宇宙是(shì)“人为(wèi)制造”的？为何会存在科学无法解释(shì)的“暗物质(zhì)”？暗物质又(yòu)究竟是什么(me)？人(rén)类为了寻(xún)找暗物(wù)质(zhì)存在的证据，科学家们(men)在过去的几十年当中进行(xíng)了超过50次的长期实(shí)验，但(dàn)是却没有发(fā)现任何的有(yǒu)效证(zhèng)据(jù)。除了一个(gè)地(dì)方，在1687年出版的(de)自然哲学数学原(yuán)理一(yī)书中，埃萨(sà)克牛顿发表了万有引力(lì)定律，它揭示了宇宙中天(tiān)体运动的(de)规律(lǜ)。往后(hòu)的几百年来(lái)，当天文学家们发(fā)现(xiàn)某(mǒu)些天体运行轨道出现异常，不符合万有引力定律(lǜ)的时(shí)候，他们就会知道，周围(wéi)一定有未知的天体通过引力在摄(shè)动它(tā)的轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶(yé)就通过(guò)天王星运(yùn)行轨道的异常，推算并且发现了海(hǎi)王(wáng)星的存(cún)在。另外(wài)，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发现都是应用(yòng)万有引力定(dìng)律所取得(dé)重(zhòng)大天文成就的例子。但是(shì)这些发现都是在恒星系统的尺度(dù)当中，可当我们上(shàng)升到星系或者是星团的(de)尺度，事情(qíng)就开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物(wù)理(lǐ)学(xué)家弗里茨兹(zī)威基正在研究和测量后(hòu)发星系团的质量。这是一个由数千个星系所组(zǔ)成(chéng)的巨大星(xīng)系团，这些星系被引力束缚在一起。测(cè)量星系团(tuán)的质量一(yī)般会使用到两种方法，当两(liǎng)种方法结果一致，就(jiù)可以确定其(qí)质(zhì)量(liàng)的范围(wéi)。

第(dì)一种(zhǒng)是获得其"光(guāng)度学(xué)的质量(liàng)"，需要的数据是测(cè)量各个星系的光度。

第二种是动(dòng)力学质量的计算，是利(lì)用光(guāng)谱红移测量星系团中的各个(gè)星(xīng)系相对(duì)于(yú)星系团(tuán)的运动速度。当测量结果出来之后，兹威基彻(chè)底懵了，“动力学质量”竟然(rán)是“光度学质量”的(de)400倍。这意味着，后发座星(xīng)系团有99%的质量消失(shī)了，或者说这99%的质量并(bìng)不以可见光的形(xíng)式所存在，我(wǒ)们(men)无法看(kàn)到。最诡异的是(shì)，在(zài)测量速度(dù)的(de)过程中，兹威基发现星系团(tuán)中很多星系的(de)速度(dù)比理论上要快(kuài)得(dé)多，按(àn)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(yǐn)力(lì)是无法(fǎ)将它们束缚在星系团(tuán)内的，它(tā)们早就应该(gāi)被抛出星(xīng)系团之外了(le)，除非有(yǒu)一种神秘的(de)力量在起作用，这(zhè)种力(lì)量来源于某(mǒu)种隐形的(de)物质。

据(jù)此，兹维基(jī)提出了这样(yàng)部分不可见(jiàn)的(de)暗(àn)质，它不(bù)发散光(guāng)、吸光、反(fǎn)射光，但是它们却占据(jù)着(zhe)宇宙中绝大(dà)部分的质量。只是当时(shí)的人们对这(zhè)样的一种说(shuō)法不(bù)屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质(zhì)”这个词才(cái)再一(yī)次(cì)出现。天文(wén)学家(jiā)维(wéi)拉鲁宾和肯(kěn)特福特在观(guān)测仙女座星(xīng)系中的恒星运动(dòng)。理(lǐ)论上来说，距离中心越远的恒星(xīng)在其(qí)轨(guǐ)道上的运行速(sù)度就会越慢。但是他(tā)们观测的结(jié)果却让人感(gǎn)到(dào)不可(kě)思议。

