宇宙是(shì)“人为制造(zào)”的？为何会存在科学无法(fǎ)解释的“暗物质(zhì)”？暗(àn)物质又究竟是什么？人类为了寻找暗物(wù)质存在的证据，科学家们在过去的(de)几十年当(dāng)中进(jìn)行了超过(guò)50次的长期实验，但是却没有发现任何的有效证据。除了(le)一个地方，在(zài)1687年出版的自然哲学(xué)数学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律(lǜ)，它揭(jiē)示了宇宙中天体运动的(de)规律。往后的几百年来(lái)，当天(tiān)文学家们发现某些天体运行(xíng)轨道出(chū)现异常，不符合万有引(yǐn)力定(dìng)律的时候(hòu)，他们(men)就(jiù)会知道，周围一定有未知(zhī)的(de)天体通过引力(lì)在摄动它(tā)的轨道(dào)。比如在1846年(nián)，奥本勒维耶就(jiù)通过天王(wáng)星运行轨道的异常(cháng)，推算并且发现了海王星的存(cún)在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用万有引力定律所取得重大天(tiān)文成(chéng)就的例子(zi)。但是这些(xiē)发(fā)现都是在恒星系统的尺(chǐ)度当中，可当我们上升到星系或者是星团的尺度，事情(qíng)就开始变得诡(guǐ)异(yì)了。

1933年，瑞士的(de)物理学家弗里茨(cí)兹(zī)威基正在研(yán)究和测量后发星系团的(de)质量(liàng)。这是一(yī)个由(yóu)数千个星系所组(zǔ)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(tuán)的(de)质量一般会使(shǐ)用到两种方法，当两种(zhǒng)方法结(jié)果一致，就可以确定(dìng)其质量(liàng)的(de)范围。

第(dì)一(yī)种是获得(dé)其"光度学的(de)质量(liàng)"，需要(yào)的数(shù)据是测(cè)量(liàng)各(gè)个星(xīng)系的光度。

第(dì)二种是动力学质(zhì)量的计(jì)算(suàn)，是利用光谱(pǔ)红(hóng)移测量星系团中的各个星(xīng)系(xì)相对于星(xīng)系团的运动速度(dù)。当测量结(jié)果(guǒ)出来之(zhī)后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量(liàng)”的400倍。这意味着(zhe)，后发座星(xīng)系团有(yǒu)99%的(de)质量(liàng)消失了，或者说这99%的质(zhì)量(liàng)并不以可见光的形式所存在，我们(men)无法(fǎ)看(kàn)到。最诡异(yì)的是(shì)，在测量速(sù)度的过(guò)程中，兹(zī)威基发现(xiàn)星系团中很多星系的速(sù)度比理论上要快(kuài)得(dé)多(duō)，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星系的质量(liàng)所(suǒ)产生的引力是(shì)无法(fǎ)将(jiāng)它们束(shù)缚在(zài)星(xīng)系团内的(de)，它们早就应该被抛出(chū)星系团之外了，除非有一(yī)种神秘的力量在起作用，这种力量来源于某种隐形的物质。

家里放什么东西蛇不敢来，家里有蛇放什么东西最怕="0.6186612576064908" data-type="jpeg" data-w="1479" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/46f985a9e4c3e7e.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

据此，兹维基(jī)提出了(le)这样部分(fēn)不可见(jiàn)的暗质(zhì)，它(tā)不发散光、吸光、反射光，但是它们却(què)占(zhàn)据着宇(yǔ)宙(zhòu)中绝大部分的质量(liàng)。只是当时(shí)的人们对这样的(de)一(yī)种说法不(bù)屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这个词才再一次出现(xiàn)。天(tiān)文(wén)学家(jiā)维拉鲁(lǔ)宾和肯(kěn)特福特在观(guān)测(cè)仙女座(zuò)星系中的恒(héng)星运(yùn)动。理(lǐ)论上来说，距离中心越远的恒星(xīng)在其轨(guǐ)道(dào)上的运行(xíng)速度就会越慢。但是他们观测的结果(guǒ)却让人感到不可思议。

