宇(yǔ)宙是(shì)“人为(wèi)制造”的？为何会(huì)存(cún)在科学无法解释的“暗(àn)物质”？暗(àn)物质又究竟(jìng)是什么？人(rén)类(lèi)为了寻找暗(àn)物(wù)质存在的(de)证据，科学家们(men)在过去的几(jǐ)十年当中进行了(le)超过(guò)50次的长期实(shí)验，但是却没有发现任何的(de)有(yǒu)效证据。除(chú)了一(yī)个(gè)地方，在1687年出版的自(zì)然(rán)哲学数学(xué)原理一书中，埃萨克(kè)牛顿发表(biǎo)了(le)万有(yǒu)引力定(dìng)律，它揭示(shì)了宇宙中天体运动的规律。往后的几百年来，当天文学家(jiā)们发现某些(xiē)天体运行轨道出现异常，不符(fú)合万有引力定律的(de)时候，他们就会知道，周围(wéi)一定(dìng)有未知的天体(tǐ)通(tōng)过引力在摄动它的(de)轨道。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通过天王星运行轨道(dào)的异常(cháng)，推算(suàn)并且发现了海王(wáng)星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用万有引力定律所取得(dé)重(zhòng)大天文(wén)成就的例子。但是这些发现(xiàn)都(dōu)是在恒星系统的尺(chǐ)度当中，可当我们上(shàng)升到星系或者是星团(tuán)的尺(chǐ)度，事情就开始变得(dé)诡异了(le)。

1933年，瑞士的物理学家弗(fú)里茨兹(zī)威(wēi)基(jī)正在研究和测量后发星(xīng)系团的(de)质量。这是一(yī)个由(yóu)数(shù)千(qiān)个星系(xì)所组成的巨大星系团(tuán)，这些(xiē)星系(xì)被引力(lì)束缚在一(yī)起。测量星系团的(de)质量一般(bān)会(huì)使用(yòng)到两种方法，当两种方法(fǎ)结果一致(zhì)，就可以确定其质量的范(fàn)围(wéi)。

第一种是获(huò)得(dé)其"光度学的质量(liàng)"，需要的(de)数(shù)据(jù)是测量各个星(xīng)系的光度。

第二(èr)种是动力学质量的计算，是利用光(guāng)谱红(hóng)移测量星系团(tuán)中的各个星系相对(duì)于星系团的运动速(sù)度。当(dāng)测(cè)量(liàng)结果(guǒ)出(chū)来(lái)之后，兹(zī)威基(jī)彻底(dǐ)懵(měng)了，“动(dòng)力学(xué)质量”竟然(rán)是(shì)“光度学质量”的400倍(bèi)。这意味(wèi)着，后(hòu)发座星系团有99%的质量(liàng)消失了(le)，或者说这99%的质量并不以可见光(guāng)的形式(shì)所存(cún)在，我(wǒ)们无法看到。最诡异的(de)是，在测量速度(dù)的过程中，兹威基发现星系团中(zhōng)很多星系的速度(dù)比(bǐ)理(lǐ)论上要快得多，按照牛顿的(de)运动学定律(lǜ)，仅(jǐn)靠这些可见星(xīng)系(xì)的质量所产(chǎn)生(shēng)的(de)引力(lì)是(shì)无法将它们束缚在星系团内(nèi)的，它们早就应该被抛(pāo)出(chū)星系团之外了，除非有一种神秘(mì)的力量在起作用，这种力量(liàng)来源于(yú)某种隐(yǐn)形(xíng)的物质。

据此，兹维基(jī)提出了这样部分不可见的暗质，它不发散光(guāng)、吸光、反射光，但(dàn)是它(tā)们却占(zhàn)据着宇宙中(zhōng)绝大(dà)部分的质量。只(zhǐ)是当时的(de)人们对这样的(de)一种说法不屑一顾。

