宇宙(zhòu)是“人为制(zhì)造”的？为何会存在(zài)科学无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是(shì)什么？人类为了寻找暗物质存在的证(zhèng)据，科(kē)学家们在过去的(de)几十年当中进行(xíng)了超过50次的长(zhǎng)期实验，但是却没(méi)有发(fā)现任何的有效证据。除了一个地方，在1687年出版的自然哲学数学(xué)原理一(yī)书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭示(shì)了宇宙中天(tiān)体(tǐ)运动的(de)规律。往后(hòu)的(de)几百年(nián)来，当天文学家们(men)发现某(mǒu)些天体运行轨道出现(xiàn)异常，不符合万(wàn)有(yǒu)引力定律的时候，他们就会知道，周围一定有未知的天体(tǐ)通过引力(lì)在(zài)摄动它的(de)轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶就(jiù)通过天王星运行轨道的异常，推算并且(qiě)发现(xiàn)了(le)海王星的存(cún)在。另外，哈(hā)雷彗星、冥(míng)王星的(de)发现都是应用万有引力定律所(suǒ)取得重(zhòng)大(dà)天(tiān)文成就的(de)例(lì)子。但(dàn)是(shì)这些发现都是在恒星系统的尺度当中，可当我们(men)上(shàng)升(shēng)到星系或者是星团的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基(jī)正在(zài)研究和测量后发(fā)星系(xì)团(tuán)的质(zhì)量。这是一个(gè)由(yóu)数(shù)千个星系所组成的(de)巨大星系团，这些星(xīng)系(xì)被引力束缚(fù)在(zài)一起。测量星系团的质量一般会使用到两种方法，当两种(zhǒng)方法结果一致，就可以确定其(qí)质量的范围。

第一种(zhǒng)是获得其"光度学(xué)的质(zhì)量"，需要(yào)的数据(jù)是测量各个星系(xì)的光度。

第(dì)二种是(shì)动力学(xué)质量的计算，是利用光谱红(hóng)移测(cè)量星系(xì)团中的(de)各个星系(xì)相对(duì)于(yú)星系(xì)团(tuán)的运动速度。当测量结(jié)果出来之后(hòu)，兹威(wēi)基彻底懵(měng)了(le)，“动力学质(zhì)量(liàng)”竟然是“光度学(xué)质量”的(de)400倍。这(zhè)意味着，后发座星(xīng)系团有99%的(de)质量消(xiāo)失了，或者说这(zhè)99%的质量并不(bù)以可见(jiàn)光的形式所存(cún)在，我们(men)无法看到。最诡异的是，在(zài)测量(liàng)速度的过程(chéng)中，兹(zī)威(wēi)基发(fā)现星系团中很多(duō)星系的速度比理(lǐ)论上(shàng)要快得多(duō)，按照牛顿的(de)运(yùn)动学定律，仅靠这(zhè)些可见星系的(de)质量所产生的引(yǐn)力是无法将它们束缚在(zài)星系团(tuán)内的，它(tā)们早(zǎo)就应该被(bèi)抛出星系(xì)团之(zhī)外了，除非有一种神秘(mì)的力量在(zài)起作用，这(zhè)种(zhǒng)力量来(lái)源于某(mǒu)种隐(yǐn)形的物质。

据此，兹维基提出了这(zhè)样部分不可见的暗(àn)质，它不发散光、吸光、反射光，但(dàn)是它们(men)却占据着(zhe)宇宙中绝(jué)大部分的质量(liàng)。只是(shì)当时的人们对(duì)这样的一种说法不屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次出现。天(tiān)文学家维拉鲁宾和肯特福(fú)特在观测仙女(nǚ)座星系(xì)中的恒星运动。理论上来说，距离(lí)中心越远的恒星在其(qí)轨道(dào)上的(de)运(yùn)行(xíng)速度就会越慢。但是(shì)他们观(guān)测(cè)的结果却让人(rén)感到(dào)不可(kě)思议(yì)。

