宇宙是(shì)“人为制造”的(de)？为何会存在(zài)科(kē)学(xué)无(wú)法解释的(de)“暗物质(zhì)”？暗物(wù)质又究竟是(shì)什么？人(rén)类为了寻找暗物质存在(zài)的证据，科学家们在过去的几十年(nián)当中进行了超过50次的长期实(shí疫情转段是什么意思，中专转段是什么意思)验，但是却没有(yǒu)发现(xiàn)任何的(de)有效证(zhèng)据。除了(le)一个地(dì)方，在1687年出版的自(zì)然哲学数学原(yuán)理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发表(biǎo)了万有(yǒu)引力定律，它揭示(shì)了宇(yǔ)宙(zhòu)中天体运动的规律。往(wǎng)后的几(jǐ)百年来，当天文学家们发(fā)现某些(xiē)天(tiān)体(tǐ)运(yùn)行轨(guǐ)道出现异(yì)常，不符合万(wàn)有引力定律的时候，他们(men)就会知道，周(zhōu)围一定有未知的(de)天体通过引力在摄动(dòng)它的轨道(dào)。比如在1846年，奥本勒(lēi)维耶(yé)就(jiù)通过天王星运行轨(guǐ)道的(de)异常(cháng)，推算并且发现了海王星的存在。另外，哈雷(léi)彗星(xīng)、冥王星的发现都是应(yīng)用(yòng)万有引(yǐn)力定律所取得(dé)重大天文成就的例子。但(dàn)是这些(xiē)发现都是在恒星系统的尺度当中，可当(dāng)我们上升到星系(xì)或者是星团的尺度，事(shì)情就开始变(biàn)得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗(fú)里(lǐ)茨兹威基正在(zài)研究和测量后发(fā)星(xīng)系团(tuán)的质量。这是一个由数千个星系(xì)所组成的巨大星系团(tuán)，这些星(xīng)系被引力束缚在(zài)一起。测(cè)量星系(xì)团的质(zhì)量(liàng)一般会使用(yòng)到(dào)两(liǎng)种方法(fǎ)，当两种方法结果(guǒ)一致，就可以确定其质量的范围。

第一种是获(huò)得其"光度学(xué)的质量"，需要的数据是测量各个星系(xì)的(de)光度。

第二(èr)种是动力(lì)学质(zhì)量的计算，是利用光(guāng)谱(pǔ)红移测量(liàng)星系团中的各个星系相对于星系团的运(yùn)动(dòng)速度(dù)。当测量结果出(chū)来之后，兹威基(jī)彻底懵(měng)了，“动力学质量”竟然是“光度学(xué)质量”的400倍。这意味着，后(hòu)发座(zuò)星系团(tuán)有99%的质量消失了，或者说这99%的质量并(bìng)不以可(kě)见光的形式所存在，我们无(wú)法(fǎ)看到。最诡异的是(shì)，在测(cè)量速度的过程(chéng)中(zhōng)，兹威基(jī)发现星系团(tuán)中很多星(xīng)系的速度比理论上要快得多，按照牛(niú)顿的运(yùn)动(dòng)学定(dìng)律(lǜ)，仅靠(kào)这(zhè)些可见(jiàn)星(xīng)系的质量(liàng)所产生的引力是无法将它们束缚(fù)在星系(xì)团(tuán)内(nèi)的，它们早就应该被抛出星系团之外(wài)了，除(chú)非有一种神(shén)秘的力(lì)量在起作用(yòng)，这(zhè)种力量来源于(yú)某种隐形的物质(zhì)。

