宇(yǔ)宙(zhòu)是(shì)“人为制造”的？为何(hé)会存在科(kē)学无法解释的“暗物(wù)质(zhì)”？暗物(wù)质又究竟是(shì)什么(me)？人类为(wèi)了寻找(zhǎo)暗物质(zhì)存在的(de)证据(jù)，科学家们在过去的几(jǐ)十年当中进行了(le)超过50次的长期(qī)实验(yàn)，但是(shì)却没(méi)有(yǒu)发现任何的有(yǒu)效证据。除了一(yī)个地方(fāng)，在1687年出(chū)版的自然哲学数(shù)学原理一书中，埃萨克牛顿发表了(le)万有引力定(dìng)律，它揭示了宇宙中(zhōng)天体运动的规律。往后的几百(bǎi)年来，当天文学家(jiā)们发(fā)现某些天(tiān)体运行轨道出现异常，不符合万有(yǒu)引力(lì)定律的时候，他们就会(huì)知道，周围一(yī)定有未知的天体通过引力(lì)在摄动它的轨道。比如(rú)在1846年，奥本勒维(wéi)耶(yé)就通(tōng)过天(tiān)王(wáng)星运行轨道的异常，推(tuī)算并且发(fā)现了海王星的存在。另(lìng)外(wài)，哈雷彗(huì)星、冥王星(xīng)的发(fā)现都(dōu)是应用万有引力定律所(suǒ)取得重大(dà)天文成就的例子。但是这些发现都是在恒星系(xì)统的尺度(dù)当中，可当(dāng)我们(men)上升到星系或者是(shì)星团的(de)尺度，事情就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理学家弗(fú)里茨(cí)兹威基正在研(yán)究和测量后发星(xīng)系(xì)团的质量(liàng)。这是一(yī)个由数千(qiān)个星系所组成的巨大(dà)星系团(tuán)，这些星(xīng)系被引力束缚在一起。测(cè)量星系团的质量一般会(huì)使用到(dào)两种方法，当两种(zhǒng)方(fāng)法结果一致，就可以确定其质(zhì)量的范围(wéi)。

第一种是获得其"光度(dù)学的质量"，需要的数据是测量各个星系的(de)光度。

第(dì)二(èr)种(zhǒng)是动力学质量的计算(suàn)，是利用光谱红移(yí)测量星系(xì)团中(zhōng)的各个星(xīng)系相对于星系团的(de)运(yùn)动(dòng)速度。当测量(liàng)结果出来(lái)之(zhī)后，兹威(wēi)基彻底懵了(le)，“动力(lì)学质量”竟然是“光度学质量”的(de)400倍(bèi)。这意(yì)味着(zhe)，后发座星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量(liàng)并不以可见光的形式所存在，我们(men)无(wú)法(fǎ)看到。最诡异的是，在测量速(sù)度的过程(chéng)中，兹威基发现星系团中很多星(xīng)系(xì)的速度比(bǐ)理论上要快得(dé)多(duō)，按照牛顿的运动(dòng)学定(dìng)律，仅靠这些可见星系的(de)质量(liàng)所产生的引(yǐn)力是无(wú)法将它们(men)束缚在(zài)星系团(tuán)内的，它们(men)早就(jiù)应该被抛出星系团之(zhī)外了，除非有一种神秘(mì)的力量在起(qǐ)作(zuò)用(yòng)，这种力量(liàng)来源(yuán)于某(mǒu)种隐形的(de)物质。

据此，兹维基提出了这样部分不(bù)可见(jiàn)的暗质，它(tā)不发(fā)散光、吸光、反射光，但是它们却(què)占据着宇宙(zhòu)中绝(jué)大部(bù)分的质量。只(zhǐ)是(shì)当(dāng)时的(de)人(rén)们(men)对这样的(de)一种说法不屑一顾。