直到40年(nián)之后(hòu)，“暗物质”这个词(cí)才再一次出(chū)现。天文学家维拉鲁宾和(hé)肯特(tè)福特在(zài)观测仙女座(zuò)星系中的(de)恒星运动。理论上来(lái)说(shuō)，距离中(zhōng)心越远的恒星在其轨道上的运行速度就会越慢。但是他们(men)观测的结果却让人感到不可思议。

随着(zhe)与中心(xīn)距离(lí)的增加，恒星的旋(xuán)转速度几乎保持不变。可是(shì)根(gēn)据(jù)牛顿的(de)万有(yǒu)引力定律，在星系当(dāng)中如果没有足够大的质量来吸引它(tā)们，这些(xiē)外围的恒星(xīng)早就(jiù)被甩到宇宙(zhòu)当中了。基于(yú)这种现(xiàn)象(xiàng)，科学家们会使用一(yī)种相对(duì)标准的方法来解(jiě)释暗物质的存在(zài)，这种方法就是测量星系当中(zhōng)气体在X轴(zhóu)上距离星系中心的(de)距离(lí)，以及在(zài)Y轴(zhóu)上气体的旋(xuán)转速度。如果出现异(yì)常的结果，就(jiù)认(rèn)为(wèi)是由暗物质的力量进入其中。

什么叫人文关怀，人文关怀体现在哪些方面io="0.46758039008961516" data-type="jpeg" data-w="1897" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/67429f249a21ea5.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

于(yú)是科(kē)学(xué)家们通过射电望远(yuǎn)镜测量了(le)距离星系(xì)中心更(gèng)远距离的氢元素，发现它们的(de)旋转速(sù)度并不符合牛顿的力(lì)学(xué)定律。我们的(de)太阳系也不例(lì)外，太阳系(xì)位于银河(hé)系的第(dì)三悬(xuán)臂之上，距离银(yín)河系(xì)中心(xīn)2.6万光(guāng)年，根据万有引力定(dìng)律进(jìn)行计(jì)算(suàn)，太阳系的运行速(sù)度应该是160千米/秒，但实(shí)际(jì)上(shàng)，太(tài)阳(yáng)系正(zhèng)在以220千米/秒的(de)速度围绕银河系旋转，这个实际速度(dù)远远大于理论(lùn)速度，那么产生以(yǐ)上这种向心加速度的原因很可能就(jiù)是存在着一种(zhǒng)我(wǒ)们看不到的物质，是这(zhè)些暗物质(zhì)的引力效应将星系聚集在了(le)一(yī)起。

也是(shì)从这时开(kāi)始，越来越多(duō)的研(yán)究人员开始相(xiāng)信暗(àn)物质的存在。科学(xué)家根据星系外恒星轨道的速(sù)度，估算在(zài)星系当中暗(àn)物质的质(zhì)量占整个(gè)星(xīng)系(xì)质量(liàng)的85%。但是(shì)，暗(àn)物质(zhì)并不是唯一(yī)可以解释这个现象的原因。在一项新的(de)研(yán)究当(dāng)中，科学家们发(fā)现，几乎没有引力(lì)效(xiào)应的(de)遥(yáo)远恒(héng)星(xīng)之(zhī)间，也(yě)会出现(xiàn)速度上的(de)微小差(chà)异。另外，天文学家还(hái)发现(xiàn)了一个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约(yuē)2.5亿光年，大小和银河系(xì)不多，但是星(xīng)系当中(zhōng)存在的恒星数量(liàng)却只有(yǒu)银河(hé)系(xì)的千(qiān)分之(zhī)一。

