宇宙是“人为制造”的(de)？为何会存(cún)在科学无法解释的(de)“暗(àn)物质”？暗物质又究竟是什么(me)？人类为了(le)寻找暗物(wù)质存在的证据(jù)，科学(xué)家(jiā)们在过(guò)去(qù)的几(jǐ)十年(nián)当(dāng)中(zhōng)进行了(le)超过(guò)50次的(de)长期实验(yàn)，但(dàn)是却没有发现任何(hé)的有效证据。除(chú)了一个地方，在1687年出版的自然哲学数学原理一书中(zhōng)，埃萨克(kè)牛(niú)顿发表了万有(yǒu)引(yǐn)力定律，它(tā)揭示(shì)了宇宙中天(tiān)体运动(dòng)的规律。往后的(de)几(jǐ)百年来(lái)，当天文学家(jiā)们发现某些天体运行轨道出现异常，不(bù)符合万有引力定律的时候，他们就会知道，周(zhōu)围一定有未知的天体通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥(ào)本勒维耶就通(tōng)过天王星运行轨(guǐ)道的异(yì)常(cháng)，推算并且发(fā)现了海(hǎi)王星的存(cún)在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王星(xīng)的发(fā)现都是(shì)应用万有引力定律所取得重(zhòng)大天文成就的例(lì)子。但是这(zhè)些发现都是在(zài)恒星系(xì)统的尺度当中(zhōng)，可当我们上升到星系或者是星团的尺度，事情就开始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理(lǐ)学家弗里茨兹威(wēi)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)千个星系所组成的巨大(dà)星系团，这些星(xīng)系被引力束缚在一起。测量星系团的质量(liàng)一般(bān)会使用到两(liǎng)种方(fāng)法，当两(liǎng)种(zhǒng)方法结(jié)果一致，就可以(yǐ)确(què)定其(qí)质(zhì)量的范围。

第一种(zhǒng)是(shì)获得其"光(guāng)度学的质量"，需要的数据(jù)是(shì)测量各个星系的光度。

第二种是动力学质量的计(jì)算，是利用光谱红移(yí)测量星系(xì)团中的各个(gè)星(xīng)系相对于(yú)星系团的运动(dòng)速度。当测量结果出(chū)来之后(hòu)，兹威(wēi)基彻底懵了(le)，“动力(lì)学质(zhì)量”竟然(rán)是“光度学质(zhì)量”的400倍。这意(yì)味着，后发座星(xīng)系团有(yǒu)99%的质(zhì)量消失了，或者说(shuō)这99%的质(zhì)量并不以可见(jiàn)光的形式所(suǒ)存在，我们无法看到。最(zuì)诡异的是，在测量(liàng)速度的过程中，兹威基发(fā)现星系团中很多星(xīng)系的速(sù)度比理论上要快得多，按照牛顿(dùn)的运动学(xué)定律，仅靠这些可(kě)见(jiàn)星系的质量所产生(shēng)的(de)引力(lì)是无法将它们束缚在(zài)星(xīng)系团内的(de)，它(tā)们早就应该(gāi)被(bèi)抛出星系团之(zhī)外了(le)，除非有一(yī)种神秘的力量在起作用，这种力量来源(yuán)于某种隐形的(de)物(wù)质。

12岁小女孩拔萝卜怎么拔，拔萝卜又叫又疼的过程-type="jpeg" data-w="1479" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/46f985a9e4c3e7e.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

据(jù)此，兹(zī)维基提出了这(zhè)样部分不可见(jiàn)的(de)暗质，它不(bù)发散光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝大部(bù)分的质量。只是(shì)当时的人们(men)对(duì)这样的一(yī)种(zhǒng)说法不(bù)屑一顾(gù)。

直到40年之后(hòu)，“暗物质(zhì)”这个词才(cái)再(zài)一次出现。天文学(xué)家维(wéi)拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在(zài)观测(cè)仙(xiān)女(nǚ)座星系中的恒(héng)星运动(dòng)。理论上(shàng)来(lái)说，距离中心(xīn)越远的恒(héng)星(xīng)在其轨(guǐ)道上(shàng)的运行速度(dù)就会越慢。但是他们观测(cè)的(de)结(jié)果却让人感(gǎn)到不可(kě)思议。

随着(zhe)与中心(xīn)距离的增加，恒星的旋转速度几乎保持(chí)不变。可是根据牛顿的万有引力定律，在星系当中如果(guǒ)没有足够大的(de)质量来吸引它们，这些外围的恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙当中了(le)。基于这种(zhǒng)现象(xiàng)，科学家们会使用一种相(xiāng)对标(biāo)准的(de)方(fāng)法(fǎ)来解释(shì)暗物(wù)质的存在(zài)，这(zhè)种方(fāng)法就(jiù)是测量星系当中气(qì)体在X轴上距离星系中心的(de)距离，以(yǐ)及在(zài)Y轴上气体的旋(xuán)转速度。如(rú)果出(chū)现异常的结果，就认(rèn)为是(shì)由暗物质的力量进入其中(zhōng)。

