宇宙是“人为(wèi)制造”的？为何会存在科学无法(fǎ)解(jiě)释的“暗(àn)物(wù)质”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻(xún)找暗物质存(cún)在的证(zhèng)据，科学家(jiā)们在过去的几十年当中(zhōng)进(jìn)行了超过50次的长(zhǎng)期实验，但是却没有发现(xiàn)任何的有(yǒu)效证据。除了一(yī)个地方(fāng)，在(zài)1687年出版的自然哲(zhé)学数学原理(lǐ)一书中，埃萨克牛(niú)顿发表了万(wàn)有引(yǐn)力定律(lǜ)，它揭示(shì)了宇宙中天体运(yùn)动的规(guī)律。往后(hòu)的(de)几百年来，当(dāng)天文学家们发现某(mǒu)些(xiē)天(tiān)体运行轨(guǐ)道(dào)出(chū)现(xiàn)异常，不符合万有(yǒu)引力定律的(de)时候，他们就会(huì)知道，周(zhōu)围(wéi)一定(dìng)有未知的天体通过引力(lì)在摄动它的(de)轨道(dào)。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶就(jiù)通过(guò)天王星运行轨道(dào)的异(yì)常，推算并且发现了海王星的存在。另外(wài)，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发现都是应用万有引力定律(lǜ)所(suǒ)取得重大天文成就的例(lì)子。但是这些(xiē)发现都是在恒(héng)星系统的尺度当中(zhōng)，可当(dāng)我们上升到星系(xì)或者(zhě)是星(xīng)团的尺度，事情就(jiù)开始变得诡异(yì)了。

1933年(nián)，瑞(ruì)士的物(wù)理学家弗里茨兹(zī)威基正在研究(jiū)和测量后发星(xīng)系团的质量。这是一个由数千(qiān)个(gè)星系(xì)所组成的巨大(dà)星(xīng)系(xì)团，这(zhè)些星系被(bèi)引力束缚在一起。测量星系(xì)团的质量一般(bān)会使用到两种方法，当两种方法(fǎ)结果(guǒ)一致，就(jiù)可以确定其(qí)质(zhì)量(liàng)的范围。

第一种(zhǒng)是(shì)获得其"光度学的质量"，需要的数据(jù)是测(cè)量各个星系的光(guāng)度。

第(dì)二(èr)种是动力学质量的计算，是(shì)利(lì)用光谱(pǔ)红移测量星(xīng)系团中(zhōng)的各个星(xīng)系相对于星系团的运动(dòng)速(sù)度。当测量结果(guǒ)出(chū)来之后，兹威基彻底懵了，“动(dòng)力(lì)学质量”竟然是“光度(dù)学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的(de)质量并不以可见光的形式(shì)所存在，我们无法看到。最诡异的是，在(zài)测量速度的过程中，兹威基发(fā)现(xiàn)星系团(tuán)中很多星(xīng)系(xì)的速度比理论(lùn)上要快得多，按照牛顿的运动(dòng)学定律，仅靠(kào)这(zhè)些可(kě)见星系的质量所产生的引力是(shì)无法(fǎ)将它们(men)束缚在(zài)星系团内的，它们早(zǎo)就应该被抛出星系团之外了，除(chú)非有一种神(shén)秘的力量在起作用，这种(zhǒng)力量来(lái)源于某种隐形(xíng)的物质(zhì)。

据此，兹维基(jī)提(tí)出了这样部分不(bù)可见的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但(dàn)是(shì)它们却占据(jù)着宇宙中绝大(dà)部分的质量。只是当时的人们对这样的(de)一种说法(fǎ)不屑一顾(gù)。

直(zhí)到40年之后，“暗物质”这个词才再(zài)一次出现。天(tiān)文学家维拉鲁宾和肯特福(fú)特(tè)在(zài)观(guān)测仙女座星系(xì)中的恒(héng)星运动。理论上来说(shuō)，距(jù)离中心越远的恒星在其(qí)轨道上的运(yùn)行速(sù)度(dù)就会(huì)越慢。但是他们观测的结果却让人感(gǎn)到不可思(sī)议。

随着(zhe)与中心距(jù)离的增加，恒星(xīng)的(de)旋(xuán)转速度几乎保持不(bù)变(biàn)。可是根(gēn)据牛顿的万有引力(lì)定(dìng)律，在星系(xì)当(dāng)中(zhōng)如果没有足(zú)够(gòu)大(dà)的质量来吸引(yǐn)它们，这些外围的恒星(xīng)早就被(bèi)甩(shuǎi)到宇宙当中了。基(jī)于这种现(xiàn)象，科学(xué)家(jiā)们会使(shǐ)用一(yī)种相对标准的方法来解释暗(àn)物质的存在，这(zhè)种方法就是测(cè)量星(xīng)系(xì)当中气体在X轴上(shàng)距离星系中心的距(jù)离，以及(jí)在(zài)Y轴上气体的(de)旋转(zhuǎn)速(sù)度。如果(guǒ)出现异常(cháng)的(de)结果(guǒ)，就认为(wèi)是由暗物质的力量(liàng)进入其中。

