宇宙(zhòu)是“人(rén)为制造”的？为何会存在科(kē)学无法解(jiě)释的(de)“暗(àn)物质”？暗物质又(yòu)究竟(jìng)是(shì)什么？人类(lèi)为了寻(xún)找暗物质存在的证据，科学家们在(zài)过(guò)去的几(jǐ)十年当中进行了超过50次的长期(qī)实验，但(dàn)是(shì)却没有发现任何的有效(xiào)证据。除了一个(gè)地(dì)方，在(zài)1687年出版的自(zì)然哲学数学(xué)原理(lǐ)一书(shū)中，埃(āi)萨(sà)克牛顿发表了万有引力定律，它(tā)揭示了宇宙中天体(tǐ)运动的规(guī)律(lǜ)。往后(hòu)的几百年来，当天文学家(jiā)们发现(xiàn)某些(xiē)天体运行轨道出现异常，不符(fú)合万(wàn)有引(yǐn)力(lì)定律的时候(hòu)，他们就会(huì)知道，周(zhōu)围一定有未知的(de)天(tiān)体(tǐ)通过(guò)引力在摄动它(tā)的轨道。比如在(zài)1846年(nián)，奥(ào)本(běn)勒(lēi)维耶就通(tōng)过天王星运行轨道(dào)的异常，推(tuī)算并且(qiě)发现了海王星的存(cún)在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用万(wàn)有引力定律(lǜ)所取(qǔ)得重(zhòng)大天文(wén)成就(jiù)的(de)例(lì)子。但是这些发现都是在恒星(xīng)系统的尺度(dù)当中，可当(dāng)我们上升到星系或者是星团的尺(chǐ)度(dù)，事情就开始变得诡异了(le)。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗里茨兹威(wēi)基正在研究和(hé)测(cè)量后发星系团的(de)质量。这(zhè)是(shì)一(yī)个(gè)由数千(qiān)个星系(xì)所(suǒ)组成(chéng)的(de)巨大星系团，这些星系(xì)被引力束缚在一(yī)起(qǐ)。测量(liàng)星(xīng)系团的质量一般会(huì)使用(yòng)到两种方法，当两种方法结果一致，就(jiù)可(kě)以确定其质量的范(fàn)围(wéi)。

第一种是获得其"光度学的(de)质量"，需要(yào)的数据是测量各(gè)个星系的光度。

第二种是动力(lì)学质量(liàng)的计算，是利用光谱(pǔ)红移测(cè)量星(xīng)系团中的各个(gè)星系相对于星系团的运动速(sù)度(dù)。当测量结果出来之(zhī)后，兹威基彻底懵了，“动力(lì)学质量”竟(jìng)然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星(xīng)系团有99%的质(zhì)量消失了，或者说这99%的质量并不以(yǐ)可见光(guāng)的形(xíng)式所存(cún)在，我们无法看到。最诡异的是，在测量(liàng)速度(dù)的(de)过(guò)程中，兹威基发现星系团中很多星(xīng)系(xì)的速度比理论上(shàng)要快得多，按照(zhào)牛(niú)顿(dùn)的运动学定律，仅靠这些可见(jiàn)星(xīng)系(xì)的(de)质量所产(chǎn)生的引力是无(wú)法将它们束缚(fù)在星系(xì)团内(nèi)的，它们早就应(yīng)该被抛出星系团(tuán)之外(wài)了，除非(fēi)有(yǒu)一种神秘(mì)的力(lì)量在起(qǐ)作用，这(zhè)种(zhǒng)力量来源于某种(zhǒng)隐形的物质(zhì)。

据此，兹维(wéi)基提出了这样部分不可见的暗质，它不发散光、吸光(guāng)、反射光，但是它(tā)们却占据着宇宙中绝大部分的质(zhì)量。只是当时(shí)的人们(men)对这(zhè)样的一种说法不屑一顾(gù)。

