宇宙(zhòu)是“人(rén)为制造”的？为何会存在科学无法解(jiě)释的“暗物质(zhì)”？暗物质(zhì)又究竟是什么(me)？人类(lèi)为了(le)寻找暗物质存在的证据，科(kē)学(xué)家们(men)在过去的(de)几十年(nián)当中(zhōng)进行了超过50次的长期实验，但是却没有发现(xiàn)任何的有效证据。除了一个(gè)地方(fāng)，在1687年出版的自然哲学数学原理一书(shū)中，埃萨(sà)克牛(niú)顿发表了万有引力定律，它揭示了宇宙中天体运(yùn)动的规律。往后(hòu)的(de)几(jǐ)百年来(lái)，当(dāng)天文学家们发(fā)现某些天(tiān)体运行(xíng)轨道出现(xiàn)异常，不(bù)符合万有(yǒu)引力定律的时候，他们(men)就会知道，周围(wéi)一定有未知(zhī)的天体(tǐ)通过引(yǐn)力在摄动它的轨道。比如在1846年(nián)，奥本勒维(wéi)耶就通过天王(wáng)星(xīng)运行轨道的异常，推算并且发现了海(hǎi)王星的存在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的(de)发现都是(shì)应用(yòng)万有引力(lì)定律所(suǒ)取(qǔ)得重大天文成就的(de)例子(zi)。但是(shì)这些发现都(dōu)是在(zài)恒星系统的尺度当中，可当我们上升到(dào)星系或者是星团的尺(chǐ)度，事情(qíng)就(jiù)开始变得诡异(yì)了。

1933年(nián)，瑞(ruì)士的物理(lǐ)学(xué)家弗里茨兹威基正在研究和测量后发星系团的(de)质量。这是(shì)一个由数(shù)千个星系所组成的巨(jù)大星系团，这些星系被引力(lì)束缚在(zài)一起。测量星系团的质量一(yī)般会使(shǐ)用(yòng)到两种方(fāng)法，当两种方法结果一(yī)致(zhì)，就可以确定其质量的范围。

第一种是获得(dé)其(qí)"光度学的质量"，需要的数据是(shì)测量(liàng)各个星系(xì)的光度。

第二种(zhǒng)是动力学质量的计(jì)算，是利(lì)用光(guāng)谱(pǔ)红移测(cè)量星系(xì)团(tuán)中的(de)各个星系相对于星系团的(de)运动速度。当测(cè)量(liàng)结果出(chū)来(lái)之(zhī)后，兹威基(jī)彻底懵了，“动力学质量”竟然(rán)是“光(guāng)度学质量”的(de)400倍。这意味着，后发(fā)座星系团有99%的质量消失了(le)，或者说这99%的(de)质(zhì)量(liàng)并(bìng)不以可见光的形式所存在(zài)，我(wǒ)们无(wú)法看到。最诡(guǐ)异的是(shì)，在测量速度的过(guò)程中，兹威基发现星系团中很(hěn)多星系的速度比理论上要快得多(duō)，按(àn)照牛顿的运动(dòng)学定律，仅靠(kào)这些可(kě)见星系的质量所产生的(de)引力是无法将它们束缚在(zài)星(xīng)系团内的，它(tā)们早就(jiù)应该被抛出星(xīng)系团之外了，除(chú)非有一种神秘的力量在起作用，这种(zhǒng)力量来源于某(mǒu)种(zhǒng)隐(yǐn)形(xíng)的物(wù)质。

据(jù)此(cǐ)，兹维基(jī)提(tí上一休一是什么意思，上一休一的工作好还是8小时好)出了这样部分不可见的暗质，它(tā)不发(fā)散光、吸光、反射光，但是它们却占据(jù)着宇宙中绝(jué)大部(bù)分的质量。只是(shì)当时的人们(men)对(duì)这样的一种说法不屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物质”这个(gè)词才(cái)再(zài)一次出(chū)现。天文(wén)学家维拉(lā)鲁宾和肯特福特(tè)在观测(cè)仙女(nǚ)座星(xīng)系中的(de)恒星运动。理论上来说，距离(lí)中心越远的恒星在其(qí)轨道上(shàng)的运行速(sù)度就会越慢(màn)。但是他们观测(cè)的结果(guǒ)却让人感到不可思议。

随着与(yǔ)中心距离(lí)的(de)增(zēng)加，恒星的旋转速度(dù)几乎保持不变(biàn)。可是根据牛顿的万有引力定律，在星系当中如果没有足够大的质量(liàng)来吸引它们，这些外围(wéi)的恒星早就被甩到宇宙(zhòu)当中了(le)。基于这种(zhǒng)现(xiàn)象，科学家们会使用一种相对标准(zhǔn)的方法来解释(shì)暗(àn)物质的存在，这种方法就是测量星系(xì)当中(zhōng)气体在X轴上距离星系中心(xīn)的(de)距离，以及在Y轴上气体的旋转速度(dù)。如果出(chū)现异常的(de)结果，就(jiù)认(rèn)为是由暗物质的力量进入其中。

