宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学无法解释的“暗物(wù)质”？暗物(wù)质又究(jiū)竟是什么？人类(lèi)为了寻找暗物质存在(zài)的(de)证据，科学(xué)家们在(zài)过去(qù)的几十年当中进行(xíng)了(le)超过50次的(de)长(zhǎng)期实验，但(dàn)是却没有发(fā)现任何(hé)的有效证据。除(chú)了一(yī)个地方，在1687年出版的自(zì)然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力(lì)定律，它揭示了宇宙(zhòu)中天(tiān)体(tǐ)运动的规律。往后的几百年(nián)来，当天文学家们发现某些(xiē)天体运行轨(guǐ)道出现异(yì)常，不符合万有引力定(dìng)律的时候，他们就会知(zhī)道，周围(wéi)一定有未知的(de)天体通过引力在摄动它的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行轨道的异(yì)常，推(tuī)算并且发现了海王星的(de)存(cún)在(zài)。另(lìng)外，哈雷(léi)彗星、冥王星的(de)发现(xiàn)都是应用万有引力定律所取(qǔ)得重大天文成就(jiù)的例(lì)子。但是(shì)这些(xiē)发现都是(shì)在恒(héng)星(xīng)系统的尺度当中，可当我(wǒ)们上升到(dào)星(xīng)系或(huò)者(zhě)是星团的尺度，事(shì)情就开始变得(dé)诡异了(le)。

1933年，瑞(ruì)士(shì)的(de)物理学家(jiā)弗里茨兹(zī)威基正在(zài)研究(jiū)和测量(liàng)后发星系团的质量(liàng)。这是一个由(yóu)数千个星系所(suǒ)组成(chéng)的(de)巨大(dà)星系团，这些星(xīng)系被引(yǐn)力(lì)束缚(fù)在一起(qǐ)。测量星(xīng)系团的质量一般会(huì)使用到两(liǎng)种方法，当两种(zhǒng)方(fāng)法结果一致(zhì)，就可(kě)以(yǐ)确定(dìng)其(qí)质量的(de)范围。

第一种是获得其(qí)"光(guāng)度(dù)学的质量"，需要的数据是(shì)测量各个星系的光度。

第二(èr)种(zhǒng)是动力(lì)学质量的计算，是利(lì)用(yòng)光谱红移测量星系团(tuán)中的各个星系相对于星系团的运动速(sù)度。当(dāng)测(cè)量(liàng)结果出(chū)来之后，兹(zī)威基彻底懵了，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度学质量”的400倍(bèi)。这意味着(zhe)，后发(fā)座星系(xì)团有99%的质量消失了，或(huò)者说这99%的质量并不以可见光的形式所存在，我(wǒ)们无法(fǎ)看到(dào)。最诡异的是，在测量速度(dù)的过程中，兹威基发现星系(xì)团中很多星系的速(sù)度(dù)比理论上要快得多(duō)，按照牛(niú)顿的运动(dòng)学定律，仅(jǐn)靠(kào)这些可见星系的质量所产生(shēng)的引力是无法将它们(men)束缚在星(xīng)系(xì)团内的(de)，它们早(zǎo)就(jiù)应(yīng)该被抛出星(xīng)系团之(zhī)外了，除非有一种神秘的力量在起作(zuò)用(yòng)，这(zhè)种(zhǒng)力(lì)量来源于某种隐形的物质(zhì)。

据此，兹维基提出了这(zhè)样部分不(bù)可见(jiàn)的(de)暗质，它不发散光(guāng)、吸光、反(fǎn)射光(guāng)，但是(shì)它们(men)却占据着宇宙中绝大部分(fēn)的质(zhì)量。只(zhǐ)是当时(shí)的人们对这样(yàng)的(de)一种说法不屑(xiè)一(yī)顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这个(gè)词(cí)才再一(yī)次(cì)出现。天文学(xué)家维拉(lā)鲁宾和肯特福特在观测仙(xiān)女座星(xīng)系中的恒(héng)星运(yùn)动。理论上(shàng)来说，距离中心越(yuè)远的(de)恒星在(zài)其轨道(dào)上(shàng)的运(yùn)行速(sù)度就会越慢(màn)。但是他们观测的(de)结果却让人感(gǎn)到不可思议。

