宇宙是“人为制造”的(de)？为何会存在科学无法解释(shì)的“暗(àn)物质”？暗物质又(yòu)究竟是(shì)什么？人类为了寻找暗物质存在的证据，科学家们在过去的几十(shí)年当中(zhōng)进行了(le)超(chāo)过50次的长(zhǎng)期实(shí)验，但是却没有(yǒu)发现任(rèn)何的有效证据。除(chú)了一个地方，在1687年出(chū)版的(de)自然哲学数学原理一书中，埃萨(sà)克牛顿发表了(le)万有引力定律，它揭示了(le)宇宙(zhòu)中(zhōng)天体运动(dòng)的规律。往后的几百年来，当(dāng)天(tiān)文学家们发现某些天体运行轨道出(chū)现异常，不符合万有引力定(dìng)律的时候(hòu)，他(tā)们就会知道，周围(wéi)一定有未知的天体通过引力在摄动它的轨道。比如在(zài)1846年(nián)，奥本勒维耶就(jiù)通过天王星运(yùn)行(xíng)轨道的异常，推算并(bìng)且发现了海王星的存在。另外(wài)，哈(hā)雷彗(huì)星、冥王(wáng)星的发现都是应用(yòng)万有引(yǐn)力定律所取得重(zhòng)大天文(wén)成就的例子。但是这些(xiē)发(fā)现都(dōu)是在恒(héng)星系统的尺度当中，可当我们上(shàng)升到星系或者是星团(tuán)的尺度，事情就(jiù)开(kāi)始变得诡(guǐ)异了(le)。

1933年，瑞士的物理学家弗里(lǐ)茨兹威基正在研究和测量后发星系团的质量。这是一个由数千个星系所组成的巨大(dà)星系团，这些星系(xì)被引力束缚在一起。测量星系团的质量(liàng)一般会(huì)使用到两种方(fāng)法，当两(liǎng)种方法结果一(yī)致，就可以确定其(qí)质量的范围(wéi)。

第(dì)一(yī)种是获得其(qí)"光度学的(de)质(zhì)量"，需要(yào)的数据是测量(liàng)各个星(xīng)系(xì)的光度。

第二种是动力学(xué)质量的计算(suàn)，是利(lì)用光谱红移(yí)测量星系团中的各个星系相对于星系团(tuán)的运动速度。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力(lì)学质量”竟(jìng)然是“光度学(xué)质量”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星系(xì)团有(yǒu)99%的质(zhì)量消失了(le)，或者说这99%的质(zhì)量(liàng)并不以可(kě)见光的形式所存在，我(wǒ)们(men)无(wú)法看到。最诡异的是，在测量速度的过程中(zhōng)，兹威基发现星系团中很多星系的(de)速度比理论(lùn)上要快得(dé)多，按照牛顿的(de)运动学定律，仅靠这些可见星(xīng)系的质(zhì)量所产生(shēng)的(de)引力是无法将它们束缚在星系(xì)团内的，它们早就应(yīng)该(gāi)被抛出星系团之外了(le)，除非(fēi)有一种神秘的力量在起作用，这种(zhǒng)力量来(lái)源于某(mǒu)种隐形的物质。

据此，兹维基(jī)提出(chū)了这样(yàng)部分不可(kě)见的暗质，它不发散光、吸(xī)光(guāng)、反射光(guāng)，但(dàn)是它们却占(zhàn)据着宇(yǔ)宙中(zhōng)绝大部分的质量(liàng)。只是(shì)当(dāng)时的(de)人们对这样的(de)一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质(zhì)”这(zhè)个(gè)词才再(zài)一次(cì)出(chū)现(xiàn)。天文学家维拉鲁宾(bīn)和肯特福特在观测仙女(nǚ)座星系中的(de)恒星运动(dòng)。理(lǐ)论上来说，距离(lí)中心越远的(de)恒星在其轨道上的运行速度就会越慢。但是他们观测的结果却(què)让人感(gǎn)到不可思(sī)议。

随着与中心距离的增加，恒(héng)星的旋转速度几乎保(bǎo)持不变。可是根据牛(niú)顿的万(wàn)有(yǒu)引力定律，在星系当中如果没有足(zú)够(gòu)大的质量(liàng)来吸引(yǐn)它们，这些外围的恒星早就(jiù)被(bèi)甩(shuǎi)到宇宙当中了。基(jī)于(yú)这种现象，科(kē)学(xué)家们会使用一种相(xiāng)对标(biāo)准的方(fāng)法来解释暗物质的存在，这种方法就是测量星系当中气体在X轴上距离(lí)星系中心的距离，以及在(zài)Y轴上气体的旋转速(sù)度(dù)。如果出现(xiàn)异常(cháng)的(de)结果，就认为是(shì)由暗物质的(de)力量进入其中。

