宇宙是“人为(wèi)制(zhì)造(zào)”的？为何(hé)会(huì)存(cún)在科学无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是(shì)什(shén)么？人类为了寻(xún)找暗物质存在的证据，科(kē)学家们在(zài)过去的(de)几十年当中进行了超过(guò)50次的长期实验(yàn)，但(dàn)是却没有(yǒu)发现任何的有效证(zhèng)据。除了(le)一个(gè)地方(fāng)，在1687年出版(bǎn)的自然哲学(xué)数学(xué)原理一书中，埃萨克牛顿(dùn)发表了万(wàn)有引力定律，它(tā)揭示了宇(yǔ)宙中(zhōng)天体运动的规律(lǜ)。往后的几百年来，当天文学家们(men)发现某些天(tiān)体运行轨道(dào)出(chū)现异常，不符合万有(yǒu)引(yǐn)力定律的时候，他们就会知道，周围(wéi)一定(dìng)有(yǒu)未知的天体通过引力(lì)在摄动它(tā)的轨道(dào)。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通过天王(wáng)星运行轨道的(de)异常，推算并且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应(yīng)用(yòng)万(wàn)有引(yǐn)力定律所取得重大天文成就的例子(zi)。但是这些发现都(dōu)是在恒星(xīng)系统(tǒng)的尺度当中，可当我们(men)上升到星(xīng)系或者是(shì)星团的尺度，事情就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年(nián)，瑞(ruì)士(shì)的物理学家弗里(lǐ)茨兹威基正在研究和测量后发星系团(tuán)的质量。这(zhè)是一(yī)个(gè)由(yóu)数千个星系(xì)所组成的巨大星系(xì)团，这些星系(xì)被(bèi)引(yǐn)力束缚在一起。测量星系团的质量一般(bān)会(huì)使用到两种方法，当两种方法结果一致，就可(kě)以(yǐ)确定其质量的范围。

第一种是获(huò)得其"光度学(xué)的质量"，需要的数据是测(cè)量各个(gè)星系(xì)的光度。

第二(èr)种(zhǒng)是动力学质量的计算，是利用光谱红移(yí)测量星(xīng)系(xì)团中的各个星系相(xiāng)对于星系团的运(yùn)动(dòng)速度。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度(dù)学质量”的(de)400倍。这意(yì)味着(zhe)，后发(fā)座(zuò)星系团有99%的质量消失了，或(huò)者(zhě)说(shuō)这99%的质量并(bìng)不(bù)以可见光的形式所存在，我们无法看到。最诡异的是，在测量(liàng)速度的(de)过程中，兹威基发现星系团中很多星系(xì)的速度比理论上要(yào)快得(dé)多，按照牛顿(dùn)的运(yùn)动学定律，仅(jǐn)靠这些(xiē)可见星系的质(zhì)量所产生的(de)引力(lì)是无法将它(tā)们束缚在(zài)星系团(tuán)内的，它们早就应该(gāi)被(bèi)抛出星系团之外(wài)了(le)，除非有(yǒu)一种神秘的(de)力量在起作用，这(zhè)种(zhǒng)力量来(lái)源于某(mǒu)种(zhǒng)隐形的(de)物质。

据此，兹维基提出了这样部分不(bù)可见的暗质，它(tā)不发散光、吸光、反射光，但(dàn)是它们却(què)占据(jù)着宇宙中绝大部分的质量。只是当(dāng)时的人们(men)对这样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这(zhè)个词才再(zài)一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福(fú)特在(zài)观(guān)测(cè)仙女座星系中的恒星(xīng)运动。理论(lùn)上来说，距离中(zhōng)心越远的恒(héng)星在(zài)其(qí)轨(guǐ)道上(shàng)的运行(xíng)速度(dù)就(jiù)会越慢(màn)。但是他们观测的结果却(què)让(ràng)人感到不可思(sī)议。

