宇宙是(shì)“人为(wèi)制造”的？为何会存在科学无法解(jiě)释的“暗物质”？暗物质又究竟是(shì)什(shén)么(me)？人(rén)类为了寻找暗物质存在的证据，科学家们在过去的几十年(nián)当中进(jìn)行了超过50次的长(zhǎng)期实验(yàn)，但是却没有发现任何的有效证(zhèng)据。除了一个地方，在(zài)1687年出(chū)版的自(zì)然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿(dùn)发表(biǎo)了万有引(yǐn)力定(dìng)律，它揭示了宇宙中天体运(yùn)动的规律。往后的几百年来，当(dāng)天文学家们发(fā)现(xiàn)某些天体运行轨(guǐ)道出现(xiàn)异常，不(bù)符合万有引力定(dìng)律的时候，他们就会知(zhī)道，周(zhōu)围一定有未(wèi)知的天体通过引力在(zài)摄动它的轨道(dào)。比如在1846年(nián)，奥本(běn)勒维耶就通过天王(wáng)星(xīng)运行轨道(dào)的异常(cháng)，推算并(bìng)且发现了海王星的(de)存(cún)在。另外，哈雷彗星、冥王星的发(fā)现都是应用万有(yǒu)引(yǐn)力定律(lǜ)所取得重大天文成就的例子。但是这些发现都是(shì)在恒星系统(tǒng)的(de)尺度(dù)当中，可当我们上(shàng)升(shēng)到星系(xì)或者是(shì)星团(tuán)的尺度，事情就(jiù)开始变得(dé)诡异了(le)。

1933年，瑞士的(de)物(wù)理学(xué)家弗里茨兹威基正在研究和测量后(hòu)发星(xīng)系团的质量。这是一(yī)个由数千(qiān)个(gè)星(xīng)系所组成的(de)巨大星(xīng)系(xì)团，这些星系被引(yǐn)力束缚在一(yī)起。测(cè)量星系团的质量一般会(huì)使用到两种方法，当两种方法结果一致，就可以确(què)定其质量(liàng)的范(fàn)围。

第一种是获得其"光度学的质(zhì)量"，需要(yào)的数据是测量各(gè)个星系的(de)光度(dù)。

第(dì)二种是动力学质量的(de)计算，是利用光谱(pǔ)红移测量星(xīng)系团中的各个星系相(xiāng)对于(yú)星系团的运动速度。当测量结果出(chū)来之后(hòu)，兹威(wēi)基(jī)彻底懵了，“动力学(xué)质量”竟然(rán)是“光度学质量”的400倍(bèi)。这意(yì)味着(zhe)，后发(fā)座(zuò)星(xīng)系团(tuán)有99%的质量(liàng)消(xiāo)失了(le)，或者(zhě)说这(zhè)99%的质量并不以可(kě)见(jiàn)光的(de)形(xíng)式所存在，我们无法看(kàn)到。最诡异(yì)的是，在测量速度(dù)的过程中，兹威基发现星系团中很多星系的速度比(bǐ)理论上要快得(dé)多，按照牛顿的运动学定(dìng)律，仅靠这些可(kě)见星(xīng)系的质(zhì)量所产生的引力是无(wú)法将它们(men)束(shù)缚(fù)在星系团(tuán)内的(de)，它们早就应(yīng)该被抛出星系团之外(wài)了(le)，除非(fēi)有(yǒu)一种(zhǒng)神秘(mì)的力量在(zài)起(qǐ)作用，这种力量来源(yuán)于(yú)某种隐形的物质。

据此，兹维基提出了这样部分不(bù)可见的暗(àn)质，它(龙钟是什么意思有什么表达效果，双袖龙钟的龙钟是什么意思tā)不发散光、吸光、反射光，但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)对这样的(de)一种(zhǒng)说法不屑一顾(gù)。

