宇宙是“人为制造”的？为何(hé)会(huì)存在科(kē)学无(wú)法解释的(de)“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟是什么？人(rén)类为(wèi)了寻(xún)找(zhǎo)暗物质存(cún)在的证据，科学家们在过去(qù)的几十年当中进(jìn)行了超(chāo)过50次的长期实验，但是却(què)没有(yǒu)发现任何的有效证据(jù)。除了一个地方，在1687年出版的自然哲学数学原理一书(shū)中，埃萨克牛顿发表了万有引力(lì)定(dìng)律(lǜ)，它揭示(shì)了宇宙中天(tiān)体(tǐ)运(yùn)动(dòng)的规律(lǜ)。往后(hòu)的(de)几百年(nián)来(lái)，当天(tiān)文学家们发(fā)现某(mǒu)些(xiē)天体(tǐ)运行轨道出(chū)现异常，不符合万有引力(lì)定律的(de)时候，他们就会知道，周围一(yī)定有未知的天体通过引力在摄动它的(de)轨(guǐ)道。比(bǐ)如在(zài)1846年，奥本勒(lēi)维(wéi)耶(yé)就通(tōng)过天王星运行轨道(dào)的异(yì)常，推算(suàn)并且发(fā)现(xiàn)了(le)海(hǎi)王星的(de)存在(zài)。另外，哈(hā)雷彗星(xīng)、冥王星的发现都是应用万(wàn)有引力定律所取得重大天(tiān)文成就的(de)例子。但是(shì)这些发现(xiàn)都是在恒星系统(tǒng)的(de)尺度(dù)当(dāng)中(zhōng)，可当我(wǒ)们上升到星系或者是星团的尺度，事(shì)情就(jiù)开始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士(shì)的(de)物理学家弗里茨兹威基正在研究和测(cè)量后发星系团的质(zhì)量。这是一个由数(shù)千个星系(xì)所组成的巨(jù)大(dà)星系团，这(zhè)些星系(xì)沪上两支花暗指谁 沪上两支花是哪两家被(bèi)引力束缚在(zài)一起(qǐ)。测(cè)量星(xīng)系团(tuán)的(de)质(zhì)量一般会使用(yòng)到两种(zhǒng)方法，当两种方法结果一致，就可以确定其质量(liàng)的范围。

第一(yī)种是(shì)获得(dé)其(qí)"光度学的质(zhì)量"，需要的数据是测量各个星系(xì)的光度。

第二种是动力学质量(liàng)的计(jì)算，是利用光谱红(hóng)移测量星系团中的各个星系相对于(yú)星系(xì)团的运动速度。当测量结果出来之后，兹(zī)威(wēi)基彻底懵了，“动力学质量(liàng)”竟然是“光度学质(zhì)量”的400倍。这意味(wèi)着，后发(fā)座(zuò)星系团有99%的(de)质量消失了，或(huò)者说这99%的(de)质量并不以可见光的形式所存在，我(wǒ)们无法看到。最诡(guǐ)异的是(shì)，在测量速度的过程中(zhōng)，兹威基发(fā)现星系团(tuán)中很多星系的速度(dù)比理论上(shàng)要快得多(duō)，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星系的质量所产生的引力是无法将它(tā)们束缚在星系团(tuán)内的，它们早就应(yīng)该被(bèi)抛出星(xīng)系(xì)团之(zhī)外了，除非有一种神(shén)秘的力量在(zài)起作用，这(zhè)种力量来(lái)源于某种隐形(xíng)的(de)物质。

