宇宙是“人(rén)为制(zhì)造”的？为(wèi)何(hé)会存在科学无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人(rén)类(lèi)为(wèi)了寻找暗物(wù)质存在的证据(jù)，科学(xué)家们在过去的几十年当(dāng)中(zhōng)进行(xíng)了(le)超过50次的长期实验，但是(shì)却没有发现任(rèn)何的有(yǒu)效证(zhèng)据。除(chú)了一个地方，在1687年出版的自(zì)然哲学数学(xué)原理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭示了(le)宇宙中天体运动的规律。往后的几百(bǎi)年来，当天文学家(jiā)们发现某些天体运行轨道出现异常(cháng)，不符合(hé)万(wàn)有引力(lì)定律的时候，他们就会知道，周围一定(dìng)有未知的天体通过引(yǐn)力在摄动它的轨(guǐ)道(dào)。比如在1846年(nián)，奥本勒维耶就通过天王(wán现在泰山顶上的温度大约是多少度呢，现在泰山山顶的温度有多少？g)星运行轨道的异常，推算并且发(fā)现了海(hǎi)王星的(de)存在。另外，哈雷(léi)彗(huì)星、冥王星的发现都是应(yīng)用万有(yǒu)引力定律所取(qǔ)得(dé)重大天文成(chéng)就的(de)例子。但是这些发现都(dōu)是在恒星(xīng)系统的尺度当中，可当我们上升(shēng)到星系或(huò)者是星团的尺度，事情(qíng)就开始变得诡异了(le)。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗里茨兹(zī)威(wēi)基正(zhèng)在(zài)研究和测(cè)量(liàng)后发星系团的(de)质量。这是一个由数千个星系所组成的巨大星系团(tuán)，这些星系被引力(lì)束缚(fù)在(zài)一起(qǐ)。测量星系团的质量一般会(huì)使用到两(liǎng)种方(fāng)法，当两(liǎng)种方法结果一致，就可以确定其质量的范围(wéi)。

第(dì)一种是获(huò)得其"光度学的质量"，需要的数(shù)据是(shì)测量各(gè)个星系的光(guāng)度。

第二(èr)种是动力(lì)学质量的(de)计算，是利(lì)用光谱红移测量星系团中的各个星系相(xiāng)对于星系团的运动(dòng)速度。当(dāng)测量(liàng)结果出来之后(hòu)，兹(zī)威基彻(chè)底(dǐ)懵了，“动力学质(zhì)量”竟然是“光(guāng)度学质量(liàng)”的400倍。这意(yì)味着，后发座(zuò)星(xīng)系团有99%的质(zhì)量消失了(le)，或者说这99%的质量并不以可见光(guāng)的形式所存在，我们(men)无法看到(dào)。最诡异的(de)是，在测量速度的过(guò)程中，兹威(wēi)基发(fā)现(xiàn)星(xīng)系团中(zhōng)很多星系的速度(dù)比(bǐ)理论上要快得(dé)多，按照(zhào)牛顿的(de)运动学定律，仅靠(kào)这些可见星系的质量所产生的引力是无法将(jiāng)它们束缚在星系团内的，它们早就应该被抛出(chū)星系团之(zhī)外了，除非有一(yī)种神(shén)秘的力量(liàng)在起作(zuò)用(yòng)，这(zhè)种力量(liàng)来源于某种隐形的物质。

据此(cǐ)，兹维基提出了这样(yàng)部(bù)分不(bù)可见的暗质(zhì)，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却占(zhàn)据着宇宙中绝大部分的(de)质量。只是当(dāng)时的人们(men)对这样的(de)一种说法不屑(xiè)一(yī)顾。

直(zhí)到40年(nián)之后，“暗(àn)物质”这个词才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特(tè)福(fú)特(tè)在(zài)观(guān)测仙女座星系中(zhōng)的恒星(xīng)运动。理论上来说，距离中心越远的恒星在其轨道(dào)上的运行速度就会(huì)越慢(màn)。但是他们观测的结果(guǒ)却(què)让人感到不可(kě)思议。

随着与中心距(jù)离的(de)增加，恒星的旋转速度几乎保持不(bù)变。可是根据牛顿的(de)万有引力(lì)定(dìng)律，在星系当中(zhōng)如果没有足够大的质(zhì)量来(lái)吸引(yǐn)它们，这些外(wài)围的恒星早就被甩到宇宙(zhòu)当(dāng)中了。基于这种现象(xiàng)，科学(xué)家们会使用一种相对(duì)标准的方法(fǎ)来解释暗(àn)物(wù)质的存在，这种方法就(jiù)是测(cè)量星系当中气体在X轴上(shàng)距(jù)离星系中心的(de)距(jù)离(lí)，以及在Y轴上气体的旋转速度(dù)。如(rú)果出现异常的结果，就认为是由(yóu)暗物质的(de)力量进(jìn)入其(qí)中。

