宇宙是(shì)“人为制造”的？为何(hé)会(huì)存在(zài)科学无(wú)法解释(shì)的“暗物质”？暗物质又究(jiū)竟(jìng)是什么？人类为了寻找暗物质存在的证据，科学家们在过(guò)去的几十年(nián)当中进行(xíng)了超过50次的长(zhǎng)期(qī)实验(yàn)，但是却没有发现任何的有(yǒu)效证据。除了一个地方，在1687年(nián)出版的自(zì)然哲(zhé)学数(shù)学原理一书(shū)中，埃萨偶尔带妆睡一晚没事吧，一次带妆睡一晚没事吧克牛顿发(fā)表了万有引(yǐn)力定律，它揭示了宇宙中天体运(yùn)动(dòng)的规(guī)律。往后(hòu)的(de)几百年来(lái)，当天文学家们发现某些天体运行轨道出现(xiàn)异(yì)常，不(bù)符合万(wàn)有引力定律的时(shí)候，他们就会知道，周围一定有未(wèi)知(zhī)的天体通(tōng)过引力在摄(shè)动(dòng)它的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行(xíng)轨(guǐ)道(dào)的异常(cháng)，推算(suàn)并且发现了海王星的存在。另(lìng)外，哈雷(léi)彗星、冥王(wáng)星的(de)发现都是应用(yòng)万有引力定律(lǜ)所(suǒ)取(qǔ)得重大天文成就(jiù)的例(lì)子。但是这些发现都是(shì)在恒星(xīng)系统的尺度当(dāng)中，可(kě)当我们上(shàng)升到星系或者是星团的(de)尺度，事情就开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理(lǐ)学家弗里茨兹威(wēi)基正在(zài)研究和测(cè)量后发星系团的质量。这是(shì)一个(gè)由(yóu)数千(qiān)个星系所组(zǔ)成的巨大星系团(tuán)，这(zhè)些星系被引力(lì)束缚在一起。测量星系团的质(zhì)量一(yī)般会使用到两种方(fāng)法，当(dāng)两种方法结果一致(zhì)，就(jiù)可以确(què)定其质(zhì)量(liàng)的范围。

第一(yī)种是获得(dé)其"光度学的质量"，需要的数(shù)据是测量(liàng)各个星系的光度。

第二种是(shì)动力学质量的计算(suàn)，是利用光谱红移(yí)测量(liàng)星(xīng)系团中(zhōng)的各个星系(xì)相对于星系团的运动速度。当测量结(jié)果出来之后，兹威基(jī)彻底懵了，“动力学质量(liàng)”竟然是“光度学质(zhì)量”的400倍。这(zhè)意味着，后发座星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的(de)质(zhì)量(liàng)并不(bù)以可见光的形式所(suǒ)存在，我们无法看到。最诡异的(de)是(shì)，在测量速度(dù)的过程中(zhōng)，兹威基发现(xiàn)星系团中很多星系(xì)的速度比理(lǐ)论上要快得多，按照(zhào)牛顿的(de)运(yùn)动学定(dìng)律，仅靠这些可见星系的质量所(suǒ)产生的引(yǐn)力是无法将它们束缚在(zài)星系团(tuán)内(nèi)的(de)，它们(men)早(zǎo)就(jiù)应该被抛出星系(xì)团之外(wài)了(le)，除(chú)非有一种神秘的(de)力(lì)量在起作(zuò)用，这种力量来源于某种隐形的物质。

偶尔带妆睡一晚没事吧，一次带妆睡一晚没事吧="0.6186612576064908" data-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(cǐ)，兹维基提出了这样部分不可见的暗质，它不(bù)发散光、吸光(guāng)、反(fǎn)射光，但是(shì)它们(men)却占据着宇宙中绝大(dà)部分的质量。只是当时的人们对这样的一种说法不屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗物(wù)质”这个词才再(zài)一次(cì)出现。天文学家维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特(tè)在观测仙女座星系(xì)中(zhōng)的恒星运动。理(lǐ)论上来说(shuō)，距偶尔带妆睡一晚没事吧，一次带妆睡一晚没事吧离中心(xīn)越远的恒星在其轨道上的运行速度就会越(yuè)慢(màn)。但是他们观测的结果(guǒ)却让人感到不可(kě)思(sī)议。

