宇宙是“人为制造”的？为何会存(cún)在科学无法解释的“暗物质(zhì)”？暗(àn)物质又究竟是(shì)什么？人(rén)类为了寻找(zhǎo)暗物(wù)质存在(zài)的证据，科学家们(men)在过去的几十年(nián)当中进行(xíng)了超过50次的(de)长(zhǎng)期实验(yàn)，但是(shì)却没(méi)有发现任何的有效证据。除(chú)了一个地方，在1687年(nián)出(chū)版的自然哲学数学原理一书中(zhōng)，埃(āi)萨克牛(niú)顿发(fā)表了万(wàn)有引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙中天体运动(dòng)的规律。往后的几百(bǎi)年来，当天文学家们发现某(mǒu)些天体(tǐ)运(yùn)行(xíng)轨道出现异常，不符合万有引力(lì)定律(lǜ)的时候，他们就会知道，周(zhōu)围一定有未(wèi)知的天(tiān)体通过引力在摄动它的(de)轨道(dào)。比如在1846年，奥本(běn)勒维耶就通过天王星运行轨(guǐ)道的(de)异常，推算并且发现了海(hǎi)王星(xīng)的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是(shì)应(yīng)用万有引力定律(lǜ)所取得重大天文成(chéng)就的例子。但是这些发(fā)现都是在恒星系(xì)统的(de)尺度当(dāng)中(zhōng)，可当我们(men)上升到星系或者是星团的尺度(dù)，事(shì)情就开始变得诡(guǐ)异(yì)了。

1933年，瑞(ruì)士(shì)的(de)物理(lǐ)学家弗里茨兹威基正在(zài)研究和(hé)测(cè)量(liàng)后发星系团的质(zhì)量。这是(shì)一个由数千个星系所组成(chéng)的巨大星系(xì)团，这些(xiē)星系被引力束缚在一(yī)起(qǐ)。测量星(xīng)系团的质量一般会使用(yòng)到(dào)两种方法，当两(liǎng)种方法结果一致，就(jiù)可以确定(dìng)其质量(liàng)的范(fàn)围。

第一种是获得其(qí)"光度学的质量(liàng)"，需要的数据是测量各个星(xīng)系的光度。

第二种是动力学质量的计(jì)算(suàn)，是利用光谱红移测量星系团(tuán)中(zhōng)的各个星系相对于星系团(tuán)的运(yùn)动(dòng)速度。当测量结果出来之后，兹威基(jī)彻(chè)底懵了，“动力学(xué)质(zhì)量”竟然(rán)是“光(guāng)度(dù)学质量(liàng)”的400倍。这意味着(zhe)，后发座星系(xì)团有99%的质量消失了，或者(zhě)说这99%的(de)质(zhì)量并(bìng)不以(yǐ)可(kě)见光的形式所存在(zài)，我们(men)无法看到。最(zuì)诡异(yì)的是，在(zài)测量速度的过(guò)程中，兹威基发现星系团中很多星系的(de)速(sù)度比理论上要快得(dé)多，按照牛顿的(de)运动学定律，仅靠这(zhè)些可见星系的质量所产生的引力(lì)是无法将它(tā)们束缚在星系团内的(de)，它(tā)们早就应该被抛出星(xīng)系团(tuán)之外了(le)，除非有一种神秘(mì)的力(lì)量在起(qǐ)作用，这(zhè)种力量来源于某种隐形的物质(zhì)。

据此，兹维基提出(chū)了这样部分不(bù)可(kě)见的暗质，它不发(fā)散光、吸(xī)光、反射光，但是它(tā)们却占据着宇宙中(zhōng)绝(jué)大部分的质量。只(zhǐ)是当时的人们(men)对(duì)这样的一种(zhǒng)说法不(bù)屑一顾(gù)。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这(zhè)个词才再一次出(chū)现。天文(wén)学家维(wéi)拉(lā)鲁宾和肯特福(fú)特(tè)在观测(cè)仙(xiān)女座星(xīng)系中的恒(héng)星运(yùn)动。理论上来说，距离(lí)中(zhōng)心(xīn)越远的恒(héng)星在(zài)其轨道(dào)上的运行速度就会(huì)越慢。但是他们观测的结(jié)果却让人(rén)感到不可思(sī)议。

