宇宙是“人为制造”的？为(wèi)何会存在(zài)科学无法解(jiě)释的(de)“暗(àn)物(wù)质”？暗物质又(yòu)究竟是什么？人类为了寻找暗物质存在的证据，科学家们在过去的(de)几十年(nián)当中进行了超过50次的长期实验，但(dàn)是却没(méi)有发现任何的有效证(zhèng)据。除了(le)一(yī)个地(dì)方，在1687年出版的自然哲(zhé)学数学(xué)原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引(yǐn)力定律，它揭示(shì)了(le)宇宙中天体运动的规律。往后的几(jǐ)百年来，当天(tiān)文学家(jiā)们发现(xiàn)某(mǒu)些天体运行轨道(dào)出现异(yì)常(cháng)，不符合万有引(yǐn)力(lì)定律的时候，他们就(jiù)会知道，周围(wéi)一定有(yǒu)未知(zhī)的天体通过(guò)引(yǐn)力在(zài)摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通过天王星(xīng)运(yùn)行轨道的(de)异常，推算并且发现了海王星的存在(zài)。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发现(xiàn)都是应用万有引力定(dìng)律(lǜ)所取得重(zhòng)大天文成就的例(lì)子。但是这(zhè)些发现都是在恒(héng)星系统的尺度当中，可(kě)当我们上升到星系或(huò)者是星团(tuán)的尺度(dù)，事情(qíng)就开始变(biàn)得诡异(yì)了。

1933年，瑞(ruì)士(shì)的物理(lǐ)学家弗(fú)里茨兹威基(jī)正在研究(jiū)和(hé)测量后发星系团的(de)质(zhì)量。这是一个由数千个星系所组成的巨(jù)大星系(xì)团，这(zhè)些(xiē)星系(xì)被引力束缚(fù)在一(yī)起。测量星(xīng)系团的质(zhì)量一般会使用到两种方法，当两种方法结果一致，就可以确(què)定其质量的(de)范围。

第一种(zhǒng)是获得其"光度(dù)学的质(zhì)量"，需要的数据是测量各个(gè)星系的光度。

第二种是动力学质量的计算(suàn)，是(shì)利用光谱红移测量星系团(tuán)中的各个(gè)星系相(xiāng)对于星系团的运动速度。当(dāng)测量(liàng)结果(guǒ)出(chū)来之后，兹威基(jī)彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的(de)400倍。这意味着，后发座星系团有(yǒu)99%的质(zhì)量消失了，或者(zhě)说这99%的质(zhì)量(liàng)并不(bù)以可见光的(de)形(xíng)式所存(cún)在，我(wǒ)们无法看到。最诡异的是，在测量(liàng)速度的过程中，兹威基发现星系团中很多(duō)星(xīng)系的速度比理论上要快得多，按照牛顿的(de)运动学定律，仅靠这些可见(jiàn)星系(xì)的质量所产生的引(yǐn)力(lì)是无(wú)法将它(tā)们(men)束缚在星(xīng)系团内的，它们早就应该被(bèi)抛出星系(xì)团之(zhī)外了，除非有一种神秘的力量在起作用(yòng)，这种力量来源于某种隐(yǐn)形的物质。

据此，兹维基(jī)提出了这样(yàng)部分不(bù)可见的暗质，它(tā)不发散光(guāng)、吸光、反射(shè)光，但(dàn)是(shì)它们却占据着宇宙中绝大(dà)部分的质量(liàng)。只是当时的人们对(duì)这样的一种说法不屑(xiè)一(yī)顾。

直到40年之后，“暗物质(zhì)”这个词才(cái)再一次出现。天(tiān)文学家维拉(lā)鲁宾和肯特福特在(zài)观(guān)测(cè)仙女座星系中的恒(héng)星(xīng)运动(dòng)。理论上来(lái)说，距离中心越远的恒星在其(qí)轨道上的运行速度就会越慢。但是他们(men)观(guān)测的结果却让人感到不可思议(yì)。

随着与中心距离的增加，恒星(xīng)的旋转速度几(jǐ)乎保持不变。可是根据牛顿的万有引力定律，在星系(xì)当(dāng)中(zhōng)如果没(méi)有足够大的(de)质量来吸引它们(men)，这(zhè)些外(wài)围的恒(héng)星(xīng)早(zǎo)就被甩到(dào)宇宙(zhòu)当中了。基于这种(zhǒng)现象，科学家们会使用(yòng)一(yī)种相对标(biāo)准的方法来(lái)解释暗物质(zhì)的存(cún)在，这种方法就(jiù)是(shì)测(cè)量星(xīng)系当中气体在X轴上距离星系(xì)中心的距(jù)离，以及在Y轴上气体(tǐ)的旋转(zhuǎn)速度。如(rú)果出(chū)现异(yì)常的(de)结(jié)果，就认(rèn)为是(shì)由暗物质的力量进入(rù)其(qí)中。

