宇宙(zhòu)是“人(rén)为制造”的？为(wèi)何会存在(zài)科(kē)学无法解释(shì)的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类为(wèi)了寻找暗物质存在的证据(jù)，科学家们在过去的几十年当中进行了超过50次的长期实验(yàn)，但(dàn)是却没有发现任何(hé)的(de)有效(xiào)证(zhèng)据。除了(le)一(yī)个地方，在(zài)1687年出版的(de)自然哲学(xué)数学原理(lǐ)一书中，埃萨(sà)克牛顿发(fā)表了万有引(yǐn)力定(dìng)律，它揭示了宇(yǔ)宙中天体运(yùn)动(dòng)的规律。往后的(de)几百年来，当天文学家们(men)发现某些天体运行(xíng)轨(guǐ)道出(chū)现异常，不符合万(wàn)有引力定律的时候，他们就会(huì)知(zhī)道，周围一定有(yǒu)未知(zhī)的天体通过引力在摄动它的轨道(dào)。比如在1846年(nián)，奥本勒维耶就通过天王星运行轨道的(de)异常，推算并且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥(míng)王星的发现都是应用(yòng)万有引力定律所取得重大天文成就的(de)例子。但是这些发现都是在恒星系统的尺度当(dāng)中(zhōng)，可当我们上升到星系或者是星(xīng)团的尺度，事情就开始(shǐ)变得诡异(yì)了(le)。

1933年，瑞士的(de)物理(lǐ)学家弗里茨兹威(wēi)基(jī)正在研究和测量(liàng)后发星(xīng)系团(tuán)的质(zhì)量(liàng)。这(zhè)是一个由数千个(gè)星系所组(zǔ)成(chéng)的巨(jù)大(dà)星系团，这些星(xīng)系(xì)被引(yǐn)力束缚(fù)在一起。测量星(xīng)系团的质量(liàng)一(yī)般会使用(yòng)到(dào)两种方法，当两种方法结果一致，就可以(yǐ)确定(dìng)其质量的范围。

第一种是获得其"光(guāng)度学的质量"，需要的数据(jù)是(shì)测量各个星系的光(guāng)度。

第二种是(shì)动力学质量的(de)计算，是利(lì)用(yòng)光(guāng)谱红移测量星系团中的(de)各个星系相对于星(xīng)系团的(de)运动速度(dù)。当测量结果出来之后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动(dòng)力学质量”竟然(rán)是“光度学质量”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星系(xì)团有(yǒu)99%的质量(liàng)消失了，或者说这99%的质量并不以(yǐ)可见光的形(xíng)式所存在，我们无法看到(dào)。最诡异的是，在测量(liàng)速度的(de)过程中，兹威基发现星系团中很多星系的(de)速度比理(lǐ)论上要快得多(duō)，按照牛顿的运(yùn)动(dòng)学定律，仅靠(kào)这些可见星系的质量所产(chǎn)生的引力是(shì)无法将它们束缚在星系团内的，它们早就应该被抛出星系团之外了，除非有一种神秘(mì)的力量(liàng)在起作(zuò)用，这种力量(liàng)来(lái)源于某(mǒu)种隐形的物质(zhì)。

白玉髓越戴越穷是真的吗，白玉髓的寓意是什么pe="jpeg" data-w="1479" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/46f985a9e4c3e7e.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

据此，兹维基提出了这样部分不可见的(de)暗质，它不发散光、吸光(guāng)、反射光，但是它们(men)却占据着(zhe)宇宙中绝大(dà)部分(fēn)的质量。只是当时的人们对这样的(de)一种说法(fǎ)不屑一顾。

直(zhí)到40年之后(hòu)，“暗物质”这个词才(cái)再(zài)一次出现。天文学家维拉(lā)鲁宾和(hé)肯(kěn)特福特在(zài)观测仙女座星系中的恒星(xīng)运动(dòng)。理论上来说(shuō)，距离中心越远的恒星(xīng)在其轨道上的运行(xíng)速度就(jiù)会越(yuè)慢。但是他们观(guān)测的结果却让人感到不可思(sī)议。

随着与(yǔ)中心距离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是根据牛顿的万(wàn)有引(yǐn)力定律(lǜ)，在星系(xì)当中如果没有足(zú)够大的质量来吸引它们，这些外围的恒星早就(jiù)被甩(shuǎi)到宇(yǔ)宙当中了。基(jī)于这种现象(xiàng)，科学家们会使用一种相对标(biāo)准(zhǔn)的(de)方法来解释暗物质的(de)存在，这种方法就(jiù)是(shì)测量星系当中气体(tǐ)在X轴上距离星系中(zhōng)心的(de)距离，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋转速(sù)度。如果出(chū)现异(yì)常的结果，就认为是由暗(àn)物质的力(lì)量进入其中。

