宇(yǔ)宙是“人(rén)为制(zhì)造”的(de)？为何会存(cún)在科学无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人(rén)类为了寻找(zhǎo)暗物质存在的(de)证据，科学家(jiā)们在(zài)过去的几十年当中进行了超过50次的长期实(shí)验，但是却没有发(fā)现任何的有效证据。除(chú)了一个(gè)地方，在1687年出版(bǎn)的自然哲学数学原理一书中，埃(āi)萨克牛顿发表了万有引力定律，它(tā)揭示了宇宙中天体(tǐ)运(yùn)动的(de)规律(lǜ)。往后的几(jǐ)百年来，当天文学家们发现(xiàn)某些(xiē)天体运行轨(guǐ)道出现异常，不符合万有引(yǐn)力定(dìng)律的时候(hòu)，他们就会知道，周围(wéi)一(yī)定有未知(zhī)的(de)天体通过(guò)引力在(zài)摄(shè)动它的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通(tōng)过天(tiān)王星运行(xíng)轨道(dào)的异常，推算并且发现了海王星的存在。另(lìng)外，哈(hā)雷彗星、冥王星的发现都是应用万有引力定(dìng)律所(suǒ)取得重大(dà)天文成就的例子。但是这些发现都是在恒(héng)星系(xì)统(tǒng)的尺度当中，可当我(wǒ)们(men)上升(shēng)到(dào)星(xīng)系或者是(shì)星团的尺(chǐ)度，事(shì)情就开始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗里茨兹威基正在研(yán)究和(hé)测量后(hòu)发星系团的质量。这是一个由数千(qiān)个星系所组成的巨(jù)大(dà)星(xīng)系(xì)团，这些星系(xì)被引力束缚在一起。测量星系团(tuán)的质量一般会使用到两种方法，当两种方法结果一致(zhì)，就可以(yǐ)确定其(qí)质量的(de)范围。

第一(yī)种是获得(dé)其"光度学的质量"，需要的(de)数据是测量各个星系的光(guāng)度。

第(dì)二种是动力学质量的计(jì)算(suàn)，是利用(yòng)光谱红移测量星系(xì)团(tuán)中的各个星(xīng)系相对(duì)于(yú)星系(xì)团的运(yùn)动速(sù)度。当测量结果出来之后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动(dòng)力学质量”竟(jìng)然(rán)是“光度学质量”的400倍。这意(yì)味(wèi)着，后发座星系(xì)团有(yǒu)99%的质(zhì)量消失了，或(huò)者说(shuō)这(zhè)99%的质量并不(bù)以可见(jiàn)光的形式(shì)所存(cún)在(zài)，我们无法看(kàn)到。最(zuì)诡异的是，在测(cè)量速度的过程(chéng)中，兹(zī)威基发现星系团中很多星系的速度比(bǐ)理(lǐ)论(lùn)上要快(kuài)得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些可(kě)见星系的质量所产生(shēng)的引力(lì)是(shì)无法将它(tā)们束缚在星系团内的，它们(men)早就应该(gāi)被抛出星系团之外了，除非有一种(zhǒng)神秘(mì)的(de)力(lì)量在起作(zuò)用(yòng)，这种力(lì)量来源(yuán)于某种隐形(xíng)的(de)物质。

谢娜给刘烨打过几次胎，谢娜和刘烨怀孕过吗a-ratio="0.6186612576064908" data-type="jpeg" data-w="1479" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/46f985a9e4c3e7e.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

据此(cǐ)，兹维基提出(chū)了这样部分不可见的暗(àn)质，它不发(fā)散光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝大部分的质(zhì)量。只是当时的人们对这(zhè)样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗(àn)物(wù)质(zhì)”这个词才再一次(cì)出现。天文(wén)学(xué)家(jiā)维拉鲁宾和肯特福特在观测(cè)仙女(nǚ)座星系(xì)中的恒星运动。理论上(shàng)来说，距离中(zhōng)心越远的恒星在其轨道上的运行(xíng)速度就会越慢。但是他们观测(cè)的结果(guǒ)却让人感到不(bù)可(kě)思议。