于是科学家(jiā)们通(tōng)过(guò)射电望远(yuǎn)镜测(cè)量了(le)距(jù)离星(xīng)系(xì)中心更远距(jù)离的氢元素，发现它(tā)们的旋转(zhuǎn)速度并不符合牛顿的力(lì)学定律(lǜ)。我们的(de)太阳系也(yě)不例外，太(tài)阳系位于银河系的第三(sān)悬臂之(zhī)上，距离银(yín)河系中心2.6万(wàn)光年，根据万有引力定律进(jìn)行计(jì)算，太阳(yáng)系的运(yùn)行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米(mǐ)/秒的速度围绕银河系旋转，这个(gè)实际速(sù)度远远(yuǎn)大于(yú)理论速度，那么产生以上这(zhè)种向心(xīn)加速度(dù)的原(yuán)因很可能就是(shì)存在(zài)着一种我(wǒ)们看不到的物质，是这些暗(àn)物质的引力效应将星系聚集在了一起。

也是从这时(shí)开始，越来(lái)越多的(de)研究人员(yuán)开(kāi)始(shǐ)相信暗物质的存在。科学家根(gēn)据星系外恒(héng)星轨道的速度，估算(suàn)在星系当中暗物质的质量占整个(gè)星系(xì)质量(liàng)的85%。但是，暗物质并不(bù)是唯(wéi)一可以解释这个现象(xiàng)的原因。在一项新的研究当中，科学家们发现，几乎没(méi)有引(yǐn)力效应的(de)遥远恒星之间(jiān)，也会出现(xiàn)速(sù)度上的微小差(chà)异(yì)。另外，天文学家还发现了一(yī)个反(fǎn)常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离地球大约(yuē)2.5亿光年，大小和银河系(xì)不多，但是星系当中(zhōng)存在的恒星数量却(què)只有银河系(xì)的千分之一。

抬起一条腿对正往里怼是什么意思，一条腿抬起来w="1484" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/a67445eab7c8392.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

所以(yǐ)在(zài)理(lǐ)论上，该星系必(bì)须(xū)存在暗物(wù)质，否(fǒu)则(zé)就会分(fēn)崩离析。但是科学家(jiā)们使用最先进的望远镜对其进行了40个小时的(de)详细(xì)测量之后，发现星系中(zhōng)的恒星(xīng)运动是(shì)可以(yǐ)用正常的物质(zhì)和力学定(dìng)律来解释的。那(nà)么又有人提出，也许该星系(xì)的(de)暗(àn)物质，已经被附近的另一(yī)个大星(xīng)系剥离(lí)了。奇怪(guài)的(de)是，它的附(fù)近没有任何星系存在。造成这些现象(xiàng)的(de)除了暗(àn)物质的假说之外(wài)，另一种(zhǒng)可能就是人类对引力的理解还不够全面，引力很(hěn)可能(néng)在不同(tóng)尺(chǐ)度空间中的工作方式是不同的，这意味(wèi)着在行星系尺度中的天体会(huì)沿着它(tā)们(men)的轨道，按照我们所理解的方(fāng)式运动。但是(shì)上升到星系和(hé)星(xīng)团的(de)尺度，引力之间的相互作用则是不同的方式(shì)。对于(yú)在星系(xì)团之间的(de)相(xiāng)互(hù)作(zuò)用(yòng)，科学家(jiā)还引(yǐn)入了外(wài)部场效(xiào)应的(de)概念，指的是在(zài)数百万光年的(de)规模上(shàng)，巨大的质(zhì)量之间会产生对彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论成立(lì)，这意味(wèi)着我们(men)需要对现在的物(wù)理定律进行修正，这些发现也让(ràng)很多人认(rèn)为暗物质假(jiǎ)说理(lǐ)论就此终结。但是在宇宙当中还(hái)有(yǒu)关于(yú)暗物(wù)质存(cún)在(zài)的其他的理论证据，这些理论证据(jù)是蒙(méng)德理(lǐ)论所没法解释(shì)的“引力透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光年的(de)子弹星(xīng)系(xì)团(tuán)，由两个(gè)碰撞的星系团所组(zǔ)成，类似(shì)这样的星团，它们大(dà)部分的普通质量都(dōu)在(zài)星系的气(qì)体当中。当星团以(yǐ)1000万公里/小时(shí)发生碰撞的(de)时候，星际气(qì)体的(de)相(xiāng)互作用就会(huì)导致温度的急剧升(shēng)高，速度大幅(fú)降低。所以在理(lǐ)论上(shàng)，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系(xì)团大部分的质量将位于所有这些气体所在的中间区域。那么(me)我们通过什(shén)么(me)来(lái)验证它的质(zhì)量区域到底是不是集中在中间呢(ne)？前(qián)不(bù)久，詹姆斯韦伯(bó)太空(kōng)望远镜(jìng)传(chuán)回了(le)宇(yǔ)宙当中第一张全彩(cǎi)的高清照片，在照(zhào)片中我们可以明(míng)显(xiǎn)地看到(dào)很多星系似乎被拉(lā)伸产生了(le)巨大的(de)形变。其(qí)实这些星系本身并不是(shì)真(zhēn抬起一条腿对正往里怼是什么意思，一条腿抬起来)的被扭曲了，也(yě)不是(shì)韦伯望远镜出了什么问题，而(ér)是这样极遥远的天体和我们地球(qiú)上的观测者之间(jiān)。被一个质量超级巨(jù)大的天体(tǐ)遮挡，这个超大质量(liàng)的(de)东西的(de)引力，会使(shǐ)身后更(gèng)遥远星系(xì)的(de)光都(dōu)发(fā)生(shēng)了扭(niǔ)曲(qū)。这个现象就是(shì)引力透镜效应。这个巨大的天体可(kě)能(néng)是超大质(zhì)量的黑洞或者是暗物质。

