宇宙是(shì)“人为制造”的？为何(hé)会(huì)存在科学无法解释的(de)“暗物质”？暗物质又究竟是什么(me)？人类为了寻找暗物质存在的证据，科学家们在过(guò)去的几十年当(dāng)中进行了超过50次(cì)的长期(qī)实(shí)验(yàn)，但(dàn)是却没有(yǒu)发(fā)现任(rèn)何的有效证(zhèng)据。除(chú)了一个地方，在1687年出版的自(zì)然哲(zhé)学数(shù)学原理(lǐ)一书中，埃萨(sà)克牛顿发表了万有引(yǐn)力定律(lǜ)，它揭示(shì)了宇宙中(zhōng)天体运动的规(guī)律(lǜ)。往后的几百年来，当天文(wén)学家们发(fā)现(xiàn)某些天体运行轨道出(chū)现(xiàn)异常，不符合万有引力定律的时(shí)候，他们(men)就会知道，周围一定有未(wèi)知(zhī)的天体通过引力在摄(shè)动它的轨道。比如在1846年，奥本勒(lēi)维耶就通过天王星运行轨(guǐ)道的异常，推算并且(qiě)发现了海(hǎi)王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的(de)发现都是应用万有引力定律所取得重大天文成就的(de)例子。但是这些发现都(dōu)是在恒星系统(tǒng)的尺度当中，可(kě)当(dāng)我(wǒ)们上升到(dào)星系或者是星团(tuán)的尺度，事(shì)情就开(kāi)始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威(wēi)基(jī)正在研(yán)究(jiū)和测量后发(fā)星系(xì)团的质量。这是(shì)一(yī)个(gè)由(yóu)数千个星系所组成的巨大星系团，这些星系被引力束缚在一起。测量星系(xì)团的(de)质量(liàng)一般会(huì)使用到两种方法(fǎ)，当两(liǎng)种方法结果一致，就(jiù)可以确定其(qí)质量(liàng)的范围(wéi)。

第一种是获得其"光(guāng)度学的质量"，需要(yào)的数据(jù)是测量各(gè)个星系(xì)的(de)光度。

第二种是(shì)动(dòng)力(lì)学质量2023年真的有僵尸病毒吗，丧尸病毒真的存在吗(liàng)的计算，是利用光谱红(hóng)移测量星系(xì)团(tuán)中的(de)各(gè)个星(xīng)系相(xiāng)对于星系团的运动速度(dù)。当(dāng)测量结果出来(lái)之后(hòu)，兹(zī)威基彻底懵了，“动力学质量(liàng)”竟然(rán)是(shì)“光度学质量(liàng)”的(de)400倍。这意味着，后发座(zuò)星系团有99%的质量消失了(le)，或者说这99%的(de)质量并不以(yǐ)可见光的形式(shì)所(suǒ)存在，我们无法看(kàn)到。最诡(guǐ)异的是，在(zài)测(cè)量速度的过程中，兹威(wēi)基(jī)发现星系团中很(hěn)多(duō)星系(xì)的速度比理(lǐ)论上要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅(jǐn)靠这些可见星系的质量所产(chǎn)生(shēng)的引力是无法(fǎ)将它们束缚(fù)在(zài)星系团内的(de)，它(tā)们(men)早就应该被抛出星(xīng)系团之外了，除非(fēi)有一种(zhǒng)神秘(mì)的力(lì)量在起作用，这种力量来(lái)源于(yú)某种隐形的物质(zhì)。

据此(cǐ)，兹维基提出了(le)这(zhè)样部分不可见的暗(àn)质，它不(bù)发散光、吸(xī)光、反射(shè)光，但是它们(men)却占据着宇(yǔ)宙中绝(jué)大部分的质量。只是当时的人(rén)们对这样(yàng)的一种说法不屑一顾。

