宇宙是“人为(wèi)制(zhì)造”的？为(wèi)何会(huì)存在科学无法解(jiě)释的“暗(àn)物质”？暗物(wù)质(zhì)又究(jiū)竟是什么(me)？人(rén)类为了寻找暗物(wù)质(zhì)存(cún)在的证据，科(kē)学家们在过去的几(jǐ)十年当中(zhōng)进行(xíng)了(le)超过50次的长期实(shí)验，但是却没有发现任何(hé)的有效(xiào)证据。除了一(yī)个地方，在1687年出版的自然(rán)哲学数学原理一书中，埃(āi)萨克牛顿发(fā)表了万有引(yǐn)力定律(lǜ)，它揭示了(le)宇宙中(zhōng)天(tiān)体运动的规律。往(wǎng)后的几(jǐ)百年(nián)来，当天文学家们发(fā)现(xiàn)某些天体运(yùn)行轨道出现异常，不符(fú)合万有引力定律的时候，他(tā)们(men)就会知道，周围一定有未知的天体(tǐ)通过引力在摄(shè)动它的(de)轨道(dào)。比如在1846年(nián)，奥本(běn)勒维耶就通过(guò)天王(wáng)星(xīng)运行(xíng)轨(guǐ)道的异(yì)常，推(tuī)算并且发(fā)现了海王(wáng)星的(de)存在(zài)。另外，哈雷彗星、冥(míng)王(wáng)星的发现(xiàn)都是应用万有引力定律所取得重大天文(wén)成就的例子。但(dàn)是(shì)这些发现(xiàn)都是在恒(héng)星系统(tǒng)的(de)尺度当中(zhōng)，可当(dāng)我们上升到星系(xì)或者是星团的尺度(dù)，事(shì)情就(jiù)开始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家(jiā)弗里(lǐ)茨兹威(wēi)基正在研究(jiū)和测量后发星系团的质(zhì)量。这是一个由数千个(gè)星(xīng)系所(suǒ)组成的巨大星系团，这些星(xīng)系被引(yǐn)力束(shù)缚在一起。测量星系团的质(zhì)量一般会(huì)使(shǐ)用到两种方(fāng)法(fǎ)，当两种方法结果一致，就可以确定(dìng)其质量的范围。

第一种是获得其"光度学的质(zhì)量"，需要的数据是测(cè)量各个星(xīng)系(xì)的光度。

第二种是(shì)动(dòng)力学质量的计(jì)算(suàn)，是(shì)利用光谱红移测(cè)量星系(xì)团(tuán)中的各个星(xīng)系相对于星系团(tuán)的运动(dòng)速度。当测(cè)量结(jié)果(guǒ)出来之后，兹威基彻底懵了(le)，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的(de)400倍。这(zhè)意味着，后发座星(xīng)系团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量并(bìng)不以可见(jiàn)光的形式(shì)所存在，我们(men)无法看到(dào)。最诡异的是，在测量速度的过(guò)程(chéng)中，兹威(wēi)基发现星系团(tuán)中很多星系的速度(dù)比理论上要快得多，按照牛(niú)顿的运动学定律(lǜ)，仅靠这些可(kě)见星系的质(zhì)量所产生的引力是(shì)无法将它们束缚在星(xīng)系团内的(de)，它(tā)们早(zǎo)就(jiù)应该(gāi)被抛(pāo)出星系团(tuán)之外了，除(chú)非有一(yī)种神(shén)秘的力量在(zài)起作用，这种力(lì)量来(lái)源于某种隐形的物质(zhì)。

据此，兹(zī)维基提出了这样部分(fēn)不可见(jiàn)的(de)暗质，它不发散光、吸光、反(fǎn)射光，但是它(tā)们却占据着宇宙中绝(jué)大部(bù)分的(de)质量。只(zhǐ)是当时的人(rén)们对这(zhè)样的一种(zhǒng)说法不屑一(yī)顾。

