宇宙是“人(rén)为制造”的(de)？为何(hé)会(huì)存在科学无法解释的“暗物(wù)质”？暗(àn)物(wù)质(zhì)又究(jiū)竟是什么？人类(lèi)为了寻找暗物质存在的证据，科学家(jiā)们在(zài)过去的几十(shí)年(nián)当中(zhōng)进行(xíng)了超过50次的长期实验，但是却没有发现任何的有效证据。除了一个地方(fāng)，在1687年(nián)出(chū)版的自(zì)然哲学数学原理一(yī)书中，埃萨克牛顿发表了万有(yǒu)引力定律，它揭示了宇(yǔ)宙中天体运动的规律。往后的(de)几百年来(lái)，当天文学(xué)家们(men)发(fā)现某些(xiē)天体(tǐ)运行轨道出现异常，不符合(hé)万有引力定律的(de)时候，他们就(jiù)会知道(dào)，周(zhōu)围一定有未知的(de)天体通(tōng)过引(yǐn)力在摄动它的轨道。比如在1846年(nián)，奥本勒维耶就通(tōng)过(guò)天王星运行轨道的异常，推算(suàn)并且发(fā)现了海王(wáng)星的存在。另外，哈雷(léi)彗星、冥王(wáng)星的发现都是应用万有引力定律所(suǒ)取得重大天文成就的例子。但是这些发现都是在(zài)恒星系统的尺度当中，可(kě)当我们上升到星(xīng)系或者是(shì)星(xīng)团的尺度，事情就开始变得诡异(yì)了。

1933年(nián)，瑞士的物理(lǐ)学家弗里茨兹威基正在研究(jiū)和测量后发星系团(tuán)的质量(liàng)。这是一(yī)个由数(shù)千个(gè)星系所(suǒ)组成的(de)巨大星(xīng)系团，这(zhè)些星系被引力束(shù)缚在一(yī)起。测(cè)量星系团的质量一般会使用到两种方法(fǎ)，当两种方法(fǎ)结果(guǒ)一致，就可以(yǐ)确定其质(zhì)量的(de)范围。

第一种(zhǒng)是(shì)获(huò)得其"光度(dù)学的质量"，需要的数据是测量(liàng)各个星系的(de)光(guāng)度。

第二(èr)种是(shì)动力(lì)学质量的计算，是利用光谱红移测(cè)量星系团(tuán)中的各个星系相对于星(xīng)系团(tuán)的运动速度(dù)。当(dāng)测量(liàng)结果出来(lái)之(zhī)后(hòu)，兹威(wēi)基彻底(dǐ)懵(měng)了(le)，“动力学质量(liàng)”竟然是(shì)“光度学(xué)质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量(liàng)消失了，或者说这99%的质量并不以可见光的形(xíng)式所存(cún)在，我们无(wú)法看到。最诡异的是，在(zài)测(cè)量速度(dù)的过程中(zhōng)，兹威基(jī)发现星(xīng)系团(tuán一尺九的腰围是多少厘米 一尺九的腰围是26还是27)中很多星系(xì)的速度比理论上要快得多，按照牛顿的运(yùn)动学定律，仅(jǐn)靠(kào)这(zhè)些可见星系的质量所产生的引力是无法将它们束缚在星(xīng)系团内的，它们早就应该被(bèi)抛出星系(xì)团之(zhī)外了(le)，除非(fēi)有一种神秘的力量在起作用，这种力量来(lái)源于(yú)某(mǒu)种隐形的物质。

据此，兹维基提出了这样部分不可见的暗质，它不(bù)发散光、吸光(guāng)、反(fǎn)射(shè)光，但是(shì)它们(men)却(què)占据着宇宙中(zhōng)绝大部(bù)分的质量(liàng)。只(zhǐ)是(shì)当时的人们对这样的一种说法不屑(xiè)一顾(gù)。