随着与中心(xīn)距(jù)离的增(zēng)加，恒(héng)星的旋转速(sù)度几乎保持不变。可是根据牛顿的万(wàn)有引力(lì)定律，在(zài)星(xīng)系当中如(rú)果没有足够大的质(zhì)量(liàng)来吸(xī)引它们，这些外围(wéi)的恒(héng)星早就被(bèi)甩到宇宙当中了。基于这种现象，科学家们(men)会使(shǐ)用一种(zhǒng)相对标准的方法来解释暗物质的存在，这种方法就(jiù)是测量星系当中气体在(zài)X轴上距离(lí)星系中心的距离，以及在Y轴上气体的(de)旋转速(sù)度。如果出现异常的结果，就认(rèn)为是由(yóu)暗物质的力量进入(rù)其中。

于是科学家们通(tōng)过(guò)射电望远(yuǎn)镜测量了距离星系中心(xīn)更(gèng)远距离的(de)氢元(yuán)素，发(fā)现(xiàn)它(tā)们的旋转速度并不(bù)符合(hé)牛(niú)顿的力学定律。我(wǒ)们的太阳系也不例外，太(tài)阳系位(wèi)于银河系的第三悬臂(bì)之上，距离银河系中心2.6万(wàn)光年，根(gēn)据(jù)万有引力定律进行计算，太阳(yáng)系的运行速度应该是(shì)160千米/秒，但实际(jì)上，太阳(yáng)系正在(zài)以(yǐ)220千米/秒的速度围绕(rào)银河(hé)系(xì)旋转，这个(gè)实(shí)际(jì)速(sù)度远远大于理论速(sù)度，那么产生以(yǐ)上这(zhè)种向心加速度的原因很可能(néng)就是存(cún)在着一种我们看不(bù)到的物(wù)质，是(shì)这些暗物质的(de)引(yǐn)力(lì)效应将星系聚集(jí)在(zài)了一起(qǐ)。

也是从这(zhè)时(shí)开始，越来(lái)越多(duō)的研究(jiū)人(rén)员开始相(xiāng)信暗物质的(de)存在。科学家根据(jù)星(xīng)系外(wài)恒星轨(guǐ)道(dào)的速度(dù)，估算(suàn)在(zài)星系(xì)当中暗物质的(de)质量(liàng)占整个星系质量的85%。但(dàn)是(shì)，暗物质(zhì)并不(bù)是唯一可以解(jiě)释这个现象的原(yuán)因。在一(yī)项新的研(yán)究当中，科学家们(men)发现，几(jǐ)乎没(méi)有(yǒu)引(yǐn)力效应的遥远(yuǎn)恒(héng)星之间(jiān)，也会(huì)出(chū)现速度(dù)上的微(wēi)小差异。另外(wài)，天文学家(jiā)还发现了一(yī)个反常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离地球(qiú)大约2.5亿光年，大小和(hé)银河系(xì)不多(duō)，但是星系当中存(cún)在的恒星(xīng)数(shù)量却只有(yǒu)银河系的千分之一。