随着(zhe)与中(zhōng)心距离的(de)增(zēng)加，恒星的(de)旋转速度几乎保(bǎo)持不(bù)变。可(kě)是根据牛顿(dùn)的万(wàn)有引力定律，在星系当中如(rú)果没有(yǒu)足够大的质量(liàng)来吸引它(tā)们，这些外围的恒星早就(jiù)被甩到宇宙当中(zhōng)了。基于(yú)这种(zhǒng)现(xiàn)象，科学家们会使用一种相(xiāng)对(duì)标(biāo)准的方法来解释暗物质的存在，这种方(fāng)法就是测量星系当中气体在X轴上距离(lí)星系中心的(de)距离，以及在(zài)Y轴上气体的(de)旋转速度。如(rú)果出现异常的(de)结(jié)果，就认(rèn)为是由(yóu)暗物质的力量(liàng)进入其中。

于是(shì)科学家们通过(guò)射电望远镜测量了距离星系中(zhōng)心(xīn)更远距离的氢元素(sù)，发现(xiàn)它们的旋转(zhuǎn)速(sù)度并不符(fú)合牛顿的力学定律。我们的太阳(yáng)系也(yě)不例外，太阳系位(wèi)于银(yín)河系的第三悬臂(bì)之上，距离银河系中心(xīn)2.6万(wàn)光(guāng)年，根据万有(yǒu)引力定(dìng)律进行计(jì)算，太阳系(xì)的运行速(sù)度(dù)应该是160千米/秒，但实际上，太(tài)阳系正(zhèng)在以220千米(mǐ)/秒的速度(dù)围绕银(yín)河系(xì)旋(xuán)转(zhuǎn)，这个实际速度(dù)远(yuǎn)远大于理论速度，那么产生以(yǐ)上这种向心加速度的(de)原因很可能就是存在着一种我们看(kàn)不到的(de)物质，是这(zhè)些暗物质的引力效应将(jiāng)星系聚集在了(le)一起(qǐ)。

也是从(cóng)这时开始，越来越多的研究人员开始相信暗(àn)物(wù)质的存在。科学家(jiā)根(gēn)据(jù)星系外恒星轨道的速度，估算在星(xīng)系当中(zhōng)暗物质的质(zhì)量(liàng)占(zhàn)整个星系质(zhì)量的85%。但(dàn)是，暗物质并(bìng)不是唯一可(kě)以解(jiě)释这个现(xiàn)象的(de)原因。在一项新(xīn)的研(yán)究当中，科学(xué)家们发现，几乎没(méi)有引力(lì)效(xiào)应的遥远(yuǎn)恒星(xīng)之间，也会出(chū)现(xiàn)速度(dù)上(shàng)的微(wēi)小差异(yì)。另外，天文学家还发现了一个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地球大约(yuē)2.5亿(yì)光年，大小(xiǎo)和(hé)银河系不(bù)多(duō)，但是(shì)星系当中存在的恒(héng)星数量却只有银河系的(de)千分之一(yī)。

