宇(yǔ)宙是(shì)“人为制(zhì)造”的(de)？为何会存在科学(xué)无法(fǎ)解释的“暗(àn)物质(zhì)”？暗物质又究竟(jìng)是(shì)什(shén)么？人类(lèi)为(wèi)了寻找暗物质存(cún)在的(de)证(zhèng)据(jù)，科学家们在过去的几(jǐ)十年当中进行了超过50次的长(zhǎng)期(qī)实(shí)验，但是(shì)却没有发现任何(hé)的有效证据(jù)。除了一个地方，在1687年出版的自(zì)然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿(dùn)发表(biǎo)了(le)万有(yǒu)引(yǐn)力定律，它(tā)揭(jiē)示了宇(yǔ)宙中天体(tǐ)运(yùn)动的规律。往后的几(jǐ)百年来，当天文(wén)学家们发现某些天体运行轨道出现(xiàn)异(yì)常，不符合万(wàn)有(yǒu)引力定律的(de)时(shí)候，他们就会知(zhī)道，周围(wéi)一定有未知的天体(tǐ)通过引力在(zài)摄动它的轨道(dào)。比如在1846年(nián)，奥本勒维耶就通过天王星(xīng)运(yùn)行轨道的异(yì)常，推算并且发(fā)现了海(hǎi)王星的存在。另外，哈雷(léi)彗(huì)星、冥王星的发现都是(shì)应(yīng)用万有引力定律所(suǒ)取得重(zhòng)大天文成(chéng)就的例子。但是这些发(fā)现都是在(zài)恒星(xīng)系(xì)统的尺度当中，可(kě)当我们上(shàng)升到(dào)星(xīng)系(xì)或者(zhě)是星团的尺度，事情就开(kāi)始(shǐ)变得诡异了。

merry什么意思 merry是彩虹社的吗a-ratio="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(nián)，瑞士的物理(lǐ)学家弗里(lǐ)茨兹(zī)威基(jī)正在研究和测量后发(fā)星系团(tuán)的质量。这(zhè)是一个由数(shù)千个星系(xì)所组成的(de)巨(jù)大(dà)星系团，这些星(xīng)系被(bèi)引力束缚在一起。测量星系团的(de)质量一般会使用(yòng)到两(liǎng)种方法，当两(liǎng)种(zhǒng)方法结果一致，就(jiù)可(kě)以(yǐ)确定其(qí)质量的范围。

第(dì)一种是获得(dé)其"光度学的(de)质(zhì)量"，需要的(de)数据是测量各个(gè)星(xīng)系的光(guāng)度(dù)。

第二种是动力学质量的计算，是利用光谱(pǔ)红移测(cè)量(liàng)星(xīng)系(xì)团中的各merry什么意思 merry是彩虹社的吗个星系相对于(yú)星系团的(de)运动速度(dù)。当(dāng)测量结果出(chū)来之后，兹(zī)威基彻底(dǐ)懵了，“动力(lì)学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团(tuán)有99%的质量消失了，或者(zhě)说这99%的(de)质量并不以可见(jiàn)光的(de)形(xíng)式所(suǒ)存(cún)在(zài)，我们无法看到。最诡异(yì)的是，在(zài)测量速度(dù)的过程(chéng)中，兹威基发现(xiàn)星系团中很多(duō)星(xīng)系的(de)速度(dù)比理论上要快得多，按照(zhào)牛顿(dùn)的运动(dòng)学定(dìng)律，仅靠这些可见星系的质量所(suǒ)产生(shēng)的引力是无法将(jiāng)它们束(shù)缚在星系团内(nèi)的(de)，它们早就应(yīng)该(gāi)被抛出(chū)星系团之外了，除非有一种神秘(mì)的(de)力量在(zài)起(qǐ)作用，这种(zhǒng)力量来源于某种隐形(xíng)的物质。

据此，兹维基提出(chū)了这样部分不可(kě)见的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是(shì)它们却占据着宇宙中绝大部(bù)分的质量。只是当时的人们(men)对(duì)这样的一种说法不屑一(yī)顾。

直到(dào)40年(nián)之后，“暗物质”这个词才再一次出(chū)现(xiàn)。天文学家维(wéi)拉鲁宾和肯特福特(tè)在观测仙女座星(xīng)系中(zhōng)的恒星运动。理论上来说(shuō)，距离中(zhōng)心越远的恒星在其轨道上的(de)运行速(sù)度就(jiù)会越慢。但是他们观测的结果却让(ràng)人感到不可思议。

