宇宙(zhòu)是“人为制(zhì)造”的？为何会(huì)存在科学无(wú)法解释(shì)的“暗(àn)物质(zhì)”？暗物质又究(jiū)竟(jìng)是(shì)什么？人类为了寻找暗物质(zhì)存(cún)在的证据，科(kē)学(xué)家们在过去的(de)几(jǐ)十(shí)年当中进行了(le)超过50次的长期实验(yàn)，但是却(què)没有发现任何的有效证据(jù)。除了一个地方，在1687年出版的自然哲(zhé)学数学原理一(yī)书(shū)中，埃萨(sà)克(kè)牛顿发表了万有引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙(zhòu)中天体运(yùn)动的规(guī)律。往后的几(jǐ)百(bǎi)年来(lái)，当天文学家们发现某些天体运行轨道出现异常，不符合(hé)万有引(yǐn)力(lì)定律的时候，他们就会知道，周围一定有未(wèi)知(zhī)的天体(tǐ)通(tōng)过(guò)引力在摄动它(tā)的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星(xīng)运行轨道的异常，推算并且发现了(le)海(hǎi)王(wáng)星的存在。另外，哈雷(léi)彗(huì)星、冥王星(xīng)的发现都是应(yīng)用万有引力定律所取得(dé)重(zhòng)大天文(wén)成就(jiù)的(de)例子。但是这些发现(xiàn)都是(shì)在恒星系统的尺(chǐ)度当中(zhōng)，可(kě)当我们上升到星(xīng)系或者是(shì)星团的尺度，事情就开始(shǐ)变得诡异(yì)了。

九年一贯制教育是什么意思啊，九年一贯制啥意思ata-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，瑞(ruì)士的(de)物理(lǐ)学家弗里茨(cí)兹威基正在研究和测量后(hòu)发星系团的质量。这是一(yī)个由数千个星系所组成的巨(jù)大星系(xì)团(tuán)，这些星系被引力束缚(fù)在一(yī)起(qǐ)。测量星(xīng)系团(tuán)的质(zhì)量一般会(huì)使用到(dào)两种方法，当两种方法结果一致，就可以确定(dìng)其(qí)质量的范围。

第一种是(shì)获得(dé)其"光度学(xué)的(de)质量"，需要的数据是(shì)测量各个(gè)星系(xì)的光度。

第二种(zhǒng)是(shì)动力学质量的计算，是利用光谱(pǔ)红移测量星系团中的各个星(xīng)系相对于星(xīng)系团的运(yùn)动(dòng)速(sù)度。当测(cè)量结(jié)果出来之后，兹威基(jī)彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光(guāng)度学质量(liàng)”的(de)400倍。这意味(wèi)着，后(hòu)发座星(xīng)系团有99%的(de)质量消失了，或者(zhě)说这99%的(de)质量并不以可见(jiàn)光的形式所(suǒ)存在，我们无法(fǎ)看到。最诡异的是，在(zài)测量速度的(de)过程中，兹威(wēi)基发现星系团中(zhōng)很多(duō)星系(xì)的(de)速度比理论上要(yào)快得多，按(àn)照(zhào)牛顿(dùn)的运动学定律，仅靠这(zhè)些(xiē)可见星系的质量所(suǒ)产生的引力是无法将(jiāng)它们(men)束缚(fù)在星系团内的，它们(men)早就(jiù)应该被抛出(chū)星系团之(zhī)外了(le)，除非有一种(zhǒng)神秘(mì)的力(lì)量在起(qǐ)作用，这种力量来源(yuán)于(yú)某种(zhǒng)隐形的物(wù)质(zhì)。

据此，兹维基提(tí)出了(le)这样部分(fēn)不可见(jiàn)的暗质(zhì)，它不发散(sàn)光、吸光、反射光，但是(shì)它们却占据着宇宙(zhòu)中绝大部分的质量(liàng)。只是当时的人们对这样的一种说(shuō)法不屑(xiè)一顾(gù)。

