宇宙(zhòu)是“人(rén)为(wèi)制造”的？为何会存在科学无法解(jiě)释(shì)的(de)“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类为了(le)寻(xún)找暗物质存在的证(zhèng)据(jù)，科学(xué)家们(men)在过去的(de)几十年当中进(jìn)行(xíng)了超过50次的长期实验(yàn)，但(dàn)是却没有发现任(rèn)何的有效证据(jù)。除了(le)一个地方(fāng)，在1687年出(chū)版的自然哲(zhé)学数学(xué)原理(lǐ)一(yī)书中，埃萨克牛(niú)顿发表(biǎo)了万有(yǒu)引(yǐn)韩红个人简历和职位 韩红是什么军衔力定律，它(tā)揭示了宇宙中天体运动的(de)规律。往后的几百年来，当(dāng)天文学家们发(fā)现(xiàn)某些(xiē)天体(tǐ)运(yùn)行轨道出现(xiàn)异常(cháng)，不符合万有引力(lì)定律的时候，他们就会知道，周围一定有未知的天体通过引力在摄(shè)动它的轨(guǐ)道。比(bǐ)如在1846年，奥本(běn)勒(lēi)维(wéi)耶(yé)就(jiù)通过天王星(xīng)运行轨道的异常(cháng)，推(tuī)算并且发现了(le)海王星(xīng)的存在(zài)。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发现都(dōu)是应用万(wàn)有引力(lì)定律所取得重(zhòng)大天文(wén)成就的例子。但是这些发现都是在恒星系(xì)统的尺(chǐ)度当中，可当(dāng)我们上(shàng)升到(dào)星系(xì)或者是星团的尺(chǐ)度，事情就开始(shǐ)变得(dé)诡(guǐ)异了。

1933年，瑞(ruì)士的(de)物理学家弗里茨兹(zī)威基正在研究和测量后发星系团(tuán)的质量。这是一(yī)个由数千(qiān)个星系所(suǒ)组(zǔ)成(chéng)的巨大星系团，这(zhè)些星系被引力(lì)束缚在一起。测量星系团的质量一般会使(shǐ)用(yòng)到(dào)两(liǎng)种(zhǒng)方法，当(dāng)两(liǎng)种方法(fǎ)结(jié)果一致，就可(kě)以确定(dìng)其质(zhì)量(liàng)的范围。

第(dì)一种(zhǒng)是获得其"光(guāng)度学的质量"，需(xū)要(yào)的(de)数据是测量各个星系的(de)光度。

第二种是动力学(xué)质(zhì)量的计算，是利用光谱红移测量星系团中的各个星系相(xiāng)对于星系团的运动速度。当测量(liàng)结果出来之后(hòu)，兹威基彻(chè)底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质(zhì)量”的(de)400倍。这意味着，后发(fā)座(zuò)星系团有99%的(de)质量消失(shī)了，或者说这99%的质量并(bìng)不以可(kě)见光的形式所存(cún)在，我们(men)无法看到。最诡异的是，在测量速度(dù)的过程中(zhōng)，兹威基发现(xiàn)星系团中很多星系的速度比(bǐ)理(lǐ)论上要快得(dé)多，按照牛顿的运动(dòng)学(xué)定律(lǜ)，仅靠(kào)这些可见星系的质量(liàng)所产(chǎn)生的引力(lì)是无法将(jiāng)它们束(shù)缚在星系(xì)团(tuán)内的，它们(men)早就(jiù)应(yīng)该被抛(pāo)出星系团之外(wài)了，除非有一(yī)种(zhǒng)神秘的力量在起作用，这(zhè)种力量来源于某(mǒu)种隐形的物质。

据此，兹维基提(tí)出了(le)这样部分(fēn)不可见的暗质，它(tā)不发散光、吸光、反射光(guāng)，但(dàn)是(shì)它们(men)却占据着宇宙(zhòu)中绝大部分的质量。只是当时的(de)人(rén)们对(duì)这(zhè)样的一种说法(fǎ)不(bù)屑一顾(gù)。