随着与中(zhōng)心距(jù)离的增加，恒星的旋(xuán)转速度几乎保持不(bù)变(biàn)。可是根据牛顿(dùn)的万有引力定(dìng)律，在星系(xì)当中如果没有足够大的质量来吸引它(tā)们，这些外(wài)围的恒星早就被甩到宇宙(zhòu)当(dāng)中了。基于这种现象(xiàng)，科学(xué)家们会使用一(yī)种相(xiāng)对标准的方(fāng)法来解释暗物质的存在(zài)，这种方法就(jiù)是测量星系当(dāng)中气体(tǐ)在X轴上距离(lí)星(xīng)系中(zhōng)心的距离，以(yǐ)及在Y轴(zhóu)上气体(tǐ)的旋转速(sù)度。如果出现异(yì)常(cháng)的结果，就认为是由(yóu)暗物质(zhì)的力(lì)量进(jìn)入其中。

于是(shì)科学家(jiā)们(men)通过(guò)射电(diàn)望远镜测(cè)量了距离星(xīng)系中心(xīn)更远(yuǎn)距离(lí)的氢元(yuán)素(sù)，发现它们(men)的旋转速度并不符(fú)合牛顿的力学(xué)定律。我(wǒ)们(men)的太阳系也不例(lì)外，太(tài)阳系位于银河(hé)系的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光(guāng)年，根据万有引(yǐn)力定律(lǜ)进行(xíng)计算，太阳系的运行速度应该是(shì)160千米(mǐ)/秒，但(dàn)实际上，太阳系正在以220千米/秒的速(sù)度围绕银河系旋转，这个(gè)实际速度远远大于理论速(sù)度，那么产生以(yǐ)上这种向心加速度(dù)的原因很(hěn)可能就是(shì)存在着一种(zhǒng)我们看(kàn)不(bù)到的(de)物质，是这些暗物质(zhì)的引力效应将星(xīng)系聚集在了一起。

也是(shì)从这时开始，越来越多的(de)研(yán)究人员开始相信暗物质的存在。科学家(jiā)根(gēn)据星系(xì)外恒星轨道的(de)速度(dù)，估算在星(xīng)系当(dāng)中暗物质(zhì)的质量(liàng)占整(zhěng)个星系质量的(de)85%。但是，暗物质(zhì)并(bìng)不(bù)是唯(wéi)一可以解(jiě)释这个现象的原因。在一项新的研究当中，科学家们发现(xiàn)，几(jǐ)乎(hū)没有引力效应的(de)遥远恒(héng)星之间，也会出现速度上的微小差异。另外，天(tiān)文学家还发现(xiàn)了一个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离(lí)地球大约2.5亿光年，大(dà)小(xiǎo)和银(yín)河系(xì)不多(duō)，但(dàn)是星系(xì)当中存在的恒星数量却(què)只(zhǐ)有银(yín)河系的(de)千分之一。