于是科学(xué)家们通(tōng)过射电望远镜测(cè)量了距离星系中心更远(yuǎn)距离的氢元(yuán)素，发现它们的旋转(zhuǎn)速(sù)度并不符(fú)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(yú)银河系的第三(sān)悬臂之上，距离银河系中心(xīn)2.6万光年，根(gēn)据万有引力定律(lǜ)进行计(jì)算，太阳系的运(yùn)行速度应(yīng)该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕银河系旋(xuán)转(zhuǎn)，这个实际速度远远大(dà)于理论速度，那么(me)产生以上这(zhè)种向心加速度的原因很可能就是(shì)存在着一(yī)种我们看不到的物质，是(shì)这些暗物质的引力(lì)效(xiào)应将(jiāng)星系聚集在了一起。

也是从这时开始，越(yuè)来越多的研究人(rén)员开(kāi)始相信暗物质的(de)存在。科学家(jiā)根据星系外恒(héng)星轨(guǐ)道的速度，估算在(zài)星(xīng)系当中暗物质的质量占(zhàn)整个星(xīng)系质量(liàng)的85%。但是，暗物质并不是唯一(yī)可(kě)以解释这(zhè)个现象的原(yuán)因。在(zài)一项新的研究当中，科学家们发现，几乎没(méi)有引(yǐn)力效应的遥(yáo)远恒星之间，也(yě)会出现速(sù)度上的微小差异。另外，天(tiān)文学家还发现了一个反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约(yuē)2.5亿(yì)光年，大小和(hé)银(yín)河系不(bù)多，但是(shì)星系(12岁小女孩拔萝卜怎么拔，拔萝卜又叫又疼的过程xì)当(dāng)中存在的恒星数量却只有银河(hé)系的千分(fēn)之一。

所以(yǐ)在理论上，该(gāi)星系必(bì)须(xū)存(cún)在暗物(wù)质，否则就会分崩(bēng)离析(xī)。但是科学家们使用最先进的望远(yuǎn)镜对(duì)其进行(xíng)了40个小时的详(xiáng)细测量之后，发现星系中的恒星运动是可以(yǐ)用正常(cháng)的物质和(hé)力学定律来解释的。那么又有人提出，也许该星系的暗物质，已经(jīng)被附近的另一个大星系剥离了。奇怪的是(shì)，它的附近没有(yǒu)任(rèn)何(hé)星系(xì)存在。造成这(zhè)些现象(xiàng)的除(chú)了暗物质的假说之外，另一(yī)种可能就(jiù)是人类对引力(lì)的(de)理解还不够全面，引力很可能在不同(tóng)尺度空间中(zhōng)的工作(zuò)方式是不同(tóng)的(de)，这意(yì)味着(zhe)在行星系尺度中的天(tiān)体会沿着它们的轨道(dào)，按(àn)照我们所(suǒ)理解的方(fāng)式运(yùn)动(dòng)。但是上(shàng)升到星(xīng)系和星团的尺度，引(yǐn)力之间的(de)相(xiāng)互作用则是不同(tóng)的方式。对(duì)于在星系(xì)团之间的相互(hù)作用，科学家还引入了外部场效应的概念，指的(de)是(shì)在数百万光(guāng)年的规模上，巨大的质量之间会产生对彼(bǐ)此特殊的效果，这(zhè)个(gè)理论叫做(zuò)MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要对(duì)现在的物理(lǐ)定律进行(xíng)修(xiū)正，这些发现也(yě)让很多人认(rèn)为暗物(wù)质(zhì)假说理论就此(cǐ)终结。但是在宇宙(zhòu)当中还有关于暗物质存(cún)在的其他的理论(lùn)证据(jù)，这些理论证(zhèng)据是(shì)蒙(méng)德理论所(suǒ)没(méi)法解释的“引力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光(guāng)年的子(zi)弹星系(xì)团，由两个碰撞的(de)星系团(tuán)所组成(chéng)，类似(shì)这样的星团，它们大部分的普通质(zhì)量都在星系的气体(tǐ)当中。当(dāng)星(xīng)团以1000万(wàn)公(gōng)里/小时发(fā)生碰撞的时候，星际气体的(de)相互作用(yòng)就会(huì)导致温度的急剧升高，速度大幅降低。所(suǒ)以在理论上，在碰撞之后(hòu)，子弹星(xīng)系(xì)团大部分的(de)质量将(jiāng)位于所有这些气体(tǐ)所在(zài)的中间区域。那么我们通过什么来(lái)验证它的质量区域到底是(shì)不(bù)是集中在中间呢(ne)？前不久，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远镜传(chuán)回(huí)了宇宙当中第一张全彩的高清(qīng)照片(piàn)，在(zài)照片(piàn)中我们可(kě)以(yǐ)明显地看到(dào)很(hěn)多星系(xì)似乎被拉(lā)伸产(chǎn)生了巨大的形变(biàn)。其实这些星(xīng)系(xì)本(běn)身并不是真的被扭曲了(le)，也(yě)不是韦伯望(wàng)远镜出了什(shén)么问题，而是(shì)这样极遥远的天(tiān)体和我们地(dì)球上的观(guān)测者(zhě)之间。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这(zhè)个超大质量的东西的引力，会使(shǐ)身后更遥远星系的光都发生了(le)扭曲。这个(gè)现(xiàn)象(xiàng)就是引力透镜效应。这个巨大的天体可能(néng)是(shì)超(chāo)大质量的黑(hēi)洞或者是暗物质。