随着与(yǔ)中心距(jù)离的(de)增(zēng)加，恒星(xīng)的(de)旋转速度几乎保(bǎo)持不(bù)变(biàn)。可是根据(jù)牛顿(dùn)的万有引力定律，在星系当中如果没有足(zú)够大的质量来吸引它们，这(zhè)些外围的恒星早(zǎo)就(jiù)被甩到宇宙当中了。基(jī)于这种现象，科学(xué)家们会(huì)使用(yòng)一种相对标准的(de)方(fāng)法(fǎ)来(lái)解释暗物(wù)质的存(cún)在，这种方法(fǎ)就是(shì)测(cè)量(liàng)星系(xì)当(dāng)中气体(tǐ)在X轴上距(jù)离星系中心的距(jù)离，以及(jí)在Y轴上气(qì)体(tǐ)的旋(xuán)转速度。如果出(chū)现异常的结果，就认为是由暗物(wù)质(zhì)的(de)力量进入其中。

于是科学家们通过射(shè)电望远镜测(cè)量了距(jù)离星系中心更远(yuǎn)距离的氢(qīng)元素，发现它们的旋转速度并不符合(hé)牛顿的力学定律。我们的太阳系也不例外，太阳系位于银河系的第(dì)三悬臂(bì)之(zhī)上，距离银河系中(zhōng)心2.6万光年，根据万有引(yǐn)力定律进行计算(suàn)，太阳(yáng)系的运行速度(dù)应(yīng)该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕银河(hé)系旋转，这个实(shí)际(jì)速度远远大于理论(lùn)速度，那么产生(shēng)以上这种向心加(jiā)速(sù)度的(de)原因很可能就是(shì)存(cún)在着(zhe)一(yī)种我们看不(bù)到的物质(zhì)，是这(zhè)些(xiē)暗物(wù)质的引力效应将(jiāng)星系聚集在了一起(qǐ)。

也(yě)是从这时开始，越来(lái)越多的研(yán)究人员开(kāi)始相信暗物质的存在(zài)。科(kē)学(xué)家根据星(xīng)系(xì)外恒星轨道的(de)速度，估算在星(xīng)系当中(zhōng)暗物(wù)质的质量占整个星(xīng)系质量(liàng)的85%。但是(shì)，暗物质并不是唯一可(kě)以解(jiě)释(shì)这个(gè)现象的(de)原因。在(zài)一项(xiàng)新的研(yán)究当中，科学(xué)家们(men)发现，几乎没(méi)有引力效应的(de)遥(yáo)远(yuǎn)恒星之(zhī)间(jiān)，也会出现速度上的微小(xiǎo)差异。另外，天文(wén)学(xué)家还(hái)发现了一个反(fǎn)常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星(xīng)系距离(lí)地球大约2.5亿光年，大(dà)小和银河系不多，但(dàn)是星系当(dāng)中(zhōng)存(cún)在的恒星数(shù)量却(què)只有银(yín)河系的千(qiān)分之一。