随着(zhe)与中心距离的增加(jiā)，恒星的(de)旋转速(sù)度几乎保(bǎo)持不变。可(kě)是(shì)根(gēn)据牛顿(dùn)的万有引(yǐn)力(lì)定律，在(zài)星系当中如(rú)果(guǒ)没有足够(gòu)大的(de)质(zhì)量来(lái)吸引(yǐn)它们，这些外围的恒星早就(jiù)被(bèi)甩到(dào)宇宙当(dāng)中了(le)。基于这种现(xiàn)象(xiàng)，科(kē)学家们会(huì)使用一种相对标准的方(fāng)法来解释暗(àn)物质(zhì)的存在，这种方法就是测量星系当中气体在X轴上(shàng)距离星系中心(xīn)的距(jù)离，以及(jí)在Y轴上气体的旋(xuán)转速(sù)度。如果(guǒ)出现(xiàn)异常的结果，就认为(wèi)是由暗(àn)物质的力量进入其(qí)中。

于(yú)是(shì)科(kē)学家(jiā)们(men)通过射电望(wàng)远镜测量了距离星系中心(xīn)更远距离(lí)的氢(qīng)元(yuán)素，发现它(tā)们的旋(xuán)转速度(dù)并不符合牛顿的力学定(dìng)律(lǜ)。我们的太阳系也不例(lì)外，太阳系位于银河系的(de)第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万(wàn)光(guāng)年，根(gēn)据万有(yǒu)引力定律进行计(jì)算，太阳系的运行速度应该(gāi)是160千米/秒，但实际上，太阳(yáng)系正(zhèng)在(zài)以220千(qiān)米(mǐ)/秒的速度围绕银(yín)河系(xì)旋转，这个实际速度远远大于理(lǐ)论速度，那么(me)产生以上这(zhè)种(zhǒng)向心(xīn)加速度的原因很可能就(jiù)是存在着一(yī)种我(wǒ)们看不到(dào)的(de)物质(zhì)，是这(zhè)些暗物质的引(yǐn)力效应(yīng)将(jiāng)星系聚集在(zài)了一起。

也(yě)是从这时开始，越来越多(duō)的研究人(rén)员开始相信暗物质的存在。科学家(jiā)根据星系外恒星轨道的(de)速(sù)度(dù)，估(gū)算在星系当(dāng)中暗物(wù)质的质(zhì)量占整个(gè)星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以(yǐ)解释这个现象的(de)原因。在(zài)一项新的研究当中，科学家们发现(xiàn)，几乎没有引力效(xiào)应的遥(yáo)远恒星(xīng)之间，也会出现(xiàn)速度上的微小差异。另外，天文(wén)学(xué)家(jiā)还发(fā)现了一个反常的(de)星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系(xì)距离地(dì)球大约2.5亿(yì)光年，大小(xiǎo)和(hé)银河系不多(duō)，但是(shì)星(xīng)系(xì)当中存在的恒星数量却只有银河系的(de)千分(fēn)之一。