直(zhí)到40年之后，“暗物质”这个词才再一次出现。天(tiān)文学(xué)家(jiā)维拉鲁宾和肯(kěn)特福特在观测仙(xiān)女(nǚ)座星系(xì)中的恒星运动。理论(lùn)上(shàng)来说，距离中(zhōng)心越(yuè)远(yuǎn)的恒星在其轨(guǐ)道上的运行速度就会(huì)越(yuè)慢(màn)。但(dàn)是他们观测的结果却让人感(gǎn)到(dào)不可思议。

随着(zhe)与中心距离(lí)的增加，恒星的旋转速度几乎保(bǎo)持(chí)不(bù)变。可是根据牛(niú)顿(dùn)的万有引力定律，在星系当(dāng)中如(rú)果(guǒ)没有(yǒu)足(zú)够大的(de)质量来吸引它们(men)，这些外围(wéi)的恒星早就被甩到宇(yǔ)宙当中了(le)。基于这种现(xiàn)象(xiàng)，科学家们(men)会使用一种(zhǒng)相对标准(zhǔn)的方法来(lái)解释暗物质的存(cún)在，这(zhè)种方法(fǎ)就(jiù)是测量星(xīng)系当中气体在X轴上距离星(xīng)系中心的距离，以及在Y轴上气(qì)体的旋转速度。如(rú)果出现异常的结果，就认为(wèi)是由(yóu)暗物(wù)质(zhì)的力量(liàng)进入其中。

于是(shì)科学家(jiā)们通过(guò)射(shè)电望(wàng)远(yuǎn)镜测量了距离(lí)星系中心更远(yuǎn)距离的(de)氢(qīng)元素，发现它们的旋转(zhuǎn)速(sù)度并不符合(hé)牛顿的(de)力学定律。我们(men)的太阳系(xì)也不例外(wài)，太阳(yáng)系位于银河系的第(dì)三(sān)悬(xuán)臂之上(shàng)，距(jù)离银河(hé)系中心2.6万光年，根据万有引力(lì)定律进行计(jì)算，太阳(yáng)系的运行(xíng)速度(dù)应该是160千米/秒，但实际上，太阳系(xì)正在以220千米/秒的速(sù)度围绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实际速度远(yuǎn)远大于理论速度，那么产生以上这种向(xiàng)心(xīn像火花像蝴蝶段绍荣是谁杀的)加速(sù)度的(de)原因很可能(néng)就是存(cún)在着一种我们看不到的物质，是这些(xiē)暗物质的引力效应将星系聚集在了一起(qǐ)。

也是从(cóng)这时开始，越来(lái)越多的研究人员开(kāi)始相信(xìn)暗物质的存(cún)在。科学家根据星(xīng)系外恒(héng)星轨道的速度(dù)，估算(suàn)在星(xīng)系当中暗(àn)物质(zhì)的质量(liàng)占(zhàn)整个星(xīng)系质量(liàng)的85%。但是，暗物质并不是唯(wéi)一可以解释这个现象的原(yuán)因。在一项(xiàng)新的研究当中(zhōng)，科学家们发现，几乎(hū)没有引力效应(yīng)的遥远恒星(xīng)之间，也会出现(xiàn)速度上(shàng)的微小差(chà)异。另(lìng)外，天文学(xué)家还发现了(le)一个(gè)反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这(zhè)个星(xīng)系距离地(dì)球大约2.5亿光(guāng)年，大小和银(yín)河系不多，但是星系当(dāng)中(zhōng)存在的(de)恒星(xīng)数量却只(zhǐ)有银(yín)河系的千分之(zhī)一。

