宇宙是(shì)“人为制造”的(de)？为何会(huì)存在(zài)科学(xué)无法解(jiě)释的“暗物质”？暗(àn)物质又究竟是什么？人类为了寻找暗(àn)物质存在的证(zhèng)据(jù)，科(kē)学家们在(zài)过去的几(jǐ)十(shí)年(nián)当中进行了超过50次(cì)的长期(qī)实验，但是(shì)却没有发(fā)现(xiàn)任何的有效证据(jù)。除了一个地方，在1687年出版的(de)自然哲(zhé)学数学(xué)原理一书(shū)中，埃萨克牛顿(dùn)发表了(le)万有引力定律，它揭(jiē)示了(le)宇宙(zhòu)中天体运动的规律。往后(hòu)的几百年(nián)来，当天文学家们发现某(mǒu)些(xiē)天体运行(xíng)轨(guǐ)道出现(xiàn)异(yì)常，不符合万(wàn)有引力定律(lǜ)的(de)时候，他们就会知道，周围一定有未(wèi)知的天体(tǐ)通过引力在(zài)摄动(dòng)它的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运(yùn)行轨道的异(yì)常，推(tuī)算并且(qiě)发现(xiàn)了海(hǎi)王星的(de)存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应(yīng)用万(wàn)有引(yǐn)力定律所取得(dé)重大天文成就的(de)例子。但是(shì)这些(xiē)发现都(dōu)是在恒星系统(tǒng)的尺度(dù)当中，可当我们上升到星系或者是星团的尺度(dù)，事情就(jiù)开始(shǐ)变得诡异了。

重孙子又叫什么，重孙的孙子叫什么coding="async" data-ratio="0.5500910746812386" data-type="jpeg" data-w="1647" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/7e58e8fcd62ac7f.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

1933年，瑞士的物理学家弗(fú)里茨兹威基(jī)正在研究和测量后发星(xīng)系(xì)团的质量(liàng)。这是一个由(yóu)数千个星系所组成的巨大星系团，这些星系被引力(lì)束缚(fù)在(zài)一(yī)起。测量(liàng)星系团(tuán)的(de)质(zhì)量(liàng)一(yī)般会(huì)使用到两种方法，当两种(zhǒng)方法结(jié)果一致，就可(kě)以确定其质(zhì)量的范围(wéi)。

第(dì)一种是获得其"光度学的质量(liàng)"，需要的数据是测量各(gè)个星系的光度(dù)。

第二种是动力学质(zhì)量的计(jì)算，是利用光谱(pǔ)红移测量星系团(tuán)中的各个(gè)星系(xì)相对于(yú)星(xīng)系团(tuán)的运(yùn)动速度。当测量结果出来之后，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动力学质量(liàng)”竟(jìng)然是“光(guāng)度学质(zhì)量”的400倍。这(zhè)意味着，后发座(zuò)星(xīng)系团有99%的质量消失了，或者说这99%的质(zhì)量并不以可见(jiàn)光(guāng)的(de)形式(shì)所(suǒ)存在(zài)，我们无法(fǎ)看到。最诡异(yì)的是，在测量速度(dù)的过程中，兹威(wēi)基(jī)发现(xiàn)星系团中(zhōng)很多星系的速度比理(lǐ)论上要快得多，按照牛(niú)顿的(de)运动学定律，仅靠这些可见星(xīng)系的质量所产生的引(yǐn)力是无法将(jiāng)它们束缚在星系(xì)团内的(de)，它们(men)早(zǎo)就(jiù)应该(gāi)被抛出星系团(tuán)之外(wài)了，除非有(yǒu)一(yī)种(zhǒng)神秘的力量在起(qǐ)作用(yòng)，这种力量来源于某种隐(yǐn)形的物质(zhì)。

据此，兹维基提(tí)出了这样部(bù)分不可(kě)见的暗质，它不发(fā)散光(guāng)、吸光、反射光，但是它(tā)们却占据着宇宙中绝(jué)大(dà)部(bù)分的质量。只是当时的人(rén)们对这(zhè)样的一种说法不屑一顾(gù)。

直到40年之(zhī)后，“暗物质(zhì)”这(zhè)个词才再一次出现。天(tiān)文(wén)学家(jiā)维拉鲁宾(bīn)和肯特福特在观测仙女(nǚ)座(zuò)星系中的恒星(xīng)运动。理论(lùn)上来说，距(jù)离(lí)中心越(yuè)远的恒星在其轨道上的(de)运行(xíng)速度就会越慢。但(dàn)是他们(men)观测(cè)的结果却(què)让人感到不可思(sī)议。

