宇宙是(shì)“人为(wèi)制造”的？为何(hé)会存在科学无(wú)法解(jiě)释的“暗物(wù)质”？暗(àn)物质又究竟是什么？人(rén)类为了寻找暗物质存(cún)在的证据，科学家们在过去的几十年当(dāng)中进(jìn)行了(le)超过(guò)50次的长期(qī)实验，但是却(què)没有(yǒu)发现(xiàn)任何的有(yǒu)效(xiào)证据。除(chú)了一个地方，在(zài)1687年出版(bǎn)的自然哲学数学原(yuán)理(lǐ)一书(shū)中，埃萨克牛顿发表(biǎo)了万有引力定(dìng)律，它揭示了宇(yǔ)宙中天(tiān)体运动的规律。往后的几百年(nián)来，当天(tiān)文(wén)学家们发现某些天(tiān)体运行轨道出现(xiàn)异常，不符合(hé)万有引力(l山西有多少人口2023年，山西有多少人口2022ì)定律的时候，他们就会(huì)知道，周围一定有未知的天体通过引(yǐn)力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥(ào)本(běn)勒维耶就(jiù)通过天(tiān)王星运行轨(guǐ)道的(de)异常，推算并(bìng)且(qiě)发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的(de)发现都是应用(yòng)万有引力(lì)定律(lǜ)所取(qǔ)得(dé)重大天文成(chéng)就的(de)例子(zi)。但是这些发(fā)现都是在恒星系(xì)统的尺(chǐ)度当中，可当我们上升到星系(xì)或(huò)者是星团的尺度，事情就开始(shǐ)变(biàn)得诡异了。

1933年(nián)，瑞(ruì)士的物理学家弗里茨兹威基正在研究和测(cè)量后(hòu)发星系团的质量(liàng)。这是一个(gè)由数千(qiān)个星(xīng)系所组成的巨大(dà)星系团，这些星系被(bèi)引力束缚在一(yī)起(qǐ)。测量星系团的(de)质量一(yī)般会(huì)使用到两种(zhǒng)方法，当两种方法结果一(yī)致，就可(kě)以确(què)定其(qí)质量(liàng)的范围。

第一种是获得其"光度学的(de)质量(liàng)"，需要的数据是测(cè)量各个(gè)星系的光度(dù)。

第二种(zhǒng)是动力学质(zhì)量(liàng)的计(jì)算，是(shì)利用光(guāng)谱红移(yí)测量星系团中的各个星系相对于(yú)星(xīng)系团的运(yùn)动速度(dù)。当(dāng)测量结(jié)果出来之后，兹威基彻底(dǐ)懵(měng)了(le)，“动(dòng)力(lì)学质量”竟然是“光度学质量”的(de)400倍。这(zhè)意味着，后(hòu)发座(zuò)星系团有99%的质量消失了(le)，或者(zhě)说(shuō)这99%的质量(liàng)并不以可见光的形(xíng)式所(suǒ)存(cún)在，我(wǒ)们无山西有多少人口2023年，山西有多少人口2022法(fǎ)看到(dào)。最(zuì)诡异(yì)的是(shì)，在测量速度的过程中，兹威基发现(xiàn)星系团中很多星系的速度(dù)比(bǐ)理论上要快得多(duō)，按照(zhào)牛顿的运动学(xué)定律，仅靠(kào)这些可见(jiàn)星(xīng)系(xì)的质量所产(chǎn)生的引力是无法(fǎ)将它们束缚在(zài)星系(xì)团(tuán)内的，它们早就应该(gāi)被抛出星系团之(zhī)外(wài)了(le)，除非有一种神秘的力量在起作用，这(zhè)种力量来源于某种隐形(xíng)的物质。

据此，兹维基提出了(le)这样(yàng)部分(fēn)不可见的(de)暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它(tā)们却占据着宇宙中绝大部(bù)分(fēn)的(de)质(zhì)量。只是当时的人们对这样的(de)一种说法不屑一顾(gù)。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这(zhè)个词(cí)才(cái)再一次出现(xiàn)。天文学家维拉鲁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(shuō)，距离(lí)中心越远的(de)恒星在(zài)其轨道上的运行(xíng)速(sù)度就会越慢。但是他们观测(cè)的结果却让人(rén)感到不可思议。

随(suí)着与中心(xīn)距(jù)离的增加，恒星的(de)旋转速度几乎(hū)保持不(bù)变(biàn)。可是根据(jù)牛(niú)顿的万有引力定律，在星系当中如(rú)果没有足(zú)够大的(de)质量来吸引它(tā)们，这些外围(wéi)的恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于这种现象(xiàng)，科学家们会使用一种相对标准的方法来解(jiě)释暗物质(zhì)的存在，这种(zhǒng)方法就是测量星(xīng)系当中气(qì)体在X轴上距离星系中心的距离，以及(jí)在Y轴上气体的(de)旋转速度。如果出现异常的结果，就认为(wèi)是由(yóu)暗物(wù)质(zhì)的力量(liàng)进(jìn)入(rù)其(qí)中。