所以在(zài)理论上，该星(xīng)系(xì)必(bì)须存在暗物质，否则就(jiù)会分崩(bēng)离析。但是科(kē)学家们使(shǐ)用最先(xiān)进的(de)望远镜对(duì)其进(jìn)行了40个小时(shí)的详细测量之后，发现星系中的(de)恒星运动是可(kě)以(yǐ)用正(zhèng)常的(de)物质和力学定(dìng)律来(lái)解释的。那(nà)么(me)又有人提出(chū)，也许该星系的暗物质，已经被附近的另(lìng)一个大星系剥离了(le)。奇怪的是(shì)，它的附近没(méi)有任何(hé)星系(xì)存在(zài)。造成这些现象(xiàng)的除(chú)了暗物质的假说之外，另一种可能(néng)就(jiù)是人类对引(yǐn)力的理解还不够全面(miàn)，引力很(hěn)可(kě)能在不同尺度(dù)空(kōng)间中的(de)工作方式(shì)是不同(tóng)的，这意味着在行星系尺度中的(de)天体会沿着它(tā)们的轨道，按照(zhào)我们所理解的方式运动。但(dàn)是上升到星系和星团的尺度，引力之间的相互(hù)作用则是不(bù)同的方式。对于在星(xīng)系团之(zhī)间的相互作用，科学家还引入了外部场效应的概念，指的是在数百(bǎi)万(wàn)光年的规模(mó)上，巨大的质量之间(jiān)会产生(shēng)对彼(bǐ)此特(tè)殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果(guǒ)MOND蒙德理论成立，这(zhè)意味着我们需要对(duì)现(xiàn)在(zài)的物理(lǐ)定律(lǜ)进行修正，这些发现也(yě)让很(hěn)多人认(rèn)为暗物(wù)质假说理论(lùn)就此(cǐ)终结(jié)。但是在宇(yǔ)宙当(dāng)中还有关于(yú)暗物质(zhì)存(cún)在的其(qí)他的理(lǐ)论证据，这些理论证据是蒙(méng)德理(lǐ)论所没法解释(shì)的“引力透(tòu)镜”。

径向距离为(wèi)37亿光年的子弹星(xīng)系团(tuán)，由(yóu)两个碰撞的(de)星系团所(suǒ)组成，类似这样的星团，它们(men)大部分的普通质量都(dōu)在星系的气(qì)体当中。当星团(tuán)以1000万公里(lǐ)/小时(shí)发生碰撞的时候，星(xīng)际气体的相互作用就会(huì)导(dǎo)致温度的急剧升高(gāo)，速度大(dà)幅降(jiàng)低。所以在理论上，在(zài)碰撞之后，子弹星系团大部分的(de)质(zhì)量将位于(yú)所有这些气体(tǐ)所在的(de)中间区域(yù)。那么(me)我(wǒ)们通(tōng)过什么来验证(zhèng)它的(de)质量区域(yù)到(dào)底是不是集中在中间呢？前不(bù)久，詹(zhān)姆斯(sī)韦伯(bó)太空(kōng)望远镜传回(huí)了宇(yǔ)宙(zhòu)当中第(dì)一张(zhāng)全彩的(de)高(gāo)清照片，在照片(piàn)中我(wǒ)们(men)可以明显地看到(dào)很多星系似乎(hū)被拉伸产生了巨大的形(xíng)变(biàn)。其实这些(xiē)星系本(běn)身并不是真的被扭曲了，也不是(shì)韦(wéi)伯望远镜出了什(shén)么问(wèn)题，而是这(zhè)样极(jí)遥远的(de)天体和我们地球上的观(guān)测者之间。被一(yī)个质量超(chāo)级巨大的天体遮挡，这个超大质量的东西的引力，会(huì)使身后更遥(yáo)远(yuǎn)星系的光都发(fā)生了扭曲。这个现象(xiàng)就是引力(lì)透(tòu)镜效(xiào)应。这个巨大(dà)的天体可(kě)能是超大质量(liàng)的黑洞或(huò)者是暗物质。

所以(yǐ)当人(rén)们对子(zi)弹星系团观(guān)测的时(shí)候，发现(xiàn)它的大(dà)质量区域并不是在中间(jiān)，而是在(zài)两侧。所以最(zuì)好的解释方法就是当星团发生全(quán)部(bù)的碰撞时，可被(bèi)观(guān)测到的质(zhì)量气体被(bèi)卡在了中间，暗物质则直接(jiē)通(tōng)过了这个区域，并(bìng)在(zài)两边形成了引力透镜。对子(zi)弹星(xīng)系团的引力(lì)透镜研究也(yě)被认(rèn)为是暗物质存在的迄今为(wèi)止最好的理论证据(jù)。

