宇宙(zhòu)是“人为制(zhì)造”的？为何会(huì)存在科学无法(fǎ)解释(shì)的“暗物质”？暗物质又究竟是(shì)什么(me)？人类为了寻找暗(àn)物质存在(zài)的证据，科学(xué)家们在过去的(de)几十年当中进行了(le)超(chāo)过50次的(de)长期实(shí)验，但是却(què)没(méi)有(yǒu)发现任何(hé)的(de)有(yǒu)效证(zhèng)据。除了(le)一个地方(fāng)，在(zài)1687年出版的自(zì)然哲(zhé)学数学原(yuán)理一书中(zhōng)，埃萨克(kè)牛(niú)顿发表了万有(yǒu)引力(lì)定律，它揭示(shì)了(le)宇宙中天体运动(dòng)的规律。往后的几百年来，当天文(wén)学(xué)家们(men)发(fā)现某些(xiē)天体(tǐ)运(yùn)行轨道出现异常，不符(fú)合(hé)万有引力(lì)定律的时候，他(tā)们就会知道，周围一定(dìng)有未知的(de)天体通过引力在摄动它的(de)轨道(dào)。比如在(zài)1846年，奥本勒(lēi)维耶(yé)就通过天(tiān)王星(xīng)运行(xíng)轨道的异常，推(tuī)算(suàn)并且发现了海王星的存(cún)在(zài)。另(lìng)外(wài)，哈(hā)雷彗星、冥(míng)王星的发现(xiàn)都是应(yīng)用万有(yǒu)引力定律所取得重大天(tiān)文成(chéng)就的例子。但是这些发现都是(shì)在恒星系统的(de)尺度当中，可(kě)当我们上升(shēng)到星系或(huò)者是星团(tuán)的尺度，事情就(jiù)开始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学(xué)家弗里茨兹威基正在研(yán)究(jiū)和测量后发星系团的质量(liàng)。这是一个由(yóu)数千个(gè)星系所组成的(de)巨大星系团，这些(xiē)星系被引力束缚在一起(qǐ)。测量星系团的质(zhì)量一般会使用到两种方法，当两种(zhǒng)方法结果一致(zhì)，就可以确(què)定其质(zhì)量(liàng)的范围。

第一(yī)种是获(huò)得其(qí)"光度(dù)学的质量(liàng)"，需要的数(shù)据是测量(liàng)各个星(xīng)系(xì)的光度。

第(dì)二(èr)种是动(dòng)力学质(zhì)量的(de)计算，是(shì)利用光谱红移测量星系团中的各(gè)个星系(xì)相对于星系团的运(yùn)动速度。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵(měng)了(le)，“动力学质量”竟然(rán)是“光度学(xué)质(zhì)量”的400倍。这意(yì)味着，后发座星(xīng)系团有99%的质量消失了，或者说这99%的(de)质量并(bìng)不以可见光的形式所存在(zài)，我们无法看到。最诡(guǐ)异的是，在测量速度的过程中，兹威基发现星系团中很多星系的速度比(bǐ)理论(lùn)上要快得多，按(àn)照牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星系的质量所产生(shēng)的(de)引力(lì)是(shì)无法将它(tā)们束缚在星(xīng)系(xì)团内的(de)，它们(men)早就应该被(bèi)抛出(chū)星(xīng)系团之外了，除非有一种神秘的力(lì)量在(zài)起(qǐ)作用，这种力量来源(yuán)于某(mǒu)种(zhǒng)隐形的物质(zhì)。

据此，兹维基提出(chū)了(le)这样部分不(bù)可(kě)见的(de)暗质，它不发散光、吸光(guāng)、反射光，但是它们却占据着(zhe)宇(yǔ)宙中(zhōng)绝大部(bù)分的质量(liàng)。只(zhǐ)是当时(shí)的人们对这样的一(yī)种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗(àn)物质(zhì)”这个词才再一次出现。天文学家维拉(lā)鲁宾和肯特福(fú)特在观测仙女座星系中(zhōng)的恒星运动。理论上(shàng)来说，距离中心越远的恒(héng)星在(zài)其轨道上的(de)运(yùn)行速度(dù)就(jiù)会越慢。但是他们观(guān)测的结果却让人感到不可思(sī)议。

随着与中心距离的增加，恒(héng)星的旋转速度几乎保持(chí)不变(biàn)。可是根据(jù)牛(niú)顿的万有引力定律，在星系当(dāng)中如果(guǒ)没有足够大的质量来吸引它们，这些外(wài)围的(de)恒星早就被甩到(dào)宇(yǔ)宙当中了。基(jī)于(yú)这种现象，科学家们会(huì)使用(yòng)一种相对标准的(de)方法来(lái)解释暗物(wù)质的(de)存在，这(zhè)种方法就是测量星系当(dāng)中气体在X轴(zhóu)上距离星系中心的(de)距离，以及(jí)在Y轴上气(qì)体(tǐ)的旋转速度(dù)。如果出现异常的(de)结果，就认为是由暗物质的力量进入其中(zhōng)。

