宇(yǔ)宙是“人为制造”的？为何会(huì)存(cún)在科学无(wú)一立方分米等于多少升 一立方分米等于多少斤法解(jiě)释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么(me)？人类为了寻找(zhǎo)暗物质存在的证据，科学(xué)家们在过(guò)去的(de)几十(shí)年(nián)当中进行了(le)超(chāo)过50次(cì)的长(zhǎng)期实验(yàn)，但是(shì)却没(méi)有(yǒu)发现任何的有效证(zhèng)据。除了一个地方，在1687年出版的(de)自然哲(zhé)学(xué)数学原理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发表了(le)万(wàn)有引力(lì)定律，它(tā)揭(jiē)示了宇宙中天(tiān)体运动的规(guī)律。往后的几(jǐ)百年来，当天文学(xué)家(jiā)们发(fā)现某些天体运(yùn)行轨道出现异常，不符合万有引(yǐn)力定律的(de)时候，他们就会知道(dào)，周(zhōu)围一定有未知的(de)天体通过引力(lì)在摄动它的轨道(dào)。比如(rú)在(zài)1846年，奥本(běn)勒维耶(yé)就(jiù)通(tōng)过天(tiān)王星运行轨道(dào)的异常(cháng)，推算并且发现了海王(wáng)星(xīng)的存在。另外，哈雷彗星、冥(míng)王星的发现都是应用万有引力定律(lǜ)所取得一立方分米等于多少升 一立方分米等于多少斤(dé)重大天文成就的例子。但是这(zhè)些发(fā)现都是(shì)在恒(héng)星系(xì)统的尺度当中，可当我们上升(shēng)到星系或者是星团的尺度，事情(qíng)就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家弗里茨(cí)兹威基正(zhèng)在研究和测量后发星系(xì)团的质量。这是一个由(yóu)数千(qiān)个星系所组成的巨大星系团，这些星系(xì)被引力(lì)束(shù)缚在一(yī)起(qǐ)。测量星(xīng)系团的质量一般会使用到两(liǎng)种方法(fǎ)，当两(liǎng)种方法(fǎ)结果(guǒ)一致，就可以确(què)定其质(zhì)量的范(fàn)围。

第(dì)一(yī)种是获得其"光(guāng)度学(xué)的质(zhì)量"，需要的数(shù)据是测量各个星(xīng)系的光度。

第(dì)二种是动(dòng)力学质量的计(jì)算，是利用光谱红移测(cè)量星系团中的各个星系相对于(yú)星系团的运动速度。当测量结果出(chū)来之后，兹威基(jī)彻底懵了，“动(dòng)力学(xué)质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意(yì)味着(zhe)，后发座(zuò)星系团有(yǒu)99%的质量消失了，或者说这99%的质量并(bìng)不以可(kě)见光的形式所(suǒ)存在，我们(men)无法看到。最诡(guǐ)异的(de)是(shì)，在测量速(sù)度(dù)的过程中，兹威基发现星(xīng)系(xì)团中(zhōng)很多星系的速(sù)度比理论(lùn)上要快得多，按照牛(niú)顿的运动(dòng)学定律，仅靠这些可见星系的质(zhì)量所产生的引力是(shì)无法将它们束(shù)缚(fù)在星系团内的，它们早就应该被抛(pāo)出星系团之外了，除非有一种神秘的力量(liàng)在起作用，这种力(lì)量来源于(yú)某(mǒu)种隐形的物质。

