宇宙是“人(rén)为制造(zào)”的？为何会(huì)存在科学无法解释(shì)的“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟是(shì)什么？人类(lèi)为了寻找暗物质存在的证据，科学家们在过(guò)去的几十年(nián)当中进行了超(chāo)过50次的长期(qī)实(shí)验，但是却没(méi)有发现任何的有效(xiào)证据。除了一个(gè)地方，在1687年出版的自然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿发表(biǎo)了(le)万(wàn)有引力定律，它揭(jiē)示(shì)了宇宙中天体运动的规律。往后的几百年来，当天文学家们发现某(mǒu)些天体(tǐ)运行轨道出现异(yì)常(cháng)，不符合万有引力(lì)定律的时候，他们(men)就(jiù)会(huì)知(zhī)道，周围(wéi)一定有未(wèi)知的天体通(tōng)过引力在(zài)摄动它的(de)轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒(lēi)维耶就通(tōng)过天王星运行轨道的异常(cháng)，推算并且发现了海王(wáng)星(xīng)的(de)存在。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星的(de)发现都是应用万有引(yǐn)力定(dìng)律所(suǒ)取得重大(dà)天文成就的例子(zi)。但是这些(xiē)发现都是在恒(héng)星(xīng)系统的尺度当中，可(kě)当我(wǒ)们上(shàng)升到星系(xì)或者(zhě)是(shì)星团的尺度(dù)，事情就开始变得诡异(yì)了(le)。

1933年，瑞士的物理学(xué)家弗里茨(cí)兹威基正在研(yán)究和(hé)测量后发星系团的质量。这是一个由数千个星(xīng)系所组成的巨大星系团，这些星系被引力束缚在(zài)一起。测量星系团的(de)质(zhì)量一般(bān)会使用(yòng)到两种方法(fǎ)，当(dāng)两种方(fāng)法(fǎ)结果一(yī)致(zhì)，就可以确定其质量(liàng)的范(fàn)围。

第一(yī)种(zhǒng)是获得(dé)其"光度学的质(zhì)量"，需要的数据是(shì)测量各个(gè)星系的光(guāng)度。

第(dì)二种是动力学(xué)质量(liàng)的(de)计算，是利用光谱红移测量星系团中的各个星(xīng)系相对于星系团的运(yùn)动速度。当测量(liàng)结果(guǒ)出来之后，兹威基(jī)彻底懵了，“动力学(xué)质量”竟(jìng)然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座(zuò)星系团有(yǒu)99%的质(zhì)量消失了，或者说这99%的质量并不以可见光的形式所存(cún)在，我们无法看(kàn)到。最诡(guǐ)异的(de)是，在测量速度的过程(chéng)中，兹(zī)威基发现星系团中(zhōng)很多星系(xì)的速度比理论上要快得多，按照牛(niú)顿的(de)运动(dòng)学定律，仅(jǐn)靠(kào)这些(xiē)可见(jiàn)星系(xì)的质(zhì)量所产生(shēng)的引力是无法将它们束缚在(zài)星(xīng)系团内的，它(tā)们早就应该被抛出星(xīng)系团之(zhī)外(wài)了，除非有一种神秘(mì)的力量在起(qǐ)作(zuò)用，这种力(lì)量来(lái)源于(yú)某种隐(yǐn)形(xíng)的物质。

据(jù)此，兹维(wéi)基提出了这样部分不可见的暗(àn)质(zhì)，它(tā)不(bù)发(fā)散光、吸光(guāng)、反射光，但是它(tā)们(men)却占据着宇宙中(zhōng)绝大部分的质量。只(zhǐ)是当(dāng)时的人(rén)们对(duì)这样(yàng)的一种说法(fǎ)不(bù)屑一顾。