随(suí)着与中心(xīn)距离的(de)增(zēng)加，恒星(xīng)的旋转速度几乎保(bǎo)持不(bù)变。可是根据牛顿的(de)万有引力(lì)定律，在(zài)星系当中(zhōng)如果(guǒ)没有足(zú)够(gòu)大的质量来吸引它们，这些外围的恒星早(zǎo)就被甩到宇宙当中了。基于这种(zhǒng)现象，科学家(jiā)们(men)会使用一种相对标准的方法来(lái)解释暗物质的存在(zài)，这种方(fāng)法(fǎ)就是测量星(xīng)系当中气体在X轴(zhóu)上距离(lí)星系中心的距离，以及在Y轴上气(qì)体(tǐ)的旋(xuán)转速度。如果出现(xiàn)异常的结果(guǒ)，就认(rèn)为是由(yóu)暗物质(zhì)的力量进入其中。

于是科学家们通(tōng)过射电(diàn)望远镜测量了距离星(xīng)系(xì)中(zhōng)心更(gèng)远距离的氢元素(sù)，发现它们的旋转速度(dù)并不符(fú)合(hé)牛顿的力学定律(lǜ)。我们的(de)太阳系也不例(lì)外，太阳系位于银河系的第三(sān)悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根据万(wàn)有引力定律进行计算，太阳系(xì)的运行速(sù)度应(yīng)该是160千米/秒，但实际上，太阳系正(zhèng)在以(yǐ)220千(qiān)米/秒的(de)速(sù)度围(wéi)绕银河系旋转，这个实际(jì)速(sù)度(dù)远远大于理论速度(dù)，那(nà)么产生以上这种向心(xīn)加速度的原因(yīn)很可能(néng)就是(shì)存在(zài)着一种我们看不到的物质，是这些暗物质的引(yǐn)力效应将星系聚集(jí)在了一起。

也是从这时开(kāi)始(shǐ)，越来(lái)越多的研究人员开始相信暗(àn)物质的存在。科(kē)学家根据星(xīng)系外(wài)恒(héng)星轨(guǐ)道的(de)速度，估算在星系当中暗物质的(de)质(zhì)量(liàng)占整个星系(xì)质量(liàng)的85%。但是(shì)，暗物质并(bìng)不(bù)是唯一可以解释这个现象的(de)原因。在一项新的研(yán)究当中，科(kē)学家们(men)发现(xiàn)，几乎没(méi)有引力(lì)效应(yīng)的遥远恒星之间，也会出现速(sù)度上的微小(xiǎo)差异。另外，天文(wén)学(xué)家还发现(xiàn)了一个反常(cháng)的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系(xì)距离地球大约2.5亿光(guāng)年，大小和银河系不(bù)多，但是星系(xì)当中存(cún)在(zài)的恒(héng)星数量(liàng)却(què)只有银河(hé)系的(de)千(qiān)分之一(yī)。

