宇宙是“人(rén)为制造”的(de)？为何会存在科学(xué)无法解释的“暗物质”？暗物质又究(jiū)竟是什(shén)么？人类为了寻找暗(àn)物质(zhì)存在的证据，科(kē)学家们在过(guò)去的几(jǐ)十年当(dāng)中(zhōng)进(jìn)行了超过50次的长期(qī)实验，但是(shì)却没有发现任何的(de)有效证据。除了一个地方，在1687年出(chū)版(bǎn)的自然哲学数学(xué)原理一书中(zhōng)，埃萨克(kè)牛(niú)顿发(fā)表了万有引力定律，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往后的几百年来，当天文学家们发现(xiàn)某些天体运行轨道出现异(yì)常(cháng)，不符合(hé)万有引(yǐn)力定(dìng)律的时候，他们就会(huì)知道(dào)，周围一定有未知的天体(tǐ)通过(guò)引力在摄动它(tā)的轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶就通过天王(wáng)星运(yùn)行(xíng)轨道的异常，推算并且发现了海(hǎi)王星的存在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥(míng)王星的发现都是应用万有引力(lì)定(dìng)律所取得重大(dà)天(tiān)文成就(jiù)的例子。但(dàn)是这些发现都是在恒星系统的尺度当中，可当我们(men)上升到星系或者是星团的尺度，事情就开始(shǐ)变(biàn)得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物理学家弗(fú)里茨兹威基正在研究和测(cè)量后(hòu)发星系团的(de)质量。这是一个(gè)由(yóu)数千个星系所组成(chéng)的巨大星(xīng)系(xì)团，这些星系被(bèi)引(yǐn)力束缚(fù)在一起。测量星(xīng)系团的质量(liàng)一般(bān)会使用到两(liǎng)种方法，当两(liǎng)种方法结(jié)果一致，就可以确定其质量的范围。

第一(yī)种是(shì)获得其"光(guāng)度(dù)学的质量"，需(xū)要(yào)的数据是测量各个星系的光(guāng)度。

第二(èr)种是动力学质量的计(jì)算(suàn)，是利用光谱红移测量星系团(tuán)中的各(gè)个星系相对于星系团的运(yùn)动速度(dù)。当测量结果出来之后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度学质量(liàng)”的400倍。这意味着，后发(fā)座星系团有99%的质量(liàng)消失了(le)，或者说这(zhè)99%的(de)质量(liàng)并(bìng)不以可(kě)见光的形式所存在，我们无法看到。最(zuì)诡异的是，在(zài)测量速度(dù)的(de)过程中(zhōng)，兹威基发(fā)现星系团中(zhōng)很(hěn)多(duō)星系(xì)的速(sù)度比理论上要快得多(duō)，按照牛(niú)顿(dùn)的运(yùn)动(dòng)学定(dìng)律，仅(jǐn)靠这(zhè)些可见星系(xì)的质量所产生的引(yǐn)力是无法将它们(men)束缚(fù)在星系团内的，它们(men)早就应该被抛出星(xīng)系团之外了(le)，除非(fēi)有一种神秘的力量(liàng)在起作(zuò)用，这种力(lì)量来(lái)源(yuán)于某种隐形的物质。

据此，兹(zī)维(wéi)基提(tí)出了这样部分不(bù)可见的(de)暗质，它(tā)不(bù)发散光、吸光、反(fǎn)射光，但(dàn)是它们却(què)占(zhàn)据着宇宙(zhòu)中(zhōng)绝大(dà)部分的质量。只是当时的人们(men)对这样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次出现。天文学家维拉(lā)鲁(lǔ)宾(bīn)和肯(kěn)特福特在观测仙(xiān)女(nǚ)座(zuò)星(xīng)系中的恒星运动。理论(lùn)上(shàng)来说(shuō)，距离中心(xīn)越远的(de)恒(héng)星在(zài)其轨道上的运(yùn)行速度就会(huì)越慢(màn)。但是(shì)他们观测的结(jié)果(guǒ)却让人感到不可思(sī)议。

随着与中心距离(lí)的增加，恒星的旋转速度几乎(hū)保(bǎo)持不变(biàn)。可是根据牛顿(dùn)的万有引力定律，在(zài)星系当中如果没有(yǒu)足够大的质量来吸引它们，这些外围的恒(héng)星早就(jiù)被(bèi)甩到宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。基(jī)于这种现象，科(kē)学家们会使用一种相对标准的方(fāng)法来解释暗物质的存在，这(zhè)种方法就(jiù)是(shì)测(cè)量星系(xì)当中气(qì)体在X轴上距离星系中心的距离，以(yǐ)及在(zài)Y轴上气体(tǐ)的旋转速(sù)度。如果出现异(yì)常的结果，就(jiù)认为是由(yóu)暗物质的力量进(jìn)入(rù)其中。