所以(yǐ)在(zài)理(lǐ)论上，该星系(xì)必须存在(zài)暗物质(zhì)，否则就会分崩离析(xī)。但是科学家们使用最先进的望远镜对其进行(xíng)了(le)40个小(xiǎo)时的(de)详(xiáng)细测量之后，发(fā)现星系(xì)中的(de)恒星运动(dòng)是可以用正常的(de)物质和力学定律来解释的。那么又(yòu)有人提出，也许该星系的暗(àn)物质，已(yǐ)经被附近的(de)另(lìng)一个大(dà)星系剥离了。奇怪(guài)的是，它的附近没有任何星系存在(zài)。造成这些现象的除了(le)暗(àn)物质的假说之外，另一种可能就是人类对引力的(de)理解还不够全(quán)面，引力很可能(néng)在不同(tóng)尺度空(kōng)间中的(de)工作方式是不同(tóng)的，这意味(wèi)着(zhe)在行星(xīng)系尺度(dù)中的天体(tǐ)会沿着(zhe)它们的(de)轨道，按(àn)照我(wǒ)们(men)所理解的方(fāng)式运动(dòng)。但是(shì)上升到星(xīng)系和星团的尺度(dù)，引力之(zhī)间(jiān)的相互作用(yòng)则是(shì)不同的方式。对于在星(xīng)系(xì)团之(zhī)间的相互作用(yòng)，科学家(jiā)还引入了外部场效(xiào)应的概念，指的是在数百(bǎi)万光年的规模上，巨大的质量之(zhī)间(jiān)会产生(shēng)对彼(bǐ)此特殊的效果，这(zhè)个理论叫(jiào)做MOND蒙德(dé)理(lǐ)论。如果MOND蒙德(dé)理论成立，这意味(wèi)着我们(men)需(xū)要对现在(zài)的(de)物理定律进行修正，这些(xiē)发现也让很多人认为暗物(wù)质假说理论就此终结。但是在(zài)宇宙当中(zhōng)还有(yǒu)关于暗物质存在的其他的理论证据(jù)，这(zhè)些(xiē)理论证据(jù)是蒙德理论(lùn)所没(méi)法解(jiě)释的(de)“引(yǐn)力透(tòu)镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年的子(zi)弹(dàn)星系团，由两个碰撞的星(xīng)系团所组成，类似这(zhè)样的(de)星团，它们(men)大部分(fēn)的普通质量(liàng)都在(zài)星系的气体当中。当星(xīng)团以(yǐ)1000万公里/小时(shí)发生碰(pèng)撞的时候，星(xīng)际气体(tǐ)的相互作用就会(huì)导(dǎo)致(zhì)温度的急剧升高(gāo)，速度(dù)大(dà)幅降低。所以在理(lǐ)论(lùn)上，在碰撞之后，子弹星(xīng)系团大部分(fēn)的质量将位于所有(yǒu)这(zhè)些气体所在的中间区域。那(nà)么我(wǒ)们通过什么(me)来验证它的质量区域到底是不(bù)是(shì)集中在中间呢？前(qián)不(bù)久，詹姆(mǔ)斯韦伯(bó)太空望(wàng)远镜传(chuán)回了宇(yǔ)宙当中(zhōng)第一张全彩的(de)高(gāo)清照片(piàn)，在照片中我们(men)可以明(míng)显地看到很多星系似乎被拉伸产生了(le)巨大的(de)形(xíng)变(biàn)。其实这些星系本身并不是(shì)真的被(bèi)扭曲了，也不是韦伯望(wàng)远镜出了什(shén)么问题(tí)，而(ér)是这样极遥远的天体和我(wǒ)们地(dì)球上(shàng)的观测(cè)者之间。被一个质量超级巨大的(de)天体遮挡，这个(gè)超大质量的东(dōng)西的引(yǐn)力，会使身后更(gèng)遥远星系的光都发生了扭(niǔ)曲(qū)。这个现象(xiàng)就是引(yǐn)力(lì)透镜效应。这个(gè)巨大的天体(tǐ)可能是超大质量的(de)黑(hēi)洞或(huò)者是暗物(wù)质(zhì)。

所以(yǐ)当人(rén)们对子弹(dàn)星系团(tuán)观测(cè)的时候，发(fā)现它(tā)的大质量(liàng)区域并不是在中间，而是在两侧。所以(yǐ)最(zuì)好的解释方(fāng)法就是当星团(tuán)发生全部的(de)碰撞时(shí)，可被观测到的质(zhì)量气体被卡在了中间，暗物质则直接通过了这个区域，并(bìng)在两(liǎng)边(biān)形成了引力透镜。对(duì)子弹星系团的引(yǐn)力透镜研究(jiū)也被认为是(shì)暗物质(zhì)存(cún)在的迄今(jīn)为止最好的(de)理论证(zhèng)据。

