宇(yǔ)宙是“人(rén)为(wèi)制造”的？为何会存在科学无法解释的(de)“暗(àn)物质”？暗物质又究竟是什(shén)么？人(rén)类为了寻找暗物质(zhì)存在的证据，科(kē)学家们(men)在(zài)过去的几(jǐ)十年当(dāng)中(zhōng)进行了超(chāo)过50次的(de)长期实验，但(dàn)是却没有发现任何(hé)的(de)有(yǒu)效证据。除了一个地方(fāng)，在1687年(nián)出版的自然哲学数学原理(lǐ)一书中，埃萨(sà)克牛顿发(fā)表(biǎo)了万有引力(lì)定律(lǜ)，它揭示了宇宙中天体运(yùn)动的规(guī)律(lǜ)。往后的(de)几(jǐ)百年(nián)来，当天文(wén)学家(jiā)们发现某些天体运行轨道出现异常，不符(fú)合万有引力定律的时候(hòu)，他们就会知道，周围一定有未(wèi)知(zhī)的天体通过引力在(zài)摄动它(tā)的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运(yùn)行轨(guǐ)道的异(yì)常，推算并且发现了(le)海王(wáng)星的存在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王(wáng)星的发现都是应用万有引力定律(lǜ)所(suǒ)取(qǔ)得(dé)重大天文成就的例子(zi)。但是(shì)这些发现都(dōu)是(shì)在恒星系统(tǒng)的尺(chǐ)度当中(zhōng)，可当(dāng)我们上升(shēng)到星系或者是星团的尺度，事情就开始变得诡异了(le)。

1933年，瑞士(shì)的物(wù)理学家弗(fú)里茨兹威(wēi)基(jī)正在研究和测(cè)量后发星系团(tuán)的(de)质量。这是一个由数千(qiān)个星系所组成的巨(jù)大(dà)星系团，这些(xiē)星系被引(yǐn)力束(shù)缚在一起。测量星系(xì)团的质量一般会使用到(dào)两种方法，当两种方法结果一致，就可以(yǐ)确定其质量(liàng)的范围。

第(dì)一种是获得其(qí)"光度学的质量"，需要的数据是测量各个星系(xì)的光度。

第二种是动力学质量的计算，是利用光谱(pǔ)红移(yí)测(cè)量星系团中的各个星系相对于星系团的运动速度。当测(cè)量结果出来之(zhī)后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这(zhè)意味着，后发座星系团(tuán)有(yǒu)99%的质量消失了，或者说这99%的质量并不以(yǐ)可(kě)见(jiàn)光的(de)形(xíng)式所存在(zài)，我(wǒ)们无法看到。最诡异的是，在(zài)测量(liàng)速(sù)度的(de)过程中，兹威(wēi)基发现星(xīng)系团中(zhōng)很(hěn)多星系的(de)速度比理论上要快得(dé)多，按照牛顿(dùn)的(de)运动学定律，仅(jǐn)靠这些可见星(xīng)系的质(zhì)量所产生的引力是无法将它们束(shù)缚(fù)在星系团内的，它们早就应该被抛出星系团之外了(le)，除非(fēi)有一种(zhǒng)神秘的力(lì)量(liàng)在起作用，这种力量来源于(yú)某种隐形(xíng)的物质。

据此，兹维基(jī)提出了这样部(bù)分(fēn)不可见的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却(què)占据着(zhe)宇宙中绝大部分的质量(liàng)。只(zhǐ)是当(dāng)时的人们对(duì)这样的一种说法不屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次(cì)出现。天文(wén)学家维拉鲁宾和肯(kěn)特(tè)福特在观(guān)测(cè)仙女座星(xīng)系中的恒星运动。理论上来说，距离中心越远的恒星在其轨道上的运(yùn)行速度(dù)就会(huì)越慢(màn)。但是他们观测的结果(guǒ)却让人感到不可思议。

随(suí)着(zhe)与中心(xīn)距离的增加，恒星的旋(xuán)转速度几乎保持不(bù)变。可是根据牛顿的万有引力定律(lǜ)，在星系当中如果没有足够大的质(zhì)量来吸引(yǐn)它们，这些外围的(de)恒星早就被甩(shuǎi)到宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)了(le)。基于这种现(xiàn)象，科(kē)学家们会使用一种相(xiāng)对标准的方(fāng)法来解释(shì)暗物质的存在，这种方法就是测量星系当中气体(tǐ)在(zài)X轴(zhóu)上距(jù)离星(xīng)系中心的距离，以(yǐ)及(jí)在Y轴上气体(tǐ)的旋(xuán)转速度。如(rú)果(guǒ)出现异常(cháng)的结果，就认为是由(yóu)暗物质(zhì)的(de)力(lì)量进(jìn)入其中。