所(suǒ)以在理(lǐ)论上，该星系必须存(cún)在暗(àn)物质，否则就会(huì)分崩离析。但(dàn)是科(kē)学家(jiā)们(men)使用最(zuì)先进的望远镜对其进(jìn)行了(le)40个小时的详细(xì)测量之后(hòu)，发(fā)现星系中的(de)恒星运(yùn)动是可以(yǐ)用正常的(de)物(wù)质(zhì)和力学定律来解释的(de)。那么(me)又(yòu)有人提出(chū)，也许(xǔ)该(gāi)星系的暗(àn)物质，已经被附近(jìn)的另一个大星(xīng)系剥离了。奇怪的是，它的附近没有(yǒu)任何(hé)星系(xì)存在。造成这些现(xiàn)象(xiàng)的除了暗物质的假(jiǎ)说之外，另(lìng)一种可能就是人类对引力(lì)的(de)理解还不够全(quán)面(miàn)，引力(lì)很可(kě)能(néng)在不(bù)同尺度空(kōng)间中的工作(zuò)方式是不同的，这意味(wèi)着在行星系尺度中的天体会沿(yán)着它们的(de)轨(guǐ)道，按照我(wǒ)们所理解的方式(shì)运动。但是上升(shēng)到星系和星团的(de)尺度，引力之间的(de)相互作用则是不同的方(fāng)式。对于在星系团之间的(de)相互(hù)作用，科学家还引入了外部场效应的概念，指的(de)是在数百(bǎi)万光年的规(guī)模上(shàng)，巨(jù)大的质(zhì)量(liàng)之间会产(chǎn)生对彼此特殊的效果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这意味(wèi)着我们需要对(duì)现在的物理定律进(jìn)行修正(zhèng)，这些发现也(yě)让很(hěn)多人认为暗物(wù)质假说(shuō)理论就(jiù)此终结。但是在宇宙当中还(hái)有关于暗物质存(cún)在的其(qí)他的理论(lùn)证据，这(zhè)些理论证据是蒙德理论(lùn)所(suǒ)没(méi)法解(jiě)释的“引力(lì)透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光年(nián)的子弹(dàn)星系(xì)团(tuán)，由两个碰(pèng)撞的(de)星(xīng)系团所组成(chéng)，类似这样的星团，它们大部分(fēn)的普(pǔ)通质量都(dōu)在星系的气体当中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星(xīng)际气体(tǐ)的相互作用就会导致温度的急剧升高，速度(dù)大(dà)幅(fú)降低。所(suǒ)以在理论上(shàng)，在碰撞之后(hòu)，子弹星系团大部(bù)分的质量将(jiāng)位于所有这(zhè)些(xiē)气体所在的中间区域。那(nà)么我(wǒ)们通过什么来验(yàn)证它的质(zhì)量区域到(dào)底是不是集中在中间呢？前(qián)不(bù)久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远镜传回(huí)了(le)宇宙当(dāng)中第一张全彩的高清照片(piàn)，在照片(piàn)中我(wǒ)们可以明(míng)显地看到很多星系似乎被拉伸产生(shēng)了巨(jù)大的形变。其实(shí)这些星系(xì)本身并不是(shì)真的被(bèi)扭(niǔ)曲了，也(yě)不是(shì)韦伯望远镜出(chū)了什么问题，而(ér)是这样极遥远的天体和我们地球上的(de)观测者(zhě)之间。被一个质量(liàng)超级巨大的天体(tǐ)遮挡(dǎng)，这个(gè)超大质量的东西的引力，会使身后更遥远星系的(de)光都发生(shēng)了扭曲。这个现象(xiàng)就是引力(lì)透(tòu)镜效应。这个巨大的天体(tǐ)可(kě)能是(shì)超(chāo)大质(zhì)量的黑(hēi)洞或者是暗物质(zhì)。

所以(yǐ)当人们对(duì)子弹星系团观测(cè)的时候，发现它的大(dà)质量区域并不是在中间，而是在两(liǎng)侧(cè)。所(suǒ)以(yǐ)最好的解(jiě)释方法就是当星团发生全部的碰撞时，可被观测到的质量气(qì)体被卡在了中间，暗物质则直接(jiē)通过(guò)了这个区域，并在(zài)两(liǎng)边形(xíng)成(chéng)了(le)引力(lì)透镜。对子弹星系团的引力透镜研究(jiū)也(yě)被认为是(shì)暗物质存在的迄今为止最好的理论证据。