所以在(zài)理论上，该星系必须存(cún)在暗物质，否则就会分崩离析。但(dàn)是(shì)科学家(jiā)们使用最先进的(de)望远(yuǎn)镜对(duì)其(qí)进行了40个小时(shí)的(de)详细测(cè)量之后，发现星(xīng)系中的恒(héng)星运动(dòng)是可(kě)以用正常的物质和力学定律来(lái)解释的。那么又有人提(tí)出，也许该(gāi)星系(xì)的暗物质，已经(jīng)被附(fù)近的(de)另(lìng)一个大星系剥(bō)离了。奇(qí)怪的是，它的附近(jìn)没有任(rèn)何星系(xì)存在(zài)。造(zào)成(chéng)这(zhè)些现象(xiàng)的除了暗物质(zhì)的假说之外，另一种可(kě)能就(jiù)是人类对引(yǐn)力的理解还不(bù)够全面(miàn)，引力很可能在(zài)不同尺度空(kōng)间中的工作方式是不同(tóng)的，这意味着(zhe)在行(xíng)星系尺度中的天体会沿着(zhe)它们(men)的轨道，按照我们所理解的方式运(yùn)动。但(dàn)是上(shàng)升到(dào)星系和星团的尺(chǐ)度，引力之间的相互作用则是不同的方式(shì)。对于在(zài)星系团(tuán)之间的相互作用，科学家还引入了外部场效应的概念，指的是在数百万光年的规模上，巨大的(de)质量之(zhī)间(jiān)会产(chǎn)生对彼(bǐ)此(cǐ)特(tè)殊的(de)效果(guǒ)，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这(zhè)意味着我们需要对现在的(de)物(wù)理定律进行修正(zhèng)，这(zhè)些发现(xiàn)也(yě)让很多人(rén)认为(wèi)暗物质假说理论就(jiù)此(cǐ)终结。但是在宇宙当(dāng)中还有(yǒu)关(guān)于暗物(wù)质(zhì)存在的其他的(de)理论(lùn)证据，这些理论证据是蒙德理论所没(méi)法解(jiě)释的“引力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年(nián)的子(zi)弹星系(xì)团，由两个碰撞的星系团所组成(chéng)，类似这(zhè)样的星团，它们大部分的(de)普通质量(liàng)都(dōu)在星(xīng)系的气体当中。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时(shí)发生碰撞的(de)时(shí)候，星际气(qì)体的相互(hù)作用就会导致温(wēn)度的急(jí)剧(jù)升高(gāo)，速度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子(zi)弹星(xīng)系(xì)团大(dà)部(bù)分的质量将位(wèi)于所有这些气体所在的中间区域。那么我们通(tōng)过什么来验证它(tā)的质量区域到(dào)底是不是集中在中(zhōng)间呢(ne)？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太(tài)空(kōng)望远镜传(chuán)回了宇(yǔ)宙当中第一张全彩的高清(qīng)照片，在照片中我(wǒ)们可(kě)以(yǐ)明显(xiǎn)地看到(dào)很多星系似乎(hū)被(bèi)拉伸产(chǎn)生(shēng)了(le)巨大的形变。其实这些星系本身并(bìng)不是(shì)真的被(bèi)扭曲(qū)了，也(yě)不是韦伯望远镜出(chū)了什么问(wèn)题，而是这样(yàng)极(jí)遥远的天体(tǐ)和我们(men)地球上的观(guān)测者之间。被一(yī)个质量(liàng)超级巨大(dà)的天体遮挡，这(zhè)个超(chāo)大质(zhì)量(liàng)的东(dōng)西(xī)的引力(lì)，会(huì)使身后更遥远星系的光(guāng)都发生了扭曲(qū)。这个现象(xiàng)就是引力透镜(jìng)效应。这个巨大的(de)天体可能是超大质(zhì)量的(de)黑(hēi)洞或者(zhě)是(shì)暗物质(zhì)。

所以当人们对子弹星系团观测的时(shí)候，发(fā)现(xiàn)它的大质量(liàng)区域并不是在中间，而是(shì)在(zài)两(liǎng)侧。所以最(zuì)好(hǎo)的解(jiě)释方法(fǎ)就是(shì)当星团发(fā)生全部的碰撞时，可(kě)被观测到的质量气(qì)体被卡在(zài)了中间，暗物(wù)质(zhì)则直接通过了(le)这个区域，并在两边形成了引力(lì)透(tòu)镜。对子(zi)弹(dàn)星系团(tuán)的引(yǐn)力(lì)透镜研究(jiū)也被认(rèn)为是暗物质存在的迄今为止最好的理(lǐ)论证据。

