宇宙(zhòu)是(shì)“人为(wèi)制造”的？为何会存在科学无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人(rén)类为(wèi)了寻找(zhǎo)暗物质存在的证(zhèng)据，科(kē)学家(jiā)们在过去的几(jǐ)十(shí)年(nián)当中进行了超过50次的长(zhǎng)期实验，但是却没有发现(xiàn)任(rèn)何的有效证据(jù)。除了一(yī)个地方，在1687年出(chū)版的自然哲学数(shù)学原理(lǐ)一书中，埃(āi)萨克牛顿发表了万有引(yǐn)力定(dìng)律，它揭示了宇(yǔ)宙中天体运动的规律。往后的(de)几百年来(lái)，当天文学家们(men)发(fā)现某(mǒu)些天体运行(xíng)轨道出现异常，不符合万有引(yǐn)力定(dìng)律(lǜ)的时候，他们就(jiù)会知道(dào)，周围一定(dìng)有未知(zhī)的天体(tǐ)通过(guò)引力在摄(shè)动它的轨道。比如在1846年(nián)，奥本勒维(wéi)耶(yé)就通过天(tiān)王星运行轨道的异常，推算(suàn)并且发现了海(hǎi)王(wáng)星的(de)存在(zài)。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发现都是应用万有引力定律(lǜ)所取得(dé)重大天文成(chéng)就的(de)例子。但是这些发现(xiàn)都是在(zài)恒星系统(tǒng)的尺度(dù)当中，可当我们(men)上升(shēng)到星系或者是星团的尺度，事情就开始变得诡异了(le)。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗里茨兹威基正在研究和测量后发星系团的质(zhì)量。这是一个由(yóu)数千个星系所(suǒ)组成(chéng)的(de)巨大星系团，这些(xiē)星系被引(yǐn)力束缚(fù)在一起。测量星系团的质量一般会使用到两种方(fāng)法，当(dāng)两种方法结果一致，就(jiù)可以确定(dìng)其质量的范(fàn)围。

第一(yī)种是获得其"光度学的质(zhì)量"，需要(yào)的数据是测量各个(gè)星系的(de)光度。

第二种是动力学质量的计算(suàn)，是利用光(guāng)谱红移测量星系团(tuán)中(zhōng)的(de)各(gè)个星(xīng)系相(xiāng)对于星系团(tuán)的运动速度(dù)。当测量结果出(chū)来之后，兹威(wēi)基(jī)彻底懵了，“动力学质(zhì)量”竟然(rán)是“光度学质量”的400倍。这意(yì)味着(zhe)，后发(fā)座星(xīng)系团有99%的质量消失了，或者说这(zhè)99%的(de)质量(liàng)并(bìng)不以可见光的形式所(suǒ)存在(zài)，我们无法看到。最诡异的是，在测量(liàng)速度的过(guò)程中(zhōng)，兹威基(jī)发(fā)现星系团中很多(duō)星系的速度比理论上要(yào)快得多(duō)，按照牛顿的运(yùn)动学定(dìng)律，仅(jǐn)靠这些可见星(xīng)系的(de)质量所(suǒ)产生(shēng)的引力是无法将它(tā)们(men)束缚在星系团(tuán)内的，它们早(zǎo)就应该被(bèi)抛(pāo)出星系(xì)团之外了，除非有一种(zhǒng)神秘的力量(liàng)在起作(zuò)用，这种力量来(lái)源于(yú)某种(zhǒng)隐形(xíng)的物(wù)质。

据此，兹维基提(tí)出了这样部分不(bù)可见(jiàn)的暗质，它不(bù)发(fā)散光、吸(xī)光、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝(jué)大(dà)部分(fēn)的质量(liàng)。只是当时的人们对这样的一(yī)种说(shuō)法不(bù)屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词(cí)才再一次出现。天文学(xué)家(jiā)维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座(zuò)星系中(zhōng)的(de)恒星运(yùn)动。理论上来说，距(jù)离中心(xīn)越远(yuǎn)的恒星在(zài)其轨道上(shàng)的运行速度就会越慢。但是他们观(guān)测的结果却(què)让人感到不可思(sī)议。