直到(dào)40年之(zhī)后，“暗物质(zhì)”这个词才再一(yī)次出现(xiàn)。天(tiān)文(wén)学(xué)家维(wéi)拉鲁宾和(hé)肯(kěn)特福特在(zài)观测仙女(nǚ)座星系中(zhōng)的恒星运动。理论上来说，距离中心越远的恒(héng)星在其(qí)轨道上(shàng)的运行速度就会(huì)越慢(màn)。但是(shì)他们观测的结果却让人感到不可思(sī)议。

随着与中(zhōng)心(xīn)距离(lí)的增加，恒(héng)星(xīng)的旋转速度几(jǐ)乎保持(chí)不变(biàn)。可(kě)是根据牛顿的万(wàn)有引力定律(lǜ)，在星系当中如果没(méi)有足够(gòu)大的质量来(lái)吸引它们，这些外围的(de)恒星早就被甩到(dào)宇宙当中了。基于这种现象(xiàng)，科学家们(men)会使用一种相对标准的方法来(lái)解释暗物质的存在，这(zhè)种方法就是测(cè)量星系当中气(qì)体在X轴上距离星系中心(xīn)的距离，以及在Y轴上气体的旋转速(sù)度。如果出现异常的结果，就认为是由暗物质的(de)力量进(jìn)入其中。

于(yú)是科学家(jiā)们通(tōng)过射电望远镜测量了距(jù)离星系中心更(gèng)远距(jù)离的氢(qīng)元素(sù)，发(fā)现它们(men)的(de)旋转速度并不(bù)符合牛(niú)顿的力学(xué)定律(lǜ)。我们的太阳系也不例外，太阳系位于(yú)银河系的(de)第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根据(jù)万有引力定(dìng)律(lǜ)进行计算，太阳(yáng)系的运(yùn)行速度应该是160千(qiān)米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的速度(dù)围(wéi)绕银河(hé)系旋转，这个(gè)实际速(sù)度远远大于理论速度，那么产生以上这种向心(xīn)加速(sù)度的原因很可能(néng)就是存在着一(yī)种(zhǒng)我们看不(bù)到的(de)物质，是这些暗(àn)物质的(de)引力效应将星系聚集(jí)在了一起。

也是(shì)从这(zhè)时开始，越来越多(duō)的研究(jiū)苏州是几线城市呢人员开(kāi)始相(xiāng)信暗物质的存在。科(kē)学(xué)家根(gēn)据星系外恒(héng)星轨道(dào)的速度(dù)，估(gū)算在(zài)星系当中暗物质的质量占整个星系质(zhì)量的(de)85%。但是(shì)，暗物质并不是唯一可以解释这个现象的原因。在(zài)一项新的研究当中，科(kē)学家们发现(xiàn)，几乎没有引(yǐn)力效应的遥远恒星之间，也(yě)会出现速度上的(de)微小差异。另外，天(tiān)文(wén)学家(jiā)还发现了一个反(fǎn)常(cháng)的星系，叫(jiào)做(zuò)Agc114905。这个星系距离地球(qiú)大约2.5亿光年，大小和(hé)银河(hé)系不多，但是星系当中(zhōng)存在的恒星数量(liàng)却只有银(yín)河系的(de)千分之(zhī)一。

