宇宙(zhòu)是“人为制(zhì)造(zào)”的？为何会存在科(kē)学无(wú)法(fǎ)解(jiě)释的“暗物质”？暗物质(zhì)又究(jiū)竟是什么(me)？人类为了寻找暗物(wù)质(zhì)存在的证据，科学家们在过去的几(jǐ)十年当中(zhōng)进行了超过50次的长(zhǎng)期实验，但是却没有(yǒu)发现任何的有效证据。除了一(yī)个(gè)地方，在(zài)1687年出版的自(zì)然(rán)哲(zhé)学数学原理一书中，埃萨(sà)克牛顿发(fā)表了万有引力定律，它(tā)揭示了宇(yǔ)宙中天体(tǐ)运动的规(guī)律。往(wǎng)后的几百年来，当天(tiān)文(wén)学家们发现某些天体(tǐ)运行轨道出(chū)现(xiàn)异常，不符合(hé)万有引力定律的时(shí)候，他们就(jiù)会知道，周围(wéi)一定有(yǒu)未知(zhī)的天体(tǐ)通过引力(lì)在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天(tiān)王星(xīng)运(yùn)行轨(guǐ)道的异常(cháng)，推算并且(qiě)发现了(le)海王星的存在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星(xīng)的发现都是应(yīng)用万(wàn)有引力(lì)定(dìng)律所(suǒ)取得重大天文成就的例(lì)子。但是(shì)这些(xiē)发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(zhě)是(shì)星团的尺度，事情(qíng)就开始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士(shì)的物理(lǐ)学家弗里茨兹威基(jī)正在研究和(hé)测量后(hòu)发星系团的质量。这是一个由数千(qiān)个星系所组成的巨(jù)大星系团，这些星(xīng)系被引力束缚在一起。测量星系团的(de)质(zhì)量一(yī)般(bān)会使用到两种方(fāng)法(fǎ)，当两种方(fāng)法结果一致，就可以(yǐ)确定其(qí)质量的(de)范围。

第(dì)一种(zhǒng)是获(huò)得其"光度学的质量"，需要的数据是测(cè)量(liàng)各(gè)个星(xīng)系的光(guāng)度。

第二(èr)种是(shì)动力学质量的(de)计算，是利(lì)用光谱(pǔ)红(hóng)移测(cè)量星(xīng)系团中的各个星系相对于星系(xì)团的(de)运动速(sù)度。当(dāng)测量结果出(chū)来之后，兹威基彻底懵了(le)，“动力学(xué)质量”竟然是(shì)“光度学质(zhì)量”的400倍。这意(yì)味着，后发(fā)座星系(xì)团有99%的质量(liàng)消失了，或者说这99%的质量并不(bù)以可见光的(de)形式所存(cún)在，我们无法看到。最(zuì)诡异的是，在测(cè)量速度的过(guò)程中(zhōng)，兹威基(jī)发(fā)现星(xīng)系(xì)团中很多星系的速度比理论上(shàng)要快得多，按照牛顿(dùn)的运动学定律，仅靠这(zhè)些可见星系的(de)质(zhì)量所产(chǎn)生的引力(lì)是无法将(jiāng)它们束缚在星(xīng)系(xì)团(tuán)内(nèi)的(de)，它(tā)们(men)早就(jiù)应(yīng)该被抛出星系团之外了，除非有一(yī)种神秘的力量在起作用，这种力量来源于(yú)某种隐形的物质。

据此，兹维基提出(chū)了(le)这样(yàng)部分不(bù)可见的暗(àn)质，它不发(fā)散光、吸光、反(fǎn)射光，但(dàn)是它们却占据着宇(yǔ)宙(zhòu)中绝大(dà)部分的质(zhì)量。只是当(dāng)时的人们对(duì)这样的一种说法不屑一(yī)顾(gù)。