上一休一是什么意思，上一休一的工作好还是8小时好"https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/67429f249a21ea5.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

于是科学家们通(tōng)过射电望远镜测量了距(jù)离星系中(zhōng)心更远(yuǎn)距离的氢元素，发现(xiàn)它们的(de)旋转(zhuǎn)速度并不(bù)符(fú)合牛顿的力学定(dìng)律。我们(men)的太阳系也不例外，太阳系位于(yú)银河(hé)系的第三悬(xuán)臂之(zhī)上，距离银河系(xì)中心2.6万光年，根据万(wàn)有(yǒu)引力(lì)定律进(jìn)行计算，太(tài)阳系(xì)的运行(xíng)速度应该是(shì)160千(qiān)米/秒(miǎo)，但实(shí)际(jì)上，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕(rào)银河系旋转(zhuǎn)，这(zhè)个(gè)实际速度远远大于理论速度，那么(me)产生以上这种向心加速度的原因(yīn)很可能就(jiù)是存(cún)在着一(yī)种我们看(kàn)不到的物(wù)质，是这些暗物质(zhì)的引力效应将星系聚集在了一(yī)起(qǐ)。

也(yě)是从这时(shí)开始，越来越多的(de)研究人(rén)员(yuán)开始(shǐ)相信暗物质的(de)存在。科学(xué)家根据星系(xì)外恒星轨道的速度，估算在星(xīng)系(xì)当中暗物质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质(zhì)并不是唯一(yī)可(kě)以解释(shì)这个(gè)现象(xiàng)的原因。在一项新的研究当中，科学家(jiā)们发现，几乎没有引力效应的遥远(yuǎn)恒星(xīng)之(zhī)间(jiān)，也会出现速度上的微小差(chà)异。另外，天文学家还发(fā)现了一(yī)个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿(yì)光(guāng)年，大小和(hé)银(yín)河系不(bù)多，但是(shì)星(xīng)系当中(zhōng)存(cún)在的恒(héng)星数量却(què)只有(yǒu)银(yín)河(hé)系的千分(fēn)之一。

所以在(zài)理论上，该(gāi)星系必(bì)须存在暗物质，否则就会分崩(bēng)离析。但(dàn)是科(kē)学(xué)家们使用(yòng)最(zuì)先进的望远镜对其(qí)进行了40个(gè)小时的详(xiáng)细测量(liàng)之后，发现星系中的恒星运动是(shì)可以用正常(cháng)的物(wù)质(zhì)和力学定(dìng)律来解释的。那么又有人(rén)提出(chū)，也许该星系的(de)暗物质，已(yǐ)经被(bèi)附(fù)近的另一个(gè)大星系(xì)剥离(lí)了(le)。奇怪的是，它的附近没有任何星(xīng)系存在。造成这些现象的除(chú)了暗物质的假说之(zhī)外，另一种(zhǒng)可能就(jiù)是人类(lèi)对引(yǐn)力的(de)理(lǐ)解还不够全面，引力(lì)很可(kě)能在不(bù)同尺度空间中的工作方式是不同的，这意味着在行(xíng)星系尺(chǐ)度中的天(tiān)体会沿着它们的轨道，按照我们所理解的方式(shì)运动。但是(shì)上升到星系和星团的尺(chǐ)度，引力(lì)之间的相互作用则是不同的(de)方式。对(duì)于(yú)在星(xīng)系团之间(jiān)的相互作用，科学(xué)家还(hái)引入了外部场效应的概念，指的是(shì)在数百万光年的规模上，巨大的(de)质量之间会产(chǎn)生对彼此特殊的(de)效果，这个理(lǐ)论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理论成立(lì)，这意味着我们需要(yào)对现在的物理定律进行(xíng)修正，这些发现(xiàn)也让很多人认(rèn)为暗物质假说理论就此终结(jié)。但是在宇宙当中还(hái)有(yǒu)关于(yú)暗物质存在的(de)其他(tā)的理论(lùn)证据，这些理(lǐ)论证据(jù)是蒙德(dé)理(lǐ)论所没法(fǎ)解释的(de)“引力透镜”。

