宇宙是“人为制造”的？为何(hé)会(huì)存在科学无法解释的“暗物质”？暗物质又究(jiū)竟是什么？人类为(wèi)了寻找(zhǎo)暗物质存在的证据，科学家们在过去的几十年当中进行了超(chāo)过50次的(de)长期实验，但是却没有发现任(rèn)何的有效(xiào)证(zhèng)据。除了一个地(dì)方，在(zài)1687年出版的自然哲学数学原理(lǐ)一(yī)书中，埃萨克牛顿发表了(le)万有引力定律，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往后的几百年来，当天文(wén)学家们发(fā)现某(mǒu)些(xiē)天体运行轨(guǐ)道出(chū)现异常，不符合万(wàn)有引力定(dìng)律的时候，他们(men)就会知道(dào)，周围一(yī)定(dìng)有未(wèi)知的天体(tǐ)通过引力(lì)在摄(shè)动它(tā)的轨道。比如(rú)在(zài)1846年，奥(ào)本勒维耶就通过天(tiān)王星运行轨(guǐ)道的(de)异常(cháng)，推算并且发现(xiàn)了(le)海王(wáng)星的(de)存在。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发现都是(shì)应用万有引力定(dìng)律所(suǒ)取得重大天(tiān)文成就的例子。但是(shì)这些发现都是在恒星系统的尺度当(dāng)中(zhōng)，可(kě)当我们上升到星(xīng)系或者是星团的尺度，事情就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理(lǐ)学家弗里茨兹(zī)威基正在研究和测量后发星系团的质(zhì)量(liàng)。这(zhè)是一个由数千个星系(xì)所组成的(de)巨大(dà)星系团，这些星系被引力束缚在(zài)一起。测量星系团的(de)质量一(yī)般(bān)会使用到两种方法，当(dāng)两种方法结果一致(zhì)，就可(kě)以确定(dìng)其质量的范围。

第一种是获得其(qí)"光度学的质量"，需(xū)要的数据是测(cè)量(liàng)各(gè)个(gè)星(xīng)系的光度。

第二种是动力学质(zhì)量的计算，是利用光谱红移测量(liàng)星(xīng)系团(tuán)中的各个星系相(xiāng)对于星系(xì)团(tuán)的运动速度。当测(cè)量结果(guǒ)出来之后，兹威基彻底懵了，“动力(lì)学质量”竟然是“光度学质量”的(de)400倍。这意味着，后(hòu)发座(zuò)星(xīng)系(xì)团(tuán)有99%的质量消失(shī)了，或者说这99%的质量并不(bù)以(yǐ)可见光的形式所存在，我们无法看到。最诡(guǐ)异的(de)是，在测量(liàng)速度的过程中(zhōng)，兹(zī)威基(jī)发现星系(xì)团(tuán)中很多星系的速度(dù)比理(lǐ)论上要(yào)快得多，按照牛顿的运(yùn)动学定律，仅(jǐn)靠(kào)这些可(kě)见星系的质量所产生的引力是无法将它们束缚在星系团内(nèi)的，它们早就应该被抛出星系团之外了，除(chú)非(fēi)有(yǒu)一种神秘的力量(liàng)在起作用，这种力量来(lái)源于某种隐形的物质(zhì)。

据(jù)此，兹维基提出了这样部分(fēn)不可见的暗质，它不发散光、吸(xī)光(guāng)、反(fǎn)射光，但是它们(men)却占(zhàn)据着宇(yǔ)宙中绝大部分的质量。只是当时的人们(men)对这样(yàng)的一种说法不(bù)屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物(wù)质”这个词才再一次出现。天文学(xué)家(jiā)维拉鲁宾(bīn)和(hé)肯特福特在(zài)观测(cè)仙女座星系中的恒星(xīng)运(yùn)动。理论上来说，距离(lí)中(zhōng)心越远的恒星在其轨道上的运行速(sù)度就会越(yuè)慢。但(dàn)是他(tā)们观测(cè)的结果却让人(rén)感到(dào)不可(kě)思议。

随着(zhe)与中心(xīn)距离的增加(jiā)，恒星的旋转速度几乎保持(chí)不变。可是根据(jù)牛顿的万有引力定律(lǜ)，在星系(xì)当中如果没有足够大的质量来吸引它们，这些(xiē)外围的恒星早就(jiù)被甩到宇宙当(dāng)中了(le)。基于这种现象(xiàng)，科学家(jiā)们会使用一种(zhǒng)相对(duì)标准的方法来(lái)解(jiě)释(shì)暗物(wù)质(zhì)的存在，这种方法就是测量(liàng)星系当中气体在X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴上(shàng)气体的旋转速(sù)度。如果出现异(yì)常(cháng)的结果，就认(rèn)为是由暗(àn)物质的力量进入(rù)其中(zhōng)。