随着与(yǔ)中心距离的(de)增加，恒星的旋转速度几乎保持不变(biàn)。可是根(gēn)据牛顿的万有引力定律(lǜ)，在星系当中(zhōng)如果没有足够大的(de)质量(liàng)来吸引它们，这(zhè)些外(wài)围的恒星早(zǎo)就被甩到宇宙当中了。基于这种现象(xiàng)，科学家们会使用一种相对标准的方法来解释暗物质(zhì)的存在，这种方法就(jiù)是(shì)测量星系当中气(qì)体在X轴上距离(lí)星系中心的(de)距离，以及在Y轴上气体的旋(xuán)转速度。如果(guǒ)出现异(yì)常的结(jié)果，就(jiù)认(rèn)为是由暗物质的力量进入其中。

于是科学家们通过射电望(wàng)远镜测量了(le)距(jù)离星(xīng)系中心更远(yuǎn)距(jù)离的氢元素，发(fā)现(xiàn)它(tā)们的旋转速度并不符合牛顿的力学定律。我们的太阳系(xì)也不例(lì)外，太阳系位于银河系的第三悬臂(bì)之上，距离银河系中心2.6万(wàn)光年，根据(jù)万有(yǒu)引力定律进行(xíng)计算，太阳系(xì)的(de)运行(xíng)速(sù)度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒(miǎo)的速(sù)度围绕银(yín)河系旋转，这个实际速度(dù)远远(yuǎn)大(dà)于(yú)理论速度，那么产生(shēng)以上这种向心加(jiā)速(sù)度(dù)的原因很可能就是(shì)存(cún)在着(zhe)一种(zhǒng)我们(men)看不(bù)到(dào)的物质，是这些暗物质的(de)引力效(xiào)应将(jiāng)星系聚集在了一起(qǐ)。

也是从这时开始，越来越多(duō)的研究人(rén)员开(kāi)始相信暗(àn)物质的存在。科学(xué)家根据星系外恒星轨(guǐ)道的速度，估(gū)算在星系当中暗(àn)物质的质量占整(zhěng)个星系质量的(de)85%。但是，暗物质(zhì)并不是(shì)唯一可(kě)以解释这个现象的原因。在一项新的研(yán)究当中，科学家们发现，几(jǐ)乎没有引(yǐn)力(lì)效应的遥远恒星之间，也会出现速度上(shàng)的(de)微(wēi)小差异。另外，天文学家(jiā)还发(fā)现了(le)一(yī)个(gè)反常的(de)星(xīng)系(xì)，叫做Agc114905。这(zhè)个(gè)星系(xì)距(jù)离地(dì)球大(dà)约2.5亿光年(nián)，大小和银河系不多，但(dàn)是星系当中存(cún)在的(de)恒(héng)星数量却只(zhǐ)有(yǒu)银河系的(de)千分之一(yī)。