据(jù)此(cǐ)，兹维基(jī)提出了这样部分不可见的暗(àn)质，它不发散光、吸(xī)光(guāng)、反射(shè)光，但是它们却占据着(zhe)宇宙中绝大部分的质量。只是当时的人们对这样的一种说法(fǎ)不(bù)屑一顾(gù)。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这(zhè)个(gè)词才再(zài)一次出(chū)现(xiàn)。天文学家维(wéi)拉鲁宾(bīn)和肯特福特(tè)在观测仙女座星(xīng)系(xì)中的恒星(xīng)运动。理(lǐ)论上来说，距离中心越远的恒星(xīng)在其轨道上(shàng)的运行速度(dù)就(jiù)会越慢。但(dàn)是他们观测的结果却让人(rén)感到不可(kě)思议(yì)。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不(bù)变。可是根据(jù)牛顿的万有引(yǐn)力定(dìng)律(lǜ)，在(zài)星系当中如(rú)果没有(yǒu)足够大的(de)质量(liàng)来吸(xī)引它们，这(zhè)些外围的恒(héng)星早就被甩(shuǎi)到宇宙当中(zhōng)了。基于这种(zhǒng)现象，科学家们会使(shǐ)用一种相(xiāng)对标(biāo)准(zhǔn)的方法来(lái)解释(shì)暗物质的(de)存(cún)在，这种方法就(jiù)是测量星(xīng)系当中气体在X轴上(shàng)距离星系中心(xīn)的(de)距离(lí)，以及在Y轴上(shàng)气(qì)体的旋转速度。如果出现(xiàn)异(yì)常的(de)结果，就(jiù)认为是由暗物质(zhì)的力(lì)量进入(rù)其中。

于是科学家们通过射电望远镜(jìng)测(cè)量(liàng)了(le)距离(lí)星(xīng)系中心更(gèng)远距(jù)离的氢元(yuán)素，发现(xiàn)它们(men)的旋转速度并(bìng)不(bù)符合牛顿(dùn)的力(lì)学定律(lǜ)。我们的(de)太阳系也不例外，太阳系(xì)位(wèi)于银河(hé)系(xì)的第三悬臂之上，距(jù)离银河系中心(xīn)2.6万光年，根据万有引力定律进行计(jì)算，太阳系的运行(xíng)速度(dù)应(yīng)该是160千(qiān)米/秒，但实际(jì)上(shàng)，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕银河(hé)系旋(xuán)转(zhuǎn)，这(zhè)个实(shí)际速度远远大于理论速(sù)度，那么产(chǎn)生以(yǐ)上这种向心加速度(dù)的原因很(hěn)可能(néng)就是存在着一种我们看(kàn)不到(dào)的物质(zhì)，是这些暗物质(zhì)的引力效(xiào)应将星系聚集在了(le)一起。

也是从这时开始(shǐ)，越来越(yuè)多的研究(jiū)人员开始相信暗物质的(de)存在(zài)。科学家根(gēn)据(jù)星系外恒星轨(guǐ)道(dào)的速度(dù)，估算(suàn)在(zài)星系(xì)当中暗物质的质量(liàng)占(zhàn)整个星(xīng)系(xì)质量的85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯(wéi)一(yī)可以解释这个现象的原(yuán)因。在(zài)一项新的研究当中(zhōng)，科学(xué)家们发现，几乎没有引力(lì)效应的遥远恒(héng)星之间，也会出现(xiàn)速度上的微小差异。另外，天文学家还发现了一个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年(nián)，大小和(hé)银(yín)河系不多，但是(shì)星(xīng)系(xì)当中存在的恒(héng)星数量却只有银河系的(de)千分之一。

