宇宙是“人为制(zhì)造”的(de)？为何会存在科学无(wú)法解释的(de)“暗物(wù)质”？暗物质又究竟是什么？人(rén)类(lèi)为(wèi)了寻找暗物质存在的证据，科(kē)学家们在过(guò)去的几十年当中进行了超过50次的长(zhǎng)期实验，但是却没有(yǒu)发现(xiàn)任何的有效证据。除了一个地方(fāng)，在1687年出版(bǎn)的自然(rán)哲学数学原理一书(shū)中，埃萨(sà)克(kè)牛(niú)顿(dùn)发表了万有引力定律，它揭示(shì)了(le)宇宙中天(tiān)体运动(dòng)的规律。往后的几百年(nián)来，当天(tiān)文学(xué)家们发现某些天体运(yùn)行轨道(dào)出现异(yì)常，不符合万(wàn)有引力(lì)定律的时候(hòu)，他们就(jiù)会知道(dào)，周围一定(dìng)有未知的天体通(tōng)过引(yǐn)力在摄动它(tā)的轨道。比如(rú)在1846年，奥本(běn)勒(lēi)维(wéi)耶就通过天王星运行轨道的异常，推算并且发(fā)现了海(hǎi)王星的存在。另外，哈(hā)雷(léi)彗星、冥王星的发现都是应用万有引力定律所取得(dé)重大天文(wén)成就的例子。但是(shì)这些发现都(dōu)是在恒星系统的尺度(dù)当(dāng)中(zhōng)，可当我(wǒ)们上升到(dào)星系或者(zhě)是星团的尺度，事情就开始变得诡异了。

树荫和树阴的区别读音，树荫和树阴的区别树成荫是哪个阴data-type="jpeg" data-w="1647" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/7e58e8fcd62ac7f.jpeg?imageMogr2/th树荫和树阴的区别读音，树荫和树阴的区别树成荫是哪个阴umbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

1933年(nián)，瑞(ruì)士的物(wù)理学家弗里茨兹威基正在研究和测量后发星系团(tuán)的质(zhì)量。这(zhè)是一个由数千个(gè)星系所(suǒ)组成的巨大星系团，这些星系被引力束(shù)缚在(zài)一起。测(cè)量星系团的质量一般(bān)会使用到两种(zhǒng)方法，当(dāng)两种方法结果(guǒ)一致(zhì)，就可(kě)以确(què)定(dìng)其质(zhì)量(liàng)的(de)范围。

第(dì)一(yī)种是(shì)获得其"光度学(xué)的质量"，需(xū)要的数据是测(cè)量(liàng)各个星系的(de)光(guāng)度。

第二种是动力(lì)学质量(liàng)的计算，是利用光谱红移测(cè)量星(xīng)系团中的各个星系相对于星系(xì)团(tuán)的运动速度。当测(cè)量结(jié)果出来之后，兹威(wēi)基彻底懵了，“动(dòng)力(lì)学质量(liàng)”竟然是“光(guāng)度学质量”的400倍。这意味着，后发座(zuò)星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的(de)质(zhì)量并(bìng)不以可见光的形式所存(cún)在(zài)，我们无法看到。最诡异的是，在(zài)测量速度的(de)过程中(zhōng)，兹威基(jī)发现星系团中(zhōng)很多(duō)星系的速度比(bǐ)理(lǐ)论上要快得(dé)多，按照牛顿的运动学定律(lǜ)，仅靠(kào)这些可见(jiàn)星系的质量所产生(shēng)的引力是无法将(jiāng)它们束缚(fù)在星系团内的，它们早就应该被抛出(chū)星系团之外了，除非有一种神秘的力量在(zài)起作用，这种力量来(lái)源于某种隐形(xíng)的物质。

