宇宙是“人(rén)为(wèi)制造”的(de)？为何会存在(zài)科学无(wú)法解(jiě)释(shì)的“暗物质”？暗物(wù)质又(yòu)究竟(jìng)是什么？人类为(wèi)了寻(xún)找暗物质存在(zài)的证据，科学家们在(zài)过(guò)去的(de)几(jǐ)十年当(dāng)中进行了超(chāo)过50次的(de)长期实(shí)验，但是(shì)却(què)没有(yǒu)发现(xiàn)任何的有效证(zhèng)据。除(chú)了一个地方(fāng)，在(zài)1687年出版的自然(rán)哲(zhé)学数学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有(yǒu)引力定律，它揭示了宇宙中天(tiān)体运动的规律。往(wǎng)后(hòu)的(de)几百年来，当天文(wén)学家们发现某(mǒu)些天体运行轨道出现异常，不(bù)符(fú)合万有引力定(dìng)律的时(shí)候，他们就会知道，周围一定有未(wèi)知的天体通过引(yǐn)力(lì)在摄动它的轨道(dào)。比(bǐ)如在(zài)1846年，奥本(běn)勒(lēi)维耶就(jiù)通过天王星运行(xíng)轨道的异常，推算并且发现了(le)海王星的存在。另外(wài)，哈(hā)雷彗星、冥王星的发现都是应用万有引力定(dìng)律所取得(dé)重大天(tiān)文(wén)成就的(de)例子(zi)。但是(shì)这些发(fā)现都是在恒星系统的(de)尺度当中，可当(dāng)我们上升到星系(xì)或者是星团的(de)尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正在研究和测(cè)量后(hòu)发星(xīng)系团的(de)质(zhì)量。这是一个由数千个星系所组(zǔ)成的(de)巨大星系团，这(zhè)些(xiē)星(xīng)系被引力束缚在一起。测量星系团(tuán)的质量一般(bān)会使用到两种方法，当两种(zhǒng)方法(fǎ)结果一致(zhì)，就可以确(què)定其质量的范围。

第一(yī)种是(shì)获得其(qí)"光度学(xué)的质量"，需(xū)要的(de)数据是测量各个星系的光度。

第二种是(shì)动力学质量的计算，是(shì)利用光谱红移(yí)测量星系团中的各个星(xīng)系(xì)相对于星系(xì)团的运动速度。当测量结果出来(lái)之后，兹威基(jī)彻底懵了(le)，“动力学质量”竟然是“光(guāng)度学质(zhì)量”的400倍。这(zhè)意味(wèi)着(zhe)，后发座星(xīng)系(xì)团有(yǒu)99%的质量消失了，或(huò)者说(shuō)这99%的(de)质量并不(bù)以可见光的形式所存(cún)在，我们无法(fǎ)看到。最诡异的是，在测量速度的过程中(zhōng)，兹(zī)威基(jī)发现星(xīng)系团中很多星系的速度比(bǐ)理论(lùn)上(shàng)要(yào)快得多，按(àn)照牛顿(dùn)的运动学(xué)定律，仅(jǐn)靠这些可见星系的质量所产生的引力是无(wú)法将(jiāng)它们束缚在星系团(tuán)内(nèi)的(de)，它们(men)早(zǎo)就应该被抛出星系团之外了，除(chú)非有一种神(shén)秘(mì)的力量在起作用，这(zhè)种力量来源(yuán)于某种隐形的物(wù)质。

据此，兹(zī)维(wéi)基提出了这样部分(fēn)不可(kě)见的(de)暗质，它不发散(sàn)光、吸光(guāng)、反(fǎn)射光，但(dàn)是它(tā)们却占(zhàn)据着宇宙(zhòu)中(zhōng)绝大部分的质量。只(zhǐ)是当时的(de)人们对这样的一种说法不屑一(yī)顾(gù)。

