宇宙是“人为制(zhì)造”的？为(wèi)何会存在科(kē)学无法解释的“暗(àn)物质”？暗(àn)物(wù)质(zhì)又究(jiū)竟(jìng)是什么(me)？人类为了寻(xún)找暗(àn)物质存在(zài)的证据，科学(xué)家们在过(guò)去的几十年当中进行了(le)超过(guò)50次(cì)的(de)长(zhǎng)期实(shí)验(yàn)，但是却没有发现(xiàn)任何(hé)的有效证据(jù)。除(chú)了一个地(dì)方(fāng)，在(zài)1687年出版的自然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿(dùn)发(fā)表了万有引力定律，它揭(jiē)示(shì)了(le)宇宙中天体运动的规律。往后(hòu)的几百年来，当天文学家们发现某(mǒu)些(xiē)天体运行轨道出现(xiàn)异常，不符(fú)合万有(yǒu)引力定律的时候，他们就会知道，周围一(yī)定有未(wèi)知的天体(tǐ)通(tōng)过引力在摄动它的轨道。比如(rú)在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通过天(tiān)王星运行轨道(dào)的(de)异常，推算并且(qiě)发现(xiàn)了海王(wáng)星的存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥(míng)王星的发(fā)现(xiàn)都是应用万有引力定(dìng)律所取得重(zhòng)大天文成就(jiù)的例子。但是这些发现都(dōu)是在(zài)恒星系统的尺度当(dāng)中，可当我(wǒ)们上升(shēng)到星系或(huò)者是星团(tuán)的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理(lǐ)学(xué)家(jiā)弗里茨兹威基正(zhèng)在(zài)研究和(hé)测(cè)量后发星系(xì)团的质(zhì)量。这是一(yī)个由(yóu)数千个(gè)星系所组成的巨大星系团，这些星(xīng)系被引力束缚在一起。测量星系团的质量一(yī)般会使用到两(liǎng)种方法(fǎ)，当两种(zhǒng)方(fāng)法结果一(yī)致，就可以确定其质量的(de)范围。

第一种是获得其"光度学的(de)质量"，需要的数据是测(cè)量(liàng)各个星(xīng)系的光度。

第二种是(shì)动力学(xué)质量(liàng)的计算(suàn)，是利用光谱红移测(cè)量星系团中的各(gè)个星系相对于星系团的(de)运动速度。当(dāng)测量结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力(lì)学质量”竟(jìng)然是“光度(dù)学质量”的400倍。这意味着，后发(fā)座星(xīng)系团有99%的质量(liàng)消失(shī)了，或者说这99%的质(zhì)量(liàng)并不以可见(jiàn)光的(de)形式(shì)所存在(zài)，我们无法看到(dào)。最诡异的是，在测(cè)量(liàng)速度的过程中，兹威基(jī)发现(xiàn)星系团中很多星(xīng)系的(de)速(sù)度比理(lǐ)论(lùn)上要快得(dé)多，按照牛顿的运动学(xué)定律，仅靠这(zhè)些可见星系的质量所产生的引(yǐn)力是无(wú)法将它们束缚(fù)在(zài)星系(xì)团内的，它们早(zǎo)就应该被抛出(chū)星(xīng)系团之外了，除非有一种神秘的力量(liàng)在(zài)起作用，这种力量来源(yuán)于(yú)某种隐形的物质。

据(jù)此，兹维基(jī)提出了这样(yàng)部分不可(kě)见的暗质，它不(bù)发散光、吸光(guāng)、反射(shè)光，但(dàn)是它(tā)们却占(zhàn)据着宇(yǔ)宙中绝(jué)大部(bù)分的(de)质量。只是当时的人们(men)对这样的一种(zhǒng)说法不屑(xiè)一(yī)顾。

