宇宙是(shì)“人(rén)为制造”的？为何(hé)会存在科学无法解释(shì)的“暗物质”？暗(àn)物质又究竟是什么？人类为(wèi)了寻找暗(àn)物质存(cún)在的(de)证据，科(kē)学家们在过去的几十年当中进行了超过50次(cì)的长期实验，但是(shì)却没有发(fā)现任何(hé)的有效证据。除了一个(gè)地方(fāng)，在1687年出(chū)版的自然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有引(yǐn)力定(dìng)律(lǜ)，它(tā)揭示了(le)宇宙中天体运动(dòng)的规律。往后(hòu)的几百年来，当天文学家们发(fā)现(xiàn)某些天体运(yùn)行轨道出现异常(cháng)，不符(fú)合万有引力定律的时候，他们就会知道，周围一定有(yǒu)未知的天体通过(guò)引(yǐn)力在摄(shè)动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通(tōng)过天王(wáng)星运行轨(guǐ)道(dào)的异常，推算(suàn)并且发现(xiàn)了海(hǎi)王星的存在(zài)。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的(de)发现都是应用万有引力定律所取得重大天文成就的例(lì)子。但是这些发现都是(shì)在(zài)恒星系(xì)统的尺(chǐ)度当中，可当我(wǒ)们上升到星系(xì)或者是星(xīng)团的尺度，事情就开始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理(lǐ)学家弗里(lǐ)茨兹威基正在研究和测量后(hòu)发(fā)星系(xì)团的质量(liàng)。这(zhè)是(shì)一个由数千个(gè)星系所组成(chéng)的巨(jù)大星系团，这些(xiē)星系被(bèi)引力束缚在一起。测(cè)量(liàng)星(xīng)系(xì)团的质量一般会使(shǐ)用到两种方法，当两种方(fāng)法(fǎ)结果(guǒ)一致(zhì)，就可以确定其(qí)质量的范围。

第一种是获得其"光度学的(de)质量"，需(xū)要(yào)的数(shù)据是测量各个星系的光度。

第二种是动力学(xué)质量的计算，是利用光谱红移测量星系团(tuán)中(zhōng)的(de)各个星系相对于星系团的(de)运动速度(dù)。当测量结(jié)果出来(lái)之后(hòu)，兹威基彻底(dǐ)懵(měng)了，“动力学质(zhì)量(liàng)”竟然(rán)是“光(guāng)度学(xué)质量”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星系团(tuán)有99%的(de)质量(liàng)消(xiāo)失了，或者说这(zhè)99%的质量并不以可见光的形式所存在，我(wǒ)们(men)无法看到。最诡异的是，在(zài)测量速度(dù)的过程(chéng)中，兹威基发现(xiàn)星系团中很(hěn)多(duō)星系的速度比理论(lùn)上要快得多(duō)，按照牛顿的(de)运动(dòng)学定律，仅靠(kào)这(zhè)些可见星系的质量(liàng)所产生的引力(lì)是(shì)无法将它们束缚(fù)在(zài)星系团内的(de)，它们早(zǎo)就(jiù)应该被抛出星系团之外了，除(chú)非(fēi)有(yǒu)一(yī)种神秘的力量(liàng)在(zài)起作用，这种力量(liàng)来源于(yú)某种隐形(xíng)的物质。

据此，兹维(wéi)基提出了这(zhè)样(yàng)部分(fēn)不可见(jiàn)的暗(àn)质(zhì)，它不发散(sàn)光、吸光(guāng)、反(fǎn)射光(guāng)，但是(shì)它们却占据(jù)着宇宙中绝大部分的(de)质量。只是当(dāng)时的(de)人们(men)对这样的一种(zhǒng)说(shuō)法不屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个(gè)词才再一(yī)次出现(xiàn)。天(tiān)文学家维拉鲁宾和肯特福特(tè)在观测仙女座星系中的恒星运动。理论上来说，距离中心(xīn)越(yuè)远(yuǎn)的(de)恒星(xīng)在其轨道上的运行速度就会越(yuè)慢。但是(shì)他们观测的结(jié)果(guǒ)却让(ràng)人感(gǎn)到不可思议。

随着与中(zhōng)心距离的增加，恒星(xīng)的旋(xuán)转速度几(jǐ)乎保持不变(biàn)。可是根据牛顿的(de)万有引力定律，在(zài)星系当中如果没(méi)有足够(gòu)大的质量来吸(xī)引(yǐn)它们(men)，这些(xiē)外围的恒星(xīng)早就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于这种(zhǒng)现(xiàn)象，科学家们(men)会使用一种相对标准的方法(fǎ)来解释暗物质的存(cún)在，这种方法(fǎ)就(jiù)是(shì)测量星系当中气体在X轴上距离星系中心的距离，以及(jí)在Y轴上气体的(de)旋(xuán)转(zhuǎn)速度(dù)。如果(guǒ)出现异常的结果，就认(rèn)为(wèi)是由暗物质的力量进入其中。