直(zhí)到40年之后(hòu)，“暗(àn)物质”这个(gè)词才再一次出现。天文学家维拉(lā)鲁宾(bīn)和肯特福(fú)特在观测仙女座星系(xì)中的恒(héng)星(xīng)运动(dòng)。理论上来说，距(jù)离(lí)中心越远的恒(héng)星(xīng)在其轨道(dào)上的运行(xíng)速度就(jiù)会(huì)越慢。但是他们观测的结果(guǒ)却让人感(gǎn)到不可思议。

随着(zhe)与(yǔ)中心距离的(de)增加，恒(héng)星的旋转速(sù)度几乎保持不变。可是(shì)根据牛顿(dùn)的万有引力(lì)定律，在(zài)星系当(dāng)中(zhōng)如果(guǒ)没有足够大的质量来吸引它(tā)们(men)，这些外围的(de)恒(héng)星(xīng)早(zǎo)就被甩到宇宙当中了。基于这种现(xiàn)象，科(kē)学家们会使用一(yī)种相对(duì)标(biāo)准的方法来解释暗物质(zhì)的存在，这种(zhǒng)方法就是测量(liàng)星系当(dāng)中(zhōng)气(qì)体在X轴上距离星(xīng)系中心的(de)距离，以及在(zài)Y轴上气(qì)体的旋转速(sù)度。如(rú)果出现异常的结果，就认为是由(yóu)暗物质的力量进(jìn)入(rù)其中。

于(yú)是科学家们(men)通过射电望(wàng)远镜测(cè)量了距离(lí)星系中心更远距离的氢元素，发现它(tā)们的旋(xuán)转速度并不符(fú)合(hé)牛顿的力(lì)学(xué)定律。我们的(de)太阳(yáng)系也(yě)不例外(wài)，太(tài)阳系位于(yú)银河(hé)系(xì)的第三悬臂(bì)之上，距离(lí)银河系中心2.6万光年，根据万有(yǒu)引力定律进行计算，太阳系的运(yùn)行(xíng)速度应该是(shì)160千米/秒，但实际上，太阳系(xì)正(zhèng)在以220千米/秒的速度(dù)围(wéi)绕银河系旋转，这个(gè)实际速度远远大于理论速度，那么产生以上这种向(xiàng)心加(jiā)速(sù)度的(de)原因很可能就是存在着一种我们看不(bù)到的物质，是这些暗物(wù)质的引力效应将星系聚(jù)集在了一起。

也是从这时开始，越来越多的(de)研究(jiū)人员(yuán)开始相信(xìn)暗物质的存(cún)在。科(kē)学(xué)家根(gēn)据星系外恒(héng)星(xīng)轨道的速度，估算在(zài)星系当(dāng)中暗物质的质量占整个星(xīng)系质量的(de)85%。但是，暗(àn)物质并不(bù)是唯一可以(yǐ)解释这个现象的原因。在一项新(xīn)的研究(jiū)当中，科学家们发现(xiàn)，几乎没有引力效应的遥远(yuǎn)恒(héng)星之间，也会出现速度上的(de)微小(xiǎo)差异。另(lìng)外，天文学(xué)家(jiā)还(hái)发现了一(yī)个反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿(yì)光年，大(dà)小和银(yín)河(hé)系不多，但是星系当中存在的恒星数量却只有(yǒu)银(yín)河系的千(qiān)分之一。

夜游症的孩子精神有问题吗，孩子半夜起来突然乱走乱说话rc="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/a67445eab7c8392.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

