宇(yǔ)宙是“人(rén)为(wèi)制造”的？为何会存(cún)在科学无法解释的“暗物质”？暗(àn)物(wù)质又(yòu)究竟是什么？人类(lèi)为了寻(xún)找暗物质存在的(de)证据，科学家们在过去的几十年当中进行了超(chāo)过50次的长期实验，但是却没有(yǒu)发现任何的(de)有效证据。除了一个地(dì)方，在1687年出版的自然哲学(xué)数学(xué)原理一书(shū)中，埃萨克牛顿(dùn)发(fā)表了万(wàn)有引力(lì)定律，它揭示了宇宙(zhòu)中(zhōng)天(tiān)体运动(dòng)的规律。往后(hòu)的几百(bǎi)年来，当天文学(xué)家们发(fā)现某(mǒu)些天体运行轨道出(chū)现异常，不(bù)符合万有引(yǐn)力定律的(de)时候，他(tā)们(men)就会知道，周围(wéi)一定有(yǒu)未知的天体通(tōng)过引力在摄(shè)动它的(de)轨道。比如在(zài)1846年，奥本(běn)勒维耶就(jiù)通过天王星运行轨道的异常，推算并且发现(xiàn)了海王星的(de)存(cún)在(zài)。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发现都(dōu)是应用万有引(yǐn)力定律(lǜ)所取得重大天文(wén)成就(jiù)的例子。但是这些发现都是在恒(héng)星系统的尺度当中，可(kě)当我们上(shàng)升到(dào)星系或(huò)者是星团的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士(shì)的物理(lǐ)学家弗里(lǐ)茨兹(zī)威基正在研究和测量后发星系团的质量(liàng)。这是一个由数千个星系所组(zǔ)成的巨大星系团，这些(xiē)星系被引力(lì)束缚在(zài)一起(qǐ)。测(cè)量星(xīng)系团的质量一(yī)般会使用(yòng)到两种方法，当(dāng)两种方(fāng)法(fǎ)结果一(yī)致，就(jiù)可以确定(dìng)其质量的(de)范围(wéi)。

第一种(zhǒng)是(shì)获得(dé)其(qí)"光度学的(de)质量"，需要的数据是测(cè)量各个星系的光度。

第二种是动力学质量的(de)计算，是利用(yòng)光谱(pǔ)红移测量星系(xì)团中的各(gè)个(gè)星系相对于星系团(tuán)的运动(dòng)速度(dù)。当测量结果出来之(zhī)后(hòu)，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量(liàng)消失了，或者说这99%的质量并不(bù)以可(kě)见光的形(xíng)式所(suǒ)存在，我们无法看(kàn)到(dào)。最诡异的(de)是(shì)，在测(cè)量速度的(de)过程(chéng)中，兹(zī)威(wēi)基发现(xiàn)星系团中很(hěn)多星系的速(sù)度比理论上要快得多，按照牛顿的(de)运动学定律，仅靠这些可见星系的质量所产(chǎn)生的引力是无法(fǎ)将(jiāng)它们束缚在星系(xì)团内的，它们早就应该被抛出星系(xì)团之外了，除非(fēi)有(yǒu)一种神秘的力(lì)量(liàng)在起作用，这种力量来源于某种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹维(wéi)基提出了这样部分不可见的暗(àn)质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝(jué)大部分的(de)质量(liàng)。只(zhǐ)是(shì)当时的人(rén)们对这(zhè)样的一种说法不屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物(wù)质”这个词(cí)才再一(yī)次出现(xiàn)。天(tiān)文学家维拉鲁宾(bīn)和肯特福特在观测仙女座(zuò)星(xīng)系中的恒星运动。理(lǐ)论上来说，距离中(zhōng)心越远(yuǎn)的恒星在其轨道上(shàng)的(de)运(yùn)行速(sù)度就会越慢(màn)。但是他们(men)观测(cè)的(de)结果却让人感到不(bù)可思议。