直到40年之后，“暗物质”这(zhè)个(gè)词才再一次(cì)出现。天文学家维拉(lā)鲁(lǔ)宾和肯特(tè)福特在观测(cè)仙女座星系中的恒(héng)星运动(dòng)。理论(lùn)上来(lái)说，距离中心越(yuè)远的(de)恒星在(zài)其轨(guǐ)道上的运行速度就(jiù)会越(yuè)慢。但是他(tā)们观(guān)测的(de)结果(guǒ)却让人感到(dào)不(bù)可思(sī)议。

随(suí)着与中心距离的(de)增加，恒星的旋转速(sù)度几乎保持不(bù)变。可是根(gēn)据牛顿的万有(yǒu)引力定律，在星系当中如果没有足(zú)够大的(de)质量来(lái)吸引它们，这些外围的恒星早(zǎo)就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于这种现(xiàn)象，科学家们会使用一种(zhǒng)相(xiāng)对(duì)标准的方法来解释暗物(wù)质的(de)存在(zài)，这种方法就(jiù)是测量星系(xì)当(dāng)中气体(tǐ)在X轴上距离星系中心的距(jù)离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如(rú)果出现(xiàn)异(yì)常的结果，就认为是由暗物(wù)质的力(lì)量(liàng)进入其中。

于是科学家们(men)通过射电望远镜测量了距离星系中心更远距(jù)离的氢(qīng)元素，发现它们的旋转(zhuǎn)速度(dù)并(bìng)不(bù)符合牛顿(dùn)的力学(xué)定律。我(wǒ)们(men)的太阳(yáng)系(xì)也不例外，太阳系位于银河系的第三(sān)悬臂之上，距(jù)离银河系中心(xīn)2.6万光(guāng)年(nián)，根据万(wàn)有(yǒu)引力定律进行计算，太阳系(xì)的运(yùn)行速度应该是160千米/秒，但实际上，太(tài)阳系(xì)正在以220千米/秒的速度围绕(rào)银河系(xì)旋转，这个实(shí)际速度远远大(dà)于理论(lùn)速度，那么产生以上这种向心加速度(dù)的原因很可能就是存在着一种我们看不到(dào)的物质，是这(zhè)些(xiē)暗物质的引力效应(yīng)将星系聚(jù)集在了一(yī)起。

也是从(cóng)这(zhè)时开始，越来(lái)越多的研究人员(yuán)开始相信(xìn)暗物质的存在(zài)。科学家(jiā)根据星(xīng)系(xì)外恒星轨道(dào)的(de)速度，估算在星系当中(zhōng)暗物质(zhì)的质(zhì)量占(zhàn)整个星系质量的85%。但是(shì)，暗物质(zhì)并不(bù)是唯一可(kě)以解释这个现象(xiàng)的原(yuán)因。在一项新的研究(jiū)当中，科学家们发现，几乎(hū)没有(yǒu)引力效应的(de)遥远恒星(xīng)之间，也会(huì)出现(xiàn)速度上的微小差(chà)异。另(lìng)外，天(tiān)文学家还(hái)发现了一个反常的星系(xì)，叫做(zuò)Agc114905。这个星(xīng)系距离(lí)地(dì)球大约2.5亿(yì)光年，大小和银河(hé)系(xì)不多，但是星系当中(zhōng)存(cún)在(zài)的恒星数量(liàng)却(què)只有银河系的(de)千分之一(yī)。