于是科学家们通过射电望远镜测量了距离星系中心更远距离的氢元素，发现它们的旋转(zhuǎn)速度(dù)并(bìng)不符(fú)合(hé)牛顿的力学定(dìng)律。我们的太阳系也不例(lì)外，太阳系(xì)位于银河系(xì)的第(dì)三悬臂(bì)之上(shàng)，距离银(yín)河(hé)系中(zhōng)心(xīn)2.6万光年，根据万有引力定律进行计算，太(tài)阳系的运行速度应(yīng)该是160千米/秒，但实(shí)际上，太(tài)阳(yáng)系正在以(yǐ)220千米/秒的速度(dù)围(wéi)绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实(shí)际速(sù)度远远(yuǎn)大于理论速度，那么产生以上这种向心加速度的(de)原因很可(kě)能就是(shì)存在着一种我们看不(bù)到的物质(zhì)，是这些暗物质的引力效应将星系聚集在(zài)了一(yī)起。

也是从这时开始，越来越(yuè)锻炼身体的练是哪个练字，锻练与锻炼有什么区别锻多的研究人员开(kāi)始相信暗(àn)物质的存在。科学家根据星系外恒星轨道的速度，估算(suàn)在星系当中暗(àn)物质的质量(liàng)占整个(gè)星系质量的85%。但(dàn)是，暗(àn)物质并(bìng)不是唯一可以解(jiě)释这个(gè)现(xiàn)象(xiàng)的原(yuán)因。在一项新(xīn)的(de)研究(jiū)当中(zhōng)，科学(xué)家(jiā)们发现，几乎没有(yǒu)引(yǐn)力效(xiào)应(yīng)的(de)遥远恒星(xīng)之间(jiān)，也(yě)会出现(xiàn)速度上的微小差(chà)异。另外，天文学家还(hái)发现(xiàn)了一个反常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离地球大约2.5亿光年，大小和(hé)银河系(xì)不多，但是星(xīng)系当(dāng)中(zhōng)存在的(de)恒星(xīng)数量却只有(yǒu)银河系的千分之一。

所以在(zài)理论上，该(gāi)星(xīng)系必须存在暗物质，否则就会分(fēn)崩离析。但是(shì)科学家(jiā)们(men)使(shǐ)用最(zuì)先进的(de)望远镜对其进(jìn)行了40个(gè)小(xiǎo)时的(de)详细测量(liàng)之后，发(fā)现星系中的恒星运动(dòng)是可以用正常的物质和(hé)力学定律来解释的。那(nà)么又有人提出，也许该(gāi)星系的暗物质，已经被附近的另一个大(dà)星(xīng)系剥离了。奇怪(guài)的是，它的附近没有(yǒu)任(rèn)何星系(xì)存在。造(zào)成这(zhè)些现象(xiàng)的除了暗物质的假说之外，另一种可(kě)能就是人类对引力的理解(jiě)还不够全面(miàn)，引力很可能在不同尺度空间中(zhōng)的(de)工(gōng)作方(fāng)式是不同的(de)，这(zhè)意味(wèi)着在行星系尺度中(zhōng)的天体会(huì)沿着它们的轨(guǐ)道(dào)，按照我们(men)所理解的方式运动。但(dàn)是上升到星系和(hé)星团的尺度，引力之(zhī)间的(de)相互作用则(zé)是不同的方式(shì)。对于在星系团之间的相互(hù)作用(yòng)，科学家还引入(rù)了外部场效(xiào)应(yīng)的概念(niàn)，指的是在数百(bǎi)万光年(nián)的规模上，巨(jù)大的质(zhì)量之间(jiān)会产生(shēng)对彼此特殊的效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理(lǐ)论。如果(guǒ)MOND蒙德理论成(chéng)立(lì)，这意(yì)味着(zhe)我们需要对现在(zài)的物理定律进行修正，这些发现(xiàn)也让很多人认为(wèi)暗物(wù)质假说理论就此终结。但是在宇宙当中(zhōng)还有关于暗物(wù)质(zhì)存(cún)在的其(qí)他的理论证据，这些(xiē)理论证据是(shì)蒙德理论所(suǒ)没法解(jiě)释的“引力(lì)透镜”。