于是科学(xué)家们通过(guò)射电(diàn)望远镜(jìng)测量了(le)距(jù)离星系中心更远距离的氢元(yuán)素，发(fā)现它们的旋(xuán)转速度(dù)并不符合(hé)牛顿的(de)力学定律。我们的(de)太阳系(xì)也不(bù)例外，太阳(yáng)系(xì)位于(yú)银河(hé)系的第三(sān)悬臂之(zhī)上，距离银河系中(zhōng)心2.6万光年，根据(jù)万(wàn)有(yǒu)引力定律进(jìn)行(xíng)计(jì)算，太阳系的运行速度应该是160千米(mǐ)/秒，但实(shí)际(jì)上，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒的速度(dù)围绕银河(hé)系旋转，这个实际速(sù)度远远大于理论速度(dù)，那么产生以上这种向心加速度的(de)原因很可能就是存(cún)在着一种(zhǒng)我们看不到的物(wù)质(zhì)，是这些暗(àn)物质的(de)引力效应(yīng)将(jiāng)星系聚集在了一(yī)起。

也是从这时开(kāi)始，越来越多的(de)研(yán)究人员开(kāi)始(shǐ)相信暗物质(zhì)的存在。科学(xué)家(jiā)根(gēn)据(jù)星系外(wài)恒星轨道的速度，估算在星系(xì)当中暗物质(zhì)的质量(liàng)占整个(gè)星(xīng)系(xì)质(zhì)量的85%。但(dàn)是，暗物质并不(bù)是唯一可以解释这个现象(xiàng)的(de)原因。在一项(xiàng)新的研究当中，科学家们(men)发现，几乎没有引(yǐn)力(lì)效(碳酸银是不是沉淀 碳酸银在水中是沉淀吗xiào)应(yīng)的遥远恒星(xīng)之间，也会出(chū)现速度上的微(wēi)小差异(yì)。另外，天文学家(jiā)还发(fā)现了一个(gè)反常(cháng)的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大(dà)约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河系不多(duō)，但是星(xīng)系(xì)当(dāng)中(zhōng)存(cún)在(zài)的恒星(xīng)数量(liàng)却只有银河(hé)系(xì)的千(qiān)分之(zhī)一。

所以在理论(lùn)上(shàng)，该(gāi)星系必须存在暗物质(zhì)，否则就(jiù)会分崩离析。但(dàn)是科学家们使用最先(xiān)进的望远镜对其进行了40个小时的详细测量(liàng)之后，发现星系中的恒星运动是可以(yǐ)用(yòng)正常的(de)物质和力学定律(lǜ)来解释的(de)。那么又有人提出，也许(xǔ)该星(xīng)系的暗物质(zhì)，已经被附近的另一(yī)个大星系剥离了。奇怪(guài)的是(shì)，它的附近没有任何星系(xì)存在。造(zào)成(chéng)这些现(xiàn)象的(de)除了暗物质的假说之外，另(lìng)一种可能就是人类对引力(lì)的理解还不够全面，引力很(hěn)可能在(zài)不同尺度空(kōng)间中的工作方式(shì)是不(bù)同的(de)，这意(yì)味着在行星(xīng)系尺度中的天体会沿(yán)着它们的轨道，按照(zhào)我(wǒ)们所理解的方(fāng)式运(yùn)动。但(dàn)是上升(shēng)到星系和星(xīng)团的尺度，引力之间的相互作用则是不同(tóng)的方式。对于在(zài)星系团(tuán)之间的相互作用，科(kē)学家还引入了外(wài)部场效应(yīng)的概念，指(zhǐ)的是在数百万光年的规模上，巨大的(de)质(zhì)量(liàng)之间(jiān)会(huì)产生对彼此特(tè)殊的效果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立，这意味着我(wǒ)们需(xū)要对现在的物(wù)理定律进行修正(zhèng)，这些发现也让很多人认为暗物质假(jiǎ)说理论就此终结(jié)。但是在宇宙(zhòu)当(dāng)中还(hái)有(yǒu)关于暗物质存在的其(qí)他的理论证据，这(zhè)些(xiē)理论(lùn)证据是(shì)蒙德理论所没法解释的“引力透(tòu)镜”。

碳酸银是不是沉淀 碳酸银在水中是沉淀吗="1649" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/18fc0a6e444b507.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

