宇(yǔ)宙(zhòu)是“人为制造”的(de)？为(wèi)何会存(cún)在(zài)科学(xué)无法解(jiě)释的(de)“暗(àn)物质”？暗物质(zhì)又究竟(jìng)是什(shén)么？人类为了寻找暗物质(zhì)存(cún)在(zài)的证据，科学家们在过去的几(jǐ)十年当(dāng)中进行了超(chāo)过50次的长期实验，但是却没有发现任何的(de)有效证据。除了(le)一个地方，在1687年出(chū)版的自然哲(zhé)学数学原理一书中，埃萨(sà)克牛顿(dùn)发表(biǎo)了万有引(yǐn)力(lì)定律，它揭示(shì)了宇宙(zhòu)中天(tiān)体运动的(de)规(guī)律。往后(hòu)的几百年(nián)来(lái)，当天文学家(jiā)们发现(xiàn)某些天(tiān)体(tǐ)运行(xíng)轨(guǐ)道出现异常(cháng)，不(bù)符合万有引力(lì)定律的(de)时(shí)候，他们就会(huì)知道(dào)，周(zhōu)围(wéi)一定(dìng)有未知的天体通过引力在摄动它的轨(guǐ)道。比(bǐ)如在1846年，奥本(běn)勒维耶就通(tōng)过(guò)天王星运行轨(guǐ)道的异常，推算并且(qiě)发现(xiàn)了(le)海王(wáng)星的存(cún)在(zài)。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发现都是应用万有引力定律(lǜ)所取(qǔ)得(dé)重大天文成就的例子。但是这些发现都是(shì)在恒星系统的(de)尺度当中，可当我(wǒ)们上(shàng)升(shēng)到星系或者(zhě)是星团(tuán)的尺度，事情就开始变得诡异(yì)了。

1933年(nián)，瑞士的物(wù)理学家弗(fú)里(lǐ)茨兹威(wēi)基正在研究和测(cè)量后发星(xīng)系团的质量。这(zhè)是一(yī)个由数千个(gè)星系所组(zǔ)成的(de)巨大星系(xì)团(tuán)，这些星系被引力束缚在一起。测量星系团(tuán)的(de)质量一般(bān)会使(shǐ)用到两种(zhǒng)方(fāng)法，当(dāng)两种方法结(jié)果一致(zhì)，就(jiù)可(kě)以确定其(qí)质量的范围(wéi)。

第一种是(shì)获(huò)得其"光(guāng)度学的质(zhì)量"，需要的数(shù)据是测量各个(gè)星系的光度。

第二(èr)种是动力学质量的计算(suàn)，是利用光(guāng)谱红移测量星(xīng)系团中的各(gè)个星(xīng)系相对(duì)于(yú)星系团的运动速度。当测量(liàng)结果出来之后(hòu)，兹(zī)威基彻底懵了，“动力学(xué)质(zhì)量”竟然是“光度(dù)学质量”的400倍(bèi)。这(zhè)意味着，后发座星系团有(yǒu)99%的质(zhì)量消(xiāo)失了，或者(zhě)说这99%的质量并(bìng)不(bù)以可见光的形式(shì)所存在(zài)，我们无法看到。最诡异(yì)的是，在测(cè)量速度的(de)过程中(zhōng)，兹(zī)威基发(fā)现星系团中很多星系(xì)的速度(dù)比理(lǐ)论上要快得(dé)多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些可(kě)见星系(xì)的质量所(suǒ)产生的引(yǐn)力是无法将它们束缚(fù)在星系团内的，它们早就应该(gāi)被抛(pāo)出星系(xì)团之(zhī)外了，除非有一种(zhǒng)神秘的力量在起作用，这种(zhǒng)力量来源于某种隐形(xíng)的物质。

据(jù)此，兹(zī)维(wéi)基提(tí)出了这(zhè)样部分(fēn)不可见的(de)暗(àn)质，它(tā)不发散(sàn)光、吸光(guāng)、反(fǎn)射光，但是它们却占(zhàn)据着(zhe)宇宙(zhòu)中绝大部分(fēn)的质量(liàng)。只(zhǐ)是当时的(de)人们对这样的一种说法不屑一顾(gù)。