除(chú)此(cǐ)之外，还有(yǒu)来自宇宙当中最古(gǔ)老(lǎo)的(de)光。从宇宙大(dà)爆(bào)炸开始，38万年之(zhī)后，可见光(guāng)终于可以畅通无(wú)阻(zǔ)地穿越在宇宙当(dāng)中了(le)。经(jīng)过了130多亿年(nián)之(zhī)后，这些光在宇宙空间背(bèi)景上留下了各相同性的(de)微波辐(fú)射。其中红色的(de)部分表示温度较(jiào)高的区域(yù)，蓝色则表示相(xiāng)对(duì)较冷(lěng)的区域，但实际(jì)上它们之间(jiān)的温(wēn)差只有万分之一。

科(kē)学家们通过对前景背景分(fēn)离后的二(èr)值(zhí)图像(xiàng)进(jìn)行连通域(yù)提取(qǔ)和标记之后发(fā)现，如果宇宙当中没有(yǒu)暗物质(zhì)，图形看起来不应该是这样的，而随着(zhe)暗物质的增加，一些(xiē)峰值的幅度会减小，才变得看(kàn)起来“和谐(xié)”。为了匹(pǐ)配宇宙微波背(bèi)景辐射的测量值，我们需要的暗物质大约(yuē)是普通物质的5倍。这个数字与(yǔ)解(jiě)释星系当(dāng)中(zhōng)恒星运(yùn)动所需(xū)要(yào)的暗物质比例是一致的。这就(jiù)意味着。

用了一(yī)个简单的理论框(kuāng)架，就很好地(dì)解释(shì)了很多不同的观(guān)测结果。而暗(àn)物质的(de)本(běn)质(zhì)就是宇宙当中存在着某(mǒu)种类型的粒(lì)子(zi)，它们不参与(yǔ)任(rèn)何其他的电磁作用，只(zhǐ)通过引力(lì)来相互作用。所以如果能够找到这种粒(lì)子(zi)的存在，就相当于找到了暗物质存(cún)在的(de)实际证据。这种(zhǒng)粒(lì)子到(dào)底(dǐ)是什么？科(kē)学家(jiā)们已经提(tí)出了数十种的(de)假想目(mù)标(biāo)，而要寻找这些不同(tóng)的目标粒(lì)子所需(xū)要的实验方式(shì)也不相同。在过去的几十年当(dāng)中，人类(lèi)为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会与常(cháng)规物质相互(hù)作(zuò)用的“暗物质”，科学(xué)家们已经进行了超过(guò)50次的(de)实验，却没有任何实质性的发现，除了一个地方(fāng)，意大利的格兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地(dì)下矿井当中，藏(cáng)着地球上最大的地学(xué)实验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼高(gāo)的(de)探测器，一直(zhí)致(zhì)力于(yú)寻找(zhǎo)暗(àn)物质粒子的周期性震荡(dàng)。

像火花像蝴蝶段绍荣是谁杀的ta-ratio="0.7504051863857374" data-type="jpeg" data-w="1234" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/82fd8b93a96870b.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

自1997年以(yǐ)来，这(zhè)里的科学家声(shēng)称观测到了(le)某(mǒu)种信号。经(jīng)过了(le)20多(duō)年的数据收集，人们发现了一个有趣的事情(qíng)。探测率会(huì)在每年的6月份达到峰值(zhí)，然后在(zài)11月降到最低，而且在20年当中每年都是(shì)一样。一些科学(xué)家认为这(zhè)可能是人类发现暗物(wù)质的第一个(gè)直接证据。

