宇宙是“人为(wèi)制造”的？为何会存在(zài)科学无法解释的(de)“暗物质”？暗物(wù)质又究竟(jìng)是什么？人类为了寻找暗(àn)物(wù)质存在的证据，科学家们在过(guò)去的几十年当中进行了超过50次的长期实验，但是却没有发现任何(hé)的(de)有效证据。除(chú)了一个地方，在(zài)1687年出(chū)版的自然哲学数学原理一书中，埃萨(sà)克牛顿发(fā)表(biǎo)了(le)万有引力定律，它揭示了宇宙中天(tiān)体运(yùn)动的规律。往(wǎng)后(hòu)的几(jǐ)百年来，当天文学家们发现某些天(tiān)体运(yùn)行轨(guǐ)道出现(xiàn)异(yì)常，不符合万有(yǒu)引力(lì)定律的时候(hòu)，他们就(jiù)会知道，周围一定(dìng)有未知(zhī)的天体通过(guò)引力(lì)在(zài)摄动(dòng)它的轨道。比如在1846年，奥(ào)本勒维耶就(jiù)通过天王星运行轨道的异常，推算并且发现了(le)海王(wáng)星(xīng)的存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥(míng)王星的发(fā)现都是(shì)应(yīng)用万有引力定律所取得重(zhòng)大(dà)天文成就的例子。但是这些发现都是(shì)在恒(héng)星系统的尺度当中(zhōng)，可当我们上(shàng)升到星(xīng)系或者是星团的(de)尺度，事情就开始变得(dé)诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物(wù)理学(xué)家弗(fú)里茨兹威基正在研究和测量后发星(xīng)系团的质量。这(zhè)是一(yī)个由数千个星系所组成(chéng)的(de)巨大星(xīng)系团，这些(xiē)星系被引力束缚在一(yī)起。测量(liàng)星系(xì)团的质量一般会使用到两种方法，当两(liǎng)种(zhǒng)方法(fǎ)结果一(yī)致，就可以(yǐ)确定其(qí)质(zhì)量的(de)范(fàn)围(wéi)。

第一种是获得其"光度(dù)学的质量(liàng)"，需要的数(shù)据是测量各个星(xīng)系的光度(dù)。

第二种(zhǒng)是动力学质量的计算(suàn)，是利(lì)用光谱红(hóng)移测量星(xīng)系团中的(de)各个星系(xì)相对(duì)于星系(xì)团的运动(dòng)速度。当测量结果出(chū)来之后，兹威基彻底懵了，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意(yì)味着，后发座星系团(tuán)有99%的质量消失(shī)了，或者说这(zhè)99%的质量并不(bù)以(yǐ)可见光的形(xíng)式所存(cún)在(zài)，我们无法看(kàn)到。最(zuì)诡异的是，在测量速度的过程中，兹威基发现星系团中很多星系的速度比理论(lùn)上要(yào)快得多(duō)，按照牛顿(dùn)的运(yùn)动学定律，仅靠这(zhè)些可见(jiàn)星系(xì)的质量(liàng)所产(chǎn)生的引力是无法将它们束缚在(zài)星系团内的，它们早就应该被抛(pāo)出星系团之外了，除非有一种神秘的(de)力量在(zài)起作用(yòng)，这(zhè)种力(lì)量来源于某种隐形(xíng)的物质。

小人得志下一句是什么意思，小人得志下一句是什么反义词 data-w="1479" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/46f985a9e4c3e7e.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

据此(cǐ)，兹维基提出了这(zhè)样(yàng)部分不可见的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但(dàn)是(shì)它(tā)们(men)却占据着宇宙中绝(jué)大(dà)部分的质量。只是当时的(de)人们对(duì)这样的一种(zhǒng)说(shuō)法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一(yī)次(cì)出现(xiàn)。天文学家维(wéi)拉(lā)鲁(lǔ)宾和肯特福特在观(guān)测仙女座(zuò)星系中(zhōng)的恒(héng)星运(yùn)动。理论上来说(shuō)，距离中心越(yuè)远的恒星在其轨(guǐ)道上的运行速(sù)度就会越慢。但是他(tā)们(men)观测的(de)结果却让人(rén)感到不可思议。

随(suí)着与(yǔ)中心距离的(de)增加，恒星的旋(xuán)转速(sù)度(dù)几乎保持不变(biàn)。可是根据牛顿的万有引力定律，在星系当(dāng)中如果没(méi)有足(zú)够大(dà)的质量来吸引它们，这些外围的恒星(xīng)早就被甩到(dào)宇宙当中了(le)。基于(yú)这种现象(xiàng)，科(kē)学家们会使(shǐ)用一种相对标准的方法(fǎ)来解释(shì)暗物质的存在(zài)，这(zhè)种(zhǒng)方法(fǎ)就是测量(liàng)星系当中(zhōng)气体在X轴上距离星系中心的距离，以及在(zài)Y轴(zhóu)上气(qì)体的旋(xuán)转速度(dù)。如(rú)果出现异常的结果，就认为(wèi)是(shì)由暗(àn)物(wù)质的力量(liàng)进入其中。

