宇宙是(shì)“人为制造”的？为何会存在(zài)科学无(wú)法(fǎ)解(jiě)释的“暗(àn)物质”？暗物质又究(jiū)竟(jìng)是什(shén)么(me)？人(rén)类为了(le)寻找暗物质存在的证据，科学家们(men)在过去(qù)的几(jǐ)十年当(dāng)中进(jìn)行了超过50次(cì)的(de)长期实验，但(dàn)是却没(méi)有发现任(rèn)何的(de)有效证据(jù)。除了(le)一个地方，在1687年(nián)出版的(de)自(zì)然哲学数学原理一书中，埃(āi)萨(sà)克牛顿发表了万有引力定律，它揭(jiē)示了宇宙(zhòu)中(zhōng)天(tiān)体运(yùn)动(dòng)的规律(lǜ)。往后的几百年(nián)来，当天文(wén)学家们发现某些天体(tǐ)运(yùn)行轨(guǐ)道酒店的大镜子对着床做什么用的，酒店的镜子对着床做什么用的出现异常，不(bù)符(fú)合万(wàn)有(yǒu)引(yǐn)力(lì)定(dìng)律的时候，他们就会知道，周围(wéi)一(yī)定有未知(zhī)的天体通过引(yǐn)力在摄(shè)动它(tā)的轨道。比如在1846年，奥本勒(lēi)维耶就(jiù)通过天(tiān)王星运行轨道的异常，推算并且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗(huì)星、冥王(wáng)星的发现都是应(yīng)用万有(yǒu)引力定(dìng)律所(suǒ)取得(dé)重大天文成就的例(lì)子。但是这些发现(xiàn)都是在恒星系统的尺度当中，可当我们(men)上升到星系或者是星团(tuán)的尺度，事(shì)情就开(kāi)始变(biàn)得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物理学家弗里茨兹(zī)威基正在研究(jiū)和测量(liàng)后发星系团的质量(liàng)。这(zhè)是一(yī)个由(yóu)数千个星系所组成(chéng)的巨大星系团，这(zhè)些(xiē)星系被引力束(shù)缚在一起。测量星(xīng)系团的质量一(yī)般会使用(yòng)到两(liǎng)种方(fāng)法，当两种方法结(jié)果(guǒ)一致，就可(kě)以确(què)定其质量的范围(wéi)。

第一(yī)种是(shì)获得其"光度学(xué)的(de)质量"，需要的数据是测(cè)量各个星(xīng)系的光度。

第二种是动力(lì)学质量的计算，是利(lì)用(yòng)光谱红移(yí)测量星系团中的各个星系相对(duì)于星系团的运动速度。当测(cè)量结果出来(lái)之后，兹威基彻底懵了，“动力(lì)学(xué)质量”竟然是(shì)“光度学质(zhì)量”的400倍。这(zhè)意味着，后发座(zuò)星(xīng)系团(tuán)有99%的(de)质量消(xiāo)失了，或者(zhě)说这(zhè)99%的质(zhì)量并不以(yǐ)可见(jiàn)光的形(xíng)式(shì)所(suǒ)存在(zài)，我们无法看到。最(zuì)诡异的是(shì)，在测量速度的过程中，兹威(wēi)基(jī)发现星系团中很多星系(xì)的速度(dù)比理论(lùn)上要(yào)快得多，按照(zhào)牛顿的运(yùn)动学定律(lǜ)，仅靠这(zhè)些可见星(xīng)系(xì)的质(zhì)量所产生的引力是(shì)无(wú)法(fǎ)将它(tā)们束缚(fù)在(zài)星系团内的，它(tā)们早就应(yīng)该(gāi)被抛出(chū)星(xīng)系团之外了，除非有一种神秘的力量(liàng)在起作用，这种力量来源于某(mǒu)种隐形(xíng)的物质。