所(suǒ)以(yǐ)在理论上，该(gāi)星系(xì)必须存在暗物质(zhì)，否则(zé)就(jiù)会分崩离析(xī)。但是科学家们使用最先进的(de)望远镜对(duì)其进行了40个小(xiǎo)时的详细测量之后，发现星系(xì)中的恒星运动是可以(yǐ)用正(zhèng)常的物质和力(lì)学定(dìng)律来解释的。那么又有(yǒu)人(rén)提出(chū)，也(yě)许该星系的暗物(wù)质，已经被附近的另一(yī)个(gè)大(dà)星系剥离了(le)。奇怪的是，它的附近没有任何星系存在。造成这(zhè)些现象的除了暗物质的假说之外，另一种可能就是人类对(duì)引力的理解还不(bù)够全面，引力很(hěn)可能在不同尺度空(kōng)间(jiān)中的工作方式是不(bù)同(tóng)的(de)，这意味(wèi)着在(zài)行星系尺度中的天(tiān)体(tǐ)会沿着它们(men)的(de)轨道，按(àn)照(zhào)我们所理解的方式运(yùn)动。但是上升(shēng)到(dào)星系(xì)和星(xīng)团的尺度(dù)，引力之间的相(xiāng)互作(zuò)用则是不同的方式。对于在星系团之间的相互作用(yòng)，科学(xué)家还引入(rù)了外部场效应的(de)概念，指的是在数百万光年的规(guī)模上，巨(jù)大(dà)的质量之间会产生(shēng)对彼此(cǐ)特殊的效(xiào)果，这个理(lǐ)论(lùn)叫做(zuò)MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙(méng)德(dé)理(lǐ)论成立(lì)，这(zhè)意味着(zhe)我(wǒ)们需要对现在的物理定律进行修正，这些(xiē)发现也让很(hěn)多人认为暗物质(zhì)假(jiǎ)说理(lǐ)论就(jiù)此终结。但是在宇宙当中还有(yǒu)关于暗物(wù)质(zhì)存在的其(qí)他的(de)理论证据，这些理论证据是蒙(méng)德理(lǐ)论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿(yì)光年(nián)的(de)子弹星(xīng)系团，由(yóu)两个碰撞的星系团所(suǒ)组成，类似这样的星团，它们大部分的普(pǔ)通质量(liàng)都(dōu)在星系的气体当中(zhōng)。当星团以1000万公里(lǐ)/小(xiǎo)时(shí)发(fā)生(shēng)碰(pèng)撞的(de)时候，星际气体(tǐ)的(de)相互作用就会导致(zhì)温(wēn)度的急剧升高，速度大幅降低。所以在理(lǐ)论(lùn)上(shàng)，在碰撞之后，子弹(dàn)星系团大(dà)部分的质量将(jiāng)位于所有这些气(qì)体(tǐ)所(suǒ)在的中间(jiān)区域。那么我们(men)通过什么来(lái)验(yàn)证它(tā)的(de)质量区域到底是不是集(jí)中在中间呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦(wéi)伯(bó)太空望(wàng)远镜(jìng)传回了宇宙当中第一(yī)张全彩的高清(qīng)照片，在照片中我们(men)可以(yǐ)明显地(dì)看到很多(duō)星(xīng)系似乎被拉伸产(chǎn)生(shēng)了巨(jù)大的形变。其实这些星系本身(shēn)并不是真的被(bèi)扭(niǔ)曲了(le)，也(yě)不是韦(wéi)伯望远镜出(chū)了(le)什(shén)么问题，而是这样极遥远的天体(tǐ)和我们(men)地球上的观测(cè)者之间。被一个质量超级巨大的(de)天体遮(zhē)挡，这个(gè)超大质(zhì)量的(de)东西的引力，会使身后更遥远星系的光都发(fā)生了扭曲。这个(gè)现象就(jiù)是(shì)引力透镜效(xiào)应。这个巨大的千树万树梨花开的上一句是什么，千树万树梨花开的上一句是什么古诗天(tiān)体可能是超大质量的(de)黑洞或(huò)者(zhě)是暗物质。

所(suǒ)以当人们(men)对子弹星(xīng)系团(tuán)观测的时候，发现(xiàn)它的大质量(liàng)区域并不是在中(zhōng)间(jiān)，而是(shì)在两侧。所以(yǐ)最好的(de)解释(shì)方法就是当(dāng)星(xīng)团发生(shēng)全(quán)部的(de)碰撞时，可被观测到的(de)质(zhì)量气体(tǐ)被卡在(zài)了中间，暗物质则直接通过(guò)了这个区(qū)域(yù)，并在两(liǎng)边形成了引力透镜(jìng)。对子(zi)弹星系团的(de)引力透镜研究也被(bèi)认为(wèi)是暗(àn)物质(zhì)存(cún)在(zài)的迄(qì)今为止最好的理论(lùn)证据。