除此(cǐ)之外(wài)，还有(yǒu)来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸(zhà)开始，38万年之后，可(kě)见光终于可以畅通无阻地穿(chuān)越在(zài)宇(yǔ)宙当中(zhōng)了(le)。经(jīng)过了130多亿年(nián)之(zhī)后，这些光(guāng)在宇宙空间背景(jǐng)上(shàng)留下(xià)了(le)各(gè)相同性(xìng)的微波辐射。其中红色的部(bù)分表示温度(dù)较高的区域(yù)，蓝色则表示相(xiāng)对(duì)较冷的区(qū)域(yù)，但(dàn)实际上它们(men)之间的(de)温差(chà)只有万分之(zhī)一。

科学家(jiā)们通过(guò)对前景(jǐng)背景分(fēn)离(lí)后的(de)二值(zhí)图像进行连通域提取和标记(jì)之后发现(xiàn)，如果宇宙当中没有暗物(wù)质，图形(xíng)看(kàn)起来(lái)不应该是这样(yàng)的(de)，而随着暗物质的(de)增加，一些(xiē)峰值的幅度会(huì)减小，才(cái)变得看起来“和谐”。为了(le)匹配(pèi)宇宙微波背景辐射的测量值(zhí)，我们需要的暗物质大约是(shì)普通物质的5倍。这个数字与解释星系当中恒(héng)星(xīng)运动所需要的(de)暗物质(zhì)比(bǐ)例(lì)是一致的。这就意(yì)味着。

用了一个简(jiǎn)单的理(lǐ)论框架，就很好地解释了很多不同的观测(cè)结果。而(ér)暗物质的本质就是宇宙当中存在着某(mǒu)种类型(xíng)的粒子，它们(men)不参与任何其他的电(diàn)磁(cí)作(zuò)用，只通(tōng)过(guò)引力来相(xiāng)互作用。所以如果能够(gòu)找(zhǎo)到这(zhè)种粒子的存在(zài)，就相当于找到(dào)了暗物质(zhì)存在的(de)实(shí)际证据。这种粒子到(dào)底是什(shén)么(me)？科(kē)学家(jiā)们已经提出(chū)了数十种的(de)假(jiǎ)想(xiǎng)目标，而要寻(xún)找这(zhè)些不同的目(mù)标(biāo)粒子所需(xū)要的实验(yàn)方式也不相同。在过(guò)去的几十年当(dāng)中，人类为了(le)寻找这些(xiē)看(kàn)不见、摸不到，几乎不会与常规物质(zhì)相互作用的“暗物质”，科学家们(men)已经进行(xíng)了(le)超过50次的实验，却(què)什么叫人文关怀，人文关怀体现在哪些方面没(méi)有任何实质性(xìng)的发(fā)现，除了(le)一个(gè)地方，意(yì)大利(lì)的格(gé)兰萨(sà)索山，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米处的地(dì)下矿井当中，藏(cáng)着地(dì)球上最(zuì)大的地学实验室(shì)，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼高的探(tàn)测(cè)器，一直(zhí)致力于寻(xún)找暗(àn)物质粒子(zi)的周(zhōu)期性震荡。

自(zì)1997年以(yǐ)来，这里的科学家声(shēng)称观(guān)测(cè)到了某种信号。经过了20多年的数据(jù)收(shōu)集(jí)，人们发现了(le)一个有(yǒu)趣(qù)的事情。探测率(lǜ)会在每年(nián)的6月(yuè)份达到(dào)峰(fēng)值，然后在11月降到(dào)最(zuì)低，而且(qiě)在20年(nián)当中每(měi)年(nián)都(dōu)是一样。一(yī)些(xiē)科学家(jiā)认为这可能(néng)是(shì)人类发现暗物质(zhì)的第一(yī)个直(zhí)接(jiē)证(zhèng)据。