200克是几两 200克是多少毫升rc="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/67429f249a21ea5.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

于是科学家们通(tōng)过射电望远镜测量(liàng)了(le)距离星系中(zhōng)心更远距离的氢元素，发现它(tā)们(men)的(de)旋转速度并不符合牛(niú)顿的(de)力学定律。我们的太阳(yáng)系也不例外，太阳系位于银河(hé)系的(de)第三悬臂之上，距离(lí)银河系中(zhōng)心(xīn)2.6万光年，根(gēn)据万有引力定律进行(xíng)计算，太阳系的(de)运(yùn)行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米(mǐ)/秒的(de)速度(dù)围绕银河系旋转，这个实际速度远远大于(yú)理论速(sù)度(dù)，那么产生以上这种向心加(jiā)速度的原因(yīn)很可(kě)能就是存(cún)在着一种我们看不(bù)到的物质，是这些暗物(wù)质的引(yǐn)力效应将星系聚集在了一起。

也是从(cóng)这时(shí)开始，越来越多的(de)研究人员开(kāi)始相信暗物(wù)质的存在。科(kē)学家根据星(xīng)系外恒星轨道的(de)速(sù)度，估算在星系当中(zhōng)暗(àn)物质的质量占整个星系(xì)质量(liàng)的85%。但是，暗物(wù)质并不是(shì)唯(wéi)一可以解(jiě)释这个现(xiàn)象的原(yuán)因。在一(yī)项新的研究当中，科(kē)学家们发现，几(jǐ)乎没(méi)有引力(lì)效应的遥远(yuǎn)恒星之间，也(yě)会出现(xiàn)速(sù)度上的微小差异(yì)。另外，天文学家(jiā)还发(fā)现(xiàn)了一个反(fǎn)常的(de)星系(xì)，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距(jù)离地球大约2.5亿(yì)光年，大小(xiǎo)和银河系(xì)不多，但(dàn)是星系当中(zhōng)存在的(de)恒星数量却只(zhǐ)有银(yín)河系的千(qiān)分之一。

所以(yǐ)在(zài)理(lǐ)论上，该星系必须存(cún)在(zài)暗(àn)物质，否则就会分崩离析。但是科学家(jiā)们使用最先进(jìn)的望远镜对其进行了40个(gè)小时的详细测(cè)量(liàng)之(zhī)后，发现星系中(zhōng)的恒星运动是可以(yǐ)用正(zhèng)常的(de)物质(zhì)和力学定(dìng)律来解释的。那么又有人提出，也(yě)许该星系(xì)的暗物质，已经被附近的(de)另(lìng)一个大星(xīng)系剥离了。奇怪的是，它的(de)附近没有(yǒu)任何星系存在(zài)。造成这些现象的除(chú)了暗(àn)物质(zhì)的假说之(zhī)外，另一种可能就是人类(lèi)对引力的理解还不够全面，引力很可能在不同(tóng)尺度空间中的工作方式是(shì)不同(tóng)的，这意(yì)味着在行星系(xì)尺度(dù)中的天体会沿着它们的(de)轨道，按照我们(men)所(suǒ)理(lǐ)解的方式(shì)运动。但是上升(shēng)到星(xīng)系和(hé)星团(tuán)的尺(chǐ)度，引力之间(jiān)的相互作用则是(shì)不同的(de)方(fāng)式。对于在(zài)星系团之间(jiān)的(de)相(xiāng)互作用(yòng)，科学家还引入了外部场效应的概念，指(zhǐ)的是在数百万光年的规模上(shàng)，巨大的质量之(zhī)间(jiān)会产(chǎn)生对彼此特殊(shū)的效果(guǒ)，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德理论成立，这(zhè)意味着我们需要对(duì)现在的物理定律进行(xíng)修正，这些(xiē)发现也让(ràng)很多人(rén)认为暗(àn)物质假说理论就此终结。但是在宇宙当中(zhōng)还有(yǒu)关于暗物(wù)质存在的(de)其(qí)他的理论证据(jù)，这些(xiē)理论证据是蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿(yì)光年(nián)的子弹星系团，由两(liǎng)个碰撞(zhuàng)的星(xīng)系团所组成(chéng)，类似这样的星团，它们大部分的普通质量都在星(xīng)系的气体当中。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞(zhuàng)的时候(hòu)，星际气(qì)体(tǐ)的相互(hù)作(zuò)用就(jiù)会导(dǎo)致温度(dù)的急剧升高，速(sù)度大幅(fú)降低。所以在理论(lùn)上，在碰撞之后，子弹星系团大部分的质量将位于所有(yǒu)这些气(qì)体所在(zài)的中间区域。那(nà)么(me)我(wǒ)们通过什(shén)么来验证它(tā)的质量区域到底(dǐ)是(shì)不是(shì)集中在中间呢(ne)？前不(bù)久，詹(zhān)姆(mǔ)斯(sī)韦伯太空望(wàng)远镜(jìng)传回了宇宙当中第(dì)一张(zhāng)全彩的高(gāo)清照片，在照片(piàn)中我(wǒ)们可以明显地看到很多星(xīng)系(xì)似乎被拉伸产生了(le)巨(jù)大的(de)形(xíng)变。其实这些(xiē)星系本身并不(bù)是(shì)真的(de)被扭曲了(le)，也不是韦伯望远镜出了什么问(wèn)题(tí)，而是这样极遥(yáo)远的天(tiān)体和我们(men)地球上的(de)观测者之(zhī)间(jiān)。被一个质量(liàng)超级(jí)巨大(dà)的天体遮挡，这个超大质量(liàng)的东(dōng)西的引(yǐn)力，会使(shǐ)身后更遥远星(xīng)系(xì)的(de)光(guāng)都(dōu)发生了扭曲(qū)。这个现象就是(shì)引力(lì)透镜效(xiào)应(yīng)。这(zhè)个巨大的天体可能(néng)是超大质量的黑洞或者(zhě)是暗(àn)物质。