直到40年之(zhī)后，“暗物(wù)质”这个词才再一次(cì)出现。天文学家维拉鲁宾(bīn)和(hé)肯特福特在观(guān)测(cè)仙(xiān)女座星系(xì)中的恒(héng)星运动。理(lǐ)论上来说，距(jù)离(lí)中(zhōng)心越远的恒星在(zài)其(qí)轨道上的运行(xíng)速度就会越(yuè)慢。但(dàn)是(shì)他们观(guān)测的结果却让人感到不可思议。

随着与中(zhōng)心距(jù)离的增加，恒星的(de)旋转速度几乎保(bǎo)持不变。可是根据牛顿的(de)万(wàn)有引(yǐn)力(lì)定律(lǜ)，在星系(xì)当中如(rú)果没有(yǒu)足够大(dà)的质量来吸引它们，这些外围(wéi)的恒星早就被甩到宇宙(zhòu)当中了(le)。基于(yú)这种(zhǒng)现(xiàn)象，科学(xué)家们会使用一种(zhǒng)相(xiāng)对标(biāo)准(zhǔn)的方(fāng)法来解释(shì)暗物质的存在(zài)，这种方法就是(shì)测量(liàng)星系(xì)当中(zhōng)气体在X轴上(shàng)距离星系中心的距离，以及在Y轴上气体的旋(xuán)转速度。如(rú)果(guǒ)出(chū)现异(yì)常的结果，就认为是由暗物质的(de)力量进入其中(zhōng)。

于是科学家(jiā)们通过射电望(wàng)远镜(jìng)测量(liàng)了(le)距离星系(xì)中心更远距离(lí)的(de)氢元素，发现它(tā)们的旋转速度并不符合牛顿的(de)力学定律。我(wǒ)们的太阳系也不例(lì)外(wài)，太阳系(xì)位于银河系(xì)的第三悬臂(bì)之(zhī)上，距离(lí)银河系中(zhōng)心2.6万(wàn)光年，根(gēn)据万有引力定律进行计算，太阳系的运行(xíng)速度应该是(shì)160千米/秒，但实际上，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒(miǎo)的速度围绕银(yín)河系旋转(zhuǎn)，这个实际速度远远大于理论速度，那(nà)么产生以上(shàng)这种向心加(jiā)速度的原因很可(kě)能就是存在着一种(zhǒng)我们(men)看(kàn)不(bù)到(dào)的物质(zhì)，是这(zhè)些(xiē)暗物质的引力效(xiào)应(yīng)将(jiāng)星(xīng)系(xì)聚集在了(le)一(yī)起。

也是(shì)从这时开(kāi)始，越来越(yuè)多的研究人员开始相信暗(àn)物质的存在。科学家根(gēn)据星系外恒(héng)星轨道的速度，估算在星系(xì)当中暗物质(zhì)的(de)质(zhì)量占整个(gè)星系(xì)质(zhì)量的(de)85%。但是，暗物质并不(bù)是(shì)唯一(yī)可以解释这(zhè)个现象的原(yuán)因。在一(yī)项(xiàng)新的研(yán)究当中，科学家(jiā)们发现，几乎没有引力效应(yīng)的遥远(yuǎn)恒星(xīng)之间，也会(huì)出现速(sù)度上的微小差异。另外(wài)，天文学家还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星(xīng)系距(jù)离(lí)地球大约2.5亿光年，大小和银河(hé)系(xì)不多，但(dàn)是星系当中存在的(de)恒星数(shù)量却(què)只有银河系的千(qiān)分之一(yī)。

韩红个人简历和职位 韩红是什么军衔data-type="jpeg" data-w="1484" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/a67445eab7c8392.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

