宇宙是“人为(wèi)制造”的(de)？为何会(huì)存在科学无法解释(shì)的(de)“暗物(wù)质”？暗物质又究竟是什么？人类(lèi)为了寻找(zhǎo)暗物(wù)质存(cún)在的(de)证据，科(kē)学家们在过去的几十年(nián)当中(zhōng)进行了超过50次的(de)长期实(shí)验，但是却(què)没(méi)有发(fā)现任何的有效证据。除了一(yī)个(gè)地方，在1687年出版的自然(rán)哲学数(shù)学原理一书中(zhōng)，埃萨(sà)克牛顿发表了万有引(yǐn)力(lì)定(dìng)律，它揭示了宇宙中天体(tǐ)运动的规律(lǜ)。往(wǎng)后的(de)几百年来，当(dāng)天文(wén)学家们(men)发(fā)现某些天体运行轨道出现异常(cháng)，不(bù)符合万有引(yǐn)力(lì)定律的时候(hòu)，他(tā)们就会知道(dào)，周围一定有未知的天体通过引力在摄动它的轨道。比如(rú)在(zài)1846年，奥本勒维耶就通过(guò)天王星运行轨道的(de)异常，推算并且发现(xiàn)了(le)海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥(míng)王星的发(fā)现都(dōu)是应用万有引力定律(lǜ)所取得重(zhòng)大天(tiān)文成就的例子。但是这些发现都是在恒星系统的(de)尺度当中，可当我们上(shàng)升到星系或者是星团的尺度(dù)，事(shì)情就开始变得诡异了。

申请结尾的恳请语怎么写，特此申请的特是什么意思e="jpeg" data-w="1647" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/7e58e8fcd62ac7f.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里茨(cí)兹(zī)威基正在研究(jiū)和测量后发(fā)星系(xì)团的质量(liàng)。这是一个由数千个星系所组成的巨大星系(xì)团(tuán)，这些(xiē)星系被引力束(shù)缚在一起(qǐ)。测量星(xīng)系团的质量一(yī)般会使用到两种(zhǒng)方法，当两种方(fāng)法结果一致，就可以确定其质(zhì)量的范(fàn)围(wéi)。

第一种(zhǒng)是获得其"光(guāng)度学(xué)的(de)质量"，需要的数据是测量各个星(xīng)系的光(guāng)度。

第二种是(shì)动力(lì)学质量的计算，是利用光谱红移测量星系团中的(de)各个(gè)星(xīng)系(xì)相对于星(xīng)系团的运动速度。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学(xué)质量(liàng)”的400倍。这意(yì)味着，后(hòu)发(fā)座星系团有99%的(de)质(zhì)量消(xiāo)失了，或者说这(zhè)99%的质量(liàng)并(bìng)不以可见光(guāng)的形式所存在，我们无法看到(dào)。最诡(guǐ)异的是，在测量速(sù)度的过程中(zhōng)，兹威(wēi)基发(fā)现星系(xì)团中很多星系的速度比理(lǐ)论上要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠(kào)这(zhè)些(xiē)可见星系的(de)质量所产(chǎn)生的引力是无法(fǎ)将(jiāng)它们束(shù)缚在星系团(tuán)内(nèi)的，它们早就应该被抛出(chū)星系团之外了(le)，除非有一种神秘的力量在(zài)起(qǐ)作用，这种力(lì)量来源于某种隐形的(de)物质。

据此(cǐ)，兹维基提出(chū)了这样部分不可见的暗质(zhì)，它(tā)不发散光、吸光、反射光(guāng)，但(dàn)是它(tā)们却占据(jù)着宇宙中绝大部分的质量。只是当时(shí)的人们对这样的一种说(shuō)法不屑一顾(gù)。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再(zài)一次出现。天(tiān)文学(xué)家维拉申请结尾的恳请语怎么写，特此申请的特是什么意思鲁宾和肯特福特在(zài)观测仙女座(zuò)星系中的(de)恒星运动。理论上来说，距离中心越(yuè)远的恒星在其轨道上的运行(xíng)速度就会越慢。但(dàn)是他(tā)们观(guān)测的(de)结果却让(ràng)人感到不可思议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转速度几乎保持(chí)不变。可是根据(jù)牛顿(dùn)的万有引力定律，在星(xīng)系当中如果没有足(zú)够大的质量(liàng)来(lái)吸(xī)引它们(men)，这(zhè)些外围(wéi)的恒星早(zǎo)就被(bèi)甩到宇宙当中了(le)。基于这种现(xiàn)象，科学(xué)家们会使用(yòng)一种相(xiāng)对标准的方法来解释暗物(wù)质的存(cún)在(zài)，这种方法就是测量(liàng)星系当中气体在X轴(zhóu)上距离星系中心的距离(lí)，以及在Y轴上气(qì)体的旋转速度。如果出现异常的结果(guǒ)，就认(rèn)为是(shì)由暗物(wù)质的力量进入其中。

