宇宙是“人为制造”的？为何会存(cún)在科学无法解释的“暗物(wù)质(zhì)”？暗物质又究竟是什么(me)？人类为了寻找暗物(wù)质存在的证据，科学家(jiā)们在(zài)过去的几十年当中进行了超过50次的长期实验，但是却(què)没有发现(xiàn)任何(hé)的有效证(zhèng)据(jù)。除(chú)了一个地(dì)方，在1687年出(chū)版的(de)自然哲学(xué)数学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有(yǒu)引(yǐn)力定律，它揭示了宇宙中(zhōng)天体运(yùn)动(dòng)的规律。往后的几(jǐ)百年来，当天(tiān)文(wén)学家们发现某些(xiē)天体(tǐ)运(yùn)行轨(guǐ)道出现异常(cháng)，不(bù)符合万(wàn)有引力定律(lǜ)的时候，他们(men)就会(huì)知道，周围一定有未知(zhī)的天体通过引力在(zài)摄(shè)动它的轨(guǐ)道。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行(xíng)轨(guǐ)道(dào)的异常(cháng)，推算并且发(fā)现了海王星的存在(zài)。另外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发现都(dōu)是应用(yòng)万有引力(lì)定律所取(qǔ)得重大天(tiān)文成就的例(lì)子。但是这些发现都(dōu)是在恒(héng)星(xīng)系统的(de)尺度当(dāng)中(zhōng)，可当我们上升到(dào)星(xīng)系(xì)或者(zhě)是星团的尺度(dù)，事情就开始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞(ruì)士的物理学家弗里茨兹威(wēi)基正在研究和测量后发星系(xì)团的质量。这(zhè)是(shì)一个(gè)由数千个星系所组成的巨大(dà)星(xīng)系团，这些星(xīng)系被引力(lì)束缚在一(yī)起。测量星系团的质量一般会使用到(dào)两(liǎng)种(zhǒng)方法，当两种(zhǒng)方(fāng)法结果一致(zhì)，就(jiù)可以(yǐ)确定其(qí)质(zhì)量的(de)范(fàn)围(wéi)。

第一种是获得(dé)其"光(guāng)度(dù)学的质量"，需要(yào)的(de)数据是测量(liàng)各个星(xīng)系的光(guāng)度。

第(dì)二(èr)种是(shì)动力学(xué)质(zhì)量(liàng)的计算(suàn)，是利用光谱(pǔ)红移测量星系团中的各个(gè)星系(xì)相对于星系(xì)团(tuán)的运动(dòng)速度。当测量结果出来(lái)之后，兹(zī)威基(jī)彻底懵了(le)，“动力(lì)学质量”竟(jìng)然是(shì)“光度(dù)学质量”的(de)400倍(bèi)。这(zhè)意味(wèi)着，后发座星(xīng)系(xì)团有99%的质量消失了(le)，或者说这99%的质量并不以(yǐ)可见光的形式所存在，我们(men)无法(fǎ)看到。最诡异的是，在测量速度的过程中，兹威基发现星系团中很多(duō)星(xīng)系的速(sù)度(dù)比理论上要快得(dé)多，按照牛(niú)顿的(de)运动学定律，仅靠这些可见星(xīng)系的质量所产生的引力是无法将(jiāng)它们束缚在星系团内(nèi)的(de)，它(tā)们早就应该被抛出星系团(tuán)之外(wài)了，除非(fēi)有一种神秘的(de)力(lì)量在起作用(yòng)，这种(zhǒng)力(lì)量来源(yuán)于某种隐形(xíng)的物质。

据此，兹(zī)维基提出(chū)了(le)这样部分不可(kě)见的暗(àn)质，它不发散光、吸光、反射光，但是它(tā)们(men)却(què)占(zhàn)据(jù)着(zhe)宇宙中绝大部分的质量。只(zhǐ)是当时的人们对(duì)这(zhè)样的一种说(shuō)法(fǎ)不屑(xiè)一(yī)顾。

直(zhí)到(dào)40年之后，“暗物(wù)质(zhì)”这个词(cí)才(cái)再(zài)一(yī)次(cì)出现(xiàn)。天(tiān)文学家维(wéi)拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在观测仙女座星系中的恒星运动。理论上来说，距离中心越远的恒星在其(qí)轨道上的运行(xíng)速度就会越慢。但是他(tā)们观(guān)测的(de)结果却让人感(gǎn)到不(bù)可思议。

