿的力学(xué)定(dìng)律。我们的(de)太阳系也不例外，太阳系位于银河(hé)系的第三悬臂之上，距离银河系(xì)中(zhōng)心(xīn)2.6万(wàn)光年，根(gēn)据(jù)万有引力定律进行计算，太阳系的运(yùn)行速度应该是160千(qiān)米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正(zhèng)在以220千(qiān)米/秒的(de)速度围绕银河(hé)系旋(xuán)转，这(zhè)个实(shí)际速度远远大于理论速度(dù)，那(nà)么产(chǎn)生以上(shàng)这种向心加速度的原因很可能(néng)就是存在着一种我们看不(bù)到的物质，是(shì)这些暗物质的(de)引力效应将星系聚集在了(le)一起。

也(yě)是从(cóng)这(zhè)时开始，越(yuè)来越多的研究人(rén)员开(kāi)始相信(xìn)暗物质的存在。科(kē)学家根据星系(xì)外恒星轨(guǐ)道的速度，估算在星系(xì)当(dāng)中暗(àn)物(wù)质的质量占整个(gè)星系质量的(de)85%。但是(shì)，暗物质并不是唯一可(kě)以解释这(zhè)个(gè)现(xiàn)象的原因。在一项新的研(yán)究(jiū)当中，科学家(jiā)们发(fā)现，几乎没(méi)有(yǒu)引(yǐn)力效应的遥远恒星之间，也会出现速度上(shàng)的微小差异。另(lìng)外(wài)，天文学家还发(fā)现(xiàn)了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系距离地球(qiú)大约(yuē)2.5亿光年，大小和(hé)银河(hé)系不多，但是星系(xì)当中存在(zài)的恒星数量却只(zhǐ)有(yǒu)银河系的千分之(zhī)一。

所以在理论上(shàng)，该星系必须存在暗物质，否则(zé)就会(huì)分(fēn)崩离析。但(dàn)是科学家们使用最先进的望远镜对其进行了40个(gè)小时的详(xiáng)细测量(liàng)之后，发(fā)现星系中的恒(héng)星运动是可以用(yòng)正常(cháng)的物质和(hé)力(lì)学定(dìng)律(lǜ)来解释的。那么又有人提(tí)出，也(yě)许该星系的(de)暗物质，已经(jīng)被附(fù)近的另一个大(dà)星系剥离了(le)。奇怪的是，它的(de)附(fù)近(jìn)没有任(rèn)何星系(xì)存在(zài)。造成(chéng)这(zhè)些现象的除(chú)了暗物质的假说之外，另一种(zhǒng)可能就是人类对引力的理解(jiě)还不够(gòu)全面，引力很可能在不同(tóng)尺度(dù)空(kōng)间(jiān)中的工作方式是不同的，这(zhè)意味着在行星系尺度中的天体会(huì)沿着它们的轨道，按照我(wǒ)们所理解的方(fāng)式运动(dòng)。但是上升到星系和星团的尺度(dù)，引力之间的相互(hù)作用则是(shì)不同的方式(shì)。对于(yú)在星系(xì)团(tuán)之(zhī)间的相互作用，科学家还引入了外(wài)部(bù)场(chǎng)效应的概念，指(zhǐ)的(de)是在数(shù)百万光年的规模上，巨大的质(zhì)量之间会产生对彼此(cǐ)特殊的效果，这(zhè)个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立(lì)，这(zhè)意味着我们需要对现在的(de)物(wù)理(lǐ)定律进行修正，这(zhè)些发现(xiàn)也让很多人认为暗物质(zhì)假说理论就此终结。但是在宇(yǔ)宙当中还有关于暗物质(zhì)存在的其他的理论证据，这些理论证(zhèng)据是蒙德(dé)理论(lùn)所没法(fǎ)解释的(de)“引力透镜”。

ny是什么牌子中文名 ny是奢侈品牌吗c="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/18fc0a6e444b507.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