据此，兹(zī)维基(jī)提出了这样(yàng)部分不可见(jiàn)的暗质，它(tā)不发(fā)散光、吸光、反射光，但是它们(men)却占据着宇宙中绝大部分的质量。只是当时的人们对这样的一(yī)种说法不屑一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物质”这个词才再(zài)一次出现。天文(wén)学家维(wéi)拉(lā)鲁宾和肯(kěn)特福特(tè)在观测仙(xiān)女座(zuò)星系中的恒星运动。理(lǐ)论上(shàng)来说，距离中心越远的恒星(xīng)在其轨道上(shàng)的运行(xíng)速度就会越慢(màn)。但是他们(men)观测的结果(guǒ)却让人感到(dào)不可(kě)思议。

随(suí)着与(yǔ)中心距离的增加，恒星的(de)旋转速度几乎保持不变。可是根据牛顿的万有引(yǐn)力定(dìng)律(lǜ)，在星(xīng)系当中如(rú)果(guǒ)没有足够(gòu)大的质量来吸引(yǐn)它们，这些外围的恒星早(zǎo)就被甩到宇宙(zhòu)当中了。基于这种现象，科学家们会使用一种相对标准的方法来解释暗(àn)物(wù)质的存在，这种方法(fǎ)就是测量星系(xì)当(dāng)中(zhōng)气体(tǐ)在(zài)X轴上距(jù)离星系(xì)中心的距离，以及在Y轴上气体的(de)旋转速度。如(rú)果出现异常(cháng)的结果(guǒ)，就认为是由暗物(wù)质的力量进入其中。

于是科学家们通(tōng)过射(shè)电望远镜测量了距离星系(xì)中(zhōng)心更远距离的(de)氢(qīng)元素，发(fā)现它们的旋转速度并不符合牛顿的力学定律。我们的太阳系也不(bù)例外，太阳系(xì)位于银河系的第三悬臂之上，距离(lí)银河(hé)系中心2.6万光年(nián)，根据万有引力定(dìng)律进行计算，太(tài)阳系的(de)运(yùn)行速度(dù)应该是(shì)160千米/秒(miǎo)，但(dàn)实际(jì)上，太阳系正在(zài)以220千米/秒(miǎo)的速度围绕银河(hé)系旋(xuán)转(zhuǎn)，这个实(shí)际速度远远大于(yú)理论速度，那么(me)产(chǎn)生以上(shàng)这种向(xiàng)心加(jiā)速度的(de)原因(yīn)很可(kě)能(néng)就是(shì)存在着(zhe)一(yī)种我(wǒ)们看不(bù)到的物质，是这些暗(àn)物质的引力效应将(jiāng)星系聚集(jí)在了一起。

也是从这时(shí)开始，越来越多的研究人员开(kāi)始相信暗物质的存在。科学家(jiā)根据星系(xì)外恒(héng)星轨道(dào)的速度，估算在星系当中暗物(wù)质的(de)质量占整(zhěng)个星系质量的(de)85%。但是，暗物(wù)质并不是唯一可以解释(shì)这个现象的(de)原因。在(zài)一项(xiàng)新的研究当中(zhōng)，科学家们(men)发现(xiàn)，几乎没有引(yǐn)力效应的遥远恒(héng)星(xīng)之间，也(yě)会出(chū)现速度上(shàng)的微(wēi)小差异。另(lìng)外，天文学家(jiā)还发现了一个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离地(dì)球大约2.5亿(yì)光年(nián)，大小和银(yín)河系不(bù)多，但是星系当中存在的(de)恒星数(shù)量却只有银(yín)河系的千分(fēn)之一(yī)。