随(suí)着与中心距离的增加，恒星的(de)旋(xuán)转(zhuǎn)速度几乎保持不变。可是根据牛顿的(de)万有引力定(dìng)律，在星系当中(zhōng)如果(guǒ)没有足够大的质量来吸引它们，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当(dāng)中了。基于这种现象(xiàng)，科学家(jiā)们会使用一种相对(duì)标(biāo)准的方法来解释暗物(wù)质的(de)存在，这(zhè)种方法(fǎ)就是测量星(xīng)系(xì)当中气体(tǐ)在X轴(zhóu)上(shàng)距离(lí)星系中心的距离(lí)，以及(jí)在Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速度。如果出现异常(cháng)的结果，就认为(wèi)是由暗物质的力量进入其中。

于是科学家们通(tōng)过射电望远镜测量了距(jù)离星系中心更远距离的氢元素(sù)，发现它们的旋转速度并不符合(hé)牛顿(dùn)的(de)力学定(dìng)律。我们的(de)太(tài)阳系也不例外，太阳系位于银河系的(de)第三悬(xuán)臂之上(shàng)，距离银河系(xì)中心(xīn)2.6万光(guāng)年，根(gēn)据万有(yǒu)引力(lì)定律进(jìn)行计算，太(tài)阳系(xì)的运行速度(dù)应该是160千(qiān)米/秒，但实际上，太阳系正在以(yǐ)220千(qiān)米/秒(miǎo)的速度围绕银河系旋转，这个实际速度远远大于理(lǐ)论速度(dù)，那么产生(shēng)以上这(zhè)种(zhǒng)向心(xīn)加速(sù)度的原(yuán)因很(hěn)可能(néng)就是存在(zài)着一种(zhǒng)我们看(kàn)不(bù)到的物(wù)质，是这些暗物质的引力(lì)效应将(jiāng)星系聚集(jí)在了一起。

也是从这时开(kāi)始(shǐ)，越来越(yuè)多(duō)的研究人员开(kāi)始相信(xìn)暗物质的存在。科(kē)学家根据星(xīng)系外(wài)恒星(xīng)轨道(dào)的(de)速度，估算(suàn)在星系(xì)当中暗(àn)物(wù)质的质量占(zhàn)整个(gè)星系(xì)质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解(jiě)释(shì)这个现(xiàn)象(xiàng)的原因(yīn)。在一项新(xīn)的研究(jiū)当中，科学家们发(fā)现，几乎没有引力效应的(de)遥远(yuǎn)恒(héng)星之间，也会出现(xiàn)速度(dù)上(shàng)的(de)微小(xiǎo)差(chà)异。另外，天文学家还发现了一个(gè)反常的(de)星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星(xīng)系距离(lí)地球大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河(hé)系不多(duō)，但是(shì)星系当中存在(zài)的恒星数量却只有银河(hé)系的千分之一。