于是科学家(jiā)们通过射(shè)电望远镜测量了距离星系(xì)中(zhōng)心更远(yuǎn)距离的氢元素，发现它们的旋转速(sù)度并不(bù)符合牛顿(dùn)的力学定律(lǜ)。我(wǒ)们的太阳系也不例外，太(tài)阳系位于(yú)银河系(xì)的(de)第(dì)三悬(xuán)臂之上，距离(lí)银河系(xì)中心(xīn)2.6万光年，根据万有(yǒu)引(yǐn)力定律进行(xíng)计算，太阳系(xì)的运(yùn)行速度(dù)应(yīng)该是160千米(mǐ)/秒(miǎo)，但实际上，太阳(yáng)系正在以(yǐ)220千(qiān)米/秒的速度(dù)围绕(rào)银河系(xì)旋转(zhuǎn)，这个实际速(sù)度远远(yuǎn)大于理论(lùn)速度，那么(me)产生以(yǐ)上(shàng)这种向(xiàng)心加速(sù)度的原因很(hěn)可(kě)能就是存在着(zhe)一种我们看不到的物(wù)质，是这些暗物(wù)质的引力(lì)效应(yīng)将星系聚集(jí)在了一起。

也是从这时开(kāi)始，越来(lái)越多(duō)的研究人员开始相信暗物质的存在。科学家根据星系(xì)外(wài)恒星轨道的速度，估算在星系当中暗(àn)物质(zhì)的质量(liàng)占整个(gè)星系质量的85%。但是(shì)，暗物质(zhì)并(bìng)不是(shì)唯一(yī)可(kě)以解释这个现象的原因(yīn)。在一项(xiàng)新的研究当中，科(kē)学家(jiā)们发现(xiàn)，几乎没(méi)有引力效应的(de)遥远恒星之间，也(yě)会出现速度上(shàng)的微小(xiǎo)差异。另外，天(tiān)文学家还发现(xiàn)了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系距离(lí)地(dì)球大约2.5亿(yì)光年，大小和(hé)银河系不多，但是(shì)星(xīng)系当(dāng)中存在的恒星数量却只有银河系的千分之一(yī)。

所以在理论上(shàng)，该星(xīng)系必(bì)须存在暗(àn)物质(zhì)，否(fǒu)则就会分崩离析。但是科学家们使用最(zuì)先进(jìn)的望远镜对其进行了40个(gè)小时的详细测量之后，发现星系中(zhōng)的恒星运动是可以用正(zhèng)常(cháng)的物质和力学定律(lǜ)来解释的。那么又有人提出，也(yě)许该(gāi)星系的(de)暗物质，已经被附近的另一个大(dà)星系剥离了。奇(qí)怪的是，它的附近没有任何星(xīng)系存在(zài)。造成这些现象的除了暗物质(zhì)的假说(shuō)之外，另一种可能就是(shì)人类对引力(lì)的(de)理解还不(bù)够全面，引力很可能(néng)在不同尺度空间中的工作方式(shì)是不同的，这意味(wèi)着在行星系(xì)尺度(dù)中的天(tiān)体会沿着它们(men)的轨道，按(àn)照我们所理解(jiě)的(de)方式运(yùn)动。但是上升到星(xīng)系和(hé)星团的(de)尺度，引(yǐn)力之间的(de)相互作用则是不同(tóng)的方(fāng)式。对于在星(xīng)系团(tuán)之间的相互(hù)作(zuò)用(yòng)，科学家(jiā)还引入了外部场效应(yīng)的概念，指的是在数(shù)百万光年(nián)的(de)规模(mó)上，巨(jù)大的(de)质(zhì)量之间会产生(shēng)对彼此特(tè)殊(shū)的效果，这个理论叫做MOND蒙(méng)德(dé)理论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立，这意味(wèi)着我(wǒ)们需(xū)要对现在(zài)的(de)物(wù)理定律进(jìn)行修正，这些发现也让很多人认为暗物质假说理论就此终结。但是在宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)还有关(guān)于暗物质(zhì)存(cún)在的其他(tā)的理论证据(jù)，这些理论证据是蒙德理论所没法(fǎ)解释(shì)的“引力透镜”。

