宇宙是“人为制(zhì)造”的？为(wèi)何会存在科(kē)学无(wú)法(fǎ)解释的“暗物质”？暗物(wù)质(zhì)又究(jiū)竟是什么？人类为了寻找(zhǎo)暗物(wù)质存在的证据，科学家们(men)在过去(qù)的几十年当(dāng)中进(jìn)行了超过50次的长期实验(yàn)，但(dàn)是却没有发现任(rèn)何的有效证(zhèng)据。除了(le)一个地方，在1687年出版的自然哲学(xué)数学原理一书中，埃萨克牛顿(dùn)发(fā)表了万(wàn)有引力定律，它(tā)揭示了宇(yǔ)宙中天体运(yùn)动的规(guī)律。往后的几百年(nián)来(lái)，当(dāng)天文学家们发现(xiàn)某些天(tiān)体运行轨(guǐ)道出现异常，不符合万有引力定律的时候，他(tā)们就会知道，周围一定有未知(zhī)的天体通过引力(lì)在(zài)摄动它的(de)轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本(běn)勒(lēi)维耶就(jiù)通过天王星(xīng)运行轨道的(de)异常(cháng)，推(tuī)算(suàn)并且发现了海王星的存在(zài)。另外(wài)，哈(hā)雷彗(huì)星、冥王(wáng)星(xīng)的(de)发现都是应用万有引力定律所(suǒ)取(qǔ)得重大天文成就的例子。但是这(zhè)些发现都是在恒(héng)星系(xì)统的(de)尺(chǐ)度当中(zhōng)，可当我们上升到星系(xì)或(huò)者是星(xīng)团的尺度(dù)，事(shì)情就开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家弗里茨兹(zī)威基正在(zài)研究和(hé)测(cè)量后发星系团的质量。这是一个由数千个星系所组成的巨大星系团，这些星系被引(yǐn)力(lì)束缚(fù)在一起。测量星系团的质量一般(bān)会使用到(dào)两种方法，当两种方法结果一(yī)致，就可以(yǐ)确定(dìng)其质量的范(fàn)围(wéi)。

第一种是获得(dé)其"光(guāng)度学的质量"，需要的数据是(shì)测量(liàng)各个星系的光(guāng)度。

第二种是动力学(xué)质量的计算(suàn)，是利用光谱(pǔ)红移测量(liàng)星系团中的各个星系相对(duì)于(yú)星系团(tuán)的(de)运(yùn)动(dòng)速度(dù)。当测(cè)量结(jié)果出(chū)来(lái)之后，兹威基彻(chè)底懵了，“动力(lì)学质(zhì)量(liàng)”竟然是“光度学质量”的400倍。这(zhè)意(yì)味着，后发座星系团有99%的质量(liàng)消失(shī)了，或者说这99%的质量并不以可见(jiàn)光的形式(shì)所存在，我们无法看到。最诡异的是，在测量速(sù)度的(de)过(guò)程中，兹威基发现星系团中很多(duō)星(xīng)系的速度比(bǐ)理论上(shàng)要快得多，按照牛顿的(de)运动(dòng)学(xué)定律(lǜ)，仅(jǐn)靠这些可见星系的质量所产生的引(yǐn)力是无法将它们束(shù)缚在星系团(tuán)内的，它们早就(jiù)应该被抛出(chū)星系团(tuán)之外了(le)，除非(fēi)有(yǒu)一种神秘的力量在起作用，这种(zhǒng)力量来源(yuán)于某种隐形的物质。

据此，兹维基提出(chū)了这样部分不可见的暗质，它不(bù)发散光、吸光、反射光，但(dàn)是它们却占据着宇宙中绝大部分的质量。只是(shì)当时的人们(men)对这(zhè)样的一种说(shuō)法不屑(xiè)一顾(gù)。

直到40年之后，“暗物(wù)质”这个(gè)词才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座星系中的(de)恒星运(yùn)动。理(lǐ)论上(shàng)来(lái)说(shuō)，距离(lí)中心越远的(de)恒星在其轨道上(shàng)的运行速度就(jiù)会越慢。但是他(tā)们观测(cè)的(de)结果却让人感到不可思议。

随着与(yǔ)中心距离的增加，恒星的旋转速度(dù)几乎保持(chí)不变。可(kě)是根据牛顿的万有引力定律，在(zài)星系当(dāng)中如(rú)果没有足够大的质量来吸(xī)引(yǐn)它们，这些外围的恒星早就被甩到(dào)宇宙当中了。基于这种现象(xiàng)，科学(xué)家们会使用一种相(xiāng)对标准的方(fāng)法来解释暗物质的(de)存(cún)在，这种方法就是(shì)测量星系(xì)当中气体在(zài)X轴上距离星系中(zhōng)心的距(jù)离，以及(jí)在Y轴上(shàng)气体的旋(xuán)转速度。如果出现异常的结(jié)果，就(jiù)认为是(shì)由暗物质的力量进(jìn)入(rù)其中。