所(suǒ)以在理论(lùn)上，该(gāi)星系必须存在暗物(wù)质，否则就(jiù)会分崩(bēng)离析。但是科学家们使用最先进(jìn)的(de)望远(yuǎn)镜对(duì)其进行了40个小时(shí)的详细(xì)测量之后，发现星系中(zhōng)的恒(héng)星运(yùn)动是可以用正常的物质和(hé)力学(xué)定律(lǜ)来(lái)解(jiě)释的(de)。那么(me)又有人提出(chū)，也许该星系的暗物质，已(yǐ)经被附近的另一个大星(xīng)系剥离(lí)了。奇怪的是，它的附近没(méi)有(yǒu)任何星(xīng)系存在。造成这(zhè)些现象(xiàng)的除了暗(àn)物质(zhì)的假说(shuō)之(zhī)外，另一种(zhǒng)可能就是人类对引力的理解还不够(gòu)全面(miàn)，引(yǐn)力(lì)很(hěn)可能在不(bù)同尺度空间中的工作方式是不(bù)同的，这意味着在(zài)行星系(xì)尺(chǐ)度中的天体(tǐ)会(huì)沿着它们的轨道，按照我(wǒ)们所(suǒ)理解(jiě)的方式运动。但(dàn)是上升到(dào)星系和星团(tuán)的尺度(dù)，引力之间(jiān)的相互作用则是不同的方式。对于在星(xīng)系团之间的相互作用，科学家还引入了(le)外部场(chǎng)效应的概念，指(zhǐ)的是在数百万光年的规模上，巨大的质量(liàng)之间(jiān)会产生对彼(bǐ)此特殊的(de)效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味(wèi)着我们需要对现在的物(wù)理定律进(jìn)行(xíng)修正，这些发(fā)现也(yě)让很多人认为(wèi)暗物(wù)质假说理论就(jiù)此(cǐ)终结(jié)。但是在宇宙当中还有关于(yú)暗物质存在的其他的理(lǐ)论证(zhèng)据，这些理论证据是蒙德理论(lùn)所没法(fǎ)解释(shì)的“引力透镜”。

径向距离为37亿(yì)光年的子弹星系团，由两个碰撞的星(xīng)系团所组成，类似(shì)这样的星团，它们大部分的(de)普通质量都在星系的(de)气体当中。当(dāng)星团以(yǐ)1000万公里(lǐ)/小时发生碰撞的时候，星际气(qì)体的相互作用就会(huì)导(dǎo)致温度的(de)急剧(jù)升高(gāo)，速度(dù)大(dà)幅降低。所以在理(lǐ)论(lùn)上，在碰撞之后，子(zi)弹(dàn)星系团大部分的质量将位(wèi)于所有这些气体所在的中(zhōng)间区域。那么(me)我(wǒ)们通(tōng)过什么来验证它的质量区域到(dào)底是不(bù)是集中在中间(jiān)呢？前不久，詹姆斯(sī)韦(wéi)伯太空望远镜传回了宇宙当中(zhōng)第一张全彩(cǎi)的高清照片(piàn)，在照片中我(wǒ)们可以明显地看(kàn)到很(hěn)多星系似乎(hū)被拉伸产(chǎn)生(shēng)了巨大的形变。其实这些(xiē)星系(xì)本身并不是真(zhēn)的被扭曲了，也不是韦(wéi)伯望远镜出了什(shén)么问(wèn)题(tí)，而(ér)是这样极遥(yáo)远(yuǎn)的(de)天(tiān)体和我们(men)地球上的(de)观测者之间(jiān)。被一个质量(liàng)超级巨大的天体遮(zhē)挡(dǎng)，这个超大(dà)质(zhì)量的(de)东西的引力(lì)，会使身后更遥(yáo)远星系的光都发生了扭曲(qū)。这个现象就是引力(lì)透镜(jìng)效应。这个巨(jù)大的天(tiān)体(tǐ)可能是(shì)超大质量的黑洞或者是暗物质(zhì)。

所以当人们对子弹星系(xì)团观测(cè)的时候，发现它的大质量区域并(bìng)不是在中间(jiān)，而(ér)是在两侧。所以最好的(de)解(jiě)释方法(fǎ)就是当(dāng)星团发(fā)生全部的碰撞(zhuàng)时，可被观测到的质量气体被(bèi)卡在(zài)了(le)中间，暗物质则直接通(tōng)过了这个(gè)区(qū)域，并(bìng)在两边形成了引力透镜。对子弹(dàn)星系团的(de)引力透镜(jìng)研究也被认为是暗物质存在的(de)迄今为止(zhǐ)最好(hǎo)的理论证(zhèng)据(jù)。

杨志的性格特点和人物事迹概括，杨志的性格特点和人物事迹简介ecoding="async" data-ratio="0.5929919137466307" data-type="jpeg" data-w="1484" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/3b484d043bd3430.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