所(suǒ)以在理论上(shàng)，该(gāi)星系必须存在暗物质，否则(zé)就会分崩离析。但是(shì)科(kē)学家们使用最(zuì)先进(jìn)的(de)望(wàng)远镜(jìng)对其进行(xíng)了40个(gè)小时的详细测量之后，发现星(xīng)系中(zhōng)的(de)恒星运动是可(kě)以用(yòng)正(zhèng)常的(de)物质和力(lì)学定律来(lái)解释(shì)的。那么(me)又有人提出，也许该星系的暗物质，已经(jīng)被附近的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没有任何(hé)星系存(cún)在(zài)。造成这些现象的除了暗(àn)物质的假说之(zhī)外，另一种可能就(jiù)是人(rén)类对引力的理解还(hái)不够全面，引力很可能(néng)在不同尺度空间(jiān)中的工(gōng)作方式(shì)是不同的(de)，这意味着(zhe)在行星系尺度(dù)中的天体(tǐ)会沿着它们(men)的轨道，按照我们所理解的方式运(yùn)动。但是上(shàng)升到星系和(hé)星团的尺度，引力(lì)之间的(de)相(xiāng)互作用(yòng)则是(shì)不同的方式。对于在星系团(tuán)之间的相互作用，科学家还引入(rù)了(le)外部场(chǎng)效(xiào)应的概念(niàn)，指的是在数(shù)百万(wàn)光年的规模(mó)上，巨大的(de)质量之间会产生对彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果(guǒ)MOND蒙德理论(lùn)成立，这意味着我们需(xū)要对现在(zài)的物理定(dìng)律(lǜ)进行修正，这(zhè)些发现(xiàn)也(yě)让很(hěn)多人认(rèn)为暗物(wù)质假说理论(lùn)就此终结(jié)。但是在宇(yǔ)宙(zhòu)当中还有关于暗物质存在(zài)的其他的(de)理论(lùn)证据(jù)，这些理论证据是(shì)蒙(méng)德理(lǐ)论所没法解释(shì)的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由(yóu)两个(gè)碰(pèng)撞的星系团所组(zǔ)成，类似这样的(de)星团(tuán)，它(tā)们大(dà)部分的普(pǔ)通质量都在(zài)星系的气体(tǐ)当中。当(dāng)星团以1000万公(gōng)里/小时发(fā)生碰(pèng)撞的时(shí)候(hòu)，星际气体的相互(hù)作用(yòng)就会(huì)导致温度的急剧升高，速度大(dà)幅降低。所以在理论上，在碰撞之后(hòu)，子弹星系团大(dà)部分的质量(liàng)将位于所有这(zhè)些气体所在的(de)中间(jiān)区域(yù)。那么(me)我们通(tōng)过什么(me)来验证它的(de)质量区域到底是不(bù)是(shì)集中在中间呢？前(qián)不久，詹姆斯(sī)韦伯太(tài)空(kōng)望远镜传回了宇宙当中第一张全彩的(de)高(gāo)清照片，在照片中我们可(kě)以明(míng)显地(dì)看到(dào)很多星(xīng)系似(shì)乎被(bèi)拉伸产(chǎn)生(shēng)了巨大的形变。其(qí)实这些(xiē)星系本(běn)身(shēn)并不(bù)是(shì)真(zhēn)的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了(le)什么问题，而是这样极遥远的天体(tǐ)和(hé)我(wǒ)们(men)地(dì)球上的观测(cè)者之间。被(bèi)一个质量(liàng)超级(jí)巨大的(de)天体(tǐ)遮挡(dǎng)，这(zhè)个超大质量的东西(xī)的引力，会使身(shēn)后更遥远星系的光都发生了扭曲(qū)。这个现(xiàn)象(xiàng)就是引(yǐn)力透(tòu)镜效应(yīng)。这(zhè)个巨大的天体可能是超大质量的黑洞或(huò)者是暗物质。

所以当人(rén)们(men)对(duì)子弹星系团(tuán)观测的(de)时(shí)候，发现(xiàn)它的(de)大质量区域并不是(shì)在中(zhōng)间，而是(shì)在两侧。所以最好的解(jiě)释方法就(jiù)是当星团发生(shēng)全部的(de)碰撞时，可被观(guān)测到的质量气(qì)体(tǐ)被卡在了中间(jiān)，暗物质(zhì)则直接通过了这个区(qū)域，并在两(liǎng)边(biān)形成(chéng)了(le)引力(lì)透镜(jìng)。对子弹(dàn)星系团的引(yǐn)力透(tòu)镜研究也被认为是暗物质存在(zài)的迄(qì)今为止最(zuì)好的理论证据。

