宇宙是“人为制(zhì)造”的(de)？为何会存(cún)在科(kē)学无法(fǎ)解释的“暗(àn)物质”？暗物质(zhì)又究竟是什(shén)么(me)？人类为了寻找暗(àn)物质存在的(de)证据，科(kē)学(xué)家们在过(guò)去的几十年(nián)当中进行了超过50次的长(zhǎng)期实(shí)验，但是却没有发现任(rèn)何的(de)有效证据。除(chú)了一个地方，在(zài)1687年(nián)出版(bǎn)的自(zì)然哲学数学原理一书中，埃萨(sà)克牛顿发(fā)表了万有引力(lì)定(dìng)律，它揭示(shì)了(le)宇(yǔ)宙中天体运动的规律。往后的几百年来(lái)，当(dāng)天文学家们发现某些天体(tǐ)运行轨道出现(xiàn)异常，不符合万有引力(lì)定律的(de)时候(hòu)，他们就会(huì)知道，周围一定有未知的天体通(tōng)过引力在摄动(dòng)它的轨道。比如(rú)在1846年(nián)，奥本(běn)勒维耶就通(tōng)过天王星运行轨(guǐ)道(dào)的异常，推算并且发现了(le)海王星(xīng)的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用万有引力(lì)定律所取得重大天文(wén)成就的例(lì)子。但(dàn)是这些(xiē)发现都是在恒星系统的尺度当中，可(kě)当我们上升(shēng)到星系或(huò)者是(shì)星团的尺(chǐ)度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正在研究(jiū)和测量后发星(xīng)系团的质量。这(zhè)是(shì)一个由数千个星(xīng)系所组成(chéng)的巨(jù)大(dà)星(xīng)系团，这些星(xīng)系被引(yǐn)力束缚在一起(qǐ)。测量星系团的(de)质量(liàng)一般会使用到两(liǎng)种方法，当两种(zhǒng)方法结果一致，就可以(yǐ)确(què)定其(qí)质(zhì)量(liàng)的范围。

第一种是获得其"光度学(xué)的质(zhì)量"，需要的数据是(shì)测(cè)量各(gè)个星系(xì)的光(guāng)度。

第(dì)二种(zhǒng)是(shì)动力学质量的计(jì)算，是利用光谱红(hóng)移测量星系团中(zhōng)的各个星系相(xiāng)对于星系团(tuán)的运动速(sù)度。当测(cè)量结果(guǒ)出来之(zhī)后，兹(zī)威基(jī)彻(chè)底懵了，“动力学质量”竟然是“光(guāng)度学(xué)质量”的400倍。这意(yì)味着，后发座星(xīng)系团有99%的质量消失了，或者说(shuō)这99%的质量(liàng)并不以可见光的形式所存在，我们无法看到。最诡异的是，在测量速度(dù)的过(guò)程(chéng)中，兹威基发现(xiàn)星系团中很(hěn)多星系的速度(dù)比理论上要快(kuài)得(dé)多，按照牛顿的运动学(xué)定(dìng)律(lǜ)，仅靠这些可见星系的质(zhì)量所产生的引力是(shì)无法将它们(men)束缚在(zài)星系团内的，它们早就(jiù)应(yīng)该被抛出星(xīng)系团之外了，除非有一种神秘的力量在起(qǐ)作用，这种力量来源于某种隐(yǐn)形的物质。

据(jù)此(cǐ)，兹(zī)维基提出(chū)了这(zhè)样部分(fēn)不(bù)可见的暗质，它不发(fā)散(sàn)光(guāng)、吸(xī)光、反(fǎn)射光，但是它们却占据着宇宙中绝大(dà)部分的质(zhì)量。只是当(dāng)时的人(rén)们对(duì)这样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物质(zhì)”这个词才再一次出现。天(tiān)文学家维拉鲁宾和肯特(tè)福特在观测(cè)仙女座星系中的(de)恒星(xīng)运(yùn)动(dòng)。理论上来说，距离中心越远的恒星(xīng)在其轨道上的运行速度就会越慢。但是他(tā)们观(guān)测的(de)结果却让人感到不可思议。