直(zhí)到40年之(zhī)后，“暗物质”这个词才(cái)再(zài)一次(cì)出现。天文学家维拉鲁宾和肯(kěn)特(tè)福特在观测(cè)仙(xiān)女座(zuò)星系(xì)中的(de)恒星(xīng)运动。理论上来说，距离中(zhōng)心(xīn)越远的(de)恒星在其轨道上的(de)运行速度就会越慢。但是他(tā)们观测的结果却让人感到(dào)不可思议。

随着与中心(xīn)距离(lí)的增加，恒星(xīng)的(de)旋转(zhuǎn)速(sù)度几乎(hū)保持不(bù)变。可(kě)是根据牛顿的(de)万有引(yǐn)力定律，在星(xīng)系当中如果没(méi)有足够(gòu)大的质量来吸引它们，这些外围的恒星(xīng)早就被(bèi)甩到宇宙当中了。基(jī)于这(zhè)种现象，科学家们会使用一种相对标(biāo)准的方法来解(jiě)释暗(àn)物质的存(cún)在，这种方法就是测量星系当中气(qì)体在X轴上距离星系中心的距(jù)离，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋转速(sù)度。如果出现(xiàn)异常的(de)结果，就认(rèn)为(wèi)是由暗物质的(de)力量进入(rù)其中。

于是科学家们通过射电望远镜(jìng)测量(liàng)了距离星系中心更远距离(lí)的氢元素，发现(xiàn)它们的旋转速度(dù)并不(bù)符合牛顿的力(lì)学(xué)定(dìng)律(lǜ)。我们(men)的(de)太阳系也不例外，太(tài)阳系(xì)位于银河系的第(dì)三悬臂(bì)之上，距离(lí)银(yín)河系中心2.6万光(guāng)年(nián)，根据(jù)万有引力定律进行计算，太阳(yáng)系的运行(xíng)速(sù)度应该(gāi)是160千(qiān)米/秒，但(dàn)实际(jì)上，太阳(yáng)系(xì)正在以220千米/秒的速度围(wéi)绕银(yín)河(hé)系旋转，这个实际速度远(yuǎn)远大于理(lǐ)论速度，那么产(chǎn)生(shēng)以(yǐ)上(shàng)这(zhè)种向心(xīn)加速度(dù)的原(yuán)因很(hěn)可能就是存在着一种我们看不到的(de)物质，是这些暗物质的(de)引力(lì)效(xiào)应将星系(xì)聚集(jí)在了一(yī)起。

也是从这(zhè)时开始，越来越多的研(yán)究人(rén)员开(kāi)始相信暗(àn)物质的存在。科学(xué)家根据星系外恒星(xīng)轨道的速度，估(gū)算在星系当中暗(àn)物质的质量占整个星系(xì)质量的85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯一可以(yǐ)解释这个现象(xiàng)的原因。在一项新的研究(jiū)当中(zhōng)，科学(xué)家们发(fā)现，几乎没有引力效应(yīng)的遥远恒星之间，也会出现速(sù)度上的微(wēi)小差异(yì)。另外，天(tiān)文学(xué)家(jiā)还发现了一个反常的(de)星系(xì)，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离地球大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和(hé)银河系不(bù)多，但是星系当中存在的恒(héng)星数量(liàng)却只有银河(hé)系的千分(fēn)之一。

