宇(yǔ)宙是“人为制造”的？为何会(huì)存在科(kē)学无法(fǎ)解(jiě)释的(de)“暗物(wù)质”？暗物质又究竟是(shì)什么？人类(lèi)为了寻找暗物质存在(zài)的证(zhèng)据(jù)，科学家们在过去的几(jǐ)十年当中进行了超(chāo)过50次的(de)长期实(shí)验(yàn)，但是却没有发现任何的有(yǒu)效证据。除(chú)了一个地方，在(zài)1687年出版的自然哲学数学原理一(yī)书(shū)中，埃萨克牛顿(dùn)发表(biǎo)了万(wàn)有引(yǐn)力定律，它揭示(shì)了宇宙中天体运动的规律(lǜ)。往后的几百年来，当天文学家(jiā)们发(fā)现某些天体运行轨道出现异(yì)常，不符(fú)合万有引力(lì)定律的时候(hòu)，他(tā)们(men)就会(huì)知道(dào)，周围一定有(yǒu)未(wèi)知的天体通(tōng)过引(yǐn)力在摄(shè)动它的轨道。比如(rú)在1846年，奥本勒(lēi)维耶就通(tōng)过天王星运行轨(guǐ)道的异常，推(tuī)算并且(qiě)发现了海王星的(de)存在(zài)。另外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发(fā)现都是应用(yòng)万有(yǒu)引(yǐn)力(lì)定律所(suǒ)取得重(zhòng)大天文成就的例子(zi)。但是(shì)这(zhè)些发现都是在恒(héng)星系统的尺度当(dāng)中(zhōng)，可当我们上升到星(xīng)系或(huò)者(zhě)是星团(tuán)的(de)尺度，事(shì)情就(jiù)开始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正在研(yán)究和测量后发星系团的质量。这是一个由数千个星系所组成的巨大星系团，这些星系被引(yǐn)力束缚(fù)在一起(qǐ)。测量星系团(tuán)的质量一般会使用到两种(zhǒng)方法，当两种方法结果(guǒ)一致(zhì)，就(jiù)可(kě)以确定其质量的范围(wéi)。

第(dì)一种是获(huò)得(dé)其"光度学的(de)质量(liàng)"，需要的(de)数据是测量各个星(xīng)系的光度(dù)。

第二种是(shì)动力学质(zhì)量的计算，是利(lì)用光(guāng)谱(pǔ)红移测(cè)量星系(x抖音里面朋友是什么意思 抖音朋友必须是互关吗ì)团中的各个星系相对于星系团的运动(dòng)速度。当测量结果(guǒ)出来之(zhī)后，兹威基彻底懵(měng)了，“动力学质(zhì)量”竟然(rán)是“光度学(xué)质量”的400倍(bèi)。这意味着，后(hòu)发座星系(xì)团(tuán)有99%的质量消(xiāo)失了(le)，或者说这99%的质(zhì)量(liàng)并(bìng)不以(yǐ)可见光的(de)形式所存在，我们无法看(kàn)到。最诡异的是，在测量速度的过程中，兹威基发现星系团(tuán)中很多(duō)星系的速(sù)度比理论上要快得多，按(àn)照牛顿的(de)运动学定律，仅靠这些(xiē)可见星系的质量所产生的引力是无法将(jiāng)它们束缚在星(xīng)系团内的，它们早就应该(gāi)被抛出星(xīng)系团之(zhī)外了(le)，除非(fēi)有一种(zhǒng)神秘的(de)力(lì)量在起作用，这(zhè)种力量来(lái)源于某种隐形的(de)物质。

据此，兹维基(jī)提(tí)出了(le)这样部分不可见的暗质，它不(bù)发(fā)散光、吸(xī)光(guāng)、反射光，但是它们却占据(jù)着宇宙中绝大部分的质量。只是当时(shí)的人们对这样的一种说法(fǎ)不屑一顾。

