宇宙是“人(rén)为制造”的？为何(hé)会(huì)存在科(kē)学无法解释的(de)“暗物质”？暗(àn)物质又究竟(jìng)是什(shén)么？人(rén)类为了寻找暗(àn)物(wù)质存(cún)在的(de)证(zhèng)据，科学(xué)家们在过去的几十(shí)年当中进行了超过50次(cì)的长(zhǎng)期实(shí)验(yàn)，但是却没有发现(xiàn)任何的有效证据。除了一个地方，在1687年出版的(de)自(zì)然哲(zhé)学数学(xué)原理一书(shū)中(zhōng)，埃(āi)萨克牛顿(dùn)发表了(le)万有(yǒu)引(yǐn)力定律，它揭示(shì)了宇(yǔ)宙中天体运动的规(guī)律。往后的几百年(nián)来，当天文学家们发现某(mǒu)些天体运(yùn)行(xíng)轨道出(chū)现异常，不符合(hé)万有引力定律(lǜ)的时候(hòu)，他们就会知(zhī)道，周围一定有未知(zhī)的天体通过引力在摄动它的轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒(lēi)维耶(yé)就(jiù)通过天王(wáng)星运行轨道的异常，推算并且发(fā)现了海王星的存在。另(lìng)外，哈雷彗星(xīng)、冥王星(xīng)的发(fā)现都是应用(yòng)万(wàn)有引力定律所取(qǔ)得重大天文(wén)成就的例子。但(dàn)是这些发现都是在恒星(xīng)系(xì)统的尺度(dù)当中，可当我们上(shàng)升到星系或者是(shì)星团(tuán)的尺度，事情就开始变(biàn)得诡异了(le)。

1933年，瑞士的物理学家弗里(lǐ)茨兹威基正(zhèng)在研究和测(cè)量后发星系(xì)团的质量(liàng)。这是一个由数(shù)千个星系所组成的(de)巨大星(xīng)系团，这(zhè)些星系(xì)被引力(lì)束缚(fù)在(zài)一(yī)起。测量星系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)，就可以确定其质量的范围。

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

第二种是动(dòng)力学质量的(de)计算，是利用光谱红(hóng)移测量星系团中的各个(gè)星系相对(duì)于(yú)星(xīng)系(xì)团的运动(dòng)速度。当测量(liàng)结(jié)果(guǒ)出来之后(hòu)，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟然是“光(guāng)度学质量(liàng)”的400倍。这(zhè)意味着，后(hòu)发座星系团有99%的质量(liàng)消失(shī)了(le)，或者说这99%的质量并不(bù)以可见光的形式(shì)所存在(zài)，我们无法看(kàn)到。最诡(guǐ)异(yì)的(de)是，在测(cè)量(liàng)速度的过程中，兹(zī)威基发现星系团中很多星系的(de)速度比理(lǐ)论上要(yào)快得多，按照牛顿(dùn)的运(yùn)动学定律，仅靠这些可见(jiàn)星系的质量(liàng)所产(chǎn)生的引力是无法将它们(men)束缚在(zài)星(xīng)系团内的，它们(men)早就(jiù)应该被抛出星系(xì)团(tuán)之外了，除非有(yǒu)一(yī)种神秘(mì)的力量在(zài)起作(zuò)用，这(zhè)种力量来源于某种隐形(xíng)的物质。

据此，兹维基提出(chū)了这样部分不可见的暗质，它不发(fā)散(sàn)光、吸光、反射光，但是它们却占据着(zhe)宇宙中绝大部分的质(zhì)量。只是(shì)当(dāng)时(shí)的人们对(duì)这样的一种说(shuō)法不屑一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物(wù)质(zhì)”这个词(cí)才(cái)再一次出现。天文(wén)学家维拉鲁宾(bīn)和肯特福特在观测(cè)仙女(nǚ)座星系中的恒(héng)星(xīng)运动。理(lǐ)论上来说，距(jù)离中心越远的(de)恒(héng)星(xīng)在其轨道上(shàng)的运行(xíng)速度就会越慢。但是(shì)他们观测的(de)结果却让人(rén)感到不可思(sī)议。

