宇(yǔ)宙是“人为制(zhì)造”的？为何会存在(zài)科学无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么(me)？人类为了(le)寻找暗物(wù)质存(cún)在的证据(jù)，科(kē)学(xué)家们在(zài)过(guò)去的几(jǐ)十年当中进行了(le)超过50次的长期实验，但(dàn)是(shì)却没有发(fā)现任(rèn)何(hé)的有(yǒu)效证据。除了一个地方，在1687年出(chū)版的自然(rán)哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿发(fā)表了万有引力定律，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往(wǎng)后(hòu)的几百年来，当天文学(xué)家们发现某(mǒu)些天体运(yùn)行(xíng)轨(guǐ)道出现异常，不符合万有引(yǐn)力(lì)定律的(de)时(shí)候(hòu)，他(tā)们就会(huì)知道，周围一定(dìng)有未(wèi)知的天(tiān)体通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒(lēi)维耶就通过天王星运行(xíng)轨(guǐ)道(dào)的异常(cháng)，推(tuī)算(suàn)并(bìng)且发(fā)现了海王星(xīng)的存在。另外，哈雷彗(huì)星、冥王(wáng)星的发现都是应用万(wàn)有引力定律所取得重(zhòng)大天文成就的例(lì)子(zi)。但(dàn)是这些发现都是在恒星系统(tǒng)的尺度当中(zhōng)，可当我们(men)上(shàng)升到星(xīng)系或(huò)者(zhě)是星(xīng)团的尺度，事(shì)情就开始(shǐ)变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理学家弗(fú)里茨兹威(wēi)基正(zhèng)在研究和测量后发星系团的质量。这是一(yī)个由(yóu)数(shù)千个星系(xì)所组(zǔ)成的(de)巨大星系团，这些星系被引力束(shù)缚在一(yī)起。测量星系团的(de)质量一(yī)般会使用(yòng)到两种方法(fǎ)，当两种方法(fǎ)结果一(yī)致，就可以(yǐ)确(què)定(dìng)其质量的范围。

第(dì)一种是获得(dé)其"光度学(xué)的(de)质量"，需要(yào)的数据是测量各个(gè)星系的光度。

第二种是动力学质量(liàng)的(de)计算(suàn)，是(shì)利用(yòng)光谱红移测量星系团中的各(gè)个(gè)星系相(xiāng)对于(yú)星(xīng)系团(tuán)的运动速度。当测(cè)量结(jié)果出(chū)来(lái)之后，兹威基彻(chè)底懵了，“动(dòng)力学质量”竟(jìng)然是“光度学质量”的(de)400倍。这(zhè)意味着，后发座星(xīng)系团有99%的(de)质量消失了(le)，或者说这(zhè)99%的质量并不以可见光的形(xíng)式所存在，我们无法看到。最诡异(yì)的是(shì)，在测(cè)量(liàng)速度的过程(chéng)中(zhōng)，兹威基(jī)发现星系(xì)团中很(hěn)多星系的速(sù)度比理(lǐ)论上要快得(dé)多，按照牛顿的运动学定律，仅(jǐn)靠这些(xiē)可见星系的质量所产生的引力是无法将它们束缚在(zài)星系(xì)团内(nèi)的，它们早(zǎo)就应该被抛(pāo)出星系团之(zhī)外(wài)了(le)，除(chú)非有(yǒu)一种(zhǒng)神秘(mì)的力量在起作(zuò)用，这(zhè)种力量来(lái)源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提出了这样部分(fēn)不可见的暗质，它不(bù)发散光、吸光、反(fǎn)射光，但是它们却占据着宇宙(zhòu)中(zhōng)绝大部(bù)分的质量。只是当时的人们对这样的一种(zhǒng)说(shuō)法(fǎ)不屑一(yī)顾(gù)。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这个(gè)词才再一次出现(xiàn)。天文学家(jiā)维拉鲁宾和肯特福特在(zài)观测仙女(nǚ)座(zuò)星系中的恒星运动。理论(lùn)上来(lái)说，距离中心越远的恒星在其轨道(dào)上的运行速(sù)度就会越(yuè)慢。但是他们(men)观(guān)测的结果却让(ràng)人(rén)感到不可思议。