所以(yǐ)在(zài)理论上，该星系(xì)必(bì)须存在暗(àn)物(wù)质，否则就会(huì)分崩(bēng)离析。但是科学(xué)家们(men)使用(yòng)最(zuì)先进的望(wàng)远(yuǎn)镜对(duì)其(qí)进行了40个小(xiǎo)时的详细测量(liàng)之(zhī)后，发现星(xīng)系中(zhōng)的恒星运动是可以用正(zhèng)常的物质和力学定(dìng)律来(lái)解释的。那么又有人提出，也(yě)许该星(xīng)系的(de)暗物质，已经被附(fù)近的另一(yī)个(gè)大星系剥离了(le)。奇怪的(de)是，它的附近(jìn)没有任何星系(xì)存(cún)在。造成这些现象的除了(le)暗物质的假说之外，另(lìng)一种可能就(jiù)是人类对引(yǐn)力的理解还不够(gòu)全面(miàn)，引力很可能在不(bù)同尺(chǐ)度空间中的工作方式是不同的，这意(yì)味着(zhe)在行星系尺度中的(de)天体会沿(yán)着它(tā)们的轨道，按照我们所理解(jiě)的方式运动。但是(shì)上升到(dào)星系和(hé)星(xīng)团的尺(chǐ)度，引力之间的相互作(zuò)用则是(shì)不同(tóng)的方式。对于在星(xīng)系团之间的相(xiāng)互作用，科学家还引入了外部场效应的概念，指(zhǐ)的(de)是在数百万光年(nián)的规模上，巨大的质量之(zhī)间会产生对彼此特殊的效(xiào)果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙(méng)德理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论成(chéng)立，这意(yì)味着我们(men)需要对现(xiàn)在(zài)的(de)物理(lǐ)定律进行修正(zhèng)，这(zhè)些发现也让(ràng)很(hěn)多人认为暗物质假说(shuō)理论就此终结。但是(shì)在(zài)宇宙(zhòu)当中(zhōng)还有关于暗物质存(cún)在(zài)的(de)其他的理论证(zhèng)据(jù)，这些理论证据(jù)是蒙德理论所(suǒ)没法解释的“引力透镜”。

谨以此文是什么意思，谨以此文用在哪里ratio="0.5597331716191631" data-type="jpeg" data-w="1649" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/18fc0a6e444b507.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

径向距离为(wèi)37亿光年的子弹星系(xì)团，由两个碰撞的星系(xì)团所组成，类似(shì)这样的星团(tuán)，它(tā)们大部分(fēn)的普通质(zhì)量(liàng)都在星系的气体当(dāng)中。当星团以1000万公里/小时(shí)发(fā)生碰撞的时候，星际气体的相互作用就(jiù)会导致温(wēn)度的急剧升高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之(zhī)后，子弹星系团(tuán)大部分的质量将位于(yú)所有这些气体所在的(de)中间区域。那(nà)么我们通过什么来验(yàn)证它的质量区(qū)域到底(dǐ)是不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太空望远镜传回了宇宙当中第一张全彩的(de)高清照片，在照片中我们可(kě)以明显(xiǎn)地看到很多星系(xì)似乎(hū)被拉伸产(chǎn)生(shēng)了巨大(dà)的(de)形变。其(qí)实(shí)这(zhè)些星系本身(shēn)并(bìng)不是真的被扭曲(qū)了，也不是韦伯望远镜出了什么(me)问题，而是这样(yàng)极遥远的天体(tǐ)和我(wǒ)们地球(qiú)上的观测者之间。被一个质量(liàng)超(chāo)级巨(jù)大(dà)的天体(tǐ)遮(zhē)挡，这个超大质量的东西的引(yǐn)力，会使身后更遥(yáo)远星系的(de)光(guāng)都(dōu)发生了扭曲。这个现(xiàn)象就是引力透镜效应。这个巨大的天体可能是超大质(谨以此文是什么意思，谨以此文用在哪里zhì)量(liàng)的黑洞或者是暗物质。

所(suǒ)以当人们对子弹星系团观测的时候，发现它的大质量区(qū)域并(bìng)不(bù)是在(zài)中间，而是在(zài)两侧。所以(yǐ)最好的解释方法就是当星(xīng)团发生(shēng)全(quán)部的碰撞(zhuàng)时，可被(bèi)观测到的质量气(qì)体被卡在(zài)了中(zhōng)间，暗物(wù)质则直接通过了这个区(qū)域，并在两边形(xíng)成了(le)引力透镜。对子弹(dàn)星系团的引(yǐn)力(lì)透镜研(yán)究也(yě)被认(rèn)为是(shì)暗(àn)物质存在(zài)的迄(qì)今为止最好的理论证据。