随着与中心距离(lí)的增(zēng)加，恒星(xīng)的旋转速度几乎保(bǎo)持不变(biàn)。可是根据牛顿的万有引力定律(lǜ)，在星系当中如果没(méi)有(yǒu)足够大的质量来吸引(yǐn)它们(men)，这些外(wài)围的(de)恒(héng)星早就被(bèi)甩到(dào)宇(yǔ)宙当中了。基于这(zhè)种(zhǒng)现象，科学家们会使用一种相对标准的(de)方(fāng)法来(lái)解(jiě)释暗物质的存在，这种(zhǒng)方法就是测量星(xīng)系当中气体在X轴(zhóu)上距离星(xīng)系中心的距离(lí)，以及在Y轴上气(qì)体(tǐ)的旋转速度。如(rú)果出现(xiàn)异常的(de)结果(guǒ)，就认为(wèi)是由暗物质的力量进入(rù)其中。

于(yú)是科(kē)学家(jiā)们通过射电望远镜(jìng)测量了距离星系中心(xīn)更(gèng)远距离的氢元(yuán)素(sù)，发现它(tā)们(men)的旋转速(sù)度并不符(fú)合牛顿的力学定律。我们的(de)太阳系也不例外，太阳系(xì)位于银河系的第三悬臂之上，距离银(yín)河系中心(xīn)2.6万光年，根据万(wàn)有引力定律进行计算(suàn)，太阳(yáng)系的运行(xíng)速度(dù)应该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳(yáng)系正在以220千米/秒的(de)速度(dù)围绕银(yín)河系旋转，这个实际(jì)速(sù)度(dù)远远大于理论速(sù)度(dù)，那(nà)么产(chǎn)生以(yǐ)上这种向心加速度(dù)的原因很可能(néng)就是存(cún)在着一(yī)种(zhǒng)我们看(kàn)不到的(de)物质(zhì)，是这些暗物质的引(yǐn)力效(xiào)应将(jiāng)星系聚集在了一(yī)起。

也(yě)是从这时开(kāi)始(shǐ)，越来越多的研(yán)究(jiū)人员开始相信暗物质的存在。科学家根据星系外恒星轨道的速度，估算在星系(xì)当中暗物质的(de)质量占整(zhěng)个星系(xì)质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以(yǐ)解(jiě)释(shì)这个(gè)现象的原因。在一项(xiàng)新(xīn)的研究当(dāng)中(zhōng)，科学家们发现，几乎没有(yǒu)引力效(xiào)应的遥远恒星之间，也会出现速度(dù)上的微(wēi)小差异。另外(wài)，天文学(xué)家(jiā)还发现(xiàn)了一个反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这(zhè)个星(xīng)系距离(lí)地球(qiú)大(dà)约2.5亿光年，大小和银河系不多(duō)，但是星系当(dāng)中存在的恒星数量却只(zhǐ)有(yǒu)银河系(xì)的(de)千(qiān)分之一。