直到(dào)40年之后(hòu)，“暗物质”这个(gè)词才再一次出现(xiàn)。天(tiān)文学家维拉鲁宾和肯特(tè)福特在(zài)观测仙女座星系中的恒星运动。理(lǐ)论上来说，距离中心(xīn)越远的恒星在其轨道上的运行(xíng)速度就(jiù)会越慢。但是他们观测的结果却让人感(gǎn)到不可思(sī)议。

随着与中心距(jù)离(lí)的增加，恒(héng)星的(de)旋转(zhuǎn)速度(dù)几乎保持不变。可(kě)是根(gēn)据牛顿的万有引力定律(lǜ)，在星系当中如果没有(yǒu)足够(gòu)大的质量来吸(xī)引(yǐn)它(tā)们，这些(xiē)外围(wéi)的恒星早就被甩到宇宙(zhòu)当中了。基于这种现(xiàn)象，科学家们(men)会使(shǐ)用(yòng)一种相对标准的方法来(lái)解释暗物质的存在，这种方法就是测量星系当(dāng)中气体在X轴上距离星系中心的(de)距离，以及在Y轴上(shàng)气体的(de)旋(xuán)转速度。如果(guǒ)出现(xiàn)异常的结(jié)果，就认为是由(yóu)暗物质的力量(liàng)进(jìn)入其(qí)中。

于是科学家们(men)通(tōng)过射电望远镜测量了距(jù)离星(xīng)系中心(xīn)更(gèng)远距离(lí)的氢元(yuán)素，发现(xiàn)它(tā)们的旋转速度并不符合牛(niú)顿的力学定律。我们的(de)太阳(yáng)系也不例(lì)外，太阳系位于(yú)银河系的第三悬臂(bì)之上，距离银河系(xì)中心2.6万光年，根据万有引力(lì)定律进行计算，太阳系(xì)的运行(xíng)速度应该(gāi)是160千(qiān)米/秒，但实(shí)际上，太阳系正在以220千米/秒(miǎo)的速度围绕银河系旋转，这个实际速度远远大于理论速度，那么产生以上这种向心加速(sù)度的原因很可(kě)能就是(shì)存在着一种我(wǒ)们看(kàn)不(bù)到的(de)物质(zhì)，是这(zhè)些暗物(wù)质的引(yǐn)力效应将星(xīng)系聚集在了(le)一起。

也(yě)是从这时(shí)开始，越来越多的研究(jiū)人(rén)员开始(shǐ)相信暗物质的存(cún)在(zài)。科学家根据星(xīng)系外恒星(xīng)轨道(dào)的速度，估算在星系当中暗物质的质量占整(zhěng)个星系质量的85%。但是(shì)，暗物(wù)质(zhì)并不是唯一可(kě)以(yǐ)解释这个现象的原(yuán)因。在(zài)一项新的(de)研究当中(zhōng)，科学家(jiā)们发现，几乎(hū)没(méi)有引(yǐn)力(lì)效应的(de)遥远恒星之间，也会出现(xiàn)速(sù)度上的微小差异。另外，天文学(xué)家(jiā)还发(fā)现了一个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距(jù)离地球(qiú)大(dà)约2.5亿光年，大小和(hé)银河系不多(duō)，但是星系当中存(cún)在的恒星数量却只有银河(hé)系的(de)千分之一(yī)。