随着与中(zhōng)心(xīn)距(jù)离(lí)的增加，恒星的旋(xuán)转(zhuǎn)速度(dù)几乎保持不变。可是根(gēn)据牛顿的万有(yǒu)引(yǐn)力(lì)定律，在星系当中(zhōng)如果没有足够大的质量来吸引它们，这(zhè)些外围的恒星早就被甩到宇宙当中(zhōng)了。基于这种(zhǒng)现象，科学家(jiā)们会使用(yòng)一种相(xiāng)对标(biāo)准的方(fāng)法来(lái)解释暗物质(zhì)的存在，这种方法就是测量星(xīng)系(xì)当中气(qì)体在X轴(zhóu)上(shàng)距离(lí)星系中心(xīn)的距离，以及(jí)在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常的结(jié)果，就认为(wèi)是由暗物质的力(lì)量进入(rù)其中。

于是(shì)科(kē)学家们(men)通过射电(diàn)望远镜测量了(le)距离星系中心更(gèng)远距(jù)离(lí)的(de)氢元素，发现它们的旋(xuán)转速(sù)度(dù)并不(bù)符合(hé)牛顿的力学定律(lǜ)。我们(men)的太阳系也不(bù)例(lì)外，太阳系位于(yú)银河(hé)系的第三悬(xuán)臂之上，距离银河系中心2.6万(wàn)光年，根据万有引力定(dìng)律进行(xíng)计算，太阳系(xì)的(de)运行(xíng)速度应(yīng)该是160千米/秒，但实(shí)际(jì)上，太阳系(xì)正在(zài)以220千(qiān)米/秒的速度围绕银河系旋转，这个实际速度远远大于(yú)理论速度，那么产生以上这种向心加速(sù)度(dù)的(de)原因很可能就是存在着一种我们看不(bù)到的物(wù)质，是这些暗物质的引力效应将星系聚集在了一(yī)起(qǐ)。

也是(shì)从(cóng)这时开始，越(yuè)来越多的研究人员开始相信暗物质(zhì)的存(cún)在。科学(xué)家根据星系外恒星轨道的速度，估(gū)算在星系当中(zhōng)暗物(wù)质的(de)质量占整个星系质量(liàng)的85%。但是，暗物(wù)质并(bìng)不是(shì)唯一(yī)可以(yǐ)解释(shì)这个现象的原因。在一项新的研(yán)究当(dāng)中(zhōng)，科学家们发现，几乎(hū)没有引(yǐn)力(lì)效应的遥远恒(héng)星之间，也会出现速(sù)度上的微小差异。另外，天文学家还发现了一(yī)个反常的(de)星系(xì)，叫(jiào)做Agc114905。这个(gè)星系(xì)距离地球大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银(yín)河系不(bù)多(duō)，但是星系当中存在的恒(héng)星数量却只有(yǒu)银河系的千分之一。

所以在理论(lùn)上(shàng)，该星系必须存在暗物(wù)质，否则就会(huì)分(fēn)崩离(lí)析。但是科学家们(men)使用(yòng)最先进的(de)望远镜(jìng)对其进行了40个小(xiǎo)时的详(xiáng)细测量之后，发现星系中的恒星(xīng)运动(dòng)是可以(yǐ)用正常的(de)物质和力学定(dìng)律(lǜ)来解释的。那么又(yòu)有人提(tí)出，也(yě)许(xǔ)该星(xīng)系的暗物(wù)质(zhì)，已经被附近的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没有任(rèn)何星系存在。造(zào)成这(zhè)些(xiē)现(xiàn)象(xiàng)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(hái)不够全面，引力(lì)很可(kě)能在不(bù)同尺度空间(jiān)中的工作方式(shì)是不(bù)同的，这意味(wèi)着在行星系(xì)尺度中(zhōng)的天体会沿着它们(men)的轨道，按照我们所理解的方式运(yùn)动。但(dàn)是上升(shēng)到星系和(hé)星团的尺度，引力之间的相互作用(yòng)则是不同的方式。对于在星系团(tuán)之间的相互作(zuò)用(yòng)，科学家还(hái)引入了外部场(chǎng)效应的概念，指的是在数(shù)百万光年的(de)规模上，巨大的质(zhì)量(liàng)之间会(huì)产生对彼此特殊的效果，这个理论(lùn)叫(jiào)做MOND蒙(méng)德(dé)理(lǐ)论。如果MOND蒙(méng)德(dé)理(lǐ)论成立(lì)，这意味(wèi)着(zhe)我(wǒ)们需要对现在的物理定(dìng)律进行修(xiū)正，这些发现(xiàn)也让很多人认为暗(àn)物(wù)质假说理论就此终结。但是在宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)还有关于暗物质存在的其他的理论证据，这些理(lǐ)论证据是蒙(méng)德理(lǐ)论所没法解释的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离为37亿光年的(de)子弹星(xīng)系团，由两个(gè)碰撞(zhuàng)的(de)星系(xì)团所组成，类似这样的(de)星团(tuán)，它们大(dà)部分的普通(tōng)质量都在星系的气体当中。当星团以(yǐ)1000万公里/小时(shí)发生碰撞(zhuàng)的时候(hòu)，星际气体的相互作(zuò)用就会导(dǎo)致温度的急剧升高，速度大幅降低(dī)。所以(yǐ)在理论(lùn)上(shàng)，在碰撞之后，子弹(dàn)星系(xì)团大部(bù)分的质量将位于所(suǒ)有这些气体所在的(de)中间区域。那么我们(men)通过重孙子又叫什么，重孙的孙子叫什么什么来验证它的质量区域(yù)到底是不(bù)是集(jí)中(zhōng)在中(zhōng)间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦伯(bó)太空(kōng)望远(yuǎn)镜传回了宇宙当中第一张全彩的高(gāo)清(qīng)照片(piàn)，在照片中我们可以(yǐ)明显地(dì)看到很(hěn)多星系似乎(hū)被拉伸产生了巨大的形(xíng)变。其实这些星系本身并不是真的被扭曲了(le)，也(yě)不是(shì)韦(wéi)伯望远镜出(chū)了(le)什么问(wèn)题，而是这样极(jí)遥远的天(tiān)体和我们地球上的观测者之(zhī)间。被一个质量超(chāo)级巨大的天体遮挡，这个超大质量的东西的引力，会使身后更遥远星系的光都发生(shēng)了扭曲。这(zhè)个现(xiàn)象就是引力(lì)透镜效应。这(zhè)个巨大的天(tiān)体可能是超大质量的黑(hēi)洞或者是暗物质。