于是科学家们通过射电望远(yuǎn)镜测量了(le)距离(lí)星系中心更(gèng)远距离的氢元素，发现它(tā)们(men)的旋转速度并不符合牛顿的(de)力(lì)学定律。我(wǒ)们的太阳系也不例外，太(tài)阳(yáng)系位于银(yín)河系的第三悬臂之上(shàng)，距离银河系(xì)中(zhōng)心(xīn)2.6万光年，根据(jù)万(wàn)有引力定律进(jìn)行计算，太阳(yáng)系的运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒(miǎo)的(de)速度围绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实际速度远(yuǎn)远大于理(lǐ)论速(sù)度，那(nà)么产生以上这种向心加(jiā)速度的原因很可能就是存(cún)在(zài)着一种我们看不到的物(wù)质(zhì)，是这些(xiē)暗物质(zhì)的引(yǐn)力效应将星系聚集在了一起。

也是从这时开始，越来(lái)越多的(de)研究人(rén)员开始(shǐ)相信暗物质(zhì)的(de)存在(zài)。科(kē)学(xué)家根据星系外恒星轨道(dào)的速度，估算在星(xīng)系(xì)当(dāng)中暗物质的质(zhì)量占整个星系(xì)质量的85%。但(dàn)是，暗(àn)物质并不是唯(wéi)一可以解释这个现象的原因。在一项新的研究当中(zhōng)，科学家们发现(xiàn)，几乎没有引力效应的遥远恒星之间，也(yě)会出现速度上的微小(xiǎo)差(chà)异。另(lìng)外(wài)，天文学家还发现了(le)一(yī)个反常的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系距(jù)离地(dì)球大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河系不多，但是星系当中存在(zài)的恒星数量却(què)只有(yǒu)银河系的千分之一(yī)。

50倍防晒霜能防晒多久，50倍防晒霜能防晒多久时间tio="0.5835579514824798" 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">

所以在理论(lùn)上，该星系必须存在(zài)暗物质，否则就(jiù)会分崩离析(xī)。但是科学家们使用最先(xiān)进的(de)望(wàng)远镜对其进行了40个小时的详细测量之后，发现星系中的恒星运(yùn)动是可以用正常(cháng)的物质和力学定律来解(jiě)释的。那么又有人提出，也许(xǔ)该星(xīng)系的暗物(wù)质，已(yǐ)经被附近的另一个大星(xīng)系(xì)剥(bō)离了。奇怪的是，它的附近没有任何星系存在。造成(chéng)这些(xiē)现象的(de)除了暗物质的(de)假说之外(wài)，另一种可能就(jiù)是(shì)人类对(duì)引力的理解还不(bù)够全(quán)面(miàn)，引力很可能在不(bù)同尺度空间中的(de)工作方(fāng)式是不(bù)同的，这(zhè)意味着在(zài)行(xíng)星(xīng)系(xì)尺度中的天体会沿(yán)着它们的(de)轨道，按照我们所理(lǐ)解(jiě)的方式运动。但是上升到(dào)星(xīng)系(xì)和星团的尺度，引力之(zhī)间的相互作(zuò)用则是不同的(de)方式。对(duì)于(yú)在(zài)星系团之间的相互(hù)作用，科学(xué)家还引入了(le)外部场效应的概念，指的是在(zài)数百万光年(nián)的(de)规(guī)模上，巨(jù)大的质(zhì)量之间会产生(shēng)对(duì)彼此特殊(shū)的效果(guǒ)，这(zhè)个(gè)理论叫(jiào)做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意(yì)味(wèi)着我们需(xū)要对现在的物理(lǐ)定律进行修正，这(zhè)些发现也让很多(duō)人认为暗物质假(jiǎ)说理论(lùn)就此终结。但是在宇(yǔ)宙(zhòu)当中还有关于暗物(wù)质存在(zài)的(de)其他的理论证(zhèng)据，这些理(lǐ)论证(zhèng)据是蒙德理论所没法解释的“引力(lì)透镜”。

