宇(yǔ)宙是“人为制造”的？为何会(huì)存在科(kē)学无法解释的(de)“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟是(shì)什么？人云南有哪几个市 云南是几线城市(rén)类(lèi)为(wèi)了寻找暗物质存在的证(zhèng)据，科学家们在过去的几十(shí)年当中(zhōng)进行了超过50次的长期(qī)实验，但是(shì)却(què)没有发(fā)现任何的有效(xiào)证(zhèng)据。除(chú)了一个地方，在1687年出(chū)版(bǎn)的自然(rán)哲学数学原理一书(shū)中，埃萨克牛顿发表了万有引(yǐn)力定律，它揭示了宇宙(zhòu)中天体运(yùn)动的规(guī)律(lǜ)。往后的几百年(nián)来，当天文(wén)学家(jiā)们发现某些(xiē)天体运行轨(guǐ)道(dào)出现(xiàn)异常，不符合(hé)万(wàn)有引力定律的时候，他们就会知道(dào)，周围一(yī)定有(yǒu)未知的天体通过(guò)引(yǐn)力在摄(shè)动(dòng)它(tā)的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶就通过天(tiān)王星(xīng)运行轨(guǐ)道的异常(cháng)，推(tuī)算并且发(fā)现了海王星的(de)存在。另外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的(de)发现都是应用(yòng)万有引(yǐn)力(lì)定律所取(qǔ)得重(zhòng)大天文成(chéng)就的(de)例(lì)子。但是这些发现都是(shì)在(zài)恒星(xīng)系统的尺度当中，可当我们(men)上(shàng)升到星系或者是(shì)星团的尺度(dù)，事情就开始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理(lǐ)学家弗里(lǐ)茨兹威基正在研究(jiū)和测量后发(fā)星系团的质量。这是一个由数千个星系(xì)所组成的(de)巨大星系团，这些星系被(bèi)引力(lì)束缚在(zài)一起。测量星系团的质量一般会使用到两种方法(fǎ)，当两种方法(fǎ)结果一(yī)致，就可(kě)以确定(dìng)其质量的范围。

第一种是(shì)获得其"光度学的质量"，需(xū)要的数(shù)据是测(cè)量(liàng)各个星系的光度。

第二(èr)种是(shì)动力学质(zhì)量的计算，是利用光谱(pǔ)红移(yí)测量星系(xì)团(tuán)中的各个(gè)星系相对于星系团(tuán)的运动速度。当测量结果出来(lái)之后，兹(zī)威基(jī)彻底懵(měng)了(le)，“动力学质量”竟然是(shì)“光(guāng)度学(xué)质(zhì)量”的400倍。这意味(wèi)着，后发座星系(xì)团有99%的质量消失了，或者说这99%的(de)质量并(bìng)不以可见光(guāng)的形(xíng)式(shì)所存在，我们无法看到。最诡(guǐ)异(yì)的是，在测量(liàng)速度(dù)的过程(chéng)中，兹威基发现星系(xì)团(tuán)中很(hěn)多星系的速度比理论(lùn)上要快得多(duō)，按照牛顿(dùn)的运动学定(dìng)律，仅靠这些可见星系(xì)的质量(liàng)所产生的引力是无法将它们束缚(fù)在(zài)星系团内的(de)，它们早就应该被抛出星系(xì)团(tuán)之外了，除非有一(yī)种(zhǒng)神秘(mì)的力量在起作用，这种力量来源(yuán)于(yú)某种隐(yǐn)形的物质(zhì)。

据此，兹维基提出了这样部(bù)分不可见(jiàn)的(de)暗质，它不发散光(guāng)、吸光、反射光，但(dàn)是它们却占(zhàn)据着(zhe)宇(yǔ)宙中绝(jué)大部分的(de)质(zhì)量。只是当(dāng)时的人们对这(zhè)样(yàng)的一种说(shuō)法(fǎ)不屑一(yī)顾。