据(jù)此，兹维基提出了(le)这样部(bù)分不(bù)可(kě)见(jiàn)的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但(dàn)是它(tā)们却(què)占据(jù)着宇宙中绝大(dà)部分的质量。只(zhǐ)是(shì)当时的人们对这样(yàng)的(de)一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗(àn)物质(zhì)”这个词才再一次出(chū)现。天文学(xué)家维(wéi)拉鲁宾(bīn)和肯特(tè)福特在观测(cè)仙女座(zuò)星系中的恒星运(yùn)动(dòng)。理(lǐ)论上来说，距离中心越远(yuǎn)的恒星在其轨道上的运行速度就会越慢。但(dàn)是他们观测(cè)的结(jié)果却让人感到不可思议。

随着与中心距离的增加(jiā)，恒(héng)星的旋转(zhuǎn)速度(dù)几乎保持不(bù)变。可(kě)是(shì)根据牛顿的万(wàn)有(yǒu)引力定律，在星系(xì)当中(zhōng)如(rú)果没有足够大的(de)质量来吸引它们，这些外围的恒(héng)星早(zǎo)就被(bèi)甩(shuǎi)到宇宙当(dāng)中了。基于这种现象(xiàng)，科学家(jiā)们会使用一(yī)种相对标准的方法来(lái)解释暗物质(zhì)的(de)存(cún)在，这种方(fāng)法就是(shì)测(cè)量星系当中气体在X轴上距离星系中(zhōng)心(xīn)的距(jù)离，以及在Y轴上气体的旋转速度(dù)。如果出现异(yì)常的结果，就认(rèn)为是由暗物质的力量进(jìn)入(rù)其中(zhōng)。

于是科学(xué)家们(men)通过射电望远镜测(cè)量(liàng)了距(jù)离星(xīng)系中心(xīn)更远距离(lí)的氢(qīng)元(yuán)素，发(fā)现它们的旋转速度(dù)并(bìng)不(bù)符合(hé)牛顿的力学定(dìng)律(lǜ)。我们(men)的(de)太阳(yáng)系也不例外，太阳系位于银河系(xì)的第(dì)三悬臂之上，距离银河系中(zhōng)心(xīn)2.6万光年，根(gēn)据万有引力定律进行计算(suàn)，太阳(yáng)系的运(yùn)行速(sù)度(dù)应该是160千米/秒，但实际(jì)上(shàng)，太阳(yáng)系正在以220千(qiān)米/秒的速度围绕(rào)银河系旋转，这个实(shí)际速度(dù)远远大于理论(lùn)速度，那(nà)么产生以上这(zhè)种向心加速度(dù)的原因很可能就是存(cún)在着一种(zhǒng)我们看不到(dào)的物质，是这些暗物质的引力效应(yīng)将星系聚集在(zài)了一起。

也是从这时开始(shǐ)，越来越(yuè)多的(de)研究人员(yuán)开始相(xiāng)信暗(àn)物质(zhì)的存在。科学(xué)家根据星系外恒(héng)星轨道的速度(dù)，估算在(zài)星系当(dāng)中暗物(wù)质的质量占(zhàn)整个(gè)星系质量(liàng)的(de)85%。但是，暗物质并不是(shì)唯一(yī)可以解释(shì)这个(gè)现象的(de)原因。在(zài)一项新(xīn)的研究当中，科学家们发现，几(jǐ)乎没有引力效(xiào)应的(de)遥(yáo)远恒星之(zhī)间，也会出(chū)现速度上的微(wēi)小(xiǎo)差异。另外(wài)，天文学(xué)家还发现了(le)一个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距离地球(qiú)大约2.5亿(yì)光年，大(dà)小和银河系不多(duō)，但是星系(xì)当(dāng)中存在的恒星数量却只(zhǐ)有银河系的(de)千(qiān)分之一。

