宇宙是(shì)“人为制(zhì)造”的？为何会(huì)存在(zài)科学无法解(jiě)释(shì)的(de)“暗物质(zhì)”？暗物质又(yòu)究竟是(shì)什(shén)么(me)？人类为(wèi)了(le)寻找暗物质(zhì)存在的(de)证据(jù)，科学(xué)家们(men)在过去的几十年(nián)当中进行(xíng)了超过(guò)50次的长期实验，但(dàn)是却(què)没有发现(xiàn)任何的有(yǒu)效(xiào)证据。除了(le)一个地方，在1687年出版的自然哲学数学原理一(yī)书中，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有引力定(dìng)律(lǜ)，它揭示了(le)宇宙(zhòu)中天体运动的规(guī)律。往后的几(jǐ)百年来(lái)，当天文学家们发现(xiàn)某(mǒu)些天体运行轨道出现异(yì)常，不(bù)符(fú)合万有(yǒu)引(yǐn)力定(dìng)律(lǜ)的时候，他(tā)们(men)就会知道，周(zhōu)围(wéi)一定(dìng)有未知的天体通过引力在摄动它(tā)的(de)轨(guǐ)道(dào)。比(bǐ)如(rú)在1846年(nián)，奥本勒(lēi)维耶就通(tōng)过天王星运(yùn)行轨道的异(yì)常(cháng)，推算并且发现了海王(wáng)星的存在。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星的发现都(dōu)是应用(yòng)万有引力定(dìng)律所取得重大天文成就的例子。但是这些发现都是在恒星(xīng)系统的尺度当中，可当我们上升到(dào)星(xīng)系或(huò)者是星团的尺度，事情(qíng)就(jiù)开始(shǐ)变得(dé)诡(guǐ)异(yì)了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗里茨兹威基正在研究和(hé)测量(liàng)后(hòu)发星(xīng)系(xì)团(tuán)的质量(liàng)。这(zhè)是一个由(yóu)数千个(gè)星系所组(zǔ)成的巨大星系团(tuán)，这些星系(xì)被引(yǐn)力束缚在(zài)一起。测量星系团的质量(liàng)一般(bān)会使用到两种方(fāng)法，当两种方(fāng)法(fǎ)结(jié)果一致(zhì)，就可(kě)以(yǐ)确定其质量的范围(wéi)。

第(dì)一种(zhǒng)是获(huò)得其"光(guāng)度学(xué)的(de)质量(liàng)"，需(xū)要的数据是测量各个星(xīng)系的光(guāng)度。

第二种(zhǒng)是动力学质量的计算，是利用光谱(pǔ)红移测(cè)量(liàng)星系团(tuán)中的各个星(xīng)系相对于星系团的运动(dòng)速度。当测量(liàng)结果(guǒ)出来之后(hòu)，兹(zī)威基彻底懵(měng)了，“动力学质量”竟(jìng)然是“光(guāng)度学(xué)质(zhì)量”的400倍。这意味着，后(hòu)发座星系团(tuán)有99%的质量消失了(le)，或(huò)者说这99%的质(zhì)量并不以可(kě)见光的形(xíng)式所存在，我们无法看到。最诡异的是(shì)，在测量速度(dù)的(de)过程中，兹威基发现星系团中很(hěn)多(duō)星(xīng)系的(de)速度(dù)比理论上(shàng)要快得多(duō)，按照牛顿(dùn)的运动学定律，仅靠这些可(kě)见星系(xì)的质量所产生的(de)引力(lì)是无法将它们束(shù)缚在(zài)星系团内的，它们(men)早就应该被抛出星系团(tuán)之外了，除非(fēi)有一种神(shén)秘的力(lì)量在起作用(yòng)，这种(zhǒng)力量来源于某种隐形的物(wù)质。

据此(cǐ)，兹维(wéi)基提出了(le)这(zhè)样部分不可见的暗质，它(tā)不(bù)发散光、吸(xī)光、反(fǎn)射光，但是它们却占据着宇宙中绝大部(bù)分的质(zhì)量。只是当时的人(rén)们对这样的(de)一种说法不屑一顾。