所以(yǐ)在理论上，该星(xīng)系(xì)必须(xū)存在暗物质，否则(zé)就会分崩离析。但是科学家们(men)使(shǐ)用(yòng)最先(xiān)进的望远镜对其(qí)进行了40个小时(shí)的详细测量之后，发现星(xīng)系中的(de)恒(héng)星(xīng)运(yùn)动是(shì)可以用正常的物质和力学(xué)定律来(lái)解释的。那么又有人提(tí)出，也(yě)许该(gāi)星(xīng)系的暗物质，已经被(bèi)附近(jìn)的另一个大星(xīng)系剥离了。奇怪的(de)是，它的附近没(méi)有(yǒu)任何星系存(cún)在。造成这些现(xiàn)象的除(chú)了暗物质(zhì)的假说之外，另一种可能就是人类对引力的理(lǐ)解还不够(gòu)全面，引力很可能在不(bù)同尺度空间中的工作方(fāng)式(shì)是不(bù)同的(de)，这意味着在行星(xīng)系尺度中的天体会沿着它们(men)的(de)轨道，按照我(wǒ)们(men)所理解(jiě)的(de)方式运动。但是上升到星系(xì)和(hé)星团的尺度(dù)，引力之间(jiān)的相互作用(yòng)则是不同的方式。对于在(zài)星系团之间的(de)相互作用，科学家还引入了外(wài)部场效应的概念，指的是(shì)在数百万光年的(de)规模上，巨大的质量之间会产生(shēng)对彼此特殊的效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德(dé)理(lǐ)论成立(lì)，这意味着我们需要对现在的(de)物理定律(lǜ)进行(xíng)修正，这(zhè)些发现也让很多(duō)人认(rèn)为暗物(wù)质假说理(lǐ)论就(jiù)此(cǐ)终结。但是在宇宙当中还有关于(yú)暗物质存(cún)在的其他的理论证据，这些理论证据是(shì)蒙德理(lǐ)论所没法(fǎ)解释的“引力透镜”。

径向距离(lí)为37亿(yì)光年的子弹星系团(tuán)，由(yóu)两(liǎng)个(gè)碰(pèng)撞的星系团所组(zǔ)成，类(lèi)似这(zhè)样的星团，它们大部分的普通质量都在星(xīng)系的气体当中。当星团以(yǐ)1000万公里/小时发生碰撞的时(shí)候，星际气(qì)体的(de)相互作用就会(huì)导致温(wēn)度的急剧升高，速(sù)度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子(zi)弹星系团(tuán)大部(bù)分的质量(liàng)将位于所有这(zhè)些(xiē)气体所在的中间区(qū)域(yù)。那么我们通过什(shén)么来(lái)验(yàn)证它的质量区域到底是不是集(jí)中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了(le)宇(yǔ)宙当(dāng)中第一张全彩的高清照(zhào)片，在(zài)照(zhào)片中我们(men)可(kě)以明显(xiǎn)地看到很多星系似乎被拉伸产生了巨大的(de)形变。其实这些星系本身并(bìng)不是真的被(bèi)扭曲了，也(yě)不是韦伯望(wàng)远镜出了(le)什么问(wèn)题，而是这样(yàng)极遥(yáo)远的天体和我们地球(qiú)上的观(guān)测者之间。被一个质量(liàng)超级巨大的(de)天体遮挡，这个超(chāo)大质(zhì)量的东西的引力(lì)，会使身(shēn)后更遥(yáo)远星系(xì)的光都发生了(le)扭曲。这个现象就(jiù)是引(yǐn)力(lì)透镜效应(yīng)。这个巨大的天体可能是超大质量的黑洞或者(zhě)是暗物质。

所以当人们对子弹星系(xì)团观测的时候(hòu)，发现它的大质量区(qū)域并(bìng)不是(shì)在中间(jiān)，而是在两(liǎng)侧。所以最(zuì)好的解释方(fāng)法就是当星团发生全(quán)部(bù)的碰撞时，可被观测(cè)到(dào)的质量气体被卡在(zài)了中间，暗物质则直接通(tōng)过了这个区(qū)域，并在两边形(xíng)成了引力(lì)透镜。对子弹(dàn)星系(xì)团的(de)引力透镜研(yán)究也被认为(wèi)是暗物质存在的迄今(jīn)为止最好的(de)理论证(zhèng)据。

苏州是几线城市呢ing="async" data-ratio="0.5929919137466307" data-type="jpeg" data-w="1484" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/3b484d043bd3430.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

