宇宙是“人为制造”的？为(wèi)何会存(cún)在科学无法解释的“暗物(wù)质”？暗物质又究(jiū)竟是什么？人类为了寻找(zhǎo)暗物质存在的证据，科学家们在过去的几十年(nián)当(dāng)中(zhōng)进行了超(chāo)过50次的长(zhǎng)期实验，但是却没有(yǒu)发现任何的有效(xiào)证(zhèng)据。除了一个地方，在(zài)1687年出版(bǎn)的自然(rán)哲学数学(xué)原理一书中，埃萨克牛(niú)顿(dùn)发表了万(wàn)有引力定律，它揭示了宇(yǔ)宙中天体运动的(de)规(guī)律。往后的几百(bǎi)年来，当天文(wén)学(xué)家(jiā)们发(fā)现某(mǒu)些(xiē)天体运(yùn)行轨道出现异常，不(bù)符合万有引力定律的(de)时候，他们就会(huì)知道，周围一定有未知的天体(tǐ)通(tōng)过引力在摄动(dòng)它的(de)轨道。比如(rú)在1846年，奥(ào)本勒维(wéi)耶就通(tōng)过(guò)天王(wáng)星(xīng)运行轨(guǐ)道的异常，推算并且发现了海(hǎi)王星的存在(zài)。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王(wáng)星的发现都是应用(yòng)万有(yǒu)引力定律所取得重大天文成就的例子。但是(shì)这(zhè)些发现都(dōu)是在恒星系统的(de)尺(chǐ)度(dù)当中，可当我们上升到星系(xì)或者是星团的尺度，事情就(jiù)开始变(biàn)得诡(guǐ)异了。

银川海拔高度是多少 银川有高原反应吗tio="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(xué)家弗里(lǐ)茨兹威基正(zhèng)在研究(jiū)和测量后发星(xīng)系团的(de)质量。这是一(yī)个由数千个星系所组(zǔ)成(chéng)的巨大(dà)星(xīng)系团，这些(xiē)星系被(bèi银川海拔高度是多少 银川有高原反应吗)引力束缚(fù)在(zài)一(yī)起。测量(liàng)星系(xì)团的质量(liàng)一般会使(shǐ)用到两种方法，当两种方法结果一致，就可以确定其(qí)质(zhì)量的范围。

第一种是获得(dé)其"光度学的质量"，需要(yào)的数(shù)据是测量各个星系(xì)的(de)光度(dù)。

第(dì)二(èr)种是(shì)动力(lì)学质量的计算，是利用光谱红(hóng)移测(cè)量星系(xì)团(tuán)中的各个星系(xì)相对于(yú)星系团(tuán)的运动速度。当测量(liàng)结果(guǒ)出(chū)来之后，兹威基彻底懵了(le)，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍(bèi)。这意味(wèi)着，后发座星系团有(yǒu)99%的质量消失了，或者说这99%的质量(liàng)并不以可(kě)见光(guāng)的形式所存(cún)在，我们(men)无法看(kàn)到(dào)。最诡异的是，在(zài)测量速(sù)度的过程中，兹威基发(fā)现星系(xì)团中(zhōng)很多星系的速度比理(lǐ)论(lùn)上要快得多(duō)，按照牛顿的运动学定律，仅(jǐn)靠这(zhè)些可见星(xīng)系的质量所产生的引(yǐn)力是无法将它们束缚在星系团(tuán)内的，它(tā)们早(zǎo)就应该被抛出(chū)星系团之(zhī)外了，除非有一种神秘(mì)的(de)力量在起(qǐ)作用，这(zhè)种力量(liàng)来源(yuán)于(yú)某(mǒu)种隐形的物质。

据此，兹维(wéi)基(jī)提出了这样部(bù)分不可见的暗质，它(tā)不发(fā)散光、吸光、反(fǎn)射光，但是它们(men)却(què)占据着宇宙中绝大部分(fēn)的质量。只是(shì)当时(shí)的人们对这样的一(yī)种说法(fǎ)不屑一顾。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这个词(cí)才再(zài)一次出现。天文学(xué)家维拉鲁宾(bīn)和(hé)肯特(tè)福特在观测仙女座星(xīng)系中的恒星运动。理论上来说，距(jù)离中心越(yuè)远的恒(héng)星在其轨道上(shàng)的(de)运行速度就会越慢(màn)。但是(shì)他们观测的(de)结(jié)果(guǒ)却让人感(gǎn)到(dào)不(bù)可思议(yì)。