直到40年之后，“暗物质”这个词(cí)才再一次出现(xiàn)。天文学家维拉鲁宾和肯特(tè)福特(tè)在观测仙女(nǚ)座星(xīng)系中的恒星运动。理(lǐ)论上来说，距离中(zhōng)心越(yuè)远的(de)恒星在其轨道(dào)上的运(yùn)行速(sù)度(dù)就会越慢。但是他们观测(cè)的结(jié)果却让人感到(dào)不可思议。

随(suí)着(zhe)与中心距离的增加(jiā)，恒星的旋转速度几乎保持不变(biàn)。可是(shì)根(gēn)据牛顿(dùn)的万有(yǒu)引力定律，在星系当中(zhōng)如果没有足够(gòu)大的质量来吸引(yǐn)它们，这些外(wài)围(wéi)的恒星早(zǎo)就被甩到宇宙当中了。基于这种现象(xiàng)，科学家们(men)会(huì)使(shǐ)用一种相对标准(zhǔn)的方法来(lái)解释暗物质的存在，这种方(fāng)法就(jiù)是测量星系当中气体在X轴(zhóu)上距(jù)离星系(xì)中心(xīn)的距(jù)离，以及在Y轴上气体(tǐ)的旋转速(sù)度(dù)。如(rú)果出现异常的结果(guǒ)，就认为是(shì)由暗物(wù)质的力量进入其中。

于(yú)是科学家们(men)通过射电望(wàng)远镜测量了距离星系中心更远距(jù)离的氢(qīng)元素，发现它们的旋转速度(dù)并(bìng)不(bù)符合牛(niú)顿的(de)力(lì)学定律。我们(men)的太阳系也(yě)不例(lì)外，太(tài)阳系位于银河系的第三悬臂(bì)之上，距离银河系(xì)中心(xīn)2.6万光年(nián)，根据万有引力定律(lǜ)进行计算，太阳系的运行速度应(yīng)该是160千米/秒(miǎo)，但(dàn)实际(jì)上，太阳系(xì)正在以(yǐ)220千米/秒(miǎo)的速(sù)度围绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实(shí)际速度远远大于理论(lùn)速度，那(nà)么(me)产(chǎn)生以上这种向心加速度的(de)原(yuán)因很可能就是存在着一(yī)种我们(men)看不到的物质，是这些(xiē)暗物质的引力效应将星(xīng)系聚(jù)集在了一起。

也是(shì)从(cóng)这时(shí)开始(shǐ)，越来越多的研究(jiū)人员(yuán)开始(shǐ)相信(xìn)暗物质的存在。科学家根据星系外恒星轨道的速度，估算在星系(xì)当中暗物质(zhì)的(de)质量占整个星系质(zhì)量的(de)85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯一可以解(jiě)释这个现象的原因(yīn)。在一项新的研究当中，科学家们发现，几乎没有引(yǐn)力(lì)效应的遥远恒星(xīng)之间，也会(huì)出现速度上的微(wēi)小差(chà)异。另外，天文(wén)学家(jiā)还发现了(le)一个(gè)反(fǎn)常的星系(xì)，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离地球大约(yuē)2.5亿光年，大小和银河系不多(duō)，但(dàn)是星系当中存在的恒星数量却(què)只有银河(hé)系的(de)千分(fēn)之一。

龙钟是什么意思有什么表达效果，双袖龙钟的龙钟是什么意思e="jpeg" data-w="1484" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/a67445eab7c8392.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