所以当(dāng)人(rén)们对(duì)子弹星系(xì)团观(guān)测的时候，发现(xiàn)它的大质量区域并不是(shì)在中间，而是在两侧。所以最(zuì)好的解释方法就(jiù)是当(dāng)星团发(fā)生全部(bù)的碰撞时(shí)，可被(bèi)观测到的质量气(qì)体被卡在了中间，暗物质则(zé)直接(jiē)通过了这个区域(yù)，并在两边形成(chéng)了引力透(tòu)镜。对子弹星系团的引力透镜研究也被认(rèn)为是暗(àn)物质存在的迄今(jīn)为止最好的理论证据(jù)。

除此之(zhī)外(wài)，还有来自宇宙当(dāng)中(zhōng)最古老的(de)光。从宇宙大爆炸开(kāi)始，38万年之后，可(kě)见(jiàn)光(guāng)终于可以畅(chàng)通无阻地穿越在宇宙当中了。经过了(le)130多亿年之(zhī)后，这些光在宇宙空(kōng)间背景上留下了各相同性的微波(bō)辐射。其中红色的(de)部分表(biǎo)示(shì)温度较高的(de)区域，蓝色则(zé)表示相(xiāng)对较冷的(de)区域(yù)，但实际上它(tā)们之间的温(wēn)差只有万分(fēn)之一(yī)。

科(kē)学(xué)家们通过对(duì)前景背景分离(lí)后的(de)二值图像进行(xíng)连通域(yù)提取(qǔ)和标记之后发现，如果宇(yǔ)宙当(dāng)中没有暗物(wù)质，图形看起来不应该是(shì)这样的，而随(suí)着暗(àn)物质的增加(jiā)，一些峰值的幅(fú)度会减小，才(cái)变得(dé)看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波(bō)背(bèi)景辐射(shè)的测(cè)量值，我(wǒ)们需(xū)要的暗(àn)物质(zhì)大约是普通物(wù)质的5倍。这个(gè)数字与解释星系(xì)当中恒星运动所需(xū)要的(de)暗物质比例是一致的。这就意味着。

用了一个简单的理论(lùn)框架(jià)，就(jiù)很好(hǎo)地解释了很多不(bù)同(tóng)的观测结果。而暗物质的本(běn)质就是宇宙当中存(cún)在着某种(zhǒng)类型的粒子，它们不参(cān)与任(rèn)何其他的(de)电磁作用，只通过引力来相互作(zuò)用。所以如果(guǒ)能够找到这种粒子的存在，就相当于找(zhǎo)到了暗(àn)物(wù)质(zhì)存(cún)在的(de)实际证据。这种粒子到底是什么？科学家们已经提出了(le)数十种(zhǒng)的假想目标，而要(yào)寻找(zhǎo)这些不同的目标粒(lì)子(zi)所需要的实验方式也不相同。在(zài)过(guò)去的(de)几十年(nián)当中(zhōng)，人类为了寻找(zhǎo)这(zhè)些(xiē)看不(bù)见、摸(mō)不到，几乎不会与常规(guī)物质相互作用的“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次(cì)的实验，却没有任(rèn)何(hé)实质性的发现，除了一个地方(fāng)，意大利的(de)格兰萨索山(shān)，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处(chù)的地下矿井当中，藏着地球上最(zuì)大的(de)地学(xué)实验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高(gāo)的探测器，一(yī)直(zhí)致力于寻(xún)找暗物(wù)质粒子的周期(qī)性震荡。