直到(dào)40年之后(hòu)，“暗物质”这个词才再一次出(chū)现(xiàn)。天文学家维拉鲁(lǔ)宾和肯(kěn)特福特在观(guān)测仙女座星系中的(de)恒(héng)星运动。理(lǐ)论上来(lái)说(shuō)，距离中(zhōng)心越远的恒星在其轨道上的运行速度(dù)就会越慢(màn)。但是(shì)他们(men)观测的结果却让(ràng)人感到(dào)不可思议。

随着与(yǔ)中心(xīn)距离的增加，恒星的旋转(zhuǎn)速度几乎保持不(bù)变。可是根据牛(niú)顿(dùn)的万有引力定律，在星系当中如果没有足够(gòu)大的质量(liàng)来(lái)吸引它(tā)们，这些外(wài)围的恒星早就(jiù)被甩到宇宙当中了。基于这种现象，科学家们(men)会使用一(yī)种相对标准(zhǔn)的方法来解释暗物(wù)质的存在，这种(zhǒng)方法就是测量星系当中气体(tǐ)在X轴上距离(lí)星系中心的距离，以及在(zài)Y轴上气体的旋转速度(dù)。如(rú)果出现(xiàn)异(yì)常的结果，就认为(wèi)是(shì)由暗物质(zhì)的力(lì)量进入其中(zhōng)。

于是科学家(jiā)们通过射电望远镜测量了距离星系中心更远距(jù)离的氢元素，发现它们的旋(xuán)转速度(dù)并不符合(hé)牛顿(dùn)的力学定律。我们的太阳系也不例外(wài)，太(tài)阳系位(wèi)于银河系(xì)的第三(sān)悬臂(bì)之上，距(jù)离银河系中心(xīn)2.6万光年，根(gēn)据万有引(yǐn)力定律进行(xíng)计算，太阳系的运行(xíng)速度应(yīng)该是160千(qiān)米/秒，但实际上，太阳系(xì)正在以220千米/秒的(de)速度围绕银河系旋(xuán)转，这个实际速度(dù)远远大于理论(lùn)速度，那么产生以上这种向心加速度的原因很可能就是(shì)存(cún)在(zài)着一种我(wǒ)们看不到(dào)的(de)物(wù)质，是这些暗(àn)物质(zhì)的(de)引力(lì)效(xiào)应将(jiāng)星系聚集在了一起。

也是从(cóng)这时开始(shǐ)，越来越多(duō)的研究人员开始相信暗物质的存在。科学家根据星系外(wài)恒(héng)星轨道的(de)速度，估(gū)算在星系当中暗物质(zhì)的质量占整个(gè)星系质量的85%。但是，暗物(wù)质(zhì)并不是唯(wéi)一可以解释这个现象的原因。在一项新的研究当中(zhōng)，科学(xué)家们(men)发现，几乎没有引力(lì)效(xiào)应(yīng)的遥远恒(héng)星之间(jiān)，也会出现速度上的(de)微(wēi)小(xiǎo)差异。另(lìng)外，天文学家还发现了一(yī)个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大(dà)小(xiǎo)和(hé)银河系不(bù)多，但是星系当中存在的恒星(xīng)数量却只(zhǐ)有(yǒu)银河系的千分之一。