所以(yǐ)在(zài)理论上，该(gāi)星系必须存在暗物质，否则就会分(fēn)崩离析。但是(shì)科学家们使(shǐ)用(yòng)最先进的望远镜对其进行了40个小时(shí)的详(xiáng)细测量之后，发现星系中的(de)恒(héng)星运动是可以用(yòng)正常(cháng)的(de)物(wù)质和力(lì)学定律(lǜ)来解(jiě)释的(de)。那么又有人提出(chū)，也许该星系的暗物(wù)质，已经(jīng)被附近(jìn)的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它的(de)附(fù)近没有(yǒu)任何(hé)星系存在。造(zào)成(chéng)这(zhè)些(xiē)现象的除了暗物质的假说之外(wài)，另一种可能就(jiù)是人(rén)类对引力(lì)的理(lǐ)解还不够全面(miàn)，引力很(hěn)可(kě)能在不同尺度空间中的工(gōng)作方式是不同(tóng)的(de)，这意(yì)味着在行(xíng)星系尺度中(zhōng)的天体会沿(yán)着它们的轨道，按(àn)照我们所理解的方式(shì)运(yùn)动。但是上升(shēng)到星(xīng)系(xì)和(hé)星团的尺度(dù)，引力(lì)之(zhī)间(jiān)的相互作用则(zé)是不同的方(fāng)式。对(duì)于在星(xīng)系团之间的相互作(zuò)用，科学家还引入(rù)了外部场效应的概念，指的是在数百万光年(nián)的(de)规模上(shàng)，巨(jù)大的质量之间会产生对彼此特(tè)殊的效(xiào)果，这(zhè)个理论(lùn)叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理论成立(lì)，这意味(wèi)着我们需要(yào)对现在的物(wù)理定律进(jìn)行修正，这些(xiē)发(fā)现也让很多人认为暗物(wù)质假(jiǎ)说(shuō)理论就此终结(jié)。但是(shì)在宇(yǔ)宙当中(zhōng)还(hái)有关(guān)于暗物质存在的其他的理论证据，这些理论证据是(shì)蒙德理论所(suǒ)没法解释的“引力透镜(jìng)”。

韩红个人简历和职位 韩红是什么军衔atio="0.5597331716191631" data-type="jpeg" data-w="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(wèi)37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的星(xīng)系团所(suǒ)组成，类似这样的星团，它们大部(bù)分的(de)普(pǔ)通质(zhì)量都在星系的(de)气体当中(zhōng)。当(dāng)星团以1000万公里(lǐ)/小时发生碰撞的时候，星际气体的相互作(zuò)用就(jiù)会导致温度(dù)的急剧升高，速度大(dà)幅降低。所以在理论(lùn)上，在碰撞之后，子弹星(xīng)系团大部分(fēn)的质量将位于所有这些气体(tǐ)所在的中(zhōng)间(jiān)区域(yù)。那么我们(men)通(tōng)过(guò)什么来验证它(tā)的(de)质量区域(yù)到底(dǐ)是不(bù)是(shì)集中(zhōng)在中(zhōng)间(jiān)呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空望远镜传回了宇(yǔ)宙当中第一张全彩的高清照(zhào)片，在照片(piàn)中我们可以明显地(dì)看到很(hěn)多星系似乎被拉伸产生(shēng)了巨大(dà)的形变。其实这些星系(xì)本身(shēn)并不是真的被扭曲了(le)，也不是韦伯望(wàng)远镜出了(le)什么问题，而(ér)是这样极遥远的(de)天体和我(wǒ)们地球(qiú)上的(de)观测者之间。被一个(gè)质(zhì)量超级巨大的天体遮挡，这个(gè)超大(dà)质量(liàng)的东西的引力，会使身后更遥远星系的(de)光都发(fā)生(shēng)了扭曲。这个现(xiàn)象就(jiù)是引力透镜效应。这个巨大的天(tiān)体可能是(shì)超大质(zhì)量的黑洞或者是暗物质(zhì)。