所(suǒ)以(yǐ)当人(rén)们对子弹星系团(tuán)观测的(de)时候，发现它的(de)大质量区(qū)域并不是在(zài)中间，而(ér)是在(zài)两(liǎng)侧(cè)。所以最好的(de)解释方法就是(shì)当星团发生全部的碰撞时，可被观测到(dào)的质量气体被卡在了中间，暗物质(zhì)则直接通过(guò)了这个(gè)区域，并(bìng)在两边形(xíng)成(chéng)了引(yǐn)力透镜。对子弹星系团的引力(lì)透镜研究也被(bèi)认为(wèi)是暗物(wù)质存在的(de)迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还有(yǒu)来自宇宙(zhòu)当中最古老的光。从宇宙大爆炸(zhà)开(kāi)始，38万年(nián)之后，可见(jiàn)光(guāng)终于可以(yǐ)畅通无(wú)阻(zǔ)地穿越在(zài)宇宙当(dāng)中了。经过了130多亿年之后，这(zhè)些光在(zài)宇宙空间背景(jǐng)上(shàng)留下了(le)各(gè)相同性(xìng)的微(wēi)波辐射。其中红色的部分(fēn)表(biǎo)示温度(dù)较(jiào)高的区域，蓝色则表示相对较(jiào)冷的区域，但实际上它们之间的温差只有万(wàn)分之一。

科学家们通(tōng)过对前(qián)景背景分离后的二值图像进行连(lián)通域提(tí)取和标记之后发现，如(rú)果宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中没有暗(àn)物(wù)质，图形(xíng)看起来不应该(gāi)是这样(yàng)的(de)，而随着暗(àn)物(wù)质的增加，一些峰值的幅度(dù)会减(jiǎn)小，才变得看起来“和谐(xié)”。为(wèi)了(le)匹配(pèi)宇宙微波背景(jǐng)辐(fú)射的测量值，我(wǒ)们需要的暗(àn)物质大约是普通(tōng)物质的(de)5倍(bèi)。这个数字(zì)与(yǔ)解释星系当(dāng)中(zhōng)恒星运动所需要的暗物质比例是一(yī)致的(de)。这(zhè)就意味着。

用了一个简单的理论框架(jià)，就很好地(dì)解(jiě)释了很(hěn)多(duō)不(bù)同的观测结果。而暗物质的本(běn)质就(jiù)是宇(yǔ)宙当中存在着某种类型的粒子，它们不参与任何其他的电磁作(zuò)用，只通(tōng)过引(yǐn)力来相互作用。所以如果(guǒ)能够找到这种(zhǒng)粒子的(de)存在，就相当于找到(dào)了暗物质存在的实际证据。这(zhè)种(zhǒng)粒(lì)子到底是什么？科(kē)学家们已经提出了数十种的(de)假(jiǎ)想目标，而要寻(xún)找这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(shí)年当中，人类为了寻找这(zhè)些看不见、摸不到，几(jǐ)乎不(bù)会与常规(guī)物质相互作用的(de)“暗物质”，科学家们已经进行(xíng)了超过50次(cì)的实验，却没有任何实质性的发现(xiàn)，除了一个地方，意大(dà)利的格兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下(xià)1400米处的地下矿井当中，藏(cáng)着地球上最大的地(dì)学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个(gè)三(sān)层(céng)楼高的探测器，一直(zhí)致力于寻找暗(àn)物质粒子的周期(qī)性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里的科(kē)学家声称观测到(dào)了某种信号。经过了20多年的(de)数据收(shōu)集(jí)，人们(men)发(fā)现了一个有(yǒu)趣的事(shì)情(qíng)。探测率(lǜ)会在每(měi)年的(de)6月份达(dá)到峰值，然后在11月降到最低(dī)，而且在20年当(dāng)中每年都是一样。一些科(kē)学(xué)家认为这可能是人类发现暗物质的(de)第一个直接(jiē)证据。