所以(yǐ)在(zài)理(lǐ)论(lùn)上，该(gāi)星(xīng)系必须存在(zài)暗物质，否(fǒu)则就会分崩离析。但是科(kē)学家们使用最先进的望远镜对其(qí)进行了40个小时的详细测量之后，发现星(xīng)系中的(de)恒星运(yùn)动是可以用正常的物质(zhì)和力学定律来解释的。那么又有(yǒu)人(rén)提出，也许该星系(xì)的暗(àn)物质，已经(jīng)被附近的(de)另一个大星系剥离(lí)了。奇怪的是，它的(de)附近(jìn)没有任(rèn)何星(xīng)系存在(zài)。造(zào)成这些现象的除了暗物质的假说(shuō)之(zhī)外，另一种可能(néng)就是人(rén)类对引力(lì)的(de)理解还(hái)不够全(quán)面，引力很可能(néng)在不同尺度(dù)空间中的(de)工作方式是不同的，这意味着(zhe)在行星系尺度中(zhōng)的(de)天体会沿(yán)着它们的轨(guǐ)道，按照我们所理解的(de)方(fāng)式运动。但是上升到星系和(hé)星团(tuán)的尺度，引(yǐn)力(lì)之间的相互作用则(zé)是(shì)不(bù)同的方式。对于在星系团之间的相互作用(yòng)，科学(xué)家还(hái)引入了外部场效(xiào)应的概念，指的是在数百万光年的规模上，巨(jù)大的(de)质量之(zhī)间会产生对彼此特(tè)殊的效果(guǒ)，这(zhè)个(gè)理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我(wǒ)们需(xū)要对现在的物理(lǐ)定(dìng)律进行修正，这些发(fā)现(xiàn)也让很多人认为暗物质(zhì)假说(shuō)理论就此(cǐ)终结。但是在宇宙当中还有关于暗物质(zhì)存在的其他的理(lǐ)论证(zhèng)据，这些理论(lùn)证据是蒙德理论(lùn)所没(méi)法解释的“引力透(tòu)镜”。

径向(xiàng)距离为37亿(yì)光年的子弹星系团，由两个碰撞的星系团所组成，类似(shì)这样的星团(tuán)，它们大部分的普通质量都在星系的气体当中。当星团以(yǐ)1000万公里/小时发生碰撞的(de)时候(hòu)，星际气体的相(xiāng)互(hù)作用就会导(dǎo)致(zhì)温(wēn)度的急剧(jù)升(shēng)高，速度(dù)大幅降低。所(suǒ)以在(zài)理论上，在碰(pèng)撞(zhuàng)之(zhī)后，子(zi)弹星系团大(dà)部分的质量将位于所有这(zhè)些气(qì)体所在的中间区域。那么我(wǒ)们通过什(shén)么来验证(zhèng)它(tā)的质量区(qū)域(yù)到底是不是集中在中间呢？前(qián)不久，詹姆(mǔ)斯韦伯(bó)太空(kōng)望远镜传回了宇宙当中第一张全彩的高清照片，在照片(piàn)中(zhōng)我(wǒ)们可以(yǐ)明显地看到很多星(xīng)系似(shì)乎被(bèi)拉(lā)伸产(chǎn)生了巨(jù)大(dà)的形(xíng)变。其(qí)实(shí)这些星系本身并(bìng)不是真的被扭曲(qū)了，也(yě)不(bù)是韦伯望远(yuǎn)镜(jìng)出(chū)了什么问题(tí)，而是这样极遥远的天体和我们地球上(shàng)的观(guān)测者之(zhī)间。被一(yī)个质(zhì)量(liàng)超级巨大(dà)的天体遮(zhē)挡(dǎng)，这(zhè)个(gè)超大质量(liàng)的东西的引力，会使身后(hòu)更遥远星系的光都发生了扭曲。这个现象(xiàng)就(jiù)是引力透镜(jìng)效应。这个巨(jù)大的天体可能(néng)是超大(dà)质(zhì)量的黑(hēi)洞或者是暗物质。

所(suǒ)以当人们对子(zi)弹星(xīng)系(xì)团观测的时候，发现它的大质量区域并不是(shì)在中间，而是在两侧。所(suǒ)以最好(hǎo)的(de)解释(shì)方法就是当星团发生全部(bù)的碰撞时(shí)，可被观测到(dào)的质量气体被(bèi)卡在了(le)中间(jiān)，暗物(wù)质(zhì)则(zé)直接通过了(le)这(zhè)个区域(yù)，并在两边(biān)形(xíng)成了(le)引力透镜(jìng)。对子(zi)弹(dàn)星系团的引力(lì)透镜研(yán)究(jiū)也被(bèi)认为(wèi)是暗物(wù)质存(cún)在的迄(qì)今为止最(zuì)好的理论证据。