随(suí)着与(yǔ)中心距离的增(zēng)加(jiā)，恒星的(de)旋转速度几乎保持不变。可(kě)是(shì)根(gēn)据牛(niú)顿的万有(yǒu)引力定律(lǜ)，在星系当中如果没有(yǒu)足够大的质量来吸(xī)引(yǐn)它们(men)，这些外围的恒星早(zǎo)就被甩(shuǎi)到(dào)宇宙当中了。基于这种(zhǒng)现象，科学家们会使用一种相(xiāng)对标准(zhǔn)的(de)方法来解释暗物质的(de)存在，这(zhè)种方法(fǎ)就(jiù)是测量星(xīng)系当(dāng)中气体在X轴上距离星系中心的距离，以及在(zài)Y轴上气(qì)体的旋(xuán)转速(sù)度。如果出(chū)现异常(cháng)的(de)结果，就认(rèn)为是由(yóu)暗物质的(de)力量进入其中(zhōng)。

于是科(kē)学家们通过(guò)射电望(wàng)远(yuǎn)镜测(cè)量了距(jù)离星系中心更远(yuǎn)距离的氢(qīng)元素，发现它们(men)的旋转速度并不(bù)符合(hé)牛顿的力学定(dìng)律(lǜ)。我们的太阳系也不例外，太阳(yáng)系位于银河系的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根据万有引力定律进行计算，太(tài)阳(yáng)系(xì)的运行(xíng)速(sù)度应该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳系(xì)正在(zài)以220千(qiān)米/秒的速(sù)度围绕银河(hé)系旋转，这(zhè)个(gè)实际速度远(yuǎn)远(yuǎn)大于理论速(sù)度，那么产生以上(shàng)这种向心加速度的原因(yīn)很(hěn)可能(néng)就(jiù)是存在着(zhe)一(yī)种我们看不到的物(wù)质，是(shì)这些暗物(wù)质(zhì)的(de)引力效应(yīng)将星系聚集在了一起(qǐ)。

也是从这时开(kāi)始，越来越多的研究人员开(kāi)始(shǐ)相(xiāng)信暗物质的存(cún)在(zài)。科学家根(gēn)据(jù)星系(xì)外恒星轨道的速(sù)度，估算在星系当(dāng)中暗(àn)物质的质量(liàng)占(zhàn)整个星系质(zhì)量的85%。但是，暗(àn)物(wù)质并不是唯一可以解释这个(gè)现象的原因。在一(yī)项新的(de)研究当中，科学家们(men)发现，几乎没有引力效(xiào)应(yīng)的(de)遥远恒星之间，也会出现速度上的微小差异。另外，天文(wén)学家还发现了一个反常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球(qiú)大约2.5亿光(guāng)年，大(dà)小和(hé)银河系(xì)不多，但是星系当中(zhōng)存在的恒(héng)星数量却只有银河系(xì)的千(qiān)分之一。

