宇宙是(shì)“人为(wèi)制造(zào)”的？为何会存在科学无法(fǎ)解释的(de)“暗物质”？暗物质又究竟是什(shén)么？人类为了(le)寻找暗(àn)物质存在的证(zhèng)据，科学家们在过去的(de)几十年当中进行了超过50次(cì)的(de)长期实验，但(dàn)是却(què)没有(yǒu)发(fā)现任何的有效证据。除了一个地方，在(zài)1687年出(chū)版的自然(rán)哲(zhé)学数学原(yuán)理一书中，埃萨克牛(niú)顿发(fā)表了万有(yǒu)引力定律，它揭(jiē)示了宇宙中天体(tǐ)运动的(de)规律。往后的(de)几百年来，当天文学家们(men)发(fā)现(xiàn)某些(xiē)天(tiān)体(tǐ)运行轨道出现(xiàn)异(yì)常(cháng)，不符合(hé)万有(yǒu)引(yǐn)力定律的(de)时候，他(tā)们就(jiù)会知道，周围一定(dìng)有未知的天体通过(guò)引(yǐn)力在(zài)摄动它的(de)轨道(dào)。比(bǐ)如(rú)在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行轨道的(de)异常，推算(suàn)并且发现(xiàn)了海(hǎi)王星的存在(zài)。另外(wài)，哈(hā)雷彗星(xīng)、冥王星的(de)发现(xiàn)都是应(yīng)用万有引力定律(lǜ)所取得(dé)重(zhòng)大天文(wén)成(chéng)就的例子。但是(shì)这(zhè)些发现(xiàn)都是在恒星系统的尺(chǐ)度当中，可(kě)当我(wǒ)们(men)上升(shēng)到星系或者(zhě)是星(xīng)团的尺度，事情就开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学(xué)家弗里茨兹威基正(zhèng)在研究和测(cè)量后发星系团的质量。这是(shì)一个由数千个星系所组成(chéng)的(de)巨大星系(xì)团(tuán)，这(zhè)些星系被引力束缚在一起(qǐ)。测(cè)量星系团(tuán)的质量一般会使用到两种(zhǒng)方法，当两种方法结果一致，就可(kě)以(yǐ)确(què)定其质(zhì)量(liàng)的范围。

第一(yī)种是(shì)获得其(qí)"光度学(xué)的质量"，需要的数据是(shì)测(cè)量(liàng)各个星系(xì)的光度(dù)。

第二种是动力学(xué)质量的计算，是(shì)利用光谱红移测(cè)量星系团中的各个星系(xì)相对于星(xīng)系团的运动速度(dù)。当测量结果出(chū)来之后，兹威基彻(chè)底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味(wèi)着，后发座星系团有99%的质量消失了，或(huò)者说这99%的质量并不(bù)以(yǐ)可见光的(de)形式所(suǒ)存在，我(wǒ)们无(wú)法看到。最诡异的(de)是，在测(cè)量速度的过(guò)程中，兹(zī)威基发现星系团(tuán)中(zhōng)很多星系的(de)速度比(bǐ)理论上要快得(dé)多，按照(zhào)牛顿的运动学定(dìng)律，仅靠这(zhè)些可见星(xīng)系的质量所产生的引力是无(wú)法(fǎ)将它们束缚在星系团内的，它们早就应该(gāi)被抛出星(xīng)系(xì)团之外(wài)了，除非有一种神秘(mì)的力(lì)量(liàng)在起(qǐ)作用，这种(zhǒng)力量来源于(yú)某种隐形的物质(zhì)。

据此，兹维(wéi)基提出了(le)这样(yàng)部分不可见的暗质，它(tā)不发散光(guāng)、吸光、反射光，但是它(tā)们(men)却(què)占据着宇宙中(zhōng)绝大部(bù)分的质量。只是当时的(de)人(rén)们对这(zhè)样(yàng)的(de)一种说法(fǎ)不(bù)屑(xiè)一(yī)顾(gù)。