直到40年(nián)之(zhī)后，“暗物(wù)质”这个词才再一次出现。天文学家维(wéi)拉鲁(lǔ)宾和(hé)肯特福特在观测仙女座星系中(zhōng)的恒星运(yùn)动。理论上来说，距离中心越远的恒星在其轨道上的运行速度就会(huì)越慢。但是他(tā)们(men)观(guān)测的结(jié)果却让人(rén)感到不可(kě)思议(yì)。

随着(zhe)与中心距(jù)离的增加，恒星的旋转速(sù)度几乎保持不变。可(kě)是根据牛顿(dùn)的万有引(yǐn)力定(dìng)律，在星系当中如果没有足(zú)够大的质(zhì)量来吸引它们(men)，这些(xiē)外围的恒星(xīng)早就被甩到(dào)宇宙当中了。基于这种现(xiàn)象，科学家们会使用一种相对标准的(de)方法来解释暗(àn)物(wù)质的存在，这种方(fāng)法就(jiù)是测量星系当(dāng)中气体在(zài)X轴上距离星(xīng)系(xì)中心(xīn)的距离，以(yǐ)及在Y轴上(shàng)气体(tǐ)的旋转(zhuǎn)速度。如果出现(xiàn)异常(cháng)的结果，就认为是由(yóu)暗物质的力量进入(rù)其中。

于是科学家们通过射电(diàn)望远(yuǎn)镜测(cè)量了距离星系中心更(gèng)远(yuǎn)距离的氢元(yuán)素，发现它们的(de)旋(xuán)转速度并不符合牛(niú)顿(dùn)的力学定律。我们的(de)太阳系也不例外(wài)，太阳系(xì)位于银河系的第三悬臂之(zhī)上，距(jù)离银河系中(zhōng)心2.6万光年，根据万有(yǒu)引力(lì)定律(lǜ)进行计算(suàn)，太阳(yáng)系的运行速度应该是160千米/秒，但(dàn)实际上，太阳系(xì)正(zhèng)在以220千米(mǐ)/秒的速度围绕银河系旋转，这个实际速度远远(yuǎn)大于理论速度，那么产生以上这种向心加速(sù)度的原因很可能就是存(cún)在着一种(zhǒng)我们看不(bù)到的(de)物质，是这些暗物质的引力效应将星系(xì)聚(jù)集在了一起(qǐ)。

也是(shì)从这时开始，越来越多(duō)的研究人(rén)员(yuán)开(kāi)始相信暗物质(zhì)的存在。科学家根据星系外恒(héng)星(xīng)轨道的速(sù)度，估算在(zài)星系(xì)当中暗物质(zhì)的质(zhì)量占整个星系质量(liàng)的85%。但是，暗物质(zhì)并不是唯一可以解释这个现象(xiàng)的(de)原(yuán)因。在一项新的研(yán)究(jiū)当中，科学(xué)家们发现，几乎(hū)没有引力效应的遥远恒星之间，也会出现速度(dù)上的微(wēi)小差异。另(lìng)外(wài)，天文学家还发现(xiàn)了(le)一个(gè)反(fǎn)常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地(dì)球大约2.5亿光年，大(dà)小和银河(hé)系不多，但是星(xīng)系当中存在(zài)的恒星数量(liàng)却只(zhǐ)有银河(hé)系的千(qiān)分之一。

