宇宙是“人为制造”的？为何会存在(zài)科学无法解释的“暗(àn)物质”？暗物质又(yòu)究竟是什(shén)么？人(rén)类为了寻(xún)找(zhǎo)暗物质存在(zài)的证据，科学(xué)家们(men)在(zài)过去的几十年当(dāng)中进行了超过50次的长期实(shí)验，但(dàn)是却没(méi)有发现任何的有效(xiào)证据。除了一个地方，在1687年出版(bǎn)的(de)自然哲学数学原理(lǐ)一书中，埃萨克(kè)牛顿(dùn)发表了万有引力定律，它揭示了宇宙(zhòu)中天体运动(dòng)的规律。往后的几百年来，当天文学(xué)家们发现某(mǒu)些(xiē)天体运(yùn)行轨(guǐ)道(dào)出现异常，不符合万有引力(lì)定律(lǜ)的时(shí)候(hòu)，他们就(jiù)会知(zhī)道(dào)，周围(wéi)一定有未知的天体通过引(yǐn)力在摄(shè)动(dòng)它(tā)的轨道。比(bǐ)如在(zài)1846年，奥本勒维耶(yé)就通(tōng)过天王(wáng)星(xīng)运行轨道的(de)异常，推算并且(qiě)发(fā)现(xiàn)了(le)海王(wáng)星(xīng)的(de)存在。另外，哈(hā)雷彗(huì)星、冥王星的发现都是应用万有引力(lì)定律所取得重大天文成(chéng)就的(de)例子(zi)。但是这(zhè)些发现(xiàn)都是在恒(héng)星系统的尺度当中，可当我们上(shàng)升到星系或者是星团的尺度，事情就(jiù)开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家(jiā)弗(fú)里(lǐ)茨(cí)兹威基正在研(yán)究和(hé)测量后(hòu)发星系团的(de)质量。这是一个由数千个星系(xì)所组(zǔ)成的巨大星系(xì)团，这些星系被(bèi)引力(lì)束(shù)缚在一起。测量星系团的质量一(yī)般会使用(yòng)到两种方(fāng)法，当两种方法结果(guǒ)一致，就可以(yǐ)确定(dìng)其质量的(de)范围。

第一(yī)种是获得其(qí)"光度学的质(zhì)量"，需要的数据是测量各个(gè)星系的(de)光度。

第二(èr)种是动(dòng)力学质量(liàng)的计算(suàn)，是利用光谱红移测量星系团中的各个星系相对于星系团的运动(dòng)速度。当(dāng)测量结果出来之(zhī)后，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力学质量”竟然(rán)是(shì)“光(guāng)度学质(zhì)量(liàng)”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星系(xì)团有99%的质(zhì)量(liàng)消失了，或者说这99%的质量并(bìng)不(bù)以可见光的(de)形式所存在，我(wǒ)们无法(fǎ)看到(dào)。最诡异的是，在测(cè)量速度的过(guò)程中，兹威基(jī)发现星系团中很多星系的速(sù)度比(bǐ)理论上要(yào)快得(dé)多，按照牛顿的(de)运(yùn)动学定律，仅(jǐn)靠这些可(kě)见星系(xì)的质量(liàng)所(suǒ)产生的引力是无(wú)法将它们束缚在(zài)星系团内的，它(tā)们早就应该(gāi)被抛出星系团之外了，除(chú)非(fēi)有(yǒu)一种神秘的力(lì)量在起作(zuò)用，这种力(lì)量来源于某种隐形(xíng)的物质。

据(jù)此(cǐ)，兹(zī)维基提出了这(zhè)样(yàng)部分不可见的(de)暗质，它不发散(sàn)光、吸光、反(fǎn)射光，但(dàn)是(shì)它们却占据着宇宙中绝大(dà)部(bù)分的质量(liàng)。只是当时的人(rén)们对这样的(de)一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这(zhè)个词才再一次出现。天文学家(jiā)维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座星系中的恒星运动。理论(lùn)上来说，距离中心越远的恒(héng)星在其(qí)轨道上(shàng)的运行(xíng)速度(dù)就(jiù)会越慢(màn)。但(dàn)是他们(men)观测的结果却让人感到不可思议。