所以(yǐ)在理(lǐ)论上，该星系必须存在暗物(wù)质，否则就会分崩离析(xī)。但是科(kē)学家们使用最(zuì)先进的(de)望(wàng)远镜对其进行了40个小时的详(xiáng)细测量之后(hòu)，发现星系(xì)中(zhōng)的恒星(xīng)运(yùn)动是可以用(yòng)正常的(de)物(wù)质和力学定律来解释的。那么又有人提出(chū)，也许该星系(xì)的暗物(wù)质，已(yǐ)经(jīng)被附近的另一个大(dà)星系剥离了。奇怪的是，它的附近(jìn)没有任何星系存在。造成这(zhè)些现(xiàn)象的除了暗物质的假说之外，另一种可能就是人类(lèi)对引力的理(lǐ)解还不(bù)够全面，引力(lì)很可能在(zài)不同尺度空间中的工作方(fāng)式是不同的(de)，这意味(wèi)着在(zài)行星(xīng)系尺度中的天体会沿着它(tā)们的(de)轨道，按照我们所(suǒ)理解(jiě)的方式(shì)运动。但是上升到星(xīng)系和星团的尺度，引力之间的相互(hù)作(zuò)用则是不同的方式。对于在(zài)星系(xì)团之(zhī)间的(de)相互作用，科(kē)学家还(hái)引入了(le)外部场效应的概念(niàn)，指的是在数百万光年的规模(mó)上(shàng)，巨大的质量(liàng)之(zhī)间(jiān)会产(chǎn)生对彼此(cǐ)特殊的效果，这(zhè)个理(lǐ)论(lùn)叫(jiào)做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙(méng)德(dé)理论成立，这(zhè)意味着我(wǒ)们(men)需(xū)要对现(xiàn)在的物理定律进行修(xiū)正，这些发(fā)现也让很多人认为(wèi)暗物(wù)质假说(shuō)理(lǐ)论(lùn)就此终结。但(dàn)是在宇宙当中还有关于暗物质(zhì)存在的其他的(de)理(lǐ)论(lùn)证据(jù)，这(zhè)些理(lǐ)论证(zhèng)据是蒙(méng)德理论所没法解释的“引力透(tòu)镜(jìng)”。

径向距离为37亿光(guāng)年的子弹(dàn)星系团(tuán)，由两个碰撞的星系(xì)团所组成(chéng)，类似这(zhè)样的星团，它(tā)们大部(bù)分的普通质(zhì)量都在(zài)星系的气体当中。当(dāng)星团以(yǐ)1000万公里(lǐ)/小时发(fā)生碰撞的时候，星(xīng)际气(qì)体的相互作用就(jiù)会导致温度的(de)急剧升高，速度大幅降(jiàng)低。所以(yǐ)在理论上，在碰(pèng)撞之(zhī)后，子弹星系团大部分的质量将位于(yú)所有这些气体所在的中(zhōng)间区(qū)域。那么(me)我们通过什么(me)来验证(zhèng)它的(de)质量区(qū)域到底(dǐ)是不是集中在(zài)中间呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太(tài)空望远镜传回(huí)了宇宙当中第(dì)一张全彩的高清照片，在照(zhào)片(piàn)中我们可以明显地看(kàn)到很多星系似乎被(bèi)拉伸产生了巨大的(de)形变。其实这(zhè)些星(xīng)系(xì)本身(shēn)并不是真的被扭曲了，也(yě)不是韦伯望远(yuǎn)镜出了什么问题，而是这样极遥远(yuǎn)的天体和我们地球(qiú)上(shàng)的观测者(zhě)之(zhī)间(jiān)。被(bèi)一(yī)个(gè)质量超级(jí)巨大的天体遮挡，这(zhè)个超大质量(liàng)的东西(xī)的引(yǐn)力，会使身(shēn)后更遥远星系的光都发(fā)生了扭曲。这个现象就是引力透镜效(xiào)应(yīng)。这(zhè)个巨大(dà)的天(tiān)体可能是(shì)超大质量的黑洞或者(zhě)是暗物质。

所以(yǐ)当(dāng)人们对子弹(dàn)星系团(tuán)观(guān)测(cè)的时候，发现它的大质量(liàng)区域并不是在中(zhōng)间，而是在两(liǎng)侧。所以最(zuì)好(hǎo)的(de)解释方(fāng)法就是当星团发(fā)生全部的碰撞时(shí)，可被观(guān)测到的质量(liàng)气体被卡(kǎ)在了(le)中间(jiān)，暗物(wù)质则直接通过了这个区域，并在两边形成了引力透镜。对子弹星系(xì)团的引(yǐn)力透(tòu)镜(jìng)研(yán)究也被认为是暗物质(zhì)存在的(de)迄今为止最好的理(lǐ)论证据(jù)。