径(jìng)向距离(lí)为37亿光年的子弹星系(xì)团，由(yóu)两个碰撞(zhuàng)的星系团所组成，类似这样的星团，它们(men)大部分的普通(tōng)质量都在星系的气体当中(zhōng)。当(dāng)星团以1000万(wàn)公里/小时发生(shēng)碰撞的时候(hòu)，星际气体的相互作用就会导致温度的急(jí)剧升高，速(sù)度大幅降(jiàng)低。所(suǒ)以在(zài)理论上，在碰撞之后，子弹星系团大部分的(de)质量将位于所有这些(xiē)气体所在(zài)的(de)中间(jiān)区域。那么我们通过(guò)什么来验证(zhèng)它的质(zhì)量区域(yù)到底是不是集中在(zài)中(zhōng)间呢？前不久，詹姆(mǔ)斯(sī)韦伯太空望远镜传回了宇(yǔ)宙当中第一张全彩的高清照片，在照片(piàn)中(zhōng)我(wǒ)们可以明显(xiǎn)地看到(dào)很多星(xīng)系似乎被拉(lā)伸产生了巨大的(de)形变。其(qí)实(shí)这些星(xīng)系本身并不(bù)是真的(de)被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出了什么问题，而(ér)是这样极遥远的天(tiān)体和(hé)我们地球上(shàng)的观(guān)测者之间(jiān)。被一个质量超(chāo)级巨(jù)大的天(tiān)体(tǐ)遮(zhē)挡，这(zhè)个超大(dà)质量(liàng)的东(dōng)西的引(yǐn)力，会(huì)使身后更遥远(yuǎn)星系(xì)的(de)光都发(fā)生了扭曲。这个现象就是(shì)引力透镜(jìng)效(xiào)应(yīng)。这个巨(jù)大的天体可(kě)能是超大质量的(de)黑洞或(huò)者(zhě)是暗(àn)物质。

所以当(dāng)人们对(duì)子弹星系(xì)团观测的时候，发现它的大质(zhì)量区(qū)域并(bìng)不是在(zài)中(zhōng)间，而是(shì)在两侧。所(suǒ)以最好的(de)解释方(fāng)法就是当(dāng)星团发(fā)生全部的碰(pèng)撞时，可被观(guān)测到的质量气体被卡在了中间，暗物质则直(zhí)接通过(guò)了这个区域，并在两边形成了引力透(tòu)镜。对(duì)子弹星系团的引力(lì)透镜研(yán)究也被(bèi)认(rèn)为(wèi)是暗物质存在(zài)的迄今(jīn)为止(zhǐ)最好(hǎo)的(de)理论证据(jù)。

除此之外，还有来自(zì)宇宙当(dāng)中最古老(lǎo)的光。从宇宙大爆炸开始，38万年(nián)之后(hòu)，可见(jiàn)光终于可以畅通无阻地穿越在宇(yǔ)宙当中了。经过了130多亿年之后，这(zhè)些(xiē)光在宇(yǔ)宙空间背(bèi)景上留下(xià)了(le)各相(xiāng)同性的微波(bō)辐(fú)射。其中红色的部分表示温度较高的区域，蓝色则表示相对(duì)较冷的(de)区域(yù)，但实际上它(tā)们(men)之间的温差只有万分之(zhī)一。

科学家们(men)通过对前景背景分离后的二(èr)值图像进行连通域(yù)提取和标记(jì)之(zhī)后(hòu)发现，如(rú)果宇(yǔ)宙当中没有暗物质(zhì)，图形看(kàn)起来(lái)不应该是这样的，而(ér)随着暗物(wù)质的增加，一些峰值的幅(fú)度会减小，才变得看起(qǐ)来“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背景辐射的测量值，我们需要的暗物质大约是普通物质的5倍(bèi)。这(zhè)个数(shù)字与解释星(xīng)系当中恒星运动所需要的暗(àn)物质(zhì)比例是(shì)一致的。这就(jiù)意味着。

用了一个简单(dān)的理论框架，就很(hěn)好(hǎo)地解(jiě)释了很多不同的观测(cè)结果。而暗物质的本质就是宇宙当中存在(zài)着某种(zhǒng)类(lèi)型的粒(lì)子，它们不参与任何其他(tā)的(de)电磁作用，只通过引力来相互作用(yòng)。所以如(rú)果能(néng)够找到这种粒(lì)子的存在，就相(xiāng)当于找(zhǎo)到(dào)了(le)暗物(wù)质存在的(de)实(shí)际(jì)证据。这种(zhǒng)粒(lì)子到底是什么？科学家们(men)已经提出了数十种的(de)假想目(mù)标，而要寻找这些不(bù)同的目标(biāo)粒子所需要的实验方式也不相同。在过去的(de)几十年(nián)当(dāng)中，人类为(wèi)了寻找这些(xiē)看不(bù)见、摸(mō)不到，几乎不会与常(cháng)规物质相互(hù)作(zuò)用的“暗物(wù)质”，科(kē)学家们已经进行了(le)超过50次的实验，却没有任何实质性的发现，除了一个地(dì)方，意大(dà)利的格兰(lán)萨索山(shān)，隶(lì)属于(yú)阿尔卑斯山脉。