随着与(yǔ)中心距离的增加(jiā)，恒星的旋(xuán)转(zhuǎn)速度几乎保持不变。可是根(gēn)据(jù)牛顿的万(wàn)有(yǒu)引力定律，在星系当中如果(guǒ)没有足够大的质量来吸引(yǐn)它们，这些外围(wéi)的恒星(xīng)早就被甩到宇宙当(dāng)中(zhōng)了。基于这种(zhǒng)现象，科学家们(men)会使用一种相对标(biāo)准的方法来解释(shì)暗物质的(de)存在，这种方法就是测(cè)量(liàng)星系当中气体在(zài)X轴(zhóu)上距离星(xīng)系(xì)中心的距离，以及在(zài)Y轴上气体的旋转速度。如果(guǒ)出现异常的结(jié)果，就(jiù)认为是由暗物质的力(lì)量进入其中(zhōng)。

于是(shì)科学家们(men)通过射电(diàn)望远镜测量了距离星(xīng)系中(zhōng)心(xīn)更远距离的(de)氢元(yuán)素(sù)，发现(xiàn)它(tā)们的旋转速(sù)度并不符(fú)合牛顿的力学定律。我(wǒ)们的太阳系也不(bù)例(lì)外(wài)，太阳系位(wèi)于银河系的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根据万有引力定律进行计算，太阳(yáng)系的运行速(sù)度(dù)应该(gāi)是160千米(mǐ)/秒，但实际上，太阳系正在(zài)以220千米(mǐ)/秒的速度围(wéi)绕银河系旋转，这个实(shí)际速度远远大(dà)于理(lǐ)论(lùn)速(sù)度(dù)，那么(me)产生以(yǐ)上这种向心(xīn)加(jiā)速(sù)度的(de)原因很可能就是(shì)存在着一种我们(men)看不(bù)到的物质，是这些(xiē)暗(àn)物质的(de)引力效(xiào)应(yīng)将(jiāng)星系聚集在了一起。

也(yě)是从这时开始，越来(lái)越多的研究人员(yuán)开始(shǐ)相信暗物(wù)质的存在。科学家根据星系外恒星轨道的速度，估算在(zài)星系当中暗物(wù)质的质量占整个星(xīng)系质量的85%。但是，暗(àn)物(wù)质并不是唯一可(kě)以(yǐ)解释(shì)这个现象(xiàng)的原因(yīn)。在一(yī)项新的研究当中，科学家(jiā)们发现，几乎没有引力效(xiào)应的遥远(yuǎn)恒星之间(jiān)，也(yě)会(huì)出现(xiàn)速(sù)度上(shàng)的微小差异。另外，天文学家还发现了(le)一个反常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系(xì)距离地球大约2.5亿光年，大小和银(yín)河系不多，但是星系(xì)当中存在的(de)恒(héng)星(xīng)数量(liàng)却只有(yǒu)银(yín)河系(xì)的千分(fēn)之一。

