宇宙(zhòu)是“人为制造(zào)”的？为何会存在科学无(wú)法解(jiě)释的“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟是什么？人类(lèi)为了寻(xún)找暗物质存(cún)在的证据，科学家们在过去(qù)的几十(shí)年当(dāng)中进行了超过50次的(de)长(zhǎng)期实验，但(dàn)是却没有(yǒu)发现(xiàn)任何的有效证据(jù)。除了一个(gè)地方，在(zài)1687年出版的乐福鞋按什么鞋码买，乐福鞋不适合什么人穿自然哲学数学原理(lǐ)一书中，埃(āi)萨克牛(niú)顿发表了万有引(yǐn)力(lì)定(dìng)律，它揭示了宇(yǔ)宙(zhòu)中天体运动(dòng)的规(guī)律。往后的几(jǐ)百年来，当天文学家们发现某些天体运行轨道出(chū)现异常(cháng)，不符合(hé)万有引(yǐn)力定律的时(shí)候(hòu)，他(tā)们就(jiù)会知道，周围一定有(yǒu)未(wèi)知的天体通过(guò)引力在摄动它(tā)的轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶(yé)就通过(guò)天王星运行轨道(dào)的异常，推算(suàn)并且发(fā)现(xiàn)了海王星的(de)存在(zài)。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的(de)发现(xiàn)都(dōu)是应用万有(yǒu)引(yǐn)力定律(lǜ)所取得重大天(tiān)文成(chéng)就(jiù)的例子(zi)。但(dàn)是这些发(fā)现都是(shì)在恒星系(xì)统的尺度当中，可当我们上升到星系(xì)或者是星团的尺度，事(shì)情就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物理(lǐ)学(xué)家弗里茨兹威基正在研究和测(cè)量(liàng)后发星系团的质量(liàng)。这是一(yī)个(gè)由数(shù)千个星(xīng)系(xì)所(suǒ)组成的巨大(dà)星系团，这些星系被引力(lì)束缚在(zài)一(yī)起。测量星系团(tuán)的质量一般会(huì)使(shǐ)用(yòng)到两种方法(fǎ)，当两种方法结果一致，就可以确定(dìng)其质量(liàng)的(de)范围。

第(dì)一种是获得其"光度学(xué)的质(zhì)量"，需(xū)要的数据是测(cè)量各个(gè)星系的光(guāng)度。

第二种是(shì)动力学(xué)质量的(de)计算，是利用光(guāng)谱红移测量星系(xì)团中的各(gè)个星(xīng)系相对(duì)于(yú)星系团的运动速(sù)度。当测(cè)量结(jié)果出来之后，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力学质(zhì)量”竟然是“光(guāng)度(dù)学质量”的400倍。这意味(wèi)着，后发座(zuò)星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量并不以可见光的形式所存在(zài)，我(wǒ)们无法(fǎ)看(kàn)到。最诡异(yì)的(de)是，在测(cè)量速度的过程中，兹(zī)威基发现(xiàn)星系团中(zhōng)很多(duō)星(xīng)系的速度比理论(lùn)上要快得多(duō)，按照牛顿的运(yùn)动学定律(lǜ)，仅靠这些可见星系的(de)质量所产生的引力(lì)是(shì)无法将(jiāng)它们束缚在星系团内(nèi)的(de)，它们早就(jiù)应该被(bèi)抛出星系(xì)团之外(wài)了，除非(fēi)有一种神秘的力量在起作用，这种力(lì)量(liàng)来源于某种隐形的(de)物(wù)质。

乐福鞋按什么鞋码买，乐福鞋不适合什么人穿a-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(wéi)基提(tí)出(chū)了这样部分(fēn)不可见(jiàn)的暗质，它不发(fā)散(sàn)光(guāng)、吸光、反射光，但是它(tā)们(men)却占(zhàn)据着宇宙中绝大部分的质量。只是(shì)当时的人们对这样(yàng)的一种说法不屑(xiè)一顾。

直到40年(nián)之后，“暗物质”这个词才再一次出现。天文学家(jiā)维(wéi)拉鲁宾和(hé)肯特福特在观测仙(xiān)女(nǚ)座星系中的恒星运动。理论上来说(shuō)，距离中心越远(yuǎn)的恒(héng)星(xīng)在其轨道上的运行(xíng)速度就会越慢(màn)。但(dàn)是他们观测的结果却(què)让人(rén)感到不可思议。

随着与(yǔ)中(zhōng)心(xīn)距离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是(shì)根据牛顿的万有引(yǐn)力定律(lǜ)，在星系当中(zhōng)如(rú)果没(méi)有足够(gòu)大的质量来(lái)吸引它们，这些外(wài)围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基(jī)于(yú)这种现象，科学(xué)家们会使用一(yī)种相对标准的方法来解释暗物质的存在(zài)，这种方(fāng)法就是测量星系当中气体(tǐ)在X轴(zhóu)上距离(lí)星系中心的距离，以及在(zài)Y轴上(shàng)气体的旋转速度。如果出现(xiàn)异(yì)常(cháng)的结(jié)果，就认为是由暗物(wù)质的(de)力量进(jìn)入(rù)其中。