直(zhí)到40年之后，“暗(àn)物质”这个词才再一(yī)次(cì)出现。天文学家维拉(lā)鲁宾和肯特福特在观测仙女座星系(xì)中(zhōng)的恒星运(yùn)动。理论(lùn)上来(lái)说，距(jù)离中(zhōng)心越远的恒星(xīng)在其轨道上(shàng)的运行速度(dù)就会越慢。但是他(tā)们(men)观测(cè)的结果却(què)让人(rén)感到(dào)不可思议(yì)。

随着与中心距离(lí)的增加，恒星的旋转速度几(jǐ)乎保持不(bù)变。可是根据牛顿的万有引(yǐn)力定(dìng)律，在星系(xì)当(dāng)中如果没有足够(gòu)大的(de)质(zhì)量来吸引它(tā)们(men)，这些外围的恒星(xīng)早(zǎo)就被甩到宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)了。基于这(zhè)种现(xiàn)象，科学家们会使用一种(zhǒng)相对标准的方法来解释暗物(wù)质(zhì)的(de)存在，这种方法就是测量星系(xì)当中气(qì)体在(zài)X轴(zhóu)上距离星系中(zhōng)心的距离，以及(jí)在Y轴上气体的旋(xuán)转速度。如(rú)果出现异(yì)常的结果(guǒ)，就认为是由暗物质的(de)力量进入其中。

于(yú)是科学家(jiā)们通过射(shè)电望远(yuǎn)镜测(cè)量了距离星系中心更远距离(lí)的氢(qīng)元素，发现它们(men)的旋(xuán)转速度并不(bù)符合牛顿的力学定律。我们的太阳系(xì)也(yě)不(bù)例外，太(tài)阳(yáng)系(xì)位于银(yín)河(hé)系的第三悬(xuán)臂之上(shàng)，距离银河系中心2.6万光年，根据万有引(yǐn)力定律(lǜ)进行计算，太阳系的运行速(sù)度应该是160千米(mǐ)/秒，但(dàn)实(shí)际上，太阳系正在以220千(qiān)米/秒的速度围绕(rào)银河系旋转，这个实(shí)际速度远(yuǎn)远大于理论(lùn)速度，那么产生(shēng)以上这种向(xiàng)心(xīn)加速度的原(yuán)因很可能(néng)就是存在着一种我们看(kàn)不到(dào)的物质，是这些暗物质(zhì)的(de)引力效应(yīng)将星系聚集在(zài)了(le)一起(qǐ)。

也是从这(zhè)时开始，越来越多的(de)研究人(rén)员开始相(xiāng)信(xìn)暗物(wù)质的存在。科学家根据星系外(wài)恒(héng)星轨道的速(sù)度，估算在星(xīng)系当中暗物质的质(zhì)量占整个星系质(zhì)量的(de)85%。但(dàn)是，暗物质并不是(shì)唯一可以解释这(zhè)个现象的原因。在一项(xiàng)新的研(yán)究当中，科学家们(men)发现(xiàn)，几乎(hū)没(méi)有引力效应的遥远恒星之间，也会出现速度(dù)上的微(wēi)小差异。另外，天文学家还发(fā)现了(le)一(yī)个反常的星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离地球(qiú)大约2.5亿光(guāng)年(nián)，大小和银(yín)河系不多，但(dàn)是星系当(dāng)中(zhōng)存在的恒(héng)星数量却只(zhǐ)有(yǒu)银河系的千分之(zhī)一。