所以(yǐ)在理论上，该星系(xì)必(bì)须存(cún)在暗物质(zhì)，否则就会分(fēn)崩离(lí)析。但是(shì)科学家(jiā)们(men)使用最先进的望远镜对其进行(xíng)了40个小(xiǎo)时的详细(xì)测量之后，发现星(xīng)系中的恒星运动是可以用正常(cháng)的物质和力学(xué)定(dìng)律(lǜ)来解释(shì)的。那么又有人(rén)提出(chū)，也许(xǔ)该星系的暗物质，已经(jīng)被附近的另(lìng)一个大星系剥离了。奇怪(guài)的是，它的附近没有(yǒu)任何星(xīng)系存在。造成这些现象的除了暗物质的(de)假说之外，另一(yī)种可(kě)能就(jiù)是人类对引(yǐn)力(lì)的理解还(hái)不够全面(miàn)，引力很可(kě)能在(zài)不同尺度空间中(zhōng)的工作方(fāng)式是(shì)不同的(de)，这意味着在行(xíng)星系尺度中的天(tiān)体会(huì)沿着它们的轨道，按照我们所(suǒ)理解的方式(shì)运动。但是上升到星系和星(xīng)团的尺(chǐ)度，引(yǐn)力之间的相互作用则是(shì)不同的方式。对于(yú)在(zài)星(xīng)系(xì)团之(zhī)间的相(xiāng)互作(zuò)用(yòng)，科学家还引入了外部场效应的概念，指的(de)是在数(shù)百万(wàn)光年的规模(mó)上，巨大的质量之间会产(chǎn)生对彼(bǐ)此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意(yì)味着我们(men)需要对现(xiàn)在的物(wù)理(lǐ)定律进(jìn)行修正，这些发现也让很多人认为暗物质假说理(lǐ)论就(jiù)此终结。但是在宇宙(zhòu)当中(zhōng)还(hái)有关(guān)于(yú)暗(àn)物质存(cún)在(zài)的其他的理论证据，这些理论(lùn)证据是蒙德理(lǐ)论所没法解释的“引力(lì)透镜”。

径(jìng)向距(jù)离为37亿(yì)光年(nián)的(de)子弹(dàn)星系团，由两个(gè)碰撞的星系(xì)团(tuán)所组成，类似(shì)这样的星团，它们大部分的(de)普通质量都在星系的气(qì)体当中。当星(xīng)团(tuán)以1000万(wàn)公里/小时发(fā)生碰撞(zhuàng)的时候，星(xīng)际(jì)气体的相(xiāng)互作用就会导致温(wēn)度(dù)的急剧升(shēng)高(gāo)，速度大幅降低。所以(yǐ)在(zài)理论(lùn)上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星(xīng)系团大部分的质量将(jiāng)位(wèi)于所有这些气体所在(zài)的中(zhōng)间区域。那么(me)我(wǒ)们通过什么(me)来验证它的质量区域到底是(shì)不是集中在(zài)中(zhōng)间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太空望远镜传(chuán)回了宇宙当中第一(yī)张全彩(cǎi)的高(gāo)清照片，在照片中我们可(kě)以明(míng)显地看(kàn)到很多星系(xì)似乎被拉伸产生(shēng)了巨大的形变。其实这些星系本身并不是真的被扭曲(qū)了，也不(bù)是韦伯望远(yuǎn)镜出了(le)什么问题，而(ér)是这样极遥(yáo)远的天体和我们地球上的观测(cè)者之间。被一个质(zhì)量(liàng)超(chāo)级巨(jù)大的(de)天体遮挡，这(zhè)个超大质量的东西的引力(lì)，会使身后更(gèng)遥远星(xīng)系的光(guāng)都(dōu)发生了扭曲。这(zhè)个现象(xiàng)就(jiù)是引力(lì)透(tòu)镜(jìng)效(xiào)应。这个(gè)巨大(dà)的(de)天体可能是超大质量的黑洞或者是暗(àn)物质。

所以当人们(men)对(duì)子(zi)弹(dàn)星系(xì)团观测(cè)的时候(hòu)，发现它(tā)的(de)大(dà)质量区(qū)域并不是在中间，而是在(zài)两侧。所以最好的解释方法就是当星团发生全部的碰撞时(shí)，可被观(guān)测(cè)到的质量气体被卡(kǎ)在(zài)了中间，暗物质则直接通过了这(zhè)个区域，并在两边形成了引力透镜。对子(zi)弹星系团的引力透镜研(yán)究也被认(rèn)为是(shì)暗物(wù)质存在的迄今为止最好的(de)理论证据。