随着(zhe)与中心(xīn)距离的增(zēng)加(jiā)，恒星(xīng)的(de)旋转速(sù)度几乎保持不变。可(kě)是(shì)根据牛顿(dùn)的万有引力定律，在星系当(dāng)中如果没有足够大的质量来(lái)吸(xī)引(yǐn)它们，这些外围(wéi)的恒星早就(jiù)被甩到宇(yǔ)宙当(dāng)中了(le)。基于这(zhè)种现象，科学家(jiā)们会使用一种相(xiāng)对标准的方法(fǎ)来解释暗物质(zhì)的(de)存在(zài)，这种方法就是测量星系当(dāng)中气(qì)体在X轴上距离(lí)星系中心的距(jù)离，以(yǐ)及(jí)在Y轴上气体的旋转速(sù)度。如果出(chū)现异常(cháng)的结果，就认为是(shì)由暗(àn)物质的力量进入其中。

于是科学家们(men)通(tōng)过射电望远镜(jìng)测量了距离(lí)星系中心更远距离的氢元素(sù)，发现它(tā)们的旋转(zhuǎn)速度(dù)并不符合牛顿的(de)力学定律。我们的太(tài)阳(yáng)系(xì)也不(bù)例外(wài)，太阳系位于银河系的第(dì)三悬(xuán)臂之(zhī)上(shàng)，距离银河系中心2.6万光年(nián)，根(gēn)据(jù)万有引(yǐn)力(lì)定(dìng)律(lǜ)进行计算，太(tài)阳系的运行(xíng)速(sù)度应该是(shì)160千(qiān)米/秒，但实际(jì)上，太阳系正在以220千米/秒的(de)速(sù)度围绕银河(hé)系旋转，这个实际速度远远大(dà)于理论速度，那(nà)么产生以上这(zhè)种向心加(jiā)速度的原因很可(kě)能(néng)就(jiù)是存在(zài)着一(yī)种(zhǒng)我们看不到的(de)物质，是这些暗物质的引(yǐn)力(lì)效应将星系聚集在了(le)一(yī)起(qǐ)。

也是从这时(shí)开始，越(yuè)来越多(duō)的研究人员开始相信暗物质的存在。科学家根据星系(xì)外恒星轨(guǐ)道的速度，估算在星系当中暗(àn)物质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物(wù)质并不是唯一可以解释(shì)这个现象的原因(yīn)。在一项新(xīn)的研究(jiū)当中，科学家们(men)发现，几乎没有引力效应的遥远恒星之(zhī)间，也会出现速度上的微小差异。另(lìng)外(wài)，天(tiān)文(wén)学家还发现(xiàn)了一个反常的星系，叫(jiào)做(zuò)Agc114905。这个(gè)星系距离(lí)地球大约(yuē)2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星(xīng)系当中存在的(de)恒星数(shù)量却只有(yǒu)银河系的千(qiān)分(fēn)之一。