所以(yǐ)在理论上，该星系必须(xū)存(cún)在暗(àn)物质，否则就会分(fēn)崩(bēng)离析。但是科(kē)学(xué)家们使用(yòng)最先进的(de)望远镜对其进(jìn)行了40个小时的详细测量(liàng)之(zhī)后，发(fā)现星系中(zhōng)的(de)恒星运动是可以用正常的物质和力学定律来解释(shì)的。那么又有人提出(chū)，也许该星系的暗(àn)物质，已经被附(fù)近的另一个大(dà)星系剥离了。奇怪的是，它的(de)附(fù)近没(méi)有任何星系存(cún)在(zài)。造成这些现象的除了暗物质的假(jiǎ)说之外，另一种可(kě)能就(jiù)是人类对引(yǐn)力的理解(jiě)还(hái)不够全面，引力很可能在不同尺度空间(jiān)中(zhōng)的工(gōng)作方式是不(bù)同的，这意(yì)味着在行(xíng)星系(xì)尺度中的天体会沿着它们(men)的轨道(dào)，按照(zhào)我们(men)所理解的(de)方式运动(dòng)。但是上升到星系和星团的尺度，引力(lì)之间的相互作(zuò)用则是不同的方式。对(duì)于在星系(xì)团之(zhī)间的相互作用(yòng)，科学家还引入了(le)外(wài)部场(chǎng)效应的概(gài)念，指的是在数(shù)百万(wàn)光年的规模(mó)上(shàng)，巨大(dà)的质(zhì)量之间(jiān)会产生对彼此特殊的效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙(méng)德(dé)理论成(chéng)立，这意味着我(wǒ)们需(xū)要对现在(zài)的物理定律进(jìn)行修正，这(zhè)些发现也(yě)让(ràng)很多(duō)人认为(wèi)暗物质假说理论就此终(zhōng)结。但是在宇宙当中还有关(guān)于暗物质存在的其(qí)他的理论证(zhèng)据，这些(xiē)理论证据是蒙(méng)德理论(lùn)所没(méi)法(fǎ)解释的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离为37亿光年(nián)的子弹星系团，由两个碰撞的(de)星(xīng)系团所组成，类似这(zhè)样的星团(tuán)，它们大部分的普通质量都在星系的气体当中。当星团以1000万公里/小时(shí)发生碰(pèng)撞的时候，星际(jì)气体的相互作用就会(huì)导致温度的急剧(jù)升高，速度大幅(fú)降低。所以(yǐ)在理论上，在(zài)碰撞之后，子弹星系(xì)团大部分的质量(liàng)将位于(yú)所有这些气体所在的中间区域(yù)。那么我(wǒ)们通过什么来验(yàn)证它(tā)的质量区域到底是不是(shì)集(jí)中在中间(jiān)呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远(yuǎn)镜传回了宇(yǔ)宙当(dāng)中第一张全彩的(de)高清照片，在照片中我们(men)可以(yǐ)明显(xiǎn)地看到很多星系似乎被拉(lā)伸产生了巨大(dà)的(de)形(xíng)变。其实这些星系本(běn)身并(bìng)不是真(zhēn)的(de)被扭(niǔ)曲了，也不(bù)是韦(wéi)伯望(wàng)远镜出了什么(me)问题，而是这样极遥远的天体和我(wǒ)们地球上的(de)观(guān)测者之间。被一个质(zhì)量超(chāo)级巨大(dà)的天体(tǐ)遮挡，这个超大质量的东西(xī)的引力，会(huì)使身(shēn)后(hòu)更遥远(yuǎn)星(xīng)系的(de)光都发生(shēng)了(le)扭曲。这(zhè)个现象就是(shì)引(yǐn)力透镜(jìng)效应。这个(gè)巨大的天(tiān)体可能(néng)是超大质量(liàng)的黑洞或者是暗物质(zhì)。

所以(yǐ)当(dāng)人们对子(zi)弹(dàn)星系(xì)团(tuán)观测(cè)的(de)时候，发现它的大质量区域(yù)并不是在中间(jiān)，而是在两(liǎng)侧。所以(yǐ)最(zuì)好的解释方(fāng)法就是当星团发生全(quán)部的碰(pèng)撞时，可被观测(cè)到(dào)的质量气(qì)体被(bèi)卡在了中间，暗物质则直接(jiē)通过了这个区域，并在(zài)两边形成了引(yǐn)力透镜。对子(zi)弹(dàn)星系团的引力透镜研究也被认为是暗物质存在的(de)迄(qì)今为止最好的理论证据。