所以(yǐ)在理(lǐ)论上(shàng)，该星系必(bì)须存在(zài)暗物质，否(fǒu)则就会分(fēn)崩离析(xī)。但是科学家们使(shǐ)用最先进的望远镜对(duì)其进行了40个小时的详细测量之后(hòu)，发现星(xīng)系中的恒星运动是可(kě)以用正常的物质和力学定(dìng)律来解释的。那么又(yòu)有人提出，也许该星系的暗(àn)物质，已经被附近的另(lìng)一个大星系剥(bō)离(lí)了。奇怪的是，它的(de)附近没有任(rèn)何星系存在(zài)。造成(chéng)这些现(xiàn)象的除(chú)了暗物质的假(jiǎ)说之外(wài)，另(lìng)一种可能就是人类对引力的理解还不够全面(miàn)，引(yǐn)力很可能(néng)在不(bù)同尺度空间(jiān)中的工作方式是不同的，这意(yì)味(wèi)着在行星系(xì)尺(chǐ)度中的天体会沿着它们的轨(guǐ)道，按照我们所理解的方式运动。但是上升到(dào)星系和星(xīng)团的尺度，引力之间(jiān)的相互作(zuò)用则是不同的方式。对于(yú)在星(xīng)系团(tuán)之间的相互作用，科学家还引入了外部(bù)场效应的概念，指的是在数百万光(guāng)年的规模上，巨大的(de)质量之间(jiān)会产生对彼此特殊的效果，这个理论(lùn)叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德(dé)理论成立(lì)，这意味着我们需要(yào)对(duì)现在的(de)物理(lǐ)定(dìng)律(lǜ)进行修(xiū)正(zhèng)，这(zhè)些发现(xiàn)也(yě)让很多人认为暗物(wù)质(zhì)假(jiǎ)说理论就(jiù)此终(zhōng)结。但是在宇宙当中还有关于暗物(wù)质存在(zài)的其他的理论证据，这些理论证据是蒙(méng)德(dé)理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的星(xīng)系团所(suǒ)组成，类(lèi)似这(zhè)样的星团，它们大部分(fēn)的普通质量都在(zài)星系的气体当(dāng)中。当星(xīng)团以1000万公里(lǐ)/小时(shí)发生(shēng)碰撞(zhuàng)的(de)时候(hòu)，星际气体的相互作(zuò)用(yòng)就会导致温(wēn)度的急剧(jù)升高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰(pèng)撞(zhuàng)之后(hòu)，子弹(dàn)星系团(tuán)大部分的(de)质量将位于所有这些气体所在的中间区域。那(nà)么我们通过(guò)什么来验证它的质量区(qū)域(yù)到底是不是集(jí)中在中间(jiān)呢？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太空望远(yuǎn)镜传回了宇宙当中第一张全(quán)彩(cǎi)的高清照片，在(zài)照(zhào)片(piàn)中我们可以明显地看到很多星系(xì)似乎被拉伸产生(shēng)了巨大的(de)形变。其实这些星系本身(shēn)并(bìng)不是真的被(bèi)扭曲了，也不(bù)是韦伯望远镜(jìng)出(chū)了什么问题，而(ér)是这样极遥远的天体和我们地球(qiú)上(shàng)的(de)观测者(zhě)之间。被一(yī)个质量超(chāo)级巨大的天体遮挡，这个超大质量(liàng)的东西的引(yǐn)力，会使身后更遥(yáo)远星系的光都(dōu)发生了扭曲。这(zhè)个现象(xiàng)就是引力透镜(jìng)效应。这个(gè)巨大(dà)的天体(tǐ)可能是超大质量的黑(hēi)洞(dòng)或者是暗物质。

所以(yǐ)当人们对子(zi)弹星(xīng)系团(tuán)观测的时候，发现它的(de)大质量区域并不是在(zài)中间(jiān)，而是在两(liǎng)侧。所以(yǐ)最(zuì)好的解(jiě)释方(fāng)法就是当星团发(fā)生全部的碰撞时，可(kě)被观(guān)测到的质量气体被卡(kǎ)在了中(zhōng)间，暗物质则直接通过了这个区域，并在(zài)两边形成了引力透镜(jìng)。对(duì)子弹星系团的引力透镜研究也被认为是暗物质存在的迄(qì)今为止最好(hǎo)的理论(lùn)证(zhèng)据。