随着(zhe)与中心距(jù)离(lí)的(de)增加，恒星(xīng)的旋转速(sù)度几乎保持不变。可是根据牛顿的万有引力定律，在(zài)星(xīng)系当中(zhōng)如果没有(yǒu)足够大的质量来吸(xī)引它们，这些(xiē)外围的恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙(zhòu)当中了(le)。基于这种现象(xiàng)，科学家们会使用(yòng)一种相对标准的方法(fǎ)来(lái)解释暗物质的存在，这种(zhǒng)方法(fǎ)就是(shì)测量星系当中气体(tǐ)在X轴上距离星(xīng)系中(zhōng)心的距(jù)离(lí)，以(yǐ)及在Y轴上气(qì)体的旋转速度。如(rú)果出(chū)现异(yì)常的结果，就认(rèn)为(wèi)是由暗物(wù)质(zhì)的力量进(jìn)入其中。

于是科(kē)学家们通过射电望远镜测量了距离星系中心(xīn)更(gèng)远距离(lí)的氢(qīng)元素，发现它们的旋(xuán)转速度并(bìng)不(bù)符合牛顿的(de)力学定律。我们的太阳系(xì)也不(bù)例外，太阳系位于银(yín)河系的第三悬(xuán)臂(bì)之(zhī)上，距离银河系中心(xīn)2.6万光年(nián)，根据万有引(yǐn)力定(dìng)律进行计算，太阳系的运行速度应该(gāi)是160千米(mǐ)/秒，但实际上，太阳系正在(zài)以220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这(zhè)个实际速度远(yuǎn)远大于理论速度，那(nà)么产生以上(shàng)这种向心加速度的原因很可(kě)能就是存在着一种(zhǒng)我们看不到(dào)的物(wù)质，是这些暗物(wù)质的引(yǐn)力效应(yīng)将星系聚集在了一起。

也是(shì)从这时开(kāi)始(shǐ)，越来越多的研究(jiū)人员开始相信暗物(wù)质(zhì)的(de)存(cún)在。科学家根据(jù)星系(xì)外恒星轨道的速度，估(gū)算在星(xīng)系当中暗(àn)物(wù)质的质量占整个星系质量的85%。但(dàn)是(shì)，暗物质并不是唯一可(kě)以解(jiě)释(shì)这个现象的原(yuán)因。在一项新的研究当中，科学家们(men)发现，几乎没有引力(lì)效应(yīng)的遥远恒星之(zhī)间(jiān)，也会出现速度上的微小差异。另外(wài)，天文学家还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地球大(dà)约2.5亿光(guāng)年(nián)，大(dà)小和银河系不多，但是星系当中存在的恒星数(shù)量却只(zhǐ)有银河系的千分之一。

所以在理(lǐ)论上(shàng)，该星系必须(xū)存(cún)在(zài)暗物质(zhì)，否则就会(huì)分崩离析。但是科(kē)学家们(men)使用最先(xiān)进的望(wàng)远(yuǎn)镜对其进行了40个小时的详细测量(liàng)之(zhī)后(hòu)，发现星系中的恒星运(yùn)动(dòng)是可以用正常的物质(zhì)和力学定律(lǜ)来(lái)解释的。那么又有(yǒu)人(rén)提(tí)出，也许该星系(xì)的暗物质，已经被(bèi)附近的(de)另一个大星系剥离了(le)。奇怪的是，它的附近没有任(rèn)何星系存(cún)在。造(zào)成这(zhè)些现(xiàn)象的除了暗物质的假说(shuō)之(zhī)外(wài)，另一种可能就(jiù)是人(rén)类(lèi)对引力的理解还不够(gòu)全面，引力很可能在不(bù)同(tóng)尺度空(kōng)间中的工(gōng)作方式(shì)是(shì)不同的(de)，这意味着在行星(xīng)系尺(chǐ)度中(zhōng)的天体会(huì)沿着(zhe)它们的轨道，按照我们所理(lǐ)解的方式运(yùn)动。但是上(shàng)升(shēng)到星系(xì)和星团的尺度，引力之间的相互(hù)作用则是(shì)不同的方式。对(duì)于(yú)在(zài)星系团之间的相互作用，科学家还引(yǐn)入了外部(bù)场效应的概念(niàn)，指(zhǐ)的是在数百万(wàn)光年的规模上，巨(jù)大的质(zhì)量之间会产(chǎn)生(shēng)对彼此特殊的效果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如(rú)果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意(yì)味(wèi)着我(wǒ)们需要对(duì)现在的(de)物理定律(lǜ)进(jìn)行修正，这些发(fā)现也让很多人认为暗物质假说理论就此终结。但是在(zài)宇(yǔ)宙当中还有关于暗物质(zhì)存在的其他(tā)的理(lǐ)论证据，这些理论证据(jù)是蒙德理(lǐ)论所没(méi)法(fǎ)解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光(guāng)年(nián)的子弹星系团，由两个(gè)碰撞的星系团所组成，类似这样的星团，它(tā)们(men)大部分(fēn)的普通质(zhì)量都在星系(xì)的气体当中。当星团(tuán)以1000万公(gōng)里(lǐ)/小时发生碰撞的时(shí)候，星际气体的(de)相互作用就(jiù)会(huì)导(dǎo)致温度的急(jí)剧升高，速(sù)度大幅(fú)降低。所(suǒ)以在理论上，在(zài)碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团大部分的(de)质(zhì)量(liàng)将位于所有这些气体所(suǒ)在(zài)的(de)中间区(qū)域。那(nà)么我们(men)通过什么(me)来验证它的质量区域到底是不是集中在中间(jiān)呢(ne)？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第一张(zhāng)全彩的(de)高清照片，在照片中我们(men)可以明显地看到很(hěn)多星系(xì)似乎被拉伸产生(shēng)了巨(jù)大的形变。其实这(zhè)些星(xīng)系本身并(bìng)不是(shì)真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而是这样极遥(yáo)远的天体和我们地(dì)球上的观测者(zhě)之间。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这个超(chāo)大质(zhì)量的东(dōng)西(xī)的引力，会使身后(hòu)更(gèng)遥(yáo)远星(xīng)系的光都发(fā)生了扭(niǔ)曲(qū)。这个现象就是引力(lì)透镜(jìng)效应。这(zhè)个巨大的天体可能是超大质量的黑(hēi)洞或(huò)者是暗物质(zhì)。