于是科学(xué)家们通过(guò)射(shè)电(diàn)望远(yuǎn)镜测量了距(jù)离星系中(zhōng)心更远(yuǎn)距离的氢元素，发现它们的旋转速度(dù)并不符(fú)合牛(niú)顿的力(lì)学(xué)定律(lǜ)。我们的太阳(yáng)系也(yě)不例(lì)外，太阳(yáng)系(xì)位于银河系的第三悬臂之上(shàng)，距离银河系中心2.6万光年，根(gēn)据(jù)万有引力定律进(jìn)行(xíng)计算，太阳系的运行速度应该是(shì)160千米(mǐ)/秒(miǎo)，但(dàn)实际上，太阳系正(zhèng)在以220千米(mǐ)/秒的速度围(wéi)绕银(yín)河系旋转，这(zhè)个(gè)实际速度远远大于(yú)理论速度(dù)，那么产生以上这种向心加(jiā)速(sù)度的原(yuán)因很(hěn)可能就是存(cún)在着一种我们看不到的物质，是这些暗物质(zhì)的引力效应将(jiāng)星系聚集(jí)在了一起。

也(yě)是从这(zhè)时开始，越来(lái)越(yuè)多的(de)研究人(rén)员开始相信暗物(wù)质(zhì)的存在。科学家根据(jù)星系外(wài)恒(héng)星轨道(dào)的速度，估(gū)算在星(xīng)系(xì)当中暗物(wù)质的(de)质量(liàng)占整个星系质量的85%。但是，暗(àn)物(wù)质并不(bù)是唯一(yī)可(kě)以解释这(zhè)个现(xiàn)象的原(yuán)因。在(zài)一(yī)项新(xīn)的研究当(dāng)中(zhōng)，科学家(jiā)们发现，几(jǐ)乎没有(yǒu)引力效应的遥远恒星之间，也会出现速度上(shàng)的微(wēi)小(xiǎo)差异。另外，天文学家还(hái)发现了(le)一(yī)个(gè)反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系(xì)距离(lí)地(dì)球大约(yuē)2.5亿(yì)光(guāng)年，大小和银河系(xì)不多，但是(shì)星(xīng)系当中(zhōng)存(cún)在的恒星数量却只有(yǒu)银河系的千分之一。

所(suǒ)以在理论上，该星(xīng)系(xì)必须存在暗(àn)物质，否则(zé)就(jiù)会分崩离析。但是科学家们(men)使用(yòng)最先进的望远镜对其(qí)进(jìn)行了40个小(xiǎo)时(shí)的详细测(cè)量之后(hòu)，发(fā)现(xiàn)星系中的(de)恒星(xīng)运动是可以用(yòng)正(zhèng)常的物质和力(lì)学定律(lǜ)来解释的(de)。那么又(yòu)有(yǒu)人提出(chū)，也许该星系的(de)暗物质，已经被(bèi)附(fù)近的另一个大星系剥离了(le)。奇怪的是，它的附近没有任(rèn)何星系存在(zài)。造成这些现象的除了暗物(wù)质的假说之外，另一种可(kě)能就是人类对引力的理解还不(bù)够(gòu)全面，引力很(hěn)可能在不同尺度空间中的工作(zuò)方式是不同的，这意味着在行星(xīng)系(xì)尺(chǐ)度(dù)中的天体会(huì)沿着它们的轨道(dào)，按照我(wǒ)们(men)所理(lǐ)解的方式运动。但(dàn)是上(shàng)升到星(xīng)系和星团的尺度(dù)，引(yǐn)力之间的相互作用则是不同的方式。对于(yú)在星(xīng)系(xì)团之间的相互作用，科学家还(hái)引入了外部(bù)场效应的概(gài)念，指(zhǐ)的(de)是在数百(bǎi)万光年的规模上，巨(jù)大的(de)质量之间会(huì)产(chǎn)生对(duì)彼(bǐ)此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论(lùn)成立，这意味着我们需要对现在的物理定(dìng)律(lǜ)进行(xíng)修正，这些发(fā)现也让很多(duō)人认为暗物质假说理(lǐ)论就此终结。但是在(zài)宇(yǔ)宙当中还有关(guān)于暗物质存在的其他的(de)理(lǐ)论证据，这些理论(lùn)证据是蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

如何把对象玩成喷泉状态，怎么让自己女朋友喷泉-w="1649" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/18fc0a6e444b507.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