径向距离为37亿光年的(de)子弹星系团，由两个碰撞的(de)星系(xì)团所(suǒ)组成，类似这样的(de)星团，它们大(dà)部分的普通质量都在(zài)星系(xì)的气(qì)体当中。当(dāng)星团以(yǐ)1000万(wàn)公(gōng)里/小时(shí)发生(shēng)碰(pèng)撞的(de)时候(hòu)，星际气(qì)体的(de)相互(hù)作用就会导致(zhì)温度(dù)的急剧(jù)升(shēng)高，速度大幅降低(dī)。所以(yǐ)在理论上，在碰(pèng)撞之后，子弹(dàn)星系团大部分的质(zhì)量将位(wèi)于所(suǒ)有这些气体所在(zài)的(de)中(zhōng)间区域。那么我们通过什(shén)么来验证(zhèng)它(tā)的质量区域到底(dǐ)是(shì)不(bù)是(shì)集(jí)中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜(jìng)传回了宇(yǔ)宙(zhòu)当中第一张全彩的高清照片，在照(zhào)片中(zhōng)我们(men)可以(yǐ)明显地看到很多(duō)星系似乎被拉(lā)伸产生了(le)巨大的形变(biàn)。其(qí)实这些星系本身并不是真(zhēn)的被(bèi)扭曲了(le)，也(yě)不是韦伯望远镜出(chū)了什么问题，而是(shì)这样极遥远的天体和我们地球(qiú)上的观测者(zhě)之(zhī)间(jiān)。被一个质量超级(jí)巨大(dà)的天体遮(zhē)挡，这个超大质(zhì)量的东西(xī)的引(yǐn)力，会使身后更遥(yáo)远星系的光都发生了扭曲(qū)。这个(gè)现象就是引力透(tòu)镜(jìng)效应。这个巨大的天体可能是超大质量的(de)黑洞或者是暗物质。

所以当人们对子弹星系团观测的(de)时(shí)候，发现它的大质量区(qū)域并不是在(zài)中间，而是在(zài)两侧。所(suǒ)以最(zuì)好的解释(shì)方(fāng)法(fǎ)就是当星(xīng)团发生全(quán)部的碰撞时，可被观(guān)测到的质量气体被卡在了(le)中间，暗(àn)物质(zhì)则直接通过了这个(gè)区(qū)域，并在两边形成了(le)引力(lì)透镜。对子弹星系团的引力(lì)透(tòu)镜研究也被认为(wèi)是暗(àn)物质存在的(de)迄今(jīn)为(wèi)止最好的理论证据。

除此之外，还(hái)有来自宇宙(zhòu)当中(zhōng)最古老的(de)光。从宇宙(zhòu)大爆(bào)炸开始，38万(wàn)年之后(hòu)，可见(jiàn)光终(zhōng)于可以畅通无阻地穿越在宇宙当(dāng)中了(le)。经过(guò)了130多亿(yì)年之后，这些(xiē)光在宇(yǔ)宙空间背景上留下了各相同性的微波辐射(shè)。其(qí)中(zhōng)红色(sè)的部分表示温度(dù)较高的区域，蓝色则表示相对较冷的(de)区(qū)域(yù)，但实际上它们之间的(de)温(wēn)差只有万分之(zhī)一(yī)。

科学家(jiā)们通过对(duì)前景(jǐng)背(bèi)景分离后的二(èr)值图像进行连通域提取和(hé)标记之后发现(xiàn)，如(rú)果宇宙当中没(méi)有暗(àn)物质(zhì)，图形看起来不应(yīng)该是这样的，而随(suí)着暗(àn)物质的(de)增加，一(yī)些峰值的幅度(dù)会减小，才(cái)变得看(kàn)起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波(bō)背(bèi)景(jǐng)辐射的测量值，我们(men)需要(yào)的暗物质大约是普(pǔ)通(tōng)物质的5倍。这个数字与解释(shì)星系当中恒星运动(dòng)所需要的(de)暗物质比(bǐ)例是(shì)一(yī)致的。这就意味着(zhe)。

用(yòng)了一个简单的理论框架(jià)，就很好地解释了很多不(bù)同的观测结果。而(ér)暗物质的本质就是宇宙当中(zhōng)存在着某种类型的粒子，它们不(bù)参与任何其他的电磁作用(yòng)，只通过(guò)引(yǐn)力来相互作用(yòng)。所(suǒ)以如果能够找到这种粒子的存在(zài)，就相当于找到了(le)暗物质(zhì)存在的(de)实(shí)际证据。这种粒子到底是什(shén)么(me)？科学家们已经提(tí)出了数十种的(de)假想目标，而(ér)要寻找这些不同(tóng)的目标(biāo)粒子所需(xū)要(yào)的(de)实验方式也不相同。在过去的几十年(nián)当(dāng)中，人类为了寻(xún)找这些看不(bù)见、摸不到，几乎不(bù)会与常规物质相(xiāng)互(hù)作用的(de)“暗物质”，科(kē)学家(jiā)们已经进(jìn)行了(le)超过50次的实验，却没有任何实质性的(de)发现，除了一个地方，意大利的格兰萨(sà)索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处(chù)的(de)地下矿井当中，藏着地球上最大的地学实验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼高的探测器，一直致(zhì)力于寻找暗(àn)物质粒子的周(zhōu)期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声(shēng)称观测到了某种信号。经过了20多年的数(shù)据(jù)收(shōu)集，人们发现了一个(gè)有趣(qù)的事情(qíng)。探测率会在每年的6月份(fèn)达到峰值，然后在(zài)11月降到最低，而且在(zài)20年当中每年(nián)都是一样。一些科学(xué)家认为这可能(néng)是人(rén)类发(fā)现(xiàn)暗物质(zhì)的第一个直接证据。