随着与中(zhōng)心距离的增加，恒星(xīng)的旋(xuán)转速度(dù)几乎保持不变。可是根据牛(niú)顿(dùn)的万有(yǒu)引力定律，在星系当中如果没有(yǒu)足够大的质量(liàng)来(lái)吸(xī)引它们，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当(dāng)中了。基于这种现象(xiàng)，科学(xué)家们(men)会(huì)使(shǐ)用一种相对标准的(de)方法(fǎ)来(lái)解(jiě)释暗(àn)物质的存在，这种方法(fǎ)就是测量星系当中(zhōng)气体在X轴(zhóu)上距离星系中心(xīn)的距离，以及在Y轴上(shàng)气体的旋转(zhuǎn)速度。如(rú)果出现异常的结果，就认为(wèi)是由暗物(wù)质(zhì)的力量进入其中。

于是科学家们(men)通过射电望远镜测量了距离星系(xì)中(zhōng)心(xīn)更远距离(lí)的氢元素(sù)，发现它们的旋转(zhuǎn)速度并(bìng)不(bù)符合牛顿的力学定律。我们的太阳系也不例外，太阳(yáng)系(xì)位于银河系的第(dì)三悬(xuán)臂之上，距离银(yín)河(hé)系(xì)中心2.6万光年，根据万(wàn)有引力定律(lǜ)进行(xíng)计算，太阳系(xì)的运行速(sù)度应该是160千(qiān)米(mǐ)/秒，但实际上(shàng)，太阳(yáng)系正在以220千米/秒的速(sù)度围绕银河系(xì)旋转(zhuǎn)，这(zhè)个(gè)实际速度(dù)远远(yuǎn)大(dà)于理论速(sù)度，那么产生以上(shàng)这种(zhǒng)向心加速度的原因很可能就是存在着(zhe)一种(zhǒng)我(wǒ)们看不到的(de)物质，是(shì)这些暗物质的(de)引力效(xiào)应将星系(xì)聚(jù)集在了一起。

也是从(cóng)这时开始(shǐ)，越来越多的研(yán)究人员开始相信(xìn)暗物质(zhì)的存在(zài)。科学家根据星系外恒星轨道的速(sù)度，估算在(zài)星(xīng)系当(dāng)中暗物质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一(yī)可以解释这(zhè)个现象的原因。在一项新的研究当(dāng)中，科学家(jiā)们发现，几乎没有引力效应的(de)遥远恒星之间，也会出(chū)现速度上(shàng)的(de)微小差异。另(lìng)外，天(tiān)文学家(jiā)还发现了一(yī)个(gè)反常的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系距离地(dì)球大约(yuē)2.5亿(yì)光年，大小和银河系不多，但(dàn)是(shì)星系当中存在的恒星数量却只有(yǒu)银(yín)河系(xì)的千分(fēn)之一(yī)。

所以在理论(lùn)上，该星系必(bì)须存在暗物质，否则就会分崩离(lí)析。但(dàn)是(shì)科学家们使用最先进的望远镜(jìng)对其进行了40个小时的(de)详细测量之后，发现星系中的恒(héng)星运动是可(kě)以(yǐ)用正(zhèng)常的物质(zhì)和力学定律来解(jiě)释的。那么(me)又(yòu)有人提出，也(yě)许(xǔ)该星系的暗物质，已经被附近的另一个大星系(xì)剥(bō)离了(le)。奇怪的是(shì)，它的(de)附近没(méi)有任何星系存在。造成(chéng)这(zhè)些现(xiàn)象(xiàng)的除了暗(àn)物质的假说之外，另一种可能就(jiù)是(shì)人类(lèi)对引(yǐn)力(lì)的理解还不(bù)够全面，引(yǐn)力很可能在不(bù)同尺度空(kōng)间中(zhōng)的工作(zuò)方式是(shì)不同的，这意味着在行星(xīng)系(xì)尺度(dù)中的天体会沿着它(tā)们(men)的轨道，按照我(wǒ)们所理(lǐ)解的方式(shì)运动。但是(shì)上(shàng)升到(dào)星系和星(xīng)团(tuán)的尺(chǐ)度，引力之(zhī)间的相(xiāng)互作用则是(shì)不同的方式。对于在(zài)星系团之(zhī)间的相互作用，科(kē)学家还引入了外部场效应的(de)概念，指的(de)是在数(shù)百(bǎi)万光年的规模(mó)上，巨(jù)大的质量之间会产生对彼此(cǐ)特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需(xū)要对现在的(de)物理定律进行修正，这些发现(xiàn)也(yě)让很多人认为暗(àn)物(wù)质假说理论就此(cǐ)终结。但是(shì)在宇(yǔ)宙当中还(hái)有(yǒu)关(guān)于暗物质存在的其他的理论证据，这些理(lǐ)论证据是蒙德理(lǐ)论所没法(fǎ)解释的“引力透镜”。