于是科学家们通(tōng)过射(shè)电望远(yuǎn)镜测量(liàng)了距离(lí)星系中(zhōng)心更(gèng)远(yuǎn)距(jù)离的氢元素，发现它们的旋转(zhuǎn)速(sù)度并不符合牛顿的力学定(dìng)律(lǜ)。我们的太阳系也不(bù)例外，太阳系位于银河系的第三悬臂(bì)之上(shàng)，距(jù)离银河系中(zhōng)心2.6万光年，根(gēn)据万有引力定律进行计算，太阳系的运(yùn)行速度(dù)应(yīng)该是(shì)160千米/秒，但实际上，太阳(yáng)系正在以220千(qiān)米/秒的速度围绕银河系旋转，这(zhè)个实(shí)际(jì)速度(dù)远远大于理论速度，那么产生以(yǐ)上这种向心加速(sù)度的原因很可能就是存在着一种我们看不到(dào)的(de)物(wù)质，是(shì)这(zhè)些(xiē)暗物质的引(yǐn)力效应(yīng)将(jiāng)星(xīng)系(xì)聚集在了一起。

也是(shì)从这时开始，越来越(yuè)多的研究(jiū)人员开(kāi)始(shǐ)相信暗物质的存在。科学家根据星系外恒星轨道的(de)速度，估算(suàn)在星系当(dāng)中暗物质的质量占整个(gè)星(xīng)系质量(liàng)的85%。但是，暗物质并不是(shì)唯一可以(yǐ)解释这(zhè)个现(xiàn)象的原因。在一项新的研究当(dāng)中(zhōng)，科(kē)学家(jiā)们发现，几乎没有(yǒu)引力效应(yīng)的遥远恒星之间，也会出(chū)现速度上的微小差异。另外，天文(wén)学家还(hái)发现(xiàn)了一个反常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个(gè)星(xīng)系距离地球大约2.5亿光年，大小和银河系不多(duō)，但是星系当(dāng)中(zhōng)存(cún)在的恒星数量却只有(yǒu)银河系的千分之一。

所以(yǐ)在理论上，该星系必须存在暗物质，否(fǒu)则就会分崩离(lí)析(xī)。但是科(kē)学家(jiā)们使(shǐ)用最先进的(de)望远镜对其进行了(le)40个小时的详细测量之后(hòu)，发(fā)现(xiàn)星系中的(de)恒星运动是可以用正常的物质和力学(xué)定律(lǜ)来解释的。那么又有人提出，也(yě)许(xǔ)该(gāi)星系的暗(àn)物质(zhì)，已经(jīng)被附(fù)近的另一(yī)个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没有(yǒu)任何(hé)星系存在。造成这些现象的(de)除了暗物(wù)质(zhì)的(de)假说(shuō)之(zhī)外，另(lìng)一种可能就是人(rén)类对引力的理解还(hái)不够全面，引(yǐn)力很(hěn)可能在(zài)不同(tóng)尺(chǐ)度空间中的工(gōng)作(zuò)方(fāng)式(shì)是不同的(de)，这意味(wèi)着在行星系尺度中的天体会沿着它们的轨道，按(àn)照我们所理解的(de)方式(shì)运动。但是上升到(dào)星系和星(xīng)团(tuán)的尺(chǐ)度(dù)，引力(lì)之(zhī)间的(de)相互作用则是(shì)不(bù)同(tóng)的方式(shì)。对于在星系团之间的相(xiāng)互作(zuò)用，科学家还引入了(le)外部场效应(yīng)的概念，指的是(shì)在(zài)数百万光年(nián)的规(guī)模上(shàng)，巨大的(de)质量(liàng)之(zhī)间会产生对彼此特(tè)殊的效果(guǒ)，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立，这意(yì)味着我(wǒ)们需要对现(xiàn)在的物(wù)理定律进行修(xiū)正，这些发现也(yě)让很(hěn)多人认为(wèi)暗物质假说理论就此终(zhōng)结。但是在宇宙当中还有关于暗物质存在(zài)的(de)其他的理论证据，这些理论证据是蒙德理论(lùn)所没法解(jiě)释的“引力(lì)透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年的(de)子(zi)弹(dàn)星系(xì)团(tuán)，由两(liǎng)个碰撞的星系团(tuán)所组(zǔ)成，类似这样的星团(tuán)，它(tā)们大部分的普通质量都在星系的气(qì)体(tǐ)当中。当星团以1000万公里/小时(shí)发生碰撞的时候，星际气体的相互(hù)作(zuò)用(yòng)就(jiù)会导致温度的急剧(jù)升高(gāo)，速度大幅降(jiàng)低(dī)。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系团大部(bù)分的质量(liàng)将位(wèi)于所有这些气体(tǐ)所在(zài)的中间(jiān)区域。那么我们通(tōng)过(guò)什么来验证它的质(zhì)量区域(yù)到(dào)底是不是集(jí)中在中间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太(tài)空望远镜(jìng)传(chuán)回了宇宙当中第一张全(quán)彩的高清照片，在照片中(zhōng)我(wǒ)们可以明显地(dì)看到很多星系似乎(hū)被拉伸产生了巨大的形变。其实(shí)这些星系本身(shēn)并不(bù)是真的(de)被扭曲了，也不(bù)是韦伯望远镜出了什么问题，而是这样(yàng)极遥(yáo)远的天体和我们(men)地球(qiú)上(shàng)的观测者之间。被一个质量超级(jí)巨(jù)大(dà)的(de)天体遮挡，这个超大质量的东西的引力，会使身后(hòu)更遥(yáo)远星系的光都发生了扭曲。这(zhè)个现象就是引力透(tòu)镜效应。这个巨(jù)大(dà)的天体可(kě)能是超大质量的黑洞或者是(shì)暗物质。