直到40年(nián)之后(hòu)，“暗物质”这个词才再一次(cì)出(chū)现。天文学(xué)家维拉鲁宾和(hé)肯特福特(tè)在观测仙女座星系中的(de)恒星运动。理论上来说，距离(lí)中(zhōng)心越远的恒星在其轨道上的运行(xíng)速(sù)度就会越慢。但(dàn)是他们观(guān)测的(de)结果却让人感到(dào)不(bù)可(kě)思议。

随(suí)着与中心距(jù)离的增(zēng)加(jiā)，恒星的旋转速(sù)度几乎保持(chí)不变。可是根据牛(niú)顿的(de)万有引力定(dìng)律，在星系当中如果没有足够大的质量来吸引它(tā)们，这(zhè)些外围的恒星早就被甩到宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)了。基于(yú)这种现象(xiàng)，科(kē)学家们会使用(yòng)一种相对(duì)标(biāo)准(zhǔn)的方法来解释暗物质(zhì)的存在，这种方法就是测量星系当(dāng)中(zhōng)气体(tǐ)在X轴上距离星(xīng)系(xì)中心的距离，以及在Y轴上(shàng)气(qì)体的旋转速度。如果出现异(yì)常的结果，就认为(wèi)是由(yóu)暗(àn)物质的(de)力量进入(rù)其中。

得物上的东西是正品吗，得物上的东西是新的还是二手 decoding="async" data-ratio="0.46758039008961516" data-type="jpeg" data-w="1897" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/67429f249a21ea5.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

于是科学家们通过射电望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)测量了距离星(xīng)系中心(xīn)更远距离的氢(qīng)元素，发现它们(men)的旋转(zhuǎn)速(sù)度(dù)并不符合(hé)牛(niú)顿的力学定(dìng)律。我们(men)的太阳系也不例外，太阳系位于银河系的第三悬臂之上，距离(lí)银河系(xì)中心(xīn)2.6万光(guāng)年，根据万有(yǒu)引力(lì)定律进行计算，太(tài)阳系的运行速度应该是160千米/秒，但(dàn)实(shí)际上，太阳系(xì)正在以220千米/秒的速度围绕银河系(xì)旋转，这(zhè)个实(shí)际速度远远(yuǎn)大于理论速度，那么产生(shēng)以(yǐ)上这种(zhǒng)向心加(jiā)速(sù)度(dù)的原因很可能就是存在着一种我们看不到的物质，是这些暗(àn)物(wù)质的引力效应将星系聚(jù)集在了一起。

也是从这时开始，越来越多的研(yán)究人员开始(shǐ)相信(xìn)暗物质的存(cún)在。科学(xué)家根(gēn)据星系(xì)外恒(héng)星轨道(dào)的速度，估算在星(xīng)系当(dāng)中暗物(wù)质的质(zhì)量占整(zhěng)个星系质量的(de)85%。但是(shì)，暗物质并不是唯一可(kě)以解释这个现象的(de)原因。在一项(xiàng)新(xīn)的研究(jiū)当(dāng)中，科学家们发现(xiàn)，几乎没有引力效应的(de)遥远(yuǎn)恒(héng)星(xīng)之间，也会出现速度(dù)上的微(wēi)小差异(yì)。另外，天文学家还发现了一个反常的星(xīng)系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约2.5亿光(guāng)年(nián)，大小和(得物上的东西是正品吗，得物上的东西是新的还是二手hé)银河系(xì)不多，但(dàn)是星系(xì)当(dāng)中存在的恒星数量却只有银河系的千分(fēn)之一。