所以(yǐ)在理论上(shàng)，该(gāi)星系必须存在暗物质，否则就(jiù)会分崩离析。但是科学家们使用(yòng)最先进的望(wàng)远镜对其(qí)进行了40个小时(shí)的(de)详细测量之(zhī)后，发(fā)现星(xīng)系中的恒星运动是可以用正常(cháng)的物质和(hé)力学定律来解释的。那(nà)么又有人提出，也(yě)许(xǔ)该星系的(de)暗物质，已经(jīng)被附近的另一个(gè)大星系(xì)剥(bō)离了。奇怪的是(shì)，它的(de)附近(jìn)没有任(rèn)何星系存在(zài)。造成这些(xiē)现(xiàn)象(xiàng)的除了暗(àn)物质的假(jiǎ)说(shuō)之外，另(lìng)一种可能就(jiù)是人类对(duì)引力的理(lǐ)解还不够全面，引力很(hěn)可能在不同尺度空间中(zhōng)的工作方(fāng)式(shì)是不同(tóng)的，这意味(wèi)着在行星系尺度中的天体会沿着它们的轨道，按(àn)照(zhào)我们所(suǒ)理解的(de)方式(shì)运动。但(dàn)是上升到星系(xì)和星团的尺度，引力之间的相互作用(yòng)则(zé)是(shì)不同(tóng)的方式。对于在星系团之间的相互作用，科学家(jiā)还(hái)引入了(le)外部场效(xiào)应的概念(niàn)，指的是在(zài)数(shù)百万光年的规模(mó)上，巨大(dà)的质量(liàng)之间会产(chǎn)生对彼此特殊(shū)的效果，这个理论叫做MOND蒙(méng)德理论。如(rú)果(guǒ)MOND蒙(méng)德(dé)理论成(chéng)立，这意味着我们(men)需要对现在(zài)的物理定(dìng)律进行(xíng)修(xiū)正，这些发(fā)现也让很多人(rén)认为暗物质假(jiǎ)说理论就此(cǐ)终结(jié)。但是在宇宙当中还有关(guān)于(yú)暗物质存在的其他的理论证据，这(zhè)些(xiē)理论(lùn)证据是(shì)蒙德(dé)理(lǐ)论所没(méi)法解释(shì)的(de)“引(yǐn)力透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年(nián)的子弹星系团(tuán)，由两个碰撞的(de)星系团所组(zǔ)成，类(lèi)似这样的星团，它(tā)们(men)大(dà)部分(fēn)的普通质量都在星系的气体当中。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时(shí)发(fā)生(shēng)碰撞的时候，星(xīng)际气体(tǐ)的相互作用就会(huì)导致温(wēn)度(dù)的(de)急剧(jù)升高(gāo)，速度大幅(fú)降低。所以在理论(lùn)上，在(zài)碰(pèng)撞之后，子(zi)弹(dàn)星系团(tuán)大(dà)部(bù)分的质量(liàng)将位(wèi)于所有(yǒu)这些气体所在的中间(jiān)区域。那么我(wǒ)们(men)通过什么来验证它的(de)质(zhì)量区(qū)域到底是(shì)不(bù)是集中在(zài)中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦(wéi)伯太(tài)空望远(yuǎn)镜传(chuán)回了宇(yǔ)宙当中第一张全(quán)彩的高清照片，在(zài)照片中(zhōng)我们(men)可以(yǐ)明显地看(kàn)到很多星(xīng)系似乎被(bèi)拉伸(shēn)产生了巨大的形变。其实(shí)这些(xiē)星系本身并不(bù)是(shì)真的被扭曲了，也不(bù)是(shì)韦(wéi)伯望(wàng)远镜出了什(shén)么问题，而是这(zhè)样极遥远的(de)天体和我们(men)地球上的(de)观测者之间。被(bèi)一(yī)个质量超(chāo)级巨大的天体遮挡，这个超(chāo)大质量的(de)东西的(de)引力，会使身后更遥远星系的(de)光都发生了扭(niǔ)曲。这个现象就是引力透镜效应。这个巨大(dà)的天(tiān)体可能(néng)是超(chāo)大质量(liàng)的黑洞或者是暗物质。

所以当人们对(duì)子(zi)弹星系团观(guān)测的(de)时候，发现它的(de)大质量区(qū)域并不是(shì)在中间，而是在两侧。所以最好的解(jiě)释(shì)方法(fǎ)就是当星团发(fā)生全部的碰撞时，可被观测到(dào)的质量气(qì)体被卡在了中间，暗(àn)物质(zhì)则(zé)直接通过(guò)了这个区域，并在两边形成了引(yǐn)力透镜(jìng)。对子(zi)弹星(xīng)系团的(de)引(yǐn)力透镜研究也被认(rèn)为是(shì)暗(àn)物质存(cún)在的(de)迄今(jīn)为止最好(hǎo)的理论证据(jù)。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老的光(guāng)。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万年(nián)之后，可见光终于可以畅通(tōng)无阻地穿(chuān)越(yuè)在宇宙当中了(le)。经过了130多亿(yì)年之后，这些光(guāng)在宇宙空间背景上(shàng)留下了(le)各相(xiāng)同(tóng)性(xìng)的微波(bō)辐射。其(qí)中红色(sè)的部分表(biǎo)示(shì)温(wēn)度(dù)较(jiào)高(gāo)的(de)区域，蓝色则表(biǎo)示相对较(jiào)冷的区域，但实际上它们(men)之(zhī)间的温差只有万分之一。

