宇宙是(shì)“人为(wè多多担待是什么意思 多多担待是敬语吗i)制造”的？为何会存在科学无法解(jiě)释的“暗物质”？暗物质又(yòu)究竟是(shì)什么？人类为了(le)寻找暗物质存在的(de)证据，科学家们在过(guò)去的几(jǐ)十年(nián)当(dāng)中(zhōng)进行了超过50次的长(zhǎng)期(qī)实验，但是却(què)没有发(fā)现任何的有效证据(jù)。除了一个地方，在1687年出版的(de)自然哲(zhé)学数(shù)学原理一书中，埃萨(sà)克(kè)牛顿(dùn)发表了(le)万有引力定律，它揭示了(le)宇宙中天(tiān)体运动(dòng)的规律。往后(hòu)的(de)几(jǐ)百年来(lái)，当(dāng)天文(wén)学家们发现某些天(tiān)体(tǐ)运行轨道出现异常(cháng)，不符合万有引力定律的(de)时候，他们(men)就会(huì)知道，周围一定有未(wèi)知的天(tiān)体通过引(yǐn)力在(zài)摄(shè)动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通过天王星运(yùn)行轨(guǐ)道(dào)的异常，推算并且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的(de)发现都是应用万有(yǒu)引力定(dìng)律所(suǒ)取(qǔ)得(dé)重大天(tiān)文成就(jiù)的例子。但是这(zhè)些发现都是在恒星系统的尺(chǐ)度当中，可(kě)当我们上升到星(xīng)系或者是星(xīng)团的尺度，事(shì)情就开(kāi)始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士(shì)的(de)物理学家弗里茨兹威基(jī)正在研(yán)究和测量后发星(xīng)系团的质量。这(zhè)是一个由数千个星系所组(zǔ)成的(de)巨大(dà)星系团(tuán)，这些星(xīng)系被引(yǐn)力束缚在一起。测量星系团(tuán)的质(zhì)量(liàng)一(yī)般会使用到两种方法，当两种方法结果一致，就可以确定其质量的范围(wéi)。

第一种是获得其"光(guāng)度学的质量(liàng)"，需要的数据是(shì)测(cè)量各个星系的(de)光度。

第二种是(shì)动力(lì)学质(zhì)量的计(jì)算(suàn)，是利用光谱(pǔ)红移测量星系团中的(de)各个(gè)星系相(xiāng)对于星系团的运动速度。当测(cè)量结果出(chū)来之后，兹威基彻底懵了(le)，“动力学质(zhì)量”竟然是“光度学质量(liàng)”的400倍。这(zhè)意味着，后发座(zuò)星系团(tuán)有99%的(de)质量消失了，或(huò)者说这99%的质量并(bìng)不(bù)以可见光的形式(shì)所存在，我们无法看到(dào)。最诡异的是，在(zài)测量速度(dù)的过程中，兹(zī)威基发现星系(xì)团(tuán)中很多(duō)星系的速(sù)度比(bǐ)理(lǐ)论上要(yào)快得多，按(àn)照(zhào)牛顿的运动学定律(lǜ)，仅(jǐn)靠这些可见星系的质量所产(chǎn)生的引(yǐn)力是无法将它(tā)们束(shù)缚在(zài)星系团内的，它(tā)们(men)早就(jiù)应该(gāi)被抛出(chū)星系(xì)团之外了(le)，除非有一种神秘(mì)的(de)力量在起作用，这种力量来源于某种隐形的(de)物质(zhì)。

据此，兹维基提(tí)出了这样部分不可见的暗质，它不(bù)发散光、吸光、反射光，但是(shì)它们却(què)占据着宇宙中(zhōng)绝大部(bù)分的质量。只是(shì)当时的人(rén)们对这样的一(yī)种说(shuō)法不(bù)屑一顾。