据此，兹维(wéi)基提出(chū)了(le)这样部(bù)分不可(kě)见的暗质，它不发散光(guāng)、吸(xī)光(guāng)、反射光，但是它(tā)们(men)却占据着宇宙中绝大部分的质(zhì)量。只是当(dāng)时的人(rén)们对这样的一种说法不屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗(àn)物质(zhì)”这个词才再一次(cì)出现。天文学(xué)家维拉鲁宾(bīn)和肯(kěn)特(tè)福特在观测(cè)仙女座星(xīng)系中的(de)恒星运动。理论上来说，距离(lí)中心越(yuè)远(yuǎn)的恒星在(zài)其(qí)轨道上的(de)运行速度就会(huì)越慢。但是他们观测(cè)的结(jié)果却(què)让人(rén)感(gǎn)到(dào)不可思议。

随着与中心距离(lí)的增加，恒星的旋转速度几乎保持不变(biàn)。可是(shì)根据牛顿的(de)万有引力定律，在星系(xì)当(dāng)中如果(guǒ)没有(yǒu)足够大的质量来吸引(yǐn)它(tā)们，这些外围的恒(héng)星(xīng)早(zǎo)就被甩到宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)了(le)。基于这种(zhǒng)现象，科学家们会使用一种相对(duì)标准(zhǔn)的方法(fǎ)来解释(shì)暗物质的(de)存在，这种方(fāng)法就是(shì)测(cè)量(liàng)星系当(dāng)中气(qì)体在X轴上距(jù)离星系中(zhōng)心的距离，以及在Y轴(zhóu)上(shàng)气体的旋转速度。如果出现(xiàn)异常的(de)结果，就(jiù)认为是由暗物质的力量进入其中。

于是(shì)科学家们通过(guò)射电望(wàng)远镜测量了距(jù)离星(xīng)系中心更(gèng)远距离的氢元素，发现它们的旋转速度并不符合(hé)牛顿(dùn)的力学定律。我们的太阳系也不例(lì)外(wài)，太阳系位于银河系的第(dì)三悬臂(bì)之(zhī)上，距离(lí)银河系中(zhōng)心2.6万光年，根据万(wàn)有引力定律进行(xíng)计算，太阳系的运行速度应(yīng)该是160千米/秒(miǎo)，但实(shí)际上，太阳系正在(zài)以(yǐ)220千米(mǐ)/秒的速度(dù)围(wéi)绕银河系旋转，这(zhè)个实际速度远(yuǎn)远大于(yú)理论速度，那么产生以上这(zhè)种向心(xīn)加速(sù)度(dù)的(de)原(yuán)因很可能就是存在(zài)着(zhe)一种我们看(kàn)不到的物质，是(shì)这(zhè)些暗物质的引(yǐn)力效应将星系聚集在了一起(qǐ)。

也是从这时(shí)开(kāi)始，越来越多的研究人(rén)员开始(shǐ)相信暗物质的存在。科学家根据星系外恒星轨道(dào)的速(sù)度，估(gū)算在星(xīng)系当中暗物质(zhì)的质量(liàng)占整(zhěng)个星(xīng)系质量的(de)85%。但(dàn)是(shì)，暗物(wù)质并不是(shì)唯一(yī)可以解释这个现象的原因。在一(yī)项新(xīn)的研究当中，科学家们(men)发现，几(jǐ)乎没有引(yǐn)力效应的遥远恒(héng)星(xīng)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)了一个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星(xīng)系(xì)距离(lí)地(dì)球大约2.5亿光年，大小和银河(hé)系(xì)不多，但是星系当中存在的恒星数量却只有银河(hé)系的千(qiān)分之一(yī)。