所以在理论上，该星系必须存(cún)在暗物质，否则(zé)就会(huì)分崩离(lí)析。但(dàn)是科学家们使用最先进(jìn)的望(wàng)远镜对其进行了40个小时的(de)详(xiáng)细测量(liàng)之后，发现(xiàn)星系中的恒星运动是可以用正常(cháng)的物质和力(lì)学定律来解(jiě)释(shì)的。那么又有人提出，也许该星系(xì)的暗物质，已经被附近的另(lìng)一个大(dà)星系剥离(lí)了。奇怪的是，它的附(fù)近没(méi)有(yǒu)任何星系存在。造成这些现(xiàn)象的除了暗物(wù)质的(de)假说(shuō)之外，另一种可能就是人类(lèi)对引力的理(lǐ)解还(hái)不够全面，引力(lì)很可(kě)能在不同尺度空间中的工作方(fāng)式是不(bù)同的，这意味着在行(xíng)星系尺度中的(de)天体会沿(yán)着它们的轨道，按照(zhào)我(wǒ)们所(suǒ)理(lǐ)解的方(fāng)式运动。但是上升到星系(xì)和(hé)星团的尺度，引(yǐn)力之(zhī)间的相(xiāng)互作(zuò)用(yòng)则(zé)是不同的(de)方式。对于(yú)在(zài)星系团(tuán)之间的(de)相(xiāng)互作用，科学家还引入了外部场效应的(de)概(gài)念，指的是在(zài)数(shù)百万光年的规模上(shàng)，巨大的质(zhì)量之间会(huì)产生对彼此特殊(shū)的效果，这个(gè)理论叫做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着(zhe)我(wǒ)们需要对现在(zài)的物(wù)理定律进行修正，这些发现也让很(hěn)多人(rén)认(rèn)为暗物质假(jiǎ)说理(lǐ)论就此终结。但是在宇宙当(dāng)中(zhōng)还(hái)有(yǒu)关于暗物质存在的其他的(de)理论证据，这些理论证据是(shì)蒙德(dé)理论所没法解释的“引力透镜”。

乐高课程一年大概多少钱，乐高课一年多少钱多少节lt="宇(yǔ)宙是“人为创造”的(de)证据？颠覆(fù)科学(xué)认知的(de)暗物质！竟是生命(mìng)诞生的基础？_黑(hēi)料正(zhèng)能量(liàng)" decoding="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37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的(de)星系团(tuán)所(suǒ)组成(chéng)，类似这(zhè)样的星(xīng)团，它们大部(bù)分的普通质(zhì)量都在星系的气(qì)体当中(zhōng)。当(dāng)星团以1000万公里(lǐ)/小时发生(shēng)碰撞的时候，星际气体的相(xiāng)互作用(yòng)就会导致温(wēn)度(dù)的急(jí)剧(jù)升高(gāo)，速度大幅降低(dī)。所(suǒ)以在(zài)理(lǐ)论(lùn)上，在碰撞之后，子(zi)弹星系团大部分的质(zhì)量将位于(yú)所有这些气体(tǐ)所在的(de)中(zhōng)间区(qū)域(yù)。那么我们(men)通过(guò)什(shén)么(me)来验证它的质量区域到底(dǐ)是不是集中在中间呢？前(qián)不(bù)久，詹姆(mǔ)斯(sī)韦伯太(tài)空望远镜传回了(le)宇宙(zhòu)当中第(dì)一张全彩的高(gāo)清(qīng)照片，在(zài)照片(piàn)中我们可以明显地看到很多星系似乎被拉伸(shēn)产(chǎn)生了巨(jù)大的形变。其实这些星(xīng)系本身并不(bù)是真的(de)被扭曲了，也(yě)不是韦伯望(wàng)远镜(jìng)出(chū)了什么(me)问题，而是这样(yàng)极遥远(yuǎn)的天体和(hé)我(wǒ)们地球上的观测(cè)者(zhě)之(zhī)间。被(bèi)一个质量(liàng)超(chāo)级巨大的天体遮挡，这(zhè)个(gè)超大质量的东西的引力，会(huì)使身后更(gèng)遥(yáo)远星系的光都发(fā)生了扭曲。这个现象就是引(yǐn)力透镜效(xiào)应。这个巨大的(de)天体可能是超大质量的黑洞或者是暗物质(zhì)。

所以当人(rén)们对(duì)子(zi)弹(dàn)星系团观测的时候，发现它的大(dà)质(zhì)量区域并不是在中间，而是在两侧。所以最(zuì)好的解(jiě)释方(fāng)法就是当星团发生全部的(de)碰撞时，可被观测到(dào)的质量气体被(bèi)卡在了中间，暗物质则直接通过了这(zhè)个区域，并在两边(biān)形成了(le)引力透镜。对(duì)子弹星系团(tuán)的引力透镜(jìng)研究也被认为(wèi)是暗物质存(cún)在的迄(qì)今为止(zhǐ)最好的理论证据。