所以当人们对子弹星系团观(guān)测的时候，发现(xiàn)它的大质量(liàng)区(qū)域(yù)并不是(shì)在中(zhōng)间，而是在两侧。所以(yǐ)最好的解释(shì)方法就(jiù)是当星(xīng)团发生全部的碰撞(zhuàng)时，可被观测到的质量气体(tǐ)被卡在(zài)了中间，暗物质则直接(jiē)通过了这个区域(yù)，并(bìng)在两边形成了引力透镜。对子弹星系团的引力透镜研(yán)究(jiū)也(yě)被(bèi)认为是暗物质(zhì)存在的迄今为止最好的理(lǐ)论(lùn)证(zhèng)据。

除此之外，还有(yǒu)来(lái)自宇宙当中(zhōng)最古老的光。从(cóng)宇宙大爆炸(zhà)开(kāi)始(shǐ)，38万(wàn)年之后，可(kě)见光终(zhōng)于可(kě)以畅通无阻(zǔ)地穿(chuān)越在宇宙当中(zhōng)了。经过(guò)了130多亿年之(zhī)后，这些(xiē)光在宇宙空间(jiān)背景上留下了各相同性的微波辐射。其中红色的部分表示(shì)温度(dù)较高(gāo)的区域，蓝色则表示相对较冷的区(qū)域，但实际上它们之间的温差只(zhǐ)有万(wàn)分之一。

科学(xué)家们通(tōng)过对前景(jǐng)背景(jǐng)分(fēn)离后的二值图像进行(xíng)连通域提取和(hé)标记之后发(fā)现，如果宇(yǔ)宙当中没有暗物(wù)质，图形看起来不应该是这样的，而随着暗物(wù)质(zhì)的增加，一(yī)些(xiē)峰值的幅度(dù)会减小，才变得看起来“和谐”。为(wèi)了(le)匹配宇宙微波(bō)背景辐射的(de)测量值，我们(men)需要的暗物质大约是普通物质的5倍。这个(gè)数字与解(jiě)释星(xīng)系(xì)当中恒星(xīng)运(yùn)动所需要的暗(àn)物质比(bǐ)例是一(yī)致的。这就意味着。

用了一个简单(dān)的(de)理论框(kuāng)架(jià)，就(jiù)很好地(dì)解释了很多不同的观测结果。而暗物(wù)质的本质就是(shì)宇(yǔ)宙当中存在(zài)着某种类型的粒子，它们不参与任(rèn)何其他(tā)的(de)电磁作(zuò)用(yòng)，只(zhǐ)通过引(yǐn)力来相互作用。所以如果能够找到这(zhè)种粒(lì)子(zi)的(de)存在，就相当于找到了暗物质存(cún)在(zài)的实际证据。这(zhè)种粒子到底(dǐ)是什么？科学家们已经提出了数十种的假(jiǎ)想目(mù)标，而要(yào)寻找(zhǎo)这些不同(tóng)的目标(biāo)粒子所需(xū)要的(de)实(shí)验方式也不相(xiāng)同。在(zài)过(guò)去的几十年当中，人类为了(le)寻找这些看不见、摸(mō)不到，几乎不(bù)会与(yǔ)常规物质相互作用的“暗物质”，科学(xué)家们已经进行了超过50次的实(shí)验，却(què)没有任(rèn)何实质性(xìng)的发现(xiàn)，除了一个地方，意(yì)大利的格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中(zhōng)，藏着地球上(shàng)最(zuì)大(dà)的地(dì)学实验(yàn)室(shì)，这个实验(yàn)室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直(zhí)致(zhì)力于寻找暗(àn)物质粒子的(de)周期性震(zhèn)荡。