除此之外(wài)，还有来自宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)最古老(lǎo)的(de)光。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万(wàn家里放什么东西蛇不敢来，家里有蛇放什么东西最怕)年之后(hòu)，可(kě)见光终于可以畅通(tōng)无阻(zǔ)地穿越在(zài)宇宙当中了(le)。经(jīng)过了130多亿(yì)年(nián)之后，这些光在宇(yǔ)宙空间背景(jǐng)上留下了各相(xiāng)同性的微波辐射。其中红色(sè)的部分表示(shì)温度较高的区域，蓝色则(zé)表(biǎo)示相对较冷的区域，但实际上(shàng)它们之(zhī)间(jiān)的温差只有万分(fēn)之一(yī)。

科学(xué)家们通过对前景背景分离后的二(èr)值图像进行连(lián)通域提取和(hé)标(biāo)记之后发(fā)现，如(rú)果宇宙当中没有暗物(wù)质，图形看起来不应该(gāi)是这样(yàng)的，而随着(zhe)暗(àn)物(wù)质的(de)增加(jiā)，一些(xiē)峰值的(de)幅度会减小(xiǎo)，才变得(dé)看起来“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背景(jǐng)辐射(shè)的测量值，我们(men)需要(yào)的暗物质大约是(shì)普通(tōng)物质的5倍(bèi)。这个数字与解(jiě)释星系(xì)当中恒星(xīng)运动所需要(yào)的暗物质(zhì)比(bǐ)例是一致的(de)。这就意味(wèi)着。

用(yòng)了一个简(jiǎn)单的(de)理(lǐ)论(lùn)框架，就很好地解释(shì)了(le)很多不同的观测结果。而(ér)暗物(wù)质的本质就是宇(yǔ)宙当中(zhōng)存在着某(mǒu)种类型的粒子，它们不参与任(rèn)何其他的电磁作用，只通过引(yǐn)力来相(xiāng)互作用。所以如(rú)果(guǒ)能够找到这种粒子(zi)的(de)存在(zài)，就相当于找到了暗物质存在的实(shí)际证据。这(zhè)种粒子到底是什么(me)？科学(xué)家们已经提出了数十种的(de)假想目标，而要寻找这些不同(tóng)的(de)目标粒(lì)子所需要的(de)实验方式也不相(xiāng)同。在过去的几十年(nián)当中，人类为了寻(xún)找(zhǎo)这些看不见(jiàn)、摸不到，几乎不(bù)会与(yǔ)常规物质(zhì)相(xiāng)互作(zuò)用的(de)“暗(àn)物(wù)质”，科学家们已经进行了超过50次(cì)的实验，却没(méi)有任何实(shí)质性的发现，除了一个地(dì)方，意大利(lì)的格兰萨(sà)索山(shān)，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿井(jǐng)当中(zhōng)，藏(cáng)着地球上(shàng)最大(dà)的地学(xué)实验室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼高的探测器，一(yī)直致力(lì)于寻(xún)找暗物(wù)质粒子(zi)的周期性震荡(dàng)。

自(zì)1997年(nián)以来(lái)，这里的科学家声称观测(cè)到了某(mǒu)种(zhǒng)信(xìn)号。经过了20多(duō)年的数据收集，人(rén)们(men)发现(xiàn)了一个有趣(qù)的事情。探测(cè)率(lǜ)会在每(měi)年的6月份达到峰值，然后在11月降到最(zuì)低，而且在20年当中每年都(dōu)是一(yī)样。一些科(kē)学(xué)家认为这可能是(shì)人类发现暗物质的第一个直接(jiē)证据。