于是(shì)科学家们通过射电望(wàng)远镜测量了距离星系中(zhōng)心更远距离的氢元素，发现它们(men)的旋转速度(dù)并(bìng)不(bù)符合牛顿的(de)力学定(dìng)律(lǜ)。我(wǒ)们的(de)太(tài)阳系也不例外，太阳(yáng)系位(wèi)于银河系的第三悬臂之上，距离银河系(xì)中心2.6万(wàn)光年(nián)，根据万有(yǒu)引力定律进行计算，太阳系的运行速(sù)度(dù)应该(gāi)是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正在以(yǐ)220千(qiān)米(mǐ)/秒的速度围绕银河(hé)系旋转(zhuǎn)，这个实际速(sù)度远远大于(yú)理(lǐ)论速度，那么产生(shēng)以上这种向心加(jiā)速度的原因很(hěn)可(kě)能就是存在着一(yī)种我们看不到的物质，是这些(xiē)暗(àn)物质的引(yǐn)力效应将(jiāng)星系(xì)聚集在(zài)了一(yī)起。

也是(shì)从这时开始(shǐ)，越来越多的研究人员开始相信暗物质的(de)存(cún)在。科学家(jiā)根据星系外恒(héng)星轨道的速(sù)度(dù)，估算在(zài)星系当中暗物质的质量占整个星系质量的85%。但是(shì)，暗物质并(bìng)不是(shì)唯一可以解释(shì)这个(gè)现(xiàn)象的原因。在一项新(xīn)的研究当中，科学(xué)家们发现，几乎(hū)没有引力效应的遥远(yuǎn)恒星之(zhī)间，也会出现速度上的微小差异。另(lìng)外，天文学家还发现了一(yī)个反常的(de)星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距(jù)离地球大约(yuē)2.5亿光年，大(dà)小和银河系不多，但是星系当中存(cún)在的(de)恒星数量却只有银(yín)河系的千分之一。

所以在(zài)理论上，该(gāi)星(xīng)系必须存(cún)在暗(àn)物(wù)质，否则(zé)就(jiù)会分(fēn)崩离析。但是科学家(jiā)们使用(yòng)最先进的望(wàng)远镜(jìng)对其(qí)进行了40个(gè)小时的详(xiáng)细测量之(zhī)后，发现星系中的恒星运动(dòng)是(shì)可以用正常的物质和力学定律来解释(shì)的(de)。那(nà)么(me)又有人提出，也(yě)许该星(xīng)系的(de)暗物(wù)质，已(yǐ)经被附近的(de)另一个大星系剥离了。奇(qí)怪的是，它的附近没有任(rèn)何星系(xì)存在(zài)。造成这(zhè)些现象的(de)除(chú)了暗物质的(de)假说之(zhī)外，另一种可能就是人类对引力的理解还不够全面，引力(lì)很可能在不同尺度空间(jiān)中的工作(zuò)方式是不(bù)同的，这意味着在行星系(xì)尺度中的天体(tǐ)会(huì)沿着(zhe)它们的轨道(dào)，按照(zhào)我们所理解的(de)方式运动。但是上升到星系(xì)和星团的尺度，引力之间的相互作(zuò)用则是不(bù)同的方式(shì)。对于在(zài)星系团(tuán)之间(jiān)的相(xiāng)互(hù)作用(yòng)，科学家还引入了外部场效应的(de)概念，指的是(shì)在数百万光年的(de)规(guī)模上，巨(jù)大的质量之间会产生对彼此特(tè)殊(shū)的(de)效果(guǒ)，这个(gè)理(lǐ)论叫做(zuò)MOND蒙(méng)德(dé)理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立(lì)，这意(yì)味着我们需要对现(xiàn)在的(de)物理(lǐ)定(dìng)律(lǜ)进行修(xiū)正(zhèng)，这(zhè)些(xiē)发现也让很多人认为暗物质假说理论就此终结。但是在宇宙当中还有关(guān)于暗物质存在的其(qí)他的理论证据，这些理论证据是蒙德(dé)理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距(jù)离为(wèi)37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的星系团所(suǒ)组成，类(lèi)似(shì)这(zhè)样(yàng)的星团，它们大部分(fēn)的普通质量都在星(xīng)系的气体当中。当星团(tuán)以(yǐ)1000万公里/小时发生(shēng)碰撞的时候，星际气体的相(xiāng)互(hù)作用就会导致温度的急剧(jù)升高，速度大幅降低。所以在理论上(shàng)，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团大(dà)部分的(de)质量将位(wèi)于所有这些气体(tǐ)所在的中间区(qū)域(yù)。那么我们通过什么来(lái)验证它的(de)质量区域到底(dǐ)是不是集中(zhōng)在中(zhōng)间呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望(wàng)远(yuǎn)镜传回了宇宙当中(zhōng)第一张全彩的高清照片，在照片中(zhōng)我们可以明显地(dì)看到(dào)很(hěn)多星系似乎被(bèi)拉伸产生了巨(jù)大的(de)形(xíng)变。其实这些星(xīng)系本身并不是真(zhēn)的被扭曲(qū)了(le)，也不是(shì)韦伯(bó)望远镜出(chū)了什么问题，而是这样(yàng)极遥远的天体和(hé)我们地球上的(de)观测(cè)者之间。被一个质量超级(jí)巨大的天体遮挡，这个超(chāo)大质量的东西的引力，会使身后更遥远星(xīng)系的(de)光都(dōu)发生了扭曲。这个现象就是引力透(tòu)镜效应。这(zhè)个巨(jù)大的天体可(kě)能是超(chāo)大(dà)质量的黑洞或者是(shì)暗物质。