但是(shì)为什么暗(àn)物(wù)质会(huì)产(chǎn)生周期性的年(nián)度信(xìn)号呢？刚才(cái)我们讲了太阳系正(zhèng)在以220公(gōng)里/秒(miǎo)的速度围绕着银(yín)河系进行移动，那(nà)么(me)如果暗物(wù)质(zhì)存在宇宙(zhòu)当中(zhōng)，这意味着我们(men)也在以这样(yàng)的速度在穿越着(zhe)暗物质(zhì)流(liú)，这个过程中(zhōng)会(huì)产(chǎn)生相应的振荡(dàng)，同时(shí)地球又以30公里/秒的(de)速度围绕太阳进行旋转。所以有半年的(de)时间(jiān)，地球围绕(rào)太阳的方(fāng)向与太阳环绕银河(hé)系的方向是一致(zhì)的，而另外(wài)半年则与之相反。

而在(zài)6月(yuè)份的时候(hòu)，地球与太阳的方向正好达(dá)到完全一致，这是理(lǐ)论上地球穿越暗物质流最(zuì)快的时段。而在(zài)11月份，又恰好达到了最慢值(zhí)。尽管(guǎn)在实(shí)际(jì)的情况中，太阳系相对银河(hé)系(xì)的平面呈现了(le)60度(dù)的(de)倾斜，但是这并(bìng)不影响这个(gè)理论的有效性。

因此科学家认(rèn)为(wèi)这可以(yǐ)用来解释(shì)，研究人员们所(suǒ)观测(cè)到的周期(qī)性信号。当(dāng)然也可能(néng)有其他的情况，造(zào)成这种年(nián)度周期信(xìn)号的(de)差异也可能是温度、湿度、土壤(rǎng)中的(de)水分、高山(shān)上的积雪(xuě)，甚至连意大利游客的数(shù)量(liàng)也符合这个周(zhōu)期(qī)的规律。

所(suǒ)以，科学家(jiā)们又在南半球建立了一个几乎(hū)相同(tóng)的实验室(shì)，这里(lǐ)的季(jì)节(jié)与之前的实验室正好(hǎo)相反，而在这里，地(dì)球穿(chuān)过(guò)暗物质流的运动特(tè)征和第一个实验室是一(yī)样的。

因(yīn)此，如果在这里可以得到相同(tóng)的信号，就可以成为暗物质所存在的非常有力的证据了。但是由于(yú)这个实验室刚刚建成(chéng)不久，所以截(jié)至目前(qián)还无法提供相(xiāng)应的数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发(fā)射一台新(xīn)的望远镜，这台太空(kōng)望(wàng)远镜(jìng)叫(jiào)做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大小跟哈(hā)勃望远(yuǎn)镜相(xiāng)同，但它的(de)宽(kuān)视场仪器提供(gōng)的视(shì)野是哈勃(bó)红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太(tài)空望(wàng)远镜其(qí)中一个关键(jiàn)的用(yòng)途就(jiù)是探(tàn)索暗物(wù)质背后的奥秘，对于探测的(de)结(jié)果(guǒ)，我们(men)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(pò)和贾森(sēn)斯特芬研究发(fā)现(xiàn)，如果暗物质存在，它(tā)们极有可(kě)能拥(yōng)有另(lìng)一(yī)种神秘的效应(yīng)，这种暗(àn)物质(zhì)效应(yīng)，会支持宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)生命的诞生，或者说是(shì)生命进化的一个重要因素。

如果(guǒ)这一(yī)理论得到进(jìn)一步(bù)的证实，那么(me)遍布宇(yǔ)宙当(dāng)中的暗物质会不会意味着人(rén)类并(bìng)不孤(gū)单呢？或许在宇(yǔ)宙当中某(mǒu)个角落的(de)行星上，暗物质正在通过这样的效应创造生(shēng)命。当然(rán)，这(zhè)些推论的(de)大前提是要先找到暗(àn)物(wù)质存在(zài)的实(shí)际证(zhèng)据。那(nà)么小伙伴们，你(nǐ)们觉(jué)得暗物质到底存(cún)不存在(zài)呢？喜(xǐ)欢请点赞(zàn)，你的支持是我更(gèng)新的(de)动(dòng)力！

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