直到40年之(zhī)后(hòu)，“暗(àn)物质”这(zhè)个词(cí)才再(zài)一次(cì)出现。天文学(xué)家(jiā)维拉鲁(lǔ)宾和肯(kěn)特福特在观(guān)测仙女座星系中的恒星运动。理论上来说，距离中(zhōng)心越远的恒星在其(qí)轨道(dào)上(shàng)的运行速度就会(huì)越慢。但是他们观测的结果却让(ràng)人感到不可思(sī)议。

随着(zhe)与(yǔ)中心(xīn)距离的增(zēng)加，恒星的旋转速度(dù)几乎保持(chí)不变。可是(shì)根(gēn)据牛顿(dùn)的万有引力定律，在(zài)星系当中如果没有足够(gòu)大的质量来吸引它(tā)们(men)，这(zhè)些(xiē)外(wài)围的(de)恒星早就被甩到宇宙(zhòu)当中了。基于这种现象，科(kē)学(xué)家们会使用一种相对标准的方法来解释(shì)暗物质的存(cún)在，这种方法就(jiù)是(shì)测量星(xīng)系当中气体在(zài)X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴上气体的旋(xuán)转速度。如果(guǒ)出现异常的结果，就(jiù)认为是(shì)由(yóu)暗物质的力量进入其中(zhōng)。

于是科(kē)学(xué)家们通过射电望远镜测量了(le)距离星系中(zhōng)心更远距离的氢元素(sù)，发(fā)现(xiàn)它们的(de)旋转速度并不符合(hé)牛顿的力(lì)学定律。我们的(de)太阳(yáng)系也不(bù)例(lì)外，太阳系位于银河系的第三(sān)悬臂之上，距离(lí)银河(hé)系中心(xīn)2.6万光年(nián)，根据万(wàn)有引力(lì)定律进行计(jì)算，太阳系的运行速度应该是160千米(mǐ)/秒，但(dàn)实际(jì)上，太(tài)阳系正在(zài)以220千米/秒的速度围绕银河系旋转(zhuǎn)，这个(gè)实际速度远远大于理论速度，那(nà)么产生以上这种向(xiàng)心加(jiā)速度的(de)原因很可能就是存(cún)在着(zhe)一种我(wǒ)们(men)看不(bù)到(dào)的(de)物(wù)质，是这些暗物(wù)质的引力效应(yīng)将星系聚集在了一起。

也是(shì)从这时开(kāi)始，越来越多的(de)研(yán)究人员开始相信(xìn)暗(àn)物质的存在。科学家根(gēn)据(jù)星系外恒星轨道的速度(dù)，估算(suàn)在星系当中暗(àn)物(wù)质的(de)质量占整个星系质量的85%。但是(shì)，暗(àn)物质(zhì)并不是唯(wéi)一可(kě)以解(jiě)释(shì)这(zhè)个(gè)现象的原(yuán)因(yīn)。在一项新(xīn)的(de)研究当中，科学家们发现，几(jǐ)乎没有引力效应的遥远恒星(xīng)之(zhī)间，也会出现速度上的微小差(chà)异。另外，天文学家(jiā)还发现了(le)一个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离地球大(dà)约2.5亿光(guāng)年(nián)，大小和银河系不多(duō)，但是星(xīng)系当中存在的(de)恒星数量却只有银(yín)河(hé)系的(de)千(qiān)分(fēn)之一。