径(jìng)向距离(lí)为37亿光年的子弹星系团，由两个(gè)碰撞的(de)星系团(tuán)所组成，类(lèi)似(shì)这样的星团，它们大部(bù)分的普通质量都在星系的(de)气体当中。当星团以(yǐ)1000万公里/小时发生(shēng)碰撞的时候，星(xīng)际气(qì)体的相互作用(yòng)就会导致温度的急(jí)剧升高(gāo)，速(sù)度(dù)大幅降低。所以在理论上，在碰撞之(zhī)后(hòu)，子弹星(xīng)系团大部分的(de)质量将位于所有(yǒu)这些气体所在的中间区域。那么我们通(tōng)过什么来验证它的质量区域到底是不是(shì)集中在(zài)中间呢？前不久，詹姆(mǔ)斯(sī)韦伯(bó)太(tài)空望远镜传回了宇宙当中第一(yī)张全彩的高(gāo)清照(zhào)片，在(zài)照片中(zhōng)我们(men)可以明显地看(kàn)到很多星系似乎被拉伸产(chǎn)生了巨大(dà)的形(xíng)变。其实这些星系(xì)本(běn)身并不是真的被(bèi)扭(niǔ)曲(qū)了(le)，也不是韦伯(bó)望远镜出了什么问题，而是这样极遥远的天体(tǐ)和我们(men)地球上的观(guān)测者(zhě)之(zhī)间。被一个质量(liàng)超级巨大的天体(tǐ)遮挡(dǎng)，这个超大(dà)质量的(de)东西的引力，会使身后(hòu)更遥远星系的光都发(fā)生了扭曲。这个现象(xiàng)就是(shì)引(yǐn)力透镜效应。这个巨大(dà)的天体可(kě)能是超大(dà)质量的黑洞或者是暗物质。

所以当人们对子(zi)弹(dàn)星系团观测的时(shí)候(hòu)，发现它的大质量区域并(bìng)不是在中间，而是在两侧。所以最(zuì)好的解(jiě)释方法就是当星团发生全(quán)部的碰撞时，可被观(guān)测到的质量气体被卡(kǎ)在了中间，暗物质则直接通过了这个区(qū)域，并在两边形(xíng)成了(le)引力透镜。对(duì)子弹(dàn)星系(xì)团(tuán)的引力透镜研究也被认为(wèi)是暗物质存在的迄今(jīn)为止最好的理论证(zhèng)据。

除此之外，还有来自宇(yǔ)宙当中(zhōng)最古老的光。从(cóng)宇宙大爆炸(zhà)开(kāi)始，38万年之后，可见光终于可以畅通无阻地穿越在(zài)宇宙(zhòu)当中了。经过(guò)了130多亿年之后，这些光在宇宙空间(jiān)背景上留下了各相同性的微波(bō)辐射。其中(zhōng)红色的部分表(biǎo)示(shì)温度较高的区(qū)域，蓝色则表(biǎo)示相对较(jiào)冷的区域，但实际上它(tā)们之间的(de)温差只有万(wàn)分之(zhī)一(yī)。

科学家们通过对前景背景分离后的二(èr)值图像进行连通域提取(qǔ)和标记之后发现，如果宇(yǔ)宙(zhòu)当中没(méi)有暗物质，图形看起来不应该是这样的(de)，而随着暗物(wù)质的增加(jiā)，一(yī)些峰(fēng)值(zhí)的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测量值，我们需要的暗物(wù)质大(dà)约是普通物质的5倍。这个数字与解(jiě)释星系当中恒星运动所需要(yào)的暗物质比例是一致的。这就意味(wèi)着。

用了(le)一个(gè)简(jiǎn)单的理论框架，就很好(hǎo)地(dì)解(jiě)释了很多不(bù)同的(de)观测结果。而暗物质的本质就是宇宙当中存在着某种(zhǒng)类型(xíng)的粒子，它们不参与任何其(qí)他的电磁作用，只通过引(yǐn)力(lì)来相互作用。所以如果能够找到这种粒子的存在，就相当于(yú)找到了暗物质(zhì)存在的实际证据(jù)。这(zhè)种粒子(zi)到(dào)底(dǐ)是什么？科学家们已经提(tí)出了数十种的假想目标，而要寻找这些不同(tóng)的目标粒子所需要的实(shí)验方式也不(bù)相同。在(zài)过去的几十(shí)年当中，人(rén)类为了寻(xún)找(zhǎo)这(zhè)些看不见、摸(mō)不到，几乎不会(huì)与常规物质相互(hù)作用的“暗物质”，科(kē)学家们已经进行了超过50次的(de)实验，却(què)没有(yǒu)任何实质(zhì)性的发(fā)现(xiàn)，除了一个(gè)地(dì)方，意(yì)大利的格兰(lán)萨索山，隶属于阿(ā)尔卑(bēi)斯(sī)山(shān)脉。

在山(shān)下1400米处的地下矿(kuàng)井当中，藏着地球上最大的地学实(shí)验室，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一(yī)个三层楼(lóu)高的探测器，一直致力于寻找暗物质粒子的周期性(xìng)震荡。