科(kē)学家们通过对前景(jǐng)背景(jǐng)分离后的二值(zhí)图像(xiàng)进行连通(tōng)域提取和标记之后发现(xiàn)，如果宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)没有暗物质，图(tú)形看起(qǐ)来不应该是这样的，而随着(zhe)暗物质的增(zēng)加，一些峰值(zhí)的幅度会(huì)减(jiǎn)小，才变得看起来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背(bèi)景辐射的测(cè)量值(zhí)，我们需(xū)要的暗物质大约是普通物质的(de)5倍(bèi)。这个数(shù)字与解释星系当中恒(héng)星运动(dòng)所需要(yào)的暗物(wù)质比例是一致的(de)。这(zhè)就意味(wèi)着。

用(yòng)了一个简单的理论框架，就很好地解释(shì)了(le)很多不(bù)同的观测结(jié)果。而暗物质的本(běn)质就是宇宙当中存在着某种类型的(de)粒子，它(tā)们不(bù)参与任何其他(tā)的(de)电磁作用(yòng)，只通过引力来相互作(zuò)用。所以如果能够找到这种粒子的(de)存在，就相(xiāng)当于(yú)找到了暗物质存在的(de)实际证据。这种粒子到(dào)底是什么？科(kē)学家们已经(jīng)提出(chū)了数十种的(de)假想目标，而要寻找这些不(bù)同的目标(biāo)粒子所需(xū)要的实验方式(shì)也不相同。在过去的几(jǐ)十年当中，人类为了(le)寻找这些看(kàn)不(bù)见、摸不(bù)到，几乎不(bù)会与(yǔ)常(cháng)规物质(zhì)相(xiāng)互作用的“暗物质(zhì)”，科(kē)学家们(men)已经进行了(le)超过50次的实验，却没有任何实质性的(de)发现(xiàn)，除了一个地方，意(yì)大利的格兰萨索(suǒ)山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下(xià)矿井当中(zhōng)，藏着地球上最(zuì)大的地学实验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼(lóu)高的(de)探测器，一直致力于寻找暗(àn)物质粒子(zi)的周期性震荡。

自(zì)1997年(nián)以来，这里的科学(xué)家(jiā)声(shēng)称观测到(dào)了(le)某种信号。经过了20多年的数据收集，人们发现了一(yī)个(gè)有(yǒu)趣(qù)的事情(qíng)。探测率会在(zài)每年的6月份达到峰值，然后在11月降到最(zuì)低，而且在(zài)20年(nián)当中每年都是一样。一些科(kē)学家(jiā)认为这可能是人(rén)类发(fā)现暗(àn)物(wù)质的第一个直接证据。

但(dàn)是(shì)为什(shén)么暗物质会产(chǎn)生周期性的年度信号呢？刚才(cái)我们讲了太阳系正在以220公里/秒的速度围(wéi)绕(rào)着银河(hé)系进行(xíng)移动，那么如果暗(àn)物(wù)质存在宇宙当中，这意味着我们也在以这样的速度(dù)在穿越(yuè)着暗物质流，这个过程中会产生(shēng)相应的振荡，同时(shí)地(dì)球又以(yǐ)30公里/秒(miǎo)的速度围绕太(tài)阳进行旋(xuán)转。所以有半(bàn)年的时间，地球(qiú)围绕太阳(yáng)的方(fāng)向与太阳环绕银河系的(de)方向是(shì)一致的(de)，而另外(wài)半年则与之相反(fǎn)。