据(jù)此，兹(zī)维基提(tí)出了这样部(bù)分不可见的暗质(zhì)，它不(bù)发散光、吸光、反(fǎn)射光，但是它们却占据(jù)着宇宙(zhòu)中绝(jué)大(dà)部(bù)分的(de)质量。只是当时的(de)人们(men)对这样的一种说(shuō)法不屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物(wù)质”这个词才(cái)再一(yī)次出现(xiàn)。天文学(xué)家维拉鲁(lǔ)宾和肯特福(fú)特在观(guān)测(cè)仙女座星系中的(de)恒星运动。理(lǐ)论上树荫和树阴的区别读音，树荫和树阴的区别树成荫是哪个阴来说，距离(lí)中心越远的恒星(xīng)在(zài)其(qí)轨道上的运行速度就会(huì)越慢。但是他们观测的结(jié)果却(què)让人感到(dào)不可思议(yì)。

随着与中(zhōng)心距离的增加，恒星的(de)旋转速度几乎保(bǎo)持不变。可是(shì)根据牛顿的万有引力定律，在(zài)星系当中如果没(méi)有足够大(dà)的(de)质量(liàng)来吸引它们(men)，这些外围的恒星(xīng)早就被甩到宇(yǔ)宙当中了。基于(yú)这种现象(xiàng)，科学家(jiā)们会(huì)使用一(yī)种相对标(biāo)准的方法来解释(shì)暗(àn)物(wù)质的存在，这种(zhǒng)方(fāng)法就是测(cè)量(liàng)星(xīng)系当中气体在X轴上距离星系中心的距离，以及(jí)在Y轴上气体(tǐ)的旋转速度。如果出现异常的结果，就认(rèn)为是由暗物质的力(lì)量进入其中。

于是科学家们通过射电(diàn)望(wàng)远镜测(cè)量(liàng)了距离星系(xì)中心更远距离的氢元素，发现它们的旋转速度并不符合牛(niú)顿的(de)力学定律。我们的太阳系也(yě)不例外，太阳(yáng)系位于银河(hé)系(xì)的第三悬臂(bì)之上，距离银河系中心2.6万光年，根据万(wàn)有引力定律进行计算(suàn)，太阳系(xì)的运行速度(dù)应(yīng)该是160千米/秒，但实际上，太阳(yáng)系正在以220千(qiān)米/秒的(de)速(sù)度围绕银(yín)河(hé)系旋转，这个实际速度(dù)远远大于理(lǐ)论速(sù)度(dù)，那(nà)么产生(shēng)以上这种(zhǒng)向心加(jiā)速度的原(yuán)因很可(kě)能就(jiù)是存(cún)在着一种我们看不到的物质，是这些暗(àn)物质的(de)引力(lì)效(xiào)应将星系聚集在了一起。

也是从(cóng)这(zhè)时开始，越来越(yuè)多的研究人员(yuán)开始相信暗(àn)物质的存在。科学家(jiā)根据星(xīng)系(xì)外恒星轨(guǐ)道的速度，估算在星系当中暗物质的质(zhì)量占整(zhěng)个(gè)星(xīng)系质量的(de)85%。但是，暗物质并不是唯一可(kě)以解释这个(gè)现象(xiàng)的原因。在(zài)一项新的研究当(dāng)中，科学家(jiā)们发(fā)现，几(jǐ)乎没有(yǒu)引力效应(yīng)的遥远恒星之间，也(yě)会出现速度上的微(wēi)小差异。另外，天文学(xué)家还发现了一个反(fǎn)常的(de)星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离地球大约(yuē)2.5亿光年(nián)，大小(xiǎo)和银河系不(bù)多，但是星系(xì)当中存在的恒星数量却只有银(yín)河系的千分之(zhī)一(yī)。