所以在(zài)理论上，该星系必(bì)须存在(zài)暗物质，否则就(jiù)会分崩离(lí)析。但是科学家们使(shǐ)用(yòng)最先进的望远镜(jìng)对其进(jìn)行了(le)40个小时(shí)的详细测(cè)量之后，发现星系中的恒星运动(dòng)是可以用正常的物质和力学定律来(lái)解(jiě)释的。那么又有人提(tí)出，也(yě)许该星系的暗物质，已经被(bèi)附近的另一个(gè)大星系剥(bō)离了。奇怪的是，它的附近没有任何星系存(cún)在。造成这些现(xiàn)象的除(chú)了暗物(wù)质的假说之外，另一种可能就(jiù)是人类对引力的理解还(hái)不够全(quán)面，引力很(hěn)可能在(zài)不同尺度空间(jiān)中的工作方式是(shì)不同的，这(zhè)意(yì)味着在(zài)行星系尺度中的天(tiān)体会沿着它们的(de)轨道，按照我们所理解的方式运动。但是(shì)上升到星系(xì)和星团的尺(chǐ)度，引力之间的相互作用则是不同的方式。对于在星系团之(zhī)间(jiān)的相互作用，科学家还引入了外部场效(xiào)应的概念(niàn)，指的是在数百万光年的规模上，巨大的质量之间(jiān)会产生对彼此特殊(shū)的(de)效果，这个理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意味着(zhe)我(wǒ)们需(xū)要对现在的(de)物理(lǐ)定律(lǜ)进行修正，这些发现也让(ràng)很多(duō)人认为暗物质假说理论就此终结(jié)。但(dàn)是在宇宙当(dāng)中(zhōng)还有关于暗物(wù)质存在的其他的理论证据，这些(xiē)理论(lùn)证(zhèng)据(jù)是蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年的子弹星系(xì)团，由两个碰撞的(de)星系团所组成，类似这样的星团(tuán)，它们大部分(fēn)的普通(tōng)质量都在(zài)星系的气(qì)体当(dāng)中。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时发生(shēng)碰(pèng)撞的时候，星际气体的(de)相互(hù)作用就会(huì)导致温(wēn)度的急剧升高(gāo)，速度大幅降低。所以在(zài)理论上(shàng)，在碰撞之后，子弹星系团大部分(fēn)的质量将位于所有这(zhè)些气体所在(zài)的中间区域。那(nà)么我(wǒ)们通过什么来验证它的质量(liàng)区域(yù)到底是不是集中在(zài)中(zhōng)间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太空望远镜(jìng)传回了宇(yǔ)宙当中第(dì)一张全(quán)彩的高清照片，在照片(piàn)中我们可以明显地(dì)看到很多星系似乎被拉伸产生了(le)巨大(dà)的形变(biàn)。其(qí)实这些星系本身(shēn)并不是真的被扭(niǔ)曲了，也不(bù)是(shì)韦伯(bó)望远镜(jìng)出(chū)了什么问题，而是这样极遥远的(de)天体和(hé)我们地(dì)球上(shàng)的观测者之间(jiān)。被(bèi)一个质(zhì)量超级巨大(dà)的天(tiān)体(tǐ)遮挡(dǎng)，这个超大质量的东西(xī)的引力，会(huì)使身(shēn)后更遥远星(xīng)系的光都发生了(le)扭曲。这个现象就是(shì)引力(lì)透镜(jìng)效(xiào)应。这个巨(jù)大的天体可能是超大质量的黑洞或者是暗物质(zhì)。

所以当人们对子(zi)弹星系团观测的时候(hòu)，发现它的大(dà)质量区域并不是(shì)在(zài)中间(jiān)，而(ér)是在两侧。所以(yǐ)最好的解释(shì)方法就是当星团发生全部的碰撞时，可(kě)被观(guān)测到的质量气体(tǐ)被卡(kǎ)在了中间，暗物质则直(zhí)接通(tōng)过了这个(gè)区域，并在两边形成了引力透镜。对子弹星系团(tuán)的(de)引力透(tòu)镜研究(jiū)也被认(rèn)为(wèi)是暗物(wù)质存(cún)在(zài)的(de)迄今为(wèi)止最好的理论证(zhèng)据(jù)。