除此之外，还有来(lái)自(zì)宇宙(zhòu)当中最(zuì)古老的光(guāng)。从宇(yǔ)宙大(dà)爆炸开始(shǐ)，38万(wàn)年(nián)之后，可见光终于(yú)可以畅(chàng)通无阻地穿(chuān)越在(zài)宇宙当中了(le)。经过了130多亿年之(zhī)后，这些(xiē)光在宇宙空间背景(jǐng)上留(liú)下了各相同性的微(wēi)波辐射。其中红色的部分表示温(wēn)度较高的区域，蓝色则表(biǎo)示相对较冷的区域，但(dàn)实(shí)际上它们(men)之(zhī)间的(de)温差只有(yǒu)万(wàn)分之(zhī)一。

科(kē)学(xué)家们(men)通(tōng)过对前(qián)景(jǐng)背(bèi)景分离后的二值(zhí)图像进行(xíng)连通域提取和标记之后发现(xiàn)，如果宇宙当中(zhōng)没有(yǒu)暗物质，图形看起来不应该是这(zhè)样的，而随着暗物质的(de)增加，一些峰值的幅度(dù)会减(jiǎn)小，才变(biàn)得看起来“和(hé)谐”。为了(le)匹配宇宙微波背景(jǐng)辐射(shè)的测量值，我们需要(yào)的(de)暗(àn)物质(zhì)大约是(shì)普通物质的5倍。这(zhè)个数字与解释星系当(dāng)中恒星运动所需要的暗物质(zhì)比(bǐ)例是一致的。这就意味着。

用了(le)一个简单的(de)理(lǐ)论框架，就(jiù)很好(hǎo)地(dì)解释(shì)了很多不同的观测结果。而暗(àn)物(wù)质的本质(zhì)就是宇宙当中(zhōng)存(cún)在(zài)着某种类型的粒(lì)子，它们不参与(yǔ)任(rèn)何其他的电磁作(zuò)用，只通过引力来(lái)相互作(zuò)用。所以(yǐ)如(rú)果能够(gòu)找到这(zhè)种粒子(zi)的存在，就(jiù)相当于找到了暗物质存在的实(shí)际证据。这种粒子到底是什么？科(kē)学家们已经提(tí)出了数(shù)十种的假想目标，而要寻找(zhǎo)这(zhè)些不(bù)同的目(mù)标粒(lì)子所需(xū)要的(de)实(shí)验方式也不(bù)相同。在过去的几十年当中，人(rén)类为(wèi)了(le)寻找(zhǎo)这些看不(bù)见、摸不到(dào)，几乎(hū)不(bù)会与常规物质相互作用的(de)“暗物质”，科学家们(men)已经(jīng)进(jìn)行了(le)超过50次的实验，却没有任何实质性的发现(xiàn)，除了一个地方，意(yì)大利(lì)的格兰萨索山，隶属于阿(ā)尔(ěr)卑斯(sī)山脉(mài)。

在(zài)山下1400米处的地(dì)下矿(kuàng)井当中，藏着(zhe)地(dì)球上最大(dà)的地学(xué)实验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直致力于(yú)寻找暗物质粒子的(de)周(zhōu)期性(xìng)震荡。

一立方分米等于多少升 一立方分米等于多少斤 data-ratio="0.7504051863857374" data-type="jpeg" data-w="1234" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/82fd8b93a96870b.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

自(zì)1997年以来，这(zhè)里的科学家声称观测到了某种信号。经过了20多年的数据收(shōu)集(jí)，人们发现了一(yī)个(gè)有趣的(de)事情。探测率会在每年的6月(yuè)份达到峰(fēng)值，然后在(zài)11月降到最低，而且(qiě)在20年当中每年都是一样。一些(xiē)科学家(jiā)认(rèn)为这可能是人类发现(xiàn)暗(àn)物质的第一个直接证据(jù)。

