宇宙是“人为制造”的？为何(hé)会存在科(kē)学无法解释的(de)“暗物质”？暗物质又究竟是什(shén)么？人类为了(le)寻找暗(àn)物(wù)质存(cún)在(zài)的证据，科学家(jiā)们在过去的几十年当(dāng)中进行了(le)超过50次的长期实验，但是却没有发(fā)现任何的有效(xiào)证据。除了一(yī)个(gè)地方，在1687年出版的(de)自然哲学(防碍哪个字错了，防碍哪个字错了并改正xué)数学原理一书(shū)中(zhōng)，埃萨(sà)克牛顿发表了万有引力定律，它揭示了宇宙中天体运动(dòng)的规律(lǜ)。往后的几百(bǎi)年来，当(dāng)天文(wén)学家们发现某(mǒu)些天体(tǐ)运行轨道出现(xiàn)异(yì)常(cháng)，不符合万有(yǒu)引力定(dìng)律的时候，他们就会知道，周围一定有未(wèi)知的(de)天体(tǐ)通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本(běn)勒维(wéi)耶(yé)就通过(guò)天王星运行(xíng)轨(guǐ)道的(de)异常(cháng)，推算并且(qiě)发现了海王(wáng)星的存(cún)在(zài)。另外，哈(hā)雷彗(huì)星(xīng)、冥王(wáng)星的发现都是(shì)应用万有(yǒu)引(yǐn)力定律(lǜ)所取(qǔ)得重大天文(wén)成就的(de)例子。但(dàn)是这些发现都是在(zài)恒星系统的尺(chǐ)度(dù)当中(zhōng)，可当我们上(shàng)升到星系(xì)或者(zhě)是星团的(de)尺度，事情(qíng)就(jiù)开始变得诡异了。

防碍哪个字错了，防碍哪个字错了并改正c="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/7e58e8fcd62ac7f.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹(zī)威基正在(zài)研究和测量(liàng)后发星系(xì)团的质(zhì)量。这是一个由数千个星系所组成的巨大(dà)星系团，这(zhè)些(xiē)星(xīng)系被(bèi)引力束(shù)缚在一(yī)起。测(cè)量星系团的质量(liàng)一般会(huì)使用(yòng)到(dào)两种方法，当两种方法结果一致，就可(kě)以确定(dìng)其质量(liàng)的(de)范围。

第一(yī)种是获(huò)得其"光度学的(de)质量"，需要(yào)的数据(jù)是测量各个星(xīng)系的光(guāng)度。

第二(èr)种(zhǒng)是动(dòng)力学质量的计(jì)算，是利用光谱红移测量星系团中的各个(gè)星系相(xiāng)对于(yú)星系团的运动速(sù)度(dù)。当(dāng)测量结(jié)果(guǒ)出来之后，兹威基(jī)彻底懵了，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度学质(zhì)量”的400倍。这意味(wèi)着(zhe)，后发座星系团有(yǒu)99%的质量消失了，或者说这99%的质量并不以可见光的形式(shì)所存在，我们无(wú)法看(kàn)到。最诡异的是，在测量速度(dù)的过(guò)程中，兹威(wēi)基(jī)发现(xiàn)星系团中(zhōng)很多(duō)星系的速度比理论上要快(kuài)得多，按(àn)照牛顿(dùn)的运动学(xué)定(dìng)律，仅靠这些可见星系的质量所产生的引力是无法(fǎ)将它们(men)束(shù)缚在星系(xì)团内(nèi)的，它(tā)们早就应该被抛(pāo)出星系团之外了，除非(fēi)有一(yī)种神秘(mì)的力量在起作用，这种力量来源于某种隐形(xíng)的物质。

据此，兹维基提出了这样部分不可见的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们(men)却占据着(zhe)宇宙中(zhōng)绝(jué)大部分的质量。只是当时的人们对这样的一种说法不屑一顾。

直(zhí)到40年(nián)之后，“暗物质”这(zhè)个词才再一次出现(xiàn)。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在(zài)观测仙女(nǚ)座星系中(zhōng)的(de)恒星运动。理(lǐ)论上来说，距离中心越(yuè)远的恒星(xīng)在其轨道上(shàng)的运行速(sù)度就会越慢。但是他们观测(cè)的结(jié)果却让人(rén)感(gǎn)到不(bù)可思议。

随着与(yǔ)中心距离的增(zēng)加，恒星的旋(xuán)转速度几乎保(bǎo)持不(bù)变。可是根据牛顿(dùn)的万有引(yǐn)力定律，在星系(xì)当中如(rú)果没有足够大的质量来吸(xī)引(yǐn)它们(men)，这(zhè)些外围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基(jī)于这种现象，科学家们会使(shǐ)用一种相对标准的方(fāng)法来(lái)解(jiě)释暗(àn)物(wù)质的(de)存在，这种(zhǒng)方法(fǎ)就是测(cè)量星(xīng)系当中气(qì)体在X轴上距离星系中心的距离(lí)，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常的(de)结果，就认为(wèi)是(shì)由暗物质的(de)力量进入其中。