自1997年以来(lái)，这里的科学(xué)家声称(chēng)观测到了某(mǒu)种(zhǒng)信号。经过了20多年的数据(jù)收集(jí)，人们发现了一个(gè)有(yǒu)趣的事情。探测率会在每年的6月份达到(dào)峰值，然后在11月降到(dào)最(zuì)低，而且在20年当中(zhōng)每年都是(shì)一样。一些科(kē)学家认为这可(kě)能是人(rén)类发现暗物质的第一(yī)个(gè)直接证据。

但是为什么(me)暗物质会产生周期性的年度信号(hào)呢？刚才(cái)我们讲了太(tài)阳系(xì)正在以(yǐ)220公里/秒(miǎo)的速度围绕着银河系(xì)进行移动，那么(me)如果(guǒ)暗物质存在宇宙当(dāng)中(zhōng)，这意味着我们也在以这样的速(sù)度在(zài)穿越着暗物质流，这(zhè)个过程中会产生(shēng)相(xiāng)应(yīng)的振荡，同(tóng)时地球又以(yǐ)30公里/秒的(de)速度围(wéi)绕(rào)太阳(yáng)进行(xíng)旋(xuán)转。所以有(yǒu)半年的时间(jiān)，地(dì)球围绕太阳(yáng)的方(fāng)向(xiàng)与太阳环绕银河(hé)系(xì)的方向是一致的，而另外半年则与(yǔ)之相(xiāng)反。

而在(zài)6月(yuè)份的(de)时候，地球与太阳的(de)方向正好达(dá)到完全(quán)一致，这是(shì)理论(lùn)上(shàng)地球穿越暗物质(zhì)流最快的时段(duàn)。而在11月份，又恰(qià)好达到了最慢值。尽管在实际的情况中，太(tài)阳(yáng)系相(xiāng)对银河系的平(píng)面呈现了60度的倾斜，但是这并不影响这(zhè)个理论的有(yǒu)效性。

因(yīn)此科学家认(rèn)为这可以用(yòng)来(lái)解释，研究(jiū)人员(yuán)们(men)所观测到的周期性信号。当然也可能有其他的(de)情况，造成这种年度周期信号(hào)的差异也可能是温度、湿度(dù)、土壤(rǎng)中的(de)水分、高山上的积雪，甚至连意(yì)大利(lì)游客的数量也(yě)符合这个周期的(de)规律。

华大基因是国企吗data-type="jpeg" data-w="1545" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/8743f9db0f4ec1b.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

所以(yǐ)，科学(xué)家们又(yòu)在南半球建(jiàn)立了一个几乎相同的实验室，这里的季节(jié)与(yǔ)之前的实验室正好相反(fǎn)，而在这(zhè)里，地(dì)球(qiú)穿过暗物质流的运动特(tè)征和第(dì)一个(gè)实验室是一样的。

因此，如果在这里可以(yǐ)得到(dào)相同的信号，就可以成为(wèi)暗物质所存在(zài)的(de)非常有力的证据了。但是由于这个实验(yàn)室刚刚(gāng)建成不(bù)久，所以截至(zhì)目前还(hái)无法(fǎ)提供相(xiāng)应的数据(jù)支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一(yī)台新(xīn)的望(wàng)远镜，这台(tái)太空望远镜(jìng)叫做“南(nán)希格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提供的视野(yě)是哈(hā)勃(bó)红(hóng)外仪器(qì)的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键的用途就是探索(suǒ)暗(àn)物质(zhì)背后的奥秘(mì)，对于探(tàn)测的(de)结果，我们(men)只能拭目(mù)以待了。费米实验室粒子天体(tǐ)物理中(zhōng)心的(de)科(kē)学家丹琥珀和(hé)贾森斯特(tè)芬(fēn)研究发现(xiàn)，如果暗物质存在(zài)，它们极有可能(néng)拥有(yǒu)另(lìng)一种神秘的效应(yīng)，这种暗物质效应，会(huì)支持(chí)宇宙当中生(shēng)命的诞(dàn)生，或(huò)者说是生命进化的一(yī)个重要因素。

如果这一理(lǐ)论得到进一步的(de)证实(shí)，那(nà)么遍布宇(yǔ)宙当中(zhōng)的暗物质(zhì)会(huì)不会(huì)意味(wèi)着人类并不孤单呢？或许在宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)某个角落的(de)行星上，暗物(wù)质正在通过(guò)这样(yàng)的效(xiào)应创造生(shēng)命。当然，这(zhè)些推论的大前提是要先找到暗物质存在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得(dé)暗(àn)物质到(dào)底(dǐ)存不存在呢？喜(xǐ)欢请(qǐng)点赞，你的支持是我更新的(de)动力(lì)！

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