直到40年之后，“暗物(wù)质(zhì)”这个词才再一次出(chū)现。天文学家维拉鲁宾和肯特(tè)福特在(zài)观(guān)测(cè)仙(xiān)女座星系中的恒星运动。理论上来说(shuō)，距离中心越远的恒星在其轨道(dào)上(shàng)的运行速度(dù)就会(huì)越慢(màn)。但是他们观测的(de)结果却让人感到不(bù)可思议。

随着(zhe)与中心(xīn)距(jù)离(lí)的增(zēng)加(jiā)，恒星的旋转(zhuǎn)速度几乎(hū)保持不变。可是(shì)根据牛(niú)顿的万有引力(lì)定律，在星系(xì)当中(zhōng)如果没有足够(gòu)大的(de)质量来(lái)吸引它们，这些外(wài)围的恒星(xīng)早就被甩到宇宙当(dāng)中了。基于(yú)这种现象，科(kē)学家们会使用一种相(xiāng)对标(biāo)准的方法(fǎ)来(lái)解释暗(àn)物质的存在，这种方法就是测量星系当(dāng)中气体在(zài)X轴上距离星系中心(xīn)的距离，以及在Y轴(zhóu)上(shàng)气体的旋(xuán)转速(sù)度。如果出现异常的结果，就认为是由暗(àn)物(wù)质的力(lì)量进入其中。

于是科学家们通过(guò)射电望远镜测量了距离星系中心更远距离的氢元素，发现它们的(de)旋转速度并不符合牛顿的力学定律。我们的太阳系(xì)也不例外(wài)，太阳(yáng)系(xì)位(wèi)于银(yín)河系的(de)第三悬臂之上，距离银河系(xì)中心2.6万光年，根据万有引力定律进行计算，太(tài)阳(yáng)系的运(yùn)行(xíng)速度(dù)应(yīng)该是160千(qiān)米(mǐ)/秒，但(dàn)实(shí)际上(shàng)，太(tài)阳系正在以220千米/秒的速(sù)度围绕银河系旋(xuán)转，这(zhè)个实际速度远远大于理(lǐ)论速度，那么产生以上这种向心加速度的(de)原因很可(kě)能就是存在着(zhe)一(yī)种我们看(kàn)不到的(de)物质，是这些暗物质的(de)引力效应将星系聚集(jí)在(zài)了(le)一起。

也(yě)是从这时开(kāi)始，越(yuè)来越多的研(yán)究(jiū)人员开始(shǐ)相(xiāng)信暗物质的(de)存(cún)在。科学家根据星(xīng)系外(wài)恒星(xīng)轨道的速度，估算在星系(xì)当(dāng)中暗物质的质量占整个(gè)星系质量的85%。但是，暗(àn)物质(zhì)并不(bù)是唯(wéi)一可以解释这个(gè)现象的原因。在一项新的研究当中，科学(xué)家们发(fā)现，几乎没有引力(lì)效应(yīng)的遥远恒星之(zhī)间，也会出现(xiàn)速度上的微小(xiǎo)差(chà)异。另外，天文学家还发现(xiàn)了(le)一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地球大约2.5亿光年，大小和银河(hé)系不多，但是星系当(dāng)中存(cún)在的恒星数量却只(zhǐ)有(yǒu)银河(hé)系的千分之一。