所以当人们对子弹星系团(tuán)观测的时候，发现它的大(dà)质量区域并(bìng)不(bù)是在中间，而是在两侧。所以最(zuì)好的解释方法(fǎ)就是当星团发生全部的碰撞时，可被观测到的质量气(qì)体被卡在了中间，暗(àn)物质则直接(jiē)通过了这个区(qū)域，并在(zài)两(liǎng)边形成了引力(lì)透(tòu)镜。对子弹星系团的(de)引力透镜(jìng)研究(jiū)也被(bèi)认(rèn)为是暗物质存在的迄今为止(zhǐ)最好的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老的(de)光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可(kě)见光终于可以畅通无(wú)阻(zǔ)地穿越(yuè)在宇宙当中了。经过了130多(duō)亿年之后(hòu)，这些光在宇宙空间(jiān)背景(jǐng)上留(liú)下了(le)各相同(tóng)性的微波辐射。其中红色的部分表示温度较(jiào)高的区(qū)域，蓝色则(zé)表示相对较冷的区(qū)域，但实(shí)际上它们之间的(de)温(wēn)差只有万分之一(yī)。

科学家们通过对前景背景分离后(hòu)的二值图像进行连(lián)通域提取和标记之后(hòu)发现(xiàn)，如果宇宙(zhòu)当中没有暗物质，图形看(kàn)起来不应该是这样的，而随着暗物质的增加，一些(xiē)峰值的幅度会减小(xiǎo)，才(cái)变(biàn)得看起来(lái)“和谐”。为了(le)匹配宇宙(zhòu)微波(bō)背景辐射的测量值(zhí)，我们需(xū)要的(de)暗物质大(dà)约是普通物质的5倍。这个(gè)数字与解释星(xīng)系(xì)当中恒(héng)星运(yùn)动所需(xū)要(yào)的暗物质比例是一(yī)致的。这就意味着。

用了一个简单的理论框架，就很好(hǎo)地解释了很多不同的观测结果(guǒ)。而暗物质的(de)本质就是宇宙当中存(cún)在(zài)着(zhe)某种类型(xíng)的(de)粒子(zi)，它们(men)不参(cān)与(yǔ)任何其他(tā)的电磁作用，只(zhǐ)通过引力来相互作用(yòng)。所以如果能够找到这种粒子的存(cún)在(zài)，就相(xiāng)当于找到了(le)暗物(wù)质存在的实际证(zhèng)据。这种(zhǒng)粒子到(dào)底是(shì)什(shén)么？科学家们已(yǐ)经提出了(le)数(shù)十(shí)种的假想目标，而(ér)要寻(xún)找这些不同的目标(biāo)粒子所需要的实(shí)验(yàn)方式也不相同。在(zài)过去的几(jǐ)十年(nián)当中，人类(lèi)为了寻找这些(xiē)看(kàn)不见、摸不(bù)到，几(jǐ)乎不(bù)会(huì)与常(cháng)规物质相互(hù)作用(yòng)的“暗(àn)物质(zhì)”，科学(xué)家们已经进行(xíng)了超过50次的(de)实验，却(què)没有任(rèn)何实质(zhì)性(xìng)的发现，除了一(yī)个地(dì)方(fāng)，意大(dà)利(lì)的格兰萨(sà)索(suǒ)山，隶(lì)属于(yú)阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处的地下矿井当(dāng)中，藏着地球上最大的地学实验室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼高的探测(cè)器，一(yī)直致(zhì)力于寻找(zhǎo)暗物质粒(lì)子(zi)的(de)周(zhōu)期性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里的科学(xué)家(jiā)声(shēng)称观测到了(le)某种(zhǒng)信(xìn)号。经过了20多年的数(shù)据收集，人们发现了(le)一个(gè)有趣的事情。探测率会在每年的6月份达到峰值，然(rán)后在11月降到最低，而且(qiě)在20年当中每年都是一样。一些(xiē)科学家认(rèn)为这可能是(shì)人类(lèi)发现(xiàn)暗物质(zhì)的第一(yī)个(gè)直接(jiē)证据。