径(jìng)向距(jù)离为37亿光年的(de)子弹星(xīng)系团，由两(liǎng)个碰(pèng)撞的星系团所组成(chéng)，类似这样的(de)星团，它们大部分的(de)普通质量(liàng)都在星系的气体(tǐ)当中。当星团以1000万(wàn)公(gōng)里/小时发生碰撞的时候，星际气体的相互(hù)作用就(jiù)会导致温(wēn)度的急剧升(shēng)高，速度大幅降低(dī)。所(suǒ)以(yǐ)在理论上，在碰(pèng)撞之后，子弹星系团大部(bù)分的质量将位于(yú)所有这些气体(tǐ)所(suǒ)在的中(zhōng)间区域。那(nà)么(me)我们(men)通过什么来验证它(tā)的质量区域(yù)到底(dǐ)是不(bù)是(shì)集中在中间呢(ne)？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太空望(wàng)远镜(jìng)传回了(l50倍防晒霜能防晒多久，50倍防晒霜能防晒多久时间e)宇宙当中第一张全彩(cǎi)的高清照片，在照片中我们可以明显(xiǎn)地看到很多星系似(shì)乎被拉伸产生了巨(jù)大(dà)的形变。其实(shí)这些星系(xì)本身并不是真的被扭曲(qū)了(le)，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出了(le)什(shén)么问题(tí)，而是这样(yàng)极(jí)遥远的天体(tǐ)和我(wǒ)们地球上的观测者之间。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这个超大质量(liàng)的东西的引力，会使身后更遥远星系的光都发生了扭曲(qū)。这个现象就是引力(lì)透(tòu)镜效应。这个巨(jù)大的天体可能(néng)是超大质(zhì)量的黑洞(dòng)或(huò)者是暗物质。

所(suǒ)以当人们对子(zi)弹星(xīng)系团观测的时候，发现它的大质量区域并不是在中间，而是在(zài)两侧。所以最好的解释方法(fǎ)就(jiù)是(shì)当(dāng)星团(tuán)发生全部的碰撞时，可(kě)被观测到的质量气体被卡在(zài)了中(zhōng)间(jiān)，暗物质(zhì)则直接通过了这个区域，并在两(liǎng)边形(xíng)成了引力(lì)透镜。对子弹星系团的(de)引力透(tòu)镜(jìng)研究也(yě)被认为是暗(àn)物质存在的迄今为(wèi)止最好的理论证(zhèng)据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古(gǔ)老(lǎo)的(de)光(guāng)。从宇宙大爆炸开始，38万年之后(hòu)，可见光终(zhōng)于可(kě)以畅通无阻地穿越(yuè)在宇(yǔ)宙当中了。经过了130多亿年之后，这些光在(zài)宇宙空间背景(jǐng)上留(liú)下了各(gè)相(xiāng)同性的微波(bō)辐射。其中(zhōng)红色(sè)的部分(fēn)表示温度(dù)较高的区域，蓝色(sè)则(zé)表(biǎo)示(shì)相对较冷的区域，但(dàn)实际上(shàng)它们之间的温差只有万分之一。

科(kē)学家们通过对(duì)前景背景分离后的(de)二值图像进(jìn)行连通(tōng)域提取和标记之(zhī)后发(fā)现，如果宇宙当(dāng)中没有暗物(wù)质，图形看起(qǐ)来不应该是(shì)这样的，而随着暗物质(zhì)的增加，一些峰值的幅(fú)度会减小，才变得(dé)看起来(lái)“和谐”。为了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(pǔ)通物质的(de)5倍。这(zhè)个数字与解释星系(xì)当中(zhōng)恒(héng)星运动所需(xū)要的暗物质比(bǐ)例(lì)是一致的。这就意味着。

用了一个简(jiǎn)单(dān)的理论框架，就(jiù)很好地解释了很多不同的观测(cè)结(jié)果。而暗物(wù)质的本质就是宇(yǔ)宙(zhòu)当中存(cún)在着(zhe)某种类(lèi)型的粒子，它们不参与任何其他的电磁作用，只通过引力来相互作用。所以如果能(néng)够找到(dào)这种粒子的存(cún)在，就相当(dāng)于找到了(le)暗(àn)物质(zhì)存在的实(shí)际(jì)证据。这种粒(lì)子(zi)到底是(shì)什么？科学家(jiā)们已经提出了数(shù)十种(zhǒng)的假想目标，而要寻找这些不(bù)同的目标粒子所需要的实验(yàn)方式(shì)也不相(xiāng)同(tóng)。在过去的(de)几(jǐ)十年(nián)当中，人(rén)类(lèi)为(wèi)了寻找这些看不(bù)见、摸不到，几(jǐ)乎不会(huì)与常规物质(zhì)相互(hù)作(zuò)用(yòng)的“暗物质”，科学(xué)家(jiā)们已经进行了超过50次的(de)实验，却(què)没有(yǒu)任何实质性的发现，除了一个地方，意大利的格兰萨索山，隶(lì)属于阿尔(ěr)卑斯(sī)山(shān)脉。

在(zài)山(shān)下1400米(mǐ)处(chù)的地(dì)下矿井当中，藏着地球上最大的地学实(shí)验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直致力于(yú)寻找50倍防晒霜能防晒多久，50倍防晒霜能防晒多久时间暗物质粒子的周期(qī)性震荡。