随着与中(zhōng)心距离的(de)增加，恒星的旋转速度几乎保(bǎo)持不变。可(kě)是根据牛(niú)顿的万有引力(lì)定律(lǜ)，在星系当中如果没有(yǒu)足够大的质量来吸(xī)引它(tā)们，这些外围(wéi)的恒星早就被甩到宇宙当中了。基(jī)于这种现象，科(kē)学(xué)家(jiā)们会(huì)使用一种相对标准(zhǔn)的方法来解释暗物质(zhì)的存(cún)在，这(zhè)种方法就是测量(liàng)星系当中气体在(zài)X轴(zhóu)上距离星系中心的(de)距(jù)离，以(yǐ)及(jí)在Y轴上气(qì)体的旋(xuán)转速度。如果出现异常(cháng)的(de)结(jié)果，就认为是由暗物质的力量进入(rù)其中。

于是科学家(jiā)们通(tōng)过(guò)射(shè)电望远(yuǎn)镜(jìng)测量了距(jù)离(lí)星(xīng)系(xì)中心更远距离(lí)的(de)氢元素，发现它们的旋转速度并不符(fú)合牛(niú)顿的力学定律。我们的(de)太阳系也(yě)不例外，太阳系位于银河系的第三悬臂之(zhī)上(shàng)，距(jù)离银(yín)河系中心2.6万光年，根据万有(yǒu)引力定律进行计算，太(tài)阳(yáng)系的(de)运行速度应该是160千米(mǐ)/秒，但实际上，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这个(gè)实际速度(dù)远远大于理论速度，那么产生以上(shàng)这种向心加速度的原因很可能就是存在(zài)着(zhe)一种我们(men)看不到的物质，是这(zhè)些暗物质的引(yǐn)力效应(yīng)将(jiāng)星系(xì)聚集在了一起。

也是(shì)从(cóng)这时开(kāi)始，越来越(yuè)多的研(yán)究(jiū)人员开始(shǐ)相信(xìn)暗物质的存在。科学家(jiā)根据星(xīng)系外(wài)恒星轨道的速(sù)度(dù)，估算在星(xīng)系当中暗物质的质(zhì)量占整个星系质量的85%。但(dàn)是，暗物(wù)质并不是唯一可以解释(shì)这(zhè)个现象(xiàng)的原因。在(zài)一项新的(de)研究当中(zhōng)，科学家们发现，几乎没有引力效(xiào)应(yīng)的遥远恒星之(zhī)间(jiān)，也会出现速度上的(de)微小差异。另(lìng)外，天文(wén)学家还发现了一个反(fǎn)常的(de)星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星(xīng)系(xì)距离地球大约2.5亿(yì)光年，大(dà)小和银河系不多，但是星(xīng)系(xì)当中存在的恒(héng)星数量却(què)只(zhǐ)有(yǒu)银(yín)河(hé)系(xì)的千分之一。