所(suǒ)以在(zài)理论上(shàng)，该(gāi)星系必须存在暗物质，否则就会(huì)分崩离析。但(dàn)是科学家们(men)使用最先进的望(wàng)远(yuǎn)镜对其(qí)进行(xíng)了40个小(xiǎo)时的详细测量(liàng)之后，发现星系中的恒星(xīng)运动是可以用正常的物质和力学定律来解释(shì)的(de)。那么又有人(rén)提出，也(yě)许该星系的(de)暗物(wù)质，已经被附近的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没有(yǒu)任何星系(xì)存在(zài)。造成这些现象(xiàng)的除了(le)暗物质的假说之外(wài)，另一种(zhǒng)可能就是(shì)人(rén)类对引力的理解还不够全面，引力很可能(néng)在不(bù)同尺度(dù)空间中的工(gōng)作方式是(shì)不同的，这意(yì)味着在行星系尺度中的天体会沿着(zhe)它们的(de)轨道，按照我们所理解的方式运(yùn)动。但是上升到星(xīng)系和星团(tuán)的尺(chǐ)度，引力之(zhī)间的相互作用则(zé)是不同的方式。对于在星(xīng)系团之间的相(xiāng)互作用，科(kē)学家还引入了外部场效应(yīng)的(de)概念，指的是(shì)在(zài)数百万光(guāng)年的规(guī)模上，巨大的质量之间会(huì)产生对彼(bǐ)此(cǐ)特殊的(de)效果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论(lùn)成(chéng)立，这意味(wèi)着我们需要对现在(zài)的(de)物(wù)理(lǐ)定律进行修(xiū)正，这(zhè)些发现也让很多人(rén)认(rèn)为暗物质假说(shuō)理(lǐ)论就此终结。但是在得物上的东西是正品吗，得物上的东西是新的还是二手宇宙(zhòu)当中还有关于暗物质存(cún)在的其他的理(lǐ)论证据，这些理论(lùn)证(zhèng)据是蒙德(dé)理论(lùn)所没(méi)法(fǎ)解释的“引力(lì)透镜”。

径向距离(lí)为37亿(yì)光(guāng)年的子弹(dàn)星(xīng)系团，由(yóu)两个(gè)碰撞的星系团所(suǒ)组(zǔ)成(chéng)，类似这样(yàng)的星团(tuán)，它(tā)们大部分的普(pǔ)通(tōng)质量都在星系的气体当(dāng)中(zhōng)。当(dāng)星团以(yǐ)1000万(wàn)公里/小时发生碰撞的时候(hòu)，星际气体的相(xiāng)互(hù)作用就(jiù)会导致温度(dù)的急剧升(shēng)高，速度(dù)大幅降低。所(suǒ)以在理论上，在碰撞之(zhī)后，子(zi)弹星系团大部分(fēn)的质量将位于(yú)所有这些气体(tǐ)所在的中间(jiān)区域。那么我(wǒ)们通过(guò)什(shén)么来验证它的(de)质量(liàng)区域到底是不(bù)是集中在(zài)中(zhōng)间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯(bó)太(tài)空望远镜传回了宇(yǔ)宙当中第(dì)一张全彩(cǎi)的高清照片，在照片中(zhōng)我们(men)可(kě)以明显地看到很多星系(xì)似乎被(bèi)拉(lā)伸产生了巨大(dà)的形变。其实这(zhè)些星系本身并不是真(zhēn)的被(bèi)扭曲了，也不是(shì)韦伯(bó)望远(yuǎn)镜(jìng)出了什么问题，而是这样极遥远的天(tiān)体(tǐ)和我们地球上(shàng)的观测者之(zhī)间(jiān)。被一(yī)个(gè)质量超级巨大(dà)的天体遮挡，这个(gè)超大质量的东西的(de)引力，会使(shǐ)身后更(gèng)遥远星系的光都发(fā)生了扭曲。这个(gè)现象就是引力透(tòu)镜(jìng)效应。这个巨大的天体可能是超大质量(liàng)的黑洞或(huò)者是暗(àn)物质。

所以当人们对子弹星系(xì)团(tuán)观测(cè)的时候，发现(xiàn)它的大质量区域并不(bù)是在中间，而是(shì)在两侧。所以最(zuì)好的解释方法(fǎ)就是当星团发生全部的碰撞(zhuàng)时，可被(bèi)观测(cè)到(dào)的质量气体被卡在了中间，暗物质则直接通过了(le)这个区域，并(bìng)在两(liǎng)边形成了引力透镜。对子弹星系(xì)团的引力透镜研究也被认为(wèi)是暗物质存在的迄今为止最好的理论证据(jù)。