径(jìng)向距离为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的星系团所组(zǔ)成，类似这样的星团，它们大部分(fēn)的普通质(zhì)量(liàng)都在(zài)星系的(de)气体当(dāng)中。当(dāng)星团以1000万(wàn)公里/小时(shí)发(fā)生(shēng)碰撞的时候，星际(jì)气体的相互(hù)作用就会导致温度的急剧升高，速(sù)度大(dà)幅降(jiàng)低。所以在理论上(shàng)，在碰撞之(zhī)后，子弹星系团(tuán)大部分的质量将位于所有这(zhè)些气体(tǐ)所在的中间(jiān)区域。那(nà)么我们(men)通过(guò)什(shén)么来验证它的质量(liàng)区域(yù)到底(dǐ)是不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太(tài)空望远镜传回了宇宙当中(zhōng)第一(yī)张全(quán)彩的高清(qīng)照片，在照片中我(wǒ)们(men)可以明显地看(kàn)到很多星系似乎(hū)被拉伸产生了巨大(dà)的形变(biàn)。其实这些星系本身并不(bù)是真(zhēn)的被扭曲了，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出了什(shén)么问(wèn)题，而(ér)是这样极遥远的天(tiān)体和(hé)我们地球上(shàng)的观测者之间。被(bèi)一个(gè)质量超级巨大(dà)的天体遮挡(dǎng)，这个超大质量的东(dōng)西的引力，会使身后更遥远星系的(de)光都(dōu)发生了扭(niǔ)曲(qū)。这个(gè)现象就是引(yǐn)力透镜效应。这个巨(jù)大(dà)的天体(tǐ)可(kě)能是超大质(zhì)量的(de)黑洞或者是暗物质。

所以当人们对子弹星(xīng)系(xì)团观测(cè)的时(shí)候，发现它(tā)的大质量区域(yù)并不(bù)是(shì)在中间，而是在两侧。所以最(zuì)好的解释方法就是当星(xīng)团发生全(quán)部(bù)的碰撞时，可被观(guān)测到的质量气体被卡(kǎ)在了中(zhōng)间(jiān)，暗(àn)物质则直(zhí)接通过了这个区域，并在(zài)两边形成了引力透镜。对子弹星(xīng)系团的引(yǐn)力透镜研究也被认为是暗(àn)物(wù)质存(cún)在的(de)迄今为止最好的(de)理论证据。

除此之外，还有(yǒu)来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万年之后，可见光终于可以(yǐ)畅通无阻地穿越在宇宙(zhòu)当(dāng)中了。经过了130多亿(yì)年之后，这些光在宇宙空间背(bèi)景上留下(xià)了各(gè)相同性的微波辐射。其中(zhōng)红色的部分表示(shì)温度较(jiào)高的区域，蓝色则表示相对较(jiào)冷的区域，但实际(jì)上它们之间的温差只有(yǒu)万(wàn)分之一。

科(kē)学家们通过对(duì)前景背景分离后的二(èr)值图像进行(xíng)连通域(yù)提取(qǔ)和(hé)标记之(zhī)后发(fā)现，如果宇宙(zhòu)当(dāng)中没有暗物质，图形看(kàn)起(qǐ)来不应该是这样的，而(ér)随着暗物(wù)质(zhì)的增加，一些峰值的幅(fú)度会减小，才(cái)变得看起来“和谐”。为了(le)匹(pǐ)配(pèi)宇(yǔ)宙微波背景(jǐng)辐射的测(cè)量值(zhí)，我们需要(yào)的暗物质大(dà)约是普通物质的5倍(bèi)。这个数(shù)字与解释星系当中恒星运动所需要的暗物质比例是一致的。这(zhè)就意味(wèi)着。

用了一个(gè)简(jiǎn)单的理论框架，就(jiù)很好地解释了很多不同的观测结果。而(ér)暗物质的本质(zhì)就是宇宙当(dāng)中存在着(zhe)某种类型的粒子，它们不(bù)参与任何其(qí)他(tā)的电磁作用，只通(tōng)过引力来相互(hù)作(zuò)用(yòng)。所以如果能够找到这种粒子(zi)的存在，就(jiù)相当于(yú)找到了暗物质存在的(de)实(shí)际证据。这种粒子到底是什么？科学(xué)家们已经(jīng)提出了数十种的(de)假想目(mù)标，而(ér)要(yào)寻找这些不(bù)同的目(mù)标粒子所(suǒ)需要(yào)的(de)实验方式(shì)也不(bù)相(xiāng)同。在过(guò)去的几十年当中，人(rén)类为了寻找(zhǎo)这些看不见、摸(mō)不到，几乎不会与常规物质相互作(zuò)用(yòng)的“暗物质”，科学家们已经(jīng)进行(xíng)了超过50次的实验，却(què)没有任何实(shí)质性的(de)发现，除了一个地方，如何把对象玩成喷泉状态，怎么让自己女朋友喷泉意大(dà)利的格(gé)兰(lán)萨索山(shān)，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山脉。