所以在理论上，该星(xīng)系必须存在暗物质，否则就会分崩离析。但是科学家们使用最先进的望远镜对其进行了40个(gè)小时的详细测(cè)量之后，发现星(xīng)系中的(de)恒星运动是可以(yǐ)用(yòng)正常的物质和力学(xué)定律来解释的。那么又有人提出，也许(xǔ)该星系的暗物(wù)质(zhì)，已(yǐ)经被附近的另一个(gè)大星(xīng)系剥(bō)离了。奇怪的(de)是，它的附近没(méi)有任何(hé)星系存在。造成这些现象的除了(le)暗(àn)物质(zhì)的假说之外，另一种可能就是(shì)人类对(duì)引力(lì)的理(lǐ)解还不够全面(miàn)，引(yǐn)力很可能在不(bù)同尺度空(kōng)间中(zhōng)的工作(zuò)方式是不同的(de)，这意(yì)味着在行星系(xì)尺度中的(de)天(tiān)体(tǐ)会沿(yán)着它(tā)们的轨道，按照我们所理(lǐ)解的方式(shì)运动。但(dàn)是(shì)上升到星(xīng)系和星(xīng)团(tuán)的尺度，引力之间(jiān)的相互作(zuò)用(yòng)则是不同的方式(shì)。对于在(zài)星系(xì)团之(zhī)间的相(xiāng)互作(zuò)用(yòng)，科学家还引(yǐn)入了外部(bù)场效应(yīng)的概念，指的是在数百万(wàn)光年的规模上，巨(jù)大的质量之(zhī)间会产生对彼此特殊(shū)的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德(dé)理论成(chéng)立(lì)，这意味(wèi)着我们需要对现在的物(wù)理定律进行修(xiū)正，这些(xiē)发现也让很多人认为暗物(wù)质假说理(lǐ)论(lùn)就此终结。但是在(zài)宇(yǔ)宙当中还(hái)有关于暗(àn)物质存(cún)在的其他(tā)的(de)理论证(zhèng)据，这些理(lǐ)论证据是(shì)蒙德理论所没法解释(shì)的“引(yǐn)力(lì)透镜”。

径向距离为37亿光年(nián)的子弹星(xīng)系团(tuán)，由两个碰撞的星系(xì)团所(suǒ)组成，类(lèi)似这样的(de)星团，它们大部分的普通质量(liàng)都在星系的(de)气(qì)体当中。当星(xīng)团以(yǐ)1000万(wàn)公里/小(xiǎo)时(shí)发生(shēng)碰撞的时(shí)候，星际(jì)气体的相互(hù)作用就(jiù)会导致温度的急剧升高，速度大(dà)幅降低。所以在理论(lùn)上(shàng)，在碰(pèng)撞(zhuàng)之后，子弹星(xīng)系团大部(bù)分的质量将(jiāng)位于(yú)所有这些气体所在的中间区域(yù)。那么我们通(tōng)过(guò)什(shén)么(me)来验证它的质量区域到(dào)底是不是(shì)集中在中间呢？前(qián)不(bù)久，詹姆(mǔ)斯(sī)韦伯太空望(wàng)远(yuǎn)镜传回了宇(yǔ)宙当中(zhōng)第一张全(quán)彩的高清照片(piàn)，在照片中我们可(kě)以明显地看到(dào)很多星系似乎被(bèi)拉伸产生(shēng)了(le)巨大(dà)的形变。其(qí)实这些(xiē)星(xīng)系本(běn)身(shēn)并不是真(zhēn)的被扭曲(qū)了，也不是韦伯望(wàng)远镜出了什么问(wèn)题，而(ér)是这(zhè)样极遥远的(de)天体和我们地球上的观测者之(zhī)间。被一个质量(liàng)超级巨(jù)大(dà)的天体(tǐ)遮挡，这个(gè)超大(dà)质量的东西的引力，会使身后更(gèng)遥远星系(xì)的光都发生(shēng)了(le)扭曲。这个现象就(jiù)是引力透镜效应。这(zhè)个巨大的天体可能是(shì)超大质(zhì)量的黑洞或者是暗物(wù)质。

所以(yǐ)当人们对子弹星系团观测的(de)时候，发现它(tā)的大质量(liàng)区域(yù)并不是在中间(jiān)，而是在两侧(cè)。所以最好的解释方法就是当星(xīng)团(tuán)发(fā)生全部的碰撞(zhuàng)时(shí)，可(kě)被观测到(dào)的(de)质(zhì)量气体被卡在了中间，暗物质则直接通过(guò)了这个区域，并在两边(biān)形成了引力透镜。对子(zi)弹星系(xì)团(tuán)的引(yǐn)力(lì)透镜研究(jiū)也被(bèi)认为(wèi)是暗物质(zhì)存在的迄今为止最好的理(lǐ)论证据。