自(zì)1997年以来(lái)，这里的科学家(jiā)声称观测到(dào)了某种信号。经过了20多年的数据(jù)收集，人们发现了一个有趣的事情。探测率(lǜ)会在每(měi)年的6月(yuè)份达到峰值(zhí)，然(rán)后在(zài)11月降到最低，而且在20年当(dāng)中每年(nián)都是一样(yàng)。一些(xiē)科学家认为(wèi)这(zhè)可能是人类发(fā)现暗(àn)物质的第一个(gè)直(zhí)接证据。

但是为什么暗(àn)物(wù)质会产生(shēng)周期性的年(nián)度信号呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公里/秒的(de)速度围绕着银河系进行移(yí)动，那么如果暗(àn)物质存(cún)在宇宙当中，这(zhè)意味(wèi)着我们也在以(yǐ)这样的速度在穿越(yuè)着暗物(wù)质流，这个过(guò)程(chéng)中会产生(shēng)相(xiāng)应的振荡，同时(shí)地球又以(yǐ)30公里/秒的(de)速度围绕太(tài)阳进行旋转。所以有半年的(de)时间，地球(qiú)围(wéi)绕太阳的方向(xiàng)与太阳环绕银河(hé)系的方(fāng)向(xiàng)是一致(zhì)的，而另(lìng)外半年则与(yǔ)之相反。

而(ér)在6月份的(de)时候(hòu)，地球(qiú)与(yǔ)太阳(yáng)的(de)方(fāng)向(xiàng)正好达到(dào)完全一致(zhì)，这(zhè)是理论上地球(qiú)穿越暗物质流最快(kuài)的时段(duàn)。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在实际(jì)的情况中，太(tài)阳系相(xiāng)对银河(hé)系(xì)的(de)平面呈现了60度的倾(qīng)斜，但是(shì)这并不影响这个理(lǐ)论的(de)有效性。

因此科(kē)学家认为这(zhè)可以(yǐ)用(yòng)来解(jiě)释，研究(jiū)人(rén)员们所观测到的周期性信号。当然也可能(néng)有其他的情况，造(zào)成这(zhè)种年度周(zhōu)期信(xìn)号的差异也可能是温度、湿(shī)度、土壤中的水分(fēn)、高山上的积(jī)雪，甚(shèn)至连(lián)意大利游客的数量也符合这个周期的(de)规律。

所以(yǐ)，科学家们又在南半(bàn)球(qiú)建立了一个几乎相同的(de)实验室，这里的季(jì)节与之(zhī)前的实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗物质流的运动特征和第(dì)一个实验室是一样的。

因此，如果在这里可以得到相同的(de)信(xìn)号，就(jiù)可以成(chéng)为暗物质所存在的非常有力的证(zhèng)据(jù)了。但(dàn)是由于这个实验室(shì)刚刚建(jiàn)成(chéng)不久，所以截(jié)至目前还无法提供相应的数(shù)据(jù)支持(chí)。另(lìng)外，在(zài)2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台(tái)太(tài)空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的(de)主镜大(dà)小跟哈勃望远镜相同，但(dàn)它的宽(kuān)视场仪器提供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯(sī)罗(luó)曼(màn)太空(kōng)望远镜其(qí)中一个关键的用途就是探索暗物质背后的奥秘，对于探(tàn)测的结果，我们只能(néng)拭目以(yǐ)待了。费米实验室粒(lì)子(zi)天体物理(lǐ)中心的(de)科学家丹琥珀和贾森斯(sī)特芬研究发现，如果暗物质(zhì)存(cún)在，它们(men)极有可(kě)能(néng)拥有另一种神(shén)秘(mì)的效应(yīng)，这种暗物质效(xiào)应(yīng)，会支持宇宙当中生命的诞生，或(huò)者(zhě)说是生命进化的一(yī)个重要因素。

如果这一(yī)理(lǐ)论得到进一(yī)步(bù)的证实(shí)，那么遍布宇宙当(dāng)中的暗(àn)物(wù)质会不会意味着人类并不孤(gū)单呢？或许在宇宙(zhòu)当中某个(gè)角落的行星上，暗物质(zhì)正在通过(guò)这样的效应创(chuàng)造生命。当然(rán)，这些推论的大(dà)前提是要先(xiān)找(zhǎo)到(dào)暗物质存在(zài)的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到(dào)底存(cún)不存在呢？喜欢请点赞，你的(de)支持是我更新(xīn)的动(dòng)力！

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