善哉善哉是什么意思啊，阿弥陀佛善哉善哉善哉是什么意思io="0.46善哉善哉是什么意思啊，阿弥陀佛善哉善哉善哉是什么意思758039008961516" data-type="jpeg" data-w="1897" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/67429f249a21ea5.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

于(yú)是科(kē)学家(jiā)们通过射电望远镜测量了距离星系中心更远距离(lí)的氢元素，发现它(tā)们的旋转速度并不(bù)符合牛顿的力学定律。我们的太阳系也不例外，太阳系(xì)位于银河(hé)系的(de)第三(sān)悬臂(bì)之上，距离(lí)银(yín)河系(xì)中心(xīn)2.6万光年，根据(jù)万有引力定律进行计算(suàn)，太(tài)阳(yáng)系的运行速(sù)度应该是160千米/秒，但实际上，太(tài)阳系(xì)正在以220千米/秒(miǎo)的速度(dù)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(zhǒng)向心加速度的原(yuán)因(yīn)很可(kě)能(néng)就是存(cún)在着一种我们看(kàn)不到的(de)物质，是(shì)这些暗物质的引力效应将星系聚集在了一起。

也是从这时开始，越来(lái)越多的研究人员(yuán)开始相信暗物质(zhì)的存在(zài)。科学家根据星系外恒(héng)星轨道的速度(dù)，估(gū)算在星(xīng)系当中暗物质(zhì)的质(zhì)量(liàng)占整个星(xīng)系(xì)质量的(de)85%。但是，暗物质并不是唯(wéi)一可以解释这个现象的原(yuán)因。在一项新的研(yán)究(jiū)当中，科学家们(men)发现，几乎没有引力(lì)效应(yīng)的遥(yáo)远恒星之间，也(yě)会出现速度(dù)上的微小差异。另(lìng)外，天文(wén)学家(jiā)还发(fā)现(xiàn)了一个(gè)反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离(lí)地球大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星系当中存在的恒(héng)星(xīng)数量却只(zhǐ)有银河系的千分之(zhī)一。

所以在理(lǐ)论上，该星系(xì)必须存(cún)在暗物质，否则(zé)就会分(fēn)崩离(lí)析。但是科学家(jiā)们使用最(zuì)先(xiān)进的望远(yuǎn)镜(jìng)对其进行(xíng)了40个小时的详细测量(liàng)之后，发现(xiàn)星系中的恒星(xīng)运动是可以用正常(cháng)的物质和(hé)力学定律(lǜ)来解(jiě)释的。那么又有人提出，也许(xǔ)该星系的(de)暗物质(zhì)，已经被附近的另(lìng)一个大星系剥(bō)离了。奇怪的是，它(tā)的附近(jìn)没(méi)有任何星系存(cún)在(zài)。造(zào)成这些现象(xiàng)的除了暗物质的假说之外，另一(yī)种可能就(jiù)是人类对引力(lì)的(de)理解还不够全面，引力很可能(néng)在不(bù)同尺(chǐ)度空(kōng)间中的工作方式是不同的，这意味着在(zài)行(xíng)星系尺度中的天体会沿着它们的轨道，按(àn)照(zhào)我(wǒ)们所(suǒ)理解的方式运动(dòng)。但是上升到星(xīng)系和星团的尺度，引(yǐn)力之间(jiān)的相互作用则是不同的方(fāng)式。对于在(zài)星系团之间的相互作用，科学家(jiā)还引入了外部场效应的概念，指(zhǐ)的是在数百(bǎi)万(wàn)光(guāng)年的规模上，巨大(dà)的质(zhì)量之间会产生对彼(bǐ)此特(tè)殊的效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德(dé)理论(lùn)成立，这意味着我们需要对(duì)现在的物理定律进(jìn)行(xíng)修正，这些发现也让很多人认为暗物质假说理论就此终结。但是(shì)在宇宙(zhòu)当(dāng)中还(hái)有关于暗物质存在的其他的理论(lùn)证据，这(zhè)些(xiē)理论证(zhèng)据是蒙德理论所没(méi)法(fǎ)解释的“引力(lì)透镜”。