所以当人们对子弹(dàn)星系团观测的时候，发现(xiàn)它的(de)大质(zhì)量区(qū)域并不是在中(zhōng)间，而(ér)是在两侧。所以最好的(de)解释(shì)方法就是(shì)当星团发生全部的碰撞时(shí)，可被观(guān)测到(dào)的(de)质量气(qì)体被卡(kǎ)在(zài)了(le)中(zhōng)间，暗物质则直(zhí)接通过了这(zhè)个(gè)区域，并在两(liǎng)边(biān)形成了引力透镜。对子弹(dàn)星系团的引(yǐn)力透镜(jìng)研究也被认为是暗(àn)物质存在的迄今为止最好的理(lǐ)论证据(jù)。

除(chú)此(cǐ)之外，还(hái)有来自宇宙当中最古(gǔ)老的(de)光。从(cóng)宇宙大爆(bào)炸开始，38万年之后，可见(jiàn)光终于可以畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些光在(zài)宇宙空(kōng)间背景上留(liú)下了各相(xiāng)同(tóng)性的微(wēi)波辐射。其中红色的部分(fēn)表示(shì)温度(dù)较高的区域，蓝色则表示相对较(jiào)冷的区域，但(dàn)实际上它们之(zhī)间(jiān)的温(wēn)差只有万分之(zhī)一(yī)。

科学家们通过对(duì)前景背(bèi)景分离后的二值图像进行连通域提取和标记(jì)之(zhī)后(hòu)发现，如果(guǒ)宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中没有暗物质，图形(xíng)看起来不应该是(shì)这样(yàng)的，而(ér)随着(zhe)暗物质(zhì)的(de)增加，一(yī)些峰值(zhí)的幅度会减小，才(cái)变得看(kàn)起来“和(hé)谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波背景辐射的测量(liàng)值，我们需要(yào)的暗(àn)物质大(dà)约是普通(tōng)物质的5倍。这个数字与(yǔ)解释(shì)星(xīng)系当(dāng)中(zhōng)恒星运动所需要的暗物(wù)质比例(lì)是一致的。这就意味着。

用了一个简单的理论框(kuāng)架，就(jiù)很好(hǎo)地解(jiě)释(shì)了很多不(bù)同的观测结果。而(ér)暗物质的本质就是(shì)宇宙当中存在(zài)着某(mǒu)种类型的粒子，它(tā)们不参与任(rèn)何其他的电磁作用(yòng)，只通过(guò)引力来相互作(zuò)用。所以如果(guǒ)能(néng)够(gòu)找到这(zhè)种粒子(zi)的存在，就相当(dāng)于找到(dào)了暗物(wù)质存(cún)在的(de)实际证据。这种粒子到底是什(shén)么(me)？科(kē)学抖音里面朋友是什么意思 抖音朋友必须是互关吗家们已经提(tí)出(chū)了数(shù)十种的假(jiǎ)想目标，而(ér)要寻找这些不同的目标粒子所需要(yào)的实验(yàn)方式也不相同。在过去的几(jǐ)十年当中(zhōng)，人(rén)类为了寻找这(zhè)些看不见、摸不到，几乎不会与常规物质相互作(zuò)用的“暗物质”，科学(xué)家(jiā)们已经(jīng)进(jìn)行了超(chāo)过50次的实验，却(què)没有任何实质性的发现，除了一个地(dì)方(fāng)，意大利(lì)的格兰萨索山，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球(qiú)上最大的地学实验室(shì)，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直致力(lì)于寻找暗物质粒子的周(zhōu)期性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观(guān)测(cè)到了(le)某种信号。经过了(le)20多年的数(shù)据收集，人们发现了一个(gè)有(yǒu)趣的事情(qíng)。探测率会在每年的6月份(fèn)达到峰值，然(rán)后在(zài)11月(yuè)降到最低，而且(qiě)在20年当中每年都是一样。一些科学家认为(wèi)这(zhè)可能是人类发现暗(àn)物(wù)质的第一个直接证据。