而在6月份的时(shí)候，地(dì)球(qiú)与太阳的方向正好达到完(wán)全一致，这(zhè)是(shì)理(lǐ)论上地(dì)球(qiú)穿越暗物质流最(zuì)快(kuài)的时段(duàn)。而(ér)在11月份，又恰好达到了最(zuì)慢值(zhí)。尽(jǐn)管在(zài)实际(jì)的情况(kuàng)中，太阳系相对(duì)银(yín)河系的平面(miàn)呈(chéng)现了(le)60度的(de)倾斜，但是这并不影响这个理论的有效性(xìng)。

因此科(kē)学(xué)家(jiā)认(rèn)为这(zhè)可以用来解释(shì)，研究人员(yuán)们所(suǒ)观测到的(de)周期性信号。当然也可(kě)能有其他(tā)的情况，造成这种年度周期(qī)信号的差异(yì)也(yě)可(kě)能是温度、湿度、土(tǔ)壤中(zhōng)的(de)水分、高山上(shàng)的积(jī)雪，甚至连(lián)意大利(lì)游客的(de)数量也(yě)符(fú)合这个周期(qī)的(de)规律。

所以，科(kē)学家们(men)又(yòu)在南半球(qiú)建立了(le)一个几(jǐ)乎相同的实验(yàn)室，这(zhè)里的季节与之(zhī)前的实验室正好相反(fǎn)，而在这里(lǐ)，地球(qiú)穿过暗物质(zhì)流的运动特征(zhēng)和第一个实验室(shì)是一样的。

因此(cǐ)，如果在这(zhè)里可以得到相同的信号，就可(kě)以成为暗物质所存在的非常(cháng)有(yǒu)力的证据了。但是由于这(zhè)个实(shí)验室刚(gāng)刚建成不久(jiǔ)，所以截至目前还无法提供相(xiāng)应的(de)数据支持。另(lìng)外(wài)，在(zài)2025年，N谢娜给刘烨打过几次胎，谢娜和刘烨怀孕过吗ASA将会发射一台新的望(wàng)远(yuǎn)镜，这台太空(kōng)望远镜叫做“南希格雷斯罗(luó)曼”，它的主(zhǔ)镜大小(xiǎo)跟哈(hā)勃望(wàng)远镜相(xiāng)同，但(dàn)它的宽视场仪(yí)器提(tí)供的视野是哈勃红外(wài)仪(yí)器(qì)的(de)100倍。南希格雷斯罗曼(màn)太空望远镜其中一个(gè)关键的用(yòng)途(tú)就是探索暗物质(zhì)背后(hòu)的(de)奥秘(mì)，对于探测的结果，我们只能拭目以待了。费(fèi)米实(shí)验室(shì)粒子天(tiān)体(tǐ)物理中心的科学家丹琥珀和贾森(sēn)斯特芬研究发现(xiàn)，如果暗物质存(cún)在，它们极有(yǒu)可能拥有另(lìng)一种神秘的效应，这种暗(àn)物(wù)质(zhì)效应，会支持(chí)宇宙当中生(shēng)命的诞生，或者说是(shì)生(shēng)命进化的一个(gè)重要(yào)因(yīn)素(sù)。

如(rú)果这一理论得到进一步(bù)的证(zhèng)实(shí)，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会意味着人类(lèi)并不(bù)孤单(dān)呢？或许(xǔ)在宇(yǔ)宙当中某个角落的行(xíng)星上，暗物质正在通过这样的效(xiào)应创(chuàng)造生命(mìng)。当(dāng)然，这些推论的(de)大前提是要(yào)先找到暗(àn)物质(zhì)存(cún)在的实际证据(jù)。那么(me)小伙(huǒ)伴们(men)，你(nǐ)们觉得暗物质到底存不存在(zài)呢？喜欢请点赞(zàn)，你的(de)支持是我更新的动力！

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