除此之(zhī)外(wài)，还有来自宇(yǔ)宙当中最(zuì)古老的光。从宇(yǔ)宙大爆炸开(kāi)始，38万年之后，可见光终于(yú)可以畅通无(wú)阻(zǔ)地穿越在宇宙当中(zhōng)了。经过了130多亿年之(zhī)后，这些光在宇宙空间背景(jǐng)上留下了(le)各(gè)相(xiāng)同性的微波(bō)辐(fú)射。其中红色(sè)的部(bù)分表示温度较(jiào)高的区(qū)域，蓝色则表示相(xiāng)对较(jiào)冷的区(qū)域(yù)，但实际上它们之间的温差(chà)只有(yǒu)万(wàn)分之一。

科学家们(men)通过对前(qián)景(jǐng)背景分离(lí)后的二值图像进行连通(tōng)域提取(qǔ)和标记之后发(fā)现，如果宇宙当中没有(yǒu)暗物质(zhì)，图形看起(qǐ)来(lái)不应该(gāi)是这样的，而随着(zhe)暗物质的增加，一(yī)些峰值的幅度会减小，才变(biàn)得(dé)看起来“和谐”。为(wèi)了匹(pǐ)配宇宙(zhòu)微(wēi)波(bō)背(bèi)景辐射的(de)测量值(zhí)，我们需要的(de)暗物质大约是普通物质的5倍。这(zhè)个数字与解释(shì)星系当中恒星运动所需要的暗物质比例是一致的。这就意(yì)味着。

用了一个简单的(de)理论框(kuāng)架(jià)，就很好地解释了很(hěn)多不同(tóng)的观测结果。而暗物质(zhì)的本(běn)质就是(shì)宇宙当中存在着某种(zhǒng)类型的(de)粒子(zi)，它们不参与(yǔ)任何(hé)其他(tā)的电磁作用，只通过引力(lì)来相互(hù)作用(yòng)。所以(yǐ)如(rú)果能够找到这种粒子的存(cún)在，就相当于(yú)找到了暗物质存在(zài)的(de)实际证据。这(zhè)种(zhǒng)粒子(zi)到底是(shì)什么？科学(xué)家们已经提(tí)出了数十(shí)种的(de)假想目标，而要寻找这些不同的目标粒子所(suǒ)需要的实(shí)验方式也不(bù)相(xiāng)同。在过去(qù)的几十年当中，人(rén)类为(wèi)了寻找这些看(kàn)不见、摸不到，几乎不会(huì)与常规物质相互作用(yòng)的“暗(àn)物(wù)质”，科学家(jiā)们已经进(jìn)行了(le)超过50次的实验(yàn)，却没有(yǒu)任何实质性(xìng)的发现(xiàn)，除了一个地(dì)方(fāng)，意大利(lì)的(de)格兰(lán)萨索(suǒ)山，隶属于阿尔卑斯(sī)山脉(mài)。

在(zài)山下(xià)1400米(mǐ)处的(de)地(dì)下矿井当中，藏着地球上(shàng)最大的地学(xué)实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高(gāo)的探测器(qì)，一直致力于寻找暗物(wù)质粒子的周期性震荡(dàng)。

自(zì)1997年以来(lái)，这里(lǐ)的科(kē)学家声(shēng)称(chēng)观(guān)测到了某种信号。经(jīng)过了(le)20多年的数据收(shōu)集，人(rén)们(men)发现了一个有趣(qù)的事情。探(tàn)测率会在每年的(de)6月份(fèn)达到峰值，然(rán)后在11月降到最低，而且在20年当中(zhōng)每(měi)年都是一样。一些科学家认为这可能是人类发现(xiàn)暗物质(zhì)的(de)第一个(gè)直接证据。