直到40年(nián)之后(hòu)，“暗物质”这(zhè)个词才再(zài)一次出(chū)现。天文学家(jiā)维拉鲁宾和肯特福(fú)特在观测仙(xiān)女座星系中(zhōng)的恒星(xīng)运动。理论上(shàng)来说，距离(lí)中心(xīn)越(yuè)远(yuǎn)的恒星在其轨道上的运(yùn)行速(sù)度(dù)就会越(yuè)慢。但是他们观测(cè)的结果(guǒ)却让人感到不(bù)可思议。

随着与中(zhōng)心距离的增加，恒星的旋转速度几(jǐ)乎(hū)保持不变。可是根(gēn)据牛顿的万有引力定律，在星系(xì)当中如果没有足够大的质量(liàng)来吸引(yǐn)它(tā)们，这些外围的恒(héng)星早就被甩到宇(yǔ)宙(zhòu)当中了。基于这种(zhǒng)现象，科学家们会(huì)使用(yòng)一种(zhǒng)相对标准(zhǔn)的方法来解释暗物质的存在，这(zhè)种方法就是(shì)测(cè)量(liàng)星系当中(zhōng)气体在(zài)X轴上距(jù)离星系中心的距离，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋转速度。如果出现异常的结果，就(jiù)认(rèn)为是由(yóu)暗(àn)物质的力(lì)量(liàng)进入其中(zhōng)。

于是(shì)科(kē)学(xué)家们(men)通过射电望远镜测量了(le)距离(lí)星系中心(xīn)更远距离(lí)的氢(qīng)元素，发(fā)现它(tā)们(men)的旋转(zhuǎn)速度并不符合牛顿的(de)力学定律。我们(men)的太(tài)阳(yáng)系也不例外，太阳系位于银河系的第三悬(xuán)臂之上，距离银河系中心2.6万(wàn)光年，根据万有引力(lì)定律进行计算(suàn)，太阳系的运(yùn)行速(sù)度应(yīng)该是160千米(mǐ)/秒，但实际上，太阳系(xì)正在(zài)以(yǐ)220千(qiān)米/秒的速度(dù)围绕(rào)银河(hé)系旋(xuán)转，这个(gè)实际速度远远大于理论速度(dù)，那么(me)产生以上这种向心加速(sù)度的原(yuán)因很(hěn)可能就是存在着一种我们(men)看(kàn)不到的物质，是这些暗物质的引力效应将星系(xì)聚集在了一起。

也是从这时(shí)开始(shǐ)，越来(lái)越多的研究人员开(kāi)始相信暗物质(zhì)的存在。科学家根据星系外恒星轨道的速度(dù)，估算在星系(xì)当中(zhōng)暗物质(zhì)的(de)质(zhì)量占整个星系质量的85%。但是，暗(àn)物质并不是唯一(yī)可以解释这个(gè)现象的原因。在一项新(xīn)的研(yán)究(jiū)当中，科学(xué)家们(men)发现，几(jǐ)乎(hū)没有引力效应的遥远恒星之间，也会(huì)出(chū)现速度上的微小差异(yì)。另(lìng)外，天文学家还发现了一个反(fǎn)常的星系(xì)，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离地球大(dà)约2.5亿光年(nián)，大小和(hé)银河系不多，但(dàn)是星系当中存(cún)在的恒(héng)星数量却只有银(yín)河(hé)系的千分之(zhī)一(yī)。