所以在(zài)理论上(shàng)，该星(xīng)系(xì)必(bì)须存在暗物质，否(fǒu)则就(jiù)会分崩(bēng)离(lí)析。但是科学(xué)家们使用最先进的望远镜对其进行了40个(gè)小时的详(xiáng)细测量之(zhī)后，发(fā)现星系中的恒(héng)星运动是可(kě)以(yǐ)用正常(cháng)的物质和力学定律来解释的。那么又有人(rén)提出，也许该星系(xì)的暗物质，已经被附近的另一个大星系剥(bō)离了。奇怪(guài)的是，它的附近没有任(rèn)何星系存在。造成这些现象的除(chú)了暗(àn)物质(zhì)的(de)假说(shuō)之外，另一种可能就是人类(lèi)对(duì)引力(lì)的理解还不(bù)够(gòu)全面(miàn)，引力很(hěn)可能在不同尺度(dù)空(kōng)间中的(de)工作方(fāng)式是不同的，这意味着在(zài)行(xíng)星系尺度中的天体会沿着它们的(de)轨道，按照我们所理解的方式运动。但是(shì)上升到星系和(hé)星团的尺度，引(yǐn)力(lì)之间的相互(hù)作(zuò)用则是不同的方式。对于(yú)在(zài)星系团之间的相互作用(yòng)，科(kē)学(xué)家还引(yǐn)入了外部场效(xiào)应的(de)概念(niàn)，指(zhǐ)的(de)是在数百万光年的(de)规模(mó)上，巨大的质量之间(jiān)会产生对彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理(lǐ)论(lùn)。如果(guǒ)MOND蒙德理论(lùn)成立，这意(yì)味着我们需要对现在的物理定律进行修正(zhèng)，这些发(fā)现也让很多人(rén)认为暗物质(zhì)假(jiǎ)说理(lǐ)论就此终结(jié)。但是在宇宙(zhòu)当中还有关于暗物质(zhì)存在的其(qí)他的(de)理(lǐ)论证据(jù)，这些(xiē)理(lǐ)论(lùn)证据是蒙德(dé)理(lǐ)论(lùn)所没法解释(shì)的“引力透镜”。

径向距(jù)离(lí)为37亿光年的子(zi)弹星系团，由两个碰撞的星(xīng)系团所组成，类似这样的星团，它们(men)大部分的普通质(zhì)量都(dōu)在星系的气(qì)体当中(zhōng)。当星(xīng)团以1000万公里/小时发(fā)生(shēng)碰撞的时候，星际(jì)气体(tǐ)的(de)相互作用就会(huì)导(dǎo)致温度(dù)的(de)急(jí)剧升高(gāo)，速度大幅降低。所以在理论(lùn)上，在碰撞之后(hòu)，子弹星(xīng)系团大部分的质量将位于所有这些(xiē)气体(tǐ)所在的中间区域。那(nà)么我们通(tōng)过什么(me)来验证它的(de)质量区(qū)域到底是(shì)不是集中在中间呢(ne)？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第一张全彩(cǎi)的高清照片，在(zài)照片中我们可以明显地看到很多(duō)星系似(shì)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(zhēn)的(de)被扭(niǔ)曲了，也(yě)不是韦伯(bó)望远镜出了什么问题，而是这样极遥远的(de)天体(tǐ)和我们地球上的观(guān)测(cè)者之(zhī)间。被一个质量(liàng)超(chāo)级巨大(dà)的天体遮挡，这(zhè)个超大质量的东西的引力(lì)，会(huì)使身后(hòu)更遥远星系的光(guāng)都发生了扭(niǔ)曲。这(zhè)个现象就是引力透镜(jìng)效应。这个巨大的天体可能是超(chāo)大质量的(de)黑洞或(huò)者(zhě)是暗物质。

所以当人们对子弹星系团观(guān)测的(de)时(shí)候(hòu)，发现它的大质量区域并不是(shì)在(zài)中(zhōng)间(jiān)，而(ér)是在两侧。所以(yǐ)最(zuì)好的解释方法(fǎ)就(jiù)是(shì)当星团发生全(quán)部的碰撞时，可被观测(cè)到的质(zhì)量气(qì)体被(bèi)卡在了中间(jiān)，暗物质则直接通过了这个区域，并(bìng)在两边形成(chéng)了(le)引力(lì)透镜。对子弹星系团(tuán)的引(yǐn)力透镜研究(jiū)也被认(rèn)为是暗物质存在的(de)迄今为止最好的理论证(zhèng)据(jù)。