所以在理论上，该星系必须存在暗(àn)物质(zhì)，否则就会分崩(bēng)离(lí)析。但是科(kē)学家们使用最先进(jìn)的望(wàng)远镜对其进行(xíng)了40个小(xiǎo)时的详细测(cè)量之后，发现星(xīng)系中的(de)恒星运动是(shì)可以用正常的物质和力学定律来解释的(de)。那么又有人提出，也许该星(xīng)系的暗(àn)物质，已经被附近的另一个大星(xīng)系剥离(lí)了。奇怪的是，它的(de)附近没有任何星系(xì)存在(zài)。造成这(zhè)些现象的除(chú)了暗物质(zhì)的假说之外，另一种可能(néng)就是人类对引力的理解还不(bù)够全面，引力很可能在不(bù)同尺度空间(jiān)中的工作方式是不同的，这意(yì)味(wèi)着在行星(xīng)系(xì)尺(chǐ)度(dù)中(zhōng)的天(tiān)体(tǐ)会(huì)沿着2023年中国贫困地区有哪些，中国贫困地区有哪些县它们的轨道(dào)，按照我(wǒ)们所(suǒ)理解的方(fāng)式运动。但是上(shàng)升到星系和星团的(de)尺度，引力之(zhī)间的相互作(zuò)用则(zé)是不同的方式。对(duì)于在星系团之间的相互作(zuò)用，科学家还引入了外部场效(xiào)应的概念，指的是在数百万光年的规(guī)模上，巨大的(de)质量(liàng)之间会产生对彼此(cǐ)特殊的效果，这(zhè)个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德理论(lùn)成立，这意味着我们需要对现在的物理(lǐ)定律进行(xíng)修正，这些发现也让很多(duō)人认为暗物质假说理(lǐ)论就此(cǐ)终结。但是在宇宙当中还(hái)有关(guān)于暗物质(zhì)存(cún)在的其他(tā)的理(lǐ)论证据(jù)，这(zhè)些理论证据是蒙德理论所没法(fǎ)解(jiě)释的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光年的(de)子弹星系(xì)团(tuán)，由两个碰撞的星(xīng)系(xì)团(tuán)所组成(chéng)，类似这样的星(xīng)团，它们大部分的普通(tōng)质量都在星(xīng)系的气(qì)体当中。当星团(tuán)以1000万公里/小时(shí)发生碰撞的时候，星(xīng)际气(qì)体的相互作用就(jiù)会导致温度(dù)的急剧升高，速(sù)度大幅降低。所以在理(lǐ)论上，在碰(pèng)撞之(zhī)后，子弹星系团(tuán)大部分的质(zhì)量将(jiāng)位于所有这(zhè)些气体所在的中(zhōng)间区(qū)域。那么(me)我们(men)通(tōng)过(guò)什么来验证它的质量(liàng)区(qū)域到底是(shì)不是(shì)集中在中间呢(ne)？前不久，詹姆斯韦伯太(tài)空望(wàng)远镜(jìng)传(chuán)回(huí)了宇宙当中(zhōng)第(dì)一(yī)张全彩的高清照片，在照片中我(wǒ)们可(kě)以(yǐ)明显(xiǎn)地看到很(hěn)多星2023年中国贫困地区有哪些，中国贫困地区有哪些县系似乎被(bèi)拉伸产生了巨大的形变。其(qí)实这些星(xīng)系本(běn)身并不是真的被扭曲了，也不(bù)是(shì)韦伯望(wàng)远镜出了什么问题，而是(shì)这(zhè)样极遥远的天(tiān)体和我们地球上(shàng)的(de)观测者之间。被一个质量超级(jí)巨(jù)大(dà)的(de)天(tiān)体遮挡，这个超(chāo)大质量的东(dōng)西(xī)的(de)引力，会使(shǐ)身后更遥(yáo)远星(xīng)系的光都发生了扭(niǔ)曲。这(zhè)个现象就是(shì)引力(lì)透镜(jìng)效应。这(zhè)个巨大(dà)的(de)天体可能是超大质量的(de)黑洞(dòng)或者(zhě)是暗物(wù)质。

所以(yǐ)当(dāng)人们对子弹(dàn)星系团(tuán)观测的时候，发现它的(de)大质量区域并不是在(zài)中间，而是在两侧(cè)。所以最好的解释方法就是当(dāng)星(xīng)团发(fā)生全部(bù)的碰撞(zhuàng)时，可被观测到的质量(liàng)气体(tǐ)被(bèi)卡在了中间，暗物质则直接通过了这个区(qū)域，并(bìng)在两边形成(chéng)了引力透镜。对(duì)子弹(dàn)星系团的引力透镜研究也被认为是暗物(wù)质存在的迄(qì)今为止最好(hǎo)的理论证据。

除此之外，还(hái)有(yǒu)来自宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)最古(gǔ)老的光。从(cóng)宇宙大爆炸(zhà)开始，38万年之后，可见光终于可(kě)以畅(chàng)通无阻地穿(chuān)越在(zài)宇宙当中了。经过(guò)了130多(duō)亿年(nián)之(zhī)后，这(zhè)些光(guāng)在宇(yǔ)宙空间背(bèi)景上留下了(le)各相同性的微波辐射。其中红色的部(bù)分表示(shì)温度较高的区(qū)域，蓝色(sè)则(zé)表示相对较(jiào)冷(lěng)的区(qū)域，但(dàn)实际上它们之间的温差(chà)只有万分之一。