所以在理论上，该星系必须(xū)存在暗物质，否则就会分崩(bēng)离析(xī)。但是科学家们(men)使(shǐ)用(yòng)最(zuì)先进的望(wàng)远镜(jìng)对其(qí)进行了40个(gè)小(xiǎo)时的详细测量之(zhī)后，发现(xiàn)星系中的恒星运动是(shì)可以用正常的物质(zhì)和力学定律(lǜ)来解(jiě)释的。那(nà)么又有人提(tí)出，也许(xǔ)该星系的暗物质，已经被附近的另一(yī)个大星系剥离了。奇怪(guài)的(de)是，它的附近没有任何星系存(cún)在(zài)。造成这(zhè)些(xiē)现象的(de)除了暗物(wù)质的假说(shuō)之外，另(lìng)一种可能就是人类(lèi)对引力的(de)理解还不(bù)够全面，引(yǐn)力(lì)很可能(néng)在不同尺度空间中(zhōng)的工作方式是(shì)不同(tóng)的，这意味着在行星系(xì)尺度中的天体会沿(yán)着它(tā)们的轨道(dào)，按照我(wǒ)们所理解的方式运动(dòng)。但是上升到星(xīng)系和(hé)星团的尺度(dù)，引(yǐn)力(lì)之间(jiān)的相互作(zuò)用则是不同的(de)方式。对于在星(xīng)系团(tuán)之间的相互(hù)作(zuò)用，科(kē)学(xué)家还引入了外部场(chǎng)效应的(de)概(gài)念，指(zhǐ)的是在数百万光年的规模上(shàng)，巨大的质量之(zhī)间会产生(shēng)对(duì)彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙疫情转段是什么意思，中专转段是什么意思(méng)德理论成立，这意味着我们需要对现在的物理定律进行(xíng)修正，这些发现也让很多人认为暗物质假说(shuō)理(lǐ)论(lùn)就此终结。但是(shì)在宇宙当中还有关于暗物质存在的其他(tā)的(de)理(lǐ)论证据，这些理论(lùn)证据是(shì)蒙德理论所(suǒ)没法解释(shì)的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹(dàn)星系团，由两(liǎng)个碰(pèng)撞的(de)星系团所(suǒ)组成，类似这(zhè)样的星团，它们大部分的普(pǔ)通质(zhì)量都在(zài)星系的(de)气体当中(zhōng)。当星团以(yǐ)1000万公里(lǐ)/小时发生碰撞的时候，星际气体的(de)相互作用就会导致温(wēn)度的急剧升(shēng)高(gāo)，速度大幅降(jiàng)低。所以在理论(lùn)上，在碰撞之后，子弹星系团大部分的(de)质量将位于所有这些气(qì)体所(suǒ)在的中(zhōng)间(jiān)区域。那么我们通过什么(me)来验证它的质量区域到底是不是集中(zhōng)在(zài)中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太空(kōng)望远镜传回了宇宙当中(zhōng)第一张全彩的高(gāo)清照片，在照(zhào)片中我(wǒ)们可(kě)疫情转段是什么意思，中专转段是什么意思以明显地看(kàn)到很多星系似乎被拉(lā)伸产生(shēng)了巨大的形(xíng)变。其实(shí)这些星(xīng)系本身(shēn)并不(bù)是真的被扭曲了(le)，也(yě)不是韦伯(bó)望远镜出了什么(me)问题，而是这样极遥远的(de)天(tiān)体(tǐ)和(hé)我们地球上的观测者(zhě)之间。被一个质(zhì)量(liàng)超(chāo)级巨大的(de)天体遮(zhē)挡，这个超大质量的(de)东(dōng)西的引力，会使身后更遥远星系的光都发生(shēng)了扭曲(qū)。这个现象(xiàng)就是引力透镜效应。这个巨大的(de)天体可能(néng)是(shì)超大质量的(de)黑洞(dòng)或者是暗物(wù)质。

所以当人们对子弹星系团观(guān)测的时候，发现它的大质量(liàng)区域并不是(shì)在(zài)中间，而是在两(liǎng)侧。所以最好的解释(shì)方法(fǎ)就是当星团发生全部的碰撞时(shí)，可(kě)被观测到的质(zhì)量气(qì)体被卡在了(le)中间(jiān)，暗物(wù)质(zhì)则(zé)直(zhí)接(jiē)通过了这个区域，并(bìng)在两边形成(chéng)了(le)引力透镜。对子弹星(xīng)系团的(de)引力(lì)透镜研究也被认为是暗物质存(cún)在的迄今为(wèi)止最(zuì)好的理(lǐ)论证据(jù)。