直(zhí)到40年之(zhī)后，“暗物(wù)质”这个词才再一次出现(xiàn)。天(tiān)文学家维拉鲁宾(bīn)和肯特福(fú)特在观测仙女座星(xīng)系中的恒星运动。理论上来说，距离(lí)中心越远的(de)恒星在(zài)其轨道上的运行速(sù)度就会越慢。但是他们观测的(de)结果(guǒ)却让人感到不可思议(yì)。

随(suí)着与(yǔ)中心(xīn)距(jù)离(lí)的增加，恒星的旋转速(sù)度几乎(hū)保持不变。可是根据牛(niú)顿的(de)万有引力定律，在星(xīng)系当中(zhōng)如果没有足够(gòu)大的质量来吸引(yǐn)它们(men)，这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(xué)家(jiā)们会使用一种相对(duì)标(biāo)准(zhǔn)的方法来解释暗物(wù)质的(de)存在，这(zhè)种方(fāng)法就是测量星系当中气体在X轴上(shàng)距离(lí)星系中(zhōng)心的距离，以及在(zài)Y轴(zhóu)上气体的旋转速度(dù)。如果出现(xiàn)异常的(de)结果，就认为是由暗物质(zhì)的力量(liàng)进(jìn)入(rù)其中。

于是科学家们通过射电望远镜测量了距(jù)离星系中心(xīn)更远距离的氢元(yuán)素(sù)，发现它们的旋转速度并不(bù)符合牛顿的力(lì)学定(dìng)律。我们的(de)太阳系也不例(lì)外(wài)，太阳系位于银河系(xì)的第(dì)三悬臂之(zhī)上，距离银河系中心(xīn)2.6万(wàn)光(guāng)年，根据万有引力定律进行计算，太阳系的运行速度应(yīng)该是160千米(mǐ)/秒，但实际上，太阳系(xì)正在(zài)以220千(qiān)米/秒的速(sù)度围绕银河系旋转，这个实(shí)际速度远远大于理论速度，那么产(chǎn)生以上这种(zhǒng)向心(xīn)加速度的原因(yīn)很可能(néng)就是存在着一(yī)种(zhǒng)我们看(kàn)不到的物质，是这些暗物质的引力(lì)效应(yīng)将星系聚集在了一起(qǐ)。

也是从(cóng)这时(shí)开(kāi)始，越(yuè)来越多的(de)研(yán)究人员开始相信暗物(wù)质(zhì)的存在。科学家(jiā)根据星系外恒星轨道的速(sù)度，估算(suàn)在(zài)星系当中暗物质的质量占整个星系质量的(de)85%。但是，暗(àn)物质并不是唯一(yī)可(kě)以解释这个现象的原因。在一项新的研究当中，科(kē)学家们发现(xiàn)，几乎没有引(yǐn)力效(xiào)应的遥远恒星之(zhī)间，也会(huì)出现速度上的微小(xiǎo)差(chà)异。另外，天文学(xué)家还发现了(le)一个反(fǎn)常的星系，叫(jiào)做(zuò)Agc114905。这个星(xīng)系距离地(dì)球大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河系不(bù)多，但是星系(xì)当中存(cún)在的(de)恒(héng)星(xīng)数量(liàng)却只有银河系的千分之(zhī)一(yī)。