科学(xué)家(jiā)们通过对前景(jǐng)背景(jǐng)分(fēn)离(lí)后的二值图像(xiàng)进行连通域提取和标(biāo)记之(zhī)后发现(xiàn)，如果宇宙当中没有暗(àn)物质，图(tú)形看(kàn)起来不应该是这(zhè)样(yàng)的，而随着(zhe)暗物质的增加，一(yī)些峰值的幅(fú)度会减小，才变(biàn)得看(kàn)起来“和谐”。为了(le)匹(pǐ)配宇宙(zhòu)微波(bō)背景辐(fú)射的(de)测量值，我们需要的暗物(wù)质大约是(shì)普通(tōng)物质的5倍(bèi)。这(zhè)个数字与(yǔ)解释星(xīng)系当(dāng)中(zhōng)恒(héng)星运动所需要的(de)暗(àn)物质比(bǐ)例(lì)是一致的。这(zhè)就意味着。

用了(le)一个(gè)简(jiǎn)单的理(lǐ)论框架，就很好地解释了很多不同的(de)观测结(jié)果(guǒ)。而暗物质的本质就(jiù)是(shì)宇宙当(dāng)中存在着某种类(lèi)型的粒(lì)子，它们不(bù)参与(yǔ)任何其他的电磁作用，只通过引力来相(xiāng)互作用(yòng)。所以如果能够(gòu)找到(dào)这(zhè)种(zhǒng)粒子的(de)存在，就相当于找到了(le)暗(àn)物质存在(zài)的实际证据。这种粒子(zi)到底是什么？科(kē)学家(jiā)们(men)已(yǐ)经提出了数十种的假(jiǎ)想(xiǎng)目(mù)标，而要寻(xún)找这些不同的目(mù)标粒子所需要的实验方(fāng)式也(yě)不相(xiāng)同。在过去(qù)的几(jǐ)十年(nián)当中，人(rén)类为了(le)寻找这些(xiē)看不(bù)见、摸不(bù)到，几(jǐ)乎不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科学家们已经进行(xíng)了超过50次(cì)的实验，却没有任(rèn)何实(shí)质(zhì)性的发现(xiàn)，除了一(yī)个地方(fāng)，意大利的格兰萨索(suǒ)山，隶(lì)属于阿(ā)尔卑斯(sī)山脉。

在山(shān)下1400米(mǐ)处的地下矿(kuàng)井(jǐng)当中，藏着(zhe)地(dì)球上最大的(de)地学(xué)实验室(shì)，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个(gè)三层楼(lóu)高的探测器，一直致(zhì)力于寻找暗物质粒(lì)子的周(zhōu)期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声(shēng)称观测到了某种信号(hào)。经过(guò)了20多年的数据(jù)收集(jí)，人(rén)们发现了(le)一个有(yǒu)趣的事情(qíng)。探测率会在每年的(de)6月份达到峰值，然后(hòu)在11月(yuè)降到最低，而且在20年当中每年(nián)都是一样。一些科学家认为这可(kě)能是人类发现暗(àn)物(wù)质(zhì)的第一个直接证据。

但是(shì)为什么暗物质会产(chǎn)生周期(qī)性的年度(dù)信(xìn)号呢(ne)？刚才我(wǒ)们(men)讲了(le)太阳系正在以220公里(lǐ)/秒的速度(dù)围绕(rào)着银河系进行移(yí)动，那(nà)么如果(guǒ)暗物(wù)质(zhì)存在宇(yǔ)宙(zhòu)当中，这意味着我们(men)也在以(yǐ)这(zhè)样的速度在穿(chuān)越着暗物(wù)质(zhì)流，这个过程中会(huì)产生(shēng)相应的振荡，同时地(dì)球又(yòu)以(yǐ)30公里/秒(miǎo)的速度(dù)围绕太阳进行旋转。所(suǒ)以有半年(nián)的时(shí)间(jiān)，地(dì)球(qiú)围绕太(tài)阳的(de)方向与太阳环绕(rào)银河系的方向是一致的，而另外半年则与(yǔ)之相反(fǎn)。