所以(yǐ)在(zài)理论上，该星(xīng)系必须存在暗物质，否则就会分崩离析。但是科学家们使(shǐ)用最先进的望远镜对其进(jìn)行(xíng)了40个小时的详细测量之后，发现星(xīng)系中(zhōng)的(de)恒星运动是可以用正常的物(wù)质和力(lì)学(xué)定律(lǜ)来解释的。那么又有人提(tí)出，也许该星系的暗物质，已经被附近(jìn)的另一个大(dà)星(xīng)系剥离了。奇(qí)怪的是(shì)，它(tā)的附(fù)近没有任何(hé)星(xīng)系存(cún)在。造成这些现象的除了暗物质(zhì)的(de)假说之外，另一(yī)种可(kě)能就是(shì)人类(lèi)对引力的(de)理解还不够(gòu)全面，引(yǐn)力很(hěn)可能在(zài)不同(tóng)尺度(dù)空间中的工作方式是不同(tóng)的，这意(yì)味(wèi)着在行星系尺(chǐ)度中的天体会(huì)沿着它们的轨道，按照我们(men)所理(lǐ)解的方式运动。但是上升到(dào)星系和星团(tuán)的尺度，引(yǐn)力之间的相互作用则是不同的方(fāng)式。对于(yú)在星(xīng)系(xì)团之(zhī)间(jiān)的(de)相互(hù)作用，科学家还引(yǐn)入(rù)了外部场效应(yīng)的概念，指的是在(zài)数百万光年的规模(mó)上(shàng)，巨大的质量(liàng)之(zhī)间(jiān)会(huì)产生(shēng)对彼(bǐ)此特(tè)殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理论成立，这意(yì值勤执勤的区别，值勤跟执勤的区别)味着我们需要对(duì)现在的物理定(dìng)律进行修正，这些发现也让很多人(rén)认(rèn)为暗物质(zhì)假说理论就此(cǐ)终结。但是(shì)在宇宙当中还有关于暗物质存在的其他的理论证据，这些理论(lùn)证据是蒙德理论所没法解释的(de)“引(yǐn)力透镜”。

值勤执勤的区别，值勤跟执勤的区别ecoding="async" data-ratio="0.5597331716191631" data-type="jpeg" data-w="1649" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/18fc0a6e444b507.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

径向距离为37亿光(guāng)年(nián)的(de)子弹星系团，由(yóu)两个碰撞(zhuàng)的星系团所(suǒ)组成，类似这样的(de)星团，它们(men)大部分的普(pǔ)通质量都(dōu)在星系的气(qì)体当中(zhōng)。当星团以1000万公里/小时(shí)发生(shēng)碰(pèng)撞的时(shí)候，星际气体的相互作用就会导致温(wēn)度的急剧(jù)升高，速度大幅降(jiàng)低(dī)。所以(yǐ)在理论上，在碰(pèng)撞之后，子弹(dàn)星系团大部分的质量(liàng)将位于所有这些气(qì)体所在的中间区域。那(nà)么我们通过什么来验证它的质量(liàng)区(qū)域到底是不是集中在(zài)中间呢(ne)？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太(tài)空望远(yuǎn)镜传回了宇(yǔ)宙当中第一张全(quán)彩的(de)高清照(zhào)片(piàn)，在照(zhào)片(piàn)中我们可以明显地看(kàn)到很多星系似乎被拉伸(shēn)产生了巨大的形变。其实这些星系本身并不是真的被扭(niǔ)曲了(le)，也不(bù)是韦伯(bó)望远镜(jìng)出了什么问题(tí)，而是这(zhè)样极遥远的天体和我们地球上的观(guān)测(cè)者之间。被一个(gè)质量超级(jí)巨大的天体遮挡，这个(gè)超大质量的东西的(de)引力，会使(shǐ)身后更遥远(yuǎn)星系的光(guāng)都发生(shēng)了扭曲(qū)。这个现象就(jiù)是引力透镜效应。这(zhè)个巨(jù)大(dà)的天体可能是超大质量的(de)黑洞或者是暗物质。

所以当人(rén)们对子(zi)弹星系团观(guān)测(cè)的(de)时候，发现它的大(dà)质量区域并不是在中间，而是在两侧。所以最好的(de)解释方法就是当星团发生全部的碰(pèng)撞时(shí)，可(kě)被观测到的(de)质量(liàng)气体(tǐ)被卡在(zài)了中间，暗物(wù)质(zhì)则直接通过了(le)这(zhè)个区域(yù)，并(bìng)在两边形成了引(yǐn)力透(tòu)镜(jìng)。对子弹(dàn)星系团(tuán)的引力(lì)透镜(jìng)研(yán)究(jiū)也被认为是(shì)暗物质存在的迄今为止(zhǐ)最好的(de)理论证据。