所(suǒ)以在理论上，该星系必须(xū)存在暗物质，否则就(jiù)会分崩离析。但(dàn)是科学家们使用最(zuì)先(xiān)进的望远(yuǎn)镜对其进行了40个小(xiǎo)时的(de)详细测量之后，发现星系中(zhōng)的恒星运动是可(kě)以用正常的物质和力学(xué)定律来解释的。那么又有(yǒu)人提出，也许该(gāi)星系(xì)的暗物质，已经被附近的另(lìng)一个大星(xīng)系剥离了。奇怪(guài)的是，它(tā)的(de)附近(jìn)没有(yǒu)任(rèn)何星系存在。造成这(zhè)些(xiē)现象的除了暗物质的假(jiǎ)说之外，另一种可能就是人(rén)类(lèi)对(duì)引力的理(lǐ)解还不够全面(miàn)，引力很可能在不同尺(chǐ)度空间中的工作(zuò)方式是不同的(de)，这意味着在(zài)行星(xīng)系尺(chǐ)度(dù)中的天体会沿着它(tā)们的轨道(dào)，按照我(wǒ)们所理(lǐ)解的方式(shì)运动。但是上(shàng)升到(dào)星系和星团的尺度(dù)，引力之(zhī)间的相互作用则是不同的方式。对于(yú)在星系团之间(jiān)的相互作用，科(kē)学家还引入了外部场效应的概念，指的是在数百万光年的(de)规模上，巨(jù)大的(de)质量之间会产生对彼(bǐ)此(cǐ)特殊的(de)效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙德理(lǐ)论成(chéng)立，这意味着我们(men)需(xū)要对现在(zài)的(de)物理(lǐ)定律进行修正，这些发(fā)现(xiàn)也(yě)让很多人认为(wèi)暗物质(zhì)假(jiǎ)说(shuō)理论就此终结。但是在宇(yǔ)宙当中还(hái)有关于(yú)暗(àn)物(wù)质存在的其他的理论证据，这些理论证据(jù)是(shì)蒙德理论所没法(fǎ)解释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距离为37亿光年(nián)的子弹星系(xì)团，由(yóu)两(liǎng)个碰撞的星(xīng)系(xì)团所组(zǔ)成，类似这样的星(xīng)团，它们大部分的普通质量都在(zài)星(xīng)系的气体当中。当星团(tuán)以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞的时候(hòu)，星际气体的相互作用(yòng)就会导致温度的急剧升高，速度大幅(fú)降低(dī)。所以在(zài)理论上，在碰撞之后，子(zi)弹星系(xì)团大部分(fēn)的(de)质量将(jiāng)位于所有这些气(qì)体(tǐ)所(suǒ)在的中间区域。那么我们通过什么来验证(zhèng)它的质量区(qū)域到底是(shì)不是(shì)集中在中间呢(ne)？前不(bù)久，詹姆斯韦伯(bó)太空望(wàng)远镜传回(huí)了(le)宇宙当(dāng)中第一张全彩(cǎi)的(de)高清照片，在照片中我们(men)可(kě)以明显地看到很多星系似乎被(bèi)拉(lā)伸产生了巨大的形(xíng)变。其实这些星系(xì)本身并不是(shì)真的被(bèi)扭曲(qū)了，也(yě)不是韦伯望远镜出了(le)什么(me)问题(tí)，而是这样极(jí)遥远(yuǎn)的天体和我们地球上的观测者之间。被一个质量超级(jí)巨大(dà)的天体(tǐ)遮挡，这(zhè)个超(chāo)大质(zhì)量的东西的引力，会使身(shēn)后更遥(yáo)远(yuǎn)星系的光都发生了(le)扭曲。这个现(xiàn)象就是引力透(tòu)镜(jìng)效应。这个巨(jù)大的(de)天体可(kě)能是超(chāo)大(dà)质量的黑洞或(huò)者(zhě)是(shì)暗(àn)物质。

所以当人(rén)们对子弹星系(xì)团(tuán)观测的时候，发现它的(de)大质量(liàng)区域并不是在中(zhōng)间，而是在两侧。所以最好的解(jiě)释方法就是当星团发(fā)生全部的碰(pèng)撞时，可被观测到的(de)质量(liàng)气体被卡(kǎ)在了中间，暗物质则直接通过了这个区域，并在(zài)两边形成了引力透镜。对子弹星系团的引力透镜研究也被(bèi)认为(wèi)是(shì)暗物质存在的迄今为止最(zuì)好的理论证据。