径(jìng)向(xiàng)距离为(wèi)37亿光年的子弹星(xīng)系团，由(yóu)两(liǎng)个碰撞(zhuàng)的星系团所(suǒ)组成，类(lèi)似这(zhè)样的星团，它们大部分的普(pǔ)通质量都在(zài)星(xīng)系(xì)的气(qì)体当中。当星团以1000万公(gōng)里/小时发生碰撞(zhuàng)的(de)时候，星际(jì)气体的相互作用就(jiù)会导致温度(dù)的急(jí)剧升(shēng)高，速度(dù)大幅降低。所(suǒ)以在理论上(shàng)，在(zài)碰撞(zhuàng)之后(hòu)，子弹星系团大部分(fēn)的质(zhì)量将位于所有这些气体(tǐ)所在的中(zhōng)间区域。那(nà)么我们通过什么来(lái)验证它的(de)质量区域到底是不是集中(zhōng)在中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太空望远镜传回了宇宙当(dāng)中第(dì)一张全彩(cǎi)的高清照(zhào)片，在(zài)照片中我(wǒ)们可以明显地看到很多星系似(shì)乎被(bèi)拉伸产生了巨大的形(xíng)变。其实这些星(xīng)系(xì)本身并不是(shì)真的被扭(niǔ)曲了，也(yě)不是韦伯望远(yuǎn)镜出(chū)了什么问(wèn)题，而是这(zhè)样极遥(yáo)远的(de)天(tiān)体和我们地球上的观测(cè)者之(zhī)间。被(bèi)一个质量(liàng)超(chāo)级(jí)巨大的天体遮挡，这个超大质量(liàng)的东西(xī)的(de)引(yǐn)力(lì)，会使身后(hòu)更遥远(yuǎn)星(xīng)系的光都发生了扭曲。这个(gè)现(xiàn)象就是(shì)引力(lì)透镜效应。这个巨(jù)大的天体可能(néng)是超(chāo)大(dà)质量(liàng)的黑洞或者是暗物质。

所以(yǐ)当(dāng)人们(men)对子(zi)弹星系团(tuán)观测的时候，发现它的大质量区域(yù)并不是在中间，而(ér)是(shì)在两侧。所以最(zuì)好(hǎo)的解(jiě)释方法就是当星(xīng)团(tuán)发生全(quán)部的(de)碰撞时，可被观(guān)测到的质(zhì)量气体被卡在了中间，暗(àn)物质则直接通过了这个区域，并在两边(biān)形成了(le)引力透镜。对子弹星(xīng)系团的(de)引(yǐn)力透镜研究(jiū)也被认(rèn)为(wèi)是暗(àn)物质存(cún)在的迄今为止(zhǐ)最好的理论证据。

除此(cǐ)之外，还有来自(zì)宇宙(zhòu)当中最古(gǔ)老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万年之后，可(kě)见光(guāng)终(zhōng)于可(kě)以畅通无阻地穿越(yuè)在宇宙当中了。经过了130多亿年(nián)之后(hòu)，这些(xiē)光在(zài)宇宙空(kōng)间背(bèi)景上(shàng)留下了各(gè)相同性的微波辐射。其中红色的部分表示温度较高(gāo)的区域，蓝色则表示(shì)相对(duì)较冷(lěng)的区域，但实际(jì)上它(tā)们(men)之间的温差只有(yǒu)万分之一。

科学家们通过对前景背景(jǐng)分离后的二值图像进行连通域提取(qǔ)和标记之(zhī)后(hòu)发现，如果宇(yǔ)宙当中没(méi)有暗物质，图形看(kàn)起来不应(yīng)该是这(zhè)样的，而随着暗物质的增加，一些(xiē)峰(fēng)值的幅(fú)度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙(zhòu)微波背(bèi)景(jǐng)辐射的测(cè)量值，我们需要的暗物质大约是普通(tōng)物质的5倍。这个数字与解释星系当中恒(héng)星运(yùn)动(dòng)所(suǒ)需要的暗物质比(bǐ)例(lì)是一(yī)致的。这就意(yì)味(wèi)着。

用了(le)一个简单的理论框架，就很好(hǎo)地(dì)解(jiě)释了很多不同(tóng)的(de)观测结果(guǒ)。而暗物质(zhì)的本质就是宇宙当中存(cún)在着某种(zhǒng)类型的粒子(zi)，它们不(bù)参(cān)与(yǔ)任何其他的电磁(cí)作(zuò)用(yòng)，只通过引(yǐn)力来相互(hù)作用。所以(yǐ)如(rú)果能(néng)够找到这种粒(lì)子的存在(zài)，就相(xiāng)当于(yú)找(zhǎo)到了(le)暗(àn)物质存(cún)在(zài)的实际证据。这(zhè)种粒子(zi)到底是什么(me)？科学家(jiā)们已经提出了数十种的假想(xiǎng)目标，而要寻找这些不同的目标粒子(zi)所需要(yào)的实验方式也不(bù)相同。在过去(qù)的几十(shí)年当中(zhōng)，人(rén)类(lèi)为了寻找(zhǎo)这些看不见(jiàn)、摸不到，几乎(hū)不会与常规物(wù)质相互作用的“暗物质”，科(kē)学(xué)家们已经进行了超过50次(cì)的实验，却没有(yǒu)任(rèn)何实(shí)质性的发现，除(chú)了一(yī)个地方，意大利的格兰萨索山，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当(dāng)中，藏着地球上最大的地学实验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高的探测(cè)器(qì)，一直致力于寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科(kē)学家声称观测到了某种信号。经(jīng)过了(le)20多年的数据收集，人们发现了一个有趣(qù)的(de)事情。探(tàn)测(cè)率(lǜ)会在每年的6月份(fèn)达到峰值，然(rán)后(hòu)在11月降到最低，而且在20年(nián)当中每年都是一样。一些科学家认为这可能(néng)是人类发现暗(àn)物(wù)质的(de)第一个直接证据。