但是为什(shén)么(me)暗物质会产(chǎn)生周期性(xìng)的年度信号呢(ne)？刚才我们讲了(le)太阳系正在以220公里/秒的速(sù)度围绕着银(yín)河系进行移动，那么如果暗(àn)物质存在宇宙(zhòu)当中(zhōng)，这意味(wèi)着我们也在以这样的速度在穿越着(zhe)暗物质流，这个过(guò)程(chéng)中会产生相应的(de)振荡，同(tóng)时地球又以30公里/秒(miǎo)的速度围绕太阳进行旋转。所以(yǐ)有半年(nián)的时间，地球围(wéi)绕太阳的方(fāng)向与(yǔ)太阳环绕银河系的方向是一致的，而另外半(bàn)年则(zé)与之(zhī)相(xiāng)反(fǎn)。

而在(zài)6月份的时候，地球(qiú)与太阳(yáng)的方向正好达到完全一致，这是理论上地球穿越暗物质流最快的时段。而在11月(yuè)份，又恰好达到了最(zuì)慢值(zhí)。尽管在实际的情况中，太阳(yáng)系相对银河系(xì)的平面呈(chéng)现了(le)60度(dù)的倾斜，但是(shì)这并(bìng)不影响这(zhè)个理论的有效性。

因(yīn)此科学家认为这可(kě)以用来解释，研究(jiū)人员们所观测(cè)到的周(zhōu)期性信(xìn)号。当然也可能(néng)有其他的(de)情(qíng)况，造成这种年度周期(qī)信号的差(chà)异也可能(néng)是温度、湿度、土(tǔ)壤中(zhōng)的(de)水分、高山(shān)上的积雪(xuě)，甚至连意大(dà)利游客的数量(liàng)也符合这(zhè)个周期的规律。

所以，科(kē)学家们又在南半球(qiú)建(jiàn)立了(le)一个(gè)几乎相同的实(shí)验室，这里的季(jì)节(jié)与之前的实验(yàn)室(shì)正好相反，而在这(zhè)里，地球穿过暗(àn)物质流(liú)的运动特征和第一(yī)个实(shí)验室(shì)是一样(yàng)的(de)。

因此，如果(guǒ)在这(zhè)里可以得到(dào)相同的(de)信号，就(jiù)可以(yǐ)成为暗物质所存在的非常有力的(de)证据(jù)了。但是由(yóu)于这个实(shí)验室刚刚建成不久，所(suǒ)以截至目前还(hái)无(wú)法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新的(de)望(wàng)远镜，这台太空望远镜叫做“南(nán)希格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大小(xiǎo)跟哈勃(bó)望远镜相同，但它的宽视场仪器提供的视(shì)野是哈(hā)勃红外仪器的(de)100倍(bèi)。南希(xī)格雷斯罗曼太(tài)空望远镜其中一个关(guān)键的用途就是探索(suǒ)暗物质背(bèi)后的奥秘(mì)，对于探测的结果，我们只能拭目(mù)以待了(le)。费米(mǐ)实验室粒子天体物(wù)理中(zhōng)心(xīn)的科学家(jiā)丹琥珀和贾森斯(sī)特芬研究(jiū)发现，如果暗物质存在(zài)，它(tā)们(men)极有可(kě)能拥有另一种(zhǒng)神(shén)秘(mì)的效应，这种(zhǒng)暗物质效应(yīng)，会支持宇(yǔ)宙当中生命的(de)诞生，或者说是生命进化(huà)的一个重(zhòng)要(yào)因素(sù)。

如果(guǒ)这一理论得(dé)到进(jìn)一步(bù)的证实，那么遍布宇(yǔ)宙当(dāng)中的暗(àn)物(wù)质会不(bù)会意(yì)味着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中某个角落(luò)的行星(xīng)上，暗物质正(zhèng)在通过这样的效应(yīng)创造生命。当然，这些(xiē)推论的大前提是要先找到暗(àn)物质(zhì)存(cún)在的(de)实(shí)际(jì)证据。那么小伙伴(bàn)们，你(nǐ)们觉得暗物质到底存不存在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你(nǐ)的支持是我更新的(de)动力(lì)！

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