除此之(zhī)外，还有来自宇宙(zhòu)当中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之(zhī)后，可见光终于(yú)可以畅通无阻地穿越(yuè)在宇宙当中了。经过了130多(duō)亿年之后，这些光在宇宙空间(jiān)背景上留下(xià)了各相(xiāng)同(tóng)性的微波辐射。其中红(hóng)色的部(bù)分表示温(wēn)度较(jiào)高的区域(yù)，蓝色(sè)则表示相对较冷的区域，但(dàn)实际(jì)上(shàng)它们(men)之间的温差只有万(wàn)分(fēn)之一。

科学家们(men)通过对前景(jǐng)背(bèi)景分离后的(de)二值图像进行(xíng)连(lián)通(tōng)域提取和(hé)标(biāo)记(jì)之后发现，如果宇宙(zhòu)当中(zhōng)没(méi)有暗物质，图形看起来(lái)不应该是这样(yàng)的，而随着暗物质的增加，一些(xiē)峰值的幅度会减小，才变得看起(qǐ)来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇(yǔ)宙(zhòu)微波背景辐射(shè)的测(cè)量值，我们需要(yào)的暗物质大约是(shì)普通物(wù)质的5倍(bèi)。这(zhè)个数字与解释星系当(dāng)中恒星运动所需(xū)要(yào)的(de)暗物质比例是一致的(de)。这(zhè)就(jiù)意味着(zhe)。

用了一个简(jiǎn)单的理(lǐ)论框架，就很好地解(jiě)释了(le)很多不同的观(guān)测结果。而暗物质(zhì)的本(běn)质就(jiù)是(shì)宇宙当(dāng)中存在着某种类型的粒子，它们不参(cān)与(yǔ)任何其他的电磁作(zuò)用，只通过引力来(lái)相(xiāng)互(hù)作(zuò)用(yòng)。所以如(rú)果能够找到这种粒子(zi)的存(cún)在(zài)，就相(xiāng)当于找(zhǎo)到了暗物质存在的实际(jì)证据。这种粒子到底是什么？科学家们已经提出(chū)了数十种的(de)假(jiǎ)想目标，而要寻找这些不同的目(mù)标粒(lì)子所(suǒ)需要的实验方式也不相同。在过去的几(jǐ)十年当中，人类为了寻找这些看不见(jiàn)、摸不到，几乎不(bù)会与常规物质相互(hù)作用的“暗物质”，科学(xué)家们已经进行了超过50次(cì)的实验(yàn)，却没(méi)有任何实质性的发现，除(chú)了一(yī)个地方，意大利(lì)的格兰萨(sà)索山，隶属于(yú)阿尔卑斯(sī)山脉。

在山下(xià)1400米处的地(dì)下矿井(jǐng)当中，藏着地球上最大的(de)地学(xué)实验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高的探测器，一直致力于寻找(zhǎo)暗(àn)物(wù)质粒子的周期性震(zhèn)荡(dàng)。

自1997年以来，这(zhè)里的(de)科学家声称观测(cè)到了某种信号(hào)。经过了20多年的数据收(shōu)集(jí)，人们发现(xiàn)了一个(gè)有趣的事情。探(tàn)测率会在每年的6月份达到峰值，然后在11月(yuè)降到(dào)最低，而且在20年当中每年都(dōu)是一样。一些科学家认为(wèi)这可(kě)能是人类发现暗物质的(de)第一个直(zhí)接证据。