随着与中心距(jù)离(lí)的增(zēng)加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可(kě)是(shì)根据牛顿的万(wàn)有引(yǐn)力定律，在星系当中如果没(méi)有足够大的质量来吸(xī)引(yǐn)它(tā)们，这些外围(wéi)的(de)恒(héng)星(xīng)早就(jiù)被甩到宇宙当(dāng)中了。基于(yú)这种(zhǒng)现(xiàn)象，科学家们(men)会使用(yòng)一(yī)种相对(duì)标准的方法来解释暗物质的存在(zài)，这种方法就是(shì)测量(liàng)星系当中(zhōng)气(qì)体在X轴上距离星系中(zhōng)心的距离(lí)，以(yǐ)及在Y轴上(shàng)气体的(de)旋(xuán)转(zhuǎn)速度。如果出(chū)现异(yì)常(cháng)的结果(guǒ)，就认为是由暗物质的(de)力量(liàng)进入其中。

齿轮计算公式汇总，齿轮全齿高计算公式rc="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/67429f249a21ea5.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

于是科学(xué)家们通过射电望远(yuǎn)镜测量了距离星系中心更远距离的氢元素，发(fā)现它们的(de)旋(xuán)转(zhuǎn)速(sù)度(dù)并(bìng)不符合牛顿(dùn)的力学定律。我们的太阳系也不例(lì)外，太阳系位于银河系的第三悬(xuán)臂之(zhī)上，距(jù)离银(yín)河系中心(xīn)2.6万光年(nián)，根据(jù)万(wàn)有引力定律进行计算，太阳(yáng)系的运行速度应该(gāi)是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳系(xì)正在以(yǐ)220千米/秒的(de)速度围绕(rào)银河系旋转，这个实际速度(dù)远远(yuǎn)大(dà)于(yú)理论(lùn)速(sù)度，那么产生以上这种向心加速度的(de)原因很可能就是存在着(zhe)一种我们看不(bù)到的物质(zhì)，是这些暗物质的引力效应将(jiāng)星系聚(jù)集在了(le)一起。

也是从(cóng)这时(shí)开始(shǐ)，越(yuè)来越多的(de)研究人(rén)员开(kāi)始相信暗物质(zhì)的存(cún)在。科学(xué)家根据星系外恒星轨道的速度，估(gū)算(suàn)在星系(xì)当中暗物质的(de)质(zhì)量占整个星系质量(liàng)的85%。但是(shì)，暗物(wù)质(zhì)并不是(shì)唯(wéi)一(yī)可以解释(shì)这个现象的原(yuán)因(yīn)。在(zài)一项新的研究当中，科(kē)学家们发现，几乎没有(yǒu)引力效应的遥远恒星(xīng)之(zhī)间(jiān)，也会出现(xiàn)速度上(shàng)的微小差异(yì)。另外，天文学家(jiā)还(hái)发现(xiàn)了一个(gè)反(fǎn)常的(de)星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离(lí)地(dì)球大约2.5亿(yì)光(guāng)年，大小(xiǎo)和(hé)银河系(xì)不多，但是星系当中(zhōng)存在的恒星数量却只(zhǐ)有银河系的(de)千分之一。