酒店的大镜子对着床做什么用的，酒店的镜子对着床做什么用的 data-w="1484" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/3b484d043bd3430.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

除此之外，还有来自宇(yǔ)宙当(dāng)中最古(gǔ)老的光。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年(nián)之后(hòu)，可见光(guāng)终于可以畅通(tōng)无阻地穿(chuān)越在宇宙(zhòu)当中了。经过了130多(duō)亿年之后，这些光在宇宙空间背景上留下了各相(xiāng)同性的微波辐(fú)射。其(qí)中(zhōng)红色的(de)部分表示(shì)温度较高的区(qū)域，蓝(lán)色则(zé)表(biǎo)示相对较冷的区域，但实际上它们之间的温差只有万分之一。

科学家(jiā)们(men)通过对前景背(bèi)景(jǐng)分离后的(de)二值图像进行连通(tōng)域(yù)提取和标记(jì)之后(hòu)发(fā)现，如果(guǒ)宇宙当中没有暗(àn)物质，图形(xíng)看起(qǐ)来不应该(gāi)是(shì)这(zhè)样的(de)，而随着暗物(wù)质(zhì)的增(zēng)加，一些峰值的幅(fú)度会(huì)减小(xiǎo)，才变得(dé)看起来“和谐”。为了(le)匹配宇宙微波背景辐(fú)射的测量值，我(wǒ)们需要的暗物(wù)质大约是普通物质的5倍。这个数(shù)字(zì)与解释(shì)星(xīng)系当中恒星运动(dòng)所需要(yào)的暗物质比例是一致的。这就意味着。

用了一(yī)个(gè)简单的理论框架，就很好地解(jiě)释了很(hěn)多不(bù)同的(de)观(guān)测结果。而暗(àn)物质的(de)本质就(jiù)是宇宙当中存在着(zhe)某种类(lèi)型(xíng)的粒子，它们不参(cān)与(yǔ)任何(hé)其他的(de)电(diàn)磁(cí)作(zuò)用，只(zhǐ)通过引力来(lái)相(xiāng)互作用。所(suǒ)以如(rú)果能(néng)够找到这种粒子的存在，就(jiù)相当于找到了(le)暗物(wù)质存在的实(shí)际证(zhèng)据(jù)。这种粒子到底是(shì)什(shén)么？科(kē)学家(jiā)们已经(jīng)提出了数十种的假想目标，而要寻(xún)找(zhǎo)这些不同的目标粒子(zi)所需要(yào)的实验方式也(yě)不相同(tóng)。在过去的几十年当中，人类为了(le)寻(xún)找这些看不(bù)见(jiàn)、摸不(bù)到，几乎不会与常规物质(zhì)相互作用的“暗(àn)物质”，科(kē)学家们已(yǐ)经进行了超过50次的实验(yàn)，却(què)没(méi)有任何实质(zhì)性的发现，除了一个地方，意大利的格兰(lán)萨索山，隶(lì)属于阿(ā)尔卑(bēi)斯(sī)山脉。

在山(shān)下(xià)1400米(mǐ)处(chù)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”。这里有一个三层(céng)楼高的探测器，一直(zhí)致力(lì)于寻找暗(àn)物质粒(lì)子(zi)的周(zhōu)期性(xìng)震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观测(cè)到了(le)某种信(xìn)号(hào)。经(jīng)过了20多年的数据收集，人们发现了一个有趣的事情(qíng)。探测率会(huì)在每年(nián)的(de)6月份达到峰值，然后在11月降(jiàng)到最低，而且在20年当中每年都是一样(yàng)。一些科(kē)学家认为这(zhè)可能(néng)是人(rén)类(lèi)发现暗物质的第一(yī)个直接(jiē)证据。