所以在理论上，该星系必(bì)须存在暗物质，否则就会(huì)分崩离析。但是(shì)科学家们使(shǐ)用最先进的(de)望(wàng)远镜对其(qí)进行了40个小时(shí)的详(xiáng)细测量之后，发(fā)现星系中的恒星运动是(shì)可以用正常的物质和力学定律来解释的(de)。那(nà)么又有人(rén)提出(chū)，也许(xǔ)该星系的(de)暗物质，已(yǐ)经被附(fù)近的另一个(gè)大(dà)星系剥离(lí)了。奇怪的是，它(tā)的附近没有任何星系存在。造(zào)成(chéng)这些现象的(de)除了(le)暗物质(zhì)的假说之(zhī)外，另一种可能就是(shì)人类(lèi)对(duì)引力的理(lǐ)解还不够全面，引力很可能在不同尺度空(kōng)间中的(de)工作方式(shì)是不同的，这(zhè)意味着在(zài)行星(xīng)系尺度中的天体会(huì)沿(yán)着它(tā)们(men)的轨道(dào)，按照(zhào)我们所(suǒ)理解的方(fāng)式运动。但是上升到星系(xì)和星团的尺度，引(yǐn)力(lì)之(zhī)间的相互作用则是不同的方式。对于在星系团之间的相互作用(yòng)，科学家还引(yǐn)入了外部场效应的概念，指(zhǐ)的(de)是在数百万光年的规(guī)模上，巨大(dà)的质量(liàng)之间会产生(shēng)对(duì)彼(bǐ)此(cǐ)特殊的(de)效果，这个理论叫做MOND蒙(méng)德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立，这(zhè)意味(wèi)着我(wǒ)们(men)需(xū)要对(duì)现在的(de)物理定律(lǜ)进行修(xiū)正，这些发(fā)现也让很多人认为暗物质假(jiǎ)说理论就(jiù)此终结。但(dàn)是在宇(yǔ)宙当中还(hái)有关于暗物质存(cún)在的其(qí)他的(de)理(lǐ)论(lùn)证据，这些(xiē)理(lǐ)论证据是蒙德理(lǐ)论(lùn)所没法解(jiě)释的“引力透(tòu)镜”。

径向距离(lí)为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的星系团所组成，类似这样(yàng)的星团，它们(men)大部分的普通质(zhì)量(liàng)都在星(xīng)系的气体当(dāng)中。当(dāng)星(xīng)团以1000万公里/小时发生碰撞的时候(hòu)，星际气体(tǐ)的(de)相互作用(yòng)就会导致(zhì)温度的急剧升(shēng)高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹(dàn)星(xīng)系团大部分的质(zhì)量(liàng)将位于所有这些(xiē)气体所(suǒ)在(zài)的中(zhōng)间区域。那么我们通过什么来验证它的质(zhì)量区域到底是不是集中在中(zhōng)间(jiān)呢？前不久，詹(zhān)姆(mǔ)斯韦伯(bó)太空望(wàng)远镜传回了宇(yǔ)宙当中第(dì)一张全彩的(de)高清照片，在照片中我(wǒ)们可以明显地看(kàn)到很多星系似乎被拉伸产生(shēng)了巨(jù)大的形变。其(qí)实这些(xiē)星系本(běn)身(shēn)并不是真的被扭曲了(le)，也不是韦伯望远镜(jìng)出了什么(me)问题，而(ér)是这样极遥远的天体和我们地球上(shàng)的(de)观测者之间。被一个质(zhì)量超级巨大的天体遮(zhē)挡，这个超大质量的(de)东西(xī)的引力，会使身后(hòu)更遥远(yuǎn)星系的(de)光都发生(shēng)了扭曲。这个现象(xiàng)就是引力透镜效(xiào)应。这个巨大的天体(tǐ)可能是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所以当人们对子弹星系团观测的时候，发现它的大质量区域(yù)并不是在中间，而是在两侧。所以(yǐ)最好的解释方法(fǎ)就是当(dāng)星团发生全部的(de)碰撞(zhuàng)时，可被(bèi)观测到(dào)的质量(liàng)气(qì)体被卡在了中间(jiān)，暗(àn)物(wù)质则直接通过了这个区域，并在两边形成了引力透镜。对(duì)子弹星系团的引力透镜研究也被认为是暗物质存(cún)在的迄今为止最好的理论(lùn)证据(jù)。

