宇宙(zhòu)是“人为制造(zào)”的(de)？为(wèi)何(hé)会存在科学无法解释的(de)“暗物质”？暗物质又(yòu)究竟是什(shén)么？人类为(wèi)了(le)寻(xún)找暗物质存在的证据，科学家(jiā)们在过(guò)去(qù)的(de)几十年当(dāng)中进行了超过50次(cì)的长期实验，但是却没有发现任何的有效证据。除(chú)了一个(gè)地方，在1687年出(chū)版(bǎn)的自然哲学数学(xué)原理(lǐ)一书(shū)中(zhōng)，埃(āi)萨克牛顿发(fā)表了万有引(yǐn)力(lì)定律，它揭(jiē)示了(le)宇宙(zhòu)中天体(tǐ)运动的规律。往后的(de)几(jǐ)百年来，当天文学家们发现某(mǒu)些天(tiān)体运行轨道(dào)出(chū)现异常，不(bù)符合(hé)万有(yǒu)引力定律的时候，他(tā)们就会知(zhī)道，周围(wéi)一定有未知的天(tiān)体通过引(yǐn)力在摄动(dòng)它(tā)的轨道。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通过天(tiān)王星运(yùn)行轨道的异常(cháng)，推算并(bìng)且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都(dōu)是(shì)应用万有引力定律(lǜ)所取(qǔ)得重大天文成就的例子。但是这些发现都是在恒星系统的(de)尺(chǐ)度当中，可当我(wǒ)们上升到星系或者是星团的尺度(dù)，事情就(jiù)开始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物理(lǐ)学家(jiā)弗里(lǐ)茨兹威(wēi)基正(zhèng)在研究和测量(liàng)后发(fā)星系团的(de)质量。这是(shì)一(yī)个由数千个(gè)星系所组成的巨大星(xīng)系(xì)团，这些星系(xì)被引力(lì)束缚在一起。测量星(xīng)系团的质量(liàng)一般会使(shǐ)用到(dào)两种方(fāng)法，当(dāng)两种(zhǒng)方法结果(guǒ)一致，就(jiù)可以确定其质(zhì)量的范围。

第一种是获得其(qí)"光度学的质量"，需要(yào)的数据是测量(liàng)各个星(xīng)系的光(guāng)度。

第二种是(shì)动力学(xué)质量的计算，是利用光(guāng)谱红(hóng)移测(cè)量星系(xì)团中的(de)各个星(xīng)系(xì)相对于星系团的(de)运动速度。当测(cè)量结(jié)果出来之后，兹威基彻底懵(měng)了(le)，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度学(xué)质量”的400倍。这意味(wèi)着，后发座(zuò)星系(xì)团(tuán)有99%的质(zhì)量消失了，或(huò)者说这99%的(de)质量并不以可见光的(de)形式所存在，我们无(wú)法看到。最(zuì)诡异的是，在测量速度(dù)的过程中，兹威(wēi)基发现星系(xì)团中(zhōng)很多星系的速度比理论上要快(kuài)得多，按照牛顿的运(yùn)动学(xué)定律，仅靠这些可见(jiàn)星(xīng)系(xì)的质量所产生的引(yǐn)力是无法将它们(men)束缚在星系团内的，它们早就应该(gāi)被抛出(chū)星系团之外了，除非(fēi)有一种(zhǒng)神(shén)秘的力量在起作(zuò)用，这种(zhǒng)力量来源于某(mǒu)种隐形的物质(zhì)。

据(jù)此，兹维基提出了这样(yàng)部分不(bù)可见的暗质，它不发散光、吸(xī)光、反射光，但是它们却占据(jù)着宇宙中绝大部分的质量(liàng)。只(zhǐ)是当时的人(rén)们对这样的(de)一种说法(fǎ)不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质(zhì)”这个词(cí)才再一次出(chū)现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观(guān)测仙女(nǚ)座星系中(zhōng)的恒星运(yùn)动。理论(lùn)上来(lái)说，距(jù)离中心越远的恒星在其轨(guǐ)道上的运行速度(dù)就会(huì)越(yuè)慢。但(dàn)是他们观(guān)测的(de)结果却让(ràng)人感到不可思议(yì)。