所以当人(rén)们对子弹星系团观(guān)测的时(shí)候，发(fā)现它的大质量(liàng)区(qū)域并不(bù)是(shì)在中间(jiān)，而是(shì)在两侧。所以最好的解释方(fāng)法就是当星(xīng)团(tuán)发生全部的碰撞时，可被观测到的(de)质量(liàng)气体被卡在了中间，暗(àn)物质则直(zhí)接通过(guò)了这个区(qū)域，并在两边形成了引(yǐn)力(lì)透镜。对子弹星系团的(de)引力透镜研究也被认为是暗物质存在的迄今为止最好的理论证据。

除此之(zhī)外，还有来自宇宙(zhòu)当(dāng)中最古老的光。从宇宙大(dà)爆(bào)炸开始，38万年之(zhī)后(hòu)，可见光终于可以畅(chàng)通(tōng)无阻地穿越在(zài)宇宙当中了。经过了(le)130多亿年(nián)之后(hòu)，这些光在宇(yǔ)宙(zhòu)空间背(bèi)景上留(liú)下了各相(xiāng)同性的微波辐射。其(qí)中红色的部分表示温度较高的(de)区域，蓝色则表示相(xiāng)对较冷的区域，但(dàn)实际上它们之间(jiān)的温差只有万分(fēn)之一。

科学家们通过对前景背(bèi)景分离后的(de)二值图像进行连通域提取和标(biāo)记之后发现，如果宇宙当中没有暗(àn)物(wù)质，图形看(kàn)起来(lái)不应(yīng)该是(shì)这样的(de)，而(ér)随着暗物质的增加(jiā)，一些峰值(zhí)的幅度会减小(xiǎo)，才变得看(kàn)起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微波背(bèi)景辐射(shè)的测(cè)量值，我们需要的暗物(wù)质(zhì)大(dà)约是普通物(wù)质的5倍。这个数(shù)字与解(jiě)释星系当中恒星运动所需要的(de)暗物质比例是一(yī)致的。这(zhè)就(jiù)意(yì)味着(zhe)。

用了一个(gè)简单的(de)理(lǐ)论框架，就很好地解释了很(hěn)多不同的观测(cè)结果。而(ér)暗物质的本(běn)质就是宇(yǔ)宙当中存在(zài)着某(mǒu)种类型的粒子，它(tā)们不参与任(rèn)何(hé)其(qí)他的电(diàn)磁作(zuò)用，只通过引(yǐn)力来(lái)相互作(zuò)用。所以如(rú)果能够找到这种(zhǒng)粒子的存在(zài)，就相(xiāng)当于找(zhǎo)到了暗(àn)物质存在(zài)的实际证据。这(zhè)种粒子到底是什(shén)么(me)？科学(xué)家们已经提出了数(shù)十种的假想目标(biāo)，而(ér)要寻找这些不(bù)同的目标粒子所(suǒ)需(xū)要的实验方式也(yě)不相同。在过去的(de)几十年(nián)当中，人类为(wèi)了寻找(zhǎo)这些看(kàn)不(bù)见、摸不到，几乎不(bù)会与常规物质(zhì)相互作(zuò)用(yòng)的“暗(àn)物(wù)质”，科学家们已经进行了超过50次的(de)实验，却没有任(rèn)何实质性的发现，除了一个(gè)地方，意(yì)大利的(de)格兰萨索山，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉。

在(zài)山下(xià)1400米处的地下矿(kuàng)井当中，藏(cáng)着(zhe)地球上最大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有(yǒu)一个(gè)三层楼高的(de)探测器，一直(zhí)致力于寻找暗物(wù)质粒子的周期性震荡(dàng)。