除(chú)此之外，还有来自宇宙当中最古老的光(guāng)。从(cóng)宇宙大爆(bào)炸(zhà)开始，38万(wàn)年之后，可见光终于可以畅通无阻地穿(chuān)越在宇宙当中了。经过(guò)了130多亿年之后(hòu)，这些光在(zài)宇宙空间(jiān)背景上留下了各(gè)相同性的微波辐射。其中红色的(de)部分表示温(wēn)度较高的区域，蓝色(sè)则表示相对较冷的区(qū)域，但(dàn)实(shí)际上它(tā)们之(zhī)间的温差只(zhǐ)有万(wàn)分之一。

科(kē)学家们(men)通(tōng)过对前(qián)景背景分(fēn)离后的(de)二值图像进行连通域提取(qǔ)和标记之后发现(xiàn)，如果宇(yǔ)宙当中(zhōng)没(méi)有(yǒu)暗(àn)物(wù)质，图形看起(qǐ)来不应该是这(zhè)样的(de)，而随着暗(àn)物质的(de)增加(jiā)，一(yī)些峰(fēng)值的(de)幅度会减小，才变得看起来(lái)“和谐”。为了匹配宇宙微波背(bèi)景辐射的测量值(zhí)，我们需要的暗物(wù)质大约是普通物质的5倍。这(zhè)个(gè)数(shù)字与解释星系当中恒(héng)星运动所需要(yào)的暗物质比例是一(yī)致的(de)。这(zhè)就意味着(zhe)。

用了一个简(jiǎn)单(dān)的理论框架，就很好地解释了很多(duō)不同的观测结果。而暗物质的本(běn)质就是宇宙(zhòu)当中(zhōng)存在着(zhe)某种(zhǒng)类型(xíng)的(de)粒子(zi)，它们不(bù)参与(yǔ)任何其(qí)他(tā)的电磁作用，只通过引力来(lái)相互作(zuò)用。所以如果能够找到这种粒子的(de)存在(zài)，就相当(dāng)于找(zhǎo)到(dào)了暗物质存在(zài)的实际证据(jù)。这种粒子到(dào)底是什么(me)？科学家(jiā)们已经提出了数十种的假想目(mù)标，而(ér)要寻找这些不同的目标粒子所需要的实验方式(shì)也不相同。在过去的几十年当中，人类为了寻找这些看(kàn)不见、摸(mō)不(bù)到，几乎不会(huì)与常(cháng)规物质(zhì)相互作用的(de)“暗物质”，科(kē)学家(jiā)们已经进行了超过50次的(de)实验(yàn)，却没有任何(hé)实质(zhì)性(xìng)的发现，除了一个地方，意大利的格(gé)兰萨(sà)索山，隶属于阿(ā)尔卑(bēi)斯(sī)山(shān)脉。

在(zài)山下1400米处的地下矿(kuàng)井当中(zhōng)，藏(cáng)着地(dì)球上最大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高(gāo)的探测器(qì)，一直致力于寻找(zhǎo)暗物(wù)质(zhì)粒子的周(zhōu)期性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里的科学(xué)家(jiā)声(shēng)称(chēng)观测到(dào)了某种信号。经过了20多(duō)年(nián)的数据收集，人们发现了一个有趣的事情。探测率会(huì)在(zài)每(měi)年的(de)6月(yuè)份达到(dào)峰值，然后在11月降到最低，而(ér)且在20年当中(zhōng)每(měi)年(nián)都是一样。一(yī)些科学(xué)家(jiā)认(rèn)为这可能是(shì)人类发现暗物质(zhì)的(de)第一个直接证据。