除此之外，还有(yǒu)来自宇宙当中最(zuì)古老的光。从(cóng)宇宙大爆(bào)炸开(kāi)始，38万年(nián)之(zhī)后，可见光终于可以畅通无阻地穿越在(zài)宇宙当中了。经过了130多亿年之(zhī)后，这些光在宇宙(zhòu)空间背景上留(liú)下了各相同(tóng)性的(de)微波(bō)辐射。其(qí)中(zhōng)红色(sè)的(de)部分表示(shì)温度较高的(de)区(qū)域，蓝色则表示相对(duì)较冷的区域，但实际上它们(men)之间(jiān)的(de)温(wēn)差只有(yǒu)万分之一。

科(kē)学家(jiā)们通过对(duì)前景背景分离后的二值图(tú)像(xiàng)进行连通域(yù)提取(qǔ)和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图(tú)形(xíng)看起来不(bù)应(yīng)该是这样的，而(ér)随着暗物(wù)质的增加(jiā)，一些峰值的幅度会减小，才变得看起来(lái)“和(hé)谐”。为(wèi)了匹配(pèi)宇宙(zhòu)微(wēi)波背(bèi)景辐射的测量值，我们需要的(de)暗物质大约是普通(tōng)物质的5倍。这个(gè)数字与(yǔ)解(jiě)释星系当中恒星运动(dòng)所需要的暗物(wù)质比例(lì)是一致的(de)。这就(jiù)意味着。

用了一个简单的(de)理(lǐ)论(lùn)框(kuāng)架，就很好地(dì)解释了很(hěn)多不同的观测结果(guǒ)。而暗物质(zhì)的本质就是(shì)宇宙当中存在着某(mǒu)种(zhǒng)类型(xíng)的粒(lì)子，它们不参(cān)与任何其他的电(diàn)磁作用，只通(tōng)过引力来相互作(zuò)用。所以如果(guǒ)能够(gòu)找到这种粒(lì)子(zi)的存在，就相(xiāng)当于找到了暗物质(zhì)存在(zài)的实际证据(jù)。这种粒子到底是什么？科学家们已经提出(chū)了(le)数十种的假想(xiǎng)目标(biāo)，而(ér)要寻找这(zhè)些不同的目标粒子所(suǒ)需要的实验方式也不(bù)相同。在过(guò)去的几十年当中，人类为了寻(xún)找(zhǎo)这(zhè)些看不见、摸不到，几乎(hū)不(bù)会与常(cháng)规物质相互(hù)作(zuò)用(yòng)的“暗物质”，科(kē)学(xué)家们已经进(jìn)行(xíng)了超过50次的实(shí)验，却没(méi)有任何实质性的发现，除了一个地方，意大利的格兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下(xià)1400米处的地下矿井(jǐng)当中，藏着地球上(shàng)最(zuì)大的地(dì)学(xué)实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个(gè)三层楼高的探测(cè)器，一直致力于寻找(zhǎo)暗(àn)物质(zhì)粒子的周期性震(zhèn)荡。

一澳币兑换多少人民币汇率，一澳币换多少人民币？ src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/82fd8b93a96870b.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

自1997年以来，这里的科(kē)学家声称观测到了某种信号。经过了20多年的(de)数据收集一澳币兑换多少人民币汇率，一澳币换多少人民币？，人们发(fā)现了一个有趣(qù)的事情(qíng)。探(tàn)测率会在每年的6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而且(qiě)在(zài)20年当中(zhōng)每年都是一(yī)样。一些科学家(jiā)认为这可(kě)能是人类发现(xiàn)暗物(wù)质的第一个直接证据。