所以在理(lǐ)论上，该星(xīng)系必须存在暗(àn)物质，否则就会分崩离析。但(dàn)是科学家们使用最先进(jìn)的(de)望(wàng)远镜对其进行了40个(gè)小时的详细测量之后，发现星系中(zhōng)的恒星运动是可以用正(zhèng)常的物质和力学定律来解释的(de)。那么又有人(rén)提(tí)出，也许该星系的暗(àn)物质，已经(jīng)被(bèi)附近的另一(yī)个大(dà)星系剥离(lí)了(le)。奇怪的(de)是，它的(de)附近(jìn)没有任(rèn)何星系存在。造成这(zhè)些现象(xiàng)的(de)除了暗物质(zhì)的假说之外，另一种可(kě)能就是(shì)人类对引(yǐn)力(lì)的理解(jiě)还不够(gòu)全面(miàn)，引力很可能在不同尺度空间中(zhōng)的工作方式是不同(tóng)的，这意味着(zhe)在行星(xīng)系尺度中的天体会沿着它们的(de)轨(guǐ)道，按照我们所(suǒ)理解的方式运动。但是上(shàng)升(shēng)到星系和星团的尺度，引力(lì)之(zhī)间的(de)相互(hù)作用则是(shì)不(bù)同的方(fāng)式。对于(yú)在星系团之间的相互(hù)作用，科(kē)学家还(hái)引(yǐn)入了(le)外部场效(xiào)应的概念(niàn)，指的(de)是在(zài)数(shù)百万光年的规模上，巨大的质量之间(jiān)会产(chǎn)生对彼此特殊的效果(guǒ)，这个理论叫(jiào)做(zuò)MOND蒙德(dé)理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成立，这意(yì)味(wèi)着我们需要对现在的物理定律(lǜ)进行(xíng)修(xiū)正(zhèng)，这些发现(xiàn)也让很多人认(rèn)为暗物(wù)质假说理(lǐ)论就此终(zhōng)结。但是在宇宙(zhòu)当中(zhōng)还有关于暗物(wù)质存在的其他的理论证据，这些理(lǐ)论证(zhèng)据是蒙德理(lǐ)论所(suǒ)没法解释的“引力透镜”。

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径向距离为37亿(yì)光年(nián)的(de)子弹(dàn)星(xīng)系团，由两个(gè)碰撞的星(xīng)系团所组(zǔ)成，类似这样的(de)星(xīng)团(tuán)，它们大部(bù)分(fēn)的普(pǔ)通质量都在星系的气(qì)体当(dāng)中(zhōng)。当(dāng)星团以1000万公(gōng)里/小时发生碰撞(zhuàng)的时候，星(xīng)际气体的相互作用(yòng)就会导致温(wēn)度(dù)的急(jí)剧升高，速度大幅降低。所以在理论(lùn)上，在碰撞之后，子弹星系团(tuán)大部分的质量将位于所有(yǒu)这(zhè)些气体所在(zài)的中(zhōng)间区域。那(nà)么我们(men)通过什么来验证它的(de)质(zhì)量区域(yù)到底是(shì)不是集中在(zài)中间呢？前不(bù)久，詹姆斯(sī)韦伯太(tài)空望远镜传回了宇宙当(dāng)中第一张全彩的高清(qīng)照片，在照片中我们可(kě)以明显地看到很(hěn)多星系(xì)似乎(hū)被拉伸(shēn)产生了巨(jù)大的形变。其实这些星(xīng)系本身(shēn)并不是真(zhēn)的(de)被扭曲了，也不是韦(wéi)伯(bó)望(wàng)远镜出了(le)什么问题，而是(shì)这样极遥远的天体(tǐ)和我们(men)地(dì)球上(shàng)的观测者之间。被一个(gè)质(zhì)量超级巨大(dà)的天体遮挡，这个超大(dà)质量的东西的(de)引力，会使(shǐ)身后(hòu)更遥远星系的光都发(fā)生了(le)扭曲。这个(gè)现(xiàn)象就是(shì)引力(lì)透(tòu)镜效应。这(zhè)个巨(jù)大的天体(tǐ)可能是超大质量的(de)黑(hēi)洞或(huò)者是暗物质。

所(suǒ)以当人(rén)们(men)对(duì)子弹星系(xì)团观测(cè)的时候，发现(xiàn)它的(de)大质量区(qū)域并不(bù)是在中(zhōng)间，而是在两侧。所以最好的解释方法就(jiù)是当星(xīng)团发生全部的碰撞时，可被观测(cè)到的质量气体被卡在了中(zhōng)间，暗(àn)物质则直(zhí)接通(tōng)过了这个区域，并(bìng)在两边(biān)形(xíng)成了(le)引力(lì)透镜。对(duì)子弹(dàn)星系团的引力透镜研究也被认为是(shì)暗物质存在的(de)迄今为止最(zuì)好的理(lǐ)论证据。