除此之外，还有来(lái)自(zì)宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)最古老的光(guāng)。从宇(yǔ)宙大爆炸(zhà)开始，38万年之后，可见光终(zhōng)于可以畅通无阻地穿越(yuè)在(zài)宇宙(zhòu)当中了(le)。经(jīng)过(guò)了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景上留(liú)下了各相(xiāng)同性的微(wēi)波(bō)辐射。其中红色的(de)部(bù)分(fēn)表(biǎo)示温度(dù)较(jiào)高的区(qū)域，蓝色(sè)则表(biǎo)示相(xiāng)对较冷的区域，但实际上它们(men)之间的温差只有万分(fēn)之一(yī)。

科学家们通过对(duì)前景(jǐng)背景(jǐng)分离后(hòu)的二值(zhí)图像进行连通域提(tí)取和标记之后发现，如果宇宙当中(zhōng)没(méi)有暗物质，图形看起来不应该是这(zhè)样的，而随着暗物质的增加，一些峰值的幅度(dù)会(huì)减小，才变得看(kàn)起来“和谐(xié)”。为了(le)匹配(pèi)宇宙微波背(bèi)景辐射的测量值，我们需要的暗物(wù)质大约是普通物质的(de)5倍。这个数字与解释星系当中恒(héng)星(xīng)运动(dòng)所需要的暗物(wù)质比例(lì)是一(yī)致的。这就意味(wèi)着(zhe)。

用(yòng)了一个简单的(de)理论框架，就很好地解释(shì)了很多(duō)不同的观测结果。而暗物质(zhì)的(de)本质就(jiù)是(shì)宇宙当中存在着某种类型的(de)粒子，它们不参与(yǔ)任何其他的电磁作用，只(zhǐ)通过引(yǐn)力(lì)来(lái)相互作用(yòng)。所以如(rú)果(guǒ)能够找到这(zhè)种粒子的存(cún)在，就相(xiāng)当于找到了暗物质存在(zài)的(de)实际证据(jù)。这种粒子到底是什么？科学(xué)家们已经提出了数(shù)十种的假(jiǎ)想目标，而要寻找这些不同的目标粒子所(suǒ)需要的实(shí)验(yàn)方式也不相同。在过去的几十年当中，人类为了(le)寻找(zhǎo)这些看不见、摸(mō)不到，几乎不(bù)会(huì)与常规物质相互作用的“暗物(wù)质(zhì)”，科学家(jiā)们已经进行了超(chāo)过50次的实验，却没有任(rèn)何实质性的发(fā)现，除了一个地方，意(yì)大(dà)利的格(gé)兰萨索山，隶属(shǔ)于阿(ā)尔卑斯山脉(mài)。

在山(shān)下1400米(mǐ)处(chù)的地下(xià)矿井当中，藏着地球(qiú)上(shàng)最(zuì)大的地学实验室(shì)，这个实验(yàn)室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高(gāo)的探测器，一直致力于(yú)寻(xún)找(zhǎo)暗物(wù)质粒子的(de)周期(qī)性震荡。

自1997年以来，这(zhè)里的科学家(jiā)声称观测到了某种(zhǒng)信号(hào)。经过(guò)了(le)20多年(nián)的数(shù)据(jù)收集，人们发现了一个有趣的事情(qíng)。探测率会(huì)在(zài)每年的6月份达到峰值(zhí)，然(rán)后(hòu)在11月降(jiàng)到最低，而且在20年当中每年都(dōu)是一样(yàng)。一些科(kē)学家认(rèn)为这可能(néng)是(shì)人类发(fā)现暗物质(zhì)的第(dì)一(yī)个直(zhí)接证据。