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除(chú)此之外，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸(zhà)开始，38万(wàn)年之后，可见光终于可以畅通无阻地(dì)穿越(yuè)在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景(jǐng)上留(liú)下了(le)各相同性的微波辐射。其(qí)中(zhōng)红色的部分表(biǎo)示温度较高的区域，蓝色则表(biǎo)示相对较冷(lěng)的区域，但实际上它们之间的温差只有万分之一。

科学家们通过对(duì)前(qián)景背(bèi)景分离后(hòu)的二(èr)值图(tú)像进行连通域提取和标(biāo)记之后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形看(kàn)起来不应该是(shì)这样(yàng)的，而随(suí)着(zhe)暗物质的增加，一(yī)些峰(fēng)值(zhí)的幅度(dù)会减(jiǎn)小，才变得看起(qǐ)来“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微波(bō)背景辐射的测量值，我们需要的暗(àn)物质大(dà)约是普通物质的5倍(bèi)。这(zhè)个数字与(yǔ)解释星系(xì)当(dāng)中恒星运动所需要(yào)的暗物质比(bǐ)例是一致的。这就意味(wèi)着(zhe)。

用了一个简单(dān)的(de)理论框架，就很好地(dì)解(jiě)释了很多不同的(de)观测结果。而暗物(wù)质的本质(zhì)就是(shì)宇宙当中存在着某种类型(xíng)的粒子，它们(men)不参与任何其(qí)他的电磁作(zuò)用，只通过引力来相互作用。所以(yǐ)如果(guǒ)能够找(zhǎo)到这种(zhǒng)粒子的(de)存(cún)在(zài)，就相当于找到了(le)暗(àn)物质存在(zài)的(de)实(shí)际证据。这种粒子到底是什么(me)？科学家们已经提出了(le)数十种(zhǒng)的假想目标(biāo)，而要寻找这些不(bù)同的(de)目(mù)标粒子所需(xū)要的实验方式也不相同。在过去的几(jǐ)十年当(dāng)中，人类为了(le)寻找这些看不见、摸不到，几乎不会与常(cháng)规物质相(xiāng)互(hù)作(zuò)用的“暗物质(zhì)”，科(kē)学家们已经(jīng)进行了超(chāo)过(guò)50次的实验，却没有(yǒu)任何实质(zhì)性(xìng)的发现，除了(le)一个地方，意大利的格兰(lán)萨索(suǒ)山，隶属于阿(ā)尔(ěr)卑(bēi)斯山脉(mài)。

在(zài)山(shān)下1400米处的(de)地(dì)下矿井当中，藏着地球(qiú)上最大的地(dì)学实验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个(gè)三层(céng)楼高的探测器，一直致力于(yú)寻找暗物质粒子的周(zhōu)期性震(zhèn)荡。

82厘米的腰围是多少尺 82厘米是多少裤头data-type="jpeg" data-w="1234" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/82fd8b93a96870b.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

自1997年以(yǐ)来，这(zhè)里的(de)科学家声称观测(cè)到了某(mǒu)种信号。经过了(le)20多年的数(shù)据(jù)收集(jí)，人们发现了(le)一个(gè)有趣的事情。探测率会在每(měi)年的6月份达到(dào)峰(fēng)值(zhí)，然后在11月降到最低，而且(qiě)在20年当中每年都是一样(yàng)。一(yī)些科学家认为这(zhè)可能是人类(lèi)发现暗(àn)物质的第一个(gè)直接证据。