于是科学家(jiā)们通过射电望(wàng)远镜测量(liàng)了距(jù)离星系中心更远距(jù)离的氢元素，发现它们的(de)旋转(zhuǎ小人得志下一句是什么意思，小人得志下一句是什么反义词n)速度并不符合牛顿的力学(xué)定律。我们的太阳系也不(bù)例(lì)外，太阳系位于银河系的第三悬臂之(zhī)上，距离(lí)银河系中心2.6万光年，根据万有引力定(dìng)律进行(xíng)计算，太阳系的运行速度应(yīng)该是160千米/秒，但实际(jì)上，太(tài)阳系(xì)正在以220千米/秒的速(sù)度围(wéi)绕银河系(xì)旋转，这个实际速度远远大于理论速(sù)度(dù)，那么产生以上这种向(xiàng)心(xīn)加速(sù)度的原因很(hěn)可能就是(shì)存在着一种(zhǒng)我们看不到的物质，是这(zhè)些暗(àn)物(wù)质(zhì)的引(yǐn)力效(xiào)应将星系聚(jù)集(jí)在了一起。

也(yě)是从这时开始，越来越多的(de)研究人员开始(shǐ)相信暗(àn)物质的存(cún)在。科学家根据星系外(wài)恒星(xīng)轨道的(de)速度，估(gū)算在星系当中暗物质的质量占整个(gè)星系质量的85%。但(dàn)是，暗物(wù)质并不(bù)是唯一可以解释这个现象(xiàng)的原因。在一项新的研究当中，科学(xué)家们发现，几(jǐ)乎(hū)没有(yǒu)引力效应的遥远恒(héng)星之间，也会出现速度(dù)上的微小(xiǎo)差异(yì)。另外(wài)，天文学家还发现了一个反常的(de)星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距(jù)离地球大约2.5亿光年，大小和银河系(xì)不多，但是星(xīng)系当中存在的恒星数(shù)量却只有银河系的千分(fēn)之一。

所以在理(lǐ)论上，该星(xīng)系必须存在(zài)暗物质，否(fǒu)则就会分崩离析。但是科学家们使用(yòng)最(zuì)先进(jìn)的(de)望远镜对其进行了(le)40个小时的详细测量之后，发现星(xīng)系中的恒星运动是可以用正常的物(wù)质和力学(xué)定(dìng)律来解释的(de)。那么又有人提(tí)出(chū)，也许该星系的(de)暗物质，已经被附近的另一个大(dà)星系剥离了。奇怪的是，它的附(fù)近(jìn)没有任何星系存在。造成这(zhè)些现(xiàn)象的除了暗物质的假说之(zhī)外，另一种可能就是人类对引力的理解还不(bù)够全面(miàn)，引(yǐn)力很可能在不同尺度(dù)空间(jiān)中的工作方(fāng)式是(shì)不同的，这意(yì)味着在行(xíng)星系尺(chǐ)度中的天体会(huì)沿着它们(men)的轨道，按照我们所理(lǐ)解(jiě)的方式运动(dòng)。但是上升到星系和星团的尺度(dù)，引力之(zhī)间的相互作用则是不同(tóng)的方式。对于在星(xīng)系团之间的相互作用，科学家还引入了外部(bù)场(chǎng)效应(yīng)的概念，指(zhǐ)的是在数百万光年的规(guī)模上，巨(jù)大的质(zhì)量之间会(huì)产(chǎn)生(shēng)对彼此特(tè)殊的(de)效(xiào)果，这(zhè)个(gè)理论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立，这意味着我们需要(yào)对现在(zài)的物理定律(lǜ)进行修正，这些发现也(yě)让很多(duō)人认为(wèi)暗(àn)物质(zhì)假说理论就此终结。但是(shì)在宇宙当中(zhōng)还有关于暗物质(zhì)存在的其(qí)他的(de)理论证据，这些理论证(zhèng)据是(shì)蒙德理(lǐ)论所(suǒ)没法解(jiě)释的“引(yǐn)力(lì)透镜”。