除此之外，还有来自宇宙(zhòu)当中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年(nián)之后(hòu)，可见光(guāng)终于可以畅通无阻地穿越在宇宙当(dāng)中了(le)。经(jīng)过了130多亿(yì)年(nián)之后，这(zhè)些光在宇宙(zhòu)空间背景上留下(xià)了各相同性的微波辐射。其中红色的部(bù)分(fēn)表(biǎo)示温(wēn)度较高的区域，蓝(lán)色则(zé)表(biǎo)示(shì)相对较冷的区(qū)域，但实际上它们之间的温差只有万分之一。

科学家(jiā)们通过对前(qián)景背(bèi)景分离后(hòu)的(de)二值图像进行连通域提取和标记(jì)之后发现(xiàn)，如(rú)果宇宙当中没有暗物质，图形看(kàn)起来(lái)不(bù)应该是这样的，而随着暗物质的增加，一些峰值的(de)幅(fú)度(dù)会减小，才变得看起来“和谐(xié)”。为(wèi)了匹配(pèi)宇宙微波背(bèi)景辐射的测量(liàng)值，我们需要(yào)的(de)暗物(wù)质大约是普通物质的5倍。这个数(shù)字与解释(shì)星系当中恒星运动所需要的暗物质(zhì)比例是一致(zhì)的。这(zhè)就意味着(zhe)。

用(yòng)了一个(gè)简单的理论框架，就(jiù)很好地解释了很多不(bù)同的观测结(jié)果。而暗(àn)物质的本质就是宇宙当中存在(zài)着某种类型的粒子，它(tā)们不参与(yǔ)任何其他的电(diàn)磁(cí)作用(yòng)，只通过引力来相互作用(yòng)。所以如果能(néng)够找到这种(zhǒng)粒子的(de)存在，就相当于找(zhǎo)到了(le)暗物质存在的实际证据。这(zhè)种粒子到底是什么？科学(xué)家(jiā)们(men)已经(jīng)提出了数十种的假想目标，而要寻(xún)找(zhǎo)这些不同的目标粒(lì)子所(suǒ)需要的实验方(fāng)式也不相(xiāng)同。在过去的几十(shí)年当中(zhōng)，人(rén)类为了寻找这些看不见、摸不(bù)到，几乎不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科学家们已经进(jìn)行了超过50次的实验，却(què)没有任何实质性的发现(xiàn)，除了(le)一个地方(fāng)，意大利的格兰萨索山，隶属于(yú)阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米处的地下矿井(jǐng)当中(zhōng)，藏着地球上最(zuì)大(dà)的地学实(shí)验(yàn)室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有(yǒu)一个三层楼高的探测器(qì)，一直致力于寻找暗物质(zhì)粒子(zi)的周期性震荡。

自1997年以来，这(zhè)山西有多少人口2023年，山西有多少人口2022里(lǐ)的科学(xué)家声称(chēng)观测到(dào)了(le)某种(zhǒng)信号。经过了20多年的数据收集，人们发现(xiàn)了一(yī)个有趣的事情(qíng)。探测率会在每年的6月份达到峰(fēng)值，然后在11月降到(dào)最(zuì)低(dī)，而且在20年(nián)当中每年都是一样。一(yī)些科学家认为这可能(néng)是(shì)人类发现暗物质(zhì)的第(dì)一个(gè)直接(jiē)证据。

但是(shì)为(wèi)什么暗(àn)物质会产(chǎn)生周期性的(de)年度信号呢(ne)？刚才我们讲了太阳系(xì)正在以220公里/秒的速度围绕着银河系进行(xíng)移动(dòng)，那么如果暗(àn)物质存在宇宙当(dāng)中，这意味着我们也在以(yǐ)这样(yàng)的速度(dù)在穿越着暗物质流(liú)，这个过程中会产生(shēng)相应(yīng)的(de)振(zhèn)荡，同时地球又以30公里/秒的(de)速度围绕太阳进行旋转。所以有半(bàn)年的时(shí)间，地球围(wéi)绕太阳的方向(xiàng)与太(tài)阳环(huán)绕银(yín)河系的方向是一致的，而另外半年(nián)则(zé)与之相反。