于是科学家们通过射电望远镜测(cè)量了距离星系中心(xīn)更(gèng)远距离的氢元素(sù)，发(fā)现它们的旋(xuán)转速(sù)度并(bìng)不(bù)符(fú)合(hé)牛顿(dùn)的(de)力学定(dìng)律。我们(men)的太阳系也不例外，太阳系位(wèi)于银河系的第(dì)三悬(xuán)臂之上，距(jù)离银河(hé)系(xì)中心(xīn)2.6万光年，根据万有引力定律(lǜ)进行计算，太(tài)阳系(xì)的运行速度应该(gāi)是(shì)160千米/秒(miǎo)，但实际(jì)上，太阳系正在以220千(qiān)米(mǐ)/秒的速度围绕银河系旋转，这个(gè)实际(jì)速度(dù)远(yuǎn)远大于理论速度，那么产生以上这种向心(xīn)加速度的原因很可能就是存(cún)在着一种(zhǒng)我们看不(bù)到的物(wù)质(zhì)，是(shì)这些(xiē)暗(àn)物质的引力效(xiào)应(yīng)将星系(xì)聚集在了一(yī)起。

也是(shì)从这时开始，越来越多的研究人员开始相信(xìn)暗物(wù)质的存在。科(kē)学家根据星系外恒星轨(guǐ)道的(de)速度，估(gū)算在(zài)星系当中暗(àn)物质的质量(liàng)占整个星(xīng)系质量的(de)85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯一可以(yǐ)解释这个(gè)现(xiàn)象的原因。在一项新(xīn)的研(yán)究(jiū)当(dāng)中，科学家们发现，几(jǐ)乎没有(yǒu)引力效应的遥远恒(héng)星之(zhī)间，也会出(chū)现速度上的微(wēi)小差异。另外，天文学家还发现了一个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这(zhè)个星(xīng)系距(jù)离地(dì)球大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河系不多，但是星系当中存在的恒(héng)星数(shù)量(liàng)却只有(yǒu)银河系(xì)的千分之一。

所以在理(lǐ)论(lùn)上，该星系必须(xū)存在暗物(wù)质，否则就会分崩(bēng)离析。但是科学(xué)家们(men)使用最先进的望(wàng)远(yuǎn)镜对(duì)其进行了40个小时的详细测量之后，发现星系中的恒星运动是可以用正(zhèng)常的物质和(hé)力(lì)学定律来解释的。那么又有人提出，也许该星系的(de)暗(àn)物质，已经被附近的(de)另(lìng)一个大星系(xì)剥离了。奇怪的(de)是，它的附近没有(yǒu)任何星系存在。造成这些现象的(de)除了暗物质(zhì)的假说之外，另一种可(kě)能就是人类对引(yǐn)力的理解还(hái)不够全面，引(yǐn)力(lì)很可(kě)能在不同(tóng)尺度空间中的工作方式是不同的，这意(yì)味着(zhe)在行星系尺度中的天体(tǐ)会沿着它(tā)们的轨道，按照我们所理解的方式运动(dòng)。但是上(shàng)升到星(xīng)系和星(xīng)团的尺度(dù)，引力之(zhī)间的相互作用则是(shì)不同的方式。对于在星系团之(zhī)间(jiān)的(de)相互(hù)作用(yòng)，科学家(jiā)还引入了外(wài)部场效应的概念，指(zhǐ)的是在数百万光年(nián)的规模(mó)上，巨大的质量之间(jiān)会产生对彼此特殊的(de)效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德理论(lùn)成立，这意味着(zhe)我们(men)需要对现在的物理定(dìng)律进行修正，这些发现也让很多人(rén)认为(wèi)暗物质假说理论就此终结。但(dàn)是在宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)还有关于(yú)暗物(wù)质存(cún)在的其他的(de)理论证(zhèng)据，这些理论(lùn)证据是蒙德理论所没法解释(shì)的“引力(lì)透镜”。