径(jìng)向(xiàng)距(jù)离为37亿光年的子弹星系团(tuán)，由两个碰撞(zhuàng)的星系团所组成，类似这样的星团，它们大部分(fēn)的普通质量都在星系的气体当中。当(dāng)星团以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星际(jì)气体的相互作用就会(huì)导致温度的急剧(jù)升高，速度(dù)大幅降(jiàng)低。所(suǒ)以在(zài)理论上，在(zài)碰(pèng)撞之后，子弹星系团大部分的质量(liàng)将位于(yú)所有这些(xiē)气体所(suǒ)在(zài)的中间区域。那么(me)我们通(tōng)过(guò)什么来验(yàn)证它(tā)的质量区域(yù)到底是不是集中在(zài)中间(jiān)呢？前(qián)不久，詹姆斯(sī)韦(wéi)伯太空望(wàng)远镜传回了宇宙当中第(dì)一张全彩(cǎi)的高清照片，在照片中我们可以明显地(dì)看(kàn)到(dào)很多(duō)星(xīng)系似乎被拉伸产生(shēng)了巨大的形(xíng)变。其实这些星(xīng)系本身并不是真的被扭曲(qū)了，也不是韦伯望(wàng)远镜(jìng)出了什么问(wèn)题，而(ér)是(shì)这样极遥远的(de)天体和(hé)我们地(dì)球上的观测者之间。被一个质量超级巨大的天(tiān)体遮挡，这个超大质量(liàng)的(de)东西的引力，会使身后更遥(yáo)远星系的光都发生了扭曲。这个现(xiàn)象(xiàng)就是引力(lì)透镜效应。这个(gè)巨大(dà)的天体可(kě)能是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所以当人(rén)们对子弹星系团观测的(de)时(shí)候，发现它的大质(zhì)量区(qū)域并不是在中间(jiān)，而是在(zài)两(liǎng)侧。所以最好的解释方法就是当星(xīng)团发生(shēng)全部(bù)的碰撞时，可被(bèi)观测到的质(zhì)量(liàng)气(qì)体被卡在了中间，暗(àn)物质则(zé)直接通过了这个区域，并在两边形成了引力(lì)透镜(jìng)。对(duì)子弹(dàn)星系团(tuán)的引力(lì)透(tòu)镜(jìng)研究也被认为是暗物质存在的迄今(jīn)为止最好的理(lǐ)论(lùn)证据。

除此之外，还有来自(zì)宇宙当中最(zuì)古老的光。从宇宙大(dà)爆炸开始，38万年(nián)之后，可见光终(zhōng)于可以(yǐ)畅通无阻地穿越在(zài)宇宙当中(zhōng)了。经过了130多亿年之后，这(zhè)些光在(zài)宇宙空间背景上留下了各相同性的微波(bō)辐射。其中红色的部分表示(shì)温(wēn)度(dù)较高(gāo)的(de)区(qū)域(yù)，蓝色(sè)则表示相对较冷的区域，但实际(jì)上它们之间(jiān)的温差只有万分(fēn)之一。

科学家们(men)通过(guò)对(duì)前景背(bèi)景(jǐng)分离后的二值图像进行连通域(yù)提取(qǔ)和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗物质(zhì)，图形看(kàn)起(qǐ)来(lái)不应该是这样的(de)，而随(suí)着暗物质的(de)增加(jiā)，一些峰(fēng)值的(de)幅度会减小，才(cái)变得看起来(lái)“和谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波(bō)背景辐射的测量值(zhí)，我们需要的暗物质大约是普通物质的5倍。这个数字与解释星系当中恒(héng)星运动所需要的暗物质(zhì)比例是一致的。这就意味(wèi)着。

用了一(yī)个简单的理论框架，就(jiù)很好地解释了很多(duō)不同的观测结果。而(ér)暗(àn)物质(zhì)的(de)本质就是宇宙当中存(cún)在着某(mǒu)种类(lèi)型的粒子，它们不参与任何其他的电磁作(zuò)用，只通过(guò)引力来相(xiāng)互作用(yòng)。所以(yǐ)如果能够找到这(zhè)种粒子的存在，就相当于找到了暗物质存在的实际(jì)证据。这种粒子(zi)到底是什么？科学(xué)家们已(yǐ)经(jīng)提(tí)出了数十种的假想目标，而(ér)要(yào)寻找这些不同的目(mù)标粒子所需(xū)要的实验方式也不(bù)相同。在过(guò)去(qù)的几十年当中(zhōng)，人类为(wèi)了(le)寻(xún)找(zhǎo)这些(xiē)看不(bù)见、摸不到，几乎不(bù)会与(yǔ)常规(guī)物(wù)质相互作(zuò)用的“暗(àn)物质”，科学(xué)家们已经进行了(le)超过50次的(de)实(shí)验，却(què)没有任何实质性的发现，除(chú)了(le)一个(gè)地方，意大利的(de)格(gé)兰萨索(suǒ)山(shān)，隶属于阿尔卑斯(sī)山脉。