但是为(wèi)什么暗物质会产(chǎn)生周(zhōu)期性的年(nián)度信(xìn)号呢(ne)？刚(gāng)才我们讲了太(tài)阳(yáng)系(xì)正在以(yǐ)220公里/秒的(de)速度围绕着银河系进行(xíng)移动(dòng)，那么如果暗物质存(cún)在宇宙当中，这意味着我们也在以(yǐ)这样的速度在(zài)穿越(yuè)着暗物质流，这个过程中会产生相应的振荡，同时地球又以30公(gōng)里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有半年的(de)时间(jiān)，地球围绕(rào)太(tài)阳的方向与(yǔ)太阳环绕(rào)银(yín)河系的方(fāng)向(xiàng)是(shì)一致的，而另外半年(nián)则与之相反。

而在(zài)6月份的时候，地球与太阳的方向正好达到完全一致(zhì)，这(zhè)是理论(lùn)上(shàng)地(dì)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(zhí)。尽管在实际(jì)的(de)情况中，太阳(yáng)系相对(duì)银河系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影响这个理(lǐ)论(lùn)的有效性(xìng)。

因此科(kē)学(xué)家认为(wèi)这可以用(yòng)来解释，研究人员们所观测到的周期性信号。当(dāng)然也可能有(yǒu)其他的情况，造成这(zhè)种年(nián)度周期信(xìn)号(hào)的差(chà)异(yì)也可能(néng)是温度、湿度、土壤中的水分、高山(shān)上的积雪，甚至连意大(dà)利游客的数量也符合(hé)这(zhè)个周期的规律(lǜ)。

所以，科学家们又在南半球建立了一个几(jǐ)乎相同(tóng)的实验(yàn)室，这(zhè)里的(de)季节与(yǔ)之前(qián)的实验室(shì)正好相反，而在(zài)这里，地球(qiú)穿过暗物质流的运动特征(zhēng)和(hé)第一(yī)个实验室是(shì)一(yī)样的(de)。

因此，如(rú)果在这里(lǐ)可以(yǐ)得(dé)到相同的(de)信号(hào)，就(jiù)可以成为暗物(wù)质所存(cún)在的(de)非常有力的证据(jù)了。但是由于这个实验室刚刚(gāng)建成不(bù)久，所以截至(zhì)目前(qián)还无法提供(gōng)相应的数据支持。另(lìng)外，在(zài)2025年，NASA将(jiāng)会发射(shè)一(yī)台新的望远镜，这(zhè)台太空(kōng)望远(yuǎn)镜(jìng)叫做“南希(xī)格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜(jìng)大小跟(gēn)哈勃望远镜相同，但它的(de)宽(kuān)视场仪器提供的视(shì)野(yě)是哈勃红外仪器(qì)的100倍。南(nán)希(xī)格雷(léi)斯罗曼太空望(wàng)远镜其(qí)中一个关(guān)键(jiàn)的(de)用途就是探索(suǒ)暗物质背后的奥(ào)秘，对于(yú)探测的结(jié)果，我们只能拭目以(yǐ)待了(le)。费米实验(yàn)室粒子(zi)天体物理中心(xīn)的科学家(jiā)丹(dān)琥珀和贾(jiǎ)森斯特(tè)芬研究发现，如(rú)果(guǒ)暗物(wù)质(zhì)存在，它们极有可(kě)能拥有另(lìng)一种神秘的效应，这种暗物质效应，会支持(chí)宇宙当中生命的(de)诞(dàn)生，或者说是生(shēng)命进化的什么叫人文关怀，人文关怀体现在哪些方面一个重(zhòng)要因素(sù)。

如(rú)果这一理论得到进一(yī)步的证(zhèng)实，那(nà)么遍布(bù)宇宙当中的暗物质会(huì)不(bù)会意味(wèi)着人类并(bìng)不孤单呢(ne)？或许在宇宙当(dāng)中某个角落的行星上，暗物质正在通过这(zhè)样的效应创造生命。当然，这些(xiē)推论的大前提是(shì)要(yào)先找到(dào)暗物质(zhì)存在(zài)的实际(jì)证据。那(nà)么(me)小伙伴们，你们觉(jué)得暗物质到底(dǐ)存(cún)不存(cún)在呢？喜欢请(qǐng)点(diǎn)赞，你的支持是(shì)我(wǒ)更新的动力！

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