所以在理论上，该(gāi)星系必须(xū)存在暗物质，否则就(jiù)会分崩离(lí)析。但是科学家(jiā)们使用最先(xiān)进的望(wàng)远镜对其进行了40个小时的详细测(cè)量(liàng)之后，发现(xiàn)星(xīng)系(xì)中(zhōng)的恒(héng)星运动(dòng)是可(kě)以用正常的物(wù)质和力学定律来解释的。那么又有人(rén)提出，也许该星(xīng)系的(de)暗物(wù)质，已经被附近的(de)另一个大星系(xì)剥(bō)离了(le)。奇怪的是，它(tā)的附近没有任何星系存在(zài)。造成(chéng)这些现象的除了(le)暗物质的假说之外，另一种可能(néng)就是人类对引力的理解还不够全面，引力(lì)很可能在不(bù)同尺(chǐ)度(dù)空间中的工作方式是不同(tóng)的，这意(yì)味(wèi)着在(zài)行星系(xì)尺(chǐ)度中的天体(tǐ)会沿(yán)着它们(men)的轨道，按照我们(men)所理解的方(fāng)式运动(dòng)。但是上升到星(xīng)系和星(xīng)团的尺度，引力之间的相互作用则是不同(tóng)的方式。对于在(zài)星系团之间的相互作(zuò)用，科学家还引入了外部(bù)场(chǎng)效应的概念，指的是在数百万光年的规模上，巨大(dà)的(de)质量之间会产(chǎn)生对彼此特(tè)殊(shū)的(de)效果(guǒ)，这个理(lǐ)论叫(jiào)做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理论(lùn)成(chéng)立，这意(yì)味着我们(men)需要对(duì)现在(zài)的物理定律(lǜ)进行修正，这些发现也让很多人认为(wèi)暗(àn)物质假说理论就(jiù)此终结。但(dàn)是在宇宙当中还有关于暗物质存在的其他的理论(lùn)证据(jù)，这些理论证据是蒙德理(lǐ)论所没法解释的“引力透镜”。

沪上两支花暗指谁 沪上两支花是哪两家oding="async" data-ratio="0.5597331716191631" data-type="jpeg" data-w="1649" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/18fc0a6e444b507.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

径向距离为37亿光年(nián)的子弹(dàn)星系团，由两个碰(pèng)撞(zhuàng)的星系团所组成，类似这样(yàng)的(de)星(xīng)团，它们大部分的普通质量都在星系(xì)的气体(tǐ)当中。当星团以1000万公里(lǐ)/小时发生碰(pèng)撞的时候，星(xīng)际气体的相互作用就会导(dǎo)致温度(dù)的急剧(jù)升高，速度(dù)大幅降(jiàng)低。所(suǒ)以(yǐ)在理(lǐ)论上，在碰撞之后(hòu)，子弹星系团大部分的质量将(jiāng)位于所有这些气体所在(zài)的中间区域(yù)。那么我们通过什么(me)来验(yàn)证(zhèng)它的质量区域到底是不是集中在中间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回(huí)了宇宙当中第(dì)一张全彩的高清照片，在照片中我们可(kě)以明显(xiǎn)地看到很多星系(xì)似(shì)乎被拉伸产生了(le)巨(jù)大的(de)形变。其实这些星系本身(shēn)并不是真的被扭曲了，也不是(shì)韦伯望(wàng)远(yuǎn)镜出了什么问题，而是(shì)这样极遥远(yuǎn)的天体和我(wǒ)们(men)地球上的观测者之间。被一(yī)个质量超级巨大的天体(tǐ)遮挡，这个超大(dà)质(zhì)量的东西的引力，会使身后更遥远星系的(de)光(guāng)都发(fā)生了扭曲。这个现(xiàn)象就(jiù)是引力透镜效应。这个巨大的天体可能是超大质量的(de)黑洞(dòng)或(huò)者是暗物质(zhì)。

所以当人们对子弹星系团观(guān)测的时候，发现它(tā)的大质量区域(yù)并不是在中(zhōng)间，而(ér)是在两侧。所以(yǐ)最好的解释(shì)方法就是当星(xīng)团发生全(quán)部的碰(pèng)撞(zhuàng)时(shí)，可被观测(cè)到的(de)质(zhì)量(liàng)气体被卡在了中间，暗物质则直接通(tōng)过(guò)了这个(gè)区域，并在两(liǎng)边形成了(le)引力透镜(jìng)。对子弹星(xīng)系团的(de)引(yǐn)力(lì)透镜研究也被认为是(shì)暗(àn)物质存在的(de)迄今为止最好(hǎo)的(de)理论证据(jù)。