除此之(zhī)外，还有来(lái)自宇(yǔ)宙当中最古老的光(guāng)。从(cóng)宇宙大爆炸开(kāi)始(shǐ)，38万年之后，可见光终于(yú)可以畅(chàng)通无(wú)阻地穿越在宇宙当中(zhōng)了。经过了130多亿年(nián)之后，这(zhè)些光在宇宙空间背景上(shàng)留下了各相同性(xìng)的微波(bō)辐(fú)射(shè)。其(qí)中红色的部分表(biǎo)示(shì)温度(dù)较高的区(qū)域，蓝(lán)色(sè)则表示相(xiāng)对较冷(lěng)的区域，但实际上它们之间的(de)温差(chà)只有万分(fēn)之一。

科学(xué)家们通过对前(qián)景(jǐng)背景分离后的二值图像(xiàng)进行连通域(yù)提取(qǔ)和标记之(zhī)后发现(xiàn)，如果宇宙当中没有暗物质(zhì)，图形看起来(lái)不应该是这(zhè)样的(de)，而(ér)随着暗(àn)物质的增(zēng)加，一些峰值的幅度会减小，才(cái)变得看(kàn)起来“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背景(jǐng)辐射的测量值，我们需要的(de)暗物质大约是普通物(wù)质(zhì)的(de)5倍(bèi)。这个数字与解释星系当中恒星运动所(suǒ)需要的暗物(wù)质(zhì)比例是一致的。这就意味着(zhe)。

用了一个简单的理论框架，就很好(hǎo)地解(jiě)释了很多不同的观测结果。而暗物质的本质就是宇宙当中存在着某种类型(xíng)的粒(lì)子，它们不参与(yǔ)任何其他的电磁(cí)作用，只(zhǐ)通过(guò)引力来相(xiāng)互(hù)作用。所(suǒ)以如(rú)果能(néng)够(gòu)找到这种粒子的(de)存在，就相当(dāng)于(yú)找到了暗物质存在的实际证据。这(zhè)种粒子到底是(shì)什么？科(kē)学家们已经(jīng)提出了(le)数十种的假(jiǎ)想目标，而要寻找这些不(bù)同的目标粒子所需(xū)要的实验方式也(yě)不相同。在(zài)过去的几十年当中，人(rén)类为了寻找这些(xiē)看不见、摸不到，几(jǐ)乎(hū)不会与(yǔ)常(cháng)规物(wù)质相互作用的“暗物质”，科(kē)学(xué)家们(men)已经进行了超过(guò)50次的(de)实验，却没(méi)有任(rèn)何实质性的发现(xiàn)，除了(le)一个地方，意大利的格兰萨索山(shān)，隶(lì)属于阿尔卑斯(sī)山脉(mài)。

在山下1400米处的地下(xià)矿井当(dāng)中(zhōng)，藏着地球上最大的地学(xué)实验室，这个实(shí)验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有(yǒu)一个(gè)三层楼高的探测器，一直(zhí)致力(lì)于寻找暗(àn)物质粒子(zi)的周期性震荡。

自(zì)1997年以来，这里的科学(xué)家(jiā)声称(chēng)观测(cè)到了(le)某种信号。经(jīng)过了20多年的数据收集(jí)，人们发现了一(yī)个有趣的事(shì)情。探测(cè)率会在每年的6月(yuè)份达到峰值，然后(hòu)在11月降(jiàng)到最(zuì)低，而且在20年当中每年都是(shì)一样。一些(xiē)科学家(jiā)认为(wèi)这可能是人类(lèi)发现(xiàn)暗(àn)物质的第一个直接证据。

但是为什么(me)暗物质会产生周(zhōu)期性的(de)年度信(xìn)号(hào)呢？刚(gāng)才我们讲了(le)太阳系正(zhèng)在以220公里/秒的速度围绕着(zhe)银(yín)河系进行(xíng)移动(dòng)，那么如果暗物(wù)质存在宇宙当(dāng)中，这意味着我们也在以这样(yàng)的(de)速度(dù)在穿越着暗物质流，这(zhè)个过程中会(huì)产生相应的振荡，同(tóng)时地球又(yòu)以(yǐ)30公(gōng)里/秒的速(sù)度围(wéi)绕(rào)太阳进行旋转。所以(yǐ)有半年的时(shí)间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银河系的(de)方向是一致的，而另外半年(nián)则与之相反。