除此之(zhī)外，还有(yǒu)来(lái)自宇宙当中最古老的光。从宇宙(zhòu)大(dà)爆炸(zhà)开始，38万年之后，可见光终于(yú)可以畅通(tōng)无阻地穿越在宇宙当中了。经(jīng)过了(le)130多亿年(nián)之后，这些(xiē)光(guāng)在宇(yǔ)宙空(kōng)间背(bèi)景上留下了各相同性的微波(bō)辐(fú)射。其(qí)中红(hóng)色(sè)的部(bù)分(fēn)表示温度较高(gāo)的区域，蓝色则(zé)表(biǎo)示相对较冷的区域，但实际(jì)上它们之间的温差只有万分之一(yī)。

科学家们(men)通过(guò)对前景背景(jǐng)分离(lí)后(hòu)的二值图像(xiàng)进(jìn)行连通域(yù)提取和标记之后发现(xiàn)，如(rú)果宇宙当(dāng)中没有(yǒu)暗物质，图形看(kàn)起来不应该(gāi)是(shì)这样(yàng)的，而(ér)随着暗物质(zhì)的增(zēng)加(jiā)，一(yī)些峰(fēng)值的幅度会减小(xiǎo)，才变得看(kàn)起来“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙微波背景辐射(shè)的测量值，我们(men)需要的(de)暗物质大约是普通物质的5倍。这个(gè)数字与解释星(xīng)系当中恒星运动所(suǒ)需要的暗物(wù)质比例是(shì)一致的。这就意味着(zhe)。

用了(le)一个简单(dān)的(de)理论框架，就很好地解释了(le)很(hěn)多不同的观测(cè)结果。而暗物质的本质就是宇宙(zhòu)当中存(cún)在着某种类型的(de)粒(lì)子，它们不参与任(rèn)何(hé)其他的电(diàn)磁作用(yòng)，只通(tōng)过引力来相互作用。所(suǒ)以如果能够(gòu)找(zhǎo)到这种粒子的存在，就相当于找到了暗(àn)物质存在的实(shí)际证据。这种粒子到(dào)底是什么？科学(xué)家(jiā)们已经(jīng)提出(chū)了数十种的(de)假想目标，而要寻找这些不同的目(mù)标粒子所(suǒ)需要(yào)的(de)实验方式也不相(xiāng)同。在过去的几十(shí)年当(dāng)中，人类为了(le)寻找这些看不见、摸不到，几乎不会与(yǔ)常规物(wù)质(zhì)相互作(zuò)用的“暗(àn)物质”，科(kē)学家们已经进(jìn)行了超过50次(cì)的实(shí)验，却没有(yǒu)任何实质(zhì)性的(de)发现，除了一个地方，意大利(lì)的格兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔(ěr)卑斯(sī)山(shān)脉。

在山下1400米处的地(dì)下矿井当中，藏着地球(qiú)上最大(dà)的(de)地学(xué)实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高的探(tàn)测器，一(yī)直致(zhì)力(lì)于(yú)寻找暗(àn)物(wù)质粒子的(de)周期性震(zhèn)荡(dàng)。

自1997年以来，这里的科学家(jiā)声称观测到了某种信号。经过(guò)了(le)20多年(nián)的数据(jù)收集，人们发现(xiàn)了一个有(yǒu)趣的(de)事情(qíng)。探测率会在每年的(de)6月(yuè)份达到峰值，然(rán)后在(zài)11月降到最低，而且在20年当中(zhōng)每年都是一样。一些(xiē)科学家认(rèn)为这可能(néng)是人类发(fā)现(xiàn)暗物质的第一个(gè)直接证(zhèng)据。