除此之外，还(hái)有来自(zì)宇宙当中最(zuì)古老的光。从宇宙大爆炸开(kāi)始，38万年(nián)之后(hòu)，可见光终于可(kě)以畅通无阻地穿(chuān)越在宇宙当中了。经过了130多(duō)亿(yì)年之后，这些光在宇(yǔ)宙空间背景上留下了各相同性的(de)微波辐射(shè)。其中红色的部(bù)分(fēn)表示温度较高的区域(yù)，蓝色则(zé)表(biǎo)示相对较冷的(de)区域，但(dàn)实际上它们之间(jiān)的温差(chà)只有(yǒu)万分之一。

科学家们通过对前(qián)景背景分离后的二值图像(xiàng)进(jìn)行连通域(yù)提取和标(biāo)记之后发现，如(rú)果宇宙当中没有暗物质，图(tú)形看(kàn)起(qǐ)来不应该是这样的，而随着暗物质(zhì)的增(zēng)加，一些峰值的(de)幅(fú)度会减(jiǎn)小，才变得看(kàn)起(qǐ)来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微波背景辐射的(de)测量值(zhí)，我们(men)需要的暗物质大约是普(pǔ)通物质的5倍。这(zhè)个(gè)数字与解释星系当中恒星运(yùn)动所需要(yào)的暗物质比例是(shì)一(yī)致(zhì)的。这(zhè)就意味着。

用了(le)一个简单的理论框架，就很好地(dì)解释了很多不(bù)同(tóng)的观测结果(guǒ)。而暗物质的本质(zhì)就(jiù)是宇宙(zhòu)当中存在着某种(zhǒng)类(lèi)型(xíng)的粒子(zi)，它们不(bù)参与任何其他(tā)的电磁作用，只通过引(yǐn)力来相互作用。所(suǒ)以(yǐ)如果能够找到(dào)这种粒子(zi)的(de)存(cún)在，就(jiù)相当于找到了暗物质存在的实际证(zhèng)据。这种(zhǒng)粒子到底是什(shén)么？科学家(jiā)们已经提出了数十种的假(jiǎ)想目标，而(ér)要寻找这些不同的目标粒子所需要(yào)的实验(yàn)方(fāng)式也不相(xiāng)同。在(zài)过去的几(jǐ)十年(nián)当中，人类(lèi)为了寻找(zhǎo)这些看(kàn)不(bù)见、摸(mō)不(bù)到，几(jǐ)乎不会与常规物质相互作用(yòng)的“暗物质”，科学(xué)家们已经进行了超过(guò)50次的实验，却没有任何实质性的发现，除了一个(gè)地方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的(de)地下矿井当中，藏着地球上最(zuì)大的地学实验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个(gè)三层(céng)楼高的探测器，一直致力(lì)于寻找暗(àn)物质粒子的周期性震荡(dàng)。

自1997年以来，这里(lǐ)的科学家(jiā)声称观测到了某种(zhǒng)信号。经(jīng)过了(le)20多年(nián)的数据收集，人们发(fā)现了一个(gè)有(yǒu)趣的(de)事情。探测率会(huì)在每年(nián)的6月份达到峰值(zhí)，然(rán)后在11月降到最(zuì)低，而且在20年当中每(měi)年都是一(yī)样。一些科(kē)学家(jiā)认为(wèi)这可能是人类发(fā)现暗物质(zhì)的第(dì)一(yī)个直(zhí)接(jiē)证据。

