宇宙是“人为制造”的(de)？为何会存在科学(xué)无法解释(shì)的“暗物(wù)质(zhì)”？暗(àn)物质又究竟是什(shén)么？人(rén)类(lèi)为了寻找暗物质(zhì)存在(zài)的证据(jù)，科学(xué)家们在过(guò)去的几十年当中进行了超过50次(cì)的长期实验，但是却没有(yǒu)发(fā)现任何的(de)有效(xiào)证据(jù)。除了一个(gè)地方，在1687年出版(bǎn)的自然哲学(xué)数(shù)学原理一书中，埃萨克(kè)牛顿发表了万有引力定律，它揭(jiē)示了宇宙中天体运动的规律(lǜ)。往后的几百年来，当(dāng)天文学家们发现某些天体运行轨道出现异常，不(bù)符合万有引力定律的时候，他们就会知(zhī)道，周(zhōu)围(wéi)一定有未知的天体通过引(yǐn)力在摄动(dòng)它的(de)轨(guǐ)道(dào)。比如(rú)在1846年(nián)，奥(ào)本勒维耶(yé)就通(tōng)过天王星运行轨道的异常，推算(suàn)并且发现了海王星的存在(zài)。另外，哈雷(léi)彗星、冥(míng)王(wáng)星的发现都是(shì)应(yīng)用万有(yǒu)引力定律所取(qǔ)得重大天文成(chéng)就的例子。但是(shì)这些发现都(dōu)是在恒(héng)星系统的(de)尺度当中，可当我们上升到星(xīng)系或者是星团的尺(chǐ)度，事(shì)情就(jiù)开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞(ruì)士的物(wù)理学家弗里(lǐ)茨兹威基正在研究(jiū)和测量后(hòu)发星(xīng)系团的质(zhì)量。这是一个(gè)由数千个星(xīng)系所组成的巨(jù)大星系团，这些星系被引力束缚在一起。测量星系团的质量一般会使(shǐ)用到两种方法(fǎ)，当两(liǎng)种方(fāng)法(fǎ)结果一(yī)致，就可以确定其(qí)质量的范围。

第一种(zhǒng)是获得其"光度学的质量(liàng)"，需要的数(shù)据(jù)是测量(liàng)各个星(xīng)系的光度(dù)。

第(dì)二种是动力学质量的(de)计算，是利用光谱红移测量星系团中(zhōng)的各个星系相对(duì)于(yú)星系团的运动速(sù)度(dù)。当(dāng)测量结(jié)果(guǒ)出(chū)来之后(hòu)，兹威基彻底(dǐ)懵了(le)，“动力学质量”竟然是“光度学(xué)质量”的400倍。这(zhè)意味着(zhe)，后发座(zuò)星系团有(yǒu)99%的质量消失了，或者说这99%的质(zhì)量(liàng)并不以可见光的形式所存在，我们无法看(kàn)到。最诡异的是，在测量速度的过(g1克拉等于多少毫克 1克拉等于多少CTuò)程(chéng)中，兹威基发现星系团(tuán)中很多星系的速(sù)度比理论上要快得多，按照牛顿的运动(dòng)学定律，仅靠这(zhè)些可见(jiàn)星系的质量所产(chǎn)生的引(yǐn)力(lì)是无法将它们(men)束(shù)缚(fù)在星系团内(nèi)的，它们早就(jiù)应该被(bèi)抛(pāo)出星系团之(zhī)外了，除非(fēi)有一种神(shén)秘(mì)的力量在起作(zuò)用(yòng)，这(zhè)种力量来源于某种隐形的物质。

据(jù)此(cǐ)，兹维基提出了这(zhè)样部分(fēn)不可(kě)见的暗质(zhì)，它不发散(sàn)光、吸光(guāng)、反(fǎn)射光，但是它(tā)们却占据着宇(yǔ)宙中绝大部分(fēn)的(de)质量(liàng)。只(zhǐ)是当时的人们对这样(yàng)的一(yī)种说法不屑一顾(gù)。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这个词才再一次出(chū)现。天文(wén)学(xué)家(jiā)维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座星系中的恒星运动(dòng)。理论上(shàng)来说，距离中心越远的恒星在(zài)其轨道上(shàng)的运行(xíng)速度就会(huì)越慢。但是他们(men)观测的(de)结(jié)果却让人感到不可思(sī)议。