所以当人们对子弹星系团(tuán)观测的时候，发现(xiàn)它的大(dà)质量(liàng)区域并不是在中(zhōng)间，而是在(zài)两侧。所以最(zuì)好的解(jiě)释(shì)方(fāng)法就(jiù)是当星(xīng)团发生全部的碰撞(zhuàng)时，可被观测(cè)到的(de)质(zhì)量(liàng)气(qì)体(tǐ)被卡(kǎ)在了(le)中间，暗物(wù)质则(zé)直接通过了这个区(qū)域，并在两边形成了(le)引力透镜。对子弹星(xīng)系(xì)团(tuán)的引力透镜(jìng)研(yán)究也被认(rèn)为(wèi)是暗物质存在的迄今为止最好的理论证据。

除此(cǐ)之外，还(hái)有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之(zhī)后，可见光(guāng)终于可以畅通无阻地穿越在宇宙当中(zhōng)了(le)。经过了(le)130多(duō)亿年(nián)之后(hòu)，这些光在宇(yǔ)宙空间背景上留下了各(gè)相同(tóng)性的微波辐射。其(qí)中红色的部分表示温度较高的区域(yù)，蓝色(sè)则表示(shì)相对较冷的(de)区域，但实(shí)际(jì)上它们之间的(de)温差只有万分之一。

科学家们(men)通过对前景背(bèi)景分离后(hòu)的二值图像(xiàng)进行连通域提取和标记之后(hòu)发现(xiàn)，如果宇宙当中没有暗物质，图形(xíng)看(kàn)起(qǐ)来不应该是这样的，而随着(zhe)暗物质的增加，一些峰值的幅(fú)度会减小，才变得(dé)看起来“和(hé)谐”。为了匹配宇宙微波背(bèi)景辐射的测(cè)量值，我们需要(yào)的暗物(wù)质大约(yuē)是普通物质(zhì)的(de)5倍。这个数字与解释星(xīng)系(xì)当中(zhōng)恒星运(yùn)动所需要的暗物质比(bǐ)例是一致的(de)。这就意(yì)味着。

用了一个简单的理论框架，就很好地解释(shì)了很(hěn)多不同的观测结果。而暗物质的本(běn)质就是(shì)宇宙当中存在着某种类(lèi)型的粒子，它(tā)们不参与任何其他的电磁(cí)作用(yòng)，只(zhǐ)通过引力来(lái)相(xiāng)互(hù)作(zuò)用。所以如果能够(gòu)找(zhǎo)到这种粒子的(de)存在，就相当(dāng)于找到了暗物质存在的实际(jì)证据。这(zhè)种粒子到底是什(shén)么？科(kē)学家(jiā)们(men)已经提出了(le)数十(shí)种(zhǒng)的假想(xiǎng)目(mù)标，而要寻(xún)找这(zhè)些不同的目标粒(lì)子所(suǒ)需要的实验方式也不相同。在(zài)过(guò)去的几十(shí)年当(dāng)中，人类为(wèi)了(le)寻(xún)找这些看不见、摸不到(dào)，几乎不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科学家们已(yǐ)经(jīng)进行(xíng)了超(chāo)过50次的(de)实验，却没有任何实质(zhì)性的发现，除了(le)一(yī)个地(dì)方，意大利的格兰(lán)萨索山，隶(lì)属于(yú)阿(ā)尔卑斯山脉。

在(zài)山下1400米处的地(dì)下矿井当中，藏着地球上(shàng)最大的地学(xué)实验室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有(yǒu)一(yī)个三层楼高的(de)探测器(qì)，一直致力于寻(xún)找(zhǎo)暗物质粒子的周期性震(zhèn)荡。