除此之外(wài)，还(hái)有来自宇宙(zhòu)当(dāng)中最古老(lǎo)的光。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之后，可(kě)见光终于可以畅通(tōng)无阻地穿越在宇宙当中了。经(jīng)过了130多亿年之后，这些光在(zài)宇宙空(kōng)间(jiān)背景上留下了各相同性的(de)微波辐射(shè)。其中红(hóng)色的部分(fēn)表(biǎo)示温度较高(gāo)的区域，蓝色则表示相对较冷(lěng)的(de)区域，但实际上它们之间的温差只有万分之一(yī)。

科学家们通(tōng)过对(duì)前景背景分离后的(de)二值图像进行连通域提取(qǔ)和标(biāo)记之后发现，如果宇宙当中没有暗物(wù)质(zhì)，图形看起来(lái)不应该是这样(yàng)的，而(ér)随着暗物质的增加，一(yī)些峰值(zhí)的幅度会减小，才(cái)变得(dé)看(kàn)起来“和谐”。为(wèi)了(le)匹配宇(yǔ)宙微波背景辐射的测量(liàng)值(zhí)，我们需要(yào)的暗物质大约是普通物质的(de)5倍。这个数(shù)字与解释星系当中恒星运动所需要的暗物质比例是一致的。这就意味着。

用了一个简(jiǎn)单的理(lǐ)论框架，就(jiù)很好地解释了很多(duō)不同的观七尺是多少米呀 身高7尺是多少厘米(guān)测结果。而(ér)暗物(wù)质的本质(zhì)就是(shì)宇宙当(dāng)中存在着某(mǒu)种(zhǒng)类型的粒子，它(tā)们不参与任何其他的(de)电磁作用，只通(tōng)过(guò)引力(lì)来相互作(zuò)用。所以如果(guǒ)能够找到(dào)这(zhè)种粒(lì)子的存在(zài)，就(jiù)相当于找到了暗物质(zhì)存在的实(shí)际证据。这种粒子(zi)到底是什(shén)么？科学家们已经提出(chū)了数(shù)十种(zhǒng)的假想目标，而(ér)要寻找(zhǎo)这些(xiē)不同的目(mù)标(biāo)粒子所需要(yào)的实验(yàn)方(fāng)式也(yě)不相同。在过(guò)去的几十(shí)年(nián)当中，人类(lèi)为了寻找这些看不见、摸(mō)不到，几乎不会与常规物质相互作用的(de)“暗物质”，科学家们已经(jīng)进行(xíng)了超过50次的实验，却没有任何实质性的发(fā)现，除了一个地方，意大(dà)利的(de)格兰萨(sà)索山(shān)，隶属(shǔ)于阿尔(ěr)卑斯山脉(mài)。

在山下(xià)1400米处的地下矿井当中(zhōng)，藏着地球上最大的地(dì)学(xué)实验室(shì)，这个实(shí)验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有(yǒu)一(yī)个三层楼高的探测器，一直致(zhì)力于寻找暗物质粒子的(de)周期性震荡(dàng)。

七尺是多少米呀 身高7尺是多少厘米src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/82fd8b93a96870b.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

自1997年以来，这里的科学家声称观测到了某种(zhǒng)信(xìn)号。经过了20多年的数据收集，人们发现(xiàn)了一(yī)个有趣的事(shì)情。探(tàn)测率会在每年的6月(yuè)份(fèn)达(dá)到峰值，然(rán)后在11月降到最低，而且在20年当中每年(nián)都是一样。一些科学(xué)家(jiā)认(rèn)为这可能是人类发(fā)现暗物质的第一个(gè)直(zhí)接(jiē)证据。