所以在理(lǐ)论上，该星系(xì)必须(xū)存在暗(àn)物质(zhì)，否则就(jiù)会(huì)分崩(bēng)离(lí)析。但是(shì)科学家(jiā)们使用最先进的望远镜对(duì)其进行了40个小(xiǎo)时的详细测(cè)量(liàng)之后，发现星系中的恒星运动是(shì)可以用正常的物质和力学(xué)定律(lǜ)来解释的。那么又有人提(tí)出，也许该星系的暗物质，已经被附(fù)近(jìn)的另一(yī)个(gè)大星系剥离了。奇(qí)怪的是(shì)，它的附近没(méi)有(yǒu)任(rèn)何星系存在。造(zào)成(chéng)这些现(xiàn)象的(de)除了暗物质的假说之(zhī)外(wài)，另一种可能就(jiù)是人(rén)类对(duì)引力的理解(jiě)还不够(gòu)全面，引力很可能在不(bù)同(tóng)尺度空间中的工(gōng)作(zuò)方(fāng)式是(shì)不同的，这意(yì)味着(zhe)在(zài)行星(xīng)系尺度中的天体会沿着它们(men)的轨道，按照我们(men)所理(lǐ)解的(de)方式运动(dòng)。但是(shì)上升(shēng)到星系和星(xīng)团的(de)尺(chǐ)度，引(yǐn)力之(zhī)间(jiān)的相互作用(yòng)则(zé)是(shì)不同的方式。对于在星系团之间的相互(hù)作用，科学家(jiā)还引入(rù)了(le)外部场(chǎng)效(xiào)应(yīng)的概念，指的是在数百万光年的规模(mó)上，巨大的质量之间会产生对彼(bǐ)此(cǐ)特殊的效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙(méng)德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论(lùn)成(chéng)立，这意味着我们(men)需(xū)要对现在(zài)的物理定律进行(xíng)修(xiū)正，这些发现也让很多人认为(wèi)暗物质假说理论就(jiù)此终结(jié)。但是在宇宙当中还有关于(yú)暗物质存(cún)在(zài)的(de)其他的理论证据，这(zhè)些理论证(zhèng)据是蒙德理(lǐ)论所(suǒ)没法解(jiě)释的(de)“引力透(tòu)镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年的(de)子弹星系团，由两个碰(pèng)撞的星系团所组(zǔ)成，类似(shì)这(zhè)样的(de)星团，它们大部分(fēn)的普通质量(liàng)都(dōu)在星系的气体当中(zhōng)。当星团以1000万公里/小时发生(shēng)碰撞的时(shí)候，星际(jì)气体的相互作用就会导(dǎo)致温(wēn)度的(de)急剧升高，速度大幅降(jiàng)低。所以在理论上(shàng)，在碰(pèng)撞(zhuàng)之后，子(zi)弹星系团(tuán)大部分的质量将(jiāng)位于所有这些气体所在的中间区域。那么(me)我(wǒ)们(men)通(tōng)过(guò)什么来验(yàn)证它的质量区域到底是不是集中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯(bó)太空望远(yuǎn)镜传回(huí)了宇(yǔ)宙当中(zhōng)第一张(zhāng)全彩的(de)高清照片，在照片中我们可以明显地看(kàn)到很多星(xīng)系似乎被拉(lā)伸产生了巨大(dà)的形(xíng)变。其实这些星系(xì)本身并(bìng)不是真的(de)被扭曲了，也(yě)不是韦(wéi)伯望远镜出了(le)什么(me)问题，而是这样极遥远的天体和(hé)我们(men)地(dì)球上的观(guān)测(cè)者之间。被一个质量(liàng)超级巨(jù)大的天体遮挡，这(zhè)个超大(dà)质(zhì)量的(de)东西的(de)引力，会(huì)使身后(hòu)更遥(yáo)远星系(xì)的光都发生了扭曲。这个现象就(jiù)是引力透镜效(xiào)应(yīng)。这个巨(jù)大的天体可能(néng)是超(chāo)大质(zhì)量的黑(hēi)洞或者是暗(àn)物质。