但是(shì)为什么暗物质(zhì)会产生周期性的年(nián)度信号呢？刚(gāng)才(cái)我们讲(jiǎng)了(le)太阳系正(zhèng)在以220公里(lǐ)/秒的速度围绕着银河(hé)系进(jìn)行移动(dòng)，那么如果暗物(wù)质存(cún)在宇宙当中，这意味着(zhe)我们也(yě)在以这(zhè)样的(de)速度在穿越(yuè)着暗物质流，这(zhè)个过程中会产生(shēng)相应的振(zhèn)荡(dàng)，同时(shí)地球又以30公里/秒的速度围绕太阳进行(xíng)旋(xuán)转。所以有(yǒu)半年的时间，地(dì)球围绕(rào)太阳的方向与太阳(yáng)环绕银河(hé)系的方向是一致的，而另外(wài)半年则与之相反(fǎn)。

而(ér)在6月份的时候(hòu)，地球(qiú)与太(tài)阳的方向(xiàng)正好达到完全一(yī)致，这是理(lǐ)论上地球穿越暗物质流最快(kuài)的(de)时段。而在11月份，又恰好(hǎo)达到了最慢值。尽管在实(shí)际的(de)情况中，太阳系相对(duì)银河(hé)系的平(píng)面呈现了60度的(de)倾(qīng)斜，但是这并不影(yǐng)响(xiǎng)这个理论的有效性。

因此科(kē)学家认为这可以用来(lái)解(jiě)释，研究人员们所观测到的周(zhōu)期性信号。当(dāng)然也可(kě)能有其(qí)他的情况，造成这种年度周期信号的(de)差异也可(kě)能是温(wēn)度、湿度、土(tǔ)壤中的(de)水分、高山上的积雪，甚至连意大(dà)利游客的数量(liàng)也符(fú)合这个周期(qī)的(de)规(guī)律。

所(suǒ)以，科(kē)学家(jiā)们又在南(nán)半(bàn)球(qiú)建(jiàn)立了一个几乎(hū)相同的实验(yàn)室(shì)，这里(lǐ)的(de)季节与之前的实验室正好相反(fǎn)，而(ér)在这里(lǐ)，地球穿过暗物质(zhì)流的运(yùn)动特征和第一(yī)个实验室是(shì)一样的。

因此，如果在这里可以得到相同的信号，就可以成(chéng)为暗(àn)物质所存在的非(fēi)常(cháng)有力的证据(jù)了。但是(shì)由于这个实验室(shì)刚刚建成不久(jiǔ)，所以(yǐ)截至目(mù)前还无法提(tí)供相(xiāng)应的数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一(yī)台新(xīn)的(de)望远镜，这台太空望(wàng)远镜叫做(zuò)“南(nán)希格雷斯(sī)罗曼”，它的(de)主镜大小跟哈勃望远镜(jìng)相同，但它的(de)宽视场仪(yí)器(qì)提供的视野是哈勃(bó)红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼(màn)太空望远镜其中一个关键的(de)用途就(jiù)是探(tàn)索暗物(wù)质背后的(de)奥(ào)秘，对于探测的结果，我们(men)只能拭(shì)目以待了。费米实验室粒(lì)子天体物理中心的科(kē)学家(jiā)丹琥珀和贾森(sēn)斯特芬研究发现(xiàn)，如(rú)果暗物质存在，它们(men)极有可(kě)能(néng)拥有另一种神秘的效应，这(zhè)种暗(àn)物质效应，会支持宇宙(zhòu)当中(zhōng)生命的诞(dàn)生，或者说(shuō)是生命进(jìn)化的一(yī)个重要因(yīn)素。

如果这一理(lǐ)论得(dé)到(dào)进(jìn)一步的证实，那么遍布宇宙当中(zhōng)的暗物质会不会意味着人(rén)类并不孤单呢？或许在宇(yǔ)宙当(dāng)中某个角落的行(xíng)星上，暗(àn)物质正在通过(guò)这样(yàng)的效应创(chuàng)造生命。当(dāng)然，这些推论(lùn)的大前(qián)提是(shì)要(yào)先找到(dào)暗物质存在的实(shí)际证据。那么(me)小伙(huǒ)伴们，你们觉得暗物质到(dào)底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支(zhī)持是我(wǒ)更新(xīn)的动(dòng)力！

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