所(suǒ)以在理(lǐ)论上，该(gāi)星系必须存(cún)在暗(àn)物质，否(fǒu)则就会分崩(bēng)离析。但是科学家们使用(yòng)最先进的望(wàng)远镜对(duì)其(qí)进行了40个小时的(de)详细测量之后，发(fā)现星系中的恒星(xīng)运(yùn)动(dòng)是可(kě)以用正(zhèng)常(cháng)的(de)物(wù)质和(hé)力学定律来(lái)解释的。那么又有人提出(chū)，也(yě)许该星系(xì)的暗物质，已经被附近的另一个大星系剥(bō)离了。奇怪的(de)是，它的附近(jìn)没有任何星系存在。造成这些现象的除(chú)了暗(àn)物(wù)质的(de)假(jiǎ)说之外，另一种可能就是人类对引力的理(lǐ)解还不够全(quán)面，引(yǐn)力很可能在不同尺度空(kōng)间中(zhōng)的工作(zuò)方式是不(bù)同(tóng)的，这意味(wèi)着在行(xíng)星系尺度中的(de)天体会沿(yán)着它们的轨道，按照我们所理解的方式运动。但是(shì)上升到星系和星团的尺(chǐ)度(dù)，引力之间的相互作(zuò)用则是不同的方式(shì)。对于在星系(xì)团之间(jiān)的相互作用(yòng)，科学家还引入了(le)外部(bù)场效应(yīng)的概念，指的是在数百万光年(nián)的规模上，巨大的(de)质量之(zhī)间会产生对彼此特殊的效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙(méng)德理论成(chéng)立，这意(yì)味着我们(men)需要对现在的物理定律进(jìn)行修正(zhèng)，这些发现也让(ràng)很多人认为(wèi)暗物(wù)质(zhì)假说(shuō)理论(lùn)就此终(zhōng)结。但是在宇宙当中还(hái)有关于暗(àn)物质(zhì)存在的其他的理论证据，这些理论证据(jù)是蒙德(dé)理论所(suǒ)没(méi)法解释的“引力透(tòu)镜”。

径向距离(lí)为37亿(yì)光年(nián)的子弹(dàn)星系团，由两个碰(pèng)撞的星系(xì)团所组成(chéng)，类似这(zhè)样的星团(tuán)，它们大部分的普通质量都在星系的(de)气体(tǐ)当中。当(dāng)星团以1000万公里/小时发生碰撞的时候(hòu)，星际气体的相(xiāng)互作(zuò)用(yòng)就会导致温度(dù)的(de)急剧(jù)升高，速度(dù)大幅降低。所以在理论上(shàng)，在碰撞之(zhī)后(hòu)，子弹星系团大部分的质量将位于所(suǒ)有这些(xiē)气体(tǐ)所在的(de)中间区域。那么我们通过(guò)什么来验证它的质(zhì)量区域到底是不是集中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆(mǔ)斯韦(wéi)伯太空望远(yuǎn)镜传(chuán)回了(le)宇(yǔ)宙当中第一(yī)张全(quán)彩的高清照片，在照片中我们可以(yǐ)明显地看到很多星系似乎被拉伸产(chǎn)生(shēng)了巨大的形变。其实这些星系本身并(bìng)不是真的(de)被(bèi)扭曲(qū)了，也不是韦(wéi)伯(bó)望远镜(jìng)出了什么问题，而(ér)是这样(yàng)极遥远的天体和我(wǒ)们地球上(shàng)的观测者之间。被一个质量(liàng)超级巨大的天(tiān)体(tǐ)遮(zhē)挡，这个超大质量的东西的引力，会使身后更遥远星系的光(guāng)都发生了扭曲。这个(gè)现(xiàn)象就是(shì)引力透镜效应。这个巨(jù)大的(de)天体可(kě)能是超大质(zhì)量的黑洞(dòng)或者是(shì)暗物(wù)质。

所(suǒ)以当(dāng)人们对子弹星系团观测的时候，发现它的大质量(liàng)区域并不是在中间，而是在两侧(cè)。所以最好的解释(shì)方(fāng)法就是当星(xīng)团发生全部的(de)碰撞(zhuàng)时(shí)，可被观测(cè)到(dào)的质量(liàng)气体被卡在(zài)了(le)中(zhōng)间，暗(àn)物质则直(zhí)接通过了这(zhè)个区域，并(bìng)在两(liǎng)边形(xíng)成了(le)引力透镜。对子(zi)弹(dàn)星系团的引(yǐn)力(lì)透镜(jìng)研究也被认为是暗物质存(cún)在的(de)迄今为止(zhǐ)最好的理论证(zhèng)据(jù)。