直到40年之后，“暗(àn)物质(zhì)”这个词才(cái)再一次出现。天文学家维拉鲁(lǔ)宾(bīn)和肯特福(fú)特(tè)在观测仙女座星系中(zhōng)的恒星运动。理论上来说，距离(lí)中心(xīn)越远的恒(héng)星在其轨道上的运行速度就会越慢。但是他们(men)观(guān)测的结果(guǒ)却让人感到不可思议。

随着与中心(xīn)距离的增加，恒星的(de)旋转速(sù)度几乎保持不变。可是(shì)根据牛顿的万有引力定律，在星系当中如果没有足够大的质(zhì)量来吸(xī)引它们，这些外(wài)围(wéi)的恒星(xīng)早就被甩到(dào)宇宙(zhòu)当中了。基于这种现象，科学家们会使用一(yī)种相(xiāng)对标准的(de)方法来(lái)解(jiě)释(shì)暗物质(zhì)的存在，这种方法就是测量星系(xì)当中气体在X轴上(shàng)距离星系中心(xīn)的距离，以及在(zài)Y轴上(shàng)气体的(de)旋转速度(dù)。如(rú)果出现异常的结果，就认为是(shì)由暗物质的力量(liàng)进入其(qí)中。

于是(shì)科学家(jiā)们通过射(shè)电望远镜测量了距(jù)离星(xīng)系中心更远距离的氢元(yuán)素，发现(xiàn)它们的旋转速(sù)度并不符合牛顿的力学定律。我们的太阳系也不例外，太阳系位于(yú)银河系的第三悬臂之(zhī)上，距离银河(hé)系(xì)中心2.6万光年，根据(jù)万有引力定(dìng)律(lǜ)进(jìn)行计算，太(tài)阳系的(de)运行速度应(yīng)该是160千米/秒，但实(shí)际上(shàng)，太阳系(xì)正在以(yǐ)220千(qiān)米/秒(miǎo)的速度围绕银河系旋转，这个实(shí)际(jì)速度远远大于理论速度，那么产生以(yǐ)上这(zhè)种向(xiàng)心加速度的原因很可能就是存在着一种(zhǒng)我们看(kàn)不到的物质(zhì)，是(shì)这(zhè)些暗物质的引力效应将(jiāng)星系聚集在(zài)了一起。

也是从这时开(kāi)始，越来越(yuè)多的研究(jiū)人员开始(shǐ)相信暗物质(zhì)的存在。科学(xué)家(jiā)根据(jù)星(xīng)系外恒星轨(guǐ)道的速度(dù)，估算在星(xīng)系当中暗物质的质量占整个(gè)星(xīng)系质(zhì)量的85%。但是，暗(àn)物(wù)质并(bìng)不是唯一可以解释这个现(xiàn)象的(de)原因。在(zài)一(yī)项(xiàng)新的(de)研(yán)究当中，科学家们(men)发现，几(jǐ)乎没有引力效应(yīng)的遥(yáo)远恒星之(zhī)间，也会出现速度上的微小(xiǎo)差异。另外，天文学(xué)家还发现了一个反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光(guāng)年，大小和银河系不多，但是星系(xì)当(dāng)中(zhōng)存在的恒星(xīng)数(shù)量却(què)只有银(yín)河系的(de)千分(fēn)之一。