于是科学(xué)家们通过射电望远(yuǎn)镜测量(liàng)了距离星系中心更远(yuǎn)距离苏州市相城区邮编是多少的氢元素，发现它们的旋转速(sù)度(dù)并不(bù)符合(hé)牛顿的力(lì)学定律(lǜ)。我们的(de)太阳系也不例外，太阳系位于银河系(xì)的第三(sān)悬臂之上，距(jù)离银(yín)河系中心(xīn)2.6万光年(nián)，根(gēn)据万有(yǒu)引力(lì)定律进行计算，太阳系的(de)运行速度应该(gāi)是160千(qiān)米/秒，但(dàn)实际上，太阳系正(zhèng)在(zài)以220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这个实际速(sù)度远(yuǎn)远大(dà)于理(lǐ)论速(sù)度，那么产生以上这种向心加速度的(de)原因(yīn)很可能就是存在着一(yī)种(zhǒng)我们看(kàn)不到的(de)物(wù)质，是这(zhè)些暗(àn)物(wù)质的引力效(xiào)应将星系聚集在了一起。

也是从(cóng)这时开(kāi)始，越来越多的研究(jiū)人员开(kāi)始相信暗物质的存在。科学家根据星系外恒(héng)星轨道的速度，估算在(zài)星系当中(zhōng)暗(àn)物质(zhì)的质量占整个星系质量的85%。但是(shì)，暗物质并不是唯(wéi)一(yī)可以解释这个现象(xiàng)的原因。在(zài)一项新的研究(jiū)当中，科学家们(men)发现，几乎没有引力效应(yīng)的遥远恒星(xīng)之间，也会(huì)出现速度上的(de)微小差异(yì)。另外(wài)，天(tiān)文(wén)学家(jiā)还发现了一个反常的(de)星(xīng)系，叫(jiào)做Agc114905。这个(gè)星系(xì)距离(lí)地(dì)球大约2.5亿光年，大小和(hé)银河系不多，但(dàn)是星系当(dāng)中存(cún)在的恒(héng)星数量(liàng)却只有银河(hé)系的千分之一(yī)。

所以在理论上，该星(xīng)系(xì)必须存(cún)在暗(àn)物质(zhì)，否则就(jiù)会分(fēn)崩离析(xī)。但是科学家们使用(yòng)最先进的望远镜对其进行了40个小(xiǎo)时的详(xiáng)细(xì)测量之后(hòu)，发现星系中的恒星运动是可以(yǐ)用正常的物质和力(lì)学定律来(lái)解释的。那么又有人(rén)提出，也(yě)许该(gāi)星系的(de)暗物(wù)质，已(yǐ)经被附近(jìn)的(de)另一(yī)个大(dà)星(xīng)系剥离了(le)。奇怪的(de)是，它的(de)附(fù)近(jìn)没有任何星(xīng)系存在(zài)。造成这些现象(xiàng)的除(chú)了暗物质的假说之外，另一种(zhǒng)可(kě)能就是人类对引力(lì)的理解还不够全面，引力很可能在(zài)不同尺(chǐ)度(dù)空间中的工作方式是不(bù)同的，这(zhè)意味着在(zài)行星(xīng)系尺度(dù)中的天体会(huì)沿着它们的轨道(dào)，按照(zhào)我们所(suǒ)理解的方式运(yùn)动(dòng)。但是上(shàng)升到星系和(hé)星团(tuán)的尺度(dù)，引力之间的相互作用则是不同的方(fāng)式。对于在星(xīng)系团之间的相互作用，科学家还引入(rù)了外部(bù)场效(xiào)应的概念，指的是在数(shù)百万光年的规模(mó)上，巨大(dà)的质量之间会产生对彼此特(tè)殊的效果，这个(gè)理(lǐ)论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙(méng)德理(lǐ)论成立，这意(yì)味着我们需要对现在的物理定律进(jìn)行修(xiū)正(zhèng)，这(zhè)些发现也让很多人认为暗物质假说理论就此终(zhōng)结(jié)。但(dàn)是在宇宙当中还有关于(yú)暗物质存在的其他的(de)理论证据，这些理论证据是蒙德理论(lùn)所没法解释的“引力透镜(jìng)”。