于是科(kē)学家们通过(guò)射电望远镜测(cè)量了距离星系(xì)中心(xīn)更远(yuǎn)距离的(de)氢元(yuán)素，发现它们的旋转速度并不符合(hé)牛顿(dùn)的力学(xué)定律(lǜ)。我们(men)的太阳(yáng)系也不(bù)例外，太(tài)阳系位于银河系的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光(guāng)年，根(gēn)据万有(yǒu)引(yǐn)力(lì)定(dìng)律进行计算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实际(jì)上，太阳系正在以(yǐ)220千(qiān)米/秒的速度(dù)围绕银河系(xì)旋转，这(zhè)个实际(jì)速度远远大于理(lǐ)论速度，那么(me)产生以上这(zhè)种向心加速度的原因(yīn)很可能就(jiù)是存(cún)在着一种(zhǒng)我们看不到的物质，是(shì)这些(xiē)暗物质的引(yǐn)力效应(yīng)将星系聚集在了一起。

也是从这时开始(shǐ)，越来越多的研(yán)究人(rén)员开始相信暗物质的存在(zài)。科学(xué)家根据星系外恒(héng)星轨(guǐ)道(dào)的速度(dù)，估(gū)算(suàn)在(zài)星系当中暗物质的(de)质量占整个星系质量(liàng)的(de)85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯一可(kě)以解(jiě)释这个现象的原(yuán)因。在一项(xiàng)新(xīn)的研究当中，科学家们发现，几乎(hū)没(méi)有引力效应的遥远恒星之间，也会出(chū)现速(sù)度(dù)上的微小差异。另外，天文学家还(hái)发现了一个反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离地(dì)球大约2.5亿光(guāng)年，大小和银河系不(bù)多(duō)，但(dàn)是星系当(dāng)中存在的恒(héng)星数量却只有银(yín)河(hé)系的千分之一。

所以在(zài)理论上，该(gāi)星系必(bì)须(xū)存在暗物质(zhì)，否(fǒu)则就(jiù)会分崩离(lí)析。但是科(kē)学家们使用(yòng)最先进的望远镜对其进行了(le)40个小时(shí)的详细测量之后，发(fā)现星系(xì)中的恒星运动是可以用正常的物质和力学定(dìng)律来(lái)解释的。那么(me)又(yòu)有人提(tí)出，也许该星系的暗物质(zhì)，已经被(bèi)附近的另(lìng)一个大(dà)星系(xì)剥(bō)离了(le)。奇(qí)怪的(de)是，它的附近没(méi)有任(rèn)何星(xīng)系存在。造成这些现象的除了暗物质的(de)假说之外，另一(yī)种可能就(jiù)是人类对(duì)引力的(de)理解还不够全面，引力很可能在不同尺度(dù)空间中的(de)工(gōng)作方式(shì)是不同(tóng)的，这意味着(zhe)在行星系尺(chǐ)度中的(de)天体会沿着它们(men)的轨(guǐ)道，按照我们所(suǒ)理解(jiě)的方式运(yùn)动。但(dàn)是上升到星(xīng)系(xì)和星团(tuán)的尺度，引(yǐn)力之间(jiān)的相互(hù)作用则是不(bù)同的方式。对于在星系团之(zhī)间的相互作(zuò)用，科学家还(hái)引(yǐn)入了外(wài)部场效应的概(gài)念，指(zhǐ)的是在数(shù)百万光年的规(guī)模(mó)上(shàng)，巨大的质(zhì)量之(zhī)间会(huì)产生对(duì)彼此(cǐ)特殊的效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德(dé)理论成立，这意味(wèi)着我(wǒ)们需(xū)要(yào)对现在的(de)物(wù)理(lǐ)定(dìng)律进行(xíng)修正(zhèng)，这些发现也让很多人(rén)认为(wèi)暗(àn)物(wù)质(zhì)假说理论就此终结。但是在宇宙当中还(hái)有(yǒu)关于暗物质存(cún)在的其他的理论(lùn)证据，这(zhè)些理(lǐ)论证据是蒙(méng)德理(lǐ)论所没(méi)法解释的“引(yǐn)力透镜(jìng)”。

现在泰山顶上的温度大约是多少度呢，现在泰山山顶的温度有多少？a-type="jpeg" data-w="1649" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/18fc0a6e444b507.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

