宇宙是“人(rén)为(wèi)制造”的？为(wèi)何会存在(zài)科学无(wú)法解释的(de)“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人(rén)类为了寻(xún)找暗物质(zhì)存(cún)在的(de)证(zhèng)据，科学家们在过去的(de)几十年(nián)当中进行了超过50次的长期(qī)实验，但是却没有发现任何的(de)有效证据。除(chú)了一个地(dì)方(fāng)，在1687年出版的自然哲学数学(xué)原(yuán)理一(yī)书(shū)中(zhōng)，埃萨(sà)克牛顿建发集团是国企还是央企 建发员工有编制吗发表了万(wàn)有引(yǐn)力定(dìng)律，它揭示(shì)了宇宙中(zhōng)天体运动(dòng)的规律。往后的(de)几百年来，当天文学家们发现某些天体(tǐ)运行轨(guǐ)道(dào)出现异常，不符合万有引力定(dìng)律的时候，他们就会知道，周围一定(dìng)有未知(zhī)的天体通过引力在摄动(dòng)它的轨道。比如(rú)在1846年，奥本勒维耶就通过天(tiān)王星运行轨道的异(yì)常，推算并且(qiě)发现(xiàn)了海王星(xīng)的存在。另(lìng)外，哈雷彗(huì)星、冥(míng)王星的发现(xiàn)都是(shì)应(yīng)用万有引(yǐn)力定(dìng)律所取得重大天文成就的例子。但是这些(xiē)发现都(dōu)是在恒星系统的(de)尺度当中，可当(dāng)我们(men)上升到星系或者是星团的尺度，事情(qíng)就开(kāi)始变(biàn)得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨(cí)兹威基正在研究和(hé)测量后发星系(xì)团的质量。这是一个由数千个星系所组成的巨大(dà)星系(xì)团，这些星系被引(yǐn)力束缚在一起。测(cè)量星系(xì)团的(de)质量(liàng)一般会使用到两种方法，当两种方法(fǎ)结果(guǒ)一致，就可(kě)以确定(dìng)其质量的(de)范围。

第一种是获(huò)得(dé)其"光度学(xué)的(de)质量"，需要(yào)的数据是测量各(gè)个星(xīng)系的光度。

第二种是动力学质量的(de)计算，是利用光谱(pǔ)红移(yí)测量(liàng)星系(xì)团中的各个星(xīng)系相对于星系(xì)团的运(yùn)动速度。当测量结果(guǒ)出(chū)来之后，兹(zī)威基彻底懵了，“动力(lì)学质量”竟然是“光度学质(zhì)量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的(de)质量消失了(le)，或者说这(zhè)99%的质量(liàng)并不以(yǐ)可见(jiàn)光(guāng)的形式所存在，我们无(wú)法看到。最诡异的(de)是，在测量速度(dù)的过程(chéng)中(zhōng)，兹威基(jī)发现星系团(tuán)中很多星系的速度比理论上(shàng)要快得(dé)多，按照牛顿的运动学定律(lǜ)，仅靠(kào)这些(xiē)可见星系的质量所产生(shēng)的引力(lì)是无法将它(tā)们(men)束缚在(zài)星系团内的，它们早(zǎo)就应该被抛(pāo)出(chū)星系团之(zhī)外了，除非有一种神秘的力量在起(qǐ)作(zuò)用，这(zhè)种力量(liàng)来(lái)源于某(mǒu)种隐形的物质。

据此，兹(zī)维基提出了这样部分不可见的暗质(zhì)，它不发散光、吸光、反射光，但(dàn)是它们却占据着宇宙中绝大(dà)部分的质量(liàng)。只是当时的(de)人们对这样的一种(zhǒng)说法(fǎ)不屑一顾。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这个(gè)词(cí)才(cái)再一次出现。天文学家维拉鲁宾和(hé)肯特(tè)福(fú)特在(zài)观测(cè)仙女座星系(xì)中的恒星运(yùn)动(dòng)。理论上来说，距离中心(xīn)越远的恒(héng)星在(zài)其轨道上(shàng)的运行速度就会(huì)越慢(màn)。但是他们观(guān)测的结果却让人感(gǎn)到不可(kě)思议。