而在(zài)6月份的时候，地球与太阳的方向正(zhèng)好(hǎo)达到完全一致，这是(shì)理论上地球穿(chuān)越(yuè)暗(àn)物质流(liú)最快(kuài)的(de)时段。而在11月份，又恰(qià)好达到了最慢(màn)值。尽管在(zài)实际的情况中，太阳系相对(duì)银(yín)河系的平(píng)面呈(chéng)现(xiàn)了60度(dù)的倾斜，但是这并不影(yǐng)响(xiǎng)这个理论的有效(xiào)性。

因此(cǐ)科学家(jiā)认(rèn)为(wèi)这可以(yǐ)用(yòng)来解释(shì)，研究人(rén)员们所观测到(dào)的周期性(xìng)信号。当然也可能有其他的情况，造(zào)成这种年度周期信(xìn)号的差(chà)异(yì)也可(kě)能(néng)是(shì)温度、湿度、土(tǔ)壤中的水分(fēn)、高山上的积雪，甚至连意大利(lì)游客的数量(liàng)也符合这个周(zhōu)期的规律(lǜ)。

所以，科(kē)学(xué)家们又在南半球建立(lì)了一个几乎相同(tóng)的实验室(shì)，这里(lǐ)的季节与之前的实验室正(zhèng)好相反，而在这(zhè)里，地球穿过暗(àn)物质流的运动特征和第一个实验室是一样(yàng)的(de)。

因此，如果在这里可(kě)以得到相(xiāng)同的信号(hào)，就可(kě)以(yǐ)成为暗物质(zhì)所(suǒ)存在的(de)非常有(yǒu)力的证据了(le)。但是(shì)由(yóu)于这个实验室刚刚建成不(bù)久(jiǔ)，所以(yǐ)截至目前还无法提供相应的(de)数据(jù)支持。另外，在(zài)2025年(nián)，NASA将(jiāng)会发(fā)射(shè)一台(tái)新(xīn)的望远(yuǎn)镜(jìng)，这台太空望远(yuǎn)镜叫做(zuò)“南希格雷斯罗(luó)曼(màn)”，它的主镜大小跟哈(hā)勃望远(yuǎn)镜相同，但它的宽视场仪器提供的视野是哈勃红外(wài)仪器的100倍。南希格雷斯(sī)罗(luó)曼太空望远镜其(qí)中(zhōng)一个关键的用途(tú)就(jiù)是(shì)探索暗物质背后(hòu)的奥(ào)秘，对于(yú)探(tàn)测的(de)结果(guǒ)，我(wǒ)们只能拭目以待了。费米实验室粒(lì)子天体(tǐ)物(wù)理中(zhōng)心的科学家(jiā)丹琥(hǔ)珀和(hé)贾森斯(sī)特(tè)芬研究发现，如果暗物质存在，它们极有可能拥有另一种神(shén)秘(mì)的效(xiào)应(yīng)，这种暗物质效(xiào)应，会支持宇宙当中(zhōng)生命的诞生，或者说是生(shēng)命进化的(de)一个重要(yào)因素。

如果(guǒ)这一理论得到进一(yī)步的证(zhèng)实，那么遍(biàn)布宇宙当中的(de)暗物(wù)质(zhì)会(huì)不会意味着人(rén)类(lèi)并不(bù)孤单呢？或(huò)许在宇(yǔ)宙当(dāng)中某个角(jiǎo)落的行星上，暗物质正在通过这样的效应创造生命(mìng)。当然，这些(xiē)推论(lùn)的大(dà)前提是要先找到暗(àn)物质存在的实(shí)际(jì)证据(jù)。那么小伙(huǒ)伴们，你们觉得(dé)暗物质到底存(cún)不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞(zàn)，你的支持是我(wǒ)更新的动力！

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