随着与中心距离(lí)的增(zēng)加，恒(héng)星的旋转速(sù)度几乎保持不变(biàn)。可是根据牛顿的万有引(yǐn)力(lì)定律，在(zài)星系当中如果(guǒ)没有足够(gòu)大的质量来吸(xī)引它们，这些外围(wéi)的恒(héng)星(xīng)早就(jiù)被甩到宇宙当中了(le)。基于这种(zhǒng)现(xiàn)象，科学家们会使用一种相对标准(zhǔn)的(de)方(fāng)法来解(jiě)释暗物(wù)质的存在，这种方法就是(shì)测(cè)量星系当中气体在(zài)X轴上距离星系(xì)中心的(de)距离，以及在Y轴上气体的旋转速(sù)度。如果出现异常的结果，就认为(wèi)是由暗物质的力量进入其中。

于是(shì)科学家(jiā)们通过(guò)射(shè)电(diàn)望(wàng)远镜测(cè)量了距(jù)离(lí)星(xīng)系中心更远距(jù)离的氢元素(sù)，发现它们的旋转速度并(bìng)不符合牛顿的力学定(dìng)律(lǜ)。我们的太阳系也不例外，太阳系位于银河系(xì)的第三悬(xuán)臂之上，距离银河系中心2.6万(wàn)光年(nián)，根据万有引(yǐn)力定律进行(xíng)计算(suàn)，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太(tài)阳(yáng)系正在以220千米/秒(miǎo)的(de)速度围绕银河系旋(xuán)转，这个实际速(sù)度远(yuǎn)远大于理论速度，那(nà)么(me)产生以上这种(zhǒng)向心加速度的原因很可能就是存在着一(yī)种(zhǒng)我(wǒ)们看(kàn)不到的物质，是这(zhè)些暗物质的引力效应将星系聚集在(zài)了一起(qǐ)。

也是从这时(shí)开始，越(yuè)来(lái)越多的研究人员开始相信暗物质的存在。科学家根据星系外恒(héng)星轨道的速度，估算在(zài)星系当中暗物质的质(zhì)量占整个星系质量(liàng)的85%。但(dàn)是，暗物质(zhì)并不是唯一可以解释(shì)这(zhè)个现象的原(yuán)因。在一项新的(de)研究(jiū)当(dāng)中，科学家们发现(xiàn)，几乎没有引力效应(yīng)的(de)遥远恒星之间，也会出现速度上的微小差异。另(lìng)外，天文学家还发(fā)现了一(yī)个反(fǎn)常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地球大(dà)约2.5亿光年，大小和(hé)银河系不多(duō)，但是星(xīng)系当中存在(zài)的恒星数量却只有银河(hé)系的(de)千分之一。

所以在理论上，该星系必(bì)须存在暗物质(zhì)，否则就会分(fēn)崩离(lí)析。但是(shì)科学家(jiā)们使用最先(xiān)进(jìn)的望(wàng)远镜对其进行了(le)40个(gè)小时的详细测量(liàng)之后，发现(xiàn)星系中的恒星运动是(shì)可(kě)以(yǐ)用正常(cháng)的物质和力学定律来解释的。那么又(yòu)有人提出(chū)，也(yě)许该星系的暗(àn)物质，已经被附近的另一个大星(xīng)系(xì)剥离了。奇(qí)怪的(de)是，它的附近没有任何星系存在(zài)。造成这些现象的除(chú)了(le)暗物质的假说之外，另一种可能就是人类对引力的理解还不够全面，引力很可(kě)能(néng)在不同(tóng)尺度空间中的工(gōng)作(zuò)方(fāng)式是(shì)不同的，这意味(wèi)着在行星系尺(chǐ)度中的天体会沿着它们的轨道，按照我(wǒ)们所理解的方式运动(dòng)。但是上升到(dào)星系和(hé)星团的尺度，引力(lì)之(zhī)间(jiān)的相merry什么意思 merry是彩虹社的吗互作用则是(shì)不同的(de)方式。对于在星系(xì)团之间的(de)相互(hù)作(zuò)用(yòng)，科(kē)学家还引入了外部(bù)场效(xiào)应的概念，指的是在数百万光年(nián)的规模上，巨大的质量之间会产生对彼此特殊(shū)的效果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德(dé)理论(lùn)。如果(guǒ)MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)成立，这意味着(zhe)我们需要对现在的物理(lǐ)定律(lǜ)进行修正，这些发现(xiàn)也让很多人认为(wèi)暗(àn)物质假说理论(lùn)就此终(zhōng)结。但是在宇宙当中还有关于暗物质存(cún)在的其他的(de)理论证(zhèng)据(jù)，这些(xiē)理论证据(jù)是蒙(méng)德理论所没法解释的“引(yǐn)力透镜”。