除此之(zhī)外，还有来自宇宙(zhòu)当(dāng)中最古老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸(zhà)开始，38万年(nián)之后(hòu)，可见光终于(yú)可以畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年之(zhī)后，这些光在宇宙空间背景上(shàng)留(liú)下了各相同性的微波辐射。其中红色的(de)部分表示温度较高(gāo)的区域(yù)，蓝色则(zé)表示相对(duì)较冷的区(qū)域，但实际上(shàng)它们之间的温差只有(yǒu)万(wàn)分之一。

科学家们通过(guò)对前景背景(jǐng)分离后的(de)二值图像进行连(lián)通域提取和标记(jì)之后(hòu)发现，如果宇宙当中没有暗(àn)物质，图形看(kàn)起来不应该是这样的，而随着暗(àn)物质的增(zēng)加，一些(xiē)峰值的幅(fú)度会减小，才(cái)变(biàn)得看起来“和谐(xié)”。为了(le)匹(pǐ)配(pèi)宇宙微波背景辐射的(de)测(cè)量值，我们需要(yào)的暗物质大约是普通物质的5倍。这个数字(zì)与解释(shì)星系当中恒星(xīng)运(yùn)动所需要的暗物(wù)质比例是一致的(de)。这就意味着。

用了一个简单的理论框架，就很好地解释了很多不同(tóng)的观(guān)测(cè)结果(guǒ)。而暗物质的(de)本质就(jiù)是(shì)宇宙当中存在着(zhe)某种类型的粒子(zi)，它(tā)们(men)不参与任(rèn)何其他的电磁作(zuò)用(yòng)，只通(tōng)过引(yǐn)力来相互作(zuò)用。所以如果能够找到这种粒(lì)子的存(cún)在，就相当(dāng)于找到(dào)了暗物(wù)质存(cún)在的实际(jì)证据。这种粒子到底是什么(me)？科(kē)学(xué)家(jiā)们已经提出了数(shù)十种的假想目(mù)标，而(ér)要寻找这些(xiē)不(bù)同(tóng)的(de)目标(biāo)粒子所需要(yào)的实(shí)验方式(shì)也不相同。在(zài)过去(qù)的(de)几十年当中，人(rén)类为(wèi)了寻找这些看不见、摸不(bù)到(dào)，几(jǐ)乎不会(huì)与常(cháng)规物质相(xiāng)互作用的“暗物(wù)质(zhì)”，科学家(jiā)们已(yǐ)经进行了超过50次的实验，却没(méi)有任何实(shí)质性的发(fā)现(xiàn)，除了一(yī)个地方(fāng)，意大利的(de)格(gé)兰萨索山，隶(lì)属于阿尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最大的地学实验(yàn)室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有(yǒu)一(yī)个(gè)三层楼(lóu)高(gāo)的探测器，一(yī)直致(zhì)力(lì)于寻找暗物(wù)质粒(lì)子的周期性震荡。

自1997年以来，这(zhè)里的科学家声称观(guān)测到了(le)某种信号。经过了20多年的数(shù)据收(shōu)集，人们(men)发现了一个有趣的(de)事(shì)情。探测率(lǜ)会在每年的6月份达到峰值，然后在11月降到(dào)最低，而且在20年当中每(měi)年都是(shì)一样。一些科(kē)学家认(rèn)为这可(kě)能是人类发现(xiàn)暗物质的第一个直接证据。