随(suí)着(zhe)与中心距(jù)离的增加，恒星(xīng)的旋转(zhuǎn)速度几乎保持不变。可是根据牛顿的万有引力定(dìng)律，在星(xīng)系(xì)当中(zhōng)如果没有(yǒu)足够(gòu)大(dà)的质量来吸引它们，这些(xiē)外围的(de)恒星早就被甩到(dào)宇宙当中(zhōng)了。基于这种现象(xiàng)，科(kē)学家们会使用(yòng)一种相(xiāng)对标准(zhǔn)的方法来解释(shì)暗物质的存(cún)在，这种方法就是(shì)测(cè)量星(xīng)系当中气体在X轴上(shàng)距离星(xīng)系(xì)中心的距离，以及在Y轴(zhóu)上气(qì)体的旋(xuán)转速度。如(rú)果(guǒ)出现异常的结果，就认为(wèi)是由(yóu)暗(àn)物(wù)质(zhì)的力量进入其中。

于是科学家们通(tōng)过射电望远(yuǎn)镜测量了(le)距离星(xīng)系(xì)中心更远距(jù)离的氢元素(sù)，发现它们的旋(xuán)转速度并不符(fú)合牛顿的力(lì)学定律。我们的太阳系(xì)也(yě)不例外(wài)，太阳系位于银河系的(de)第三悬(xuán)臂之上(shàng)，距离银河系中心2.6万光年，根(gēn)据万(wàn)有引力定律(lǜ)进行计算，太(tài)阳系(xì)的运行速度(dù)应该(gāi)是160千(qiān)米/秒，但(dàn)实际上，太阳系正在以220千米/秒的速度围(wéi)绕银河系旋转，这个实际(jì)速度远远大于理(lǐ)论速度，那么产生以上这种向心加速度的原因(yīn)很可(kě)能就(jiù)是存在着一种我(wǒ)们看不到的物质，是这些暗物质的引力效应将(jiāng)星系聚(jù)集在了一起。

也(yě)是(shì)从这时开始，越来越多(duō)的研究人(rén)员开始相信暗物质的(de)存在。科学家(jiā)根(gēn)据(jù)星系外恒星轨道的(de)速度，估算在星系当中暗物质的质(zhì)量占整个星(xīng)系质(zhì)量的85%。但是，暗物(wù)质并不(bù)是(shì)唯一可以解释这个现象的原因(yīn)。在一项新的(de)研究(jiū)当中，科(kē)学家们发现，几乎没有引力效(xiào)应的遥远恒(héng)星(xīng)之间，也会出(chū)现速度上(shàng)的微小差异(yì)。另外(wài)，天文学家还发(fā)现(xiàn)了一个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系距离地(dì)球大约2.5亿光年，大小和(hé)银河系(xì)不多(duō)，但是星系当中存在(zài)的(de)恒星(xīng)数(shù)量却(què)只有银(yín)河系的(de)千分(fēn)之一(yī)。