但是为什么暗物质会产生周(zhōu)期性的年(nián)度(dù)信号呢？刚才我(wǒ)们讲了太阳系正在以220公里/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕着银河系(xì)进行移(yí)动，那么如果暗物质存在(zài)宇宙当中(zhōng)，这意(yì)味着(zhe)我们也在以这样(yàng)的速度(dù)在穿越着暗物(wù)质流(liú)，这个过程中会产(chǎn)生(shēng)相应的振(zhèn)荡，同时地球又以30公(gōng)里/秒(miǎo)的速(sù)度(dù)围绕太阳(yáng)进行旋(xuán)转。所以有(yǒu)半年的时间，地球围绕太阳的方(fāng)向与(yǔ)太阳(yáng)环绕银(yín)河系的(de)方向是一(yī)致的，而另外半年则与之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳的方向(xiàng)正好(hǎo)达到完全一致，这是理论上地球穿(chuān)越(yuè)暗物(wù)质流最(zuì)快的时段。而在11月份(fèn)，又恰(qià)好达到了(le)最慢(màn)值。尽(jǐn)管(guǎn)在实际的情(qíng)况中，太阳(yáng)系相对银河系的平(píng)面呈现了(le)60度的倾(qīng)斜，但是这并(bìng)不影响这个理论的有效性(xìng)。

因此科学家认为这可以(yǐ)用来解释，研究人员们(men)所观(guān)测(cè)到的(de)周期性信(xìn)号(hào)。当(dāng)然(rán)也可能有其他的情(qíng)况，造成这(zhè)种年度(dù)周期信号(hào)的差异(yì)也可(kě)能是温(wēn)度、湿度、土壤中的水分、高山上(shàng)的积(jī)雪(xuě)，甚至连意大利游(yóu)客(kè)的数(shù)量也符合这个周(zhōu)期的(de)规律。

所以，科(kē)学家们又在南(nán)半球建立(lì)了一(yī)个几乎相同(tóng)的实(shí)验室，这里的季(jì)节与之(zhī)前(qián)的实验室正好(hǎo)相反(fǎn)，而在(zài)这里，地(dì)球穿过暗物质流的(de)运动特征和(hé)第一个实验(yàn)室是一样的(de)。

因此，如(rú)果在(zài)这里(lǐ)可以得到(dào)相同的信号，就可以成为暗物质(zhì)所(suǒ)存在的(de)非(fēi)常(cháng)有力的(de)证据了。但是(shì)由于这个(gè)实(shí)验(yàn)室刚刚建(jiàn)成不久，所以截(jié)至目前还无法提供相应的数据支(zhī)持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射一(yī)台新的望(wàng)远镜(jìng)，这台太空(kōng)望远镜叫(jiào)做“南希格雷斯罗(luó)曼(màn)”，它的主镜(jìng)大小跟哈勃望远镜(jìng)相同，但它(tā)的宽视场仪器提供(gōng)的(de)视野是哈勃红外(wài)仪器(qì)的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键的用途就是探索暗物质(zhì)背(bèi)后的(de)奥秘，对于探(tàn)测(cè)的结果，我们只能拭目(mù)以待了(le)。费米(mǐ)实(shí)验室粒(lì)子天体(tǐ)物(wù)理中心(xīn)的科学家丹琥珀(pò)和贾森斯特芬研究发现(xiàn)，如果(guǒ)暗物质(zhì)存在，它们极有可能拥有(yǒu)另一种(zhǒng)神秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生命(mìng)的诞(dàn)生，或者说是生命进化的一(yī)个重要因素。

如(rú)果这一(yī)理论得到进一(yī)步的(de)证实，那(nà)么遍布宇宙当中的(de)暗物质(zhì)会不会意味着(zhe)人类并不孤单呢？或(huò)许在宇宙当中某(mǒu)个角(jiǎo)落的(de)行星(xīng)上，暗(àn)物质正在(zài)通过这样的效应创(chuàng)造生命。当然，这些推论的(de)大前提是要(yào)先(xiān)找到暗(àn)物质存(cún)在(zài)的实际证据。那么小(xiǎo)伙(huǒ)伴们，你们觉得暗物质到底存(cún)不存在呢(ne)？喜欢请点赞(zàn)，你的支持是我更新的动力！

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