山西有多少人口2023年，山西有多少人口2022="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(jù)离为37亿(yì)光年的(de)子弹星系团，由两(liǎng)个碰撞的星(xīng)系团所组成，类(lèi)似这(zhè)样的星团，它们(men)大部分的普通质量(liàng)都(dōu)在星系的气(qì)体当中(zhōng)。当星(xīng)团以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星(xīng)际(jì)气体的相互作用就会导致温度的急剧(jù)升高，速度大幅降低。所以在(zài)理论上，在碰(pèng)撞(zhuàng)之后，子弹星系团(tuán)大部分的(de)质(zhì)量将位于所有这些气(qì)体所(suǒ)在的中间(jiān)区域。那(nà)么我们通过什么来验证它的质(zhì)量区域(yù)到(dào)底是不是集中在(zài)中间呢(ne)？前不(bù)久，詹(zhān)姆斯(sī)韦伯太空望远(yuǎn)镜传(chuán)回了(le)宇宙当中第(dì)一张全彩(cǎi)的高清照(zhào)片，在照片中我(wǒ)们可以明显地看到很多星系(xì)似(shì)乎被拉伸产生了巨大的形变。其实(shí)这些(xiē)星(xīng)系本(běn)身并不是真(zhēn)的被扭曲了(le)，也不是韦伯望远镜出了什么问题(tí)，而是这样极遥远的天体和我们地球上的观测(cè)者(zhě)之间(jiān)。被一个质量(liàng)超级(jí)巨大的天体遮挡(dǎng)，这个超大(dà)质量(liàng)的东(dōng)西(xī)的引力，会使身后更遥远星系(xì)的光(guāng)都发生了扭曲。这个(gè)现象(xiàng)就是引力透(tòu)镜效(xiào)应。这个巨大(dà)的天体可能(néng)是超大(dà)质量的黑洞或者是暗物质。

所以当(dāng)人(rén)们(men)对子弹星系(xì)团观测的时候，发现它的大质量(liàng)区域(yù)并(bìng)不是在中(zhōng)间，而是在两(liǎng)侧。所以最(zuì)好的解释方法(fǎ)就是当星团(tuán)发(fā)生全部的(de)碰(pèng)撞时，可被观测到(dào)的质(zhì)量(liàng)气体被(bèi)卡(kǎ)在了中间，暗物质则(zé)直接通过了这个区域(yù)，并在两边形成了(le)引力透镜(jìng)。对子弹星(xīng)系团的引力透镜研究也被(bèi)认(rèn)为是暗(àn)物质存在(zài)的迄今为(wèi)止(zhǐ)最好的理(lǐ)论证据。

除此之(zhī)外，还有(yǒu)来自(zì)宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之(zhī)后，可见光终于可(kě)以畅通无阻(zǔ)地穿越(yuè)在宇宙当(dāng)中了。经过了130多(duō)亿(yì)年之后(hòu)，这些光在宇宙空间背景上留下了(le)各相(xiāng)同性的微(wēi)波辐射。其中红色(sè)的部分(fēn)表示温度较高的(de)区域，蓝色则表示相对较冷的区域，但(dàn)实(shí)际上它们之间的温差只有(yǒu)万分之一(yī)。

科学家们通过对前景背景分离后的二值图像进行连通域提取和标(biāo)记之后发现(xiàn)，如果宇宙(zhòu)当中没有暗物质，图形看起来不应该(gāi)是这样的，而随(suí)着暗物(wù)质的增加(jiā)，一些峰(fēng)值的幅度会减小，才变得看起(qǐ)来“和(hé)谐”。为了(le)匹配宇宙(zhòu)微波背景辐射(shè)的测量值，我们需要(yào)的暗物质大约是普通物质(zhì)的5倍。这个数字与解释(shì)星系当中恒(héng)星(xīng)运动(dòng)所需要(yào)的(de)暗(àn)物质(zhì)比例是一致的。这就意(yì)味着。

用了一(yī)个(gè)简单的理论框架，就很好(hǎo)地(dì)解释了很多不同的(de)观测结果(guǒ)。而暗物(wù)质的本质(zhì)就是(shì)宇宙当(dāng)中存在着某种类型的粒子，它们(men)不参与(yǔ)任何其他的电磁作(zuò)用，只通过引力来相互作用。所以如果能够找到这种粒(lì)子(zi)的存在，就(jiù)相当(dāng)于找到(dào)了暗物质存在的实(shí)际证(zhèng)据。这种粒子到底是什么？科(kē)学家们已经提出了数十(shí)种的假想目标，而要寻找这些不同的目标(biāo)粒子(zi)所需要的实(shí)验方式也不相同(tóng)。在过去的几十年当(dāng)中，人类为了寻(xún)找这(zhè)些看不见、摸不到，几(jǐ)乎不会(huì)与常规物质相互作用的“暗(àn)物质”，科(kē)学家们(men)已(yǐ)经进(jìn)行了(le)超过50次(cì)的实(shí)验，却没有任何实质(zhì)性的发(fā)现，除了(le)一个地(dì)方，意大利(lì)的格兰萨(sà)索山(shān)，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山(shān)下1400米(mǐ)处的地下矿(kuàng)井当中(zhōng)，藏着(zhe)地(dì)球上最(zuì)大的地学实(shí)验室，这个(gè)实验(yàn)室(shì)叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼高的探测器，一直致力于寻(xún)找(zhǎo)暗物质(zhì)粒子的周(zhōu)期性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观(guān)测到了某种信(xìn)号。经过了20多(duō)年的数据收集，人们发现(xiàn)了一个有趣(qù)的事情。探(tàn)测率(lǜ)会在每年的(de)6月份(fèn)达(dá)到峰值(zhí)，然后在11月降(jiàng)到最低，而且在20年当中每年都是一样。一(yī)些科学家认为(wèi)这(zhè)可能是(shì)人类(lèi)发(fā)现暗物质的第(dì)一(yī)个直接证(zhèng)据。