所以在理论上，该星(xīng)系必须存在暗物质(zhì)，否则就会分崩离析。但是科学家们使(shǐ)用最先进的望远镜对其进行了(le)40个小时的详细测量之后，发(fā)现星系中的恒(héng)星运动是可以用正常(cháng)的(de)物质和力学定律(lǜ)来解释的。那么又有人提出，也(yě)许(xǔ)该星系的暗物质，已经(jīng)被附近的另(lìng)一个(gè)大星(xīng)系(xì)剥离了。奇怪(guài)的是，它的附近没有任何(hé)星系存在。造(zào)成这些现象的除了暗物质的(de)假说之外，另一种可能就是(shì)人(rén)类对(duì)引力(lì)的理解还不(bù)够全面，引力很可能在(zài)不(bù)同尺度空间中的工作方式是(shì)不同(tóng)的，这意味着在行星系尺度中的天体(tǐ)会沿(yán)着它们(men)的轨(guǐ)道，按照我们所理解的方式运动。但是上升(shēng)到星系和星团的尺度(dù)，引力之间的相互作用则是不同(tóng)的方式。对于在星(xīng)系团之间的相互(hù)作(zuò)用，科学家还引入了外部场(chǎng)效应的概念(niàn)，指(zhǐ)的(de)是在(zài)数百万光年的规模上，巨大的(de)质量之间会产(chǎn)生对彼此(cǐ)特(tè)殊的效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如(rú)果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意味着(zhe)我们需要对(duì)现在的物理定律进(jìn)行修(xiū)正，这(zhè)些发(fā)现(xiàn)也让很(hěn)多(duō)人认(rèn)为暗物质假说理论就(jiù)此终结。但是在宇(yǔ)宙当中还有关于(yú)暗物(wù)质存在的(de)其他的理论证(zhèng)据，这些理论(lùn)证(zhèng)据是(shì)蒙(méng)德理论(lùn)所没法(fǎ)解释的“引力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿(yì)光年的子弹星(xīng)系团(tuán)，由两个碰撞的星系团(tuán)所(suǒ)组(zǔ)成，类似这样(yàng)的星团，它们(men)大部分的(de)普通(tōng)质量都在星(xīng)系的气(qì)体当中(zhōng)。当星团以1000万(wàn)公里(lǐ)/小时发(fā)生碰撞(zhuàng)的时候，星(xīng)际气体的相互作用(yòng)就会导致温(wēn)度(dù)的急(jí)剧(jù)升高，速度大幅降低(dī)。所以在(zài)理论上(shàng)，在碰撞之后(hòu)，子弹(dàn)星系团(tuán)大部分的质量将位于所有这些气(qì)体所在的(de)中间区域。那(nà)么我们通过什么来验证它的质量区域到(dào)底是不是集中在中(zhōng)间(jiān)呢？前(qián)不(bù)久，詹姆斯韦伯太(tài)空望远镜传回(huí)了宇(yǔ)宙当中第(dì)一张全(quán)彩的高清照片，在(zài)照片中(zhōng)我们可(kě)以(yǐ)明显地看到很多星系(xì)似乎被拉伸(shēn)产生了巨大的形变(biàn)。其实这些(xiē)星系本(běn)身并不是真的被扭曲了，也不是韦(wéi)伯望远镜出了什么问(wèn)题，而是(shì)这样(yàng)极遥远的(de)天体(tǐ)和我(wǒ)们地球上的观(guān)测(cè)者之间。被一个质量超级巨(jù)大的天体遮挡，这个(gè)超大质量(liàng)的东西(xī)的(de)引力，会使身(shēn)后更(gèng)遥远星系的光都发(fā)生(shēng)了扭曲。这(zhè)个(gè)现象就是(shì)引力(lì)透(tòu)镜效应。这(zhè)个巨大的天体可能是超(chāo)大(dà)质量(liàng)的黑洞或者是暗物质。

所(suǒ)以当人(rén)们对(duì)子(zi)弹星系团观测(cè)的时(shí)候，发现它的大质(zhì)量区域并不(bù)是在中间，而(ér)是在两侧。所以(yǐ)最好的(de)解释方(fāng)法就是当(dāng)星团发生全部(bù)的碰撞时，可被观测到的质量气体被卡在了中间，暗物质则直(zhí)接通(tōng)过了这个区(qū)域，并在两边(biān)形(xíng)成(chéng)了引力(lì)透镜。对子弹星系团的引(yǐn)力透镜研究(jiū)也被认为是暗物(wù)质存在(zài)的(de)迄今为止最好的(de)理论(lùn)证据。