除(chú)此之(zhī)外，还有(yǒu)来自宇宙(zhòu)当中最(zuì)古老(lǎo)的光。从宇宙大爆(bào)炸开(kāi)始，38万(wàn)年之后，可见(jiàn)光终于可以畅通无阻地(dì)穿(chuān)越在(zài)宇宙当(dāng)中了。经过(guò)了130多亿年之(zhī)后，这(zhè)些光在宇宙(zhòu)空间背景上留下(xià)了各相同性的微(wēi)波辐射。其中(zhōng)红色的部(bù)分表示温(wēn)度(dù)较(jiào)高的区域(yù)，蓝色则(zé)表示(shì)相(xiāng)对较冷的(de)区域，但实际上它们之(zhī)间的(de)温差(chà)只(zhǐ)有万(wàn)分(fēn)之(zhī)一。

科学家们通过(guò)对前景背景分离(lí)后的二值图像进行连通(tōng)域提(tí)取和标记之后发现，如果宇宙当中没(méi)有(yǒu)暗(àn)物质，图形看起来不应该是(shì)这样的，而随着暗物质的(de)增加，一些(xiē)峰值的幅度会减小，才变得看起(qǐ)来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测量值，我们需要的(de)暗物质(zhì)大约(yuē)是普(pǔ)通物质的5倍。这(zhè)个数(shù)字与(yǔ)解释(shì)星系当中恒星运动所需要的暗(àn)物质比(bǐ)例是一致的。这(zhè)就(jiù)意味着。

用了一个简单的理论框架(jià)，就很好地解(jiě)释了很多不同的观测结果。而(ér)暗物质的本质(zhì)就(jiù)是宇宙(z2023年真的有僵尸病毒吗，丧尸病毒真的存在吗hòu)当中存在着某种类型的粒子，它(tā)们(men)不(bù)参与任何其他的电磁(cí)作用，只通过引力来相互(hù)作用。所以如(rú)果能够(gòu)找到这(zhè)种粒子的存在，就(jiù)相当(dāng)于找到了暗(àn)物质存在的实际(jì)证据。这种(zhǒng)粒(lì)子(zi)到(dào)底是什么？科学家们已经提出了(le)数(shù)十种的假想目(mù)标，而要寻找这些不同的目标粒子所(suǒ)需要的实验方(fāng)式也不(bù)相同(tóng)。在过去(qù)的几十年当中，人类为了寻(xún)找这(zhè)些(xiē)看不见、摸不(bù)到，几乎不(bù)会(huì)与常规(guī)物(wù)质相互作用的“暗物质”，科(kē)学家们(men)已经(jīng)进行了超(chāo)过(guò)50次的实验，却(què)没(méi)有任何实质性的发现(xiàn)，除了一个地方，意大利(lì)的格兰萨索山，隶属于(yú)阿尔(ěr)卑斯(sī)山(shān)脉。

在山(shān)下(xià)1400米处的地下矿井(jǐng)当中，藏(cáng)着地(dì)球(qiú)上最大的地学实验(yàn)室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一(yī)个三(sān)层(céng)楼高的探测(cè)器，一(yī)直致力(lì)于寻找暗物质粒(lì)子的周期性震(zhèn)荡。

自1997年(nián)以来，这里的(de)科学家声称(chēng)观测到了某种(zhǒng)信(xìn)号。经过了20多年的数据收集，人们发现了一个有趣(qù)的事(shì)情。探测率(lǜ)会在每年的6月份达(dá)到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当(dāng)中每年都是一样。一些(xiē)科学(xué)家认(rèn)为(wèi)这可能(néng)是人类发现暗物质的(de)第一个直接证(zhèng)据。