所以在理论上，该星系必须存在(zài)暗物质，否(fǒu)则就(jiù)会分(fēn)崩离析。但是科学家们(men)使(shǐ)用最先(xiān)进的(de)望远镜对其(qí)进行(xíng)了40个小(xiǎo)时的详细(xì)测量(liàng)之后，发现星系中的恒星运(yùn)动是可(kě)以用正常的物(wù)质(zhì)和力学定律来解释的。那(nà)么又有人提出(chū)，也许该星系(xì)的(de)暗(àn)物质，已经被附近的另一个大星系剥离了。奇(qí)怪(guài)的是，它的附(fù)近(jìn)没(méi)有任何(hé)星(xīng)系存(cún)在。造成(chéng)这些现象的除了暗物质的假说之外，另(lìng)一(yī)种可能就是人(rén)类对(duì)引力的理(lǐ)解还不(bù)够全面(miàn)，引力很可能(néng)在(zài)不同尺度空间中的(de)工作方(fāng)式是不同的，这意味着在行星系(xì)尺度中的天体会(huì)沿着它们的轨道，按照我们所理(lǐ)解(jiě)的方式(shì)运动。但是上(shàng)升到星系(xì)和星团的尺度，引力之间的相互(hù)作(zuò)用则是不同的(de)方式。对于在星系团之间的相互作用，科(kē)学(xué)家还引入了外部场效应的概念，指的是在数(shù)百万光年的规模上，巨大的质量(liàng)之间(jiān)会产生对彼此(cǐ)特殊的效果，这个理论(lùn)叫(jiào)做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德(dé)理论成立，这意(yì)味着我们需要(yào)对现在的(de)物理定律进行(xíng)修正，这些发现也(yě)让很(hěn)多人认为暗物质假说理(lǐ)论(lùn)就此终结。但是在(zài)宇宙(zhòu)当中还(hái)有关于(yú)暗物质存在(zài)的其他的理论(lùn)证据(jù)，这些理论证据是蒙德理论(lùn)所没法解(jiě)释的“引力透镜”。

径向距离为37亿(yì)光年(nián)的子弹星(xīng)系团(tuán)，由两(liǎng)个碰撞的(de)星系(xì)团(tuán)所组成，类似这样(yàng)的星团(tuán)，它们大部分的普通质量都在星(xīng)系(xì)的气体当中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的时(shí)候，星(xīng)际气体的相互作用就会导致温度的(de)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(fēn)的质量将位于所有这些气(qì)体(tǐ)所在的中间区(qū)域(yù)。那(nà)么我们通(tōng)过什么来验(yàn)证它的质量区域到底是不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太(tài)空望(wàng)远镜传回了宇宙当中(zhōng)第一张全彩的高清照片(piàn)，在照片中我们可以(yǐ)明显地看(kàn)到(dào)很多(duō)星系(xì)似(shì)乎被拉伸(shēn)产生(shēng)了巨大的(de)形(xíng)变。其实这些(xiē)星系本身并不是(shì)真的被扭曲(qū)了，也不是韦伯望远镜(jìng)出了(le)什么(me)问(wèn)题，而(ér)是这(zhè)样极遥远的天(tiān)体和我们地球上的观测者(zhě)之间。被一个质(zhì)量超级巨大的(de)天体遮挡，这个超大质量的东(dōng)西的(de)引力(lì)，会使身(shēn)后更遥远星系的光都发生了(le)扭曲。这(zhè)个现象就(jiù)是引力透镜(jìng)效应。这个巨大的(de)天体可能是超大质量的黑洞(dòng)或者是暗物质。

所以当人们对子弹星系团观(guān)测的(de)时候，发(fā)现它的(de)大质量区域并不是在中间，而是在两侧。所以最好的解(jiě)释(shì)方法就是当星团发(fā)生(shēng)全部的碰撞时，可被观(guān)测到的(de)质量(liàng)气体被卡在了中间，暗物(wù)质(zhì)则直接通过(guò)了这(zhè)个区域，并在两边形成了引力透镜。对子弹星系团的引力(lì)透镜(jìng)研究也被认为(wèi)是暗物(wù)质存在的(de)迄今为止最好的(de)理论(lùn)证据。

除此(cǐ)之外，还有(yǒu)来自宇宙当中最(zuì)古老的光。从宇宙大爆(bào)炸开(kāi)始，38万(wàn)年之后，可见(jiàn)光终于(yú)可以畅通无阻(zǔ)地(dì)穿越在宇宙当(dāng)中了。经过(guò)了130多亿年(nián)之后，这些光(guāng)在宇(yǔ)宙空间背景上留下了各(gè)相同性的微波辐射。其中红色的部(bù)分表示温(wēn)度较高的区域，蓝色则表(biǎo)示相对较冷的区域(yù)，但实际上它们之间的(de)温差只有万分(fēn)之(zhī)一(yī)。