径(jìng)向距离为37亿光年的子(zi)弹星系(xì)团，由(yóu)两个(gè)碰撞的星系团所组成，类(lèi)似(shì)这样(yàng)的星团，它们(men)大部(bù)分的普(pǔ)通质(zhì)量都在星(xīng)系的(de)气体当中(zhōng)。当星团以1000万公里(lǐ)苏州市相城区邮编是多少/小(xiǎo)时(shí)发生碰撞的(de)时(shí)候，星际气体的相互作(zuò)用(yòng)就会导致温度的急剧升高，速度大幅降低。所以在理论上(shàng)，在碰撞之后，子弹星系团大部分的(de)质(zhì)量将位于所有这些(xiē)气体所在(zài)的中间(jiān)区域。那么我们通过什么来验证它的质(zhì)量区域到底是不是(shì)集中在中(zhōng)间呢？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远镜传回了宇(yǔ)宙当(dāng)中第一张全彩(cǎi)的高清照(zhào)片(piàn)，在照片中我(wǒ)们可(kě)以明显地(dì)看到很多星系(xì)似(shì)乎被拉伸产(chǎn)生了巨大的形变。其实这些(xiē)星系(xì)本身(shēn)并不是真的被(bèi)扭曲(qū)了(le)，也不是韦伯(bó)望远镜(jìng)出了什么问(wèn)题，而是这样极遥远的天体(tǐ)和我(wǒ)们地球上的观测者之间。被(bèi)一个质量(liàng)超级巨(jù)大的天体(tǐ)遮挡(dǎng)，这个超大质量(liàng)的东西的引力(lì)，会使身后(hòu)更(gèng)遥远星(xīng)系的光都发生了(le)扭(niǔ)曲。这个现象就是引力透镜效(xiào)应。这个巨大(dà)的天(tiān)体可能是超大质量的(de)黑洞或者是暗物质。

所以(yǐ)当(dāng)人们对子弹星(xīng)系团观测的(de)时(shí)候，发现它的大质量区域并不是在中间，而是在两侧。所以最好的(de)解释方法(fǎ)就是当星(xīng)团发生全部(bù)的(de)碰撞时，可被观测到(dào)的质量气(qì)体被卡在(zài)了中间，暗物质则直接(jiē)通过了(le)这(zhè)个区(qū)域，并在(zài)两边形成了引力透镜。对子弹星系团(tuán)的引(yǐn)力透镜研究也被认为是暗物质存在的迄(qì)今为(wèi)止最(zuì)好的(de)理论证据。

除此之(zhī)外(wài)，还有来自宇宙当中最古(gǔ)老(lǎo)的光。从宇宙(zhòu)大爆炸开(kāi)始，38万年之后，可见光(guāng)终于可以畅通无阻地穿越在宇宙当中了(le)。经(jīng)过(guò)了130多亿年之(zhī)后，这些(xiē)光在宇宙空间背景上留下了各相(xiāng)同性的微波辐射。其中红色的部分表示温度较(jiào)高(gāo)的区域，蓝色(sè)则表示(shì)相对较(jiào)冷的区域，但实(shí)际上它们(men)之间的(de)温差(chà)只有万分之一。

科学家们通过对前景背(bèi)景分(fēn)离后(hòu)的二值图像(xiàng)进行连通域提取和标记(jì)之(zhī)后发现，如(rú)果宇宙当中(zhōng)没有暗物质，图形看(kàn)起来不应该是这样的，而随(suí)着暗物质的(de)增加，一些(xiē)峰值的幅(fú)度(dù)会减小，才(cái)变得(dé)看起来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微波背景(jǐng)辐射(shè)的测(cè)量值(zhí)，我们需(xū)要的(de)暗物质大约(yuē)是普(pǔ)通物(wù)质的5倍。这个数字与解释星系(xì)当中(zhōng)恒星运(yùn)动所需要(yào)的暗(àn)物质比例是一致的。这就意味着。

用了一个(gè)简单的理论框架，就很好地解释(shì)了很多不同的观测结果(guǒ)。而暗物质的(de)本质就(jiù)是宇(yǔ)宙当中(zhōng)存在(zài)着某种类型的粒子，它们不参(cān)与任何其他的电磁作用，只(zhǐ)通过引力来相互作(zuò)用。所以如(rú)果能够找(zhǎo)到这种(zhǒng)粒子(zi)的存在，就相当于找到(dào)了(le)暗物(wù)质存在的实际(jì)证据。这(zhè)种粒(lì)子到底(dǐ)是什么？科学(xué)家们已(yǐ)经提(tí)出了数十种的(de)假想目标，而(ér)要寻找这些不同的目标粒子所需要的实验方式(shì)也不相同。在过(guò)去的几(jǐ)十年当中，人类为了寻找这些看不见(jiàn)、摸不到，几(jǐ)乎不会(huì)与常规(guī)物质相(xiāng)互作(zuò)用(yòng)的“暗物质(zhì)”，科学家们已经进行了(le)超过50次的实(shí)验，却没有任何实质(zhì)性的发现，除了(le)一个(gè)地方(fāng)，意大利的(de)格兰萨索(suǒ)山，隶属于(yú)阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井(jǐng)当中，藏着地球上最大的地学实验室，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼高的探测器，一(yī)直致力于(yú)寻(xún)找暗(àn)物质粒子的周期性震荡。