除此之外(wài)，还有来(lái)自宇(yǔ)宙当中最(zuì)古老的光。从(cóng)宇宙(zhòu)大爆炸开始(shǐ)，38万年(nián)之后，可见光终于(yú)可以(yǐ)畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经(jīng)过了130多亿年(nián)之后，这些(xiē)光在宇宙空(kōng)间背景上(shàng)留(liú)下了各相同性的(de)微波(bō)辐射。其中红色的部(bù)分表示温度较(jiào)高的区域，蓝色则表示相对较冷(lěng)的区域，但实际(jì)上它(tā)们之间的温(wēn)差只有万分之一。

科学家们通(tōng)过对前(qián)景背(bèi)景分离(lí)后(hò2022中国挖了乌克兰多少人才，中国从乌克兰引进了多少人才u)的二(èr)值(zhí)图(tú)像进行连(lián)通(tōng)域提取(qǔ)和标记(jì)之后发现，如果宇宙当中没有暗物(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(zēng)加(jiā)，一(yī)些峰(fēng)值的幅度会(huì)减(jiǎn)小，才(cái)变得看起(qǐ)来“和(hé)谐”。为了匹配宇宙微波背景(jǐng)辐射的(de)测量值，我们需(xū)要的暗(àn)物质(zhì)大约是普通物质的5倍(bèi)。这个数字(zì)与解释星系当(dāng)中恒(héng)星运动所需要的暗物质比例是一致的。这就意味着(zhe)。

用(yòng)了一个(gè)简单的理论框架(jià)，就(jiù)很(hěn)好地解释了很(hěn)多不同的(de)观测结果(guǒ)。而(ér)暗物质的本质就是宇宙当中存在着某(mǒu)种(zhǒng)类(lèi)型的粒子，它们不参与任何其(qí)他的电磁作用，只通过引力来相互作用。所以(yǐ)如(rú)果能够找到这种(zhǒng)粒子(zi)的存在，就相当于找到了暗(àn)物质存在的实(shí)际证据。这种粒子(zi)到底是什(shén)么(me)？科学家们已经(jīng)提出(chū)了数十种的假想目标，而(ér)要(yào)寻找这(zhè)些不同(tóng)的目(mù)标粒子所需要的实(shí)验(yàn)方式也不(bù)相同。在过去的几十年当中(zhōng)，人(rén)类为(wèi)了寻(xún)找这些看(kàn)不见、摸不到(dào)，几乎不会与常规物质相互作(zuò)用的“暗物质”，科学(xué)家们已(yǐ)经进行了(le)超(chāo)过50次的实验，却(què)没有任何实质性的发现，除了(le)一(yī)个地方，意大利的格兰萨(sà)索山，隶属(shǔ)于(yú)阿尔卑斯山脉。

在(zài)山下1400米处(chù)的地(dì)下矿井当中，藏着地球(qiú)上(shàng)最大(dà)的(de)地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高的探测器，一(yī)直致力于寻找暗物质粒(lì)子的(de)周期性震荡。

自(zì)1997年(nián)以来，这里的科学家声称(chēng)观(guān)测(cè)到(dào)了某种(zhǒng)信号。经过了20多年的数据(jù)收集，人们发(fā)现了一(yī)个有趣的事(shì)情。探测率会在每年的6月份达到峰(fēng)值，然后(hòu)在11月降到最低，而(ér)且(qiě)在20年当中每年都是一(yī)样2022中国挖了乌克兰多少人才，中国从乌克兰引进了多少人才。一些科学家认为这可能是人类(lèi)发现暗物质的第一个直接(jiē)证据(jù)。