所以在理(lǐ)论上，该星系必(bì)须存(cún)在暗物质(zhì)，否(fǒu)则就会分崩离(lí)析(xī)。但是科(kē)学家们使用(yòng)最先(xiān)进的望远镜对其(qí)进行了40个(gè)小时的详细测量之后，发现(xiàn)星(xīng)系中的恒(héng)星运动是可以用正常的(de)物质和(hé)力学定律来(lái)解(jiě)释(shì)的。那么又有(yǒu)人提(tí)出，也(yě)许(xǔ)该星系的暗物质，已经被(bèi)附近的另一个大星系(xì)剥离了。奇(qí)怪的是，它的附近(jìn)没有任何星系(xì)存在(zài)。造成这些现(xiàn)象(xiàng)的除(chú)了暗物质的假说之外(wài)，另一种可能就是(shì)人类(lèi)对(duì)引力的(de)理解还不够全(quán)面，引力很可能在不同尺度空间中的(de)工作方(fāng)式是不同的，这意味着(zhe)在行(xíng)星系(xì)尺度中的(de)天体会沿着(zhe)它们的轨道(dào)，按照我(wǒ)们所(suǒ)理解的(de)方式运动。但是上升(shēng)到星系和星团的尺度，引(yǐn)力(lì)之(zhī)间的相(xiāng)互作(zuò)用则是不同(tóng)的方式(shì)。对于(yú)在星系团之间的相(xiāng)互作用，科(kē)学家还引入(rù)了外(wài)部场效(xiào)应的概念，指的是在(zài)数百万(wàn)光年的规模上(shàng)，巨大的(de)质量(liàng)之(zhī)间会产(chǎn)生对(duì)彼(bǐ)此特殊的效果，这个理论叫(jiào)做(zuò)MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意味(wèi)着我们需(xū)要对现(xiàn)在的(de)物(wù)理(lǐ)定律进行(xíng)修正，这些(xiē)发现(xiàn)也(yě)让(ràng)很多人(rén)认为暗物质假说理论就此(cǐ)终结(jié)。但是(shì)在宇宙(zhòu)当中还有关于暗(àn)物质存在的(de)其(qí)他的(de)理论(lùn)证据，这些理论证(zhèng)据是蒙(méng)德理论所没法解释的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团(tuán)，由两个碰(pèng)撞(zhuàng)的星系团所组成，类似(shì)这(zhè)样的星团，它们大(dà)部分的(de)普通(tōng)质量都在星系的气体当中。当(dāng)星团以(yǐ)1000万公里/小时发生碰撞的时候，星(xīng)际气体的相互作用就会导致温度的(de)急剧升高，速度(dù)大幅降(jiàng)低。所以在理(lǐ)论上，在碰撞之后，子(zi)弹星系团大(dà)部分的质量将位于(yú)所(suǒ)有这些气(qì)体所在的(de)中间区域。那么(me)我(wǒ)们通过(guò)什(shén)么来验证它的质量区域到底是不是(shì)集中(zhōng)在中(zhōng)间呢？前(qián)不久(jiǔ)，詹(zhān)姆斯韦伯太空望远镜传回了(le)宇宙当中第一张全彩的(de)高(gāo)清照片，在照(zhào)片(piàn)中我们可(kě)以明(míng)显地看到很多星系似乎(hū)被(bèi)拉伸产生了巨(jù)大的形(xíng)变。其实这些星(xīng)系本身并不是真的被(bèi)扭曲了，也不是(shì)韦伯望远镜(jìng)出(chū)了什(shén)么问题(tí)，而是这样极遥远(yuǎn)的天体(tǐ)和我们地球上的观测者(zhě)之间。被一(yī)个质量(liàng)超级(jí)巨(jù)大(dà)的(de)天体(tǐ)遮挡，这(zhè)个超大质量的东西的引力，会使身后更遥远星系的(de)光都发生了扭曲。这个现象就是(shì)引(yǐn)力(lì)透(tòu)镜效应。这个(gè)巨(jù)大的(de)天体可能是超大(dà)质量的黑洞(dòng)或者是暗物质。

所以当人们对子弹(dàn)星(xīng)系团(tuán)观测的时候(hòu)，发(fā)现(xiàn)它的大(dà)质(zhì)量区(qū)域(yù)并(bìng)不(bù)是在中间(jiān)，而(ér)是(shì)在两侧。所以最好(hǎo)的解释方法(fǎ)就是当(dāng)星团发生全(quán)部的碰撞时，可被观测到的质量气体(tǐ)被卡在了中间(jiān)，暗(àn)物质则直接(jiē)通(tōng)过(guò)了(le)这个区域，并在两边(biān)形成了(le)引力透镜。对子弹星系团(tuán)的引力透镜(jìng)研(一尺九的腰围是多少厘米 一尺九的腰围是26还是27yán)究也被认为是暗物质存在的迄今为止最(zuì)好(hǎo)的理论证据。