但(dàn)是为什么(me)暗物质会产生(shēng)周(zhōu)期(qī)性的年度(dù)信号呢？刚才我们讲了太(tài)阳系正(zhèng)在(zài)以220公里/秒(miǎo)的速度围绕着银河系进(jìn)行移动(dòng)，那么如(rú)果暗(àn)物质(zhì)存(cún)在(zài)宇宙当中(zhōng)，这意味着我们也(yě)在以这样的速(sù)度在穿越着(zhe)暗物质流，这个(gè)过程中会(huì)产生相应的振荡(dàng)，同时地球又以(yǐ)30公(gōng)里/秒的速度围绕太阳进行(xíng)旋转。所以有半年(nián)的时间，地球(qiú)围(wéi)绕太(tài)阳的方向与太阳环(huán)绕银河系(xì)的方向(xiàng)是(shì)一(yī)致的(de)，而另(lìng)外半年则与(yǔ)之相反。

而在6月(yuè)份的时(shí)候，地球(qiú)与太阳(yáng)的方向(xiàng)正好达到完全一致，这是理(lǐ)论上(shàng)地球穿(chuān)越暗(àn)物质(zhì)流最快的时段。而在11月份，又恰(qià)好达到了最慢值。尽管(guǎn)在实际的情况(kuàng)中，太阳系相对银河(hé)系的(de)平面呈现(xiàn)了60度的倾斜(xié)，但是这并不影响这个理论的有效性(xìng)。

因此科学家认(rèn)为这可以用(yòng)来解释，研(yán)究人员们所观测到(dào)的周期性信号(hào)。当然也可能有其(qí)他的(de)情(qíng)况，造成这种年(nián)度周期信(xìn)号的差(chà)异也可(kě)能是温度、湿度、土壤(rǎng)中的(de)水分、高山上的(de)积(jī)雪，甚至连意大利(lì)游客(kè)的数量也符合这(zhè)个周期(qī)的(de)规律。

所(suǒ)以，科学家(jiā)们又在南半球建立(lì)了一个几乎(hū)相同的实验(yàn)室，这里(lǐ)的季节与之前的实(shí)验室正好相反，而(ér)在这里，地球穿过暗物(wù)质(zhì)流(liú)的运动特征和(hé)第一个实验室是一样的。

因此，如(rú)果在这里可以得(dé)到相同的信号，就(jiù)可以(yǐ)成为暗物质所存在的非常有力(lì)的证(zhèng)据了(le)。但是由于(yú)这个实验室刚(gāng)刚建成(chéng)不久，所(suǒ)以截至目前还无法提(tí)供相应的数据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射一(yī)台新的(de)望远(yuǎn)镜，这台(tái)太空望(wàng)远镜叫做“南(nán)希格雷斯罗(luó)曼”，它(tā)的(de)主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提供(gōng)的视野是哈勃(bó)红外仪器(qì)的100倍。南希(xī)格雷斯(sī)罗曼太空望远镜其中一个关键(jiàn)的用途就(jiù)是探索暗(àn)物(wù)质背后的奥秘，对于探测的结果(guǒ)，我们只(zhǐ)能拭(shì)目以待了。费(fèi)米实验室(shì)粒子天(tiān)体物理中(zhōng)心的(de)科学家丹(dān)琥珀和贾森斯特芬研究发现(xiàn)，如果暗物质(zhì)存(cún)在，它们极(jí)有可能(néng)拥(yōng)有另一种(zhǒng)神(shén)秘的效应，这种暗物质效应，会(huì)支持宇宙当中生命的诞生，或者说是生命进化的一(yī)个重要因素(sù)。

如果(guǒ)这(zhè)一理(lǐ)论(lùn)得到进一步的证实，那(nà)么遍布宇宙当中(zhōng)的暗物质会(huì)不(bù)会(huì)意味着人类并不孤单呢(ne)？或许在(zài)宇宙当中某个角落的行星(xīng)上，暗物质正在(zài)通过(guò)这样的效应创造生命。当然(rán)，这些推论的大前提是要先找到暗物质(zhì)存在(zài)的实际证据。那么(me)小伙伴(bàn)们，你们觉得暗物质(zhì)到底存不存在呢？喜欢(huān)请点赞，你的支持是(shì)我(wǒ)更新的(de)动力！

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