径向距(jù)离为37亿光年的子弹(dàn)星(xīng)系团，由两(liǎng)个碰撞的(de)星系团所(suǒ)组成(chéng)，类似(shì)这样(yàng)的星(xīng)团，它(tā)们大部分的普通质量都在星系(xì)的气体(tǐ)当中。当星团以1000万公里(lǐ)/小时(shí)发生碰撞的时(shí)候(hòu)，星际气(qì)体的相互(hù)作(zuò)用(yòng)就会(huì)导(dǎo)致(zhì)温(wēn)度的急剧升(shēng)高(gāo)，速度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星(xīng)系团大部(bù)分的(de)质量将位(wèi)于所有(yǒu)这些气体所在的中间区域。那么(me)我(wǒ)们通(tōng)过(guò)什么(me)来验证它的质(zhì)量区(qū)域到底是不是集中(zhōng)在中(zhōng)间(jiān)呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了(le)宇宙当中第一张全(quán)彩的高清照片，在照片中我(wǒ)们可以明显地看到(dào)很多星系似乎被拉伸产生了(le)巨大(dà)的形变(biàn)。其(qí)实这些星系本身并(bìng)不是真的被(bèi)扭(niǔ)曲(qū)了(le)，也不是韦伯(bó)望远(yuǎn)镜出了什么问题(tí)，而是(shì)这样极(jí)遥远的天体和我们地球上的观测(cè)者之间。被一个质量超级巨大的天(tiān)体(tǐ)遮(zhē)挡，这个(gè)超大(dà)质量(liàng)的东西的引力，会使身后更(gèng)遥远星系的(de)光都(dōu)发生了(le)扭曲(qū)。这个现(xiàn)象就是引力(lì)透(tòu)镜效(xiào)应。这个巨(jù)大的天体可能是(shì)超大质量的黑洞或者是暗物质。

所以(yǐ)当人们对子弹星系团观测的时(shí)候，发现它的大质量区域(yù)并(bìng)不(bù)是在中间(jiān)，而是(shì)在两侧。所以最好的解释方(fāng)法就是(shì)当星团发生全(quán)部的碰撞时，可(kě)被观测到的质量气(qì)体被卡(kǎ)在了中(zhōng)间(jiān)，暗物质则直接通(tōng)过了这个区(qū)域(yù)，并在两(liǎng)边形(xíng)成了引力(lì)透镜。对子弹星系团的引力透(tòu)镜研(yán)究也被认为是暗(àn)物质存在的迄今(jīn)为止最好的理论(lùn)证据。

除此(cǐ)之外，还有来自宇宙当(dāng)中最(zuì)古(gǔ)老的光。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万(wàn)年之(zhī)后，可见光终于可(kě)以(yǐ)畅通(tōng)无阻地(dì)穿(chuān)越在宇宙(zhòu)当中了。经过了130多亿年之(zhī)后，这些光在宇宙空间背(bèi)景上留(liú)下了各相同(tóng)性的(de)微波(bō)辐射。其中红色的部分(fēn)表示温度较高的区(qū)域，蓝(lán)色(sè)则表示相对较冷的区域，但实际上它们之间的温差只有万分之一。

科学(xué)家们通过对前(qián)景背(bèi)景分离后的二值图像进(jìn)行连(lián)通域提取和标记之(zhī)后发现，如果宇宙当(dāng)中没有暗物(wù)质，图形看起(qǐ)来不应该是这样的，而(ér)随着(zhe)暗物质的增加，一些峰值的幅度会减小，才(cái)变得看起(qǐ)来“和谐(xié)”。为了匹配宇(yǔ)宙微(wēi)波背(bèi)景辐(fú)射的(de)测量值，我们(men)需要(yào)的暗物质(zhì)大约是普通物质的5倍(bèi)。这个数字与解释星系(xì)当中恒星运动(dòng)所(suǒ)需要的暗物质比例是一致的。这就意味着。

用了一个简单的理论框架，就很好地解释了很多不(bù)同的观测结果。而暗物质(zhì)的本质就(jiù)是宇宙当(dāng)中(zhōng)存在着某种类型的粒子(zi)，它们不参(cān)与任何其他的(de)电(diàn)磁作用，只通(tōng)过引力来(lái)相(xiāng)互作(zuò)用。所以如果能够找(zhǎo)到这种粒子的存在，就相当于找到了暗(àn)物质(zhì)存在(zài)的实(shí)际证据。这(zhè)种(zhǒng)粒子到底是什么(me)？科(kē)学家们已经提出了数(shù)十种(zhǒng)的假想目标(biāo)，而要寻找这些不同的目标粒子(zi)所需要的(de)实验(yàn)方式(shì)也不相同。在过去的几十年当中(zhōng)，人类为了寻找(zhǎo)这些看不见、摸(mō)不到，几乎不会与常规物(wù)质相互作(zuò)用的“暗物质”，科(kē)学家们已经进行了超(chāo)过50次的实验，却没有任何实(shí)质(zhì)性的发(fā)现，除了(le)一个地方，意大(dà)利的格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉(mài)。