所以(yǐ)在理论(lùn)上，该星系必须存在暗(àn)物质，否则(zé)就会分崩离析。但是科学家们使用最先进(jìn)的望远镜对(duì)其进行了40个小(xiǎo)时(shí)的详细(xì)测量之(zhī)后(hòu)，发现(xiàn)星(xīng)系中的(de)恒星运动是可以用正(zhèng)常的物(wù)质(zhì)和力学定律来解(jiě)释(shì)的。那么又有人提出，也许该星系的暗物(wù)质，已经(jīng)被(bèi)附(fù)近的另一个大(dà)星系剥离了。奇怪的是，它的附近没有任何星系存在。造成这些现象的除了暗物质的假说(shuō)之外，另一种可能(néng)就是人类(lèi)对引力的理解还不够全(quán)面，引力(lì)很可(kě)能在不同尺度空间中的(de)工作(zuò)方式是(shì)不同的(de)，这意(yì)味(wèi)着在行(xíng)星系尺度中的天体会沿着它(tā)们的轨道，按照我们(men)所理(lǐ)解的方(fāng)式(shì)运(yùn)动。但是上升到星系和星团的尺度，引(yǐn)力之间的(de)相互作用则是(shì)不同的方(fāng)式(shì)。对于(yú)在星系(xì)团之间的相互作用，科学家(jiā)还(hái)引入了外(wài)部场效应的(de)概念，指的是在数百万光年(nián)的(de)规模上，巨大(dà)的质量之间会产(chǎn)生对彼此特殊(shū)的(de)效果(guǒ)，这个(gè)理论(lùn)叫(jiào)做(zuò)MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立，这意味着我们需要对(duì)现(xiàn)在的物理定(dìng)律进行修正，这些发(fā)现也让很多人(rén)认为暗(àn)物质假说理论就此终(zhōng)结。但是在宇宙当中还有(yǒu)关于暗物(抖音里面朋友是什么意思 抖音朋友必须是互关吗wù)质(zhì)存在的其他的(de)理论证(zhèng)据，这(zhè)些理论证据是蒙(méng)德理(lǐ)论所没(méi)法解(jiě)释的“引(yǐn)力透镜”。

径向(xiàng)距离为37亿光年的(de)子(zi)弹星系团，由两个碰撞的星系团所组成，类似这样的星团(tuán)，它们(men)大(dà)部分的(de)普(pǔ)通质量都在星系(xì)的气(qì)体当中(zhōng)。当星团以1000万公里/小时发生碰撞(zhuàng)的时候，星际气体的(de)相(xiāng)互作用就会导致(zhì)温(wēn)度的(de)急剧升高，速度大幅降低。所以在(zài)理论(lùn)上，在碰(pèng)撞之(zhī)后(hòu)，子弹星系团大部(bù)分的(de)质量(liàng)将位(wèi)于(yú)所(suǒ)有这些气体所在的(de)中间区域。那么我们通(tōng)过什么来验(yàn)证(zhèng)它的质(zhì)量区域到底(dǐ)是不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空望(wàng)远镜传(chuán)回(huí)了宇(yǔ)宙(zhòu)当中第(dì)一张全彩(cǎi)的高抖音里面朋友是什么意思 抖音朋友必须是互关吗(gāo)清照(zhào)片(piàn)，在照片(piàn)中我(wǒ)们(men)可(kě)以明显地看到很多星系似乎被拉(lā)伸产生了巨(jù)大的形变。其(qí)实这(zhè)些(xiē)星(xīng)系本身并(bìng)不是真的被扭曲了，也不(bù)是韦(wéi)伯望远镜出了什(shén)么问题，而是这样极遥远的天体和我们地(dì)球上(shàng)的(de)观测(cè)者之(zhī)间。被(bèi)一个(gè)质量超级巨大的天体遮挡，这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(shēng)了(le)扭曲。这个现(xiàn)象就是引力透镜(jìng)效应(yīng)。这个巨大的天体可(kě)能(néng)是超(chāo)大质量的黑洞(dòng)或者是暗物(wù)质。

所以当人们对(duì)子弹(dàn)星(xīng)系(xì)团观测(cè)的(de)时候(hòu)，发现它的大质量区(qū)域(yù)并不是在中间，而是在两侧。所(suǒ)以最好的解(jiě)释方法就是当(dāng)星团发(fā)生全部的碰(pèng)撞时，可被观(guān)测到的质量(liàng)气体被(bèi)卡(kǎ)在了中间，暗物(wù)质则直接通过了这个区(qū)域，并在两边形成了引力透镜。对子(zi)弹星系团的引力透镜研究(jiū)也被认为(wèi)是(shì)暗物质存(cún)在的迄今为止最好的理论(lùn)证据。