除此(cǐ)之外(wài)，还有(yǒu)来自宇宙当(dāng)中最古老的(de)光。从(cóng)宇宙(zhòu)大爆炸(zhà)开始，38万年之(zhī)后，可见光终于可以畅通无阻地穿越(yuè)在宇宙当(dāng)中(zhōng)了。经过了130多(duō)亿年之后(hòu)，这些光在宇宙空间背景(jǐng)上留下了各相同性(xìng)的微波辐射(shè)。其中红色的部分表(biǎo)示温度较高的区(qū)域(yù)，蓝色则表示相对(duì)较冷(lěng)的(de)区域，但实际上它们(men)之间的温差只有万分之(zhī)一。

科学家们(men)通(tōng)过对前景背景分离后的二值图像进行连通域提取和标(biāo)记(jì)之(zhī)后发(fā)现，如(rú)果(guǒ)宇宙当中没有暗物质(zhì)，图形看起来不应该(gāi)是这(zhè)样的，而随(suí)着暗(àn)物(wù)质的(de)增加，一(yī)些峰值的幅度(dù)会减小，才变得看起来(lái)“和谐(xié)”。为了匹配宇宙(zhòu)微波(bō)背景辐射的测量值，我们需要的(de)暗物质大约是普通物质(zhì)的5倍。这个数(shù)字与(yǔ)解释星系当中恒(héng)星运(yùn)动所需(xū)要的(de)暗物质比例是一(yī)致(zhì)的(de)。这就意味着(zhe)。

用了一个简单(dān)的理(lǐ)论框(kuāng)架(jià)，就很(hěn)好(hǎo)地解(jiě)释了(le)很多(duō)不同(tóng)的观(guān)测结果(guǒ)。而暗(àn)物质(zhì)的本质就(jiù)是宇(yǔ)宙(zhòu)当中存在(zài)着某(mǒu)种类型的粒子，它们不(bù)参与任何其(qí)他的电磁作用，只通过(guò)引力(lì)来(lái)相互作用。所以如(rú)果能够找到这种粒子的存在，就(jiù)相当(dāng)于找(zhǎo)到了暗物质存在的实际证据(jù)。这种粒子到底是什么？科(kē)学家们已经(jīng)提出(chū)了数十种的假(jiǎ)想(xiǎng)目标，而要寻找这些不(bù)同的目(mù)标粒子所(suǒ)需要的实(shí)验方(fāng)式也(yě)不相同。在(zài)过去(qù)的几(jǐ)十年(nián)当(dāng)中，人类为了寻(xún)找这些看不见、摸(mō)不(bù)到，几乎(hū)不会(huì)与常规(guī)物质相互作用的“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次的实验，却(què)没有任何实质(zhì)性的发现，除了一个地方，意大利的格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在(zài)山下1400米(mǐ)处(chù)的地下矿井当(dāng)中，藏着(zhe)地(dì)球上最大的(de)地学实验(yàn)室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直致(zhì)力于寻(xún)找暗物(wù)质粒子的周(zhōu)期性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的科学家声称观测到(dào)了某种信号(hào)。经过了20多年的(de)数据收集(jí)，人们发(fā)现了一个有趣的(de)事情。探测率会在每(měi)年的6月(yuè)份达到峰值，然(rán)后在11月降到(dào)最低(dī)，而且在20年当中每年都是一(yī)样。一些科学家认为这可能是人类发现暗物质的第一个直接证据。

但是为什么暗(àn)物质会产生周期性的年度信号呢？刚(gāng)才我(wǒ)们讲了(le)太(tài)阳系正在以220公里/秒的(de)速度围(wéi)绕着银河系进行移(yí)动，那么如果暗物质存在宇宙当中(zhōng)，这意味着我们(men)也(yě)在(zài)以(yǐ)这样的速度在穿(chuān)越着暗物(wù)质流(liú)，这个(gè)过(guò)程中会(huì)产生相应的振(zhèn)荡，同(tóng)时地球又以30公里(lǐ)/秒的速度(dù)围绕太(tài)阳(yáng)进行旋转(zhuǎn)。所以有半年的时(shí)间，地球围绕太阳(yáng)的方向与太阳(yáng)环绕银河系(xì)的方(fāng)向(xiàng)是一致(zhì)的(de)，而(ér)另外半年(nián)则与之相反。