径向(xiàng)距离为(wèi)37亿光年的子弹星(xīng)系(xì)团，由两个碰(pèng)撞的星系(xì)团所组成，类似这样的星(xīng)团，它们大部分的普(pǔ)通质量(liàng)都在星系(xì)的气(qì)体当中(zhōng)。当星团以(yǐ)1000万公里(lǐ)/小时(shí)发生(sh锻炼身体的练是哪个练字，锻练与锻炼有什么区别锻ēng)碰撞(zhuàng)的时候，星际气体的相(xiāng)互作用就会导致温度的急剧升高，速(sù)度大幅降低(dī)。所(suǒ)以(yǐ)在理(lǐ)论上，在碰撞之后(hòu)，子弹星(xīng)系团(tuán)大部分的质量将位于所有这些气(qì)体(tǐ)所在(zài)的中间区域。那么我们通过什(shén)么来验证它的质量(liàng)区域(yù)到底是不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇(yǔ)宙当(dāng)中第一张全彩的高(gāo)清照(zhào)片(piàn)，在照片中我们(men)可以明显地(dì)看到很多星系(xì)似乎被拉伸产生了巨大的形变。其实这些星系本身并不是真(zhēn)的被扭(niǔ)曲了，也不(bù)是(shì)韦(wéi)伯(bó)望(wàng)远(yuǎn)镜出了什么问题，而是这样(yàng)极遥远的天体和我(wǒ)们地球(qiú)上的观测者之间。被一个(gè)质量(liàng)超(chāo)级巨(jù)大的(de)天体遮挡，这(zhè)个超大质量(liàng)的东西(xī)的引力，会(huì)使身后更遥远星(xīng)系的(de)光都(dōu)发生了扭曲。这个现象就是引(yǐn)力透镜效应。这个巨大的天体可(kě)能是超大质量的(de)黑洞(dòng)或者(zhě)是暗物质。

所以当人们对子弹星(xīng)系团观测的(de)时(shí)候，发现它的大(dà)质量(liàng)区域并不(bù)是在中间，而是在两侧(cè)。所(suǒ)以最好的解释方法就是当(dāng)星团发生全部的碰(pèng)撞时，可被观测(cè)到(dào)的质量(liàng)气体(tǐ)被卡在了中(zhōng)间(jiān)，暗物质则直接通过(guò)了这个(gè)区域，并(bìng)在两边形(xíng)成了引(yǐn)力透镜。对(duì)子弹星系团的引力透镜研究也被认(rèn)为(wèi)是暗(àn)物质存在(zài)的迄今为(wèi)止最好的理论证(zhèng)据。

除(chú)此之外，还有来自宇宙当中(zhōng)最古老的(de)光。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万(wàn)年之后，可见光终于可以(yǐ)畅通无阻地穿越在宇宙当(dāng)中了。经过(guò)了130多亿(yì)年之后(hòu)，这些光(guāng)在宇宙空间背景上留下了各(gè)相同性的微(wēi)波辐射(shè)。其中(zhōng)红色的部分表(biǎo)示温度较高的区域，蓝色则表示相对较冷(lěng)的区域，但实(shí)际上它们之间的温差只有万分之一。

科学家们通过(guò)对前景背景分(fēn)离(lí)后的二值图像进行(xíng)连通域(yù)提取(qǔ)和标记之后发现，如果宇宙当(dāng)中没有暗物质，图形(xíng)看起来不(bù)应(yīng)该是这样的，而随着暗物(wù)质的增加(jiā)，一些峰值的(de)幅度(dù)会减小，才(cái)变得(dé)看起来“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背(bèi)景辐射(shè)的测量值，我们需要的暗物质大(dà)约是普通(tōng)物质的(de)5倍。这个数字与(yǔ)解释星系当中恒(héng)星运(yùn)动所需要的暗物质比例是一致的。这就意味着。

用(yòng)了一个(gè)简(jiǎn)单(dān)的理论框架，就(jiù)很好(hǎo)地解释了很多(duō)不同的观测结果。而暗物质(zhì)的本质(zhì)就(jiù)是宇(yǔ)宙当中存在着(zhe)某(mǒu)种类型的粒子，它们(men)不(bù)参与任(rèn)何其(qí)他的(de)电磁(cí)作用(yòng)，只通过引力来相互作用。所以(yǐ)如果能(néng)够找到(dào)这种粒子的存在(zài)，就相当于找到了(le)暗物(wù)质存在的实际证(zhèng)据。这种(zhǒng)粒(lì)子到底(dǐ)是什(shén)么？科学(xué)家们已经提出(chū)了数十(shí)种的假(jiǎ)想(xiǎng)目标(biāo)，而要寻找这(zhè)些(xiē)不同(tóng)的目标粒(lì)子所需要的实验方(fāng)式也(yě)不相同(tóng)。在过(guò)去(qù)的几十年当中，人(rén)类为了寻找这些看不见(jiàn)、摸不到，几乎不会与常规物质(zhì)相互作用(yòng)的“暗物质”，科学家们(men)已经(jīng)进行(xíng)了超过(guò)50次(cì)的实验，却没有(yǒu)任何实质性的(de)发现，除了一个地(dì)方，意大利(lì)的格兰(lán)萨索山(shān)，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏(cáng)着地(dì)球(qiú)上最大(dà)的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层(céng)楼高的探测器，一直致力于寻找暗(àn)物质粒子的周期性(xìng)震荡。

锻炼身体的练是哪个练字，锻练与锻炼有什么区别锻="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/82fd8b93a96870b.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