直(zhí)到40年(nián)之后，“暗物质”这个词才(cái)再(zài)一次出现(xiàn)。天(tiān)文学家(jiā)维拉鲁宾(bīn)和(hé)肯特福特在观测仙女座星(xīng)系中的恒星(xīng)运动。理论上来说，距离中心越远的恒星在其轨(guǐ)道上的运行(xíng)速度(dù)就会越慢。但是(shì)他们观测的结果却让人感到不可思议。

随(suí)着与中(zhōng)心距离的增加，恒星(xīng)的旋转速度几乎保持不变。可是根据牛(niú)顿(dùn)的万有引力定律，在星(xīng)系当中(zhōng)如果没有足(zú)够大的质量(liàng)来吸引它(tā)们，这些外围的(de)恒星早就(jiù)被甩(shuǎi)到宇宙(zhòu)当中了(le)。基于(yú)这(zhè)种现(xiàn)象，科学家们会使(shǐ)用一(yī)种(zhǒng)相对(duì)标准的方法(fǎ)来解(jiě)释(shì)暗物质(zhì)的存在，这种方法就是测量(liàng)星系当中气体在X轴上距离(lí)星系中心的距离(lí)，以及在Y轴上气体的(de)旋转(zhuǎn)速度。如果出现异常的结果(guǒ)，就认为是由暗物质(zhì)的力量进入其中。

于是科学家们(men)通过射电望(wàng)远镜(jìng)测量了(le)距离星系中心更(gèng)远距离(lí)的氢元素(sù)，发现它们的旋转速度并不符(fú)合(hé)牛(niú)顿(dùn)的力学(xué)定律(lǜ)。我们的太阳系也(yě)不例外，太阳系位于银河(hé)系(xì)的第三悬臂之(zhī)上，距(jù)离银(yín)河(hé)系中心2.6万(wàn)光(guāng)年，根(gēn)据万有引力定律进行计算，太阳系的运行速度(dù)应该是(shì)160千米/秒，但实际(jì)上，太阳(yáng)系正(zhèng)在以220千米/秒的速(sù)度围绕银河系旋转，这个实际速度远(yuǎn)远大于理论速度(dù)，那(nà)么产生以上这种向(xiàng)心加速度的(de)原因(yīn)很(hěn)可能就(jiù)是存在着一种我们(men)看不到(dào)的(de)物质(zhì)，是这些暗物质的引力(lì)效(xiào)应(yīng)将星(xīng)系聚集在了一起。

也是(shì)从这(zhè)时开始，越(yuè)来越多的研究人(rén)员开始(shǐ)相信(xìn)暗物质的(de)存在。科学家根据星系外恒星轨道的速度，估算(suàn)在星(xīng)系(xì)当(dāng)中暗物质的质量占整个星(xīng)系质量的85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯一可(kě)以解释这个现象的原因。在一项新的研究(jiū)当(dāng)中(zhōng)，科学家们发(fā)现，几(jǐ)乎没有引力效应的遥远(yuǎn)恒星之间，也会出现(xiàn)速度(dù)上的微小(xiǎo)差异。另(lìng)外，天文学(xué)家还发现了一(yī)个(gè)反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这(zhè)个星系(xì)距离地球大约2.5亿光年(nián)，大小(xiǎo)和银河系不多(duō)，但是星系当(dāng)中存在的恒(héng)星数量却只有(yǒu)银河(hé)系(xì)的千分(fēn)之一。