在(zài)山下(xià)1400米(mǐ)处的(de)地下矿(kuàng)井当中，藏着地球(qiú)上最(zuì)大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼(lóu)高的探测器，一直(zhí)致力于寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自(zì)1997年以来，这里(lǐ)的科学家声(shēng)称观测(cè)到(dào)了某种(zhǒng)信(xìn)号。经过了20多年的(de)数据收(shōu)集，人们发(fā)现了一个有趣的事情。探测率会(huì)在每年(nián)的6月份达(dá)到峰值，然后(hòu)在11月降到最低(dī)，而且在20年当(dāng)中每(měi)年都(dōu)是(shì)一样。一些(xiē)科学家(jiā)认为这可能是人(rén)类发现暗物质的第一(yī)个直接证据。

但是为什么暗物质会产(chǎn)生周期(qī)性(xìng)的(de)年度信号呢(ne)？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒的速度围绕着银河系进行移动，那(nà)么如(rú)果暗物质存在宇宙(zhòu)当中，这意(yì)味着我们也在(zài)以这样的速度在(zài)穿越(yuè)着暗物(wù)质流，这个过(guò)程中会(huì)产生相应的振荡，同(tóng)时地球又以(yǐ)30公里/秒的速度(dù)围绕太阳(yáng)进(jìn)行(xíng)旋(xuán)转(zhuǎn)。所以(yǐ)有半年的时间，地球围绕太阳的(de)方(fāng)向(xiàng)与太阳(yáng)环绕(rào)银河系(xì)的方向(xiàng)是一致的(de)，而另外半年则与之(zhī)相(xiāng)反(fǎn)。

而在(zài)6月份的时候，地球与太(tài)阳(yáng)的方向正好达(dá)到完全(quán)一(yī)致，这(zhè)是理论(lùn)上地(dì)球穿越暗物(wù)质流最快的时段。而在(zài)11月(yuè)份，又恰好达到了(le)最慢值。尽管在(zài)实际的情况中，太阳系相对银(yín)河系的平面呈现了(le)60度(dù)的倾斜，但是(shì)这(zhè)并不(bù)影响这个理(lǐ)论(lùn)的有效性。

因此科学家认为这(zhè)可以用来(lái)解(jiě)释，研究人(rén)员们所观测到(dào)的周期性信号。当(dāng)然也可能(néng)有其他(tā)的情况，造(zào)成这种年度周期信号的(de)差异也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚(shèn)至(zhì)连意大利游(yóu)客的数量也符合这个周期的(de)规律(lǜ)。

所(suǒ)以，科学家(jiā)们又在南(nán)半球建立了一个几乎相同的(de)实验室，这里的季节与之前的实验(yàn)室正好(hǎo)相反，而在这里，地(dì)球穿过(guò)暗物(wù)质流的运动特征和第(dì)一个(gè)实验室是一样(yàng)的。

因此，如果(guǒ)在这(zhè)里可以得到相(xiāng)同的(de)信号，就可以成为暗物质(zhì)所(suǒ)存在(zài)的非常有(yǒu)力(lì)的(de)证据了。但(dàn)是由于这个实验室刚刚建成不久，所(suǒ)以(yǐ)截至目前还无法提(tí)供相(xiāng)应(yīng)的数据支(zhī)持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射一台新的望远(yuǎn)镜，这台太空望远(yuǎn)镜叫做“南希(xī)格雷(léi)斯罗(luó)曼”，它的主镜大(dà)小跟哈(hā)勃望远镜相同，但它(tā)的宽视场仪器提供的视野是哈勃红外仪(yí)器的100倍(bèi)。南希(xī)格(gé)雷斯罗曼太空望远(yuǎn)镜其中一个关键的(de)用途就是探索暗物质背后的奥秘(mì)，对(duì)于探(tàn)测的结(jié)果，我们只能拭目以(yǐ)待(dài)了。费米实验室粒子天体物(wù)理中心的(de)科学(xué)家丹(dān)琥(hǔ)珀和贾森(sēn)斯特芬研究(jiū)发现，如果暗物(wù)质存在，它(tā)们极有可能拥(yōng)有另一种(zhǒng)神(shén)秘(mì)的效应，这种暗物质效应，会支持(chí)宇宙(zhòu)当中生命的诞生，或者说是生命进化的一个重要因素(sù)。

如果(guǒ)这一理论得到进一步的证实，那么遍(biàn)布宇宙当中的暗物质会不(bù)会意味着人类(lèi)并不孤单(dān)呢？或许在宇(yǔ)宙当中某个角落的行星(xīng)上，暗(àn)物质正在通过这(zhè)样的(de)效应创造生命。当然，这些推论的大前提是要先找(zhǎo)到(dào)暗物(wù)质存在的(de)实际证据。那么小伙伴(bàn)们(men)，你们觉得(dé)暗物质(zhì)到底(dǐ)存不存在(zài)呢(ne)？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持(chí)是(shì)我更新的动力(lì)！

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