宇宙是“人(rén)为制造”的？为何会存在科学(xué)无(wú)法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类为(wèi)了(le)寻找(zhǎo)暗物质存在的证据，科学家(jiā)们在过去的几十年当中(zhōng)进行了超过50次的长(zhǎng)期实验，但是却没有发现任(rèn)何的有效证据。除(chú)了一个(gè)地方，在1687年出版的自然哲(zhé)学数学原理一书(shū)中，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有引力定律，它揭示了宇宙(zhòu)中(zhōng)天体(tǐ)运(yùn)动的规律。往后(hòu)的(de)几(jǐ)百(bǎi)不拘于时句式类型，不拘于时句式还原年来，当天文学家们发现某些天体(tǐ)运(yùn)行轨道出现异常(cháng)，不符合(hé)万有引力(lì)定律的时候，他们就会知道，周围一定有未知的天体通过(guò)引力在摄动它(tā)的(de)轨道。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通(tōng)过天王星(xīng)运行(xíng)轨道(dào)的异常，推(tuī)算(suàn)并且发现了海王星的(de)存在。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星的(de)发(fā)现都是应用万有引力定律(lǜ)所取(qǔ)得重(zhòng)大(dà)天文成就的(de)例子。但是这些(xiē)发(fā)现都是(shì)在恒星系统的尺度当中，可当我们上升(shēng)到星系或者是星团(tuán)的尺(chǐ)度，事情就开始变得诡异(yì)了。

不拘于时句式类型，不拘于时句式还原ta-w="1647" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/7e58e8fcd62ac7f.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里茨兹威基正(zhèng)在研究和测(cè)量后发星(xīng)系团的质(zhì)量。这是一个由数千个星系(xì)所组成的巨大星系团，这(zhè)些(xiē)星系(xì)被引力(lì)束缚(fù)在一起。测量星系团的质量一般会使用到两种(zhǒng)方法，当两种方(fāng)法结果一致，就(jiù)可以(yǐ)确定其(qí)质量的范(fàn)围(wéi)。

第一(yī)种是获得其"光(guāng)度学的(de)质量(liàng)"，需(xū)要的数(shù)据是测量各个星系的光度。

第二种是动力学质量的计算(suàn)，是利用(yòng)光(guāng)谱红移测量星系团中的各个(gè)星系(xì)相对(duì)于星系团的(de)运动速(sù)度。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学(xué)质量”竟(jìng)然是“光度学质(zhì)量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质(zhì)量消失了，或(huò)者说这(zhè)99%的质(zhì)量并不以可见(jiàn)光的形式(shì)所存在，我们(men)无(wú)法看到。最诡异的是，在(zài)测(cè)量速度的过程中，兹威(wēi)基发现星系团中(zhōng)很多星系的速(sù)度(dù)比理论上要快(kuài)得多(duō)，按照(zhào)牛(niú)顿的运动(dòng)学定律，仅靠这些可见星系(xì)的(de)质量所产(chǎn)生的引力是无法将它们束缚在星(xīng)系团内的，它们早就应该被抛(pāo)出星系团之外了，除非有一种神秘的力(lì)量(liàng)在起(qǐ)作用，这种力量(liàng)来(lái)源于某(mǒu)种隐形(xíng)的物质(zhì)。

据此，兹维基提出了(le)这样部分不可见的(de)暗质(zhì)，它不发散(sàn)光、吸光、反(fǎn)射光，但(dàn)是它们却占(zhàn)据着宇宙中绝大部分的质量。只是当时(shí)的(de)人(rén)们对这样的一种说法(fǎ)不(bù)屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次出(chū)现。天文学(xué)家(jiā)维拉鲁宾和(hé)肯特福特(tè)在观(guān)测仙女座星系中的恒星运动。理论(lùn)上来说(shuō)，距离中心越远的(de)恒(héng)星在其轨道上的运行速(sù)度就(jiù)会越慢(màn)。但是他们观测的结果却让人感(gǎn)到不可思议。