除此之外，还有来(lái)自(zì)宇(yǔ)宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年(nián)之后，可见光终于可以(yǐ)畅通无阻地穿(chuān)越(yuè)在(zài)宇宙当(dāng)中(zhōng)了。经过了130多亿年之(zhī)后，这些光(guāng)在宇宙(zhòu)空间背(bèi)景上留下了各相同性(xìng)的微波辐射。其中红(hóng)色的(de)部分表示温度(dù)较高(gāo)的区(qū)域，蓝色则(zé)表示相对(duì)较(jiào)冷的区域，但实际上它(tā)们之间的(de)温差只有万分之一。

科(kē)学家们(men)通过对前景背景分(fēn)离后(hòu)的二值(zhí)图(tú)像进行连通域提取和标记之后(hòu)发(fā)现(xiàn)，如果宇宙当中没有暗物质(zhì)，图形看(kàn)起(qǐ)来(lái)不应(yīng)该是这样的，而随着暗(àn)物质的增加，一些(xiē)峰(fēng)值(zhí)的幅(fú)度(dù)会减小，才(cái)变(biàn)得看起来(lái)“和谐(xié)”。为了匹(pǐ)配宇宙(zhòu)微(wēi)波背景辐射的测量值，我们(men)需要的暗物质大约是普通物质的5倍。这个(gè)数字与解释(shì)星(xīng)系当中恒星运动所需要的(de)暗物质比例是一致的。这就意味着。

用了一个简单的(de)理论框架，就很好(hǎo)地解释了很多不(bù)同的(de)观测(cè)结果(guǒ)。而(ér)暗物质的本质就是(shì)宇宙当中(zhōng)存在着某种类型的粒子(zi)，它(tā)们不(bù)参与(yǔ)任(rèn)何其(qí)他(tā)的电磁作用，只通过引力来相互作用。所以如果能够(gòu)找到这(zhè)种粒(lì)子的存在，就相(xiāng)当(dāng)于找到(dào)了暗物质(zhì)存在(zài)的(de)实际证(zhèng)据。这种粒子到底是什么(me)？科学(xué)家们已经(jīng)提(tí)出了(le)数十种(zhǒng)的假想目(mù)标，而要寻找这些不同的目(mù)标粒子所需要(yào)的实验方式也不(bù)相同。在过去(qù)的几(jǐ)十年当中(zhōng)，人类为了寻找这(zhè)些看不见(jiàn)、摸不到(dào)，几乎不(bù)会与常规物质相互作用的“暗物(wù)质”，科学家们已经(jīng)进行了(le)超(chāo)过50次(cì)的(de)实验(yàn)，却没有任何(hé)实(shí结婚祝福语恭喜恭喜是什么意思，恭喜恭喜是什么意思抖音)质(zhì)性(xìng)的发现，除了一个(gè)地方，意(yì)大利的格(gé)兰萨索山，隶属于(yú)阿(ā)尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米处的地下矿井当(dāng)中，藏着地球上最大(dà)的地学实验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器(qì)，一直(zhí)致(zhì)力于(yú)寻找暗物质粒子的周期性(xìng)震荡。

自(zì)1997年以来，这里的(de)科学家声称观测到了(le)某种信号。经(jīng)过(guò)了(le)20多(duō)年的数据收集(jí)，人(rén)们发现了一(yī)个有趣(qù)的事情。探(tàn)测率会在每年(nián)的(de)6月(yuè)份(fèn)达(dá)到峰值，然后在11月降到最(zuì)低，而且(qiě)在20年当中(zhōng)每年都是一样。一些(xiē)科学家(jiā)认为这可能是人类发(fā)现(xiàn)暗物质的第一个直接证(zhèng)据。