除此之外，还有(yǒu)来(lái)自(zì)宇宙当中最古老的(de)光(guāng)。从(cóng)宇宙大爆(bào)炸开始，38万年(nián)之后，可见光终于可以(yǐ)畅通(tōng)无阻地(dì)穿越(yuè)在宇(yǔ)宙当中了。经过了130多(duō)亿年(nián)之后，这些光在宇宙空(kōng)间背(bèi)景上(shàng)留下了各相同性的微波辐射。其中红色的部分表示温度(dù)较高的(de)区(qū)域，蓝(lán)色则(zé)表示相对较(jiào)冷的区域，但(dàn)实际上(shàng)它们(men)之间的温差只有万分之一。

科学家们通过(guò)对前景背(bèi)景(jǐng)分(fēn)离后的二值图像(xiàng)进(jìn)行连通域提取(qǔ)和标记之后发现，如(rú)果宇宙当中没有暗物质，图形看起来不应该是这样的，而随着暗物质的增加，一(yī)些峰值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了(le)匹配宇宙(zhòu)微波背景辐(fú)射(shè)的(de)测量值，我(wǒ)们需(xū)要的暗(àn)物质大约是普通物质(zhì)的(de)5倍(bèi)。这(zhè)个数字与解(jiě)释星系当中恒星运动(dòng)所需要的暗物质比(bǐ)例是(shì)一致的。这就意味着。

用了一个简单的理(lǐ)论(lùn)框(kuāng)架，就很好地解(jiě)释了很多不(bù)同的(de)观测结果。而(ér)暗物质的本质就是宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)存在着某种类型的(de)粒子(zi)，它们不参(cān)与任何(hé)其他的电磁作用(yòng)，只通过(guò)引力来(lái)相互作用。所(suǒ)以如果能够找到(dào)这(zhè)种粒子的存在，就相当于找到了暗(àn)物质存在(zài)的实际证(zhèng)据。这种粒子到底是(shì)什么(me)？科学(xué)家们已经提出(chū)了数十种的假(jiǎ)想目(mù)标(biāo)，而要(yào)寻找这些不(bù)同的(de)目标粒子(zi)所(suǒ)需要的实验方式也(yě)不相同(tóng)。在过去(qù)的(de)几十年(nián)当中，人类(lèi)为了寻(xún)找这些看不见(jiàn)、摸不到，几乎不(bù)会与常规物质相互作用(yòng)的“暗(àn)物质”，科(kē)学家们已经进行了超过50次的实验，却(què)没有(yǒu)任何实(shí)质(zhì)性的发(fā)现，除了一个地方，意大利(lì)的格兰萨索山，隶属于(yú)阿尔(ěr)卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处的地下(xià)矿井当中，藏(cáng)着地球上最大(dà)的地学实(shí)验(yàn)室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层(céng)楼高(gāo)的探(tàn)测(cè)器，一直致力(lì)于寻(xún)找(zhǎo)暗物质粒子的(de)周期性震荡(dàng)。

一尺九的腰围是多少厘米 一尺九的腰围是26还是27ta-ratio="0.7504051863857374" data-type="jpeg" data-w="1234" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/82fd8b93a96870b.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

自(zì)1997年(nián)以(yǐ)来，这(zhè)里的科学家(jiā)声称(chēng)观测(cè)到(dào)了某(mǒu)种(zhǒng)信号。经过了20多(duō)年的数据(jù)收集，人们发现了一个(gè)有趣的事情。探测率会(huì)在每年(nián)的6月份达到峰值，然后(hòu)在11月降到最低，而(ér)且在20年当中每(měi)年(nián)都是(shì)一样(yàng)。一些科学家认(rèn)为这可能是人(rén)类发现(xiàn)暗物(wù)质的第一(yī)个直接(jiē)证据(jù)。