随着与中心距离的增加，恒(héng)星的(de)旋转速度几乎(hū)保持不变(biàn)。可是根据牛(niú)顿的万有(yǒu)引力定律，在(zài)星(xīng)系当(dāng)中如(rú)果没有(yǒu)足够大的质量来吸引它(tā)们，这些外围的恒(héng)星早就被甩到(dào)宇宙当中了。基于这种现(xiàn)象，科(kē)学家们会使用一种相对(duì)标准的方法来解(jiě)释(shì)暗(àn)物质的存在(zài)，这(zhè)种方(fāng)法(fǎ)就(jiù)是测量星系当中(zhōng)气体在(zài)X轴(zhóu)上(shàng)距离星系中心的(de)距(jù)离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果出(chū)现异常的(de)结果，就认为是(shì)由暗物质的力量进入其中。

于是(shì)科学家(jiā)们(men)通过射电望(wàng)远镜测量了距离星(xīng)系中心更远(yuǎn)距离的氢(qīng)元素(sù)，发现它们的旋转速度并(bìng)不(bù)符合牛顿的力学(xué)定律。我们的太阳系也不例外，太阳系位于银河(hé)系(xì)的第三悬臂之上，距离银(yín)河(hé)系中心2.6万光(guāng)年(nián)，根(gēn)据万(wàn)有引力定律进行(xíng)计算，太阳系(xì)的运行速度应该是(shì)160千米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系(xì)正在以220千米/秒的速(sù)度围绕银河(hé)系(xì)旋转，这(zhè)个实际(jì)速度远远(yuǎn)大(dà)于(yú)理论速度(dù)，那么产(chǎn)生以上(shàng)这种向心加(jiā)速度的原因(yīn)很可能就是存(cún)在着一种(zhǒng)我们看(kàn)不到的物质(zhì)，是这些暗物质的引力效应将星系(xì)聚(jù)集在了一(yī)起。

也是从(cóng)这时开(kāi)始，越来越多(duō)的(de)研究人员开(kāi)始相信暗(àn)物质的存在(zài)。科(kē)学家(jiā)根(gēn)据星系外恒星轨道的速度(dù)，估算在(zài)星系当中暗(àn)物质的质量占整(zhěng)个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯(wéi)一可以解(jiě)释这个现象的(de)原(yuán)因。在一(yī)项新的研究当中，科(kē)学家们发现，几(jǐ)乎没有引力(lì)效应的遥远恒星(xīng)之间，也会出现(xiàn)速度上的微小差异。另外，天文学家还发现了一个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离地球大约2.5亿光年，大(dà)小和(hé)银河(hé)系(xì)不(bù)多(duō)，但是星系(xì)当中存在的恒星数量(liàng)却只(zhǐ)有银(yín)河系(xì)的千分之(zhī)一。