径向距(jù)离(lí)为37亿光(guāng)年的(de)子弹星(xīng)系团，由两个碰撞的(de)星(xīng)系团所组成，类似这样的星团，它们大(dà)部(bù)分的普通质(zhì)量都在(zài)星系的(de)气体当中。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞的时候，星际气体的相互作用就会(huì)导致温度的急(jí)剧(jù)升高，速度(dù)大幅降低。所以(yǐ)在理论上(shàng)，在(zài)碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团大部分的(de)质(zhì)量将位于所有这些气体所在的中间区域(yù)。那么我(wǒ)们通过什么来验(yàn)证它(tā)的质量区域到底是不是(shì)集中在中(zhōng)间呢？前(qián)不久(jiǔ)，詹(zhān)姆斯(sī)韦伯太(tài)空(kōng)望远(yuǎn)镜传回了宇宙(zhòu)当中第一(yī)张全(quán)彩(cǎi)的高清照片，在照片(piàn)中(zhōng)我(wǒ)们(men)可以明显(xiǎn)地看到很多(duō)星(xīng)系似乎被拉伸产(chǎn)生(shēng)了(le)巨大的形变。其(qí)实这些星系本身并(bìng)不是真的被扭(niǔ)曲了(le)，也不是(shì)韦伯望远镜出了什么问题，而(ér)是(shì)这样极遥远的天体和(hé)我们地(dì)球上的观测者之间。被一个(gè)质量超(chāo)级(jí)巨大的天体(tǐ)遮(zhē)挡，这个(gè)超大质量的东西的引力，会使身(shēn)后更遥远星系的(de)光都发(fā)生了扭曲。这(zhè)个现象就(jiù)是引力透(tòu)镜效应。这个巨大(dà)的天体(tǐ)可能是超大质量的黑洞或者是暗物(wù)质。

所以当人们对子弹星系团观测的时(shí)候，发现它的大质(zhì)量区域并不是(shì)在中间，而是在两侧。所以最(zuì)好的解(jiě)释方法(fǎ)就是当星团发生(shēng)全部的碰撞(zhuàng)时，可被观测(cè)到的质量气体被卡在了中间，暗(àn)物(wù)质则(zé)直接通过了这个区域，并在两(liǎng)边形成(chéng)了引力透镜。对子弹星系团的引力透镜(jìng)研(yán)究(jiū)也被认(rèn)为是暗物质存(cún)在的迄今为止最好(hǎo)的(de)理论证据。

除此之外，还(hái)有来自(zì)宇宙当(dāng)中最古老的光。从宇(yǔ)宙大(dà)爆炸(zhà)开始(shǐ)，38万年之后(hòu)，可见(jiàn)光终于可以畅通无阻地穿越在(zài)宇(yǔ)宙当中了。经过了130多亿年之(zhī)后，这些光在宇宙空间背景(jǐng)上(shàng)留下了(le)各相同性的微波辐射。其中红色的部分表示温(wēn)度较(jiào)高的(de)区域，蓝色则表示相对(duì)较冷的(de)区域，但实际上它们之间的温差只有万分之一。

科学家(jiā)们通过对(duì)前景背景分离后的二值(zhí)图像进(jìn)行(xíng)连通域提取和(hé)标记之后发现，如果宇宙当(dāng)中没有暗(àn)物质，图形看起来(lái)不(bù)应(yīng)该是这样的，而随着暗物质的增加，一(yī)些峰(fēng)值的幅(fú)度会减小，才(cái)变得看起(qǐ)来“和谐”。为了(le)匹配宇宙微波(bō)背景(jǐng)辐(fú)射的测量(liàng)值，我们需要的暗(àn)物质大(dà)约是普(pǔ)通物质的5倍。这(zhè)个(gè)数字与解释(shì)星系当中恒星运动所(suǒ)需要的暗(àn)物质(zhì)比例是一致的。这就意味着。

用了一(yī)个简单的理论框架，就(jiù)很(hěn)好地解释了(le)很(hěn)多(duō)不同的观测结果。而暗物质的本质就是宇宙当中存在(zài)着某(mǒu)种类型的粒子，它们(men)不(bù)参与任何其他的电磁(cí)作用，只通过引力来(lái)相互作用。所以(yǐ)如果能够找到这(zhè)种(zhǒng)粒子的存(cún)在，就相当于找到了暗(àn)物(wù)质(zhì)存(cún)在(zài)的实际(jì)证据。这种粒(lì)子(zi)到底是(shì)什么？科学家们已经提出(chū)了(le)数十种的假(jiǎ)想目标，而(ér)要寻(xún)找这些不同的目标(biāo)粒子所需要的实验(yàn)方式也(yě)不相同。在过去的几十年当中(zhōng)，人类为了寻(xún)找(zhǎo)这些看不见、摸(mō)不到，几乎(hū)不(bù)会与常(cháng)规(guī)物质相互作用(yòng)的“暗物质”，科学家(jiā)们已经进行了(le)超过50次的实(shí)验，却没有任何实质性的发(fā)现，除了(le)一个(gè)地方(fāng)，意大(dà)利的格(gé)兰萨索(suǒ)山，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地(dì)下矿井当中，藏着地球(qiú)上最大的地学实(shí)验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高的探测器，一直致(zhì)力于寻找暗物(wù)质粒(lì)子(zi)的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学(xué)家声称观测到了某种信号。经(jīng)过了20多年的数据收集，人(rén)们发现了一个有趣的(de)事(shì)情。探测率会在每(měi)年(nián)的6月(yuè)份达到峰值(zhí)，然后在11月(yuè)降到最低，而(ér)且在20年(nián)当中每年(nián)都是一样。一些科学家(jiā)认为这(zhè)可能(néng)是人类发现暗物质的(de)第(dì)一个直接证据。