除此之(zhī)外，还有(yǒu)来自宇宙当(dāng)中最古(gǔ)老(lǎo)的光。从宇宙大(dà)爆(bào)炸开始，38万年之后，可(kě)见光终于可以(yǐ)畅通无阻地穿(chuān)越在宇宙当中了(le)。经过了(le)130多(duō)亿年之后，这些(xiē)光在宇宙空间背景上留下了各相同性的微波辐射。其中红色的部分表(biǎo)示温(wēn)度较高的区域，蓝色(sè)则表示相对较(jiào)冷的区域(yù)，但实际上它们之间的(de)温(wēn)差(chà)只有万分(fēn)之一。

科学家们通(tōng)过(guò)对(duì)前景背景(jǐng)分离后的二值图像进(jìn)行(xíng)连通域(yù)提取和(hé)标记之后发现，如果宇宙当中(zhōng)没(méi)有(yǒu)暗物质(zhì)，图形看起来不(bù)应该是这样的(de)，而随着暗物质(zhì)的(de)增加，一(yī)些(xiē)峰值的幅(fú)度会减小，才(cái)变得(dé)看(kàn)起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波背景辐(fú)射的测(cè)量值，我们(men)需(xū)要的暗物质大(dà)约是普通物质的5倍。这个数字与解释(shì)星(xīng)系当中(zhōng)恒(héng)星运动所需要的暗物质比例(lì)是一致的。这就意味着。

用了一个简单的理论(lùn)框架，就很好地解释了很多不同的观测结果。而暗物(wù)质的本质就是(shì)宇宙当中(zhōng)存在(zài)着某种类(lèi)型的粒(lì)子(zi)，它(tā)们不参与(yǔ)任何其(qí)他的电磁作用，只(zhǐ)通过引力来相互作用。所以(yǐ)如果(guǒ)能够找到这(zhè)种(zhǒng)粒子的存在，就(jiù)相当于找(zhǎo)到了暗物(wù)质存在的实际证据。这种粒子到底是(shì)什么？科学(xué)家们已(yǐ)经提(tí)出了数十种的假想目标(biāo)，而要寻找(zhǎo)这些不(bù)同的目标粒子(zi)所(suǒ)需要的实验方式(shì)也不相同。在过去的几十年当中，人(rén)类为了寻找这些看(kàn)不见、摸不到，几乎(hū)不会与常规物质相互(hù)作用的“暗物质”，科(kē)学家们已经进(jìn)行(xíng)了超(chāo)过50次的实验(yàn)，却没有任何实质性的发(fā)现，除(chú)了(le)一个地方，意大利的格(gé)兰萨索山，隶属于阿尔卑斯(sī)山(shān)脉。

在(zài)山下(xià)1400米(mǐ)处的地下矿井当中，藏着(zhe)地球上最大的地学实验室，这个(gè)实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高的探测器，一直致(zhì)力于寻(xún)找暗(àn)物(wù)质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的科(kē)学家声称观(guān)测到了某种信号。经过了20多年的(de)数据收(shōu)集，人们发(fā)现了一(yī)个有趣的事(shì)情。探测率会在每年的(de)6月份达到峰值(zhí)，然后在(zài)11月降到最低(dī)，而(ér)且(qiě)在20年当中每年都是一样。一些科学(xué)家认为这可能(néng)是人类发现暗物质的第(dì)一(yī)个直(zhí)接证据。