但(dàn)是为什么暗(àn)物质(zhì)会产生周期性的年(nián)度信(xìn)号(hào)呢？刚才我们讲(jiǎng)了太(tài)阳系正在以220公里/秒的速度围绕着(zhe)银河系进行移动，那么如果暗物质存在宇(yǔ)宙当中，这意味着(zhe)我们也在以这样的速度在穿越(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公里/秒的速(sù)度围(wéi)绕(rào)太阳(yáng)进行旋(xuán)转。所以(yǐ)有半年的(de)时(shí)间，地球围绕太(tài)阳的方向(xiàng)与太阳环(huán)绕银河(hé)系(xì)的方向是一致(zhì)的，而(ér)另外(wài)半年则与之相反。

而在6月份的时(shí)候，地球与(yǔ)太阳的(de)方向正好达到(dào)完全一致，这是理论上地球穿越暗物质流最快(kuài)的时段。而在11月份，又恰好达到了最(zuì)慢值。尽管在实际的情(qíng)况(kuàng)中，太阳(yáng)系相对(duì)银(yín)河系的(de)平面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是(shì)这并不影响这个理(lǐ)论的(de)有效性(xìng)。

因此科(kē)学家认为这可(kě)以用来解(jiě)释，研究(jiū)人员们(men)所观测(cè)到的周期性信号。当然也可能(néng)有其(qí)他的(de)情况，造成这种年度周期信号的(de)差(chà)异(yì)也可(kě)能(néng)是温度、湿度、土(tǔ)壤中(zhōng)的水(shuǐ)分、高(gāo)山上的积雪，甚至连(lián)意大利(lì)游客的数量(liàng)也(yě)符合这个周期的规(guī)律。

所以，科学(xué)家们又(yòu)在南半球(qiú)建立了一个几乎相(xiāng)同的实验室，这里的(de)季节与(yǔ)之前的(de)实验室正好(hǎo)相(xiāng)反，而在这里(lǐ)，地球穿过暗物质流的运动特征和第一个实验室是一样的(de)。

因此，如果在这里(lǐ)可以得到相同的(de)信号(hào)，就可以成(chéng)为暗物质所存在的非常有力的证据了。但(dàn)是由于(yú)这个实(shí)验室刚刚建(jiàn)成不久，所以截至目前还无法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台(tái)新的望远镜，这(zhè)台太(tài)空望(wàng)远镜叫做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大小(xiǎo)跟哈勃(bó)望远镜相(xiāng)同，但(dàn)它的宽(kuān)视场仪(yí)器(qì)提供的视野是哈(hā)勃红外仪器的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键的用途就是(shì)探索暗物质背后的(de)奥(ào)秘，对于探测的结果，我们只(zhǐ)能拭目以待了。费米实验室粒子天体物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现(xiàn)，如(rú)果暗物质(zhì)存在(zài)，它们(men)极有可能拥有另一种神秘的(de)效应(yīng)，这种(zhǒng)暗物质效应，会(huì)支持宇(yǔ)宙当中生命的诞生，或(huò)者说是生命进化的一个重(zhòng)要因素。

如果这(zhè)一理论(lùn)得到进一步的证(zhèng)实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不(bù)会意味(wèi)着人类并不(bù)孤单呢？或许在宇宙当(dāng)中某(mǒu)个角落的行(xíng)星上，暗物(wù)质正(zhèng)在(zài)通过这样的效应创造生(shēng)命(mìng)。当然，这(zhè)些推论的大(dà)前提是(shì)要先(xiān)找(zhǎo)到暗(àn)物质(zhì)存在(zài)的实际证(zhèng)据(jù)。那么小伙伴(bàn)们，你们觉得暗物(wù)质到底存不存在呢(ne)？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持(chí)是我(wǒ)更新的(de)动力(lì)！

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