所以在理论上，该星系必须存在暗物质，否则就(jiù)会(huì)分崩离析。但是科学家们使用最先进的望远(yuǎn)镜对其进行了40个小时的详细测量(liàng)之(zhī)后，发现星系中的(de)恒星运动是可以用(yòng)正常的物质和(hé)力学定律(lǜ)来(lái)解释(shì)的(de)。那么又有人(rén)提出，也许该星系的暗(àn)物质，已(yǐ)经被(bèi)附近的另一(yī)个大星系(xì)剥离了。奇(qí)怪的是，它(tā)的附近没有任何星系存在。造成这(zhè)些现象的(de)除了暗物质的假说之外(wài)，另一种可能就是(shì)人类对引(yǐn)力(lì)的(de)理解还不够全面，引力很可能在不同尺度空间中的(de)工作方式是(shì)不同的，这意味着在行星系(xì)尺度中的天(tiān)体会沿着它们的(de)轨道，按照我们所理(lǐ)解的方式运动(dòng)。但是上升到星系和星(xīng)团的(de)尺度(dù)，引力之间(jiān)的相(xiāng)互(hù)作用则(zé)是不同的方式(shì)。对于在(zài)星系团(tuán)之间的(de)相互(hù)作(zuò)用，科学家还引(yǐn)入了外部场效应的(de)概念，指的(de)是在数百万(wàn)光年的(de)规模上，巨大的质量(liàng)之间(jiān)会产生对彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理(lǐ)论。如(rú)果MOND蒙德(dé)理论(lùn)成(chéng)立，这意味(wèi)着我们(men)需要对现在的物理定(dìng)律进(jìn)行修正，这些发现也让很多人认为暗物(wù)质假说理论就(jiù)此终结。但是在(zài)宇(yǔ)宙当中还(hái)有关于暗(àn)物质存(cún)在的其他的理论证据，这些理论证据是蒙德理论(lùn)所(suǒ)没(méi)法解释(shì)的“引力透镜”。

径向距(jù)离为37亿光年的子(zi)弹星系团，由两(liǎng)个碰撞(zhuàng)的星系团(tuán)所组成，类似(shì)这样的星团，它们(men)大部分的普通质量都在(zài)星系的气体当中。当星团(tuán)以(yǐ)1000万公里/小时发(fā)生碰撞的(de)时候，星际气体(tǐ)的相互作用(yòng)就(jiù)会导(dǎo)致温度的急剧升高，速(sù)度大幅降低(dī)。所以在理(lǐ)论上，在碰撞之后(hòu)，子弹星系(xì)团大(dà)部(bù)分(fēn)的质量(liàng)将(jiāng)位于所有(yǒu)这些气体所在的中间(jiān)区域。那么我们通过什么来(lái)验证它(tā)的质(zhì)量区域到底是不是(shì)集中在(zài)中间呢？前(qián)不久，詹姆斯韦伯(bó)太空望远(yuǎn)镜传(chuán)回了宇(yǔ)宙当中第(dì)一(yī)张全彩的高清照(zhào)片(piàn)，在(zài)照片中我们可以明显地看(kàn)到很多星(xīng)系似乎被拉伸产生了巨(jù)大的形(xíng)变。其实这些星系本身并不是真的被扭曲(qū)了，也不是(shì)韦(wéi)伯望远镜出了什么问题(tí)，而是这样极遥远的天(tiān)体和我们地球(qiú)上的观测者(zhě)之间。被一个质量超级巨大的天体遮(zhē)挡，这个超大质量的(de)东西的引(yǐn)力(lì)，会使身后更遥远(yuǎn)星系的光都发(fā)生了扭曲。这个现象(xiàng)就是引力透镜效应(yīng)。这(zhè)个(gè)巨大的天体可能(néng)是(shì)超大质量的(de)黑洞或者(zhě)是暗物质。