而在(zài)6月份(fèn)的时候(hòu)，地球与太阳(yáng)的方向正好(hǎo)达到完全一致(zhì)，这是理(lǐ)论上地球穿越暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰好达(dá)到了最(zuì)慢值(zhí)。尽管(guǎn)在实际的情况中，太(tài)阳系(xì)相对(duì)银河系的平面呈现了60度(dù)的倾(qīng)斜(xié)，但是这(zhè)并(bìng)不影(yǐng)响这个理论的有效性。

因(yīn)此科学(xué)家(jiā)认为这可(kě)以用来解(jiě)释，研究人(rén)员们所观测到的周期性信号(hào)。当然也可能(néng)有其他的情况，造成这种年度周(zhōu)期信号的差异也(yě)可能是(shì)温度、湿(shī)度、土(tǔ)壤中(zhōng)的水分、高山上的积雪，甚(shèn)至连意大利游客的数量也符合(hé)这个周期(qī)的规律。

所以，科学家(jiā)们又在南半球建立了一个(gè)几乎相同(tóng)的实(shí)验室，这里的季节与之前的实验(yàn)室正好(hǎo)相反，而在这里，地球穿过暗物(wù)质流的运动(dòng)特(tè)征和第一个(gè)实验室是一样(yàng)的。

因此，如果在(zài)这里可以得到(dào)相同的信号，就(jiù)可以成为(wèi)暗物质所存在的(de)非常有力(lì)的(de)证据了。但是由于(yú)这个(gè)实验(yàn)室刚刚(gāng)建(jiàn)成不(bù)久(jiǔ)，所以(yǐ)截至目前还无(wú)法提供(gōng)相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新的望远镜，这(zhè)台太空望远镜(jìng)叫做“南希格雷(léi)斯(sī)罗曼(màn)”，它的(de)主镜大小跟哈勃望(wàng)远镜相(xiāng)同，但它(tā)的宽视场仪器提供的(de)视野是哈勃红外(wài)仪(yí)器的100倍。南希格雷(léi)斯罗曼(màn)太空望远镜其中(zhōng)一个(gè)关(guān)键(jiàn)的(de)用(yòng)途就(jiù)是探索暗(àn)物质背后的奥秘(mì)，对于(yú)探(tàn)测的(de)结果，我们只(zhǐ)能拭目以待了。费米(mǐ)实验室粒子天体物理中心的(de)科学家丹琥珀和贾森斯(sī)特(tè)芬(fēn)研究发现，如果暗物质(zhì)存在，它们极有可(kě)能拥有另一种神秘(mì)的效应(yīng)，这种暗(àn)物质效应，会支持宇宙(zhòu)当中生命(mìng)的(de)诞生，或者说是生命进(jìn)化(huà)的一个重(zhòng)要因(yīn)素(sù)。

如果(guǒ)这一(yī)理(lǐ)论得到进一步的证(zhèng)实，那么遍布宇宙当中的暗物(wù)质会不会(huì)意味着(zhe)人类并不孤(gū)单(dān)呢？或许在宇宙(zhòu)当中某个角(jiǎo)落的行星上，暗(àn)物质正在通过这样的效(xiào)应创造生命。当(dāng)然，这些(xiē)推(tuī)论的大前(qián)提是要先找到暗物质存在的实际证据。那么小伙伴们(men)，你们觉(jué)得暗物(wù)质到(dào)底存不存(cún)在呢？喜欢请点赞，你的支持是我(wǒ)更新的动力！

未经允许不得转载：绿茶通用站群 山西有多少人口2023年，山西有多少人口2022