于是科学家(jiā)们通过射电(diàn)望远(yuǎn)镜(jìng)测量了距(jù)离(lí)星系(xì)中(zhōng)心更远距离(lí)的氢(qīng)元(yuán)素(sù)，发现它(tā)们的旋转速(sù)度并(bìng)不(bù)符(fú)合牛顿的力(lì)学定律。我们的太阳系也不例外，太阳(yáng)系(xì)位于(yú)银(yín)河(hé)系的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根据万有引力定(dìng)律(lǜ)进行计(jì)算，太(tài)阳系的(de)运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太(tài)阳系正在以(yǐ)220千米/秒(miǎo)的速(sù)度围绕银河系(xì)旋(xuán)转，这个实际(jì)速度远(yuǎn)远(yuǎn)大于(yú)理论速度，那么产生以上这种向心加速度的原(yuán)因很可能就是(shì)存(cún)在着一种我们看不到(dào)的物质，是这些暗(àn)物质的引力(lì)效应将星(xīng)系(xì)聚集(jí)在了一起。

也是从这时开始(shǐ)，越(yuè)来越多的(de)研(yán)究人(rén)员开(kāi)始(shǐ)相信暗物质的存在。科学家根(gēn)据星系外恒星轨(guǐ)道的速(sù)度，估算在星系当中暗物(wù)质的质(zhì)量占整个(gè)星系(xì)质量(liàng)的(de)85%。但(dàn)是，暗物质并不(bù)是唯(wéi)一可以解释这个(gè)现(xiàn)象(xiàng)的原因。在(zài)一项新(xīn)的研究当(dāng)中，科学家们发现(xiàn)，几(jǐ)乎(hū)没有引力效应的遥远恒星之间，也会出现速度(dù)上的微小差异。另外(wài)，天文学家还发现了一个反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个(gè)星系距(jù)离地球大约(yuē)2.5亿(yì)光年，大小和银河系不多(duō)，但是(shì)星系当中存(cún)在的恒星数量却只有银河系的千分之(zhī)一(yī)。

所以在(zài)理(lǐ)论上，该星(xīng)系(xì)必须存(cún)在暗物质，否则就会分崩离析。但是(shì)科(kē)学家们使用(yòng)最先进的望远镜对其进行了40个小时的(de)详细测量之后(hòu)，发现星系中的恒星运动是可以(yǐ)用(yòng)正(zhèng)常的物质(zhì)和力学定律(lǜ)来解释的。那么又(yòu)有人提(tí)出，也许该星系(xì)的暗物质，已经被(bèi)附近的另一个(gè)大星系剥离了。奇(qí)怪(guài)的是，它的附近没有任何星系存在。造成这(zhè)些现象的除(chú)了暗物质的(de)假说之外，另一种可能就是人类对引力的理解(jiě)还(hái)不够全面，引力很(hěn)可能在不同尺度空间中(zhōng)的工作方式是不同(tóng)的，这(zhè)意味(wèi)着在行星(xīng)系尺度中的天体会(huì)沿(yán)着它们(men)的(de)轨道，按照我们所理解的方式运动(dòng)。但是上升到(dào)星(xīng)系和星团(tuán)的尺度，引力之间的(de)相互作用则是(shì)不同的方(fāng)式(shì)。对于(yú)在星系团之间的相互作(zuò)用，科学家还引入了外部(bù)场效应(yīng)的概念，指(zhǐ)的是在数百万光年(nián)的规模上，巨大(dà)的(de)质(zhì)量(liàng)之间会产生对彼此特殊的效(xiào)果，这个理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立，这(zhè)意(yì)味着(zhe)我(wǒ)们(men)需要对现在的物理(lǐ)定律进行(xíng)修正，这些发现也让很多(duō)人认为暗物质假(jiǎ)说理论就此终结。但是在宇宙当(dāng)中还(hái)有关于暗(àn)物质存在的其他(tā)的理论证据，这些理论证据是蒙德理论所没(méi)法解释的“引力透镜”。