苏州市相城区邮编是多少ata-w="1234" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/82fd8b93a96870b.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

自1997年(nián)以来，这(zhè)里的科学家(jiā)声称观测到(dào)了某种信号(hào)。经过了20多(duō)年的(de)数据收集，人们发现了一个有趣的(de)事情。探测率(lǜ)会在每年的(de)6月份(fèn)达到峰值，然(rán)后在11月降到最低(dī)，而(ér)且在20年当中每年都是(shì)一样。一些(xiē)科(kē)学家认为(wèi)这可能是人类发(fā)现暗物质的第一(yī)个直接证据(jù)。

但(dàn)是为(wèi)什么暗物质会(huì)产生(shēng)周期性的(de)年度信号(hào)呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公里/秒的(de)速(sù)度围绕着银河系进行移动，那么如果暗物质(zhì)存(cún)在宇宙当中(zhōng)，这意味着我们也在以这样的速度(dù)在穿(chuān)越(yuè)着(zhe)暗物质(zhì)流(liú)，这个过程中会产生(shēng)相应的振荡，同(tóng)时地球又以30公里/秒(miǎo)的速度(dù)围绕(rào)太阳进行旋转。所以有半年(nián)的(de)时间(jiān)，地球围绕太阳的方向与太阳环(huán)绕银河系的方向是一致的，而另外(wài)半年则与之相反。

而在6月份(fèn)的(de)时候，地(dì)球与太阳的方向正好达到完全一(yī)致(zhì)，这是理(lǐ)论上(shàng)地球穿(chuān)越暗物(wù)质流最快的时段(duàn)。而(ér)在11月份(fèn)，又恰好达到了最慢值(zhí)。尽管在(zài)实(shí)际的情况中，太阳(yáng)系相对银河(hé)系的平面呈现了60度的(de)倾斜，但是(shì)这并不影响这个理论的有(yǒu)效性。

因此科学家认(rèn)为这可以用来解释，研(yán)究人员们所(suǒ)观测到(dào)的周期(qī)性(xìng)信号。当然也可(kě)能有其他的情况，造成这(zhè)种年度周期信(xìn)号的差异(yì)也可能(néng)是温度、湿度、土(tǔ)壤中的(de)水分、高(gāo)山上的积雪，甚至连(lián)意大(dà)利游(yóu)客(kè)的数量(liàng)也符合这(zhè)个(gè)周期的规律。

所以(yǐ)，科学家们(men)又在南半球建立了一个(gè)几乎(hū)相同的实验室，这里(lǐ)的季节与(yǔ)之前的(de)实(shí)验室正好相反，而在这里，地球(qiú)穿过暗物质流(liú)的运动特征和第一个实(shí)验室(shì)是(shì)一样的。

因此，如果在(zài)这(zhè)里可以(yǐ)得到(dào)相同的信号，就可以成为暗物质所存(cún)在(zài)的(de)非常有(yǒu)力的证据了。但是由于这个实验室刚(gāng)刚(gāng)建成不(bù)久，所以截至目前还(hái)无(wú)法提供相应的数据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新的望(wàng)远镜，这台太空望远(yuǎn)镜叫做“南希格(gé)雷(léi)斯罗曼”，它(tā)的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽(kuān)视(shì)场仪器提供的视(shì)野是哈勃(bó)红外仪器的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太空望(wàng)远镜(jìng)其中一个关键的(de)用(yòng)途就是探索暗(àn)物质(zhì)背后(hòu)的奥秘，对于探测(cè)的结(jié)果，我们只能(néng)拭目以待了。费米实(shí)验室粒子天体物理中心的(de)科(kē)学(xué)家丹琥珀和贾森斯特芬(fēn)研究发现，如果暗(àn)物质存(cún)在，它们极有(yǒu)可能拥有另一种神秘(mì)的(de)效应(yīng)，这种(zhǒng)暗物质(zhì)效应，会(huì)支持宇(yǔ)宙(zhòu)当中生命(mìng)的诞(dàn)生，或者说是生(shēng)命进化的一个重要(yào)因素。

如果这一(yī)理论得到进一步的证实，那么遍布宇宙当中(zhōng)的暗物质会(huì)不(bù)会意(yì)味着人类(lèi)并不孤单呢？或许在宇宙(zhòu)当(dāng)中某个角落的行(xíng)星(xīng)上，暗物质正在通过这样的效应创造生命。当然，这些推论的(de)大前(qián)提是要(yào)先(xiān)找到暗物质(zhì)存在(zài)的实际(jì)证据。那么小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗物质到底存不存(cún)在(zài)呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是我更新(xīn)的动力！

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