自1997年(nián)以来，这里的科学家声称观测到(dào)了某种信号(hào)。经(jīng)过(guò)了(le)20多年的数据收(shōu)集，人们(men)发现(xiàn)了一个(gè)有趣(qù)的(de)事情。探测(cè)率会在每年的6月(yuè)份达到峰(fēng)值，然后在11月(yuè)降到最低，而且在20年当中每年都是一样。一些科学家(jiā)认为这可能(néng)是(shì)人类(lèi)发现暗物质的第一个(gè)直接证据(jù)。

但(dàn)是为什么暗物质会产生周期性的年度信号呢？刚才(cái)我(wǒ)们讲了(le)太阳系(xì)正在以220公里/秒的速度(dù)围(wéi)绕着银河系(xì)进行移(yí)动(dòng)，那么(me)如果暗物质(zhì)存在宇宙当中(zhōng)，这(zhè)意味着(zhe)我们也在以这样的速度在(zài)穿越着(zhe)暗物质(zhì)流，这(zhè)个过程中会(huì)产(chǎn)生相应的振(zhèn)荡(dàng)，同时地(dì)球又以(yǐ)30公里(lǐ)/秒的速(sù)度围绕(rào)太阳进(jìn)行旋转。所以有半年的时(shí)间，地球围(wéi)绕太阳(yáng)的方向与太阳环绕银河系的方向是一(yī)致(zhì)的，而(ér)另外半(bàn)年(nián)则与(yǔ)之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳的方向正好达到完全一致，这是理论上地球穿越暗物质流(liú)最快的(de)时段。而在(zài)11月份，又恰好(hǎo)达到了最慢(màn)值。尽管在实(shí)际(jì)的情况中(zhōng)，太阳(yáng)系相对银(yín)河系的平面(miàn)呈现(xiàn)了(le)60度(dù)的倾斜，但是这并不影响这个理论的有效性。

因此科学(xué)家认为这(zhè)可以(yǐ)用(yòng)来(lái)解(jiě)释，研究人员们所(suǒ)观测到的周期(qī)性(xìng)信(xìn)号(hào)。当然(rán)也可能有其他的情(qíng)况，造成这(zhè)种年(nián)度周期信(xìn)号的差异也可能是(shì)温度、湿度、土壤中的(de)水分、高山(shān)上的(de)积雪(xuě)，甚至连意大利游客的数量(liàng)也符合这个周期的规律。

所以，科学家们又在南半球建立了一个几乎相同的实验室，这(zhè)里的季节与之前的实验室正好(hǎo)相(xiāng)反，而(ér)在(zài)这里(lǐ)，地(dì)球穿(chuān)过暗(àn)物(wù)质流(liú)的运动特征和(hé)第(dì)一个实验(yàn)室是(shì)一样的(de)。

因此，如果在这(zhè)里可(kě)以得到相(xiāng)同的(de)信号(hào)，就可以成为暗物质所存在的非常有力(lì)的证据了。但是由于这个实验室刚(gāng)刚(gāng)建成不久(jiǔ)，所以截至目前还无法提供相(xiāng)应的(de)数据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太空望远镜叫做“南希(xī)格雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大小跟(gēn)哈(hā)勃望(wàng)远镜(jìng)相同，但它的宽视场仪器提(tí)供的视野是(shì)哈勃红(hóng)外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼(màn)太空望远镜其中一个关键(jiàn)的用(yòng)途就是探(tàn)索暗(àn)物质背后的奥秘，对于探(tàn)测的结果(guǒ)，我们只能(néng)拭(shì)目(mù)以待了(le)。费米实验(yàn)室粒(lì)子天体物(wù)理(lǐ)中心的科学家丹琥珀和贾森(sēn)斯(sī)特芬(fēn)研(yán)究发现，如果暗(àn)物(wù)质存在，它(tā)们极(jí)有可能拥(yōng)有另一(yī)种神秘的效应，这(zhè)种(zhǒng)暗物质效应，会支持宇宙当(dāng)中(zhōng)生(shēng)命的诞生(shēng)，或(huò)者说是生命进化的一个重要因素。

如果这(zhè)一(yī)理论(lùn)得(dé)到进(jìn)一步的证实，那(nà)么(me)遍布宇(yǔ)宙当中的暗物质会不(bù)会意味着人类并不孤单呢？或许(xǔ)在宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)某个角落的行星上，暗物质正在通过这样的效应创造(zào)生命。当然，这些推论(lùn)的(de)大前提(tí)是要(yào)先找到暗物质存在的实际(jì)证据(jù)。那(nà)么小伙伴们，你们觉得暗物(wù)质到底存不存在(zài)呢？喜欢(huān)请点赞，你的支持是(shì)我更新(xīn)的动力(lì)！

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