但是为什么暗物质会产生周期性的(de)年(nián)度信(xìn)号(hào)呢(ne)？刚(gāng)才我们讲了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒的速度围绕着(zhe)银河系进行移动，那(nà)么(me)如果(guǒ)暗物质存在宇宙当中，这意(yì)味着我们也在以(yǐ)这样的速度在穿越着暗物质流(liú)，这个过程中会(huì)产生相应的振荡(dàng)，同时地球又以30公里/秒的速(sù)度围绕太阳进(jìn)行旋转。所以(yǐ)有半年(nián)的时间，地球围(wéi)绕太(tài)阳的(de)方向与太阳(yáng)环绕(rào)银河系(xì)的方(fāng)向是一致(zhì)的，而另外半年则与(yǔ)之相反。

而(ér)在(zài)6月份的时候，地球(qiú)与太阳的(de)方向正好(hǎo)达到(dào)完全一致，这(zhè)是理论上地球穿越(yuè)暗物质流最快的(de)时段(duàn)。而(ér)在11月份，又恰(qià)好达到了最慢值。尽管(guǎn)在(zài)实际的情况中(zhōng)，太阳系(xì)相对银河(hé)系的平面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是(shì)这并不影响这个理论的有效性。

因此科学家认为这可以(yǐ)用来(lái)解释，研究(jiū)人(rén)员们所观(guān)测到的(de)周期性信号。当然也可能有其(qí)他(tā)的情况，造成这种年(nián)度周(zhōu)期信号的差异也可能是温度、湿度、土(tǔ)壤中的水分、高(gāo)山上的积(jī)雪(xuě)，甚(shèn)至连意大(dà)利游客的数量也符合这个周期(qī)的规律。

所(suǒ)以(yǐ)，科学家们又在南半球(qiú)建立了(le)一个几乎相同的(de)实(shí)验(yàn)室，这里的季节与之前的(de)实验室正好相反，而(ér)在这(zhè)里，地球穿过暗物质流的运(yùn)动特(tè)征和第一个实验(yàn)室是一(yī)样的。

因此(cǐ)，如果在这里(lǐ)可以得(dé)到相同的信号，就可以成(chéng)为暗物质所存(cún)在的非常有(yǒu)力的证据(jù)了。但是由于这个实(shí)验室刚刚(gāng)建成不久(jiǔ)，所(suǒ)以截(jié)至目前还无法提(tí)供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一台新的望(wàng)远(yuǎn)镜，这(zhè)台太空(kōng)望远镜(jìng)叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相(xiāng)同(tóng)，但它的(de)宽视场仪器提供的视野(yě)是哈勃(bó)红外仪(yí)器的100倍。南希格(gé)雷(léi)斯罗曼太空望远镜(jìng)其中一个关(guān)键的用途就是探索暗物质(zhì)背后(hòu)的奥(ào)秘，对于探测(cè)的结果，我们只能拭目以待了。费米实验室粒子天体物理中心的(de)科学(xué)家丹(dān)琥珀和(hé)贾森(sēn)斯特芬研究发现，如(rú)果(guǒ)暗物(wù)质存(cún)在，它们(men)极(jí)有可(kě)能拥有另一种(zhǒng)神秘的效应，这(zhè)种暗物质效应，会支持宇(yǔ)宙当(dāng)中生命(mìng)的诞生(shēng)，或者(zhě)说是生命(mìng)进化的一个(gè)重要因素。

如果这一(yī)理论得到(dào)进一步(bù)的证实，那(nà)么遍(biàn)布宇宙当中的暗(àn)物质会不会意(yì)味着人类(lèi)并不孤单呢(ne)？或许(xǔ)在宇宙当中(zhōng)某个角落的行星上，暗物质正在通过这样的效应创造生(shēng)命。当然，这些推论的大前提是要先(xiān)找到暗物质存在的实(shí)际(jì)证(zhèng)据。那(nà)么小(xiǎo)伙伴(bàn)们，你们觉(jué)得(dé)暗物质到(dào)底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我(wǒ)更新(xīn)的动力！

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