自(zì)1997年以来(lái)，这里的(de)科学家声称观测到了(le)某种(zhǒng)信号。经过了20多年(nián)的数据收集，人们(men)发现了一个有(yǒu)趣的事情。探测(cè)率会在每(měi)年(nián)的6月份达到(dào)峰值，然(rán)后(hòu)在11月(yuè)降(jiàng)到最(zuì)低，而且(qiě)在20年当(dāng)中每年都是一样(yàng)。一些科学家认为(wèi)这可能(néng)是(shì)人类(lèi)发现(xiàn)暗物质的第一个(gè)直(zhí)接(jiē)证(zhèng)据。

但是为什么暗物质会(huì)产生周期性(xìng)的(de)年度信(xìn)号呢(ne)？刚才我们讲了(le)太阳系正在以220公里/秒的速度围绕(rào)着银河系进行移动，那么如果(guǒ)暗物质(zhì)存(cún)在宇宙当中，这意(yì)味着我们也在以这样(yàng)的速度在穿越(yuè)着暗物质流(liú)，这个过程中会产生相应(yīng)的振荡，同时地球又(yòu)以30公里/秒的速度围绕太阳进(jìn)行旋转。所以有半年的(de)时间(jiān)，地球围绕太(tài)阳的(de)方向(xiàng)与太阳环(huán)绕银(yín)河系的方向(xiàng)是(shì)一致(zhì)的，而另外半年则与之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳的方向正好达到(dào)完全一致，这是理(lǐ)论上地球穿越暗物(wù)质流(liú)最快的(de)时段。而在(zài)11月份(fèn)，又(yòu)恰(qià)好(hǎo)达到了最(zuì)慢值。尽管在(zài)实际的情况中(zhōng)，太阳系相(xiāng)对银河系的平面呈现了60度的倾斜，但是(shì)这(zhè)并不(bù)影响这(zhè)个(gè)理论的(de)有(yǒu)效(xiào)性。

因此科学(xué)家认为这可以用来(lái)解释(shì)，研究人(rén)员们所观测到的周(zhōu)期性信号。当然也可能有其他的情况，造成这种年度(dù)周期(qī)信号的差异也可能是温度(dù)、湿度、土壤中的水(shuǐ)分、高山上(shàng)的积雪，甚至连意大利游客的(de)数量也符合这(zhè)个周(zhōu)期的(de)规律。

所以，科学家(jiā)们又(yòu)在南半球建立了(le)一个几乎相同(tóng)的实验室，这里的季节(jié)与之前的(de)实验室正好相反，而(ér)在这里，地球穿过(guò)暗物质流的运动特征和第(dì)一个实验室(shì)是(shì)一(yī)样的。

因(yīn)此，如(rú)果在这(zhè)里可以得到(dào)相同(tóng)的信号，就可以成(chéng)为暗(àn)物质所存在的非(fēi)常有力的证据(jù)了。但(dàn)是(shì)由于这个(gè)实验(yàn)室刚刚建成(chéng)不久(jiǔ)，所以截至目前还无法提供相应的数(shù)据支持(chí)。另外(wài)，在2025年，NASA将会(huì)发射一台新的望(wàng)远镜(jìng)，这台太空望(wàng)远镜叫做(zuò)“南希格雷斯罗(luó)曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟(gēn)哈(hā)勃望(wàng)远镜相(xiāng)同(tóng)，但它的宽视(shì)场仪器提(tí)供的视野是哈勃红(hóng)外仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太(tài)空望远镜其中一个关(guān)键的(de)用途就是探索暗(àn)物质背后的奥秘，对于探测的(de)结果，我们只能(néng)拭目以待(dài)了。费米实验室粒子天(tiān)体物理中心(xīn)的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗(àn)物(wù)质存在，它们极有可能拥有另一(yī)种神秘的效应，这种(zhǒng)暗物质(zhì)效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说是(shì)生(shēng)命进(jìn)化(huà)的一(yī)个重要因素。

如果这(zhè)一理论得到进一步(bù)的证(zhèng)实(shí)，那么(me)遍布宇宙当中的暗物质会(huì)不会意(yì)味着人类并不孤单呢？或(huò)许在宇宙当中某个角(jiǎo)落的行星上，暗物质正在(zài)通过(guò)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(àn)物质存在(zài)的实(shí)际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质(zhì)到底存不存在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动(dòng)力！

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