于是科学家们通过射(shè)电望远镜测量了距(jù)离(lí)星系中(zhōng)心更远距离的氢元素，发现它们的(de)旋转速度并不(bù)符合牛(niú)顿的力学定律(lǜ)。我们的太阳系也不例外，太(tài)阳(yáng)系位于(yú)银(yín)河系(xì)的第(dì)三(sān)悬臂之上，距(jù)离银(yín)河(hé)系中心2.6万光年，根据万有引力(lì)定(dìng)律进(jìn)行计算，太(tài)阳系的(de)运(yùn)行速度应该(gāi)是160千米/秒(miǎo)，但实际上(shàng)，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这个实际(jì)速度远远大于理论速度，那么产生以上这(zhè)种向心加(jiā)速度的(de)原因(yīn)很(hěn)可能就是存(cún)在着一种(zhǒng)我们看(kàn)不到的(de)物质，是这(zhè)些暗物质的引力效应将星系聚集在了一起(qǐ)。

也是从这时开始，越来越多(duō)的研究人(rén)员(yuán)开(kāi)始相(xiāng)信暗物质(zhì)的存在。科学家根(gēn)据星系外恒星(xīng)轨道的速(sù)度(dù)，估(gū)算在星(xīng)系当(dāng)中暗(àn)物质的质量占(zhàn)整个(gè)星系质量的(de)85%。但(dàn)是，暗物质(zhì)并不是唯一(yī)可以解(jiě)释(shì)这个现象的原(yuán)因。在一项(xiàng)新的研究当中，科学家们发现，几乎(hū)没有(yǒu)引力效(xiào)应的遥(yáo)远恒(héng)星之间，也会出现速度上的微小(xiǎo)差异。另外，天文学家还发现了一个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地球大(dà)约2.5亿(yì)光(guāng)年，大小和银河(hé)系不多，但是星系(xì)当中存在的恒星数量却只有(yǒu)银河系的(de)千分(fēn)之一。

所(suǒ)以在理论(lùn)上，该星系必须存(cún)在暗物(wù)质，否(fǒu)则就会分崩离析(xī)。但是(shì)科(kē)学家们(men)使(shǐ)用最先进的望远镜(jìng)对其(qí)进行了40个小时的(de)详细测量(liàng)之后，发(fā)现星系中的恒星运(yùn)动是可以(yǐ)用正(zhèng)常(cháng)的物质(zhì)和(hé)力(lì)学定律来解释(shì)的。那么又有(yǒu)人提出，也许该星系的(de)暗物质，已经被附(fù)近(jìn)的另一个大星(xīng)系剥离了。奇(qí)怪的是，它的附近没有(yǒu)任何星(xīng)系存(cún)在。造成(chéng)这些现(xiàn)象的除了(le)暗物质的假说之(zhī)外，另一(yī)种可(kě)能就是人(rén)类对(duì)引力的理(lǐ)解(jiě)还不够(gòu)全面，引力很可能(néng)在(zài)不同(tóng)尺度(dù)空(kōng)间中的(de)工(gōng)作方式是不同(tóng)的，这意味(wèi)着在行星系尺度中的天体(tǐ)会沿着它(tā)们的轨道(dào)，按照(zhào)我们(men)所理解的方式运动。但是上升到星系和(hé)星团的尺度(dù)，引力之(zhī)间的相(xiāng)互作用则是(shì)不(bù)同的方(fāng)式(shì)。对于(yú)在星(xīng)系团之间(jiān)的相(xiāng)互作用(yòng)，科学家还引入了外部场效应(yīng)的概念，指的是在数百万光(guāng)年的(de)规模上，巨大的(de)质(zhì)量之间会产生对彼此特(tè)殊(shū)的效果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙(méng)德(dé)理论。如(rú)果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意味着我们需要对现在的物理定律(lǜ)进行修(xiū)正，这(zhè)些发现也让很多人认(rèn)为暗物质假(jiǎ)说理论就此(cǐ)终结。但是在宇宙当中还有关于暗物(wù)质存在的其他的理论证据，这些理论证据是蒙德(dé)理论(lùn)所没法(fǎ)解释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距离为(wèi)37亿光年的子弹星系团，由两个碰(pèng)撞(zhuàng)的星系团所组成，类(lèi)似这样(yàng)的星团，它们大部分的普通质(zhì)量都在(zài)星(xīng)系的气体当(dāng)中(zhōng)。当(dāng)星团以1000万(wàn)公里/小时发生(shēng)碰撞(zhuàng)的时候，星际气体的相(xiāng)互作(zuò)用(yòng)就会导(dǎo)致温度的急剧升高，速度大幅降低。所以在理(lǐ)论(lùn)上，在(zài)碰撞之后(hòu)，子弹(dàn)星(xīng)系团大部分的质量(liàng)将位于所有这些气(qì)体所在的中间区域。那么我(wǒ)们通过什么来(lái)验证(zhèng)它的质量(liàng)区域到(dào)底是不(bù)是集中在中间呢？前(qián)不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传(chuán)回了宇宙当中第一张全(quán)彩的(de)高清照(zhào)片，在照片中我们(men)可以明(míng)显(xiǎn)地(dì)看到(dào)很多星系似(shì)乎被拉伸产(chǎn)生了(le)巨(jù)大的形变。其实这些星(xīng)系本身(shēn)并(bìng)不是真(zhēn)的被扭曲了，也不(bù)是韦伯望(wàng)远镜出(chū)了什么(me)问题，而(ér)是这(zhè)样极遥远的天体和我(wǒ)们地球上的观测者之间。被一个质(zhì)量超(chāo)级巨(jù)大(dà)的天体遮挡，这个超(chāo)大质量的东西的引(yǐn)力，会使身后(hòu)更(gèng)遥远星系(xì)的光都发生了扭曲。这个现象就(jiù)是引(yǐn)力透镜效应。这个巨(jù)大的天体可能是(shì)超大质量(liàng)的黑洞或者是(shì)暗物(wù)质。