但(dàn)是为(wèi)什么暗物质(zhì)会(huì)产生(shēng)周期(qī)性(xìng)的年度信(xìn)号(hào)呢？刚才我们讲(jiǎng)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，那么如(rú)果(guǒ)暗物质(zhì)存在宇宙当中，这意(yì)味着我们也在(zài)以这(zhè)样的速度(dù)在(zài)穿越着(zhe)暗物质(zhì)流，这个(gè)过程(chéng)中会产生(shēng)相应(yīng)的(de)振(zhèn)荡(dàng)，同时地球又以30公里/秒的速度围绕太(tài)阳进行旋(xuán)转。所以(yǐ)有半年的时间，地球围(wéi)绕太阳的(de)方向与太阳环绕银河系(xì)的方向是一致的，而另外(wài)半年则与之相反。

而(ér)在6月(yuè)份的时候，地球与(yǔ)太(tài)阳(yáng)的方向正好达到完全一致，这是理论上(shàng)地球穿(chuān)越暗物质(zhì)流最快的时段。而在11月份，又(yòu)恰好达到了最(zuì)慢值。尽管在实际的情况(kuàng)中，太阳系相(xiāng)对(duì)银(yín)河(hé)系的平面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是这并不影响这(zhè)个(gè)理论的有效性。

因此(cǐ)科学家认为这可以用来解释，研究人(rén)员们所观测到(dào)的周期性信(xìn)号。当然也可能有其他的(de)情况(kuàng)，造成这种(zhǒng)年度周(zhōu)期(qī)信号的差异(yì)也可能是温(wēn)度、湿度、土壤中的(de)水分、高山上(shàng)的积雪(xuě)，甚(shèn)至(zhì)连意(yì)大(dà)利游(yóu)客的数量也(yě)符合(hé)这个周期的(de)规律。

所以，科学(xué)家们又在南半球建立了一个(gè)几乎相(xiāng)同的实验(yàn)室，这里(lǐ)的季节与之前的实验室正好(hǎo)相反，而在这里，地球穿过暗物质流(liú)的运动(dòng)特征和第一个实验室是一样的。

因此，如果(guǒ)在这里可以(yǐ)得到相同的信(xìn)号，就可(kě)以成为(wèi)暗(àn)物质(zhì)所存在的非(fēi)常(cháng)有(yǒu)力的证据了。但是由于这个实验室刚刚建成不久，所以截至目前还无法(fǎ)提(tí)供(gōng)相应的(de)数(shù)据(jù)支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的望(wàng)远(yuǎn)镜，这台太(tài)空望远镜叫做“南希格雷(léi)斯罗曼”，它(tā)的主镜大小跟(gēn)哈(hā)勃望远(yuǎn)镜相同，但它的宽视场仪器提供(gōng)的视(shì)野是哈勃红外(wài)仪器的(de)100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太空望远镜其中一(yī)个(gè)关键(jiàn)的用途就(jiù)是探索暗物质背后的奥秘(mì)，对(duì)于(yú)探测的结果(guǒ)，我们只(zhǐ)能拭目(mù)以(yǐ)待了(le)。费(fèi)米(mǐ)实验室粒子(zi)天体物(wù)理(lǐ)中心的科学(xué)家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究发现，如(rú)果暗物质存在，它(tā)们极有(yǒu)可能拥有另一种神秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当(dāng)中生命的诞(dàn)生，或者说是生命进化的一个重要因素。

如果这(zhè)一理论得到进一(yī)步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会意味着人类并不孤单呢？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(yàng)的效应创造生(shēng)命(mìng)。当(dāng)然，这(zhè)些(xiē)推(tuī)论的大前提是要先找到暗物质存在的(de)实际(jì)证据。那么(me)小伙伴(bàn)们，你(nǐ)们觉得暗物质到底存不(bù)存在呢？喜欢(huān)请点赞(zàn)，你的支持是我更(gèng)新的动力(lì)！

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