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径向距(jù)离为37亿光(guāng)年(nián)的(de)子弹星系(xì)团(tuán)，由两(liǎng)个碰(pèng)撞(zhuàng)的(de)星系团所组成，类似(shì)这样的星团，它们(men)大部分的普通质(zhì)量都(dōu)在星(xīng)系的气体当(dāng)中。当星(xīng)团以(yǐ)1000万(wàn)公(gōng)里/小时发生(shēng)碰(pèng)撞的时候，星际气(qì)体的相互作用就(jiù)会导致温(wēn)度的急(jí)剧升高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰(pèng)撞之后，子弹(dàn)星系(xì)团大(dà)部分(fēn)的质量将位于所有这些气体所在(zài)的(de)中间区域。那(nà)么我们通过什么来验证它的(de)质量(liàng)区(qū)域到底是不是集中在中间呢？前(qián)不(bù)久，詹姆斯(sī)韦伯太空望(wàng)远镜传回了宇宙(zhòu)当中第一张(zhāng)全彩的高清照片，在照片中我们可以明显(xiǎn)地(dì)看到很(hěn)多星系似乎被拉伸(shēn)产生了巨大的形变。其实这(zhè)些星系本身并不(bù)是真的被扭曲了(le)，也不是韦伯望远(yuǎn)镜(jìng)出了(le)什么问题，而(ér)是这(zhè)样极遥远的天体和我们地球上的观测者之间。被一(yī)个质量超级巨大(dà)的天体遮挡，这个超大质量的东西(xī)的引力，会使身(shēn)后(hòu)更遥远星系的光都发生(shēng)了扭(niǔ)曲。这(zhè)个现象就是引(yǐn)力透镜(jìng)效应(yīng)。这(zhè)个巨大的天体可能(néng)是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所以当人(rén)们对(duì)子(zi)弹星系团观(guān)测的时(shí)候，发现(xiàn)它的大质量(liàng)区域并不(bù)是在中间，而是在两侧。所以最好的(de)解释方法就是当星团发生全部的碰撞时，可被(bèi)观测到的质量气体被卡在了中间，暗物(wù)质则直接(jiē)通过了这个(gè)区域(yù)，并在两(liǎng)边形(xíng)成(chéng)了(le)引力透镜。对子弹星系(xì)团(tuán)的引(yǐn)力透镜研究(jiū)也被认为是暗物(wù)质存在(zài)的迄今(jīn)为止最好的(de)理(lǐ)论证据。

除(chú)此之外，还有(yǒu)来自宇宙当中最古(gǔ)老的光。从宇宙(zhòu)大爆(bào)炸开始，38万年之后，可见光终于可以畅通(tōng)无(wú)阻地穿越在(zài)宇(yǔ)宙当中了。经过了(le)130多亿年(nián)之后(hòu)，这些光在宇(yǔ)宙空(kōng)间(jiān)背(bèi)景上留下了各相(xiāng)同(tóng)性的微波辐射。其中红色的部分(fēn)表示温度较高的区域，蓝(lán)色则表示相对较冷的区域，但实际上(shàng)它们之间(jiān)的温差只(zhǐ)有万分之一(yī)。

科(kē)学(xué)家们通过对(duì)前(qián)景背景(jǐng)分离后的二值图(tú)像进行连通域提取和标记之后发现，如果宇(yǔ)宙当中没有暗物质，图形看起(qǐ)来不(bù)应(yīng)该(gāi)是这样(yàng)的，而(ér)随着暗(àn)物质的增加，一些峰值(zhí)的(de)幅度会减小，才变得看起来“和(hé)谐(xié)”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测量(liàng)值，我们需要的暗物(wù)质大(dà)约是普通物(wù)质的5倍。这个数(shù)字与解释星(xīng)系当(dāng)中(zhōng)恒星运动所需要的暗物(wù)质比(bǐ)例是(shì)一致的。这(zhè)就意味(wèi)着。

用了一个简单(dān)的(de)理论框架，就很好(hǎo)地解释了很多不同的观测结果。而暗(àn)物质的本质(zhì)就是宇宙当(dāng)中存(cún)在着(zhe)某种类型的粒子，它们不(bù)参与任何其他的电磁(cí)作(zuò)用，只通过引力(lì)来相(xiāng)互作用。所以如果能够找(zhǎo)到(dào)这种粒(lì)子的存在，就(jiù)相当于(yú)找到了暗物质存在的实(shí)际证据。这种粒子到底是(shì)什么？科学(xué)家们已经提出了数十种的假想(xiǎng)目标，而要寻找这些不同的(de)目标(biāo)粒子所需要(yào)的实验方式也不相同。在过(guò)去的几(jǐ)十年当(dāng)中，人类为了(le)寻找这些看(kàn)不(bù)见(jiàn)、摸不到，几乎不会(huì)与常规物质相互(hù)作用的“暗物(wù)质”，科学家们已(yǐ)经进行了超(chāo)过50次的(de)实验，却没(méi)有(yǒu)任何(hé)实(shí)质(zhì)性的发现，除(chú)了一个地(dì)方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿(ā)尔(ěr)卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处的地下(xià)矿井当中，藏着地球上最大的地学实验室，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的(de)探(tàn)测器，一(yī)直致力(lì)于寻找暗物质(zhì)粒子的周期性震荡(dàng)。