自(zì)1997年(nián)以来，这(zhè)里(lǐ)的科学家声(shēng)称观测到了(le)某种信(xìn)号(hào)。经(jīng)过了20多(duō)年的数据收集，人(rén)们(men)发(fā)现了一个(gè)有趣的事情。探测率会(huì)在每年的6月份达到峰值(zhí)，然后(hòu)在11月降到最低(dī)，而且在20年当中每(měi)年都是一样。一些科学家认为这(zhè)可能是人类(lèi)发现暗(àn)物(wù)质的第一个直接证据。

但是为(wèi)什么暗物(wù)质(zhì)会产生周(zhōu)期性的年度信号呢(ne)？刚(gāng)才我们讲了太(tài)阳系正(zhèng)在以220公里(lǐ)/秒的速度围(wéi)绕着银河(hé)系进(jìn)行移动，那(nà)么(me)如果暗物质存在宇宙当中，这(zhè)意味着(zhe)我们也(yě)在以这样的速度在(zài)穿越(yuè)着暗物质流，这个过(guò)程中会(huì)产生相应的振(zhèn)荡(dàng)，同(tóng)时地球(qiú)又以30公里/秒的(de)速度围绕太阳进(jìn)行旋转。所以有半(bàn)年的(de)时间，地球围绕太阳的方向(xiàng)与太(tài)阳环绕银(yín)河系(xì)的(de)方向是一致的，而(ér)另外半年则与之相反。

而(ér)在(zài)6月份的(de)时(shí)候，地球与太阳的方向正好达到(dào)完全一致，这是理论上地(dì)球穿越(yuè)暗(àn)物质流最快的时段(duàn)。而在11月(yuè)份(fèn)，又恰好达到了最(zuì)慢值。尽管在实际的情(qíng)况中，太阳系相对银河系的(de)平面呈现了(le)60度的倾斜(xié)，但是这并不影响这个(gè)理论的有效性。

因此科学家(jiā)认为这可以用来解(jiě)释，研究人员们所观测(cè)到的周期性信号。当(dāng)然也可能有其他的情况，造成这种年度周期(qī)信号的(de)差异也可能是温度、湿度、土(tǔ)壤中的水分、高(gāo)山(shān)上的积雪，甚至连意大利游客(kè)的数量也符合这个(gè)周期的规律。

所以(yǐ)，科学家(jiā)们又在南(nán)半球建立(lì)了(le)一(yī)个几乎(hū)相(xiāng)同的实验室，这里的(de)季节与之前的实验室(shì)正好相反，而在这里(lǐ)，地球穿(chuān)过暗(àn)物质流的运(yùn)动特征(zhēng)和第一(yī)个实验室(shì)是一样的。

因此，如(rú)果在这里可以(yǐ)得到相同的信号(hào)，就(jiù)可(kě)以成(chéng)为暗物质(zhì)所存在的非常有力的证据了。但是由于这个实验室刚刚建成不久，所以截至(zhì)目前还无法提供(gōng)相应的数(shù)据支持。另外(wài)，在2025年(nián)，NASA将会(huì)发射一台(tái)新的望(wàng)远(yuǎn)镜，这台太(tài)空望远(yuǎn)镜叫做“南希(xī)格雷斯(sī)罗曼”，它的主镜(jìng)大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相(xiāng)同(tóng)，但(dàn)它的宽视场仪(yí)器提供的视野(yě)是哈勃(bó)红外仪器的100倍。南(nán)希(xī)格雷斯罗曼(màn)太空(kōng)望远镜其中(zhōng)一个关键的用(yòng)途(tú)就是探(tàn)索(suǒ)暗物质背后的(de)奥秘，对(duì)于探测的结果(guǒ)，我们只(zhǐ)能拭(shì)目(mù)以待(dài)了。费米实验室粒子(zi)天体物(wù)理中心的科学家(jiā)丹琥珀(pò)和贾森斯(sī)特芬研究(jiū)发现，如果(guǒ)暗物质(zhì)存在，它们极有可(kě)能拥有另一种神秘的效应，这种暗(àn)物质效应，会支持宇宙(zhòu)当中生(shēng)命的诞生，或者说是生命进化的一个重要因(yīn)素。

如果这一理(lǐ)论(lùn)得到进一步的证(zhèng)实，那(nà)么遍布宇宙当中的暗物质会不会意味(wèi)着人类并不(bù)孤单呢？或(huò)许在宇宙当中某个(gè)角落的行星上，暗(àn)物(wù)质正(zhèng)在(zài)通(tōng)过这样的效(xiào)应创造生命。当然(rán)，这(zhè)些推论的(de)大前提是要先找(zhǎo)到暗物质存(cún)在(zài)的实际证据。那么(me)小伙伴们，你们觉得暗物质到底存(cún)不(bù)存在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的(de)动(dòng)力！

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