所以在理论(lùn)上(shàng)，该星系必须存在暗物质，否则就会分崩离(lí)析。但是科学家们使用最先(xiān)进的望远镜对其(qí)进行了40个小时的(de)详细测量(liàng)之后，发现星系中的恒星运动是(shì)可以用正常的物(wù)质和(hé)力学定律(lǜ)来解释的。那(nà)么又有人提出(chū)，也(yě)许该星系的暗物质(zhì)，已经(jīng)被(bèi)附近的另一(yī)个大星系剥离(lí)了。奇怪的是，它的附近没有任何星(xīng)系(xì)存在。造成这些现象的除(chú)了暗物质的假说(shuō)之外，另一(yī)种可(kě)能就是人类对引力(lì)的理解还不够全面，引力很可能在(zài)不同尺(chǐ)度(dù)空间中的(de)工作方式是不同(tóng)的，这意味着在行(xíng)星(xīng)系(xì)尺度中的天体(tǐ)会(huì)沿着它们的轨道，按照(zhào)我们所理解的方式运动。但是上升到星系和星(xīng)团的尺度，引力之(zhī)间的相互作(zuò)用(yòng)则是不(bù)同的方式。对(duì)于在星(xīng)系(xì)团之间的(de)相互作(zuò)用，科(kē)学(xué)家还引入了外(wài)部场(chǎng)效应的概念，指(zhǐ)的是(shì)在数百万光年的规(guī)模上，巨大的(de)质量之间会(huì)产生对彼此特(tè)殊的效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立，这意味着我(wǒ)们需要(yào)对现在的物理定律进(jìn)行修正(zhèng)，这(zhè)些发现也让很(hěn)多人(rén)认为暗(àn)物质假说理论就此终结。但是(shì)在宇宙当中还(hái)有关于暗物质存(cún)在的(de)其他的理论(lùn)证(zhèng)据，这些(xiē)理论(lùn)证据是蒙(méng)德理(lǐ)论所没法解释的“引力(lì)透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的星系团所组成(chéng)，类似这样的星(xīng)团(tuán)，它们大部分(fēn)的普通质量都在星系的气体当中。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时发(fā)生碰撞的时候，星际气体的相互作用就会(huì)导致温度的急剧升高，速度(dù)大幅(fú)降低。所以(yǐ)在理论(lùn)上，在(zài)碰撞之后，子弹星系(xì)团大(dà)部分的质量将位于所有(yǒu)这些气体所在的中间(jiān)区域。那(nà)么我们(men)通过什么来验(yàn)证它的质量(liàng)区域(yù)到(dào)底是不是集(jí)中在(zài)中间呢(ne)？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空(kōng)望远镜(jìng)传(chuán)回了(le)宇宙当(dāng)中第一张全(quán)彩的(de)高清照片，在照片中(zhōng)我们可以明(míng)显地看到很多星系似乎被拉(lā)伸产生了巨大(dà)的形变。其实这些星系(xì)本身并不(bù)是真的被扭曲了，也不(bù)是(shì)韦(wéi)伯望远镜(jìng)出(chū)了什么问题，而是这样极遥(yáo)远的天体和我(wǒ)们地球(qiú)上的观测者(zhě)之(zhī)间。被一个质量(liàng)超级巨大的天(tiān)体遮挡，这个超(chāo)大(dà)质量的东西的引力，会使身后更遥远星(xīng)系的光都发生了扭曲。这个现象就是引力(lì)透镜效应(yīng)。这(zhè)个巨大的天(tiān)体(tǐ)可能是超(chāo)大质量的黑(hēi)洞或者是暗(àn)物质。

所以当(dāng)人们对子弹星系(xì)团观测的(de)时候，发(fā)现它的(de)大质(zhì)量区域并不是在中(zhōng)间(jiān)，而是在两(liǎng)侧。所以最好(hǎo)的解(jiě)释方法就是当星团发生(shēng)全部的碰撞(zhuàng)时，可被观(guān)测到的质(zhì)量气体被卡(kǎ)在了中间(jiān)，暗物质则直接通过了这个(gè)区域，并在(zài)两边形成(chéng)了引力透镜。对子弹(dàn)星系(xì)团的引(yǐn)力透镜研究(jiū)也被认为是暗物质存在(zài)的迄今为止最好的理论证据。