随着与(yǔ)中心距(jù)离的增加，恒星的旋转(zhuǎn)速度几乎保持不变。可是根(gēn)据牛顿的万(wàn)有引(yǐn)力(lì)定律，在星系当中如果没(méi)有足够大的质量来吸引它们，这些外围的恒星早就(jiù)被甩到宇宙当中了。基于这种现象，科学(xué)家们会(huì)使(shǐ)用一种相对标准的方法来解释暗(àn)物质的存在(zài)，这种方法就是(shì)测量星系(xì)当中气(qì)体在X轴上距(jù)离星系中心的(de)距离，以及(jí)在(zài)Y轴(zhóu)上气(qì)体的旋转(zhuǎn)速度。如(rú)果出现(xiàn)异常的结果，就认(rèn)为(wèi)是由暗物质的力(lì)量进(jìn)入其中。

于是(shì)科学家们通过射电望远镜测(cè)量了距离星系中心更远距离的氢(qīng)元(yuán)素(sù)，发(fā)现它们(men)的旋转速度并不符合(hé)牛顿(dùn)的力(lì)学(xué)定律。我们(men)的太阳系(xì)也不例外，太阳系位于(yú)银(yín)河(hé)系(xì)的第三(sān)悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根据(jù)万有引(yǐn)力定律进行计算，太阳(yáng)系的运行速度(dù)应该是160千(qiān)米(mǐ)/秒，但(dàn)实际上，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒的速度(dù)围绕银河系旋(xuán)转(zhuǎn)，这个实际(jì)速度远远大于理论速度(dù)，那么(me)产生以(yǐ)上(shàng)这(zhè)种向心加速度的原因很(hěn)可(kě)能就是存在着一种我们看不到的(de)物质(zhì)，是这(zhè)些暗物质的引力效(xiào)应将星系(xì)聚(jù)集(jí)在了一(yī)起。

也是从这时开始，越来(lái)越多的研究(jiū)人员开始相信暗物质的存在。科学家根据星系外恒(héng)星(xīng)轨道(dào)的速度，估算在星系当中(zhōng)暗(àn)物质的质量占整个星(xīng)系(xì)质量(liàng)的85%。但是(shì)，暗(àn)物(wù)质并(bìng)不(bù)是唯一可以解释这个现象的(de)原因。在一项新的研究(jiū)当中，科(kē)学(xué)家们(men)发现，几乎没有引力(lì)效应的(de)遥远恒星(xīng)之(zhī)间，也会出现速度上的微小差异。另外，天(tiān)文(wén)学(xué)家还(hái)发现了一(yī)个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距(jù)离地球大(dà)约2.5亿(yì)光年，大(dà)小和银河系不多(duō)，但是星系(xì)当中存在(zài)的恒星(xīng)数(shù)量却只有银河系(xì)的千(qiān)分之一。

建发集团是国企还是央企 建发员工有编制吗data-w="1484" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/a67445eab7c8392.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