一呼百应吾独尊是什么意思生肖，一呼百应吾独尊代表什么生肖a-ratio="0.5929919137466307" data-type="jpeg" data-w="1484" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/3b484d043bd3430.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

除此之外，还有来(lái)自(zì)宇(yǔ)宙当中最古老的光。从宇宙(zhòu)大(dà)爆炸开(kāi)始，38万年之后(hòu)，可见光终(zhōng)于可以(yǐ)畅通(tōng)无阻地(dì)穿越在宇宙当中了(le)。经过(guò)了(le)130多亿年之后(hòu)，这(zhè)些(xiē)光在宇宙空间背景上留下了各相同性(xìng)的微波辐射。其中红色的(de)部(bù)分表示温度较(jiào)高的区域，蓝色则表示相对较冷(lěng)的区域，但实际(jì)上它们(men)之间(jiān)的(de)温(wēn)差只(zhǐ)有万分之一。

科学家们通过(guò)对前景背景分离后的二值图(tú)像进行连通域提(tí)取和标记之后(hòu)发(fā)现，如果宇宙当中没有暗物质(zhì)，图形(xíng)看起来不(bù)应该(gāi)是这样(yàng)的(de)，而(ér)随着暗物质的(de)增(zēng)加，一些(xiē)峰(fēng)值的幅度会(huì)减小，才变得(dé)看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微波背景辐射的测量(liàng)值，我(wǒ)们需(xū)要的暗物(wù)质大约是(shì)普通(tōng)物质的5倍。这个数字与解释星系(xì)当(dāng)中恒星运动所需要的(de)暗(àn)物(wù)质比例是(shì)一致的。这就意味(wèi)着(zhe)。

用了一个(gè)简单的理论框架，就(jiù)很好地解释了很多(duō)不同的观测结果。而暗(àn)物质的本质就是宇(yǔ)宙(zhòu)当中存在着某种类型的粒子，它们不(bù)参与任何(hé)其(qí)他的电磁作用，只通过引力来(lái)相(xiāng)互作(zuò)用。所(suǒ)以(yǐ)如果能够找(zhǎo)到这种粒子的存在，就相当于找到了(le)暗物质存在的实(shí)际(jì)证(zhèng)据。这种(zhǒng)粒子到(dào)底是什么？科(kē)学家(jiā)们(men)已经提出了(le)数十(shí)种的假(jiǎ)想目标(biāo)，而要寻(xún)找这些不同的(de)目标(biāo)粒子所需(xū)要的实验方式也不相(xiāng)同。在过去的几十年当(dāng)中，人类为了(le)寻(xún)找这些看不见、摸不到，几乎(hū)不会与常(cháng)规物质相互作用的“暗物质”，科学家们已(yǐ)经(jīng)进行了超过50次的实验，却没有任何实(shí)质性的(de)发现，除(chú)了一个(gè)地方，意大利(lì)的格兰萨索(suǒ)山，隶(lì)属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在(zài)山下1400米处(chù)的地下矿(kuàng)井当(dāng)中，藏着地球上(shàng)最大的地(dì)学实验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高(gāo)的探测器，一(yī)直(zhí)致力于(yú)寻找暗(àn)物质粒(lì)子的周期性震荡。

自1997年以来(lái)，这(zhè)里的科学家声称观测到了某种信号。经过了20多年的数据(jù)收集(jí)，人们发(fā)现了一(yī)个(gè)有趣的事情(qíng)。探测率会在每年(nián)的6月份达到(dào)峰值，然后(hòu)在(zài)11月降到最低，而(ér)且(qiě)在20年(nián)当(dāng)中每年都是一(yī)样。一(yī)些科学家认为这可能是(shì)人类发现暗物质的第一(yī)个直接证(zhèng)据(jù)。