而在6月份的时候，地球(qiú)与太阳的方向正(zhèng)好(hǎo)达到完全一致，这是理论(lùn)上地球穿越暗物质流(liú)最快(kuài)的时(shí)段。而在11月份，又恰好(hǎo)达到(dào)了(le)最慢值(zhí)。尽管在(zài)实际的情况中，太阳系相(xiāng)对银河系(xì)的平面(miàn)呈(chéng)现(xiàn)了60度的倾斜，但是(shì)这并不影响这个理论的有效性。

因此科(kē)学家认为这可(kě)以(yǐ)用来解释，研究人员(yuán)们所观测到的周期性(xìng)信号。当然也可(kě)能(néng)有其他的情况(kuàng)，造成这种年度周期信号的(de)差异也可(kě)能是温(wēn)度、湿(shī)度、土壤(rǎng)中的水分、高山上的积(jī)雪，甚至连意大利(lì)游(yóu)客的数(shù)量也符(fú)合这个周期的规律。

所(suǒ)以，科学家们(men)又在南半球(qiú)建立了(le)一个(gè)几(jǐ)乎相同的实验室，这里(lǐ)的季节与(yǔ)之前的实验室正好相反(fǎn)，而(ér)在这(zhè)里，地球穿过暗物质流的运动特征(zhēng)和(hé)第一个实验(yàn)室是一样的。

因此，如果在这里可(kě)以得(dé)到相同的信(xìn)号(hào)，就可以成为暗(àn)物质(zhì)所(suǒ)存(cún)在(zài)的非常(cháng)有力的证据(jù)了。但是(shì)由于(yú)这个实验室(shì)刚刚建成(chéng)不(bù)久，所(suǒ)以截(jié)至目(mù)前(qián)还无法提供相(xiāng)应的数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的望远镜，这台太空(kōng)望远镜(jìng)叫做(zuò)“南希格雷斯(sī)罗(luó)曼”，它(tā)的主(zhǔ)镜大小跟哈勃(bó)望远镜(jìng)相(xiāng)同，但它的宽视场仪器(qì)提供(gōng)的视野是哈勃红外仪器的(de)100倍(bèi)。南希格(gé)雷斯(sī)罗曼太空望远镜其中一个关键的用途就是探索暗(àn)物质背后(hòu)的(de)奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目以待了。费米实验室(shì)粒子天(tiān)体物理(lǐ)中心的科学家(jiā)丹琥珀和(hé)贾森(sēn)斯(sī)特芬(fēn)研究发(fā)现，如果暗物质存在，它们极有可能拥有另一种神(shén)秘的效应，这(zhè)种暗(àn)物质效应，会支持宇宙当中生(shēng)命的诞生，或者说是生(shēng)命进化的(de)一个重要(yào)因(yīn)素。

如果这一(yī)理论得到(dào)进一(yī)步的证实(shí)，那么遍布宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)的(de)暗物质(zhì)会不(bù)会意味(wèi)着人类(lèi)并不孤单(dān)呢？或许(xǔ)在宇宙当中某个角(jiǎo)落的行星上，暗物质(zhì)正在通过(guò)这样的效应(yīng)创造生命。当(dāng)然，这些推(tuī)论的大前(qián)提是要先找(zhǎo)到暗物质存(cún)在的实际证据。那么小伙伴们(men)，你(nǐ)们觉得暗物质到底存不存在呢？喜欢(huān)请点(diǎn)赞(zàn)，你的支持是(shì)我更新的(de)动(dòng)力！

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