径向距离(lí)为(wèi)37亿光年的子弹星(xīng)系团(tuán)，由两个(gè)碰(pèng)撞的星(xīng)系团(tuán)所组成，类似这样的星(xīng)团，它们大部(bù)分的(de)普(pǔ)通(tōng)质量都(dōu)在(zài)星(xīng)系的气体当中。当星团以1000万公里(lǐ)/小时发生碰撞的时候(hòu)，星际气体(tǐ)的相互作用就会导(dǎo)致温度的急剧升高(gāo)，速(sù)度大幅降低。所(suǒ)以(yǐ)在理论上，在碰撞之后，子弹星系团大部(bù)分的质量将(jiāng)位于所(suǒ)有这些气体(tǐ)所(suǒ)在的中间区域。那么我们(men)通过什么(me)来验证它的质量区域到底(dǐ)是不是集中在中(zhōng)间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯(bó)太空望远镜传回了(le)宇宙当中第一张全(quán)彩的高清照(zhào)片，在照片中我们(men)可以明(míng)显地看(kàn)到很多星系似乎被拉(lā)伸产生(shēng)了巨大的形(xíng)变(biàn)。其(qí)实这(zhè)些(xiē)星系(xì)本身并不是真的被扭曲了(le)，也不是韦伯望(wàng)远镜出了什么问(wèn)题，而是(shì)这样极(jí)遥远的天体和我们地(dì)球上的观(guān)测者(zhě)之间。被(bèi)一个质量超级巨大的天体遮挡(dǎng)，这个超大质量的东西的引力，会(huì)使身后更(gèng)遥远星系的光都(dōu)发生了(le)扭曲(qū)。这个现象就是引(yǐn)力透镜效应。这个(gè)巨大的天体可能是超大(dà)质量的(de)黑洞或者是暗(àn)物质。

所(suǒ)以当人(rén)们对子弹星(xīng)系团观测(cè)的时候，发现它的(de)大质(zhì)量(liàng)区(qū)域并(bìng)不是在中间，而是在两侧。所以最好(hǎo)的(de)解释方法就(jiù)是当星团发生全(quán)部的(de)碰撞(zhuàng)时，可(kě)被观测到的质量气体被卡在了中间，暗物质则直接通过了这(zhè)个(gè)区域，并在(zài)两边形成了引力透镜。对子弹星系团的引力透镜研究也(yě)被认为是暗物质(zhì)存在的迄(qì)今(jīn)为止最好(hǎo)的理论(lùn)证(zhèng)据。

除此(cǐ)之外，还有(yǒu)来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开(kāi)始(shǐ)，38万年之(zhī)后，可见光终于可以畅通(tōng)无阻地穿越在宇宙当中了。经过了(le)130多亿年之(zhī)后，这(zhè)些光在宇宙空(kōng)间背景上留下了各(gè)相同性(xìng)的(de)微(wēi)波辐射。其中红(hóng)色(sè)的部分表示(shì)温(wēn)度(dù)较高的区(qū)域，蓝(lán)色则表示(shì)相对较冷(lěng)的区域，但(dàn)实际上它们之间的温差只有万分之(zhī)一。

科学(xué)家们通过对前景背(bèi)景分(fēn)离后的二值(zhí)图像进行(xíng)连通域提取和标(biāo)记之后发现，如(rú)果宇宙(zhòu)当中没有暗物质(zhì)，图形看(kàn)起来不应该(gāi)是这样的(de)，而(ér)随着暗物质的增加，一些峰(fēng)值的幅度会减小，才变(biàn)得(dé)看起来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙(zhòu)微波(bō)背景辐(fú)射的测量值，我们(men)需要的暗物质大(dà)约是(shì)普通物质的5倍。这个数(shù)字与解(jiě)释星系(xì)当中恒星运动所需要的暗(àn)物(wù)质(zhì)比例是一致的。这就(jiù)意(yì)味(wèi)着。

用了一个简单的理论(lùn)框架，就很好地(dì)解释(shì)了很多不同的观(guān)测(cè)结果。而暗(àn)物质的本(běn)质就是宇宙当(dāng)中存(cún)在着某种类(lèi)型的粒子(zi)，它们(men)不参(cān)与任何其他的电磁作用(yòng)，只(zhǐ)通过引力来相互作(zuò)用。所以如果能够找到这种(zhǒng)粒(lì)子的存在，就(jiù)相当于找到了(le)暗物质存在(zài)的实际证据。这种粒子(zi)到底(dǐ)是什么？科学家们已经提出(chū)了数十种的假想目标，而要寻找这些不同(tóng)的(de)目标粒子所需要的实验方式也不相(xiāng)同。在过去的几(jǐ)十年当(dāng)中(zhōng)，人类为了寻(xún)找这(zhè)些看不见、摸不(bù)到，几(jǐ)乎(hū)不会与(yǔ)常规(guī)物质(zhì)相(xiāng)互(hù)作用的“暗物质”，科学家们已经进(jìn)行了超过50次的(de)实验，却(què)没(méi)有任何实质性(xìng)的发现(xiàn)，除(chú)了一个地方，意大利的格兰(lán)萨索山，隶属于阿尔(ěr)卑(bēi)斯山(shān)脉。