但是为(wèi)什(shén)么(me)暗物质会产生周期(qī)性的年(nián)度信号呢？刚才(cái)我(wǒ)们讲(jiǎng)了太阳系(xì)正在(zài)以220公(gōng)里/秒(miǎo)的速(sù)度围绕着(zhe)银河(hé)系(xì)进行移动，那么如果(guǒ)暗物(wù)质存在宇宙当中，这意味(wèi)着我们也(yě)在以这样的速(sù)度在穿(chuān)越着暗物质流(liú)，这个(gè)过程中会产生相应的振荡，同时地球又(yòu)以(yǐ)30公里(lǐ)/秒的速(sù)度围绕太阳进行旋转。所以有(yǒu)半年(nián)的时间，地球围绕太阳(yáng)的方(fāng)向与太(tài)阳环(huán)绕银河系(xì)的方向是一致的，而(ér)另(lìng)外半年则(zé)与之(zhī)相反。

而(ér)在6月份(fèn)的(de)时候，地球与太阳的方向正好达(dá)到(dào)完全(quán)一致，这是理论上地球穿越(yuè)暗物(wù)质(zhì)流最快的时段。而在11月份，又恰好(hǎo)达到(dào)了最慢值。尽管在(zài)实际的情况中，太阳系相对银河系的(de)平面(miàn)呈现了60度的倾斜，但是(shì)这并不影响这个理论的有效性。

因此科学家认为这可(kě)以用(yòng)来解释，研(yán)究人(rén)员们(men)所观测到的周期性信号。当然也可能有(yǒu)其(qí)他的情况，造成(chéng)这种(zhǒng)年度周期信号的差异也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪(xuě)，甚(shèn)至(zhì)连(lián)意大利游客的数量也符(fú)合这个周期的规律。

所以，科学家们(men)又在南半球建(jiàn)立(lì)了一个几乎(hū)相同的(de)实验室，这里的(de)季节与之前的(de)实验室(shì)正(zhèng)好(hǎo)相(xiāng)反，而在这里，地球(qiú)穿过暗(àn)物质流的运动特征和第一个实(shí)验室是一样的。

因(yīn)此，如果在这里(lǐ)可以得到(dào)相同的信号，就可以成为暗物质所(suǒ)存在的非常有力的证据了(le)。但是由于这个实验室刚刚(gāng)建成不久，所(suǒ)以截(jié)至目前(qián)还无法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射(shè)一(yī)台新的(de)望远镜(jìng)，这(zhè)台太空望远(yuǎn)镜叫做“南希格雷(léi)斯罗曼”，它的(de)主镜大小(xiǎo)跟(gēn)哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它的宽视场仪器提(tí)供的(de)视野是哈勃红(hóng)外仪器的(de)100倍(bèi)。南希(xī)格雷斯(sī)罗曼太空(kōng)望(wàng)远镜其中一个关(guān)键(jiàn)的用(yòng)途就(jiù)是探索暗物质背后的奥(ào)秘，对于(yú)探测的(de)结果，我(wǒ)们只能拭目以待了。费米实验室粒子天体物(wù)理中心的(de)科(kē)学家丹琥(hǔ)珀(pò)和贾森斯特芬研究发现(xiàn)，如果暗物质存在，它们极有可能拥有(yǒu)另一(yī)种神(shén)秘的效(xiào)应，这种(zhǒng)暗(àn)物质(zhì)效应(yīng)，会支持宇宙当中生(shēng)命的诞生(shēng)，或者说是生命进化的(de)一(yī)个(gè)重(zhòng)要(yào)因素。

如(rú)果这一理(lǐ)论(lùn)得到进(jìn)一步的证实，那么遍布宇(yǔ)宙(zhòu)当中的暗(àn)物质(zhì)会不会意味着人(rén)类并(bìng)不孤单呢？或许在(zài)宇宙当中某个角落(luò)的行(xíng)星(xīng)上，暗(àn)物质正在通(tōng)过这(zhè)样的效应(yīng)创造生命。当然，这些(xiē)推论(lùn)的(de)大前提是(shì)要先找到暗物(wù)质存在的实际证(zhèng)据。那么小伙伴们，你们觉得暗(àn)物质到(dào)底存不存在呢(ne)？喜欢请点赞，你的支(zhī)持是(shì)我更新的动(dòng)力！

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