所以在理论上，该星(xīng)系必须存在暗(àn)物质(zhì)，否则就会分崩离(lí)析(xī)。但是科学家们(men)使用(yòng)最先进的望远镜对其进行了40个小时的详(xiáng)细(xì)测(cè)量之后(hòu)，发现星系中(zhōng)的(de)恒星运动是(shì)可以(yǐ)用正常(cháng)的物(wù)质和力学定律来解(jiě)释的。那么又有人提出，也许该星(xīng)系的暗(àn)物(wù)质，已(yǐ)经被附近(jìn)的另一个大星系剥离了(le)。奇怪的是(shì)，它的附近没有任何星(xīng)系存在(zài)。造成(chéng)这些(xiē)现象的除了暗物(wù)质的假说之外，另(lìng)一种可能就是(shì)人类对引(yǐn)力的理解还(hái)不够全(quán)面，引(yǐn)力很可能在不同(tóng)尺度空间中(zhōng)的工(gōng)作(zuò)方(fāng)式是不同的，这(zhè)意(yì)味着在(zài)行星系尺(chǐ)度中的天体会(huì)沿着它们(men)的轨道，按照我们所理(lǐ)解的方式运动(dòng)。但(dàn)是上升(shēng)到星(xīng)系和星团的尺度(dù)，引(yǐn)力(lì)之间的(de)相互作用则是不(bù)同的方式(shì)。对于在星(xīng)系团之间(jiān)的相互作用(yòng)，科学(xué)家(jiā)还引入了(le)外部(bù)场效应的概念，指的是在(zài)数百万光年的规模上，巨大的质量之(zhī)间会产生对彼此特殊的效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙(méng)德理论。如(rú)果MOND蒙德理(lǐ)论成(chéng)立，这意(yì)味着我们(men)需要对(duì)现在的物理定律进行修正，这些发(fā)现也让很多人(rén)认为暗物质假说理论就此终(zhōng)结。但是在宇宙当中还有关(guān)于(yú)暗物(wù)质存在的其他的理论(lùn)证据，这些理论证据(jù)是(shì)蒙德理论所没法解(jiě)释的(de)“引力透镜”。

径(jìng)向距(jù)离为37亿光年的子弹(dàn)星系团，由(yóu)两个(gè)碰撞的(de)星系团所(suǒ)组成，类似这(zhè)样的星团(tuán)，它们大部分(fēn)的普通质(zhì)量都在星(xīng)系的(de)气体当(dāng)中。当星团(tuán)以1000万公(gōng)里/小时(shí)发生碰撞的时候，星际气体的相互作用就会导致温度的急(jí)剧升高(gāo)，速度大幅降低。所以(yǐ)在理论上，在碰撞之后，子弹星系(xì)团(tuán)大部分的质量将位于所(suǒ)有这些气体所在的(de)中(zhōng)间区域。那么我们通过什么来验证它(tā)的质(zhì)量区(qū)域(yù)到底是不是集(jí)中在中间(jiān)呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太空(kōng)望远镜传回了宇宙当中第(dì)一张全彩的高清照片，在照片中(zhōng)我(wǒ)们可以(yǐ)明显地看到很(hěn)多星系似乎被(bèi)拉(lā)伸(shēn)产生了巨大的形变(biàn)。其(qí)实(shí)这(zhè)些星系(xì)本身并(bìng)不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问(wèn)题，而是这样极遥远的天体和(hé)我们地球上的观测者之间。被一个质量超级巨大的(de)天(tiān)体遮挡，这个(gè)超大质(zhì)量的东西的引力，会使身后更(gèng)不拘于时句式类型，不拘于时句式还原遥远星系的光都发生了扭曲。这个现象就是引力透(tòu)镜效应。这个巨大(dà)的天体可(kě)能是超大(dà)质量(liàng)的黑洞或者是暗(àn)物(wù)质。

所以当(dāng)人们对子(zi)弹(dàn)星系团观测的时(shí)候，发现它的大质(zhì)量区域并不(bù)是在中间，而(ér)是在两侧。所以最好的(de)解释方法(fǎ)就是(shì)当(dāng)星(xīng)团发生全部的碰撞时，可被(bèi)观(guān)测到(dào)的质(zhì)量气体被卡在(zài)了(le)中(zhōng)间(jiān)，暗(àn)物质(zhì)则直接(jiē)通过了(le)这(zhè)个区(qū)域，并在两(liǎng)边形成了引(yǐn)力透镜。对(duì)子弹星系团的引力透镜研究也(yě)被认为是暗物质存(cún)在的迄今(jīn)为止(zhǐ)最好的理论证(zhèng)据。