所以在理论上，该星系(xì)必须存在暗物质，否则就会分崩离析。但是科(kē)学(xué)家们使(shǐ)用(yòng)最先进的望(wàng)远镜对(duì)其进行了40个小时的详细测量之(zhī)后，发现星系中的(de)恒星运动是可以用正常的物质和力学定律来解释的。那么(me)又有人提出，也许该星系的暗物质(zhì)，已经被附近的另一个大星系剥离了(le)。奇怪的是，它的附近没有任(rèn)何星系存在。造成这些现象的除夜游症的孩子精神有问题吗，孩子半夜起来突然乱走乱说话了暗物质的(de)假说之外(wài)，另一种可能就(jiù)是人类(lèi)对引力的理解还不(bù)够全面，引力很可能在不同尺度空间中的工(gōng)作方式是不同的，这意味着在行星系尺度中的天体会沿着(zhe)它(tā)们的轨(guǐ)道，按照我(wǒ)们所理解的方式运动。但是上升到星系和星团的尺度，引力之间的相(xiāng)互(hù)作用则(zé)是不同的方(fāng)式(shì)。对于在(zài)星(xīng)系团之间的相互作用，科学家还引(yǐn)入(rù)了外部场效应的概念(niàn)，指的(de)是在数百(bǎi)万光(guāng)年的规模上(shàng)，巨大的质量之(zhī)间会产生(shēng)对(duì)彼此特(tè)殊的效(xiào)果，这个理论叫做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理论(lùn)成(chéng)立，这意味着我们(men)需要对现在的物理定律进行修正，这些(xiē)发现也(yě)让(ràng)很多(duō)人认为暗物质假说理论就(jiù)此(cǐ)终结。但是在(zài)宇宙当中还有关于(yú)暗物质存在(zài)的其他的(de)理(lǐ)论证据(jù)，这些理论(lùn)证据(jù)是蒙德(dé)理论所(suǒ)没(méi)法解(jiě)释(shì)的“引力透镜”。

径(jìng)向距离(lí)为37亿光年的(de)子弹星系团(tuán)，由两个碰撞的(de)星系团所(suǒ)组成(chéng)，类(lèi)似(shì)这样的星团，它(tā)们大部分(fēn)的普通质量(liàng)都在星系的气体(tǐ)当中。当星团以1000万(wàn)公里/小时发生碰撞的时候，星际气体的相互作用就会导致温度(dù)的急剧升高，速(sù)度大幅降低。所以在理论上，在(zài)碰撞之后，子弹(dàn)星系(xì)团大部分的质量将位(wèi)于所有这些气(qì)体所在的中间区域。那么我们通过什么来(lái)验(yàn)证它的质量区域到底是不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太空(kōng)望远镜(jìng)传回了宇(yǔ)宙(zhòu)当中第一张全(quán)彩的高(gāo)清照片，在照片中我(wǒ)们可以(yǐ)明显(xiǎn)地看到很(hěn)多星(xīng)系似乎被拉伸(shēn)产生(shēng)了巨(jù)大的形变。其(qí)实这些星系本(běn)身并(bìng)不是真(zhēn)的被扭(niǔ)曲了，也不是韦(wéi)伯望远镜出了什么(me)问题，而是这样(yàng)极遥远的天(tiān)体(tǐ)和(hé)我(wǒ)们地球上的(de)观测(cè)者之(zhī)间。被(bèi)一(yī)个(gè)质量超级巨(jù)大(dà)的天体遮挡(dǎng)，这个超大质量的东西的引力(lì)，会使身后(hòu)更(gèng)遥远星(xīng)系的(de)光(guāng)都发生了扭曲。这个现象就是(shì)引力透镜效应(yīng)。这个巨大的天体可(kě)能(néng)是(shì)超大(dà)质(zhì)量的黑洞或者是暗物质。

所(suǒ)以当人们(men)对子弹(dàn)星系(xì)团观测的时候，发现它的(de)大质(zhì)量(liàng)区域并不是在中(zhōng)间，而是在两(liǎng)侧。所以(yǐ)最好的解释方法就(jiù)是当(dāng)星团发生全(quán)部的碰撞(zhuàng)时，可被观测到的质量(liàng)气体被卡在了(le)中(zhōng)间(jiān)，暗物质则直(zhí)接通(tōng)过了这个区(qū)域，并在两边形成了引力(lì)透镜(jìng)。对子(zi)弹星系(xì)团的引(yǐn)力透(tòu)镜研究(jiū)也被认(rèn)为是暗(àn)物(wù)质(zhì)存在的迄今为止最好的(de)理论证(zhèng)据(jù)。