所以当人们对子弹(dàn)星系团观测的时候(hòu)，发现它的大质(zhì)量区(qū)域(yù)并不是(shì)在中间，而是在两(liǎng)侧。所以最好的解(jiě)释方法(fǎ)就是当星团发生全部的(de)碰撞时，可被(bèi)观测(cè)到(dào)的(de)质量(liàng)气体(tǐ)被卡在了(le)中(zhōng)间，暗物质则直(zhí)接通过了(le)这个(gè)区域，并(bìng)在两边形成(chéng)了(le)引力(lì)透镜。对子弹星系团的引力(lì)透镜(jìng)研究也被认为是(shì)暗物(wù)质存在的迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还有(yǒu)来自宇(yǔ)宙当中最古老的光(guāng)。从宇宙大爆炸开始，38万年之后(hòu)，可见光终于(yú)可(kě)以(yǐ)畅通无阻地穿越(yuè)在(zài)宇宙当中了。经过了130多亿年(nián)之(zhī)后(hòu)，这些光在宇(yǔ)宙(zhòu)空间背景上留下了各相(xiāng)同性的微波辐(fú)射。其中红(hóng)色的部分表示温度较高的(de)区域，蓝(lán)色则(zé)表(biǎo)示(shì)相对较冷(lěng)的区域(yù)，但实际(jì)上它们之(zhī)间的温差(chà)只有万(wàn)分之一。

科学家(jiā)们通过对前景背景分离后的(de)二值图(tú)像(xiàng)进行连通域提取和标记之后发现，如果(guǒ)宇宙当(dāng)中没有暗物(wù)质，图形看起来不应该是这样的(de)，而随着暗物质的增加，一(yī)些(xiē)峰值的幅度会减小，才(cái)变(biàn)得(dé)看(kàn)起来“和(hé)谐(xié)”。为了匹配宇(yǔ)宙(zhòu)微波背(bèi)景辐射的(de)测(cè)量值，我们(men)需要(yào)的暗物(wù)质大约是(shì)普(pǔ)通(tōng)物质的5倍。这个数字(zì)与(yǔ)解释星系当中恒星运动所需(xū)要的暗(àn)物(wù)质比例是一致的。这就意味着。

用了一个简单的(de)理论框架，就很好(hǎo)地解释了(le)很多不同(tóng)的观测结果。而暗物质的本质(zhì)就是宇(yǔ)宙当中存在着某种类(lèi)型(xíng)的粒子，它们不参与任何其他的电磁作用，只(zhǐ)通(tōng)过引(yǐn)力来(lái)相互作用(yòng)。所以如果能够找到这种粒(lì)子(zi)的存在，就相当于找到(dào)了暗(àn)物质存在的实际(jì)证据。这种粒子到底是什么(me)？科学(xué)家们已经提(tí)出(chū)了数十种的假想目标，而要寻找(zhǎo)这些不(bù)同(tóng)的(de)目标(biāo)粒子所需要(yào)的实验方式也不相同。在(zài)过(guò)去(qù)的几十(shí)年当中，人类为了寻找(zhǎo)这(zhè)些看不(bù)见、摸不到(dào)，几乎不会(huì)与常(cháng)规物质相互作用(yòng)的“暗物质(zhì)”，科学(xué)家(jiā)们(men)已经进行了超过50次的(de)实验，却没有任何实质(zhì)性的发现，除了(le)一个地方，意大利(lì)的格兰萨索(suǒ)山，隶(lì)属(shǔ)于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当(dāng)中，藏着地球上最大的(de)地学实验室，这个(gè)实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高的探测器，一直致力于寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里(lǐ)的科学家(jiā)声称观(guān)测到了某(mǒu)种(zhǒng)信(xìn)号(hào)。经过了(le)20多年的数据收集(jí)，人们发现了一个有趣的事(shì)情。探测率会在(zài)每年(nián)的(de)6月份达到峰值，然后在(zài)11月降到(dào)最低，而(ér)且(qiě)在20年当中每年都是一样(yàng)。一(yī)些(xiē)科学家认为(wèi)这可能是(shì)人(rén)类(lèi)发现暗(àn)物质的第一个直接证据。