除此之外，还有(yǒu)来自宇宙当中最古老的光。从宇宙(zhòu)大爆(bào)炸(zhà)开(kāi)始，38万年之后，可见(jiàn)光终于(yú)可以畅通无阻地穿越在宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。经过了130多(duō)亿年之后，这些光(guāng)在宇宙(zhòu)空(kōng)间背景上(shàng)留下了各相同性的微波辐射。其中(zhōng)红色(sè)的(de)部分表示温度(dù)较高的区域，蓝(lán)色则(zé)表示相对较冷的区域，但实际上它们(men)之(zhī)间的温(wēn)差只有(yǒu)万(wàn)分之一。

科学(xué)家们(men)通过对前(qián)景背景分离后的(de)二值图像(xiàng)进行连通域提取(qǔ)和标记(jì)之后发现，如果宇宙(zhòu)当中没有暗物质，图形看起(qǐ)来不应该是这(zhè)样的，而随着暗物质的增加，一些峰值(zhí)的幅度会减小(xiǎo)，才(cái)变得看起来(lái)“和谐”。为了(le)匹配宇宙(zhòu)微波背景辐射的测量值，我们(men)需要的暗物质大约是普(pǔ)通物质的5倍。这个(gè)数字与(yǔ)解(jiě)释(shì)星系当中恒(héng)星运动(dòng)所需要的暗物质(zhì)比例是一(yī)致的。这就意味着(zhe)。

用了(le)一个简单的理论框(kuāng)架，就(jiù)很好地解(jiě)释了很多不同的观测结果。而暗(àn)物(wù)质的本质就是宇宙当中存在着某种(zhǒng)类型的(de)粒(lì)子，它们不参与(yǔ)任何其他的电磁(cí)作用，只通(tōng)过引力(lì)来相互作用。所以如果能够找到(dào)这种粒子的(de)存(cún)在，就相(xiāng)当于找到了暗物(wù)质(zhì)存在的实际证据。这种(zhǒng)粒(lì)子到底是什么？科学家们已经提出了数(shù)十种的假想目标，而要寻找这些不同的目(mù)标(biāo)粒子所(suǒ)需要的实验方式也不相同。在过去的(de)几十年(nián)当中，人类为(wèi)了寻(xún)找这些看不见、摸不(bù)到，几(jǐ)乎不(bù)会与常规物质相互(hù)作用的“暗(àn)物质”，科学(xué)家们已经(jīng)进行了超过50次(cì)的(de)实验，却没有(yǒu)任(rèn)何实质性的发现，除了一个(gè)地方，意大利的格兰(lán)萨索山，隶属于阿尔卑斯(sī)山(shān)脉。

在(zài)山下(xià)1400米(mǐ)处的地下(xià)矿井当(dāng)中，藏着地球上最大的地学实验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个(gè)三层楼(lóu)高的探(tàn)测器(qì)，一(yī)直(zhí)致力于(yú)寻找暗物质粒子(zi)的周(zhōu)期性(xìng)震荡(dàng)。

自(zì)1997年以来，这里的科学家声称(chēng)观(guān)测到了某种信号。经过了20多年的数据(jù)收集，人(rén)们发现了一个有趣的事情。探测率(lǜ)会(huì)在(zài)每年的6月(yuè)份达到峰(fēng)值，然(rán)后(hòu)在11月(yuè)降到(dào)最(zuì)低，而且(qiě)在20年(nián)当中每年都是(shì)一样。一些科(kē)学(xué)家认为这可能是人(rén)类发现暗物质的第一个直接(jiē)证据。

但是为(wèi)什(shén)么暗物质会产生(shēng)周期性的年度信号呢？刚才我(wǒ)们讲了太(tài)阳系(xì)正在以(yǐ)220公里(lǐ)/秒的(de)速(sù)度围绕着(zhe)银(yín)河系进(jìn)行(xíng)移动(dòng)，那(nà)么(me)如果暗物(wù)质存在宇宙当中(zhōng)，这意味着我(wǒ)们也在(zài)以(yǐ)这样的速度在穿越着暗物质流，这(zhè)个(gè)过程中会产生相应的(de)振荡，同时地球又以30公里/秒(miǎo)的速度围绕(rào)太阳进行旋转。所(suǒ)以有半年的时(shí)间(jiān)，地球围绕太(tài)阳的方(fāng)向与太阳环绕(rào)银(yín)河系的方(fāng)向是一致(zhì)的，而另外半年则与之相(xiāng)反。