但(dàn)是为什么(me)暗物质(zhì)会产生(shēng)周期性的年度信号呢？刚才(cái)我们讲了太阳系正在(zài)以220公里/秒的速度围(wéi)绕着银(yín)河系进(jìn)行移(yí)动(dòng)，那么如果暗物质存在宇(yǔ)宙当中，这意味(wèi)着我们也在以这样的速度在穿越着暗物质(zhì)流，这个过程中会(huì)产生相应的(de)振(zhèn)荡，同(tóng)时地球又以30公里(lǐ)/秒(miǎo)的(de)速度围绕(rào)太阳进行旋转。所以有(yǒu)半年的(de)时间，地(dì)球围(wéi)绕太阳的方向与太(tài)阳环(huán)绕银河(hé)系(xì)的方向是一致的，而(ér)另(lìng)外半年则与之相反。

而在6月份的(de)时候，地球(qiú)与太(tài)阳的方向正好(hǎo)达到(dào)完(wán)全一致(zhì)，这是理论(lùn)上(shàng)地(dì)球穿越(yuè)暗(àn)物质流最(zuì)快的时段(duàn)。而(ér)在11月份(fèn)，又(yòu)恰(qià)好达到了最(zuì)慢值。尽(jǐn)管在实(shí)际(jì)的情况中，太阳(yáng)系(xì)相对(duì)银河系的平(píng)面呈(chéng)现(xiàn)了60度的倾斜，但是这并不(bù)影响这(zhè)个(gè)理(lǐ)论的有(yǒu)效性。

因此科学家认(rèn)为这可以用来解释(shì)，研究人(rén)员们所(suǒ)观测(cè)到的周(zhōu)期性信号。当然也可能有其他的情(qíng)况(kuàng)，造成这种年度(dù)周期信号的差异也可能是温度、湿度、土壤中的水(shuǐ)分、高山上的积雪，甚至连意大利(lì)游客(kè)的数量也符合这个周期的(de)规律。

所以，科学家们又在南(nán)半(bàn)球建(jiàn)立(lì)了一(yī)个(gè)几(jǐ)乎相同的实验室(shì)，这里的季节(jié)与之(zhī)前(qián)的实验室正好相反(fǎn)，而在这里，地球穿过(guò)暗(àn)物质(zhì)流的运动(dòng)特征和第一个实验(yàn)室是一样的。

因此，如果在这里(lǐ)可以得到相同的信号，就可以成为暗物质所存在的非常有(yǒu)力的证据(jù)了。但是由于这个实验室刚刚(gāng)建成不久，所以截至目前还无法提供相应的数据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射一台新的(de)望远镜，这台太空望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)叫做(zuò)“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的主镜(jìng)大(dà)小跟哈(hā)勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提供的视野是(shì)哈勃(bó)红外仪器的(de)100倍。南(nán)希格雷斯罗(luó)曼太空望远(yuǎn)镜(jìng)其中一个关(guān)键的(de)用(yòng)途就是探索暗物质(zhì)背后的奥秘，对于探测的结果(guǒ)，我们只(zhǐ)能拭目以待了。费米实验室粒子天体物理中心的科(kē)学家丹(dān)琥珀和贾森斯特芬研(yán)究(jiū)发现，如(rú)果暗物质(zhì)存在，它们极(jí)有可能拥有另(lìng)一(yī)种神秘的效应(yīng)，这种暗物质(zhì)效(xiào)应，会支持宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中生(shēng)命的诞生，或者说是生命进化的一个重要因素。

如果这一理(lǐ)论得到进(jìn)一步的证实，那么遍(biàn)布(bù)宇宙(zhòu)当中的暗物质会不会意味着人类(lèi)并(bìng)不孤单呢？或(huò)许在宇(yǔ)宙(zhòu)当中某(mǒu)个角(jiǎo)落的行星上(shàng)，暗物质正在通(tōng)过这样的(de)效应创造生命。当然，这些推论(lùn)的大前提是(shì)要先(xiān)找到暗(àn)物质存在的实际证据。那么(me)小(xiǎo)伙(huǒ)伴们，你们觉得暗(àn)物质到底存不存在呢？喜欢(huān)请点赞，你的(de)支持是我更新的动(dòng)力(lì)！

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