随着与中心距离的增加，恒星(xīng)的旋转(zhuǎn)速(sù)度几(jǐ)乎保持(chí)不变。可(kě)是根据牛顿的万有引力定律，在(zài)星(xīng)系当中如果(guǒ)没有足够大的(de)质量来吸(xī)引它(tā)们，这(zhè)些外围的恒星早就(jiù)被甩到(dào)宇(yǔ)宙当中了(le)。基于(yú)这种现象，科(kē)学家们会(huì)使用一种(zhǒng)相对(duì)标准的方法来(lái)解(jiě)释暗物质(zhì)的存在，这种方法就是测(cè)量星系(xì)当(dāng)中气体(tǐ)在X轴上距离星(xīng)系中心的(de)距离(lí)，以及在(zài)Y轴上(shàng)气体的旋转速度。如果出现异常的结果，就认(rèn)为是由暗(àn)物质的力量进入其中。

于是科学家们(men)通(tōng)过射电望远镜测量了距离星系(xì)中心更远距离的氢元素，发(fā)现它(tā)们的旋(xuán)转(zhuǎn)速度并不符合牛顿(dùn)的力学定律。我们的太(tài)阳系也不例(lì)外，太阳系位于银河系的(de)第(dì)三悬臂之上，距离(lí)银河系中心2.6万光年，根(gēn)据万(wàn)有引(yǐn)力定律(lǜ)进(jìn)行(xíng)计算，太(tài)阳系的运行速(sù)度应该(gāi)是160千米/秒，但实际上，太(tài)阳系正在以220千米/秒的速(sù)度围绕(rào)银(yín)河系旋转，这个实际速度远(yuǎn)远(yuǎn)大于理论(lùn)速(sù)度，那么(me)产生以上这种向心(xīn)加速度的原因很可能(néng)就是存在着一(yī)种我(wǒ)们看不到(dào)的(de)物质(zhì)，是这些暗物质的(de)引力效应将星系聚集(jí)在了一(yī)起(qǐ)。

也(yě)是从(cóng)这时开始(shǐ)，越来越多的研究人员开(kāi)始相信暗物质的存在。科学家根据星系外恒星轨(guǐ)道的(de)速度，估算在星系当中暗物(wù)质(zhì)的质量(liàng)占整个(gè)星系质量的85%。但是，暗物质并不(bù)是(shì)唯一可以解(jiě)释这个现(xiàn)象的原因(yīn)。在(zài)一项新的研究当中，科(kē)学家们发现，几乎没(méi)有引力效应的遥远恒星之(zhī)间，也会出现速度上的(de)微小差(chà)异(yì)。另(lìng)外，天文学(xué)家(jiā)还(hái)发(fā)现了一(yī)个反(fǎn)常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离地球(qiú)大(dà)约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银(yín)河系不多，但(dàn)是星系当中存在的(de)恒星(xīng)数量却(què)只有(yǒu)银河系的千分(fēn)之一。

所以在理论上(shàng)，该星系必须存在暗物质(zhì)，否则就会分崩(bēng)离析(xī)。但是科学家们使(shǐ)用最先进的望远镜对其进行了40个小时的详细测(cè)量之后，发现星(xīng)系中的恒(héng)星(xīng)运动(dòng)是可以用正常的物质和力学定律来(lái)解释(shì)的(de)。那(nà)么又有人提出，也许该星系的暗物质，已经被(bèi)附近的另(lìng)一个大星系(xì)剥离了(le)。奇怪的是(shì)，它的附(fù)近(jìn)没有任何星系存在。造成这些(xiē)现象的除了暗物质的假说之外，另一(yī)种可能(néng)就是人类对引力的理解还不够(gòu)全(quán)面，引力很(hěn)可能在不同尺度空间中(zhōng)的工作(zuò)方式(shì)是不同的(de)，这意味着在行星(xīng)系尺度中(zhōng)的天体会沿着它们的轨道，按照我们所理(lǐ)解(jiě)的方(fāng)式运动。但是上升到星系和星团的(de)尺度，引力(lì)之间的相互作用则是不同的方式。对(duì)于在星系团之间(jiān)的相(xiāng)互作用(yòng)，科学家还引入了外部场(chǎng)效(xiào)应的概念(niàn)，指的(de)是在数(shù)百万光年的(de)规模(mó)上，巨大(dà)的质量之间(jiān)会产生对彼此特(tè)殊(shū)的效(xiào)果，这(zhè)个理(lǐ)论叫做MOND蒙(méng)德理(lǐ)论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立，这意(yì)味着我们需要对现在的物理定律进行修(xiū)正，这(zhè)些(xiē)发(fā)现(xiàn)也(yě)让很(hěn)多人认为暗物质假说理论(lùn)就此终结。但是在宇宙当中还(hái)有关于暗物质存在的其(qí)他的理(lǐ)论证据，这些(xiē)理论证据是蒙(méng)德理(lǐ)论所(suǒ)没(méi)法(fǎ)解(jiě)释的“引力透(tòu)镜”。