所以当人们对(duì)子(zi)弹星系团观测(cè)的时候，发现它(tā)的大质量区域并不是在(zài)中(zhōng)间，而(ér)是在两侧。所以最好(hǎo)的解释方法就是当星团发生全部的碰撞时，可被观测(cè)到的质量气(qì)体被卡在了中间，暗物质则(zé)直接通过(guò)了(le)这个区域，并(bìng)在两边形成(chéng)了引力透镜。对(duì)子弹(dàn)星系团的(de)引力透镜研究也被认为是暗物质存在(zài)的迄今为止最(zuì)好的理论(lùn)证据。

除此之外，还(hái)有来(lái)自(zì)宇宙当中(zhōng)最古老的光。从宇宙大爆炸开(kāi)始，38万年之后，可见光终于可以畅通无阻地穿越在宇宙当中了(le)。经过了130多亿年(nián)之后，这些光在宇宙空(kōng)间背景(jǐng)上留下了各(gè)相同(tóng)性的微波辐射(shè)。其中红色(sè)的部分表示温(wēn)度较高的区域，蓝(lán)色则表示相对(duì)较冷的区(qū)域，但(dàn)实际上它们之间的温差(chà)只有万(wàn)分之一。

科学家们通(tōng)过对(duì)前景背景(jǐng)分(fēn)离后的二值(zhí)图像进行连通(tōng)域提取和标记之(zhī)后发现，如果宇宙当中没有暗物(wù)质(zhì)，图形看起(qǐ)来不应该是这样的(de)，而随(suí)着暗(àn)物质的增加(jiā)，一些峰值(zhí)的幅(fú)度(dù)会减(jiǎn)小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测量值(zhí)，我们需要(yào)的(de)暗(àn)物质大约是普通物(wù)质(zhì)的(de)5倍。这(zhè)个数(shù)字与解释星系当中(zhōng)恒星运(yùn)动所(suǒ)需要(yào)的暗物质比例是一致(zhì)的。这(zhè)就意味着。

用(yòng)了一个简单的理(lǐ)论框架(jià)，就(jiù)很好地解(jiě)释了(le)很多不(bù)同(tóng)的观(guān)测结果。而暗物质(zhì)的本质就(jiù)是宇宙当中存(cún)在着某种类(lèi)型的粒子，它们不参与任(rèn)何其他的电(diàn)磁作用，只通过引力来相互作(zuò)用。所(suǒ)以如果能够找到这种粒子的存在(zài)，就(jiù)相(xiāng)当于找到了(le)暗物(wù)质存在的实际证据(jù)。这种粒子到底是什(shén)么？科学家(jiā)们已(yǐ)经提(tí)出了数十(shí)种的假想目标(biāo)，而要寻找这(zhè)些不同的目(mù)标(biāo)粒子所需要(yào)的实(shí)验方式(shì)也(yě)不(bù)相同。在过(guò)去的(de)几十年(nián)当中，人类为了寻找这些(xiē)看不见(jiàn)、摸不(bù)到，几乎不(bù)会与常规物质相互作(zuò)用的“暗物(wù)质”，科学家们已经(jīng)进行了(le)超过50次的实验，却没有(yǒu)任(rèn)何实(shí)质(zhì)性的发现，除了一个地(dì)方(fāng)，意大利(lì)的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处的(de)地下矿井当(dāng)中，藏着地球上最(zuì)大的地(dì)学实验室，这(zhè)个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器(qì)，一直致力于寻找暗物(wù)质粒子的周期性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里的科学家声(shēng)称(chēng)观测到了(le)某种信号。经过了20多年的数据收集，人们(men)发现了(le)一(yī)个有趣的(de)事(shì)情。探测率会在每年的6月(yuè)份(fèn)达到峰值，然(rán)后在11月降(jiàng)到(dào)最(zuì)低，而且在20年当中每年(nián)都是(shì)一样。一些(xiē)科学家认为这可能是人类发(fā)现(xiàn)暗物质的第一个直(zhí)接(jiē)证据。