除(chú)此之(zhī)外(wài)，还有来自(zì)宇宙当中(zhōng)最古老的光。从宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年之后，可(kě)见(jiàn)光终于可以畅(chàng)通无阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景上留下了(le)各相同性的微(wēi)波辐射(shè)。其中红(hóng)色的(de)部(bù)分(fēn)表(biǎo)示温度较(jiào)高的(de)区域，蓝色则(zé)表示相对较冷的区域，但实(shí)际上它们之间的温差只(zhǐ)有万分(fēn)之一。

科学家们通过对前景背景分离后(hòu)的二值图像进行连通域提取和标记之后发现，如果(guǒ)宇宙当(dāng)中没有暗物质，图形看起来(lái)不应该是(shì)这(zhè)样的，而随着暗物(wù)质的增(zēng)加，一些峰值的幅(fú)度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背(bèi)景(jǐng)辐射的测(cè)量(liàng)值，我们需要的暗物质(zhì)大约是普通物质(zhì)的5倍。这(zhè)个数(shù)字(zì)与解释(shì)星系(xì)当中恒星(xīng)运动所需要的暗物质比例是(shì)一致(zhì)的(de)。这就意味着。

用了一个简单的理论框(kuāng)架(jià)，就(jiù)很好地(dì)解释了很多不同(tóng)的(de)观测结果。而(ér)暗(àn)物质的本质就是宇(yǔ)宙当中存在着某种(zhǒng)类型的粒子(zi)，它们不参与任何其他(tā)的电磁作用(yòng)，只通(tōng)过引力来(lái)相互作用。所以如(rú)果(guǒ)能(néng)够(gòu)找到这种粒(lì)子的(de)存在，就相当于找(zhǎo)到了暗物质存在(zài)的实际证据。这种粒子到底(dǐ)是(shì)什(shén)么？科学家们已经提出了数十(shí)种(zhǒng)的假(jiǎ)想(xiǎng)目标，而要(yào)寻找这些不同(tóng)的目标(biāo)粒子所需要的实验方式(shì)也不(bù)相同。在过去(qù)的几十年当中，人类为(wèi)了寻(xún)找这些看不见、摸不到，几乎不会与常规物质相互作用的(de)“暗物(wù)质”，科学家们(men)已经进行了超过50次的(de)实验(yàn)，却没有任何实质性(xìng)的发现，除了一个地方，意大利(lì)的格兰(lán)萨索山(shān)，隶属于阿尔(ěr)卑斯(sī)山脉(mài)。

在山下1400米处的(de)地下矿井当中，藏着(zhe)地球上最大的地学实验室，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一(yī)个(gè)三层(céng)楼(lóu)高的探测(cè)器，一直致(zhì)力于寻找暗(àn)物质粒子的周期性震荡。

自1997年(nián)以来，这里的科学家声(shēng)称观测到(dào)了某(mǒu)种信号(hào)。经过了20多年(nián)的数据收集，人们发现了一个有趣的事情(qíng)。探测(cè)率(lǜ)会(huì)在每年的6月(yuè)份达到(dào)峰(fēng)值(zhí)，然后在(zài)11月降到最低，而且在20年(nián)当中每(měi)年(nián)都是一样。一(yī)些科学家认为这可能是人(rén)类发现暗物质的第一个直接证据。

但是(shì)为什么暗物质会产(chǎn)生周期性的年度(dù)信号呢(ne)？刚(gāng)才我们讲了太阳(yáng)系(xì)正在(zài)以(yǐ)220公里(lǐ)/秒的速度围绕着银河系(xì)进行移动，那(nà)么(me)如(rú)果暗(àn)物(wù)质(zhì)存在宇宙当中，这(zhè)意味着(zhe)我们也(yě)在以(yǐ)这(zhè)样的速(sù)度(dù)在穿越着暗物质流，这个(gè)过程中会产(chǎn)生相应(yīng)的振荡，同时(shí)地球又(yòu)以30公(gōng)里(lǐ)/秒的速度围绕(rào)太阳进行(xíng)旋转。所(suǒ)以有半年的时间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕(rào)银河系的(de)方向是一(yī)致的，而另(lìng)外半年(nián)则与之相反。