除此之(zhī)外，还有(yǒu)来自宇宙当中最古老的(de)光。从(cóng)宇宙(zhòu)大爆炸开始(shǐ)，38万年之后，可见(jiàn)光(guāng)终于可以畅(chàng)通无阻地(dì)穿越在宇宙当中了。经过(guò)了130多亿年(nián)之后，这(zhè)些(xiē)光在宇(yǔ)宙空(kōng)间背景上留下了各相同(tóng)性(xìng)的微波辐(fú)射。其中红色的部分表(biǎo)示温(wēn)度(dù)较高的区(qū)域(yù)，蓝色(sè)则表示相(xiāng)对较冷的区域，但实际上它们(men)之间的温差只有(yǒu)万分之一。

科学家们通过(guò)对前景(jǐng)背景分离后的二值图像(xiàng)进行连通域提取和(hé)标记之(zhī)后发现，如果宇宙(zhòu)当中没有暗物质，图形看(kàn)起(qǐ)来不应该是这样的，而随着暗物质的增加，一些(xiē)峰值(zhí)的(de)幅度会(huì)减(jiǎn)小，才变得看起(qǐ)来“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙(zhòu)微波背景辐射(shè)的测量值，我(wǒ)们需要(yào)的暗物质(zhì)大(dà)约(yuē)是普通物质的5倍。这(zhè)个数字(zì)与解释星系(xì)当中恒(héng)星运(yùn)动所(suǒ)需要的(de)暗物质比例(lì)是(shì)一致(zhì)的。这就意味着。

用了一个简单的理论框(kuāng)架，就很好地解释了很多不同的(de)观测结(jié)果。而暗物质的本质就是宇(yǔ)宙当(dāng)中存(cún)在着某(mǒu)种(zhǒng)类型的粒(lì)子，它们不参与任何其他的电磁作用，只通过(guò)引力来(lái)相互作(zuò)用。所以如(rú)果能够(gòu)找(zhǎo)到这种粒子的存(cún)在，就相当于找(zhǎo)到了暗物质存在的实际证据。这种粒(lì)子到底是(shì)什么？科学(xué)家们已经提出了数十种的假想(xiǎng)目标，而要寻找这些不同的目标粒子所(suǒ)需要的实验方(fāng)式也不相同。在过(guò)去的几十年当(dāng)中，人类为了寻(xún)找(zhǎo)这些看不见(jiàn)、摸不到，几(jǐ)乎不会与常(cháng)规物质(zhì)相(xiāng)互作用(yòng)的“暗物质”，科(kē)学家们已经进行了超过50次的实验，却没有任(rèn)何实(shí)质性的(de)发现，除了一个地方，意大利的格兰萨(sà)索山(shān)，隶(lì)属(shǔ)于阿尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处(chù)的地下(xià)矿井当中，藏着地球上最大的地学(xué)实(shí)验室(shì)，这个实(shí)验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高的(de)探测器，一直致力于(yú)寻找(zhǎo)暗物质(zhì)粒子的周期性(xìng)震(zhèn)荡。

自1997年(nián)以(yǐ)来，这里的科(kē)学(xué)家声称观测到了某(mǒu)种信号(hào)。经过了20多年的数据收集(jí)，人(rén)们(men)发现了一个有趣的事(shì)情。探测率会在每(měi)年的6月(yuè)份达到峰值，然后在11月降到最云南有哪几个市 云南是几线城市低，而且在20年当中每年(nián)都(dōu)是(shì)一样。一(yī)些(xiē)科学家认为这可能是(shì)人类发现暗(àn)物质的第一个直接(jiē)证据。