所以在理论上，该星系必(bì)须存在暗物质(zhì)，否则就会(huì)分崩离析。但是科(kē)学家们使用(yòng)最先(xiān)进(jìn)的望(wàng)远镜对其进行了(le)40个小时的(de)详细测量(liàng)之后，发现星系中(zhōng)的恒(héng)星运动是(shì)可(kě)以用正常的(de)物质和力学定律来解释的。那么又有人提出(chū)，也许该(gāi)星系的暗物质，已经被附近的另一个大星系剥离了。奇怪(guài)的是，它的附近没(méi)有任何星系存在。造成这(zhè)些现象(xiàng)的(de)除了暗物质的假说(shuō)之(zhī)外，另一种可能就是人类对引力(lì)的理解(jiě)还不够全面(miàn)，引力很(hěn)可能在(zài)不(bù)同尺(chǐ)度空间(jiān)中的工作方(fāng)式(shì)是不同的，这意味着在(zài)行星系尺度中(zhōng)的(de)天(tiān)体会沿着它们的轨道，按照我们所理解的方式运动。但是(shì)上升到星系和(hé)星(xīng)团的尺(chǐ)度(dù)，引力之间的相互作用则(zé)是不同的方(fāng)式。对于(yú)在星(xīng)系团之间的相(xiāng)互作用，科学家(jiā)还引(yǐn)入了外部场效应的概念，指的(de)是在数百(bǎi)万光年的规模上，巨(jù)大的质量之间会(huì)产生对彼此(cǐ)特殊的效果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要对现在的(de)物理定律(lǜ)进行(xíng)修(xiū)正，这(zhè)些发现也让很多人认为暗物质(zhì)假(jiǎ)说理(lǐ)论就此终结。但是在(zài)宇宙当中还有(yǒu)关于暗物质存(cún)在的其他的理论证据，这(zhè)些理(lǐ)论证(zhèng)据是(shì)蒙德理(lǐ)论所没法(fǎ)解(jiě)释(shì)的“引(yǐn)力透镜(jìng)”。

径(jìng)向距离为(wèi)37亿(yì)光年的(de)子弹星(xīng)系团，由两个碰撞(zhuàng)的(de)星系团所组成(chéng)，类似这样的(de)星团，它们大部分的(de)普通质量都在(zài)星系的气(qì)体(tǐ)当中。当(dāng)星团(tuán)以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星际(jì)气体的相互作用就(jiù)会导致(zhì)温度的急剧(jù)升高，速度大幅降(jiàng)低。所以在理(lǐ)论上，在(zài)碰撞(zhuàng)之后，子弹星系(xì)团大部分的质量将位(wèi)于(yú)所有这些气体(tǐ)所(suǒ)在的中间区(qū)域(yù)。那么我们(men)通过什么来验(yàn)证(zhèng)它的(de)质量区域到底(dǐ)是不是集中在中间呢？前不(bù)久，詹姆(mǔ)斯韦伯太(tài)空(kōng)望(wàng)远(yuǎn)镜传回了(le)宇(yǔ)宙当中第一(yī)张全彩(cǎi)的高清照(zhào)片，在照片中(zhōng)我们可以明显地看到很多星系似(shì)乎(hū)被(bèi)拉(lā)伸产生了巨大(dà)的形(xíng)变。其实这些星系本身并不是真的被扭曲(qū)了(le)，也(yě)不是(shì)韦伯(bó)望远镜出了(le)什么问题，而是这样极(jí)遥远的天体(tǐ)和(hé)我们(men)地球上的观测者之间。被一个(gè)质(zhì)量超级巨(jù)大的(de)天体遮挡，这个(gè)超(chāo)大(dà)质量的东(dōng)西(xī)的引力，会使身后更遥远(yuǎn)星系的(de)光都发(fā)生了扭曲。这个(gè)现象就是引(yǐn)力透镜效应。这个巨(jù)大(dà)的(de)天(tiān)体可能是超大(dà)质量的(de)黑洞(dòng)或者是暗物(wù)质。

所以当人们(men)对(duì)子弹星系团观测的时(shí)候，发现它的大质(zhì)量区域并不是在中间，而是在两侧。所以最好的解释方法(fǎ)就是当星(xīng)团(tuán)发生(shēng)全(quán)部的(de)碰撞时，可被观测到的质(zhì)量气(qì)体被卡(kǎ)在了中间(jiān)，暗(àn)物质则(zé)直接通过了这个区域，并在两边形成(chéng)了引力透镜(jìng)。对子(zi)弹星系团的(de)引力(lì)透镜研究也被认(rèn)为是暗物质存在的迄今为止最(zuì)好的(de)理论证据。