除(chú)此(cǐ)之外，还(hái)有来自宇宙当中(zhōng)最古老的光。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见(jiàn)光终(zhōng)于(yú)可以畅通(tōng)无(wú)阻地(dì)穿越在宇宙当中(zhōng)了。经过了130多亿年之后，这些光在(zài)宇宙空间背景(jǐng)上留下了各(gè)相同性的微波辐射(shè)。其中红色的部分表示温度较高的区域，蓝(lán)色则表示相(xiāng)对较冷(lěng)的区域(yù)，但实际上(shàng)它们之间的温差只有万分之一(yī)。

科学家们通过(guò)对前景背(bèi)景(jǐng)分离后的二值图像进行连通域(yù)提取(qǔ)和标(biāo)记(jì)之后(hòu)发现，如果宇宙当(dāng)中没有暗物质，图形看起来不应(yīng)该是这样(yàng)的，而随着暗物(wù)质(zhì)的增加，一些峰值的幅度(dù)会(huì)减小，才变得看起来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微波背景辐射的(de)测量(liàng)值，我们需要的(de)暗物质大约是普通物质的5倍。这个数字与解释星系(xì)当中恒星(xīng)运动所需(xū)要(yào)的暗物质比例是(shì)一(yī)致的。这就意味着。

用了(le)一个简单的理论框架，就很(hěn)好地解释了(le)很多不同(tóng)的观(guān)测结果。而暗物(wù)质(zhì)的本质就是宇宙(zhòu)当中存在着某种(zhǒng)类型的粒(lì)子，它们不参与任何其他的电磁作用，只通过引力来相互作(zuò)用。所以如果能(néng)够找到这种粒子的存在，就相当(dāng)于(yú)找到了(le)暗物(wù)质存在的实际证据。这种粒子到底是什么？科学家(jiā)们(men)已经提出了数(shù)十种的假想(xiǎng)目标，而要寻找这(zhè)些不同(tóng)的目(mù)标粒子(zi)所需要的实验方式也不相(xiāng)同。在过去的几十(shí)年当(dāng)中，人类为了寻找(zhǎo)这些(xiē)看不(bù)见(jiàn)、摸不到，几乎不会(huì)与常规物质相互作(zuò)用的“暗物质”，科学(xué)家(jiā)们已经进行了超过50次(cì)的实验，却没有任何(hé)实(shí)质性的发现，除了一个(gè)地(dì)方，意大利的(de)格兰萨(sà)索山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山脉。

在(zài)山(shān)下1400米处(chù)的地下矿(kuàng)井当中，藏着地球上最(zuì)大的地学实(shí)验(yàn)室(shì)，这(zhè)个(gè)实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼高的探测器，一直致力(lì)于寻(xún)找暗物质粒(lì)子的周期性(xìng)震荡(dàng)。

自1997年以(yǐ)来，这里(lǐ)的(de)科(kē)学家声称观测到了(le)某种信(xìn)号。经(jīng)过了20多年(nián)的数据(jù)收集，人们发现了一(yī)个有(yǒu)趣的事(shì)情(qíng)。探测率会在每(měi)年的6月份达到峰值，然后在11月降到最低(dī)，而(ér)且在20年当中每年(nián)都是一样。一些科学家认为(wèi)这可能是人类发现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(de)年(nián)度信号呢？刚才(cái)我(wǒ)们讲了(le)太阳(yáng)系(xì)正在以220公里/秒的(de)速度围绕着银(yín)河系进行移(yí)动，那么如(rú)果(guǒ)暗物质存在宇宙当(dāng)中，这意味着我们也在以这样的(de)速度在(zài)穿越着暗(àn)物质流，这个过(guò)程中会产生相应的(de)振荡，同时地(dì)球又以30公里/秒(miǎo)的(de)速(sù)度围绕(rào)太阳进行旋转(zhuǎn)。所(suǒ)以有(yǒu)半年的时间，地(dì)球围绕太(tài)阳的方(fāng)向与太阳环(huán)绕(rào)银河(hé)系的方向(xiàng)是一致的，而另外半年则(zé)与之(zhī)相反。