但是为什么(me)暗物质(zhì)会产生周期(qī)性的年度信号(hào)呢？刚才(cái)我们讲了太阳系正在(zài)以220公里/秒的速度围(wéi)绕着银河系进(jìn)行移动，那么如果暗物质存(cún)在宇宙当中，这(zhè)意味(wèi)着我们(men)也在(zài)以(yǐ)这样的速度在穿越(yuè)着暗物质流，这个过程中(zhōng)会产生相(xiāng)应的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所(suǒ)以有半年的时间，地球围(wéi)绕太阳的(de)方向(xiàng)与(yǔ)太阳环绕银(yín)河系的方(fāng)向(xiàng)是一致的(de)，而(ér)另外半年则与之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳的(de)方向(xiàng)正好达到完全(quán)一致，这是(shì)理论上(shàng)地球穿越暗物质(zhì)流(liú)最快的时段。而在(zài)11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在实际的情况中，太阳(yáng)系相对银河系的(de)平面呈现了60度的(de)倾斜，但是(shì)这(zhè)并不影(yǐng)响这个理论的有效性。

因此科学家认为(wèi)这可以用(yòng)来解(jiě)释，研究人员们所观测到(dào)的周(zhōu)期性信号。当然也可能有其他(tā)的(de)情(qíng)况，造成这种年度周(zhōu)期信(xìn)号的差异也可(kě)能(néng)是(shì)温度、湿(shī)度(dù)、土壤中的水分(fēn)、高山(shān)上的积雪，甚至连意大利(lì)游客的数量也符合(hé)这个周(zhōu)期的(de)规律(lǜ)。

所以，科(kē)学家们又(yòu)在南半球(qiú)建立了一个(gè)几乎相同的实验室(shì)，这里的季节与之前的实验室正好(hǎo)相反，而在这里，地球穿过暗物质流的运动特(tè)征和第一个实验(yàn)室(shì)是一样的。

因此，如果在这里可以(yǐ)得到(dào)相同的信号，就可(kě)以(yǐ)成为暗物质所(suǒ)存在的非常有力(lì)的证(zhèng)据了。但(dàn)是由于这个实(shí)验(yàn)室刚刚建成(chéng)不(bù)久，所以截至目前还无法提供相应的数(shù)据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会(huì)发射一台新(xīn)的(de)望远镜(jìng)，这台太(tài)空望远镜叫(jiào)做“南(nán)希格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大(dà)小跟(gēn)哈(hā)勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提供(gōng)的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格(gé)雷斯罗(luó)曼太(tài)空望远镜其中一个关键(jiàn)的用途就是探索暗物质(zhì)背后的奥(ào)秘(mì)，对于探测的结(jié)果，我们只(zhǐ)能拭目(mù)以待了。费米(mǐ)实验室粒子(zi)天体物理中心(xīn)的科学家丹琥(hǔ)珀(pò)和贾森斯特芬(fēn)研究(jiū)发现，如果(guǒ)暗物质存在，它们极(jí)有可能拥有另一(yī)种神(shén)秘的效应，这种暗物(wù)质(zhì)效应(yīng)，会支(zhī)持宇宙(zhòu)当(dāng)中生命的诞(dàn)生(shēng)，或者说是生命进化(huà)的(de)一个重要因素。

如果这一理论(lùn)得到进一(yī)步的证实，那么遍布宇宙当(dāng)中的暗(àn)物(wù)质会不会意(yì)味着(zhe)人类并(bìng)不孤单呢？或(huò)许在(zài)宇(yǔ)宙当中某个角落的行星上，暗物质正在(zài)通过这(zhè)样的效应创造生(shēng)命(mìng)。当然，这(zhè)些推论的大(dà)前(qián)提是要先找到暗物质存(cún)在(zài)的(de)实际证据(jù)。那么(me)小伙伴们，你(nǐ)们(men)觉(jué)得暗物(wù)质(zhì)到(dào)底存不(bù)存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新(xīn)的动力！

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