径(jìng)向(xiàng)距离为37亿光(guāng)年的子(zi)弹星系(xì)团，由两(liǎng)个碰撞的星系团所(suǒ)组成，类(lèi)似这样的星团，它们大(dà)部(bù)分的普通质量都在星系的气体(tǐ)当中。当(dāng)星团以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞(zhuàng)的时(shí)候，星际(jì)气体(tǐ)的(de)相互作(zuò)用就会导致温度(dù)的急剧升高，速度(dù)大幅降低。所以在(zài)理(lǐ)论上，在碰撞之后，子弹星(xīng)系团大部分的质(zhì)量将位于所有这些气(qì)体所在的中间(jiān)区域。那么(me)我们通过什么来验(yàn)证它的质量(liàng)区域到底是不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯(bó)太空望远镜传回了宇宙当中第一(yī)张全彩(cǎi)的高清照片，在照片中我们可以明(míng)显地看到很多星系(xì)似乎被拉(lā)伸产生了巨大的形变。其实这些星系本身(shēn)并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什(shén)么(me)问题，而(ér)是这样极遥远的天体(tǐ)和我(wǒ)们(men)地球上的观测(cè)者(zhě)之间。被一个质(zhì)量超级巨大的天体遮挡，这个超大质(zhì)量的东西的(de)引力，会使身后更遥远星系的(de)光都发生了(le)扭曲。这个现象(xiàng)就是引力透(tòu)镜效应。这(zhè)个巨大的(de)天体可(kě)能是超大质量的黑洞(dòng)或者是暗物(wù)质。

所以当(dāng)人们对子弹星(xīng)系团观测的(de)时(shí)候，发现它(tā)的大(dà)质(zhì)量区域并不是在中间，而是在(zài)两侧。所以(yǐ)最好的解释方法(fǎ)就是(shì)当星团(tuán)发(fā)生全部的(de)碰(pèng)撞时，可(kě)被(bèi)观测到的质量(liàng)气体(tǐ)被卡在了中间，暗物质则直(zhí)接通过了这(zhè)个(gè)区域(yù)，并在(zài)两边形成了引力透镜。对子弹(dàn)星系(xì)团(tuán)的引力(lì)透镜研究也(yě)被认为是(shì)暗(àn)物质存(cún)在(zài)的迄今(jīn)为(wèi)止最(zuì)好的理论证据(jù)。

除(chú)此之(zhī)外，还有来自宇宙当中最(zuì)古老的光。从宇宙(zhòu)大(dà)爆炸开始，38万年之后，可见光终于可以畅(chàng)通无阻(zǔ)地穿越在(zài)宇宙当中了(le)。经过(guò)了130多亿年之后(hòu)，这些(xiē)光在宇(yǔ)宙空(kōng)间(jiān)背景上留下了各(gè)相(xiāng)同(tóng)性的微波(bō)辐射(shè)。其中(zhōng)红色的部分表示温度较高的区域，蓝色则(zé)表示相(xiāng)对较冷的区域，但实际(jì)上它们之(zhī)间的温差只有万分之一(yī)。

科学家(jiā)们通过对前(qián)景背景(jǐng)分离(lí)后的二值图像进行连(lián)通域提(tí)取和(hé)标记(jì)之(zhī)后发现，如(rú)果宇宙(zhòu)当(dāng)中没有暗物质，图(tú)形看(kàn)起来(lái)不(bù)应该是这(zhè)样的(de)，而随着暗物质的增加，一些峰(fēng)值的(de)幅(fú)度会(huì)减小，才变得看起来(lái)“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微(wēi)波背景辐射的测量值，我们(men)需要的暗物质大约(yuē)是普(pǔ)通物质的5倍(bèi)。这(zhè)个数字与(yǔ)解(jiě)释星系当中恒星运动所需要的暗物质(zhì)比例是(shì)一致的。这就意味着。

用了一个简单的(de)理论框(kuāng)架，就很好地解释了很多不同的观测结果。而暗(àn)物质的(de)本质就是宇宙(zhòu)当中存在(zài)着某(mǒu)种类型的粒子，它们(men)不(bù)参(cān)与任何其他的电磁作用，只通过(guò)引力来相(xiāng)互作用。所以如果能够找(zhǎo)到这(zhè)种粒子(zi)的存(cún)在(zài)，就相当于找到了暗物质存在(zài)的实际(jì)证据。这种粒(lì)子到底是(shì)什么(me)？科学家们已经提出了数(shù)十种(zhǒng)的假想(xiǎng)目(mù)标，而(ér)要寻找这些不同的目标粒子所需(xū)要(yào)的实验方式也(yě)不相(xiāng)同。在(zài)过去的(de)几十(shí)年当中，人(rén)类为了寻找这些看不见、摸不(bù)到，几乎不会与常规物质相(xiāng)互作用的“暗(àn)物质”，科学家们(men)已经(jīng)进行了超过(guò)50次的(de)实(shí)验，却没有任(rèn)何(hé)实质性的(de)发(fā)现，除(chú)了一个地方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在(zài)山下1400米处的地下矿井当中，藏(cáng)着地球上(shàng)最(zuì)大的地学(xué)实(shí)验室(shì)，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼高的探测器，一直致力于寻找暗物(wù)质粒子(zi)的(de)周(zhōu)期性震荡。