但(dàn)是为什么(me)暗物(wù)质会产生(shēng)周期(qī)性(xìng)的年(nián)度信号呢？刚(gāng)才我们讲了(le)太阳系正在以220公里(lǐ)/秒的(de)速度围绕着银河系进行移动，那么如(rú)果暗物(wù)质存在宇宙当中，这意味着我们也在以这(zhè)样(yàng)的速度在穿越着暗物质流，这个过程中会产生相(xiāng)应的振(zhèn)荡(dàng)，同时地球又以30公里(lǐ)/秒(miǎo)的(de)速(sù)度围(wéi)绕太(tài)阳进行(xíng)旋转。所(suǒ)以有半年(nián)的时间，地球围(wéi)绕(rào)太阳的方向与太阳(yáng)环绕银(yín)河系的方向是一致的，而另外半年则(zé)与之相反。

而在6月份的时(shí)候，地球与太(tài)阳的方向正好达到完(wán)全一(yī)致，这是理论上地(dì)球(qiú)穿(chuān)越暗(àn)物(wù)质(zhì)流最快的时段。而在11月份，又(yòu)恰(qià)好达到了最(zuì)慢值。尽管(guǎn)在实际的(de)情况中，太阳系(xì)相对银河系(xì)的平面呈(chéng)现了60度的倾斜(xié)，但是(shì)这并不影响这(zhè)个理论的有效(xiào)性。

因此科(kē)学家认(rèn)为这可(kě)以用(yòng)来解释，研(yán)究人员们所观测到的周(zhōu)期性信(xìn)号。当然也(yě)可能有其他(tā)的情况，造成这种年度周期信号(hào)的差异也(yě)可能是温(wēn)度、湿度、土壤中的(de)水分(fēn)、高山上的积雪，甚至连意大利游(yóu)客的数量也(yě)符合这(zhè)个(gè)周期的规律。

所以(yǐ)，科学家们又在南半(bàn)球建立了一个(gè)几乎相(xiāng)同的实(shí)验室，这里的季节与之(zhī)前(qián)的(de)实验(yàn)室正好相(xiāng)反，而在(zài)这里，地(dì)球穿过暗物质流的运动特征和第一个实验室(shì)是一样的。

因此，如果在这里可以得到相同的信号，就可(kě)以成为暗物质(zhì)所(suǒ)存在的非(fēi)常有(yǒu)力的证据(jù)了(le)。但是由于这(zhè)个(gè)实验室刚刚(gāng)建(jiàn)成不(bù)久(jiǔ)，所(suǒ)以截至目前(qián)还无法提供相应(yīng)的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一(yī)台新的望(wàng)远镜，这台太空望远镜(jìng)叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大(dà)小跟哈勃望远镜相(xiāng)同(tóng)，但(dàn)它的宽视(shì)场仪器提(tí)供的(de)视野是哈勃红外仪器(qì)的100倍。南希(xī)格雷斯罗(luó)曼太空望远镜其(qí)中一个关键的(de)用(yòng)途(tú)就是探索暗(àn)物质(zhì)背后(hòu)的奥秘(mì)，对于探测(cè)的结果(guǒ)，我(wǒ)们只(zhǐ)能拭目以待了(le)。费米实验(yàn)室粒子天体物理中心的科学家丹琥(hǔ)珀(pò)和贾(jiǎ)森斯特芬研究(jiū)发现，如果暗物质(zhì)存在，它们极有可能拥有另一(yī)种神秘的(de)效应，这(zhè)种暗物质效应(yīng)，会(huì)支持宇宙当(dāng)中生命(mìng)的诞生，或者说(shuō)是生命进化的一个重要(yào)因素。

如果(guǒ)这一(yī)理论得(dé)到进一步的证实，那么遍布宇(yǔ)宙当中的暗(àn)物质会不会意味着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中某个角(jiǎo)落的(de)行星(xīng)上，暗物质正在通过这(zhè)样的效应创造生命。当(dāng)然(rán)，这些推论的大前提是要先找(zhǎo)到暗物质存在的实(shí)际证据。那么(me)小伙伴们(men)，你们觉(jué)得(dé)暗物质到底存不存(cún)在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是(shì)我更新的(de)动力！

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