在(zài)山下1400米(mǐ)处的地下矿井当中(zhōng)，藏(cáng)着地(dì)球上最(zuì)大的地(dì)学实验室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有(yǒu)一个三层(céng)楼高(gāo)的探测器，一直致力于寻找暗物质(zhì)粒子的周期性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的科(kē)学家(jiā)声(shēng)称观测(cè)到了(le)某种信号。经(jīng)过了20多年的(de)数(shù)据收集，人(rén)们发现了一个有(yǒu)趣(qù)的事情。探测率会(huì)在(zài)每年的6月份(fèn)达(dá)到峰值，然后在11月(yuè)降到最低，而且在20年当中每年都是一样。一些(xiē)科学家认(rèn)为(wèi)这可能是(shì)人类发现暗物质的第一个直接证据。

但是为(wèi)什(shén)么暗(àn)物质会产生周期性的年度信(xìn)号呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公里/秒的速度(dù)围绕着(zhe)银河系进行移动(dòng)，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意味着(zhe)我们也(yě)在以(yǐ)这(zhè)样的速度在穿越着暗物(wù)质(zhì)流(liú)，这个过程中(zhōng)会产(chǎn)生相应的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围绕太阳进(jìn)行旋转。所以有半年的(de)时间，地球围(wéi)绕太阳的(de)方向与太(tài)阳(yáng)环绕银河系的方(fāng)向是一致(zhì)的，而(ér)另外半年则与之(zhī)相(xiāng)反。

而在6月份的时候，地球与(yǔ)太阳的方(fāng)向正好达到完(wán)全一致，这(zhè)是理论上地球穿越暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到了最(zuì)慢值。尽(jǐn)管在实际的情况中，太阳系相对银河系的平面呈现了60度(dù)的(de)倾(qīng)斜，但是这并不影响这个理论的(de)有效性。

因此科学家认为这(zhè)可以用来(lái)解释，研究人员们所观测到的周(zhōu)期性信号。当然也可能有其(qí)他的情(qíng)况，造(zào)成这(zhè)种年度周(zhōu)期信号(hào)的(de)差异也可能(néng)是温(wēn)度、湿(shī)度、土壤中的水(shuǐ)分、高山上的(de)积雪，甚至连(lián)意大利(lì)游客的数量也符合这个周期的(de)规(guī)律(lǜ)。

所以，科学家们又在南半(bàn)球建立了(le)一(yī)个几乎相同的实验室，这里的季节与之前(qián)的实验(yàn)室正(zhèng)好相(xiāng)反，而在这里，地球穿过(guò)暗物(wù)质流(liú)的运动特征和(hé)第一个实验室是一样的(de)。

因此，如果在这里可以得(dé)到相同的信号，就可以成为暗(àn)物(wù)质所存在的非常有力的证据了。但是由于这个实验(yàn)室刚(gāng)刚建成不久(jiǔ)，所(suǒ)以截至目(mù)前还无法提供相应的(de)数据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的望远镜，这(zhè)台太空望远镜叫做(zuò)“南希格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈勃望远镜相(xiāng)同，但它的宽视(shì)场仪器提供的视(shì)野是哈勃红外仪(yí)器(qì)的(de)100倍。南希格雷斯罗曼(màn)太空(kōng)望远镜其中一(yī)个关(guān)键(jiàn)的用途就是探(tàn)索(suǒ)暗物(wù)质背后的奥秘(mì)，对于探测的结果，我们(men)只能拭(shì)目以(yǐ)待(dài)了。费米实验(yàn)室(shì)粒子天体(tǐ)物理中心的科学(xué)家丹(dān)琥珀和贾森斯特芬研究(jiū)发现(xiàn)，如果暗(àn)物质存(cún)在，它们极(jí)有可能拥有(yǒu)另一种神秘的效(xiào)应，这种暗(àn)物质效应(yīng)，会(huì)支(zhī)持(chí)宇宙当中生命的(de)诞生，或者说是生(shēng)命(mìng)进化(huà)的一个重要因(yīn)素(sù)。

如(rú)果(guǒ)这(zhè)一理论(lùn)得到进一步的证(zhèng)实，那么遍布宇宙当中(zhōng)的(de)暗物质会不会意味着人类(lèi)并不孤(gū)单呢？或许在宇宙当中某(mǒu)个角(jiǎo)落的行星上，暗(àn)物质(zhì)正(zhèng)在通(tōng)过这样的效(xiào)应创(chuàng)造生命。当然，这些推论的大前提是(shì)要先找到暗(àn)物质存(cún)在的实际(jì)证据(jù)。那(nà)么(me)小伙伴们，你们觉(jué)得暗物质到底存不存在呢(ne)？喜欢(huān)请点赞，你的支持是我更新的动力！

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