而在6月(yuè)份的时(shí)候，地球与太阳的(de)方向(xiàng)正好(hǎo)达到完(wán)全一致，这是理论(lùn)上地(dì)球穿越暗物质(zhì)流(liú)最快的(de)时(shí)段。而在(zài)11月份，又恰好达到(dào)了最慢值。尽管在实际的(de)情况中(zhōng)，太阳系相(xiāng)对银河系的(de)平面(miàn)呈现了60度的倾斜(xié)，但(dàn)是这并不(bù)影(yǐng)响这个理论的有(yǒu)效性。

因此科(kē)学(xué)家认(rèn)为这可以(yǐ)用来解(jiě)释，研究(jiū)人员们(men)所(suǒ)观测(cè)到(dào)的周(zhōu)期性信号。当然也可能有其他(tā)的情况，造成这种年(nián)度周期信号的差异也(yě)可(kě)能是(shì)温度、湿(shī)度、土壤(rǎng)中的水分、高山上的积雪，甚至连意大利游客的数量也符(fú)合这(zhè)个(gè)周(zhōu)期的规律。

所(suǒ)以，科(kē)学家们又在南半球(qiú)建(jiàn)立(lì)了一个几乎相(xiāng)同的实验室，这里的季节(jié)与(yǔ)之前(qián)的实验室正(zhèng)好相反，而在这里(lǐ)，地(dì)球穿过暗(àn)物质流的运动特征和(hé)第一个实验室是一样的。

因此，如果在(zài)这里可以得到相(xiāng)同的信号(hào)，就可(kě)以成为暗物质(zhì)所存(cún)在(zài)的(de)非常有力的证据了。但是由于这个实验室(shì)刚刚(gāng)建成不(bù)久(jiǔ)，所(suǒ)以截至目前还无法提供(gōng)相应的数(shù)据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新的望远镜，这台太(tài)空望远镜叫(jiào)做(zuò)“南希格雷(léi)斯罗曼”，它(tā)的(de)主镜大小跟哈(hā)勃望远镜相(xiāng)同，但它的宽视场仪器提供(gōng)的视(shì)野是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南希格雷(léi)斯罗(luó)曼太空望远(yuǎn)镜(jìng)其中一个(gè)关键的用途就是探索暗(àn)物质背后的奥(ào)秘(mì)，对于探测的结(jié)果，我(wǒ)们只能拭(shì)目以待了。费米实验室粒子天体(tǐ)物理中心的科学家(jiā)丹(dān)琥珀和(hé)贾森(sēn)斯特芬研究发(fā)现，如(rú)果暗物质存在，它们极有可能拥有另一种神秘的效应，这种暗物(wù)质效应(yīng)，会支持(chí)宇宙当(dāng)中(zhōng)生命的(de)诞(dàn)生(shēng)，或者说(shuō)是生命进化的一个重要因素。

如果这一理论得到进(jìn)一步的证实，那(nà)么遍布宇宙当中(zhōng)的暗物(wù)质(zhì)会不会意(yì)味着人类并不(bù)孤单(dān)呢？或许在宇(yǔ)宙当中(zhōng)某个角落(luò)的行(xíng)星上，暗物质(zhì)正在通过这样(yàng)的效(xiào)应创造生命。当然，这些推论的(de)大(dà)前提是(shì)要先(xiān)找到(dào)暗(àn)物质(zhì)存在的实际证据(jù)。那么小(xiǎo)伙(huǒ)伴们，你(nǐ)们(men)觉得暗物质(zhì)到底存不存在呢(ne)？喜欢请(qǐng)点赞，你的支持是(shì)我更新的(de)动(dòng)力！

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