自(zì)1997年以来，这里的(de)科学家(jiā)声(shēng)称观测(cè)到了某种信号。经过(guò)了20多年的数据收(shōu)集，人们发现了(le)一个(gè)有(yǒu)趣的事情(qíng)。探(tàn)测率会(huì)在每年的6月份达(dá)到峰(fēng)值，然后在11月降到最低，而且在20年当中(zhōng)每年都是一样。一些科学家(jiā)认(rèn)为(wèi)这(zhè)可(kě)能(néng)是人类发现暗物质的第(dì)一个直接证据。

但(dàn)是为(wèi)什么暗(àn)物质(zhì)会产生周期性(xìng)的年度信号(hào)呢？刚才我们讲了(le)太阳(yáng)系正在以220公里/秒(miǎo)的速(sù)度(dù)围绕(rào)着银河系进行移动(dòng)，那么如(rú)果暗物质存在宇宙当中(zhōng)，这意味着我(wǒ)们也在以(yǐ)这样的速度在(zài)穿越着暗(àn)物质流，这个(gè)过(guò)程中会产生相应的振(zhèn)荡(dàng)，同时地球又以30公(gōng)里/秒(miǎo)的速(sù)度围绕太阳进(jìn)行旋转。所以有半年的时间，地球围绕(rào)太(tài)阳(yáng)的方(fāng)向与太阳环绕(rào)银河系的方向是一致的，而另(lìng)外半(bàn)年则与之相反。

而在6月份(fèn)的(de)时候，地球(qiú)与太阳(yáng)的(de)方向正好达到(dào)完全一致，这是理论上地(dì)球穿越暗物(wù)质流(liú)最快(kuài)的时段。而(ér)在11月份，又恰好(hǎo)达到了最(zuì)慢值。尽管在实际的(de)情况中，太(tài)阳(yáng)系相对银河系的平面(miàn)呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是这并不(bù)影(yǐng)响(xiǎng)这(zhè)个理论的有效性。

因此科学家认(rèn)为这可以用来解释，研究人员们(men)所观测到的(de)周期性信号。当然也可能有其他的(de)情况，造成这种年度周期信(xìn)号的差异(yì)也可能是温度(dù)、湿(shī)度、土壤(rǎng)中的水(shuǐ)分(fēn)、高山上的积雪，甚至连意大(dà)利(lì)游客的数(shù)量也(yě)符(fú)合这个(gè)周期的(de)规律。

所以，科学家们又在南半球建立了一个几(jǐ)乎相同的实验室(shì)，这里的季节与之前(qián)的实验室正好相(xiāng)反，而在这里，地球穿过暗物质流的运动特(tè)征(zhēng)和第一个(gè)实(shí)验室是一样(yàng)的。

因此，如(rú)果在这(zhè)里可以得(dé)到相同的信号，就可以成为暗物质所存在的非常有力的证据了。但是由于这(zhè)个(gè)实验室(shì)刚刚建成不久，所以(yǐ)截(jié)至目前还无法(fǎ)提供相应的数据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会(huì)发射一(yī)台新的(de)望远镜，这(zhè)台太空(kōng)望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望(wàng)远镜相同，但它的宽(kuān)视场仪(yí)器(qì)提供的视野是哈勃(bó)红外仪器的100倍。南(nán)希格雷斯罗曼太(tài)空望远镜其(qí)中一个(gè)关(guān)键的用途就是探索暗物质背(bèi)后的奥秘，对于探(tàn)测的结果，我们只(zhǐ)能拭目以(yǐ)待(dài)了(le)。费米实验室粒子天体物理(lǐ)中(zhōng)心的科学家丹琥珀和贾森斯特(tè)芬研究(jiū)发(fā)现，如果暗物质存在，它们极有可能拥有(yǒu)另(lìng)一种神秘(mì)的效应(yīng)，这种(zhǒng)暗物(wù)质效(xiào)应，会支(zhī)持宇宙当中(zhōng)生命的诞生(shēng)，或者说是生命进化的一个重要因素(sù)。

如果(guǒ)这一理论(lùn)得到(dào)进一步的证实，那么(me)遍布(bù)宇宙当中的暗物质(zhì)会(huì)不会意味着人类并(bìng)不孤单呢？或许在宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)某个角落(luò)的(de)行星上，暗物质正在通过这样的效应(yīng)创造生命。当(dāng)然(rán)，这些推(tuī)论的大前提是要(yào)先(xiān)找到暗物质存在的实(shí)际证据。那么小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗物质到底存不(bù)存在呢？喜欢(huān)请点(diǎn)赞，你的支持是我更(gèng)新(xīn)的动力！

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