所以当(dāng)人们对子弹(dàn)星系团观测的时(shí)候(hòu)，发现它的大质量区域并不(bù)是在中间，而(ér)是在两侧。所以最好(hǎo)的解释方(fāng)法就是当星团发生全部(bù)的(de)碰撞(zhuàng)时，可被(bèi)观测到(dào)的质量(liàng)气体被卡在了中间，暗物(wù)质则直接通过了这(zhè)个(gè)区域，并在两(liǎng)边形成了(le)引力透(tòu)镜。对子弹星系团的引力透镜研究也被(bèi)认为是暗(àn)物(wù)质存在的迄今为止最(zuì)好的理论证据(jù)。

除此之外，还(hái)有(yǒu)来自(zì)宇宙当(dāng)中(zhōng)最古老的光。从(cóng)宇宙大(dà)爆(bào)炸开始，38万年之后，可(kě)见光终于可(kě)以畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经(jīng)过(guò)了130多亿年(nián)之后，这些(xiē)光在宇宙空间(jiān)背景上留下了各相同性的微波辐射。其中红色的(de)部分表示温度(dù)较高的区域，蓝色则表示相对较冷的区域，但实际上它们之间(jiān)的温差只有万分之一。

科学家(jiā)们(men)通过对前景背景(jǐng)分(fēn)离后的二值图像进行(xíng)连通域(yù)提取和标记之后发(fā)现(xiàn)，如果(guǒ)宇宙当中没有暗物质，图形看(kàn)起来不应该是这样的(de)，而随着(zhe)暗物(wù)质的增加，一些峰值的幅度会减小(xiǎo)，才变得(dé)看起(qǐ)来“和谐”。为了(le)匹配宇宙微波背景辐射的测量值，我们需要的暗物质(zhì)大(dà)约是普通物质的5倍。这(zhè)个数字与(yǔ)解释星系(xì)当中恒星运动所(suǒ)需要的(de)暗物质(zhì)比例是一致的。这就意味(wèi)着(zhe)。

用了一个简单的理论框架，就很(hěn)好地解释了很多不同的(de)观测结果。而(ér)暗物质(zhì)的本质(zhì)就是(shì)宇宙当中存在着(zhe)某种类型的(de)粒子，它们不(bù)参与任何(hé)其他的电磁(cí)作用，只通(tōng)过引力来相(xiāng)互(hù)作用。所以如果能够找到这种粒子的存在，就(jiù)相当于找到了(le)暗物质(zhì)存在的实际证据(jù)。这(zhè)种(zhǒng)粒子到底是什么？科(kē)学家们已经提出了数(shù)十种的假想目标，而(ér)要(yào)寻找这些不(bù)同的目标粒子所需要的实(shí)验方式(shì)也(yě)不相同。在过去的几(jǐ)十年当中(zhōng)，人类为了(le)寻找这些看不见、摸不到，几乎不会与常规物质相互(hù)作用的“暗物(wù)质”，科学家们(men)已经(jīng)进行了超(chāo)过50次的(de)实(shí)验，却没有任(rèn)何(hé)实质性(xìng)的发现(xiàn)，除了一个地方，意大利(lì)的格(gé)兰萨索(suǒ)山(shān)，隶(lì)属于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地(dì)球(qiú)上最大的(de)地学(xué)实(shí)验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三(sān)层楼高的探测器，一(yī)直致力于寻找暗(àn)物质粒子的(de)周期性震荡(dàng)。

自1997年(nián)以来，这里的科学家声称观测到(dào)了某种信号。经过(guò)了20多年的数据收集(jí)，人(rén)们发现了一个(gè)有趣的事情(qíng)。探测率会在每年的6月份达到峰(fēng)值，然后在11月降到最(zuì)低，而且在(zài)20年当中每(měi)年(nián)都是一样。一些科学家认为这(zhè)可能是(shì)人类发现暗物质的第一个(gè)直接证据(jù)。