科学(xué)家们通过对(duì)前景背景分离(lí)后的(de)二值图像进行连通(tōng)域(yù)提取和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗物(wù)质，图形看(kàn)起(qǐ)来不应该是这(zhè)样的，而随(suí)着(zhe)暗物质(zhì)的增加，一些峰值的虚部是什么意思，复数的实部和虚部是什么幅度会减小，才变(biàn)得看起来(lái)“和谐”。为了匹(pǐ)配宇(yǔ)宙微波(bō)背景(jǐng)辐射的测(cè)量值，我们需(xū)要的暗(àn)物质大约是普通物质(zhì)的(de)5倍。这个数字与(yǔ)解释(shì)星系当中恒星运动(dòng)所需(xū)要的暗物质比例是一致的(de)。这就意味着。

用了一个简(jiǎn)单(dān)的理论框架，就(jiù)很好地解释了很(hěn)多不同的(de)观测结(jié)果。而暗物质的本质(zhì)就是宇宙当(dāng)中(zhōng)存在着某种类型(xíng)的粒子，它(tā)们不参与任何其他的电磁(cí)作用，只通过引(yǐn)力来(lái)相互作用。所以如果能够找到这种粒(lì)子的(de)存在，就(jiù)相(xiāng)当(dāng)于找(zhǎo)到(dào)了(le)暗物质(zhì)存(cún)在的实际证据。这种粒子(zi)到底是什么？科(kē)学家们已经提(tí)出了(le)数十(shí)种的假想目(mù)标，而要寻找这些不(bù)同(tóng)的目(mù)标(biāo)粒子所需要(yào)的实验方式也不相(xiāng)同。在过去的几十年当中，人类为了寻找这些看不见(jiàn)、摸不(bù)到，几(jǐ)乎不会与(yǔ)常规物质相互作(zuò)用的“暗(àn)物(wù)质”，科学家们已经进行了超过50次(cì)的实验，却没有任何实质(zhì)性(xìng)的发现(xiàn)，除(chú)了一个地方，意大(dà)利的格兰萨(sà)索山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中(zhōng)，藏着(zhe)地球上最大的地学实验室(shì)，这(zhè)个(gè)实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼(lóu)高的探(tàn)测(cè)器(qì)，一直致力(lì)于寻找暗(àn)物质粒(lì)子的周期性震荡。

自(zì)1997年(nián)以来，这里(lǐ)的科学家声称观(guān)测到了(le)某种信号(hào)。经过了(le)20多年(nián)的数据虚部是什么意思，复数的实部和虚部是什么(jù)收集，人(rén)们发(fā)现了一个有(yǒu)趣(qù)的事(shì)情。探测(cè)率会(huì)在每(měi)年的6月份达到峰值，然(rán)后在11月(yuè)降到最(zuì)低，而(ér)且在20年当中每(měi)年都是一样。一些科(kē)学家(jiā)认为这可能(néng)是人类发现暗物质的第一个(gè)直(zhí)接证据。

但是为什么暗物质会(huì)产(chǎn)生(shēng)周(zhōu)期性的年度信号呢(ne)？刚才(cái)我们讲了太阳系正在以220公(gōng)里/秒的速(sù)度围(wéi)绕着银河系进行移(yí)动，那么如果暗(àn)物(wù)质存(cún)在宇(yǔ)宙当中，这意味着我们也在以这样的速度在穿(chuān)越着暗(àn)物质流(liú)，这个过程中(zhōng)会产生相(xiāng)应(yīng)的振(zhèn)荡(dàng)，同时(shí)地球(qiú)又以(yǐ)30公(gōng)里/秒的(de)速度围绕(rào)太阳进行(xíng)旋转(zhuǎn)。所以有半年的时(shí)间(jiān)，地(dì)球围绕(rào)太阳的方(fāng)向(xiàng)与太阳环绕银河系的方向是(shì)一(yī)致的，而(ér)另外半年则与之相反。