除(chú)此之外，还有来自宇宙当中(zhōng)最古老的光。从(cóng)宇宙大爆(bào)炸开始，38万(wàn)年之(zhī)后，可见光终于可以畅通无(wú)阻地穿越在宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。经过(guò)了130多亿(yì)年之(zhī)后，这些光(guāng)在(zài)宇宙空间(jiān)背(bèi)景上留下(xià)了各相同性的微(wēi)波辐射(shè)。其中红色的部分表示温度较(jiào)高的区域，蓝色(sè)则表示相对较冷的区域，但实际上它(tā)们之间(jiān)的温差只有万分之(zhī)一。

科学家们(men)通(tōng)过对前景背景分(fēn)离后(hòu)的(de)二值图像(xiàng)进(jìn)行(xíng)连通(tōng)域提取和(hé)标记之后发现，如果宇宙当中没(méi)有暗(àn)物质，图形看起来(lái)不应(yīng)该是这样的(de)，而(ér)随着(zhe)暗物质的增加，一些峰值(zhí)的(de)幅度会(huì)减(jiǎn)小，才变得(dé)看起来(lái)“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙微波(bō)背(bèi)景辐(fú)射(shè)的测量值，我(wǒ)们需(xū)要(yào)的暗物质大约是普通(tōng)物质的(de)5倍。这个(gè)数字与解释星(xīng)系当(dāng)中恒星运动所需要的暗(àn)物质比例是一致的。这就意味着。

用了一(yī)个简单的理论(lùn)框架，就很好地(dì)解释了(le)很多不同的观(guān)测(cè)结果。而暗物质的本质(zhì)就是宇宙当中存(cún)在着某种类型(xíng)的(de)粒子，它(tā)们不(bù)参与任(rèn)何其他(tā)的电磁作用，只通过(guò)引力(lì)来相互(hù)作用。所以如(rú)果(guǒ)能够(gòu)找到这种粒子的存(cún)在，就(jiù)相当于找到了暗物质(zhì)存在的实际证据。这种粒子到底是什么(me)？科学家们已经提出(chū)了数十种的假想目标，而要寻找这(zhè)些不同的目标粒子所需要的实验方式也不相同。在过去的几十年(nián)当(dāng)中，人类为(wèi)了寻找这些看不见、摸不到(dào)，几乎不会与常(cháng)规物质(zhì)相互作用的“暗(àn)物质”，科学家们(men)已(yǐ)经进行了超过50次的(de)实(shí)验，却没有任(rèn)何实质性的发现，除了一个(gè)地方，意大利的格兰(lán)萨索山，隶属(shǔ)于(yú)阿(ā)尔卑(bēi)斯山脉。

在山(shān)下1400米处的地下矿井(jǐng)当中，藏着地(dì)球上最大的地学实(shí)验室，这(zhè)个(gè)实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼高的(de)探测器，一直(zhí)致(zhì)力(lì)于寻找暗(àn)物(wù)质粒子的周期性(xìng)震荡(dàng)。

自1997年以来，这里(lǐ)的科学家声称观测到了(le)某种信(xìn)号。经(jīng)过了20多年的数据收(shōu)集，人们(men)发现了一个(gè)有趣的事情。探测率会(huì)在每(měi)年的(de)6月份达到(dào)峰(fēng)值(zhí)，然后在11月降到最低，而且在(zài)20年当中每年都(dōu)是(shì)一样。一(yī)些科(kē)学家(jiā)认(rèn)为这可(kě)能是人类发现暗(àn)物质(zhì)的第一个(gè)直接(jiē)齿轮计算公式汇总，齿轮全齿高计算公式证据(jù)。