在山下(xià)1400米(mǐ)处的(de)地(dì)下(xià)矿(kuàng)井当中(zhōng)，藏着(zhe)地球上最(zuì)大的(de)地(dì)学(xué)实验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层(céng)楼高的探(tàn)测器(qì)，一直致力于(yú)寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自(zì)1997年以来，这里的科学(xué)家声称观测到(dào)了某种信号(hào)。经过了20多年的数(shù)据收(shōu)集，人们发现了一个(gè)有趣的事(shì)情。探(tàn)测率(lǜ)会在每年的6月份达到峰值(zhí)，然后在11月降到(dào)最低，而且在20年(nián)当(dāng)中每年(nián)都是一样。一(yī)些(xiē)科(kē)学家(jiā)认为(wèi)这(zhè)可能(néng)是人(rén)类发现暗物(wù)质的第(dì)一个直接证据。

但是为什么(me)暗物(wù)质会产(chǎn)生(shēng)周期性的年度信号呢？刚才我们讲了太阳(yáng)系正在以220公里/秒的速度围绕着银河系进(jìn)行(xíng)移(yí)动，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意味(wèi)着我们也(yě)在以这样的速(sù)度在(zài)穿越着暗物质(zhì)流，这个过程中(zhōng)会产生相应的振荡，同时(shí)地球(qiú)又以30公里/秒的速度围绕(rào)太阳进行(xíng)旋(xuán)转。所以有半年的时(shí)间，地球围绕太阳的(de)方向与太(tài)阳环绕银河系的方向是一(yī)致(zhì)的，而(ér)另外半年则(zé)与之相反(fǎn)。

而(ér)在6月份(fèn)的时候，地球(qiú)与太阳的方向正好达到完全一致，这(zhè)是理论上地球穿越暗物质流(liú)最快的时(shí)段。而在11月(yuè)份，又(yòu)恰好达到了最慢值。尽(jǐn)管(guǎn)在实际的情况(kuàng)中，太阳系相对(duì)银河(hé)系的平面呈现(xiàn)了(le)60度(dù)的(de)倾斜，但是这并不影响这(zhè)个(gè)理论的有(yǒu)效性。

因(yīn)此科学家认为这可以用来解释，研究人员们所观测到(dào)的(de)周期性信(xìn)号。当然也可能有其他的情况，造成这种年度周期信号(hào)的差异也可能是温(wēn)度、湿度、土壤中的水分(fēn)、高山上的积(jī)雪(xuě)，甚至连意大利游(yóu)客的数量也(yě)符(fú)合这个周期的(de)规律。

所以，科(kē)学(xué)家们又在南(nán)半球建立了(le)一个几乎相同的实验室，这里的季节与之前(qián)的实(shí)验室正(zhèng)好(hǎo)相反，而在这里，地球穿过暗物质流的运动特征和第一个实验室是一样的。

因此，如果在这里可以得到相同的(de)信(xìn)号(hào)，就可以成为(wèi)暗物质所(suǒ)存在的非常有力的(de)证据了。但是由于这个实验室(shì)刚刚建(jiàn)成不久(jiǔ)，所以截至目(mù)前还(hái)无法提供(gōng)相应的数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一(yī)台新的望远(yuǎn)镜，这台太空望(wàng)远镜叫做“南希格雷(léi)斯(sī)罗曼”，它的主镜大小跟(gēn)哈勃望远镜相同，但它(tā)的宽视场仪器提供的视野是哈勃(bó)红(hóng)外仪器的100倍。南希格雷斯罗(luó)曼太(tài)空望远镜其中一个关键的用(yòng)途就是(shì)探索暗物质背(bèi)后的奥秘，对于探(tàn)测的结(jié)果(guǒ)，我们只能(néng)拭(shì)目以待了。费米实验(yàn)室(shì)粒子天体物(wù)理中心的科(kē)学家丹琥珀和(hé)贾森斯特芬研究发现，如果暗物质(zhì)存(cún)在，它们极有可(kě)能拥有另一种神秘的效应，这种暗物质效应，会支持(chí)宇宙(zhòu)当中生命的诞生，或者(zhě)说是生命(mìng)进化的一个重要因素。

如果这(zhè)一理(lǐ)论得到进一步的证实(shí)，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会意味着人(rén)类(lèi)并不孤单呢(ne)？或(huò)许在宇宙当中某个角(jiǎo)落(luò)的行星上，暗物质正(zhèng)在(zài)通过这样的效应创造生(shēng)命(mìng)。当(dāng)然，这些推(tuī)论的大(dà)前提(tí)是要先找到暗(àn)物质存在(zài)的实际证据。那(nà)么小伙伴们，你们觉得(dé)暗物(wù)质到底(dǐ)存不存在呢(ne)？喜欢请点赞，你的支持(chí)是我(wǒ)更新的动(dòng)力！

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