但是(shì)为什么暗物质会产生周期性(xìng)的(de)年度信号呢？刚(gāng)才我(wǒ)们(men)讲了太阳系正(zhèng)在以220公(gōng)里/秒的(de)速度围绕着银河系进(jìn)行移动，那么如果暗物质存(cún)在宇(yǔ)宙当中，这意味着我(wǒ)们(men)也(yě)在以这(zhè)样的速(sù)度在穿越着暗物质流，这个过程中会产生(shēng)相应的(de)振荡(dàng)，同(tóng)时(shí)地球又以(yǐ)30公里/秒的速度围绕(rào)太阳进行旋转。所以(yǐ)有半年的时间，地球(qiú)围绕太阳的方向与太阳环(huán)绕银河系的方向是一致的(de)，而另(lìng)外半年则与之相反。

而在6月份的时候，地球(qiú)与太阳的方向正好达到完(wán)全一(yī)致，这是理论(lùn)上地球穿越暗物质流最(zuì)快的(de)时段。而在11月份(fèn)，又(yòu)恰好(hǎo)达(dá)到(dào)了最(zuì)慢值。尽管在实际的情况中，太阳(yáng)系相对银河系的(de)平面呈现了60度的倾斜，但是这并不(bù)影响这个理论的有效性。

因(yīn)此科(kē)学家认为这可以用来解释，研究(jiū)人员(yuán)们(men)所观测到的周期性信号。当然也可能有其他(tā)的(de)情况，造成这种年度(dù)周期信号(hào)的差异也可能是温度、湿度(dù)、土壤中的水分、高山(shān)上的积雪(xuě)，甚至连(lián)意大利(lì)游客的数量也符(fú)合(hé)这个周期(qī)的(de)规律。

所以，科学家们又在南(nán)半球建(jiàn)立了一个几乎相同(tóng)的实验(yàn)室，这里的(de)季(jì)节与(yǔ)之前(qián)的(de)实验室正(zhèng)好相反，而在(zài)这(zhè)里，地(dì)球(qiú)穿过暗物质(zhì)流的运动特征(zhēng)和第一(yī)个实验室是一(yī)样(yàng)的(de)。

因(yīn)此，如果在这(zhè)里(lǐ)可以得到相同(tóng)的信号，就(jiù)可以成为暗物质所存在的非常有力的(de)证据了(le)。但(dàn)是由(yóu)于这个实验室刚刚建成不久(jiǔ)，所以截至目前还无法(fǎ)提供相应的数(shù)据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射一台(tái)新(xīn)的望远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的(de)主镜大小跟哈勃望远镜相同(tóng)，但它(tā)的宽视场仪器提供的视(shì)野(yě)是(shì)哈(hā)勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗(luó)曼太(tài)空望远镜(jìng)其中一个(gè)关键的用途就是探索暗(àn)物质(zhì)背(bèi)后(hòu)的奥(ào)秘，对(duì)于探测的结果，我们只能拭(shì)目以待了。费米实验室粒子(zi)天体物理中(zhōng)心的科学家丹(dān)琥珀和贾森斯特芬(fēn)研究发(fā)现，如果暗物质存在，它们极有可能拥有另一种神秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或(huò)者说是(shì)生(shēng)命(mìng)进化(huà)的一个重要因素。

如果这一理论得(dé)到进(jìn)一步的(de)证实，那(nà)么遍布(bù)宇宙(zhòu)当中的暗物(wù)质会(huì)不会意味着(zhe)人类并不孤单呢？或许在宇宙当中(zhōng)某个角落的行星上(shàng)，暗物质正在通过这(zhè)样的效应(yīng)创造(zào)生命(mìng)。当(dāng)然，这(zhè)些推论的大前提是要先找(zhǎo)到(dào)暗(àn)物质存在的实际证据。那么小伙(huǒ)伴(bàn)们，你们觉得暗物质到(dào)底存不存在(zài)呢(ne)？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动(dòng)力！

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