在山(shān)下1400米(mǐ)处的(de)地下矿井当中，藏着地球上最大的地学实验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一(yī)个三层(céng)楼高的探测器，一直致力(lì)于(yú)寻找暗(àn)物质粒(lì)子的周期性震荡。

自1997年以来，这(zhè)里的(de)科(kē)学家声称观测到了某种(zhǒng)信号。经过了(le)20多(duō)年的数据收集，人们(men)发现了一(yī)个有趣的事情(qíng)。探测(cè)率会在每年的6月份(fèn)达到峰(fēng)值，然后在11月(yuè)降到最(zuì)低，而(ér)且在20年当中每年(nián)都是一样。一些科学(xué)家认为(wèi)这可能(néng)是人类发现暗物质的第一(yī)个直接证据。

但是为什(shén)么(me)暗物质会(huì)产生(shēng)周期性(xìng)的年度信号(hào)呢(ne)？刚才我们讲了(le)太阳系正在以(yǐ)220公(gōng)里(lǐ)/秒的速(sù)度围绕着银(yín)河系进行移动(dòng)，那么如果(guǒ)暗(àn)物质存在宇宙当中，这意味着我(wǒ)们也在(zài)以这样(yàng)的(de)速度在穿越(yuè)着暗物质流，这个过(guò)程中会产生相应的振荡，同时地球又以30公里/秒(miǎo)的速度围绕(rào)太阳进行旋转。所以有半年的时间(jiān)，地(dì)球围绕太阳的方向与太(tài)阳环绕银河系的方向(xiàng)是一致的(de)，而另外半年(nián)则与之相反。上一休一是什么意思，上一休一的工作好还是8小时好

而(ér)在(zài)6月份的时候，地(dì)球与太阳的方向正好达到完(wán)全一致，这是(shì)理(lǐ)论(lùn)上地球穿越暗物质(zhì)流最快的时段。而在11月份，又恰(qià)好达到了最慢(màn)值。尽管(guǎn)在实际的情况中，太阳系相对银河系的(de)平面呈现了60度(dù)的倾斜(xié)，但是这并不影响这(zhè)个理论的(de)有效性。

因此科学(xué)家(jiā)认(rèn)为这(zhè)可以用来解释，研究(jiū)人员(yuán)们所(suǒ)观测到的周期性(xìng)信号(hào)。当然也可(kě)能有(yǒu)其他的(de)情况，造成这种(zhǒng)年度周期信号的差异也可能是温度、湿度、土壤中的(de)水分、高山上的积雪，甚(shèn)至连意(yì)大利(lì)游客的数量也符(fú)合这(zhè)个(gè)周期的规律(lǜ)。

所以(yǐ)，科学(xué)家们又(yòu)在南半球建立了一个几(jǐ)乎相(xiāng)同的实验室，这里的季节与之(zhī)前(qián)的(de)实验室正好相反，而在这里，地球穿(chuān)过(guò)暗物质流(liú)的运(yùn)动特征(zhēng)和第一个实验室是一(yī)样的。

因此，如果在这里可(kě)以得到相(xiāng)同的信(xìn)号，就可以成为暗物质(zhì)所存在的(de)非常有力的(de)证据了(le)。但(dàn)是由于(yú)这(zhè)个实验室(shì)刚刚建成不久，所以(yǐ)截至目前还无法(fǎ)提供相应的数据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的(de)望远镜，这(zhè)台太(tài)空望远(yuǎn)镜(jìng)叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它(tā)的(de)宽视(shì)场仪(yí)器提供的视野是(shì)哈勃红外仪器(qì)的100倍。南希格雷(léi)斯(sī)罗曼太空望远镜(jìng)其中一个关键的用途(tú)就是探索暗物质背后的奥秘，对于探测(cè)的结果，我们(men)只能拭目以待了。费米实验室粒子天(tiān)体(tǐ)物理中心的科学家(jiā)丹琥(hǔ)珀和贾森斯特芬研究(jiū)发现，如果暗物(wù)质(zhì)存(cún)在，它们极有可能拥(yōng)有另一种神秘的(de)效(xiào)应，这(zhè)种暗物质效应，会支(zhī)持宇宙(zhòu)当(dāng)中生命的(de)诞生，或者说是生命进化的(de)一个重要因素(sù)。

如果这一理论得到进一步的证(zhèng)实(shí)，那么遍布宇宙当(dāng)中的暗(àn)物质会(huì)不会意味着(zhe)人(rén)类并不孤(gū)单呢？或许在宇宙当中某个角落(luò)的行星(xīng)上，暗物质正在通过这(zhè)样的效应创造生命。当然，这些(xiē)推论(lùn)的大前提是要先找到暗(àn)物质存在的(de)实际证据。那(nà)么小伙(huǒ)伴们，你们觉(jué)得暗物(wù)质到底存不存(cún)在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支(zhī)持是我更新的动力！

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