除(chú)此之外，还有(yǒu)来自宇宙(zhòu)当中最古老的光。从宇宙大(dà)爆炸开(kāi)始，38万年之(zhī)后，可见光终于可以(yǐ)畅通无阻地(dì)穿(chuān)越在宇宙当(dāng)中(zhōng)了(le)。经过了130多亿(yì)年之后，这(zhè)些光在宇宙(zhòu)空间(jiān)背景上(shàng)留下了各相同性(xìng)的微(wēi)波辐(fú)射。其中红色的部分表示温度(dù)较(jiào)高的区域，蓝色则表(biǎo)示相对较冷(lěng)的(de)区域，但实际上它们之间的(de)温差只有(yǒu)万分之一。

科学家们通过(guò)对前景背景分离(lí)后的二值图像进行连通域提取和标(biāo)记之后(hòu)发现，如果宇(yǔ)宙当(dāng)中没(méi)有暗(àn)物质，图形看(kàn)起来不应该是这样(yàng)的，而随着暗物质的增加，一(yī)些峰值的幅度会减小(xiǎo)，才(cái)变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射(shè)的测量值，我们需要的(de)暗(àn)物质大约是普通物质的5倍。这个数字与解(jiě)释(shì)星系当中(zhōng)恒星运动(dòng)所需要(yào)的暗(àn)物质比例是一致的。这就意(yì)味着。

用(yòng)了一(yī)个简单(dān)的理论框(kuāng)架(jià)，就(jiù)很好地解释了很多不(bù)同的(de)观测结果。而暗物质的本(běn)质就是宇(yǔ)宙当中存在着(zhe)某种类(lèi)型的粒(lì)子，它们不参与任何其他(tā)的电磁(cí)作(zuò)用，只通过引力来相互作(zuò)用。所以如果能(néng)够(gòu)找(zhǎo)到这种粒(lì)子的存在，就相(xiāng)当于找到了暗物质存在(zài)的实际证据。这种粒(lì)子到底是什么(me)？科学家们已经提(tí)出了数十(shí)种的假(jiǎ)想目标(biāo)，而要寻找这些不同的(de)目标粒子(zi)所需要(yào)的实验方式也(yě)不相同。在过(guò)去的几十年(nián)当中，人类为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会(huì)与常规物质(zhì)相(xiāng)互作用的“暗物质”，科(kē)学(xué)家(jiā)们已(yǐ)经进(jìn)行了超(chāo)过50次的实验，却没(méi)有任何实质性的发(fā)现(xiàn)，除了(le)一个地方，意大利的格兰萨(sà)索山(shān)，隶属于阿尔卑(bēi)斯(sī)山脉(mài)。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿井当中，藏着地球上最大的(de)地(dì)学实验(yàn)室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个(gè)三层楼(lóu)高的探测器，一直致力于寻找暗物(wù)质(zhì)粒(lì)子(zi)的周期性震荡。

自(zì)1997年以来(lái)，这里的科学家声称观测到(dào)了某(mǒu)种信号。经过(guò)了20多年(nián)的数据收集(jí)，人(rén)们发现了一个有趣的事情。探(tàn)测率会在每年的6月(yuè)份(fèn)达到峰(fēng)值(zhí)，然后在11月(yuè)降到最低(dī)，而且在20年当(dāng)中每(měi)年都是一样。一些科学家认为(wèi)这(zhè)可能是(shì)人类发现(xiàn)暗物(wù)质的第一个(gè)直接证(zhèng)据。