所以在理论上，该星系必须存在暗物质(zhì)，否则就(jiù)会(huì)分崩离析(xī)。但是科学(xué)家们使用最先进(jìn)的望远镜对其进行了(le)40个小时的详(xiáng)细测量之后(hòu)，发现星系中的恒星(xīng)运动是(shì)可以用(yòng)正常(cháng)的物质和(hé)力学(xué)定律来(lái)解释的。那么又有人提出，也(yě)许(xǔ)该星系的暗物(wù)质，已经被附近的另一个大星系剥离了。奇(qí)怪的是(shì)，它的(de)附近没有任(rèn)何星系存在。造成(chéng)这些(xiē)现象的除了暗物质的假说之(zhī)外，另一种可能就是人类对引力的理解还不够(gòu)全面，引力很可能在不同尺度空间中的工作方(fāng)式是不同的，这意味着在行星(xīng)系(xì)尺(chǐ)度中(zhōng)的天体会沿着它们的(de)轨道，按照我们所理解的(de)方(fāng)式运动。但是上升到星系和星(xīng)团的尺度，引力之间的相互作(zuò)用(yòng)则是不同的方式。对于在星系(xì)团(tuán)之间的相互作(zuò)用，科(kē)学家还(hái)引入了(le)外部场效(xiào)应的概(gài)念(niàn)，指的(de)是(shì)在数百万光年(nián)的规模上，巨大(dà)的质(zhì)量之间(jiān)会产生对彼此特殊的效果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德(dé)理(lǐ)论。如果MOND蒙德(dé)理论成(chéng)立，这(zhè)意味着我们需要(yào)对现在(zài)的物(wù)理(lǐ)定律(lǜ)进行修正，这些发现也(yě)让很(hěn)多(duō)人认为暗物质假说理(lǐ)论就此(cǐ)终(zhōng)结。但是在宇宙当中(zhōng)还(hái)有(yǒu)关于暗(àn)物质存在的其他(tā)的理论(lùn)证据(jù)，这(zhè)些(xiē)理论证(zhèng)据(jù)是蒙德理论所没法解释的“引(yǐn)力(lì)透镜”。

径向(xiàng)距离为37亿光年的子弹星(xīng)系团(tuán)，由两个(gè)碰(pèng)撞(zhuàng)的星系团(tuán)所组成，类似这样(yàng)的星团，它们大部(bù)分(fēn)的普通(tōng)质量都在星系的气体当中。当星团以1000万(wàn)公(gōng)里/小时发生碰撞的时候，星际气体(tǐ)的相互(hù)作(zuò)用就会(huì)导致温度(dù)的急剧升高，速度大幅降(jiàng)低。所以在理(lǐ)论上(shàng)，在碰撞之后(hòu)，子弹(dàn)星系团大(dà)部分(fēn)的质(zhì)量将位(wèi)于所有这些气体所在(zài)的中间区域。那么我们通(tōng)过什么(me)来验证它的质量区域到底是不是(shì)集(jí)中在中间(jiān)呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空望远镜传回了宇宙当中第一张全彩的(de)高(gāo)清(qīng)照片，在(zài)照片中我们可以明显地(dì)看(kàn)到(dào)很多(duō)星(xīng)系似乎被拉伸产生(shēng)了巨大的形变。其(qí)实这些星系(xì)本身并不是(shì)真的(de)被(bèi)扭曲了，也不是韦伯望(wàng)远镜出(chū)了什(shén)么问题，而是这样极遥远的(de)天体和(hé)我(wǒ)们地(dì)球上(shàng)的(de)观(guān)测者之(zhī)间。被一个质量(liàng)超级巨大的(de)天体遮挡，这(zhè)个超大质量的东西(xī)的引力(lì)，会使身(shēn)后更遥(yáo)远星系的光都发生了扭曲。这(zhè)个现象(xiàng)就(jiù)是引力(lì)透(tòu)镜(jìng)效应。这个巨大的天(tiān)体可能是(shì)超大(dà)质量(liàng)的(de)黑洞或者是(shì)暗物质。

所(suǒ)以(yǐ)当人们对子(zi)弹星系团观测的时候(hòu)，发现它的大(dà)质量(liàng)区域并不是在(zài)中间，而是在两(liǎng)侧。所(suǒ)以最好的(de)解释方法就(jiù)是当星团发生全部的碰撞时(shí)，可被观测到的质量(liàng)气(qì)体被卡在了中间，暗物质则直接通过(guò)了这(zhè)个区域(yù)，并在两边(biān)形成了引力透镜。对子弹(dàn)星系团的(de)引力(lì)透镜(jìng)研究也被认为(wèi)是暗物(wù)质存在的迄今(jīn)为止最好(hǎo)的理论证据。