所以在理论上，该星系必须存(cún)在暗物(wù)质，否则就会分崩离析。但是科(kē)学家们使用最(zuì)先进(jìn)的望远镜(jìng)对(duì)其(qí)进行(xíng)了40个小时(shí)的详细测(cè)量之(zhī)后，发现星系中的恒星运动是可(kě)以(yǐ)用正常的物质和力学(xué)定律来解释的(de)。那么(me)又有人提出，也(yě)许该星系的暗(àn)物质，已经被附近(jìn)的另一(yī)个大星(xīng)系剥离了。奇怪的是，它的附近(jìn)没有任(rèn)何星系存(cún)在。造(zào)成(chéng)这些现象(xiàng)的(de)除了(le)暗物质(zhì)的假说之外，另一种可能就是人(rén)类对(duì)引力的(de)理(lǐ)解(jiě)还不够全(quán)面，引力很可能在不同尺度空间中的工(gōng)作方式是不同的，这意味着在(zài)行星系尺度中的天体(tǐ)会沿着它们的轨道，按照我(wǒ)们所理解(jiě)的(de)方式运动。但是上升到星系和星团的(de)尺度，引力之间(jiān)的相互京j属于北京哪个区的车作用则是(shì)不同的方式。对于在星(xīng)系(xì)团(tuán)之间的相互(hù)作用，科学家还引入了外部场效(xiào)应的概(gài)念，指的是在(zài)数百万光年(nián)的规模(mó)上(shàng)，巨大(dà)的质(zhì)量之间会产(chǎn)生对彼此特殊的效(xiào)果，这个(gè)理论叫(jiào)做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙(méng)德(dé)理论成立，这意味着我们需要对现在的物理(lǐ)定律进(jìn)行修正，这些发现也(yě)让很多人认为(wèi)暗(àn)物(wù)质假(jiǎ)说理论就此终结。但(dàn)是(shì)在宇宙当中还有(yǒu)关于暗(àn)物质存在的(de)其他(tā)的理论证据(jù)，这些理论证据是蒙德理论(lùn)所没法(fǎ)解释(shì)的“引力透镜”。

径向距(jù)离(lí)为37亿(yì)光年(nián)的子弹星(xīng)系(xì)团，由两个碰撞的(de)星系团(tuán)所组成，类似这样的星团，它们大部分的普通(tōng)质量(liàng)都在星(xīng)系的气体当中。当星团以1000万公里(lǐ)/小时发生(shēng)碰(pèng)撞的时候，星际气体(tǐ)的相互作用就会(huì)导致温度的急剧升高(gāo)，速度(dù)大(dà)幅降低。所(suǒ)以在(zài)理论上，在碰(pèng)撞(zhuàng)之后，子弹星系团大部分(fēn)的质量将位于所有这(zhè)些气(qì)体(tǐ)所(suǒ)在的中间区域。那么我们通过什么来验证它的质量区域(yù)到底是不是集中在中间呢(ne)？前(qián)不久，詹姆斯韦伯(bó)太空望远镜传回了宇宙当中第一(yī)张(zhāng)全彩的高(gāo)清(qīng)照片，在(zài)照片中(zhōng)我们可(kě)以明显地看到很多星系似乎被拉伸产生了巨大的形(xíng)变。其实这些星系本身并不是真的(de)被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了(le)什么问题，而是这样极(jí)遥远的天体和我们地(dì)球上(shàng)的(de)观测者之间(jiān)。被一个(gè)质量超(chāo)级巨大的(de)天体遮挡(dǎng)，这个(gè)超(chāo)大(dà)质量的(de)东(dōng)西的引力，会使身后更遥远星系的(de)光都发生(shēng)了扭(niǔ)曲。这个现象就是引力透镜效(xiào)应。这个巨大的天体(tǐ)可能(néng)是超大质量(liàng)的黑洞或者是暗(àn)物(wù)质。

所以当人们(men)对(duì)子弹星系团观测的(de)时候，发现它(tā)的大质量区(qū)域并不是(shì)在中间，而是(shì)在两侧(cè)。所以最好的解释方法就是当星团发生全部(bù)的碰(pèng)撞(zhuàng)时(shí)，可被观测到(dào)的(de)质量气体被卡在(zài)了(le)中间，暗物质则直接通过了(le)这个区域，并在两边形(xíng)成了引力透镜(jìng)。对子(zi)弹星系团的引力透(tòu)镜研究也被认为是暗物质(zhì)存在的迄今为止最(zuì)好的理论证据(jù)。