电冰箱嗡嗡响是怎么回事，冰箱噪音大嗡嗡作响怎么解决atio="0.5929919137466307" data-type="jpeg" data-w="1484" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/3b484d043bd3430.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

除此之(zhī)外，还有来自宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)最(zuì)古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终于可以畅(chàng)通无阻地穿越在(zài)宇宙(zhòu)当中了。经(jīng)过(guò)了130多亿年之后，这些(xiē)光(guāng)在(zài)宇宙空间(jiān)背景(jǐng)上(shàng)留下了各相同性的微波辐射(shè)。其中红色的部分表示温度较高的区域，蓝色则表示(shì)相对(duì)较冷的区域(yù)，但实际上它们之间(jiān)的温(wēn)差只有万分(fēn)之一(yī)。

科(kē)学(xué)家们通过对前(qián)景背景分(fēn)离后的二值图像进行连(lián)通域提取(qǔ)和标记之后发现，如果宇宙当中(zhōng)没(méi)有暗物(wù)质，图形看起来不(bù)应该是这样的，而随着暗物质的增(zēng)加，一些峰值的幅度(dù)会(huì)减小，才变得看起来(lái)“和谐”。为(wèi)了(le)匹(pǐ)配宇宙微波背景(jǐng)辐射的测量值，我们需要的(de)暗(àn)物质大约是普通物质的(de)5倍。这个数(shù)字与解释星(xīng)系当中恒星运动所需要的(de)暗物(wù)质比例是一致(zhì)的。这就意味着。

用了一个简(jiǎn)单的理论框架(jià)，就很好地解(jiě)释了很多不同的观测(cè)结果。而(ér)暗(àn)物(wù)质的本质就是宇宙当中存(cún)在着某种类型的粒子(zi)，它(tā)们(men)不参与任何(hé)其他的电磁作(zuò)用，只通过引力来相互作用(yòng)。所以(yǐ)如果能够找到(dào)这种粒子的存(cún)在，就相当于找(zhǎo)到了暗(àn)物质存在(zài)的实际证据。这种粒子(zi)到底是什么？科学家们已经提出了数十种(zhǒng)的(de)假想目标，而(ér)要寻找这些不同的(de)目标粒子所需要(yào)的实验方式也不(bù)相(xiāng)同(tóng)。在过去的几十年当中(zhōng)，人类为了寻(xún)找这些(xiē)看(kàn)不见(jiàn)、摸(mō)不(bù)到，几乎不(bù)会(huì)与常规物(wù)质相互作用的“暗物质”，科(kē)学家们已经进行了(le)超过50次的实验，却没有任何实质(zhì)性(xìng)的发现(xiàn)，除了一个(gè)地方，意大利(lì)的格(gé)兰萨索(suǒ)山，隶属于(yú)阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处的地(dì)下矿井当中，藏着地球(qiú)上(shàng)最(zuì)大(dà)的地学实验室，这个实(shí)验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼高的探测器，一直致力于寻(xún)找暗物(wù)质粒子(zi)的周(zhōu)期性(xìng)震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里的(de)科学(xué)家声称观测(cè)到了某种(zhǒng)信(xìn)号。经(jīng)过了(le)20多年的数据(jù)收集，人们(men)发现(xiàn)了一(yī)个有趣的事情。探测(cè)率会在每年的6月份达(dá)到峰值，然后在11月(yuè)降到最低(dī)，而且在20年当中每年(nián)都是一样(yàng)。一些科学家认为这可能是(shì)人类(lèi)发(fā)现暗物质的第一个直接证据(jù)。