除此之外，还有来自(zì)宇宙当中(zhōng)最古老(lǎo)的光。从(cóng)宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年(nián)之后，可(kě)见光终于可以畅通无阻地穿(chuān)越在宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。经过(guò)了(le)130多亿年之后，这些(xiē)光在宇宙空间(jiān)背景上(shàng)留下了各相同性的(de)微(wēi)波辐射。其中红色(sè)的部分表示温度较高的区域，蓝(lán)色则(zé)表示(shì)相对(duì)较冷的区域(yù)，但实际上它们之间(jiān)的(de)温差只有(yǒu)万分之一。

科(kē)学家们通过对前景背景分离(lí)后(hòu)的二值(zhí)图像进行(xíng)连(lián)通域提取和标记(jì)之后发现，如(rú)果宇宙当中没有暗物质，图形看起来不应该是这样的，而随着暗物质的(de)增(zēng)加，一些峰(fēng)值的幅(fú)度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配(pèi)宇宙(zhòu)微波背(bèi)景辐射的(de)测量值(zhí)，我们需(xū)要的暗物质大(dà)约是普通物质(zhì)的5倍。这(zhè)个数字(zì)与解释(shì)星系当中恒星运动所需要的暗(àn)物质比例(lì)是一致的。这就意味着。

用了(le)一个(gè)简单(dān)的理论(lùn)框架，就很好(hǎo)地(dì)解(jiě)释了很多(duō)不同(tóng)的观(guān)测结(jié)果。而暗物质的本质(zhì)就是宇(yǔ)宙当中存在着(zhe)某种类(lèi)型的粒子，它们不参与任何其(qí)他的电磁作用(yòng)，只(zhǐ)通过引力(lì)来相互(hù)作用。所以如果(guǒ)能够找到这种(zhǒng)粒(lì)子的存在，就相当于找到了暗物(wù)质存在的实际证据(jù)。这(zhè)种(zhǒng)粒子到底(dǐ)是什(shén)么？科学家们已经提出了数十(shí)种的假想目标，而(ér)要寻找这些不同的目标粒子所需(xū)要的实(shí)验(yàn)方式也(yě)不相(xiāng)同。在过去的(de)几(jǐ)绥化去年疫情 绥化是几线城市十年当中，人(rén)类为了(le)寻找这些(xiē)看不(bù)见、摸不到(dào)，几乎(hū)不会与常(cháng)规物质相互作用(yòng)的“暗物质(zhì)”，科学家们(men)已经进行(xíng)了超过50次的实验，却没有任何实质性的发现，除了(le)一(yī)个地方，意大利的(de)格兰(lán)萨(sà)索山(shān)，隶属于阿尔卑斯山脉。

在(zài)山下1400米处的地下矿井(jǐng)当中，藏着(zhe)地(dì)球上最(zuì)大的地(dì)学实验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层(céng)楼高的探测器，一直致力于(yú)寻(xún)找暗(àn)物质粒子的周(zhōu)期性震荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的科学(xué)家(jiā)声称观(guān)测(cè)到了某种信号。经(jīng)过了20多年的数(shù)据收(shōu)集，人们发现了(le)一个(gè)有趣的事情。探测(cè)率会在(zài)每年的6月份达到峰值，然(rán)后在11月降到(dào)最(zuì)低，而且在20年(nián)当(dāng)中(zhōng)每年(nián)都是(shì)一样。一些(xiē)科学家认(rèn)为这可(kě)能是人类发(fā)现暗物质的第一(yī)个(gè)直接证据。