除此之外，还有来自宇宙当(dāng)中最古(gǔ)老(lǎo)的光。从宇宙大(dà)爆炸(zhà)开始(shǐ)，38万年(nián)之(zhī)后，可见光终于可以(yǐ)畅(chàng)通无阻地穿越在宇宙当(dāng)中了(le)。经过了(le)130多亿年之后，这些光(guāng)在宇宙空间背(bèi)景上留下了各相同(tóng)性的微波辐(fú)射(shè)。其中红(hóng)色的部分表示温度较高的区域(yù)，蓝色(sè)则表(biǎo)示相对较冷(lěng)的(de)区域(yù)，但(dàn)实际上(shàng)它们(men)之间的温(wēn)差只(zhǐ)有万分之(zhī)一(yī)。

科学(xué)家们通过对前(qián)景背(bèi)景(jǐng)分离后的二值图像进行连通域(yù)提(tí)取和(hé)标记之后发现(xiàn)，如果(guǒ)宇宙当(dāng)中没(méi)有(yǒu)暗物质，图形看起来(lái)不应该是(shì)这样的，而(ér)随着暗物质的增加(jiā)，一些峰值的幅度会减小(xiǎo)，才变得看起来(lái)“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微(wēi)波背景(jǐng)辐(fú)射的测量值(zhí)，我们(men)需要的暗物质大约是普通物(wù)质的(de)5倍。这个数(shù)字与解释(shì)星(xīng)系(xì)当中恒星(xīng)运动所需要的暗物质比例是一致的(de)。这就意(yì)味着(zhe)。

用了一个简单的理论框架，就很好地(dì)解释了很多不(bù)同的观测(cè)结果。而暗(àn)物(wù)质(zhì)的本质就是宇宙当(dāng)中存在着某种类型的粒子，它们不参与(yǔ)任何其他的电磁(cí)作用，只(zhǐ)通(tōng)过(guò)引力来相互作用。所以如果能够找到这种(zhǒng)粒子(zi)的存(cún)在(zài)，就(jiù)相当于找到了暗(àn)物质存在的(de)实际证据(jù)。这种粒子到底是什么？科学家们已经提出了数(shù)十(shí)种(zhǒng)的假(jiǎ)想目标(biāo)，而(ér)要寻找(zhǎo)这些(xiē)不同的目(mù)标(biāo)粒(lì)子所(suǒ)需要的实验方式(shì)也不相(xiāng)同。在过去(qù)的几十年(nián)当(dāng)中，人类为了寻找这些看不见(jiàn)、摸不到，几乎不会与(yǔ)常规物质(zhì)相(xiāng)互作用的“暗物质”，科学家们已经进(jìn)行了超(chāo)过50次(cì)的实验，却没有任何(hé)实质性(xìng)的发现(xiàn)，除了一(yī)个地方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿(ā)尔(ěr)卑(bēi)斯(sī)山脉。

在(zài)山下1400米处的地下矿井当中(zhōng)，藏着地球(qiú)上最大的地学(xué)实验室，这个(gè)实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有(yǒu)一个三层(céng)楼高(gāo)的探(tàn)测器(qì)，一直致力于寻(xún)找(zhǎo)暗物质粒子的周期(qī)性震荡。

自1997年以来，这(zhè)里的科(kē)学家声(shēng)称观测到了(le)某种信号。经过了20多年的数据收(shōu)集，人们发现(xiàn)了一个有趣的事情。探测(cè)率(lǜ)会(huì)在每(měi)年的(de)6月份达到峰值，然(rán)后在11月降到最低，而且在20年当(dāng)中(zhōng)每年都是一样。一些科学家认为(wèi)这可能(néng)是人类发现暗物质的第一个(gè)直接(jiē)证据。