但(dàn)是为什么暗物质会产生周期(qī)性的年度信(xìn)号呢(ne)？刚才(cái)我们(men)讲了太阳系(xì)正在以(yǐ)220公里/秒的速度围绕(rào)着银河系进行移动，那么如果暗物质存在宇宙(zhòu)当中(zhōng)，这意味着我们也在以这样(yàng)的速度(dù)在穿越着暗(àn)物质流，这个过(guò)程(chéng)中会产生相(xiāng)应的振荡，同时地球又以30公里/秒的(de)速度围绕太阳进(jìn)行旋转。所(suǒ)以有半年的时间，地球围绕(rào)太(tài)阳的方向与(yǔ)太阳(yáng)环绕(rào)银(yín)河(hé)系的方向是一致(zhì)的，而另外半年则(zé)与之相反。

而在6月份的时候，地(dì)球与太(tài)阳的方(fāng)向正好(hǎo)达到完(wán)全(quán)一致，这是理论上地球穿越暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰好达(dá)到(dào)了最慢值。尽(jǐn)管(guǎn)在实际的情况中，太阳系相(xiāng)对银河系的(de)平面呈现了60度的倾斜，但是(shì)这并不影响(xiǎng)这个理论的有效性(xìng)。

因此科学家认为这可以用来解释，研究人员们所观测到的(de)周(zhōu)期(qī)性信号。当然也(yě)可能有(yǒu)其他(tā)的情(qíng)况(kuàng)，造(zào)成这(zhè)种年度周期(qī)信号的差异(yì)也可能是温(wēn)度、湿度、土(tǔ)壤中(zhōng)的水(shuǐ)分、高山上的积(jī)雪，甚至连意大利游(yóu)客的数量也符合(hé)这(zhè)个周期的规律。

所以，科(kē)学(xué)家们又在(zài)南(nán)半球建立了一个(gè)几乎相同的(de)实(shí)验室(shì)，这里(lǐ)的(de)季节与之前的(de)实(shí)验室正(zhèng)好相(xiāng)反，而在(zài)这(zhè)里(lǐ)，地球(qiú)穿过(guò)暗物质(zhì)流的运动特(tè)征和第(dì)一个(gè)实验室(shì)是一样的。

因此，如果在(zài)这里可以得到(dào)相同(tóng)的信(xìn)号，就可以成为暗(àn)物质所存在(zài)的非常有力的证据了。但是由于这个(gè)实验室刚刚(gāng)建(jiàn)成不久，所以截至目(mù)前还(hái)无法(fǎ)提(tí)供相应的(de)数(shù)据(jù)支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发(fā)射一台新的望远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的主(zhǔ)镜(jìng)大小跟哈勃望远镜相(xiāng)同(tóng)，但它(tā)的宽视(shì)场仪器提(tí)供的视野(yě)是哈勃红外仪器的(de)100倍。南(nán)希格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键(jiàn)的(de)用途(tú)就是探索(suǒ)暗(àn)物质(zhì)背后的奥秘(mì)，对(duì)于探测的结果(guǒ)，我们只能拭目(mù)以待了。费(fèi)米实验室粒子天(tiān)体物理(lǐ)中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现(xiàn)，如果暗物质存在，它们极有可能(néng)拥有另一(yī)种神(shén)秘的效应，这种暗物质效应，会支持(chí)宇宙(zhòu)当(dāng)中生命的诞(dàn)生，或(huò)者说是(shì)生(shēng)命进(jìn)化的(de)一个重要因素(sù)。

如果这一理(lǐ)论得到进一步的证实，那么遍布宇(yǔ)宙当中(zhōng)的暗物(wù)质会不会(huì)意味着(zhe)人类(lèi)并(bìng)不孤单(dān)呢(ne)？或许在宇宙当中某(mǒu)个角(jiǎo)落的行星上，暗物质正在通过这样的效(xiào)应创造生命。当(dāng)然，这些推论的大前提是要先找到暗(àn)物质存在(zài)的实际证(zhèng)据。那么小伙伴们，你们觉得暗(àn)物质(zhì)到底存(cún)不存在呢？喜(xǐ)欢请(qǐng)点赞，你的(de)支持是我更(gèng)新的动力！

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