所以当人们(men)对(duì)子弹星(xīng)系团(tuán)观测的时候(hòu)，发现(xiàn)它的大(dà)质量区域并不(bù)是在中间，而是(shì)在两侧。所以最好的解释方法(fǎ)就(jiù)是当星团(tuán)发(fā)生全(quán)部的碰撞时，可(kě)被观测到的质量气体被卡在了中间(jiān)，暗物质则(zé)直接通过(guò)了这个区域，并(bìng)在两边形成(chéng)了(le)引力透镜。对子弹星系团的引(yǐn)力(lì)透镜(jìng)研究(jiū)也被认为是暗物质存在的迄(qì)今为止最好的理论证据。

除此之外，还(hái)有来自宇宙当(dāng)中最古老的(de)光(guāng)。从(cóng)宇宙(zhòu)大(dà)爆炸开始，38万年(nián)之后(hòu)，可见光(guāng)终于可(kě)以畅(chàng)通无阻地穿(chuān)越(yuè)在宇(yǔ)宙(zhòu)当中了。经过了130多亿(yì)年之后(hòu)，这些光在宇(yǔ)宙(zhòu)空间背景(jǐng)上留下(xià)了各相同性的微波(bō)辐射。其中红色的(de)部分表(biǎo)示温度较(jiào)高的区域，蓝色(sè)则(zé)表(biǎo)示相对较冷的区域，但实际上它(tā)们之间的(de)温差只有万分之一。

科学家们通过对(duì)前景背景分离后的二(èr)值图像(xiàng)进行连通域提(tí)取和标(biāo)记之后发现，如果(guǒ)宇宙(zhòu)当(dāng)中没有(yǒu)暗物质，图(tú)形(xíng)看起(qǐ)来不应该(gāi)是这样的(de)，而随着暗物质的增加，一些峰值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波背景(jǐng)辐射的(de)测量值，我们(men)需要的暗物(wù)质大约是普(pǔ)通物质的5倍。这(zhè)个数字与解释星(xīng)系(xì)当中恒星运动所需要的(de)暗物质比例是一致的。这就意味着。

用(yòng)了一(yī)个简单的理论框架，就很好地解释了很多(duō)不同(tóng)的(de)观测结果(guǒ)。而暗物(wù)质的本质(zhì)就是宇宙当中(zhōng)存在着某种类型的粒子，它们不(bù)参与任何其他的电磁作(zuò)用，只(zhǐ)通过引力来相互(hù)作(zuò)用。所以如(rú)果能(néng)够找到这种粒子的存在，就相(xiāng)当于找到(dào)了暗物质存在的实际证(zhèng)据。这种粒子到底是什(shén)么(me)？科学家们已(yǐ)经提出了数十种(zhǒng)的假想(xiǎng)目标，而要寻找这些不同的目标(biāo)粒子(zi)所需(xū)要的(de)实验方式也不相同。在过(guò)去的(de)几(jǐ)十年当中，人类(lèi)为了寻(xún)找这些看不见(jiàn)、摸不到，几乎不会与常规(guī)物质相互(hù)作用的“暗物质(zhì)”，科学家们已经(jīng)进(jìn)行了(le)超(chāo)过50次的(de)实验，却没有任何实质性的发(fā)现(xiàn)，除了一个地方，意(yì)大利的格兰(lán)萨(sà)索山，隶属于阿尔卑斯(sī)山(shān)脉。

在(zài)山(shān)下1400米处的地下矿井当中，藏(cáng)着地球上(shàng)最大的地学(xué)实验室(shì)，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直致力于寻找暗物质粒子的周期(qī)性(xìng)震荡。