而在6月份的时(shí)候(hòu)，地球与太阳的(de)方向正好(hǎo)达到完(wán)全(quán)一致(zhì)，这是理论上地球穿越暗物质流最快的时段。而在11月份，又(yòu)恰好达(dá)到了最慢值。尽管(guǎn)在实(shí)际的情况中，太阳系相(xiāng)对银河系的平(píng)面(miàn)呈现了(le)60度的倾斜，但(dàn)是这(zhè)并不影(yǐng)响这个(gè)理论的(de)有效性。

因此(cǐ)科学家认(rèn)为这可以用来(lái)解释，研究人(rén)员们所观测到的周(zhōu)期性信(xìn)号。当然也可能有其他的情(qíng)况，造成这种(zhǒng)年(nián)度周期信号的差异(yì)也可(kě)能(néng)是(shì)温(wēn)度、湿度、土壤中(zhōng)的水分、高山(shān)上(shàng)的(de)积雪，甚至连意大利游客(kè)的数量也(yě)符合这个周期(qī)的(de)规律。

所以，科学家们又(yòu)在南半(bàn)球建立了一个(gè)几乎相同的(de)实验(yàn)室，这里(lǐ)的季(jì)节(jié)与之前(qián)的实验室正好相(xiāng)反，而(ér)在这里，地球穿(chuān)过暗物质流的(de)运动特(tè)征和第(dì)一个实验室是(shì)一样的(de)。

因(yīn)此，如果在这里(lǐ)可以(yǐ)得(dé)到相同的(de)信号，就可以(yǐ)成(chéng)为暗物质所存在(zài)的(de)非常有力的证据了。但(dàn)是由(yóu)于这个实验室刚(gāng)刚建成不(bù)久，所以截至目前还无法提供相应的(de)数据支持(chí)。另外，在(zài)2025年(nián)，NASA将会发射(shè)一台(tái)新的望(wàng)远镜(jìng)，这台太空望远镜叫做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜(jìng)大小跟哈勃望(wàng)远镜相同(tóng)，但(dàn)它(tā)的宽视场仪器提供(gōng)的视野是哈勃红外仪(yí)器的100倍。南(nán)希格(gé)雷斯(sī)罗曼太(tài)空望远镜其中(zhōng)一个关键的(de)用途就是探(tàn)索(suǒ)暗物质(zhì)背后的奥(ào)秘，对于探测(cè)的结果，我们只能拭(shì)目以(yǐ)待了。费(fèi)米实验室粒子天(tiān)体物理中心的科学家丹琥珀和贾森(sēn)斯特芬研究发现，如果暗物质存在，它们极(jí)有(yǒu)可能(néng)拥有另一(yī)种(zhǒng)神秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇(yǔ)宙(zhòu)当中生命的(de)诞生(shēng)，或者(zhě)说是生(shēng)命进化的一个重要因素(sù)。

如果这一理论得到进一步的(de)证实，那么(me)遍布宇宙当中(zhōng)的(de)暗物质会不会意味着人类(lèi)并(bìng)不孤单呢(ne)？或许在宇宙(zhòu)当中某(mǒu)个角落的(de)行星(xīng)上，暗物质(zhì)正在通过这(zhè)样的效应创造生命。当然，这些推论的大前提是要先找(zhǎo)到暗物质存在的实际证据。那么(me)小伙(huǒ)伴(bàn)们，你们(men)觉得暗物质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢(huān)请点赞，你的支持是我(wǒ)更(gèng)新的动力！

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