但是为什么暗物质会(huì)产生周期性的年度信号呢(ne)？刚(gāng)才我们讲了太阳系(xì)正在以220公里/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕着银河系进(jìn)行移动，那么如果暗物质存(cún)在宇(yǔ)宙当(dāng)中，这(zhè)意(yì)味着我(wǒ)们也(yě)在以这样的速度在穿越着暗物质(zhì)流，这个过程(chéng)中(zhōng)会产生相(xiāng)应(yīng)的振荡，同时地(dì)球又以30公里/秒的速度围绕(rào)太阳进行旋转。所以有(yǒu)半年的时间(jiān)，地球围绕太阳(yáng)的方向与太阳环绕银河系的方向是一致的，而(ér)另外半年则与之相反。

而在6月份的时候，地球与(yǔ)太阳的方向正好达到完全(quán)一(yī)致，这(zhè)是理(lǐ)论上地(dì)球穿越(yuè)暗物质(zhì)流最快的时段。而在11月份，又恰好(hǎo)达到了最慢值。尽管在实际(jì)的(de)情况中(zhōng)，太阳(yáng)系相对银河系的平(píng)面呈现了60度的(de)倾斜，但是这并不影响(xiǎng)这个(gè)理(lǐ)论的有效性。

因此(cǐ)科学家(jiā)认为这可以用来解(jiě)释(shì)，研究人(rén)员们所观测(cè)到(dào)的(de)周(zhōu)期性信号。当然也可能(néng)有其他的情况，造成这种年度周期信(xìn)号的差异也可能是温度、湿度、土壤(rǎng)中(zhōng)的水(shuǐ)分、高山上的积雪(xuě)，甚至连意大(dà)利游(yóu)客的数量也符合这个(gè)周(zhōu)期的规律。

京j属于北京哪个区的车e="jpeg" data-w="1545" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/8743f9db0f4ec1b.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

所以，科学家们又(yòu)在南半球建立了一(yī)个几乎相同(tóng)的实验室，这(zhè)里的季(jì)节与(yǔ)之前的(de)实(shí)验(yàn)室正好(hǎo)相反，而(ér)在(zài)这里，地球穿过暗物(wù)质(zhì)流的运动特征和第(dì)一(yī)个实验室是一样(yàng)的(de)。

因此，如果在(zài)这里可以得到相同的信(xìn)号，就可(kě)以成为(wèi)暗(àn)物质所(suǒ)存(cún)在的(de)非常有力的(de)证据了。但是由于这(zhè)个(gè)实验室(shì)刚刚建成不(bù)久，所以截至目前(qián)还(hái)无法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台(tái)新的(de)望远镜(jìng)，这台(tái)太空(kōng)望远(yuǎn)镜叫做“南希格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜大(dà)小跟(gēn)哈(hā)勃望远镜相(xiāng)同，但(dàn)它的宽视(shì)场仪器提供(gōng)的视野是(shì)哈勃红(hóng)外仪(yí)器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太空(kōng)望远镜其中一(yī)个关键的用途就(jiù)是探索暗物质背后的奥秘(mì)，对(duì)于探测的结果，我们只能拭目以待了。费米(mǐ)实(shí)验(yàn)室粒子(zi)天体(tǐ)物(wù)理(lǐ)中心的科学家丹(dān)琥(hǔ)珀和贾森(sēn)斯(sī)特芬研究发现，如果(guǒ)暗物质存在，它(tā)们极(jí)有(yǒu)可(kě)能拥(yōng)有另一种神秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当(dāng)中(zhōng)生命的诞生，或者说是(shì)生命进化的一个重要因素(sù)。

如果这一理论得到进(jìn)一步的证(zhèng)实(shí)，那(nà)么遍布宇宙当中的暗物(wù)质会不会意味着人类(lèi)并不(bù)孤单呢？或许在宇宙(zhòu)当中某(mǒu)个角落的行星上，暗物质(zhì)正在(zài)通过(guò)这样的效应创造(zào)生(shēng)命。当然，这些推(tuī)论的(de)大前提是要先找到暗(àn)物质(zhì)存(cún)在的实际证据。那么小(xiǎo)伙伴们，你(nǐ)们觉得(dé)暗物质到(dào)底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是(shì)我更新的动力！

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