但是(shì)为什么(me)暗(àn)物(wù)质会产生周期性的年度信号(hào)呢？刚才我(wǒ)们讲了太阳系正在以220公里/秒的速(sù)度(dù)围绕着(zhe)银河系进行移动，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意味着我们也在以这(zhè)样的速度在穿越着暗物质(zhì)流(liú)，这个(gè)过程(chéng)中会产生相应的振(zhèn)荡，同时地球又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所(suǒ)以有半年的时间，地球围绕太阳的(de)方(fāng)向与太阳(yáng)环绕银河(hé)系的方向是一致(zhì)的，而另外半年则(zé)与之相反。

而在6月份的时候，地球(qiú)与太阳的方向正好(hǎo)达到(dào)完全(quán)一致，这是理论上(shàng)地球穿越暗物质(zhì)流最快的时段。而(ér)在11月份，又恰好达到了(le)最(zuì)慢值(zhí)。尽管在实际(jì)的(de)情(qíng)况中，太(tài)阳系(xì)相对银河系的平(píng)面呈现了60度(dù)的倾(qīng)斜(xié)，但是这并不(bù)影响(xiǎng)这(zhè)个理论的有效(xiào)性(xìng)。

因此科学家认为这可以(yǐ)用来解(jiě)释，研究人员们(men)所(suǒ)观测(cè)到(dào)的周期性信号。当然也可能有(yǒu)其他(tā)的情况，造成这种年(nián)度周期信号的差异(yì)也可能是温度、湿(shī)度、土壤中(zhōng)的水分、高山上的积雪，甚至连意大(dà)利游客的数量(liàng)也符合(hé)这个周期的规律。

所(suǒ)以，科学家们又在南半球建立了一个几乎(hū)相同的实验室，这里的季节(jié)与之前的实验室(shì)正好(hǎo)相反，而在这(zhè)里，地(dì)球穿过暗物质流的运动特征和第一个实验室是一样的。

因(yīn)此，如果在这(zhè)里可以(yǐ)得到相同的信(xìn)号，就可以成为暗(àn)物(wù)质(zhì)所存在(zài)的非(fēi)常(cháng)有力的证(zhèng)据了(le)。但是由于这个实验(yàn)室(shì)刚刚建成(chéng)不久，所(suǒ)以截至目前(qián)还无法提(tí)供相(xiāng)应的数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将(jiāng)会发(fā)射(shè)一台新的望远镜(jìng)，这台(tái)太空望远(yuǎn)镜叫做“南希格雷斯罗(luó)曼”，它的(de)主镜大(dà)小跟哈勃望远镜相同(tóng)，但(dàn)它(tā)的宽视场仪器提(tí)供(gōng)的视野(yě)是哈(hā)勃红外仪器(qì)的100倍(bèi)。南(nán)希格雷斯罗曼(màn)太空望远镜(jìng)其(qí)中一个关键的用途就是探索(suǒ)暗物(wù)质背(bèi)后(hòu)的奥秘，对(duì)于(yú)探测的(de)结果，我们只能拭目以(yǐ)待了。费米实验室粒(lì)子(zi)天体物(wù)理中心的科学家(jiā)丹琥珀和贾森斯特芬(fēn)研究发现，如果暗物(wù)质存(cún)在(zài)，它们极有(yǒu)可能(néng)拥有另一种神秘的效应，这种暗物质(zhì)效应，会(huì)支持宇宙当中生命的诞生，或者(zhě)说是生命进(jìn)化的(de)一个重要因素。

如果这一(yī)理论得到进一步(bù)的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会意味着人类并不孤单呢？或许(xǔ)在宇宙(zhòu)当(dāng)中某个角(jiǎo)落的行星上，暗物(wù)质(zhì)正在通过这样的效应(yīng)创造生命。当然，这些推论的大前提是要先找到暗物(wù)质存在的实际证(zhèng)据。那(nà)么(me)小(xiǎo)伙伴(bàn)们(men)，你(nǐ)们觉得暗物质到底存不(bù)存在呢？喜欢(huān)请点赞，你(nǐ)的支持是我更新的动力！

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