径向距离(lí)为37亿光年(nián)的子弹星系团，由两个(gè)碰撞的星系团所组成，类似这(zhè)样(yàng)的星团，它们大部分的普通质量都(dōu)在星系(xì)的气体当中。当星团以1000万公(gōng)里/小时发生碰(pèng)撞(zhuàng)的(de)时候，星际气体的相互作(zuò)用就会导致温度的急剧升高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰(pèng)撞之后，子(zi)弹星(xīng)系团大部分的(de)质量将(jiāng)位于所有(yǒu)这些气体所在的中间区域。那(nà)么(me)我们通过什么来验证它(tā)的质量(liàng)区域到底是(shì)不是集(jí)中在中间呢？前不(bù)久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望远镜(jìng)传回了宇宙当中(zhōng)第一张全(quán)彩的高清照片，在照片(piàn)中我们可以明(míng)显地看到很多星(xīng)系似乎被拉伸产生了巨大的形变。其实这些星系本身并不是(shì)真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出(chū)了什么(me)问(wèn)题，而(ér)是这样(yàng)极遥远(yuǎn)的天体(tǐ)和我们地球(qiú)上的(de)观测者(zhě)之间(jiān)。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这个超大质量的东(dōng)西(xī)的引(yǐn)力，会使身后更(gèng)遥远星(xīng)系的光(guāng)都发生了扭曲(qū)。这个现象就是引力透(tòu)镜(jìng)效应。这个巨大的天体可能是超大质量的黑洞或者是暗物(wù)质。

所以当人们(men)对子弹星系团观测的时(shí)候，发现(xiàn)它的大质量(liàng)区域并不是在中间(jiān)，而是在两侧。所以最好的解(jiě)释(shì)方(fāng)法就是当星团(tuán)发生全部的(de)碰撞时，可被观测到的(de)质(zhì)量气体(tǐ)被卡在了中间，暗(àn)物质则直接通过(guò)了这个区域，并在两边形成了引力透镜。对子(zi)弹(dàn)星系团的(de)引力透镜研究也被认为是暗物质存在的(de)迄(qì)今为止最好的理论证据。

除此之(zhī)外，还有(yǒu)来自(zì)宇(yǔ)宙当中最古老(lǎo)的光。从宇宙大爆炸开(kāi)始，38万年之后，可见(jiàn)光终于可(kě)以(yǐ)畅通无阻地穿(chuān)越在宇宙(zhòu)当中了。经过(guò)了(le)130多亿年之后，这些(xiē)光在宇宙(zhòu)空间(jiān)背景(jǐng)上留(liú)下(xià)了(le)各相同(tóng)性的微波辐射。其(qí)中红色的部(bù)分表示温度较高的区域，蓝色则表示(shì)相对较冷的区域，但实际上它们之间的温差只(zhǐ)有万分之一(yī)。

科学家们通过对前景背景分离后(hòu)的二值图(tú)像进(jìn)行(xíng)连通(tōng)域提取(qǔ)和标记之后(hòu)发现，如果宇宙(zhòu)当中没有(yǒu)暗(àn)物质，图形看起来不应该(gāi)是这样的(de)，而(ér)随着暗物质的增加，一些峰值的幅度会减(jiǎn)小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的(de)测(cè)量值，我们需要的(de)暗物质大(dà)约(yuē)是普通物(wù)质(zhì)的(de)5倍。这(zhè)个数字与解(jiě)释星系当中恒星运动所需(xū)要的暗(àn)物质比例是一致的。这就意味(wèi)着。

用了一个简单的(de)理(lǐ)论框架，就很好地解释(shì)了很多不同的(de)观(guān)测结果(guǒ)。而暗(àn)物(wù)质(zhì)的本质(zhì)就是宇(yǔ)宙当中存(cún)在着某(mǒu)种类(lèi)型的(de)粒(lì)子，它(tā)们不参与(yǔ)任何(hé)其他(tā)的电磁作用(yòng)，只(zhǐ)通过引力来相互作用。所(suǒ)以如果能够找到这种粒(lì)子的存(cún)在，就相当(dāng)于找到了暗物质存在的(de)实(shí)际证(zhèng)据。这种粒子到底(dǐ)是什么？科学家们已经提出了数十种的假想目标，而要寻找这些不(bù)同的目(mù)标粒子所需要的实验方式也不(bù)相(xiāng)同。在过去(qù)的几十年当中，人(rén)类为了寻找这些(xiē)看(kàn)不见、摸不到，几乎不会与常规物质(zhì)相互作用的“暗物(wù)质(zhì)”，科学家们已经进(jìn)行了超过(guò)50次的(de)实(shí)验，却(què)没有任何实质(zhì)性的发现，除了一个地方，意(yì)大利的格兰萨索山，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山下1400米处的地下(xià)矿(kuàng)井当中，藏着(zhe)地球上最大(dà)的地学(xué)实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个(gè)三层楼高(gāo)的探(tàn)测器，一直致(zhì)力(lì)于寻找暗(àn)物质粒子的周(zhōu)期性震荡。