但是(shì)为(wèi)什么暗(àn)物(wù)质(zhì)会(huì)产生周期性的年度信号呢(ne)？刚才我(wǒ)们(men)讲了太阳系(xì)正在以220公里/秒的速度(dù)围绕着银河系进行移动，那么如(rú)果暗(àn)物(wù)质存(cún)在宇宙当中，这(zhè)意味(wèi)着我们也(yě)在以(yǐ)这样的速度(dù)在穿越着暗物质流(liú)，这个过程中会(huì)产(chǎn)生相应的振荡(dàng)，同时地球又以30公里/秒的速度(dù)围绕太阳进行(xíng)旋转。所以(yǐ)有半年(nián)的时间(jiān)，地球围绕太阳的(de)方向(xiàng)与太阳(yáng)环(huán)绕(rào)银河系的方向(xiàng)是一致的，而另外半年则与之相(xiāng)反。

而在6月份的时候，地(dì)球与(yǔ)太阳的方向正好(hǎo)达到(dào)完全一致(zhì)，这是理论上地(dì)球穿越暗物质流最(zuì)快的时段。而在(zài)11月份，又恰(qià)好达到了最慢值。尽管在实际的情况(kuàng)中，太阳系相对银河系的平(píng)面呈现了(le)60度的倾斜，但是这并不影响这个理论(lùn)的有效性。

因此科学家认为这可(kě)以用来解释，研究人员们所观(guān)测(cè)到的周期性信号。当然也可(kě)能有其他的情况，造(zào)成(chéng)这种(zhǒng)年(nián)度周期信号的差异也可能(néng)是(shì)温(wēn)度、湿度、土壤(rǎng)中的水(shuǐ)分(fēn)、高山上的积雪，甚(shèn)至连意大利游客的(de)数量(liàng)也(yě)符合这个周(zhōu)期的规律。

所以，科学家们(men)又在南(nán)半球建立了一个几乎相同的实验室，这里的季节与之前的实验室正(zhèng)好相反，而在这(zhè)里，地球穿过暗物(wù)质流的运动特征(zhēng)和第(dì)一个实验室是(shì)一样(yàng)的。

因(yīn)此，如果在这里可以得到相同的信号，就可以成为暗物质所存在的非常有力的证据了。但是(shì)由于(yú)这个实验室刚(gāng)刚建成不久，所以截至(zhì)目前还(hái)无法提(tí)供相应的数据(jù)支持(chí)。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新的望远镜(jìng)，这(zhè)台太(tài)空望(wàng)远镜叫做“南(nán)希格雷斯罗曼(màn)”，它(tā)的主(zhǔ)镜大小(xiǎo)跟哈勃望(wàng)远镜相同，但它的宽视场仪器提(tí)供(gōng)的视野是(shì)哈勃(bó)红外仪器(qì)的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太空望远镜其(qí)中一个关键的用途就是探索暗(àn)物质背(bèi)后(hòu)的奥秘，对于(yú)探测的结果(guǒ)，我们只能拭目以待了。费(fèi)米实验室粒子天体物理中心的科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究发现，如果(guǒ)暗物质存在，它们极有可能拥有另一种神秘的(de)效应，这种(zhǒng)暗物(wù)质效(xiào)应，会支持宇宙当中生(shēng)命的诞(dàn)生，或者说(shuō)是(shì)生命进化的一(yī)个重(zhòng)要因素(sù)。

如果这一理论得到进一步的证实，那么遍布宇宙(zhòu)当中的暗物质(zhì)会不会意(yì)味着人类并不孤单呢？或许在宇宙(zhòu)当中某个角落(luò)的行星上，暗(àn)物(wù)质正在(zài)通过这(zhè)样的效应创造(zào)生命。当然，这些推(tuī)论的大前提是要先找到暗物质存在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉(jué)得暗物(wù)质到底存(cún)不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支持(chí)是我更新(xīn)的(de)动(dòng)力！

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