但是为(wèi)什么暗物质会产生(shēng)周期性的(de)年度信号呢？刚才我们(men)讲(jiǎng)了太阳系正(zhèng)在(zài)以220公里(lǐ)/秒(miǎo)的(de)速度围绕着银河系进行移动，那么如(rú)果暗物质(zhì)存在宇宙当中，这(zhè)意味着我(wǒ)们(men)也在以这样的速度在穿越着暗物质(zhì)流，这个过程中(zhōng)会产生相应的振荡，同时地球又以30公(gōng)里/秒的(de)速度围绕太(tài)阳进行旋(xuán)转。所以有半年的时间(jiān)，地球围绕太阳的(de)方向与太(tài)阳环绕银河系的方(fāng)向是一致的，而另外半年则与之相(xiāng)反。

而在6月份的(de)时候，地球与太阳的方(fāng)向正好达到完(wán)全一(yī)致，这是理论上地球穿越暗物质流(liú)最快(kuài)的(de)时段(duàn)。而(ér)在11月(yuè)份，又恰(qià)好达到了最慢值(zhí)。尽管在实际的情况中，太阳系相对银(yín)河系的平面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是这并不影响这个理论(lùn)的有效性。

因此科学家认为这可以用(yòng)来(lái)解释，研究人员们所观测(cè)到(dào)的(de)周期性信号(hào)。当然也可能有其他(tā)的(de)情况，造成这(zhè)种年度周期信号的差异也可能是温(wēn)度、湿度、土壤中的水(shuǐ)分、高山上的积(jī)雪，甚至连意大利游客(kè)的数量也符合这个(gè)周(zhōu)期的规律。

千树万树梨花开的上一句是什么，千树万树梨花开的上一句是什么古诗"https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/8743f9db0f4ec1b.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

所以，科学家们又(yòu)在南半球建立(lì)了一个几乎相同的实验室(shì)，这里(lǐ)的季节与之前的实验(yàn)室正(zhèng)好相反(fǎn)，而在这里，地球穿过暗(àn)物质流的运(yùn)动特征和第(dì)一(yī)个(gè)实验室是一样的。

因此，如果在(zài)这里可以得到相(xiāng)同的信号，就(jiù)可以成为暗物质所(suǒ)存在的非常有力的证据了(le)。但是由于(yú)这个实(shí)验室刚刚建成不久，所以(yǐ)截(jié)至目前(qián)还无法(fǎ)提供(gōng)相应(yīng)的数据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新的(de)望远镜，这台太空望远镜(jìng)叫做“南(nán)希格雷斯罗(luó)曼”，它的主(zhǔ)镜(jìng)大(dà)小跟哈勃望远镜(jìng)相同，但它的(de)宽视(shì)场仪器提供的(de)视野是哈勃红外仪器(qì)的100倍。南(nán)希格(gé)雷斯罗(luó)曼太空(kōng)望(wàng)远镜其中一个关(guān)键的用途就是(shì)探索暗物质背后的奥秘，对于探(tàn)测的结果(guǒ)，我们只能(néng)拭目以待(dài)了。费米实(shí)验室粒(lì)子天体物(wù)理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬(fēn)研(yán)究发现，如果(guǒ)暗物质存在，它们极有可能拥(yōng)有另一(yī)种(zhǒng)神秘(mì)的(de)效应，这种暗(àn)物质效应(yīng)，会支(zhī)持宇宙(zhòu)当(dāng)中生命的诞生，或者说是生命(mìng)进化的一个重(zhòng)要因素。

如(rú)果这(zhè)一理论得(dé)到进一(yī)步的证实，那么遍布(bù)宇宙当中的暗物质会不(bù)会(huì)意味(wèi)着人(rén)类(lèi)并(bìng)不孤单呢？或许(xǔ)在(zài)宇宙(zhòu)当中(zhōng)某个角落的行星上，暗物质(zhì)正在通过这样的效(xiào)应(yīng)创造生命。当(dāng)然，这些推论的大(dà)前提是要先找到暗物质存(cún)在的(de)实际证据(jù)。那么(me)小伙伴们，你(nǐ)们觉(jué)得(dé)暗(àn)物质到底存不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的(de)支持是我更新(xīn)的(de)动(dòng)力！

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