但是为什么(me)暗物质会产生(shēng)周期性的(de)年(nián)度信号呢？刚才我们(men)讲了太阳(yáng)系正在以220公(gōng)里200克是几两 200克是多少毫升/秒的速度围绕着银河系进行移动(dòng)，那么如果(guǒ)暗物质(zhì)存在宇(yǔ)宙当(dāng)中，这意味(wèi)着我们(men)也在以这(zhè)样的速度在穿越(yuè)着(zhe)暗物(wù)质流，这个(gè)过程中会产生相应的(de)振荡，同时地(dì)球又(yòu)以30公(gōng)里(lǐ)/秒的速(sù)度围(wéi)绕(rào)太(tài)阳进行旋转。所以有半(bàn)年的时间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银(yín)河系的方向(xiàng)是一致(zhì)的，而另外(wài)半年(nián)则与之相反。

而在6月(yuè)份(fèn)的时候(hòu)，地(dì)球与太阳(yáng)的方向正好(hǎo)达到完(wán)全一致，这是(shì)理论上地球穿越暗物(wù)质流最(zuì)快的时段(duàn)。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管(guǎn)在(zài)实际的情(qíng)况中，太阳系相对银河(hé)系的平面呈现了60度的倾斜，但是这(zhè)并不(bù)影响(xiǎng)这个理论的有效性。

因此科学家认(rèn)为这可以用来解(jiě)释，研究人员们所观测(cè)到的周期性信(xìn)号(hào)。当然也可能有其(qí)他(tā)的情况，造成这种年度周期信号(hào)的差异也可(kě)能是(shì)温度、湿(shī)度(dù)、土壤中的水分、高山(shān)上的积雪(xuě)，甚至连意大利游客的数量也符合这个周期的规律。

所以(yǐ)，科学(xué)家们又(yòu)在南半球建立(lì)了一个几(jǐ)乎(hū)相同(tóng)的实验室，这里的(de)季节与(yǔ)之前的(de)实验室正好相反(fǎn)，而在这里，地球(qiú)穿过暗物质(zhì)流(liú)的运动(dòng)特征和第(dì)一个(gè)实验室是一(yī)样的。

因此(cǐ)，如(rú)果在这(zhè)里可以得到相(xiāng)同(tóng)的信号，就可以成为暗(àn)物质所存在(zài)的非常有(yǒu)力(lì)的证据了。但(dàn)是(shì)由于这个(gè)实验室(shì)刚刚建成(chéng)不久，所(suǒ)以截至(zhì)目前还无法提(tí)供相应的数(shù)据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将会发射一(yī)台(tái)新的望远镜，这(zhè)台太空(kōng)望远镜叫做“南希格(gé)雷斯罗(luó)曼”，它(tā)的主镜大小跟哈勃(bó)望远镜相同，但它(tā)的宽(kuān)视场(chǎng)仪器提供的视野是哈勃红(hóng)外仪器的(de)100倍。南希格雷斯罗曼太(tài)空望远镜其(qí)中一(yī)个(gè)关(guān)键的用途就是探索暗物质背后(hòu)的奥秘，对于探测的结果(guǒ)，我们(men)只能拭目(mù)以待了(le)。费米实验室粒子(zi)天体物理中心(xīn)的科学家丹琥珀(pò)和(hé)贾森斯特芬研究发(fā)现，如果暗物(wù)质存在，它们极有可能拥有另一种神秘的效(xiào)应，这种暗物质(zhì)效(xiào)应，会支(zhī)持宇宙(zhòu)当中生命的诞生，或者说是(shì)生命进(jìn)化(huà)的一个重要因素(sù)。

如果这一理论得(dé)到(dào)进(jìn)一步的证实(shí)，那(nà)么遍布宇(yǔ)宙当中的暗(àn)物质(zhì)会不会意味着人(rén)类并不孤单(dān)呢(ne)？或许在宇宙当中某(mǒu)个(gè)角落的行星上，暗(àn)物质(zhì)正在通过这(zhè)样的效应(yīng)创造生命。当然(rán)，这(zhè)些(xiē)推论的大(dà)前提是(shì)要先找到暗物(wù)质存(cún)在的(de)实际证据(jù)。那么小伙(huǒ)伴们，你们觉得暗物质(zhì)到底200克是几两 200克是多少毫升存(cún)不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更(gèng)新的动力(lì)！

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