但是(shì)为(wèi)什(shén)么(me)暗物质会产生周(zhōu)期(qī)性的年(nián)度信号呢？刚才(cái)我们(men)讲(jiǎng)了太阳系正在以220公里(lǐ)/秒的速度围绕着银河系进行移(yí)动，那么如果暗物质存在(zài)宇宙当中，这(zhè)意味着我们也在以这样(yàng)的速度(dù)在穿越着(zhe)暗物质流(liú)，这(zhè)个过程中会(huì)产生相应的(de)振荡，同(tóng)时地球又(yòu)以30公里/秒的速度围(wéi)绕太阳进行旋转。所以有半年的时(shí)间，地球围绕太阳的方(fāng)向(xiàng)与(yǔ)太阳环绕银(yín)河系的方(fāng)向(xiàng)是一致的，而另外半年则与之相(xiāng)反。

而(ér)在6月份的时候，地球与(yǔ)太阳的方向(xiàng)正好达到完全一致，这是理论上地球穿越暗物质流最快的时段(duàn)。而在11月(yuè)份，又恰(qià)好达到(dào)了最慢值(zhí)。尽管在(zài)实(shí)际的(de)情(qíng)况中，太阳系相对(duì)银河系(xì)的平面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是这(zhè)并不影响这个理论的(de)有效性。

因此科学家认为(wèi)这可以用来解释，研究人(rén)员们(men)所观测到的周期(qī)性信(xìn)号(hào)。当然也可能有其他的情况，造成这种年(nián)度周期信号的差异也可(kě)能是温度、湿(shī)度、土壤(rǎng)中的水分、高山上的(de)积(jī)雪，甚至(zhì)连意大利(lì)游客的(de)数量也符合(hé)这个周期的规律(lǜ)。

所(suǒ)以，科(kē)学家们又在(zài)南半球建(jiàn)立了一个几乎相同的实验(yàn)室(shì)，这(zhè)里的季节与之前(qián)的实验(yàn)室(shì)正好相反，而在这里(lǐ)，地球穿过暗物质流(liú)的运(yùn)动特征和第(dì)一个实验室是一(yī)样的。

因此，如果在这里可以(yǐ)得到相同的(de)信号(hào)，就可以成为暗物质所(suǒ)存(cún)在的非常有力的证据了。但是由于这个(gè)实验室刚刚建成不久，所以截(jié)至(zhì)目前还无法提供相应的数据支持(chí)。另外，在(zài)2025年，NASA将会(huì)发(fā)射一(yī)台新的望(wàng)远镜(jìng)，这(zhè)台(tái)太(tài)空望远镜叫做“南希格雷(léi)斯罗曼”，它的(de)主镜大小跟哈(hā)勃望远镜相同，但它的宽视场仪(yí)器提供的视野是哈勃(bó)红外(wài)仪器(qì)的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太空(kōng)望远(yuǎn)镜(jìng)其中一个关(guān)键的用途就是探索暗物质背后(hòu)的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目以待了(le)。费米实验室粒子天体物理中心的科(kē)学家丹(dān)琥(hǔ)珀和(hé)贾森(sēn)斯特芬(fēn)研究发现，如果暗物质(zhì)存在，它们极有可能拥有另一种神(shén)秘(mì)的效应，这(zhè)种(zhǒng)暗物(wù)质效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说是生命进化(huà)的一个重要因素(sù)。

如果这(zhè)一理论得到进一(yī)步的(de)证(zhèng)实(shí)，那么遍(biàn)布宇宙当中(zhōng)的(de)暗物质会不(bù)会(huì)意味着(zhe)人类并不孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的(de)行星上，暗(àn)物质正在通过这样的效应创造生命(mìng)。当然，这些(xiē)推论的(de)大前提(tí)是要先找到暗(àn)物质存在的实(shí)际(jì)证据。那么小伙伴(bàn)们，你们觉得暗(àn)物质到底存不存(cún)在呢？喜欢请点赞(zàn)，你的支持是我更新的动力！

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