而(ér)在(zài)6月份的时候，地球与(yǔ)太阳的方向正好达到完(wán)全一致，这是理论上地球穿越暗物(wù)质流最快的(de)时段。而在(zài)11月份，又恰好(hǎo)达到了最慢值。尽(jǐn)管在实(shí)际的情(qíng)况中(zhōng)，太(tài)阳系相对(duì)银河系的平面呈(chéng)现了60度的倾斜，但是这(zhè)并不影响这个理论的(de)有效性。

因此科(kē)学(xué)家认为这可以用来解释，研(yán)究人员(yuán)们所观(guān)测到的周期性信号。当然也可(kě)能(néng)有(yǒu)其他的情况，造成这(zhè)种年(nián)度周期信号的差异也可能是(shì)温度、湿度、土壤中的(de)水分、高山(shān)上的积雪，甚至连意大利(lì)游客的(de)数量也(yě)符(fú)合(hé)这个周(zhōu)期的规(guī)律(lǜ)。

虚部是什么意思，复数的实部和虚部是什么io="0.5980582524271845" data-type="jpeg" data-w="1545" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/8743f9db0f4ec1b.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

所以(yǐ)，科(kē)学(xué)家们又在南半球建立了一个几乎相同的实验室，这里的季节与之前的实验室正好相反，而在这里，地球穿(chuān)过暗(àn)物质流的运动(dòng)特征和第一(yī)个实验室是一样的。

因(yīn)此(cǐ)，如果在(zài)这里可(kě)以得到相同的(de)信号，就可以成为暗物质(zhì)所存在的非常有力的证据(jù)了。但(dàn)是由(yóu)于这个(gè)实验(yàn)室刚刚(gāng)建(jiàn)成(chéng)不(bù)久(jiǔ)，所(suǒ)以截至目前还(hái)无法提供相应的数(shù)据支(zhī)持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射一台新的(de)望远(yuǎn)镜，这(zhè)台太空望远镜(jìng)叫做“南(nán)希格雷斯罗(luó)曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同(tóng)，但它(tā)的宽视场仪器提(tí)供(gōng)的视(shì)野是(shì)哈勃(bó)红外(wài)仪(yí)器的100倍(bèi)。南(nán)希(xī)格雷斯罗曼太(tài)空望(wàng)远(yuǎn)镜其中(zhōng)一个(gè)关键的用(yòng)途就是探索暗物质背后的奥秘，对(duì)于探测的(de)结果，我(wǒ)们只(zhǐ)能拭目(mù)以(yǐ)待了。费米实验室粒(lì)子天体物理中心的科学(xué)家丹琥(hǔ)珀和(hé)贾森斯特芬研究(jiū)发现，如果(guǒ)暗物质存(cún)在，它们(men)极(jí)有(yǒu)可(kě)能拥有另一(yī)种(zhǒng)神(shén)秘的效应，这种暗物(wù)质效应，会支(zhī)持(chí)宇宙当中(zhōng)生(shēng)命的(de)诞(dàn)生，或者说是(shì)生命进化的一个重要(yào)因素。

如果这(zhè)一理论得到进一步的证实，那么遍布宇宙当(dāng)中的暗物质会(huì)不会意味(wèi)着人类并不孤单呢？或许在(zài)宇(yǔ)宙(zhòu)当中某个角(jiǎo)落的(de)行(xíng)星上，暗物质正在通过这样(yàng)的(de)效应创造生命。当然，这(zhè)些(xiē)推论的大前提是(shì)要先找(zhǎo)到(dào)暗物质存(cún)在的实际(jì)证据。那(nà)么小伙(huǒ)伴们，你(nǐ)们觉(jué)得暗物质到底(dǐ)存不存(cún)在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支持是我(wǒ)更(gèng)新的动力(lì)！

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