而(ér)在6月份的(de)时候，地(dì)球与太阳(yáng)的方向(xiàng)正好达到完全一致，这是理论上地(dì)球穿越暗(àn)物(wù)质流最快的时段。而(ér)在11月份，又恰(qià)好达(dá)到了(le)最(zuì)慢(màn)值(zhí)。尽管(guǎn)在(zài)实际的情况中，太阳系(xì)相对银河系的平面呈现了(le)60度(dù)的倾斜，但(dàn)是这并不影响(xiǎng)这个理论的(de)有效性。

因(yīn)此科学(xué)家认(rèn)为这可(kě)以用来(lái)解释，研究(jiū)人员们所观测到(dào)的(de)周期性信号(hào)。当然也可能(néng)有其他的情(qíng)况(kuàng)，造成这种年度周期(qī)信(xìn)号的(de)差异也可能是(shì)温(wēn)度、湿度、土(tǔ)壤中的水分、高(gāo)山(shān)上的积雪(xuě)，甚(shèn)至(zhì)连意(yì)大利游客的数量(liàng)也符合这个周(zhōu)期的(de)规律。

所(suǒ)以，科学家们又在南半球建立了一个几乎(hū)相同的(de)实验(yàn)室(shì)，这(zhè)里的季节与之(zhī)前的实验室正好相反，而在(zài)这里，地球穿(chuān)过(guò)暗(àn)物质流(liú)的运动(dòng)特征和(hé)第(dì)一个实验室是一样的。

因此，如果在这里可以得到相(xiāng)同(tóng)的信(xìn)号，就可以成(chéng)为暗物质所存(cún)在的(de)非(fēi)常有力的证(zhèng)据了(le)。但(dàn)是由于这个实验室刚(gāng)刚建成(chéng)不(bù)久，所以截至目前还无法提供相应的(de)数(shù)据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射一台新的(de)望(wàng)远镜，这台太空望远(yuǎn)镜叫做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大小跟哈勃望(wàng)远镜相同，但它的宽视(shì)场仪器(qì)提供的(de)视野是哈勃红外仪(yí)器的100倍。南希(xī)格(gé)雷斯罗曼太空望(wàng)远镜其中(zhōng)一个关键(jiàn)的用途就是探索暗(àn)物质背(bèi)后(hòu)的奥秘，对于探测的结果，我们只(zhǐ)能拭目(mù)以待了。费米实验(yàn)室粒子(zi)天体物理(lǐ)中心的科(kē)学(xué)家丹琥珀和贾森(sēn)斯(sī)特芬研究发现，如果暗物质(zhì)存在，它(tā)们极有可能(néng)拥有另一种神(shén)秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生命的(de)诞生(shēng)，或者说是生命进化的一个重(zhòng)要因素。

如(rú)果这一(yī)理论(lùn)得到进(jìn)一(yī)步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物(wù)质会不会意味着人类(lèi)并不孤单呢？或许(xǔ)在宇(yǔ)宙当中(zhōng)某(mǒu)个(gè)角(jiǎo)落的行(xíng)星(xīng)上，暗物(wù)质正(zhèng)在通过这样的效(xiào)应创造生命(mìng)。当然，这(zhè)些推论的(de)大前提是要先找到暗物质存在的实际(jì)证据。那么(me)小伙伴们，你们(men)觉得暗物质(zhì)到底存不(bù)存(cún)在呢？喜(xǐ)欢请(qǐng)点赞，你(nǐ)的(de)支持是(shì)我(wǒ)更(gèng)新的(de)动力！

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