但是为什么暗物质会(huì)产生周期性的年度信(xìn)号呢？刚才我们讲了(le)太阳系正在以220公里/秒的速度围绕着(zhe)银河系进行移动，那么如(rú)果暗物质存在宇宙当中，这意味着我们也(yě)在以这样(yàng)的速度在穿越(yuè)着暗物质流，这个过程中会产生相应的(de)振荡(dàng)，同时地球(qiú)又以(yǐ)30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以(yǐ)有半年的时(shí)间，地球围绕太阳的方(fāng)向(xiàng)与太(tài)阳环绕银河系的方向是一致的，而另(lìng)外半年则与之相反。

而在(zài)6月份的(de)时候(hòu)，地球与太阳的(de)方向(xiàng)正好(hǎo)达到(dào)完全一(yī)致(zhì)，这是理论上地(dì)球穿越暗物质(zhì)流最快的时段(duàn)。而在11月(yuè)份，又恰好达到了最慢值。尽管(guǎn)在实际(jì)的情况中，太阳系相对银河系的(de)平面呈现了60度的(de)倾斜(xié)，但是(shì)这并(bìng)不影响(xiǎng)这个理论的有效(xiào)性。

因此科(kē)学家认(rèn)为这(zhè)可(kě)以用(yòng)来(lái)解释，研究人员们所观测到的(de)周期性信号。当然也可能有其他的情(qíng)况，造成(chéng)这种年度周期信(xìn)号(hào)的差异也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高(gāo)山上(shàng)的(de)积雪，甚至(zhì)连意大(dà)利(lì)游客(kè)的(de)数(shù)量(liàng)也符合(hé)这个周期的(de)规律(lǜ)。

所(suǒ)以，科学(xué)家(jiā)们又(yòu)在南半球建立了一个几乎相同的(de)实验(yàn)室，这(zhè)里(lǐ)的季节与之(zhī)前的实验室(shì)正好相反，而在这里，地球穿过暗物(wù)质流的(de)运(yùn)动特(tè)征(zhēng)和第(dì)一个实(shí)验室是一(yī)样(yàng)的。

因此，如果在这里可(kě)以得到相同的信号，就(jiù)可以(yǐ)成为暗物质所(suǒ)存在的(de)非常(cháng)有力的证据了。但是由于这个实(shí)验室刚(gāng)刚建成不久，所以(yǐ)截至目前还无(wú)法提供相(xiāng)应的数(shù)据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台(tái)新的望远镜，这(zhè)台太空望(wàng)远镜叫(jiào)做(zuò)“南(nán)希格雷斯罗(luó)曼(màn)”，它的主镜大小跟哈勃望远镜(jìng)相同，但它的宽视场仪(yí)器提供的视(shì)野是哈勃红外仪器的100倍。南希(xī)格(gé)雷斯罗曼太空望远镜(jìng)其中一个关键(jiàn)的用途就是探索暗物质背后(hòu)的奥(ào)秘，对于探测的结(jié)果，我们只能拭(shì)目(mù)以待(dài)了。费米实(shí)验室(shì)粒子天(tiān)体物理中心的科(kē)学家丹(dān)琥珀和贾森斯(sī)特(tè)芬(fēn)研究发现，如果(guǒ)暗物质存(cún)在，它(tā)们(men)极有可能拥有另一种神秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说(shuō)是生命进化的一个重(zhòng)要因素(sù)。

如果这(zhè)一理论得(dé)到进一(yī)步(bù)的证实，那么遍布宇宙当中(zhōng)的(de)暗物(wù)质会不会意味(wèi)着人(rén)类(lèi)并不孤单呢？或许在宇宙当中某个(gè)角落的(de)行(xíng)星上，暗物质正在通过这(zhè)样(yàng)的效应(yīng)创(chuàng)造(zào)生命。当然，这(zhè)些推论的大前提是要先找到暗物(wù)质存(cún)在的实际证(zhèng)据。那么小(xiǎo)伙伴(bàn)们，你们觉(jué)得暗物质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的(de)支持是我(wǒ)更新(xīn)的动(dòng)力！

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