除此之外(wài)，还有来自宇宙当中最(zuì)古(gǔ)老的光(guāng)。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之后，可见(jiàn)光终(zhōng)于可以畅通无阻地穿越在宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)了。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背(bèi)景上(shàng)留(liú)下了(le)各相同性的微波辐(fú)射。其中红色的部分表示温度较高的区域(yù)，蓝色则(zé)表(biǎo)示相对较冷的区域，但实际(jì)上它们之间(jiān)的温差只有(yǒu)万分(fēn)之一。

科学家们通过对前(qián)景背景分(fēn)离(lí)后的二(èr)值图像进行连通域提(tí)取(qǔ)和(hé)标记之(zhī)后发现，如果宇宙(zhòu)当中(zhōng)没有暗物质，图(tú)形(xíng)看起来不应(yīng)该是这样的(de)，而(ér)随着暗物质的(de)增(zēng)加(jiā)，一些峰值(zhí)的幅(fú)度会减(jiǎn)小，才变得看起来“和谐”。为(wèi)了(le)匹配(pèi)宇宙微波(bō)背(bèi)景辐射的测量值，我们(men)需要的暗物质大约是普通(tōng)物质的5倍。这个(gè)数字与解释星系当中(zhōng)恒星运动所需要的暗物质比例是(shì)一(yī)致的。这就(jiù)意味着。

用了一个简单(dān)的(de)理论框架，就(jiù)很好地解释了很多(duō)不同(tóng)的(de)观测结果。而暗物(wù)质的本质就是宇宙当中存在着某种类(lèi)型的(de)粒子，它(tā)们不参与(yǔ)任何(hé)其(qí)他的电磁作用，只通过引力(lì)来相(xiāng)互作用。所以如果能(néng)够(gòu)找到(dào)这种粒(lì)子的存在，就相当于找到(dào)了(le)暗(àn)物质(zhì)存在(zài)的实际证据(jù)。这(zhè)种(zhǒng)粒(lì)子到底是(shì)什(shén)么(me)？科学(xué)家们已(yǐ)经提出了数(建发集团是国企还是央企 建发员工有编制吗shù)十种的(de)假(jiǎ)想(xiǎng)目标，而要寻(xún)找这些不同的目标粒子所需(xū)要的实验(yàn)方(fāng)式也不相同(tóng)。在过去的几(jǐ)十年当中(zhōng)，人类为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不(bù)会与常规物质相(xiāng)互作用的(de)“暗物(wù)质”，科学家们已(yǐ)经(jīng)进行了超过50次(cì)的实验，却没(méi)有任(rèn)何实(shí)质性的发现，除了(le)一个地方，意大(dà)利的格兰(lán)萨索山，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山(shān)下1400米处的地下矿井(jǐng)当(dāng)中，藏着地球上最大的(de)地(dì)学实验室，这个(gè)实(shí)验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有一个三层(céng)楼高(gāo)的探测器(qì)，一(yī)直致力于寻找暗物质粒子的周期性(xìng)震荡(dàng)。

自1997年(nián)以来，这里的科学家声称(chēng)观测(cè)到了某种信号。经过了(le)20多年的数据收集(jí)，人们发(fā)现(xiàn)了一个有(yǒu)趣(qù)的(de)事情。探测率会在(zài)每年的(de)6月份达到峰(fēng)值(zhí)，然后(hòu)在11月降到最低，而且在(zài)20年当中(zhōng)每年都是一样(yàng)。一(yī)些(xiē)科学家认为这可能(néng)是人类发(fā)现(xiàn)暗(àn)物质的(de)第(dì)一个直接(jiē)证据。