但(dàn)是为什么暗物质(zhì)会产生周期性的(de)年(nián)度信号(hào)呢？刚才我们讲了太阳系(xì)正在以220公里/秒的速度围绕着银河系进行移动，那(nà)么如果暗物(wù)质存在宇宙当中，这意(yì)味着我们也在以这样的速度在(zài)穿越着(zhe)暗(àn)物质流，这个(gè)过程中会(huì)产(chǎn)生相应的振(zhèn)荡，同时地球又以30公里/秒(miǎo)的速度围绕太阳进行旋(xuán)转。所(suǒ)以有(yǒu)半(bàn)年(nián)的时间(jiān)，地球围(wéi)绕太阳(yáng)的方向与太阳环(huán)绕银河系(xì)的方向是一致的，而另外半年则(zé)与之相反。

而在6月份的时候，地球(qiú)与太(tài)阳的方(fāng)向正好达到完全一(yī)致，这是理论上地球穿越暗物质流最快的时(shí)段。而(ér)在11月份(fèn)，又恰好达到了最(zuì)慢(màn)值。尽管在实际的情况(kuàng)中(zhōng)，太(tài)阳(yáng)系(xì)相对银河系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影响(xiǎng)这个理(lǐ)论的有效性。

因此科学家认(rèn)为这可以用(yòng)来(lái)解释，研究人员们(men)所观(guān)测(cè)到的周期性信号(hào)。当然也可能有其(qí)他的(de)情况，造成这种(zhǒng)年度周期信号的差异也可能是(shì)温(wēn)度、湿度、土壤中(zhōng)的水分(fēn)、高山(shān)上的(de)积雪(xuě)，甚至连意大利游客的数量(liàng)也符(fú)合(hé)这个周期(qī)的(de)规律。

所以，科学家们又在南(nán)半球建立(lì)了(le)一个(gè)几(jǐ)乎相同的实(shí)验室，这里(lǐ)的(de)季节与之(zhī)前的实验室正好相反(fǎn)，而在这里，地球穿过暗物质(zhì)流的(de)运动(dòng)特征和第一个实验室(shì)是一样的(de)。

因此(cǐ)，如果在这里可以(yǐ)得到相同的信(xìn)号，就(jiù)可以成(chéng)为暗物质所存(cún)在的非常有力的证(zhèng)据了。但是由(yóu)于(yú)这个实验室刚刚(gāng)建成不久，所以截至目前还无法提供相应的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的(de)望远(yuǎn)镜(jìng)，这台太空(kōng)望远(yuǎn)镜叫做“南希格雷斯(sī)罗曼(màn)”，它的主镜大(dà)小(xiǎo)跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它的(de)宽视场(chǎng)仪器(qì)提供(gōng)的视野是哈勃红外仪(yí)器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望(wàng)远镜其中一个关键的用途就是(shì)探索暗(àn)物质背(bèi)后的奥(ào)秘，对于探测的结果，我们只(zhǐ)能拭目(mù)以待了。费米实(shí)验室(shì)粒子天(tiān)体物理中心的(de)科(kē)学家丹琥珀(pò)和贾森(sēn)斯(sī)特芬研究发现，如果暗物质存在，它们极有可能拥有另一种神秘的效应(yīng)，这种暗物质效应，会支持(chí)宇宙当中(zhōng)生命的诞(dàn)生，或者说(shuō)是生命进化的(de)一个重要因素(sù)。

如果这一理论得(dé)到进(jìn)一步(bù)的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不(bù)会意味着人(rén)类并不孤单呢？或许在宇(yǔ)宙当中某个角(jiǎo)落的(de)行(xíng)星上，暗物质正在通过(guò)这样的(de)效应创造生命(mìng)。当然，这些推(tuī)论(lùn)的大前提是要(yào)先找到暗物质存(cún)在的实(shí)际证据。那么(me)小伙(huǒ)伴们，你们(men)觉得暗物质到底存不(bù)存在(zài)呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的支(zhī)持是我更新的动力(lì)！

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