自1997年(nián)以来(lái)，这里的科学家声称观测到(dào)了某种信号。经过了(le)20多年(nián)的数据(jù)收集，人们发现了一个有趣的事(shì)情(qíng)。探测率会(huì)在每年(nián)的6月(yuè)份达到峰值(zhí)，然后在11月(yuè)降到最低，而且在20年当(dāng)中每年都(dōu)是(shì)一样。一些科学家认为(wèi)这可能是人(rén)类发现(xiàn)暗物质(zhì)的第一个直接(jiē)证据。

但是为什么(me)暗物质(zhì)会产生周期性的年(nián)度信号呢？刚才我们(men)讲了太阳(yáng)系正在以(yǐ)220公里/秒的速度围绕着银河系进行移动，那么如果暗物质存在宇宙当中，这(zhè)意味着我们(men)也在以这样(yàng)的速(sù)度在穿越着暗物(wù)质流，这个过程中会(huì)产生相(xiāng)应的振(zhèn)荡，同(tóng)时地(dì)球又以30公里/秒的速度(dù)围绕太阳进行旋转。所以有(yǒu)半年的(de)时间，地球(qiú)围绕太阳的方向与太阳环绕银(yín)河系的(de)方(fāng)向(xiàng)是(shì)一致的，而另(lìng)外半年则与之相反。

而在6月份(fèn)的(de)时候，地球与太阳(yáng)的(de)方(fāng)向正好达到完全一致(zhì)，这是理论上地球穿越(yuè)暗(àn)物(wù)质流最快的(de)时段(duàn)。而(ér)在11月份，又恰好达到(dào)了最慢值。尽(jǐn)管在实际(jì)的情(qíng)况(kuàng)中，太阳系相(xiāng)对银河系的平面呈现了60度的倾斜，但(dàn)是这并不影响(xiǎng)这个理(lǐ)论的(de)有效性。

因此科学家认为这可以用来解(jiě)释(shì)，研究人员们所观测到的周(zhōu)期性信号(hào)。当然也可能有其他的(de)情(qíng)况，造成这(zhè)种(zhǒng)年度周期信号的差异也(yě)可能是温(wēn)度、湿度、土壤中(zhōng)的(de)水分(fēn)、高山上(shàng)的(de)积雪，甚至连意大利游客(kè)的数量也符合这(zhè)个(gè)周(zhōu)期的规律。

1克拉等于多少毫克 1克拉等于多少CTtio="0.5980582524271845" data-type="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(nán)半球(qiú)建立(lì)了一个几乎相同的实验(yàn)室，这里的季节与之前的实验室正好相反(fǎn)，而在这里，地球(qiú)穿过暗(àn)物质流(liú)的运动特征和第一(yī)个(gè)实验室(shì)是一样的。

因此，如果在这里可(kě)以得到相(xiāng)同的(de)信号，就可(kě)以(yǐ)成为暗(àn)物(wù)质所存在的非(fēi)常有力的(de)证据了。但是(shì)由(yóu)于(yú)这个实验(yàn)室(shì)刚(gāng)刚建(jiàn)成不久，所以截至目前还无法提供相应的数据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远(yuǎn)镜，这台(tái)太空望远镜叫(jiào)做“南希格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜大(dà)小跟哈勃望远镜相(xiāng)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(gé)雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键的(de)用途就是探索(suǒ)暗物质背后(hòu)的奥(ào)秘，对于(yú)探测的结果(guǒ)，我们只能(néng)拭目以待了。费米实(shí)验室粒子(zi)天体物(wù)理中心的科学家丹琥珀和(hé)贾森斯特芬研究(jiū)发现，如(rú)果暗物质存在，它(tā)们(men)极有(yǒu)可能(néng)拥有另一种神秘(mì)的效应，这种暗物质(zhì)效应，会(huì)支(zhī)持宇宙当中生命(mìng)的诞生(shēng)，或者说是生命进化(huà)的一个重要因素(sù)。

如果这一理论得(dé)到(dào)进一(yī)步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物(wù)质会不会(huì)意味着(zhe)人类并不(bù)孤单呢(ne)？或许在宇宙当(dāng)中某个角落(luò)的行星上，暗物质正(zhèng)在通(tōng)过(guò)这样的效应创造生命。当然，这些(xiē)推论(lùn)的大前提是要(yào)先找到暗物质存在的(de)实(shí)际证据。那(nà)么小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物质到底存不(bù)存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动(dòng)力(lì)！

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