自1997年(nián)以来(lái)，这里的科学家声称观测到了某种信号。经(jīng)过了20多年(nián)的(de)数据收(shōu)集(jí)，人(rén)们(men)发现了一个有趣的事情。探测率会在每年(nián)的6月份达(dá)到峰值，然后(hòu)在11月降到最(zuì)低，而且(qiě)在(zài)20年当中每年(nián)都是(shì)一样(yàng)。一些科学家(jiā)认为这可能是人类发现暗物(wù)质(zhì)的(de)第(dì)一(yī)个(gè)直(zhí)接(jiē)证据。

但是为什么暗物质会(huì)产生周期性的年度信号呢？刚才我(wǒ)们(men)讲(jiǎng)了太阳系正在以220公里/秒的速度(dù)围(wéi)绕着银河系进行移动(dòng)，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意味着我(wǒ)们也在以这样的(de)速度在穿越着(zhe)暗物质流(liú)，这个过程中会产生相应(yīng)的振荡，同(tóng)时地球又(yòu)以30公里/秒的速度围绕太(tài)阳进行旋(xuán)转。所以有半年的(de)时间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银河系的方向(xiàng)是一致的，而另外半(bàn)年则与之相反。

而(ér)在6月份的(de)时候，地球(qiú)与(yǔ)太阳的方向正好达(dá)到(dào)完全一致，这是理论上地球(qiú)穿越暗物质流最(zuì)快的(de)时(shí)段。而在11月(yuè)份，又(yòu)恰好(hǎo)达到了最慢值。尽管在实际的情况中，太阳系相(xiāng)对银(yín)河系(xì)的平面呈现(xiàn)了(le)60度(dù)的倾斜，但是这并不影响这(zhè)个理论的有效性。

因此(cǐ)科(kē)学家(jiā)认为这(zhè)可以用来解释，研究人员们所观测到的(de)周(zhōu)期性信号。当然也可能有(yǒu)其(qí)他的情况，造成这种(zhǒng)年度周(zhōu)期信号的差异也可能是温度(dù)、湿(shī)度(dù)、土壤中的水分、高山(shān)上的积雪，甚至连意大(dà)利(lì)游客的数量也符合(hé)这个周期的(de)规律。

所以，科学家们又在南(nán)半球建立了(le)一个几(jǐ)乎(hū)相同的实验室，这(zhè)里的(de)季节与之(zhī)前(qián)的实验(yàn)室正好(hǎo)相(xiāng)反，而在(zài)这里，地(dì)球穿过暗物质流的运动(dòng)特征和第(dì)一个(gè)实(shí)验室是(shì)一样的。

因此(cǐ)，如(rú)果(guǒ)在这(zhè)里可以(yǐ)得到相(xiāng)同的(de)信号，就可以成为暗物质所存在的非常有力的证据了。但是由于这(zhè)个实验室刚刚(gāng)建成不久，所以截(jié)至(zhì)目前还无(wú)法提供相应的数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发(fā)射一台(tái)新(xīn)的望远(yuǎn)镜，这台(tái)太空(kōng)望(wàng)远镜叫做“南希(xī)格(gé)雷斯(sī)罗(luó)曼”，它(tā)的主镜(jìng)大小跟哈勃望远镜相同，但它(tā)的(de)宽视场仪(yí)器(qì)提供的视(shì)野(yě)是哈(hā)勃(bó)红(hóng)外(wài)仪器的(de)100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键的用途就(jiù)是(shì)探索暗(àn)物质背后的奥秘，对于探测的(de)结果，我们只能拭目以待了(le)。费(fèi)米实验室粒子天(tiān)体物理中心的科学家丹琥(hǔ)珀和(hé)贾森(sēn)斯特芬研究发(fā)现，如(rú)果暗物(wù)质存在，它们极有可能拥有(yǒu)另(lìng)一种神秘(mì)的效应(yīng)，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说是(shì)生(shēng)命进(jìn)化的一个(gè)重要(yào)因素(sù)。

如果这一理论(lùn)得到进一步的证实(shí)，那么遍(biàn)布宇(yǔ)宙当(dāng)中的暗(àn)物(wù)质会不会(huì)意味着人类并不孤单呢？或许在宇(yǔ)宙(zhòu)当中某个(gè)角落的(de)行星上(shàng)，暗物质正在通过这样的效应创(chuàng)造生(shēng)命。当然，这些推论的(de)大前提(tí)是要(yào)先找到暗物(wù)质存在的(de)实际(jì)证据。那么(me)小伙伴们(men)，你们觉(jué)得暗物质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更(gèng)新的(de)动力！

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