但是为什么暗物质会产生(shēng)周期(qī)性的年(nián)度信号(hào)呢？刚才(cái)我(wǒ)们讲了太阳系正在以220公里/秒的速度围绕着(zhe)银河系进(jìn)行移动，那么(me)如(rú)果暗(àn)物质存在宇宙当中，这意(yì)味着我们也在(zài)以这(zhè)样的(de)速度(dù)在穿越着暗物质流，这个(gè)过程(chéng)中会产生相应的振(zhèn)荡，同时地(dì)球又(yòu)以30公(gōng)里/秒值勤执勤的区别，值勤跟执勤的区别的速(sù)度(dù)围绕(rào)太阳进行旋转。所以(yǐ)有(yǒu)半年的时(shí)间(jiān)，地球(qiú)围绕太阳的(de)方向与(yǔ)太阳(yáng)环绕(rào)银河系(xì)的方(fāng)向是一致的，而(ér)另外半(bàn)年则与之相(xiāng)反。

而在6月份的时候，地球(qiú)与太(tài)阳(yáng)的方向正(zhèng)好达到完(wán)全一致，这是(shì)理(lǐ)论(lùn)上地球穿(chuān)越暗物质流最(zuì)快的(de)时段(duàn)。而在11月份(fèn)，又恰好达到了最慢值。尽管在实(shí)际的情(qíng)况中，太阳系相对银河系(xì)的平(píng)面呈现了60度的倾斜，但是这并不(bù)影响(xiǎng)这个理论的有效性。

因此科学家(jiā)认(rèn)为(wèi)这可以用来解释(shì)，研(yán)究(jiū)人(rén)员们所观测到的(de)周期性信号。当然也可能(néng)有(yǒu)其他的情况，造(zào)成这种年度周期(qī)信(xìn)号的差异也可能是温(wēn)度、湿度、土壤(rǎng)中的水分(fēn)、高山上的积雪，甚至连意(yì)大利游客的数量也符合这个周期(qī)的规律(lǜ)。

所以，科学家们又在南(nán)半球建立(lì)了一个几乎相(xiāng)同的实验室，这里的季节与之前(qián)的实验室(shì)正好相(xiāng)反，而在这里(lǐ)，地(dì)球穿过暗物质流的运(yùn)动特征和(hé)第(dì)一(yī)个(gè)实验室是一样的(de)。

因此，如(rú)果在这里可(kě)以得(dé)到相同(tóng)的信号，就可以成(chéng)为暗物(wù)质所存在的非常有力的证据(jù)了(le)。但是由于这个实验室刚刚建成不久，所以截至(zhì)目前还(hái)无法提供相应的(de)数(shù)据支(zhī)持。另外(wài)，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一(yī)台(tái)新的望远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它(tā)的主镜(jìng)大小(xiǎo)跟哈勃(bó)望远(yuǎn)镜相同，但它的(de)宽视场仪(yí)器提供的视野是哈(hā)勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太(tài)空望远镜其(qí)中一个关(guān)键的(de)用途(tú)就是(shì)探索暗(àn)物质背后的奥(ào)秘，对于探测的结果，我们(men)只能(néng)拭目以待了。费米(mǐ)实验室粒子天(tiān)体物理中心的(de)科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究发现，如果暗(àn)物质存在，它们(men)极有可能(néng)拥有另一(yī)种神秘的(de)效应，这种暗物(wù)质效应，会支持宇宙当(dāng)中生(shēng)命的诞生，或(huò)者说是生(shēng)命进化的一个重(zhòng)要因素。

如果这一理(lǐ)论(lùn)得到进一步的证实，那么遍布宇宙(zhòu)当(dāng)中的暗物质会不会意味着(zhe)人类并不(bù)孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当中某个角(jiǎo)落的行星(xīng)上(shàng)，暗物质正在通(tōng)过这样的效应创造生命(mìng)。当然，这些推论的大前提是要先找到暗物质存在的实际证据。那么(me)小伙伴们，你们觉得暗物质(zhì)到底(dǐ)存不存在呢(ne)？喜欢请(qǐng)点赞，你的支持是我更新的动(dòng)力！

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