但(dàn)是为(wèi)什么暗物质会产生周期(qī)性的(de)年度信(xìn)号呢？刚才我(wǒ)们讲(jiǎng)了太阳系正在以220公里(lǐ)/秒的速度(dù)围绕着银河(hé)系进(jìn)行移动，那(nà)么如果暗物(wù)质存在宇宙当中，这意味(wèi)着我们也在以这样(yàng)的速度在穿越着暗物质(zhì)流，这(zhè)个(gè)过(guò)程中会产生相应(yīng)的振荡，同(tóng)时地(dì)球又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有半年的时间，地球(qiú)围(wéi)绕太(tài)阳的方向与(yǔ)太阳环绕银河系的(de)方(fāng)向是(shì)一(yī)致的(de)，而另外半年则与之相反。

而在6月份(fèn)的时候，地球与太阳的方向(xiàng)正(zhèng)好达到完(wán)全一(yī)致，这是理论上(shàng)地球穿越暗物质流最(zuì)快(kuài)的时段。而在11月份，又(yòu)恰(qià)好达到了最(zuì)慢值。尽管(guǎn)在实际的情况(kuàng)中(zhōng)，太阳系相对银河系的平(píng)面呈现了60度的倾斜，但是这并不影(yǐng)响这(zhè)个理论的有效性(xìng)。

因此科学(xué)家(jiā)认(rèn)为这可以用来解释(shì)，研(yán)究人员(yuán)们所观测到(dào)的周期性信号。当然也可能有(yǒu)其他的(de)情况，造成这(zhè)种年度周期信(xìn)号(hào)的差异也可能是温(wēn)度、湿度、土壤(rǎng)中的(de)水分、高山上的积雪，甚至连意大利游客的(de)数量也符合这个(gè)周期的(de)规律。

所(suǒ)以，科(kē)学家(jiā)们又在南半球建立了一个几乎相同(tóng)的实验室，这(zhè)里的(de)季节(jié)与之(zhī)前的(de)实验室(shì)正好(hǎo)相反(fǎn)，而在这里，地(dì)球穿过(guò)暗物质流(liú)的运动特征(zhēng)和第一个(gè)实(shí)验室是一样的。

因此(cǐ)，如果(guǒ)在这里(lǐ)可(kě)以得到相同(tóng)的信号，就(jiù)可以成为暗(àn)物质(zhì)所存(cún)在的非常有力(lì)的证据了(le)。但(dàn)是由于这个实验室刚刚建成(chéng)不久，所(suǒ)以截至目前(qián)还(hái)无(wú)法提(tí)供相(xiāng)应(yīng)的数据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新的望(wàng)远镜，这(zhè)台太空(kōng)望(wàng)远镜叫做“南希(xī)格雷斯(sī)罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望(wàng)远镜相同，但它的宽视场仪器(qì)提供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太(tài)空望远镜其中一个关键的用途就是探索暗物质(zhì)背后的奥(ào)秘，对于探测(cè)的结(jié)果，我们只能拭目以(yǐ)待了。费米实(shí)验室粒子天体(tǐ)物理中(zhōng)心(xīn)的科学家(jiā)丹琥珀(pò)和贾森(sēn)斯特芬研究(jiū)发现，如果(guǒ)暗物质存在，它们极有可能拥有另一种神秘(mì)的效应，这种暗(àn)物质效应(yīng)，会支持宇宙当中生(shēng)命(mìng)的诞(dàn)生，或者说(shuō)是生命进化的(de)一个重(zhòng)要因(yīn)素。

如果这一理论得(dé)到进一步的证实，那(nà)么遍(biàn)布宇宙当中的暗(àn)物质会不会意味(wèi)着人类(lèi)并(bìng)不孤单呢？或许在宇宙当中某个角落(luò)的(de)行星上(shàng)，暗物(wù)质正在通过这样的(de)效应创造生命。当然，这些推(tuī)论的大(dà)前提是(shì)要先找到暗物质存在的(de)实际证据(jù)。那么小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗物质到底存不存(cún)在(zài)呢？喜(xǐ)欢请点赞，你的支持是我更新的动(dòng)力！

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