但是(shì)为(wèi)什么暗(àn)物质会产(chǎn)生(shēng)周期性的年度信号呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公(gōng)里(lǐ)/秒的(de)速(sù)度围绕着银(yín)河(hé)系进行移动，那(nà)么如果暗(àn)物质(zhì)存(cún)在(zài)宇宙当中，这意味着我们也在以这样的速(sù)度在穿越着暗物质(zhì)流，这(zhè)个过程中会(huì)产生相(xiāng)应的振(zhèn)荡，同时地球又(yòu)以30公(gōng)里/秒(miǎo)的速度围绕太(tài)阳进行旋转。所以有半年的(de)时九年一贯制教育是什么意思啊，九年一贯制啥意思间，地球围(wéi)绕太阳的(de)方向(xiàng)与太阳环(huán)绕银河系(xì)的方向是一(yī)致的，而另外半(bàn)年则与之相反。

而在6月份(fèn)的时候(hòu)，地球与太阳(yáng)的(de)方向正好达(dá)到完全一致，这是(shì)理论(lùn)上地球穿越暗物(wù)质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到(dào)了最(zuì)慢值。尽(jǐn)管(guǎn)在实际的情况中，太阳系(xì)相对银河系的平(píng)面(miàn)呈现了60度的倾(qīng)斜，但是这并(bìng)不影响这个理(lǐ)论的有效性。

因此(cǐ)科学家认为这可以用来解释，研究人员(yuán)们所观测到的周期性信号(hào)。当然也(yě)可能有其(qí)他的(de)情(qíng)况，造(zào)成(chéng)这种年度周期信号(hào)的差异也可能是温度、湿度、土壤中的水分(fēn)、高山上的积雪(xuě)，甚至连(lián)意大利游(yóu)客的(de)数量也(yě)符合这个(gè)周(zhōu)期(qī)的规律(lǜ)。

所以，科学家们又在南半球建立了一个几乎(hū)相同的实验室(shì)，这里的季(jì)节与之前的实验室(shì)正好相反(fǎn)，而(ér)在(zài)这(zhè)里，地球穿过暗(àn)物质流(liú)的运动特征和第一个(gè)实验室(shì)是一样的。

因此，如果(guǒ)在这(zhè)里可以得到相(xiāng)同的信号(hào)，就可以成(chéng)为暗物(wù)质所存在的非常有力的证据(jù)了。但(dàn)是由(yóu)于(yú)这个实验室刚(gāng)刚建成不久，所以截至目前还无法(fǎ)提供相应的数据(jù)支持。另外，在2025年(nián)，NASA将(jiāng)会(huì)发射一(yī)台新的望远镜(jìng)，这(zhè)台(tái)太空望(wàng)远镜叫(jiào)做(zuò)“南希格雷斯罗曼”，它的(de)主镜大小跟(gēn)哈勃望远(yuǎn)镜相同(tóng)，但它(tā)的宽视场仪(yí)器提供的视野是哈勃(bó)红外仪器的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太空望远(yuǎn)镜其中一(yī)个关键的用途就是探(tàn)索暗物(wù)质背(bèi)后的奥秘，对(duì)于探测的(de)结(jié)果，我们只能拭目以待了。费(fèi)米(mǐ)实验室(shì)粒子天(tiān)体(tǐ)物理(lǐ)中(zhōng)心的(de)科学家丹(dān)琥珀和(hé)贾森斯特芬研究发(fā)现(xiàn)，如(rú)果(guǒ)暗物(wù)质存在，它们极(jí)有可能拥(yōng)有另(lìng)一种神秘的效应，这种暗物质(zhì)效应，会支(zhī)持(chí)宇宙当中生(shēng)命的诞生(shēng)，或(huò)者说是(shì)生命进化的(de)一个重要因(yīn)素。

如果这一理(lǐ)论得(dé)到(dào)进(jìn)一步的证实，那么(me)遍布宇宙(zhòu)当中的暗物质会不会意味着人类并(bìng)不孤单呢？或许在(zài)宇宙当中某个角落的行星上，暗物质正在通过这样(yàng)的效应创造生命。当(dāng)然(rán)，这些(xiē)推(tuī)论(lùn)的大前提是要先找到暗(àn)物(wù)质存在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗(àn)物质到底存不(bù)存在呢？喜欢请点赞，你的支(zhī)持是我更新(xīn)的动力！

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