但是为什么暗物质(zhì)会产生周期性的年度信(xìn)号呢？刚才我们(men)讲了太阳系正在以220公里/秒的(de)速度围绕(rào)着(zhe)银(yín)河系进行移动，那么如果暗(àn)物质存在(zài)宇宙当中，这(zhè)意味着我们也(yě)在以这样的速度在穿越着暗物质流，这个过(guò)程中会产生(shēng)相应(yīng)的振荡，同时(shí)地(dì)球又以30公里/秒(miǎo)的速度围绕太阳(yáng)进行旋转。所以多多担待是什么意思 多多担待是敬语吗有半年的时间(jiān)，地球(qiú)围绕(rào)太阳的(de)方向与(yǔ)太(tài)阳环绕银河系(xì)的(de)方(fāng)向是一致的(de)，而另外半年则与之相反。

而在6月份的时(shí)候，地球与太阳的方向正好达到完全一(yī)致，这是(shì)理(lǐ)论上地(dì)球穿(chuān)越暗物质流最快的时段。而在(zài)11月份，又恰(qià)好达到了最慢值(zhí)。尽管(guǎn)在实(shí)际(jì)的(de)情况中(zhōng)，太(tài)阳系相对(duì)银河系的平面呈现了(le)60度(dù)的倾斜，但是这并(bìng)不(bù)影(yǐng)响(xiǎng)这个(gè)理论的(de)有效(xiào)性。

因(yīn)此科学(xué)家(jiā)认为这可以用来解释，研究人员们所观测到的周期性信号。当然(rán)也可能有其他(tā)的情况，造成这种年度(dù)周期信号的差异也可能(néng)是温(wēn)度、湿(shī)度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至连意大(dà)利游(yóu)客的数量也符合(hé)这个周(zhōu)期的(de)规律。

所(suǒ)以，科学家们又在南半球建立了一个(gè)几乎相同的实验室，这里的季节与之前的实(shí)验室正好相反，而在这里，地球穿(chuān)过(guò)暗物质流的运动特征(zhēng)和(hé)第一个(gè)实验室是一样的(de)。

因此，如果在这里可以得到相同的信号，就可(kě)以成为暗(àn)物质所存在的非常有力的(de)证据了(le)。但(dàn)是由于(yú)这个实验室(shì)刚刚建成不久，所以截至目前还无法提供相应(yīng)的数据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射一(yī)台(tái)新的望远镜，这台太空(kōng)望(wàng)远镜叫做(zuò)“南希格雷(léi)斯(sī)罗曼(màn)”，它的(de)主镜大小跟哈(hā)勃望远镜相同，但(dàn)它的宽视场仪器提供的视野是(shì)哈勃红外仪(yí)器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太空望远镜其(qí)中一个关键(jiàn)的用途就是探索暗物(wù)质背后的奥秘，对于(yú)探测(cè)的(de)结果(guǒ)，我们只能拭目以(yǐ)待了。费米实(shí)验(yàn)室粒(lì)子(zi)天体物理中心的(de)科学家(jiā)丹琥(hǔ)珀(pò)和贾森斯(sī)特芬研究发现，如果(guǒ)暗物质存(cún)在，它们极有(yǒu)可(kě)能拥有另(lìng)一种神秘的效(xiào)应，这种(zhǒng)暗物质效应，会支持(chí)宇宙(zhòu)当中生命的诞生，或(huò)者说是(shì)生(shēng)命进(jìn)化的(de)一个重要因(yīn)素。

如果这一理论得到进一(yī)步的证实，那么遍(biàn)布宇宙当中的暗物质会(huì)不会意味着人类(lèi)并不孤单(dān)呢？或许(xǔ)在宇(yǔ)宙(zhòu)当中某(mǒu)个角落(luò)的行星上，暗物质正(zhèng)在通过这样的效应创(chuàng)造生(shēng)命(mìng)。当然，这(zhè)些(xiē)推论(lùn)的大前提是要先找到暗物质存在的实际证据(jù)。那(nà)么小伙伴们，你们觉得暗物质到底(dǐ)存不存在呢(ne)？喜欢请点赞，你的支持(chí)是(shì)我更新(xīn)的动力！

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