除此之外(wài)，还有(yǒu)来自(zì)宇宙当中最古老的(de)光。从宇宙(zhòu)大爆炸开始(shǐ)，38万年之(zhī)后，可见光终于可以畅通(tōng)无(wú)阻地穿越(yuè)在宇宙当中了(le)。经过了130多亿年(nián)之后，这(zhè)些光(guāng)在宇宙空间背景上留下了各相(xiāng)同性的微波(bō)辐射(shè)。其中红色的(de)部分(fēn)表示温度较高的(de)区域，蓝色则表示相(xiāng)对较冷的区域，但实(shí)际上它们之(zhī)间的温差只有万分之(zhī)一。

科学家们通(tōng)过对前景背景分(fēn)离(lí)后的二值图像进行连(lián)通域提取和标记之后发(fā)现，如果宇宙当中(zhōng)没有暗物质，图(tú)形看起(qǐ)来不应该是(shì)这样的，而随着暗物(wù)质(zhì)的增(zēng)加，一些峰值的幅度会减(jiǎn)小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波背景(jǐng)辐射(shè)的测量值，我(wǒ)们需(xū)要的暗物质大(dà)约是普通物质的5倍。这个数字(zì)与解释星系当中恒星运动所需要(yào)的(de)暗物质(zhì)比(bǐ)例是一致的。这就意味(wèi)着。

用了一个(gè)简单的(de)理论框(kuāng)架，就很好地解释(shì)了很多不同的观测(cè)结果。而(ér)暗物(wù)质的本质就是宇(yǔ)宙当中存(cún)在着(zhe)某种类型的粒子(zi)，它们不(bù)参与任何其他的(de)电磁作用，只通过引(yǐn)力来相(xiāng)互作用。所以如果能够(gòu)找到(dào)这种粒子(zi)的存(cún)在，就相当于找(zhǎo)到(dào)了暗物质存在的(de)实际证据。这种粒(lì)子到底是什(shén)么？科(kē)学家们已经提(tí)出了数十种的(de)假想目标，而要寻找这些不同的目标粒子(zi)所需要(yào)的实验(yàn)方(fāng)式(shì)也不相同。在过去(qù)的几十年(nián)当中，人类(lèi)为了(le)寻找(zhǎo)这(zhè)些(xiē)看不见、摸不(bù)到(dào)，几乎不会(huì)与常(cháng)规物质相互作用的“暗(àn)物质”，科学家们已经进行了超过50次的实验(yàn)，却没有任何实质性的发现，除了一个(gè)地方，意大(dà)利(lì)的(de)格(gé)兰萨索(suǒ)山，隶属(shǔ)于(yú)阿尔卑斯山(shān)脉(mài)。

在山下1400米(mǐ)处的地下(xià)矿井当中，藏着地球(qiú)上最大的地学(xué)实验室，这(zhè)个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有(yǒu)一个三层楼高的(de)探测器，一直致力于寻找暗(àn)物质(zhì)粒子的周期性震荡(dàng)。

自1997年以来，这里的(de)科学家(jiā)声(shēng)称观(guān)测(cè)到了某种信号。经过了(le)20多年(nián)的数据(jù)收集，人们(men)发(fā)现(xiàn)了(le)一个有趣的事(shì)情(qíng)。探测率会在每(měi)年的6月份(fèn)达到峰(fēng)值(zhí)，然(rán)后在11月(yuè)降(jiàng)到最(zuì)低，而且在20年当中每年都是一(yī)样。一些(xiē)科学家(jiā)认(rèn)为这可能是人类发现暗物质的第一个直接证(zhèng)据。