但是为(wèi)什么暗物(wù)质(zhì)会(huì)产生(shēng)周期性的年度信号(hào)呢(ne)？刚才我(wǒ)们(men)讲了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒的速度围绕着银河系进行移动，那么(me)如(rú)果暗物质存在宇宙当中(zhōng)，这意味(wèi)着(zhe)我们也在以(yǐ)这样的速度(dù)在穿越着暗物质流，这个过程(chéng)中会产生相应的振荡，同时地球又以30公里/秒的速(sù)度(dù)围绕(rào)太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有半年的时间，地球围绕(rào)太阳的方向与太阳环绕银河系(xì)的(de)方(fāng)向是一致的(de)，而另外半(bàn)年(nián)则与(yǔ)之相反。

而(ér)在(zài)6月份的时候，地球(qiú)与(yǔ)太阳(yáng)的(de)方向正好达(dá)到完全一(yī)致，这(zhè)是理论上地球穿越暗物质流最快的时段(duàn)。而在(zài)11月份，又恰好达到了(le)最慢(màn)值。尽(jǐn)管在(zài)实际的(de)情况中，太(tài)阳系(xì)相(xiāng)对(duì)银(yín)河系的平面呈(chéng)现了(le)60度的倾(qīng)斜，但是这并不影响这个理论的有效性。

因此科学家认为这(zhè)可以(yǐ)用来(lái)解释，研究人员们(men)所观测到的周期性信号。当然(rán)也可能有(yǒu)其他(tā)的情况，造(zào)成这种年度周(zhōu)期信号的差异也可能是温度、湿度、土壤中的水(shuǐ)分、高山上的积(jī)雪，甚(shèn)至(zhì)连(lián)意大利游客的数量也符合这个周期的(de)规律(lǜ)。

所以，科学家们又在南(nán)半球(qiú)建立了一个几乎相同的(de)实(shí)验室，这里的季(jì)节与之前的实验室正好相反，而在这(zhè)里，地球穿过暗(àn)物质流的运动(dòng)特征和(hé)第一个实验室是一样的。

因此，如(rú)果在(zài)这(zhè)里可以得到相同的信(xìn)号，就可以成为暗物质所存在的非常有力的证据了。但是由于这(zhè)个实验室(shì)刚刚(gāng)建成(chéng)不久(jiǔ)，所以截至目前还(hái)无法提(tí)供相应(yīng)的数据(jù)支持。另外，在2025年(nián)，NASA将(jiāng)会(huì)发射一台新的望远镜，这台太空(kōng)望远镜(jìng)叫做“南希格雷斯(sī)罗曼(màn)”，它的主镜大小跟(gēn)哈勃望远镜相同(tóng)，但它的宽视场(chǎng)仪器提供的视野是哈(hā)勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远(yuǎn)镜其中(zhōng)一个关键(jiàn)的用途(tú)就是探(tàn)索暗(àn)物(wù)质(zhì)背后(hòu)的(de)奥秘(mì)，对于探测的结(jié)果，我们(men)只能拭目以待了。费米实验室粒子天体物理中心的科学家(jiā)丹琥珀和贾森(sēn)斯特芬(fēn)研究发现，如果(guǒ)暗物质存在(zài)，它(tā)们极(jí)有(yǒu)可能拥有(yǒu)另(lìng)一种神(shén)秘(mì)的效应，这种暗(àn)物质(zhì)效应(yīng)，会支持宇(yǔ)宙当(dāng)中生命(mìng)的诞生，或者说是生(shēng)命进化的一(yī)个重要因素(sù)。

如果这一(yī)理论得到进一步的证实，那么遍布宇宙当(dāng)中的暗物质会不会意(yì)味着人(rén)类并不孤单呢？或许在(zài)宇宙(zhòu)当中某个角落的行星上，暗物质正(zhèng)在(zài)通过(guò)这样(yàng)的效应创造(zào)生命(mìng)。当然(rán)，这些推论(lùn)的大前提是(shì)要先找到暗(àn)物质(zhì)存在的实际(jì)证据。那么小伙(huǒ)伴们，你们觉(jué)得暗物(wù)质到底存不存(cún)在呢(ne)？喜欢请点赞，你的支(zhī)持(chí)是我更新(xīn)的(de)动力！

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