但是(shì)为(wèi)什么暗物质会产生(shēng)周期性的年度信号呢(ne)？刚才(cái)我们讲了太阳(yáng)系正在以220公(gōng)里/秒(miǎo)的速度围绕着银河系进行移动，那么如果暗物质(zhì)存在宇(yǔ)宙当中，这意味着我们也在以这样的速度(dù)在穿越着(zhe)暗物(wù)质(zhì)流，这个过程中会产生相应的振荡(dàng)，同时地(dì)球又(yòu)以30公里(lǐ)/秒的速度围绕太阳进行(xíng)旋转(zhuǎn)。所以有(yǒu)半年的(de)时(shí)间，地(dì)球围(wéi)绕太阳(yáng)的方(fāng)向(xiàng)与太阳环(huán)绕银河(hé)系(xì)的方向是一致(zhì)的(de)，而另(lìng)外半(bàn)年(nián)则(zé)与之相反。

而(ér)在6月(yuè)份的(de)时候，地球与太阳(yáng)的方向正好达到(dào)完(wán)全(quán)一(yī)致(zhì)，这是理(lǐ)论上地(dì)球穿越暗物质(zhì)流(liú)最快的时段(duàn)。而在11月份(fèn)，又恰好达到了最慢值。尽管在实(shí)际的情况中，太阳系相(xiāng)对银河系的(de)平面(miàn)呈现了(le)60度的倾(qīng)斜，但是这并不影响这个理(lǐ)论的有效性。

因(yīn)此科学家认(rèn)为这可以用来解释(shì)，研究人员们所观测到的周期(qī)性信号。当然(rán)也可能有(yǒu)其他(tā)的情况，造成这(zhè)种年度(dù)周期信(xìn)号的差(chà)异也(yě)可(kě)能(néng)是温度、湿(shī)度、土壤中的水分、高山上的(de)积雪，甚至连意大利游客的数量也符合这个周期的(de)规律。

所以，科学(xué)家们又在(zài)南(nán)半球(qiú)建立了(le)一(yī)个几乎相同(tóng)的实验室，这里的季节(jié)与之前的实验室正好相反(fǎn)，而(ér)在这里，地球穿过(guò)暗物质流的(de)运动(dòng)特征(zhēng)和第一个实验(yàn)室是(shì)一样的。

因此(cǐ)，如果在这里可(kě)以(yǐ)得到相同的信号，就可以成为暗(àn)物质所存在的非常有力(lì)的证据(jù)了。但是由于这(zhè)个(gè)实验室刚刚(gāng)建成不久(jiǔ)，所以截(jié)至(zhì)目前还无法(fǎ)提(tí)供(gōng)相应的数据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台(tái)太空望(wàng)远(yuǎn)镜叫做“南希格雷斯(sī)罗(luó)曼”，它的主镜大小跟(gēn)哈勃(bó)望远镜相同，但它的宽视场仪器提供的视(shì)野是哈勃红外仪器(qì)的100倍。南(nán)希格雷斯罗曼太空望(wàng)远镜(jìng)其(qí)中一个关键的用途就是探索暗物质(zhì)背(bèi)后的(de)奥秘，对(duì)于探测的结果，我(wǒ)们只(zhǐ)能拭目以待了。费米实验(yàn)室粒子(zi)天体物理中心的(de)科学家丹琥珀和贾森斯(sī)特芬研究发现，如果暗(àn)物质(zhì)存在，它们极有可(kě)能(néng)拥有另一种神秘的效应，这种(zhǒng)暗物质(zhì)效(xiào)应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说是生命(mìng)进化的一个重要因素。

如(rú)果这(zhè)一理论得到进一步(bù)的证实，那么遍布(bù)宇宙当中的暗物质会(huì)不会意味(wèi)着人类并不(bù)孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的行星上(shàng)，暗物质正在通过这样的效(xiào)应创造生(shēng)命。当然(rán)，这些推论的大前提是要先找到(dào)暗物质存在的(de)实际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物(wù)质到(dào)底存不存在呢(ne)？喜欢请点赞，你的支持是我(wǒ)更新的动力！

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