但是为什么暗物质会产生周期性的年度(dù)信号(hào)呢？刚(gāng)才我们讲(jiǎng)了(le)太阳系正在以220公里/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕着银(yín)河系进行移动，那么如果暗物质存在宇(yǔ)宙当中，这(zhè)意(yì)味(wèi)着我(wǒ)们也在以(yǐ)这样的速度在穿越着暗(àn)物质(zhì)流，这个过程中会产生相(xiāng)应的振荡(dàng)，同时地球又以(yǐ)30公里/秒的速度围绕太阳(yáng)进行旋(xuán)转。所以有半(bàn)年的时间(jiān)，地球围(wéi)绕太阳(yáng)的方向(xiàng)与太阳环(huán)绕银河(hé)系(xì)的方向是一致的，而(ér)另(lìng)外半年则与(yǔ)之相反。

而在6月份的(de)时候，地(dì)球(qiú)与(yǔ)太阳的方向(xiàng)正(zhèng)好达到完全一致，这(zhè)是理论(lùn)上地球穿越暗物质流(liú)最快的(de)时段。而(ér)在11月份，又恰(qià)好达到了最慢值。尽管在实际的情况中，太阳系相对银河(hé)系的平面呈现了60度的(de)倾(qīng)斜，但是这并不影(yǐng)响(xiǎng)这个理论的有(yǒu)效性。

因(yīn)此科学家认为(wèi)这(zhè)可以用(yòng)来解释，研(yán)究人员们所观测到的周期性信号(hào)。当然也可能有其(qí)他的情况，造成这种年度周期信号的差异也(yě)可能(néng)是(shì)温(wēn)度、湿(shī)度、土壤(rǎng)中的水分(fēn)、高山(shān)上的积雪，甚至连意大利游客的数量也符合这个周(zhōu)期的规律。

所以(yǐ)，科学家们(men)又在南半球建立(lì)了一个几(jǐ)乎(hū)相同的实验室，这(zhè)里(lǐ)的(de)季(jì)节与(yǔ)之前的实验室正好(hǎo)相(xiāng)反，而(ér)在(zài)这里(lǐ)，地球(qiú)穿过暗物质流的(de)运动特征和第(dì)一个实验(yàn)室是一样的。

因此，如果在这(zhè)里(lǐ)可以得到相(xiāng)同的信号，就可以(yǐ)成为暗(àn)物质所存(cún)在的非常有力(lì)的证据了。但(dàn)是由于(yú)这个实(shí)验室刚刚建成不久，所以截至目前还无法提供相应的(de)数(shù)据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射一台新的望(wàng)远(yuǎn)镜，这台(tái)太空望远镜(jìng)叫做(zuò)“南(nán)希格雷斯罗曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟(gēn)哈勃望(wàng)远镜(jìng)相同，但它的宽视场(chǎng)仪器提供的视野是(shì)哈(hā)勃红外(wài)仪器的100倍。南(nán)希格雷斯罗(luó)曼太空(kōng)望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)其中一个(gè)关键的用途就是探索(suǒ)暗物质背后的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目(mù)以待了。费米实验室粒(lì)子天体物理中心的科学家丹琥(hǔ)珀(pò)和贾森斯特芬研究(jiū)发现，如果暗物质存(cún)在，它们极有(yǒu)可能(néng)拥有(yǒu)另一种神秘的效(xiào)应，这种暗物(wù)质效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说是生命进(jìn)化(huà)的一个重要(yào)因素。

如果(guǒ)这一理论得到进一步的(de)证实，那么遍布(bù)宇宙当中的暗(àn)物质会不会意(yì)味着(zhe)人类并不孤单(dān)呢？或许在宇宙(zhòu)当中(zhōng)某个角(jiǎo)落的行(xíng)星上，暗(àn)物(wù)质(zhì)正在通过这样(yàng)的效应创(chuàng)造(zào)生(shēng)命。当然，这些推论的大(dà)前提(tí)是要先找到暗物质存(cún)在的实(shí)际(jì)证据。那么小伙伴们，你们觉(jué)得暗物质到底存(cún)不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支持是我更新的(de)动力！

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