但是(shì)为什(shén)么暗(àn)物质会产(chǎn)生周期性的(de)年度信号呢？刚才(cái)我们讲了太(tài)阳(yáng)系正在以220公里/秒的速度(dù)围绕着银河系进(jìn)行移(yí)动，那么如果(guǒ)暗物质存在宇宙(zhòu)当中(zhōng)，这意味着(zhe)我们也在以这样的速度在穿越着暗物(wù)质流，这个过程(chéng)中会产(chǎn)生相应的振荡，同(tóng)时地球又以30公里/秒的(de)速度围绕太(tài)阳进行旋转。所以(yǐ)有半年的时间，地球(qiú)围(wéi)绕太阳的(de)方向与太阳环(huán)绕银河系的方向(xiàng)是一致的(de)，而另外(wài)半年则与(yǔ)之相反(fǎn)。

而在(zài)6月(yuè)份(fèn)的时候，地球与太阳的方向正好达到(dào)完全一致，这是(shì)理论上地球(qiú)穿越暗物质流最(zuì)快的时段。而在(zài)11月份，又恰好达到(dào)了最慢值。尽管在实际的情况中，太(tài)阳系(xì)相对银河系(xì)的平面呈现了(le)60度的倾斜，但是这并不影响这个理论的有效性(xìng)。

因此(cǐ)科(kē)学家认为(wèi)这(zhè)可以用来解释，研(yán)究人员(yuán)们所观测到的(de)周期性信号。当然也可能有其他的情况，造成这种年度周(zhōu)期信号的差(chà)异也可能是温度、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高山上的(de)积雪，甚至连意大利(lì)游客的(de)数量(liàng)也(yě)符合这个(gè)周(zhōu)期的规(guī)律。

所以，科学(xué)家们(men)又在(zài)南(nán)半球(qiú)建立了一个(gè)几乎相同的实(shí)验室，这里(lǐ)的季(jì)节与之(zhī)前的实验室(shì)正好(hǎo)相(xiāng)反，而在这里，地球穿过暗(àn)物质流的(de)运动特征(zhēng)和第一个(gè)实验室是一样(yàng)的(de)。

因此，如(rú)果在(zài)这里可(kě)以得到相同的(de)信号(hào)，就可(kě)以(yǐ)成(chéng)为暗物质所存(cún)在(zài)的非(fēi)常有力的证据了。但是(shì)由(yóu)于这个(gè)实验室刚刚建成(chéng)不久，所以截至目前还无法提供相(xiāng)应的数(shù)据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将(jiāng)会(huì)发射一台新的望远镜，这台太(tài)空望远(yuǎn)镜叫做“南希格(gé)雷(léi)斯(sī)罗(luó)曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜(jìng)相同，但它的宽视(shì)场(chǎng)仪器提供的视(shì)野是哈勃(bó)红(hóng)外仪(yí)器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其(qí)中一个关键的用途就是探索暗物(wù)质背后的奥(ào)秘，对于(yú)探测的结果，我们只能拭目以待了。费米实验室粒子天体物(wù)理中心的科(kē)学家丹琥珀(pò)和(hé)贾森斯特芬研(yán)究发现，如果暗物质存在，它们极有(yǒu)可能(néng)拥(yōng)有(yǒu)另(lìng)一种神秘的效(xiào)应，这种(zhǒng)暗物质效应，会支持宇宙当(dāng)中生命的诞生(shēng)，或(huò)者(zhě)说是生命进化的一个重(zhòng)要因素。

如果这一理论得到进一(yī)步的证实，那么遍布宇(yǔ)宙当中的暗物(wù)质会(huì)不会意味着(zhe)人类(lèi)并不孤(gū)单呢？或许(xǔ)在(zài)宇(yǔ)宙当(dāng)中某个(gè)角落的行星上，暗物(wù)质正在通过这样的效应(yīng)创造生命。当然，这些(xiē)推论的大前提是要先找到暗物质存在(zài)的实际(jì)证(zhèng)据。那么小伙伴(bàn)们(men)，你们觉得暗物质到底(dǐ)存不存在呢(ne)？喜(xǐ)欢请点赞，你的(de)支(zhī)持是我更新(xīn)的动力！

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