在山下(xià)1400米(mǐ)处的地下矿井(jǐng)当中，藏着地球(qiú)上(shàng)最(zuì)大的地学实验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器(qì)，一直致(zhì)力于寻找暗(àn)物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观测到了某种信号。经过(guò)了20多年的数据收(shōu)集，人们发现了一(yī)个(gè)有趣的事情(qíng)。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(zuì)低，而且在20年当中(zhōng)每年都是(shì)一样。一些科学家认为这可能(néng)是(shì)人类发现暗物质的(de)第一个直接证据。

但是(shì)为什么暗物(wù)质(zhì)会产生(shēng)周(zhōu)期性的(de)年度(dù)信号呢(ne)？刚才我们讲了(le)太阳(yáng)系(xì)正(zhèng)在以220公(gōng)里(lǐ)/秒(miǎo)的速(sù)度围绕着银河系进(jìn)行移动(dòng)，那么如果暗物质存(cún)在宇宙当中，这(zhè)意(yì)味着我们(men)也在以这样的(de)速度在(zài)穿越着暗物质流，这个过程中会产(chǎn)生相应的振荡，同(tóng)时(shí)地球又以30公(gōng)里/秒的速度围绕太(tài)阳进行旋(xuán)转。所以(yǐ)有(yǒu)半年的(de)时(shí)间，地球围绕太(tài)阳(yáng)的方(fāng)向与(yǔ)太阳环绕银河(hé)系(xì)的方向是一(yī)致的，而(ér)另外半(bàn)年则与之相反(fǎn)。

而在6月份的(de)时候，地(dì)球与太阳(yáng)的(de)方向正(zhèng)好达到(dào)完全(quán)一(yī)致，这是理论上地(dì)球穿越暗物质(zhì)流(liú)最快的时段。而(ér)在(zài)11月份(fèn)，又恰好达到了最慢值。尽管在实际的情况中，太阳系(xì)相对银河系的平面呈现了(le)60度的倾斜，但是这并不影响这个(gè)理论的有效性。

因此科(kē)学家认为(wèi)这可以(yǐ)用来(lái)解(jiě)释，研(yán)究(jiū)人员们所观测到的(de)周(zhōu)期性信号(hào)。当(dān小人得志下一句是什么意思，小人得志下一句是什么反义词g)然也(yě)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可能是温度、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高山上的积雪，甚至连意大(dà)利游(yóu)客(kè)的数量也符合这个周期(qī)的规律。

所以，科学家们又在南半球建立(lì)了一个几乎相同(tóng)的实验室，这里(lǐ)的(de)季节与之(zhī)前的实验(yàn)室(shì)正好相反，而在这里(lǐ)，地(dì)球穿过暗(àn)物质流的(de)运动特(tè)征和第一个实验室是一样的(de)。

因此，如(rú)果在这里可以得到相(xiāng)同的(de)信号，就可以成为暗(àn)物(wù)质所(suǒ)存在的非常有力的证据了。但是由于这个实验室刚刚建成(chéng)不(bù)久(jiǔ)，所以截至目前还无法提供(gōng)相(xiāng)应的数(shù)据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会(huì)发射一台(tái)新的(de)望远(yuǎn)镜，这台太空望远镜叫(jiào)做“南(nán)希格(gé)雷斯(sī)罗曼”，它的(de)主镜大小(xiǎo)跟(gēn)哈勃望远镜相同(tóng)，但它的宽视(shì)场仪器提供的视野是(shì)哈勃红外仪器的100倍。南(nán)希格雷斯罗曼(màn)太空望(wàng)远镜其中一(yī)个(gè)关键的用途(tú)就是探索暗物质背后的奥秘，对于(yú)探测的结果，我(wǒ)们只能拭(shì)目以待了。费米实验室(shì)粒子(zi)天体物理中心的科(kē)学家丹(dān)琥珀和贾森斯特(tè)芬研究发(fā)现，如果(guǒ)暗物质存在，它们极有可能拥(yōng)有另一种(zhǒng)神(shén)秘的效(xiào)应，这种暗物质效应，会支(zhī)持宇(yǔ)宙当中生命的(de)诞生，或者说是生命进化的一个重(zhòng)要因素。

如果这(zhè)一理论得(dé)到进(jìn)一步(bù)的(de)证实，那么遍布宇宙(zhòu)当中的暗物(wù)质会(huì)不会意味着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的行星上，暗物质正在通(tōng)过这样的效应创造生(shēng)命(mìng)。当然，这些推(tuī)论(lùn)的大前提是(shì)要先(xiān)找到暗物(wù)质存在的实际证据。那(nà)么(me)小伙伴们，你们觉得暗物质到底(dǐ)存(cún)不存(cún)在呢(ne)？喜(xǐ)欢(huān)请点赞，你的支持是我更新的(de)动力！

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