自1997年(nián)以来，这里的科(kē)学家声(shēng)称观测(cè)到了某种信号。经(jīng)过了20多年(nián)的数据(jù)收集，人们发(fā)现了(le)一个有趣的事情。探测率会在每年(nián)的6月份达(dá)到峰值，然(rán)后在11月(yuè)降(jiàng)到最低(dī)，而且在(zài)20年当中每年都(dōu)是一样。一些(xiē)科学(xué)家认为(wèi)这可能是(shì)人类发现暗物质的(de)第一个直(zhí)接证据。

但是为什么(me)暗物质会产生周期(qī)性(xìng)的年度(dù)信号呢(ne)？刚才(cái)我们讲(jiǎng)了太(tài)阳系正在以(yǐ)220公里/秒(miǎo)的速(sù)度围(wéi)绕(rào)着银河(hé)系进(jìn)行移动，那(nà)么如果暗物质存在宇宙(zhòu)当中(zhōng)，这意味着(zhe)我们也(yě)在以这样的速(sù)度(dù)在穿越着暗物质流，这个过程中(zhōng)会产生相应的振荡，同(tóng)时(shí)地球又以(yǐ)30公里(lǐ)/秒的速度围(wéi)绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所(suǒ)以有半(bàn)年的时间，地球围绕太阳(yáng)的方向(xiàng)与太阳(yáng)环绕银河系的方向是一致(zhì)的，而另外半年(nián)则与(yǔ)之相(xiāng)反。

而在6月份的时候，地球(qiú)与太阳的(de)方向正好达到完全一(yī)致，这是理论上地球穿越暗(àn)物质流最(zuì)快的时段(duàn)。而在11月(yuè)份，又(yòu)恰好达到(dào)了最慢值。尽管在实际的(de)情(qíng)况(kuàng)中，太阳系相对银(yín)河系的平面呈现了60度的倾斜，但是这(zhè)并(bìng)不影响(xiǎng)这个理论的有效(xiào)性。

因(yīn)此科学家(jiā)认为(wèi)这可以用(yòng)来解释，研究人员们所观测到的(de)周期性(xìng)信号。当然(rán)也可(kě)能(néng)有(yǒu)其他的情况，造成(chéng)这种年度(dù)周期信号的差异也可(kě)能是温度、湿度、土壤中的水分(fēn)、高山上的积雪(xuě)，甚至连意(yì)大利游客的(de)数量也符合这个周期的规律(lǜ)。

所以(yǐ)，科学(xué)家们又在南半(bàn)球建立了一个(gè)几乎相同的实验室，这里的季节与之前的实验室(shì)正(zhèng)好相反，而在这里(lǐ)，地球(qiú)穿过(guò)暗物质流的运动特(tè)征和第一个实(shí)验室是一(yī)样的。

因此，如果在(zài)这(zhè)里可以得到相同的信号，就可以成(chéng)为暗物质所存在的(de)非(fēi)常有(yǒu)力的证(zhèng)据了(le)。但是由于这个实(shí)验室刚(gāng)刚建成不久，所以截至目前还无(wú)法提(tí)供相(xiāng)应(yīng)的数据支持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一台新的望远(yuǎn)镜，这台太(tài)空望远镜叫做“南(nán)希格雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提供(gōng)的视(shì)野(yě)是(shì)哈(hā)勃(bó)红外仪(yí)器的(de)100倍。南希格雷斯罗(luó)曼太空望远镜(jìng)其中一个关(guān)键的用(yòng)途就是探索暗物(wù)质背后的奥秘，对(duì)于(yú)探测的结果(guǒ)，我(wǒ)们只(zhǐ)能拭(shì)目(mù)以(yǐ)待了。费米实验(yàn)室粒子天体物(wù)理中心的科(kē)学(xué)家丹琥珀和(hé)贾森斯特芬研究(jiū)发(fā)现，如果暗物质存在，它们极有可能拥有另一种神秘的效应，这(zhè)种暗(àn)物质效应，会支持宇宙(zhòu)当中生命的诞生，或者说(shuō)是生(shēng)命进化(huà)的一个重要(yào)因素。

如果(guǒ)这一理(lǐ)论得到进一步的证(zhèng)实(shí)，那么(me)遍布宇宙当中的暗物质会不(bù)会意味着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中(zhōng)某个角落的行星(xīng)上(shàng)，暗物质正在通过这样的效应创(chuàng)造生(shēng)命(mìng)。当然，这些(xiē)推论的大(dà)前提是要先找到暗物质存在的实际证据(jù)。那么小伙伴们，你们(men)觉得暗物质到(dào)底(dǐ)存(cún)不(bù)存在呢？喜(xǐ)欢请点赞(zàn)，你(nǐ)的(de)支(zhī)持是我更新(xīn)的(de)动力！

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