而在(zài)6月份(fèn)的(de)时候(hòu)，地球与太阳的方向正好达到完全(quán)一(yī)致(zhì)，这(zhè)是(shì)理论上地(dì)球穿越(yuè)暗(àn)物质流最快的时(shí)段。而在(zài)11月(yuè)份，又恰好达到了最慢值(zhí)。尽管在实际的情况(kuàng)中，太阳(yáng)系相对银河系的(de)平面呈现(xiàn)了(le)60度的倾斜(xié)，但(dàn)是这并(bìng)不影(yǐng)响这个理(lǐ)论的有效性。

因此科学(xué)家(jiā)认为这可以用来(lái)解释(shì)，研(yán)究(jiū)人员们所观测到(dào)的周(zhōu)期性(xìng)信(xìn)号。当然也可能有其(qí)他的情(qíng)况(kuàng)，造成这种年(nián)度周期信号的差异也(yě)可能是温(wēn)度、湿度(dù)、土壤(rǎng)中(zhōng)的(de)水分、高山上的积雪，甚至连意大利游客(kè)的数量也(yě)符(fú)合这个(gè)周期(qī)的规律。

所以，科学家(jiā)们又在南半(bàn)球建立了一(yī)个几乎(hū)相同的实验室，这里(lǐ)的季节与(yǔ)之前的实验室正好相反，而(ér)在这里，地球穿过暗物质流(liú)的(de)运动特征(zhēng)和第一个实验(yàn)室是一样的(de)。

因此(cǐ)，如果在这里可以得(dé)到相同的信号(hào)，就可以成为暗(àn)物质(zhì)所(suǒ)存在的非常有力的证据(jù)了。但是由(yóu)于这个实(shí)验室刚刚(gāng)建(jiàn)成不久(jiǔ)，所以截(jié)至目(mù)前还(hái)无法提供(gōng)相(xiāng)应的数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发(fā)射(shè)一(yī)台新的望远镜(jìng)，这(zhè)台太空望远镜(jìng)叫做“南(nán)希格(gé)雷斯(sī)罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望远镜相(xiāng)同，但它的宽视场仪器(qì)提供(gōng)的(de)视(shì)野(yě)是哈勃红(hóng)外仪器的100倍。南希格雷(léi)斯罗曼太空(kōng)望(wàng)远镜其中一个关(guān)键的用途就(jiù)是探索暗(àn)物质背后(hòu)的(de)奥秘，对于探测的结果(guǒ)，我(wǒ)们只能拭目以待了。费米(mǐ)实验(yàn)室粒子(zi)天体物理中心的(de)科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发(fā)现，如果暗物质存(cún)在，它们极有(yǒu)可能拥有另一种神秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇(yǔ)宙当中生命的诞生，或者说是生命进化的一(yī)个重(zhòng)要(yào)因素。

如果(guǒ)这一理论得到进(jìn)一步(bù)的证实，那么遍(biàn)布宇宙当中的暗物(wù)质会不会(huì)意味着人类并不(bù)孤(gū)单呢？或许在宇宙当中某(mǒu)个角(jiǎo)落的(de)行(xíng)星上(shàng)，暗物质正在通过这样的(de)效应创造生(shēng)命。当然，这些推论(lùn)的大前提是要先找到暗物(wù)质(zhì)存在的实际证据。那么(me)小伙伴们，你们觉得(dé)暗物质(zhì)到底存不(bù)存在呢？喜欢请点赞，你的支持是(shì)我更新的动(dòng)力！

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