自1997年以来(lái)，这里的科(kē)学(xué)家(jiā)声称观测到了某(mǒu)种信号。经(jīng)过了20多年的数(shù)据收集，人(rén)们发现(xiàn)了一个(gè)有趣的(de)事(shì)情(qíng)。探测(cè)率会在(zài)每年的6月份达到峰值，然后在11月降到(dào)最低，而且在20年(nián)当中(zhōng)每年(nián)都是一样。一些科学家认为这可能是人(rén)类发现(xiàn)暗物(wù)质的(de)第一个直接证据。

但是为什么暗物质会产(chǎn)生周期性的年(nián)度信号(hào)呢(ne)？刚才我们(men)讲了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒(miǎo)的速(sù)度围(wéi)绕着银(yín)河(hé)系进(jìn)行(xíng)移(yí)动，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意味着(zhe)我们也在以这样的速度(dù)在穿越(yuè)着暗物质(zhì)流(liú)，这个过程(chéng)中会产生相应的振荡(dàng)，同时地球又以30公里/秒的速度围绕太(tài)阳进行(xíng)旋(xuán)转。所(suǒ)以有半(bàn)年的时(shí)间，地球围绕(rào)太阳的方向与太阳环绕银河系的方向(xiàng)是一致的(de)，而(ér)另外半年则与之相反(fǎn)。

而在6月份的时候(hòu)，地球与太(tài)阳的(de)方(fāng)向(xiàng)正好达到完全一致，这是理论(lùn)上地球穿越暗物质流最快的时(shí)段。而在(zài)11月份，又恰好达(dá)到了最慢(màn)值。尽管在实际的(de)情况中，太阳系相对(duì)银河系的(de)平面呈现了60度(dù)的倾斜，但是这(zhè)并不影响(xiǎng)这个理论的有效性。

因此科学家认为这可以用来解(jiě)释(shì)，研(yán)究人员们所(suǒ)观测到的周期(qī)性(xìng)信号。当然也(yě)可能有其(qí)他的情况(kuàng)，造成这种(zhǒng)年度(dù)周期信号(hào)的差(chà)异也可能是温度、湿度、土壤中的水(shuǐ)分、高山上(shàng)的积雪，甚(shèn)至(zhì)连意大(dà)利游(yóu)客的数量(liàng)也符合这个周期的规(guī)律。

所以，科学家们又在南(nán)半球建立了一个几乎相同的实(shí)验室，这里的季(jì)节与之(zhī)前的实验室正(zhèng)好相反(fǎn)，而在这里(lǐ)，地球(qiú)穿过暗物质流的(de)运动特征和第一个实验(yàn)室是一样(yàng)的。

因此，如果(guǒ)在这里可(kě)以得到相同的信号，就可以(yǐ)成为暗物(wù)质(zhì)所存在的(de)非常有(yǒu)力的(de)证据了。但是由于这个实验室(shì)刚刚建成不久，所以截至目前还无法提供相应的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发(fā)射一台新(xīn)的望远镜，这台太(tài)空(kōng)望(wàng)远镜(jìng)叫做“南希(xī)格雷斯(sī)罗曼”，它(tā)的主镜大(dà)小跟(gēn)哈勃(bó)望远镜相同，但它的宽(kuān)视场仪(yí)器(qì)提供的视野是(shì)哈勃红(hóng)外仪器的(de)100倍。南(nán)希格雷斯罗曼太空(kōng)望远镜其(qí)中一(yī)个(gè)关键的(de)用途(tú)就是探索暗(àn)物质背后的奥秘，对于探测的结(jié)果，我们只(zhǐ)能(néng)拭目以待(dài)了(le)。费米实验室(shì)粒子天体物理中(zhōng)心的科学(xué)家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗物质存在，它们极有(yǒu)可能拥有另一(yī)种神秘的(de)效(xiào)应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生命(mìng)的(de)诞(dàn)生，或(huò)者说是生命进化的(de)一个(gè)重要因素。

如果这一理论得到(dào)进一步的证实，那么遍(biàn)布宇宙(zhòu)当中的暗物(wù)质(zhì)会不会(huì)意味着人类并(bìng)不孤单呢？或许(xǔ)在宇宙(zhòu)当(dāng)中某个(gè)角落(luò)的(de)行星上(shàng)，暗物(wù)质正在通过这(zhè)样的效应创造生(shēng)命(mìng)。当然(rán)，这些推论的大(dà)前(qián)提(tí)是要先找到暗(àn)物质存在的(de)实(shí)际证据。那(nà)么小(xiǎo)伙伴们，你(nǐ)们觉(jué)得暗物质到底存不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支(zhī)持是我更新(xīn)的动力！

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