但是为什么暗(àn)物质(zhì)会产生周期性的年(nián)度信号呢？刚才我(wǒ)们讲了(le)太(tài)阳系正在以220公里(lǐ)/秒的速度围绕着银河(hé)系进行移动，那么如果暗物质存在宇宙(zhòu)当中(zhōng)，这意(yì)味着(zhe)我们(men)也(yě)在以(yǐ)这样(yàng)的速度在穿越着暗物质流(liú)，这个过程(chéng)中(zhōng)会产生相(xiāng)应的振荡，同时地(dì)球又以30公(gōng)里/秒的速(sù)度围绕太阳进行旋(xuán)转。所以有半(bàn)年的时间，地(dì)球围绕太阳的方向与(yǔ)太阳环绕银(yín)河系(xì)的方向是(shì)一致(zhì)的(de)，而另外半年则与之(zhī)相(xiāng)反。

而在6月份的时候，地球与(yǔ)太阳的方向正好达到(dào)完全一致，这是理论上地球(qiú)穿越暗(àn)物质流最快的时段。而在11月份，又(yòu)恰好达到了最(zuì)慢值(zhí)。尽管在实际的(de)情况中，太阳系相对(duì)银河系的平面呈现了60度(dù)的(de)倾斜，但是(shì)这并不影响这个(gè)理论的有(yǒu)效性。

因此科学家认为(wèi)这可以用来解释(shì)，研究人(rén)员们所观测到的周期性信号。当然也可(kě)能有其他的情况，造成这种年度(dù)周(zhōu)期信号的差异(yì)也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的(de)积雪，甚至连意大(dà)利游客(kè)的数量也符合这个(gè)周期的规(guī)律。

所以(yǐ)，科(kē)学(xué)家们又在南半(bàn)球建立了一(yī)个几乎相同的实验室，这(zhè)里(lǐ)的季节与(yǔ)之(zhī)前(qián)的实(shí)验(yàn)室正好相反，而在这里，地(dì)球穿(chuān)过暗(àn)物质流(liú)的运动特征和第一个实验(yàn)室是(shì)一样的。

因此，如果在这里可以得到相同的信(xìn)号，就可以成为暗(àn)物质所存在的非常有力的证据了。但是由(yóu)于这个实(shí)验室刚刚建成不久，所以截至(zhì)目前还(hái)无法提(tí)供相应的数据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会(huì)发(fā)射一台(tái)新的望远镜，这台太(tài)空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它(tā)的主镜大小跟哈(hā)勃望远镜相同，但它(tā)的(de)宽(kuān)视场仪器提供的(de)视野是哈勃(bó)红外仪器(qì)的100倍。南希格雷斯罗曼太空望(wàng)远镜其(qí)中一个关键的用途就是探索暗物质背(bèi)后(hòu)的奥(ào)秘，对于探测的结果，我们只(zhǐ)能拭目以(yǐ)待了。费米实(shí)验室粒子天体物理中(zhōng)心(xīn)的科学家丹琥(hǔ)珀和贾(jiǎ)森(sēn)斯特芬研究发(fā)现，如果(guǒ)暗物质存在，它们极(jí)有可能拥(yōng)有另一种神秘的效应，这(zhè)种暗物质效应，会支持(chí)宇(yǔ)宙当中生命(mìng)的诞生，或者说是(shì)生命(mìng)进化的(de)一个重(zhòng)要因素。

如(rú)果这一理(lǐ)论得到(dào)进(jìn)一步的证实，那么(me)遍布宇宙当中的暗物质会不会(huì)意味着人类并(bìng)不(bù)孤单(dān)呢？或许在宇(yǔ)宙当(dāng)中某个角落(luò)的行星上，暗物质(zhì)正在通(tōng)过这(zhè)样的效应创造生命。当然，这些推论的大前提是要先找到暗物质存在的(de)实际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗(àn)物质到(dào)底(dǐ)存不(bù)存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支持是我更新的动力！

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