但(dàn)是为什么暗(àn)物质会产生周期性的年度信(xìn)号呢？刚才(cái)我们讲了太阳系正在以220公里/秒的(de)速度(dù)围绕(rào)着银河系进行(xíng)移动，那么如果暗物(wù)质存在宇(yǔ)宙当中，这意味着我们也在以这样的速度在穿越着暗物质(zhì)流，这(zhè)个过程中会产生(shēng)相应(yīng)的振荡，同时地球又以30公(gōng)里/秒的(de)速度(dù)围绕太(tài)阳进行旋转。所以有半年的时间，地(dì)球(qiú)围(wéi)绕(rào)太阳的(de)方向(xiàng)与(yǔ)太阳(yáng)环绕银河系的方向是(shì)一(yī)致(zhì)的，而另外半(bàn)年则与之(zhī)相反。

而在6月份的时候(hòu)，地(dì)球(qiú)与太阳的(de)方向正好达到完全(quán)一致，这是理(lǐ)论上(shàng)地球穿越暗(àn)物(wù)质流最快(kuài)的时(shí)段。而在(zài)11月份，又(yòu)恰(qià)好达(dá)到(dào)了最慢值。尽管在实际的情况中(zhōng)，太阳系(xì)相对银(yín)河系的平面呈现了60度(dù)的倾斜，但(dàn)是这(zhè)并不影响这个理论的(de)有效性。

因此科学家认为这(zhè)可(kě)以用来解释，研究人员(yuán)们所观测到(dào)的周期性(xìng)信号。当然(rán)也可能有其他的情况，造成这种年度周期(qī)信(xìn)号(hào)的(de)差(chà)异也可能是温度、湿度(dù)、土壤中的水分、高山上(shàng)的积雪(xuě)，甚(shèn)至连(lián)意大利游客的数量(liàng)也符合这个(gè)周期(qī)的规律。

所(suǒ)以，科学家们又在南(nán)半球建立(lì)了一个几乎相同的(de)实验室，这里的季节与之(zhī)前(qián)的实验室正好相反，而在这里(lǐ)，地球穿过暗物质流的运动特征和第一个实(shí)验室(shì)是(shì)一样的。

因(yīn)此，如果在(zài)这里可以得到(dào)相(xiāng)同的(de)信号，就可以成为(wèi)暗物质所存在的非(fēi)常有力(lì)的证(zhèng)据(jù)了。但(dàn)是由(yóu)于(yú)这个实验室刚刚建(jiàn)成不久，所以(yǐ)截至目前还无法提供相(xiāng)应的数据支(zhī)持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射(shè)一台(tái)新的望(wàng)远镜，这(zhè)台太空望远镜叫(jiào)做(zuò)“南希格雷斯罗曼(màn)”，它(tā)的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望远镜相同，但(dàn)它的宽视场仪(yí)器(qì)提供(gōng)的视野是(shì)哈勃红外仪器的100倍。南希格雷(léi)斯罗曼(màn)太空望远镜其中一个关键(jiàn)的用(yòng)途就是探索(suǒ)暗物质背后的奥秘(mì)，对于探测的结果，我(wǒ)们只(zhǐ)能拭目以待了。费米实验(yàn)室粒子天体(tǐ)物理中心的(de)科学家丹琥珀(pò)和贾森斯(sī)特芬研究发现(xiàn)，如(rú)果(guǒ)暗物质存在，它们极有可能(néng)拥有另一种神秘的(de)效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生命的诞(dàn)生，或者说是生命进化的一个重要因素。

如(rú)果(guǒ)这(zhè)一理论得到进一(yī)步的证实，那么遍布宇宙当中的(de)暗物质会(huì)不(bù)会意味着人类(lèi)并(bìng)不孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当中某个角落的行(xíng)星上，暗物质(zhì)正在(zài)通过这样(yàng)的效应创(chuàng)造生命(mìng)。当(dāng)然(rán)，这些推(tuī)论的大前提是(shì)要先找到暗物质存在的实际证据。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗(àn)物(wù)质到底存不存(cún)在呢(ne)？喜(xǐ)欢请(qǐng)点赞，你(nǐ)的(de)支持是我更(gèng)新的(de)动力！

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