但(dàn)是为(wèi)什么暗物(wù)质(zhì)会(huì)产生周(zhōu)期(qī)性的年度信(xìn)号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系正在以(yǐ)220公(gōng)里/秒的速度(dù)围(wéi)绕着银河系进行移动，那么如果暗物质存(cún)在宇宙当(dāng)中，这意味着我们也(yě)在以(yǐ)这样的(de)速度在穿越(yuè)着(zhe)暗物质流，这个过(guò)程中会产生(shēng)相应的振荡，同时地球又(yòu)以30公里(lǐ)/秒的速度(dù)围绕太(tài)阳进行旋转。所以有(yǒu)半(bàn)年(nián)的时间，地球围绕太阳的(de)方向(xiàng)与太阳环绕银(yín)河系的方向是一致(zhì)的，而(ér)另外半(bàn)年(nián)则与之相反(fǎn)。

而(ér)在6月份的(de)时(shí)候，地球与太阳的方向正好达到完全一(yī)致，这是理论上(shàng)地球穿越暗物(wù)质流最快的时段(duàn)。而在11月份，又恰好达(dá)到了(le)最慢值。尽(jǐn)管(guǎn)在实(shí)际(jì)的情况中，太阳系相对(duì)银(yín)河(hé)系(xì)的(de)平面呈(chéng)现了60度的倾斜，但(dàn)是这并不影响这个理论的有效(xiào)性。

因(yīn)此科学家认为这可(kě)以用来(lái)解释，研(yán)究人员们所观(guān)测到的(de)周期性信号。当然也可能(néng)有(yǒu)其他的情(qíng)况，造成(chéng)这种年(nián)度周(zhōu)期(qī)信号的(de)差异也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至连意大利游(yóu)客(kè)的数量(liàng)也符合(hé)这个周(zhōu)期的(de)规(guī)律。

所以，科学家们又在南半球(qiú)建立了一(yī)个(gè)几(jǐ)乎(hū)相(xiāng)同的(de)实验室，这里的季(jì)节与之前的实验室正好(hǎo)相反，而在(zài)这里，地球穿过暗物质(zhì)流的运动特征和(hé)第一个实(shí)验室是一样的。

因此(cǐ)，如果(guǒ)在(zài)这(zhè)里可(kě)以(yǐ)得到相同的信(xìn)号，就(jiù)可(kě)以成为暗物质所存在(zài)的非常有力的证据了。但(dàn)是由(yóu)于这个实验室刚刚(gāng)建成不久，所以截至目前还无法提(tí)供相应的数(shù)据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太空(kōng)望远镜(jìng)叫做“南希格雷斯罗(luó)曼(màn)”，它的主镜大(dà)小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它的宽视场仪(yí)器(qì)提供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希(xī)格雷斯(sī)罗曼太空望远镜其(qí)中一个关(guān)键的用途就是探(tàn)索暗物(wù)质背后的奥秘(mì)，对于探测的结(jié)果，我(wǒ)们只能拭目(mù)以(yǐ)待了。费米实验室粒子天(tiān)体(tǐ)物理中心的科(kē)学家丹琥珀和贾森斯(sī)特芬研究发现，如果暗物质(zhì)存在(zài)，它(tā)们极(jí)有(yǒu)可能拥有另(lìng)一(yī)种神秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙(zhòu)当(dāng)中生命的诞生，或者说是生命进化的(de)一个(gè)重要(yào)因素(sù)。

如果这(zhè)一理(lǐ)论(lùn)得到进一(yī)步的证实，那么(me)遍布(bù)宇(yǔ)宙当中的暗(àn)物质会(huì)不会意(yì)味着人(rén)类并(bìng)不孤单呢(ne)？或许在宇宙当中某个角落的行星上，暗(àn)物质正在通过这样(yàng)的效应(yīng)创造生命。当然(rán)，这些推(tuī)论的(de)大前(qián)提是(shì)要先找到暗物质(zhì)存在的实(shí)际证据。那么小(xiǎo)伙伴们(men)，你们(men)觉得暗物(wù)质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢(huān)请点赞，你的支(zhī)持是我更新的(de)动力！

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