但是为什么暗物质会产生周期性的年度信号(hào)呢？刚才我们讲了太(tài)阳(yáng)系(xì)正在(zài)以220公里/秒的速(sù)度围绕着银河系进行移动(dòng)，那么(me)如果(guǒ)暗(àn)物(wù)质存在宇宙(zhòu)当中，这意味(wèi)着(zhe)我们也在以这(zhè)样的速度在穿越着暗物(wù)质流，这个过程中会产生相应的振荡，同时(shí)地球又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有半(bàn)年的(de)时间，地球围绕太(tài)阳(yáng)的方向与太(tài)阳环(huán)绕银河(hé)系的方向(xiàng)是一致的，而另外半年则与之相反。

而在6月份的时候，地(dì)球与(yǔ)太(tài)阳的方向正好(hǎo)达到完(wán)全一(yī)致，这是理论(lùn)上地球穿越(yuè)暗物质流(liú)最快的时段。而在11月份，又(yòu)恰(qià)好达到了最慢值(zhí)。尽(jǐn)管在实际(jì)的情况中(zhōng)，太阳系相对银河系(xì)的平面呈现了60度的倾(qīng)斜(xié)，但是这并不(bù)影响这个(gè)理论的有效性。

因此科学(xué)家认为这可(kě)以用来解(jiě)释，研究人员们(men)所观测到的周期性(xìng)信号(hào)。当(dāng)然也可能有其他的情(qíng)况，造成(chéng)这种年(nián)度周(zhōu)期信号的差异也可能(néng)是温度、湿度、土(tǔ)壤中的(de)水分、高(gāo)山上的(de)积雪，甚至连意大利游客的数(shù)量也符合这(zhè)个周期的规(guī)律。

所以，科学家们又在南半球(qiú)建立了(le)一个几乎相同的实验室，这里的季节与之前(qián)的(de)实验室正好相(xiāng)反，而在这里，地球穿(chuān)过暗物质流的(de)运动特征(zhēng)和第(dì)一(yī)个实验室是一样的(de)。

因此，如果(guǒ)在(zài)这里(lǐ)可(kě)以得到(dào)相同的信号，就可以成为(wèi)暗物质所(suǒ)存在的非常(cháng)有力(lì)的证据了。但是由于这个实(shí)验(yàn)室刚刚(gāng)建成不久，所(suǒ)以截至(zhì)目前还(hái)无法提供相(xiāng)应的数据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的(de)望远镜，这台太(tài)空望远镜叫做“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟(gēn)哈勃望远(yuǎn)镜相同(tóng)，但它(tā)的宽视(shì)场仪器提供的视野(yě)是哈(hā)勃红外(wài)仪器的(de)100倍。南(nán)希格雷(léi)斯罗曼(màn)太空望远镜其中一个关键(jiàn)的用途就是探索暗物质(zhì)背后的(de)奥秘，对于(yú)探测的结果，我们(men)只(zhǐ)能拭目以待(dài)了。费米实验(yàn)室粒子天体物(wù)理中(zhōng)心的科学家丹琥(hǔ)珀和(hé)贾森斯特芬研究发现(xiàn)，如果暗物质(zhì)存在，它们极有可(kě)能(néng)拥有(yǒu)另一种神(shén)秘的效应，这种暗物质(zhì)效应，会支持宇(yǔ)宙当中生(shēng)命的诞生，或者说是生(shēng)命进化(huà)的一个重要(yào)因(yīn)素(sù)。

如果这(zhè)一理论得到进一步的证(zhèng)实，那(nà)么遍(biàn)布(bù)宇宙当中的暗物(wù)质会不会(huì)意味着人类并(bìng)不孤单呢？或(huò)许在(zài)宇宙当中某个(gè)角落(luò)的行星上，暗(àn)物质正在通过这样的效(xiào)应创(chuàng)造生命。当然，这(zhè)些推论的大前提是要先(xiān)找(zhǎo)到暗物质(zhì)存在的实际(jì)证据。那(nà)么(me)小伙伴(bàn)们，你们觉得暗(àn)物质到底存(cún)不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动(dòng)力！

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