自1997年以(yǐ)来，这(zhè)里(lǐ)的科学(xué)家声称观(guān)测到了某种信号。经过了20多年的数(shù)据(jù)收集，人们发现了(le)一个有趣(qù)的事情。探测率会(huì)在每年的6月份(fèn)达(dá)到峰值，然后在11月(yuè)降到最低，而且在20年当中每年(nián)都是一样。一(yī)些科学(xué)家认为(wèi)这(zhè)可能是人类发现(xiàn)暗物质的第(dì)一个直接证据。

但是为什么暗物质(zhì)会产生周期(qī)性的(de)年度信号呢？刚才我们讲了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕(rào)着银河系进行移(yí)动(dòng)，那么如果暗物(wù)质存(cún)在(zài)宇(yǔ)宙(zhòu)当中，这意味着我们也在以这样(yàng)的速度在穿越(yuè)着暗物(wù)质流，这个过程(chéng)中会产生相应的振(zhèn)荡，同时地球又(yòu)以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋(xuán)转。所以有(yǒu)半年的时间(jiān)，地球围绕太(tài)阳的方向与(yǔ)太阳环绕银(yín)河系的方向(xiàng)是一致的，而(ér)另外(wài)半年则与(yǔ)之相(xiāng)反。

而在6月份的(de)时候，地球与(yǔ)太(tài)阳的方(fāng)向正好达到(dào)完(wán)全一致，这(zhè)是(shì)理论上地球穿越暗物质流最快的时段。而(ér)在(zài)11月份，又恰好达(dá)到(dào)了最慢值。尽(jǐn)管在实际的情况中，太(tài)阳系相对银河系的平面呈现了60度(dù)的(de)倾斜(xié)，但是(shì)这并不影响这个(gè)理(lǐ)论的有(yǒu)效性。

因(yīn)此(cǐ)科学家认为这可以用来(lái)解(jiě)释，研究人员们所观测到的周期(qī)性信号。当(dāng)然(rán)也可能有其(qí)他(tā)的情况，造成(chéng)这(zhè)种(zhǒng)年度周期信号的(de)差异也可能是温度、湿度、土(tǔ)壤(rǎng)中的水分、高山上的积雪，甚至连(lián)意大利(lì)游客的数量也符合这(zhè)个周期的规律。

所以，科学家们又在南半(bàn)球建立了一个几乎(hū)相同的实验室，这(zhè)里的季节与(yǔ)之(zhī)前的实验室正(zhèng)好相反，而在(zài)这里，地(dì)球穿过(guò)暗物质流的运动(dòng)特(tè)征和第一个实(shí)验(yàn)室(shì)是一样(yàng)的。

因此(cǐ)，如果在(zài)这里可以得到(dào)相同的(de)信号，就可以成为暗物质所存在(zài)的非常有力的证据了。但(dàn)是由于这个实验(yàn)室刚刚(gāng)建成不久，所以截至(zhì)目前还无法提供相应的(de)数据支持。另外(wài)，在(zài)2025年，NASA将会(huì)发射一台新的望远镜，这台太空望远镜(jìng)叫(jiào)做“南希格(gé)雷斯(sī)罗曼(màn)”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈(hā)勃望(wàng)远镜相同，但(dàn)它(tā)的宽(kuān)视场仪器提(tí)供的(de)视(shì)野是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南希格(gé)雷斯罗(luó)曼太空(kōng)望(wàng)远镜其(qí)中一个关键的用途就是(shì)探索暗物质(zhì)背(bèi)后的奥秘，对于(yú)探测的(de)结果，我们只能拭目以待了。费米(mǐ)实验室(shì)粒(lì)子天(tiān)体物(wù)理中(zhōng)心的科学家丹(dān)琥珀和贾森斯特芬研究发现，如(rú)果暗物质存在，它们(men)极有可能拥有另(lìng)一种神秘的效应(yīng)，这(zhè)种暗物质(zhì)效应，会支持宇宙当中(zhōng)生命(mìng)的(de)诞生，或(huò)者(zhě)说是生命进化(huà)的一(yī)个重要因素。

如(rú)果(guǒ)这(zhè)一理论得(dé)到进(jìn)一步的证实，那么(me)遍布宇宙当中的暗物(wù)质会不(bù)会意味(wèi)着人类并不孤(gū)单呢？或(huò)许在宇宙当中某(mǒu)个角落的行(xíng)星上(shàng)，暗物质正在通过这样的效应创造生命(mìng)。当然(rán)，这些推(tuī)论(lùn)的大前提是要先找到暗(àn)物质存(cún)在(zài)的实际证据(jù)。那么(me)小伙(huǒ)伴们，你们觉得(dé)暗(àn)物(wù)质到底存不存在(zài)呢？喜欢(huān)请(qǐng)点赞，你的支持是我更新的动力！

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