但是为什么暗物质会产(chǎn)生周期性的年度信号(hào)呢？刚才我(wǒ)们(men)讲了太阳系(xì)正在(zài)以220公里/秒的(de)速度围绕着银(yín)河系进行移动，那么(me)如果(guǒ)暗(àn)物质存在(zài)宇宙(zhòu)当中，这意味着(zhe)我们也在以这样(yàng)的速度在穿(chuān)越着(zhe)暗物质流，这(zhè)个过程中会产生(shēng)相应的振荡，同时地球又以30公里/秒的(de)速(sù)度(dù)围绕太阳进行旋(xuán)转(zhuǎn)。所(suǒ)以有半(bàn)年的时间，地球(qiú)围绕太阳的方向(xiàng)与太阳(yáng)环绕(rào)银河系(xì)的方向是(shì)一(yī)致的，而另(lìng)外半(bàn)年则与之相(xiāng)反。

而在6月(yuè)份的时候，地球与太阳的方向正好达到(dào)完全一致，这(zhè)是理论上地球穿越暗物质(zhì)流最快的时段。而在11月份(fèn)，又(yòu)恰好达到了最慢值。尽管在实际的情况(kuàng)中，太(tài)阳系相对银(yín)河系的平面呈现了60度的倾(qīng)斜(xié)，但是(shì)这(zhè)并(bìng)不影响这个理论的有(yǒu)效性(xìng)。

因此科学(xué)家认为这可以用来(lái)解释，研究人(rén)员们所观测到的周期性(xìng)信号。当然也(yě)可能有其(qí)他(tā)的(de)情况，造成这种(zhǒng)年度周期信号的差异也可(kě)能是温度、湿度、土壤中的水分、高山(shān)上的积雪，甚至连意大利游客的(de)数量(liàng)也(yě)符合(hé)这(zhè)个周期的(de)规律。

所(suǒ)以(yǐ)，科学家(jiā)们又在南半(bàn)球建立了一(yī)个(gè)几乎相同的实验室(shì)，这(zhè)里的季节与之前的(de)实验室(shì)正好(hǎo)相反，而在(zài)这里，地球穿过暗(àn)物质流(liú)的(de)运动特征和第(dì)一个实验室是一样的。

因此，如果在这里可以得到(dào)相同的信号(hào)，就(jiù)可(kě)以成为暗(àn)物质所存在的(de)非(fēi)常有力的证据(jù)了。但是由于这个实验室刚(gāng)刚(gāng)建成不久，所以截至目前还无法提供相应的数据支持。另(lìng)外(wài)，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新的望远镜，这台太空(kōng)望远镜叫做“南(nán)希格(gé)雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大小跟(gēn)哈勃望远镜相(xiāng)同，但它的宽视场仪器提供的视野是(shì)哈勃红(hóng)外仪器的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太空望远镜其中一个关(guān)键的用(yòng)途就是探索暗物(wù)质(zhì)背后的奥秘，对于探测的(de)结果，我们(men)只(zhǐ)能拭目以待了。费(fèi)米实验室粒(lì)子天体物理中心(xīn)的科学家丹琥珀和贾森斯特芬(fēn)研究(jiū)发现，如果暗物质存在，它们极有可(kě)能拥有另(lìng)一种(zhǒng)神秘的效应，这种暗物质效应，会支持(chí)宇宙当中生命的诞生(shēng)，或者(zhě)说是生命进化(huà)的一(yī)个重要(yào)因素。

如果这(zhè)一理论(lùn)得到进(jìn)一步的证实，那么遍布宇宙当(dāng)中的暗物质会不会意味着(zhe)人类(lèi)并(bìng)不(bù)孤单呢？或(huò)许在宇(yǔ)宙当中(zhōng)某个角(jiǎo)落的行星上，暗物(wù)质正在通过(guò)这样的效(xiào)应创造生命。当(dāng)然，这些推论的(de)大前提是要先找到暗物质存在的实际证据。那么小伙(huǒ)伴们(men)，你们觉得暗物质到底(dǐ)存不存在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你的支(zhī)持(chí)是我更新的动(dòng)力！

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