但是为(wèi)什么暗(àn)物(wù)质会产生周期性的(de)年度信(xìn)号(hào)呢(ne)？刚才我(wǒ)们讲了太阳系正在以220公里/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕着银(yín)河系进(jìn)行移动(dòng)，那么(me)如果暗物质存在宇宙当中(zhōng)，这意味着我们也在(zài)以这(zhè)样的速度在(zài)穿越着暗物质流，这个过程中会产(chǎn)生(shēng)相应的振(zhèn)荡，同(tóng)时地(dì)球(qiú)又以(yǐ)30公(gōng)里/秒的速度围(wéi)绕太(tài)阳进行旋转。所以(yǐ)有半年的时间，地球围(wéi)绕太(tài)阳(yáng)的方向与太(tài)阳环绕银河(hé)系的方向是(shì)一致的(de)，而另外半(bàn)年则(zé)与之(zhī)相反(fǎn)。

而在6月份的时候，地球与(yǔ)太(tài)阳的方(fāng)向正好达(dá)到完(wán)全(quán)一致，这(zhè)是理论上地(dì)球穿越暗物质流最快的时段。而(ér)在11月(yuè)份，又恰好达到了最慢值。尽管在实(shí)际(jì)的情况中，太阳系相(xiāng)对银河系(xì)的平(píng)面(miàn)呈现了60度(dù)的倾斜，但是这(zhè)并不影响这个理(lǐ)论的有效(xiào)性(xìng)。

因此科学家认为这(zhè)可以用来解释，研究(jiū)人员们所观(guān)测到的周(zhōu)期性信(xìn)号。当(dāng)然(rán)也可能有(yǒu)其他(tā)的情况(kuàng)，造成这种年(nián)度(dù)周期信(xìn)号的差异也可能是温度、湿度、土壤中的(de)水分、高山上的积(jī)雪，甚至连(lián)意(yì)大利(lì)游客(kè)的(de)数量也符(fú)合这个周期(qī)的规律。

所以(yǐ)，科学家们又在南半(bàn)球(qiú)建立了一个几乎相同的实验室，这(zhè)里的季节(jié)与之(zhī)前的实验室(shì)正好(hǎo)相反，而(ér)在这里，地球穿过暗(àn)物(wù)质流的运动特(tè)征和第一(yī)个实验室是一样(yàng)的。

因此，如果在这里可以得到(dào)相同的信号，就可(kě)以成为暗(àn)物(wù)质所存在的非常(cháng)有力的证据了。但是由于这(zhè)个实(shí)验室刚刚建成不久(jiǔ)，所以截(jié)至目前(qián)还(hái)无法提供相应(yīng)的数(shù)据支持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一台新的望(wàng)远镜，这台太空(kōng)望(wàng)远镜叫做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它的(de)主镜大小跟哈勃(bó)望远镜(jìng)相(xiāng)同(tóng)，但它的(de)宽视场仪(yí)器提供的视野是(shì)哈(hā)勃红外仪(yí)器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中(zhōng)一(yī)个关(guān)键的(de)用途就是(shì)探索(suǒ)暗(àn)物质背后(hòu)的奥秘(mì)，对于探测的结果，我(wǒ)们只能拭目(mù)以待了。费米实验室粒子(zi)天体物理中心的科(kē)学家丹琥珀和贾森(sēn)斯特(tè)芬研究发现，如果暗物质存在(zài)，它们极有(yǒu)可(kě)能拥有另一种神秘的效应，这种暗(àn)物质效应，会支持(chí)宇宙当中生命的诞生，或者(zhě)说是生命(mìng)进化(huà)的一个重要因素。

如果这(zhè)一理论得到(dào)进一步(bù)的证实，那么遍布宇宙当中的暗物(wù)质(zhì)会(huì)不(bù)会意味着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中(zhōng)某个角(jiǎo)落的行星上，暗物质正在(zài)通过这样的效应创造生命(mìng)。当然，这些推(tuī)论的大前提是(shì)要先找到暗物质存(cún)在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质(zhì)到底存不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支(zhī)持是我更新(xīn)的(de)动力！

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