但是为什么(me)暗物质(zhì)会产生周(zhōu)期(qī)性的年度(dù)信号呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公(gōng)里(lǐ)/秒的速度围绕(rào)着(zhe)银(yín)河(hé)系进行移动(dòng)，那(nà)么(me)如果暗物质存(cún)在宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)，这意味着我们也在以这样的速度在(zài)穿越(yuè)着暗(àn)物质流，这个过程中(zhōng)会产生相应的振荡，同(tóng)时地球(qiú)又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有半年的时间，地球围绕太(tài)阳(yáng)的方向与太阳环(huán)绕银(yín)河系的(de)方向(xiàng)是一(yī)致的，而另外半年则与之(zhī)相反。

而在6月份的时(shí)候，地球(qiú)与(yǔ)太(tài)阳(yáng)的(de)方(fāng)向(xiàng)正好(hǎo)达到完全一致，这是理论上地球穿(chuān)越暗(àn)物质流最快的时段。而在(zài)11月(yuè)份，又恰好(hǎo)达到了最(zuì)慢值(zhí)。尽管在实际(jì)的情(qíng)况(kuàng)中，太阳系(xì)相(xiāng)对(duì)银河系(xì)的平面(miàn)呈现了60度的倾斜，但是这并不(bù)影响这个理论的(de)有(yǒu)效(xiào)性。

因此科学家认为这可以用来解(jiě)释(shì)，研究(jiū)人员们所观测到的周(zhōu)期性(xìng)信号。当然也可(kě)能(néng)有其(qí)他的情况，造成这种年度(dù)周期信号的差(chà)异也可(kě)能是温度(dù)、湿(shī)度、土壤中的水分(fēn)、高山上的积雪，甚至连意大(dà)利游客的数(shù)量也符合这个周期的(de)规律。

所(suǒ)以(yǐ)，科学家(jiā)们又在南半球建立了一(yī)个几乎相同的实(shí)验室，这(zhè)里(lǐ)的季(jì)节与之(zhī)前的(de)实验室正好相反，而(ér)在(zài)这(zhè)里，地球(qiú)穿过暗物质(zhì)流的运(yùn)动特征和第一个实(shí)验室是(shì)一样(yàng)的(de)。

因此，如果在(zài)这(zhè)里可(kě)以得到相同(tóng)的信(xìn)号，就可以成为暗物质所存在的非常(cháng)有力的证据了。但(dàn)是由于(yú)这(zhè)个实验(yàn)室刚刚建成不久，所以(yǐ)截至(zhì)目前(qián)还无法提供相应(yīng)的数据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会(huì)发射一(yī)台新(xīn)的(de)望远镜，这台太空望远镜叫(jiào)做“南希格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜(jìng)大(dà)小跟哈勃望远镜相同，但(dàn)它的宽视场(chǎng)仪器提供的视野是哈勃红(hóng)外仪器(qì)的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太空望远镜其中(zhōng)一个关键的用(yòng)途就是探索暗(àn)物质背后的奥秘，对于探测的结果，我们只能(néng)拭(shì)目以待了。费米实验室粒子天体物(wù)理(lǐ)中心的(de)科(kē)学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发(fā)现，如果暗物质存在(zài)，它们极有(yǒu)可能拥有另一(yī)种神秘的效应(yīng)，这种暗物质效应，会支持宇(yǔ)宙当中(zhōng)生命的诞生，或者说是生命进化的一个重要(yào)因素。

如果这一理(lǐ)论(lùn)得到(dào)进一步(bù)的(de)证实(shí)，那么(me)遍(biàn)布宇宙当中的暗物质会不(bù)会意味着(zhe)人类(lèi)并不孤单呢？或许在宇(yǔ)宙(zhòu)当中某个角落的(de)行星上，暗物质正在通(tōng)过这样的效应创造生命。当然，这些推(tuī)论(lùn)的(de)大前提是要先找到暗物质存在的实际证据。那么小伙伴们(men)，你(nǐ)们(men)觉得暗物质到(dào)底存不存(cún)在呢？喜欢请点赞，你的支持(chí)是我更(gèng)新的动力！

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