但是为什么暗物(wù)质会产生周期性的(de)年度(dù)信号呢(ne)？刚才我们讲了太阳系正在以220公里(lǐ)/秒的(de)速度围绕着银河系进行移动(dòng)，那么如(rú)果暗物质存在(zài)宇宙当中，这意味着我们(men)也在以这样(yàng)的速度在穿越着暗物质流，这个过(guò)程中会产生相应的(de)振荡(dàng)，同时地球又以30公里/秒的速度(dù)围绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有(yǒu)半年的时间，地(dì)球围(wéi)绕太阳的方向与(yǔ)太(tài)阳(yáng)环绕银河系(xì)的方向是一致的，而另外(wài)半(bàn)年则(zé)与(yǔ)之相(xiāng)反。

而在6月份的时候，地球(qiú)与太(tài)阳的方向正(zhèng)好达(dá)到完全一致，这是(shì)理论上地球穿(chuān)越(yuè)暗物质流最(zuì)快的时段(duàn)。而在11月份，又(yòu)恰好达到了最慢值。尽管(guǎn)在实际的情(qíng)况(kuàng)中(zhōng)，太阳系(xì)相对银河系的(de)平面呈现了(le)60度(dù)的(de)倾(qīng)斜，但是这并不(bù)影响这个理论(lùn)的有效性(xìng)。

因此科学家(jiā)认为(wèi)这可以用(yòng)来解释，研(yán)究人员(yuán)们(men)所观测到的周期性信号。当然也可能有其他的情况，造成这种年度周期信号的差异也可(kě)能是温度、湿(shī)度、土壤(rǎng)中的水分、高山上的积雪，甚至连意大利游客的数量也(yě)符(fú)合这个周期的规(guī)律。

所以，科(kē)学(xué)家们又在南半球建立了一个(gè)几乎(hū)相同(tóng)的实(shí)验室，这(zhè)里的季节与之前的(de)实验室正(zhèng)好相反，而(ér)在这里，地球穿过暗(àn)物质(zhì)流的运动特征和(hé)第一个实(shí)验室(shì)是一(yī)样的。

因此，如果在这(zhè)里(lǐ)可以(yǐ)得到相同的信号，就可以成(chéng)为暗物质所存在的非(fēi)常有力的证据了(le)。但是由于这个实验室刚刚建成不久，所以(yǐ)截(jié)至目(mù)前(qián)还无法提供相应的数据支持(chí)。另(lìng)外(wài)，在2025年，NASA将(jiāng)会(huì)发射一(yī)台(tái)新的(de)望远(yuǎn)镜，这台(tái)太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟(gēn)哈(hā)勃望(wàng)远镜(jìng)相同，但(dàn)它的宽视场(chǎng)仪器提(tí)供的视(shì)野是哈勃红(hóng)外仪器的(de)100倍(bèi)。南希格雷斯罗(luó)曼(màn)太空(kōng)望远镜其中一个(gè)关键(jiàn)的用途就(jiù)是探索暗(àn)物质背后的奥秘，对于(yú)探测的(de)结果(guǒ)，我们只能拭目以(yǐ)待了。费米实(shí)验室(shì)粒子(zi)天体物理中心的(de)科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯(sī)特芬研究发(fā)现(xiàn)，如果暗物质存在，它们极有可能拥有另(lìng)一种神(shén)秘的效(xiào)应，这(zhè)种暗物质效应，会(huì)支(zhī)持宇宙当中生命(mìng)的诞生，或者说是生命进化的一个重(zhòng)要因素。

如果这一理论得到进(jìn)一步(bù)的证实，那么遍布宇宙当中(zhōng)的暗(àn)物质会不会(huì)意味着(zhe)人(rén)类并(bìng)不孤单(dān)呢？或许在(zài)宇宙当(dāng)中(zhōng)某个角落的行星上，暗物质(zhì)正在(zài)通过(guò)这样的效应创造生命。当然，这些推论的大前提是要先找到(dào)暗物(wù)质存在(zài)的实际证(zhèng)据。那么小伙伴们，你们觉(jué)得暗物质到底(dǐ)存(cún)不存在呢？喜(xǐ)欢请点(diǎn)赞(zàn)，你的支(zhī)持(chí)是我更新的动力！

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