宇宙是“人为制造”的？为(wèi)何会存在科学无(wú)法解释(shì)的(de)“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类(lèi)为了寻找暗物质存在(zài)的证据，科(kē)学家们在(zài)过去的几十年当中进行(xíng)了超过50次的(de)长期实(shí)验，但(dàn)是(shì)却没有发(fā)现任何(hé)的有效证据。除了一(yī)个(gè)地方，在1687年(nián)出版的自然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它(tā)揭示(shì)了宇宙中天体运动的规律。往后的(de)几(jǐ)百年来(lái)，当天文学(xué)家们发现某(mǒu)些天体(tǐ)运行轨(guǐ)道出现异常，不符合万有引(yǐn)力定(dìng)律的时(shí)候，他们就会知道，周围(wéi)一(yī)定有(yǒu)未知的天体通过(guò)引力在摄动(dòng)它的(de)轨道(dào)。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天(tiān)王星运行轨道的异常，推(tuī)算并且发现了海王星的存在。另(lìng)外，哈雷(léi)彗星、冥王星的(de)发(fā)现都是应用万有(yǒu)引力(lì)定律所(suǒ)取得重大(dà)天文(wén)成就的(de)例(lì)子(zi)。但是这些发现都是在恒(héng)星系统的(de)尺度当中，可当我们上升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(zī)威基正在研究和测量(liàng)后发(fā)星(xīng)系(xì)团的质量。这是一个由(yóu)数千(qiān)个星(xīng)系(xì)所组成的巨大星(xīng)系团，这些星系被引力束缚(fù)在(zài)一起。测量星系团的质量一般会使(shǐ)用到两(liǎng)种方(fāng)法，当两种方法(fǎ)结果一致，就可以确定(dìng)其质量的范(fàn)围。

第(dì)一种(zhǒng)是获得其(qí)"光度学(xué)的(de)质量"，需(xū)要的(de)数据是测(cè)量各个星系的光度。

第(dì)二种是动力(lì)学质(zhì)量(liàng)的计(jì)算(suàn)，是利用光(guāng)谱红(hóng)移测量星系团中的各个(gè)星系相(xiāng)对(duì)于星系团的(de)运动速(sù)度(dù)。当测量结果(guǒ)出来之(zhī)后(hòu)，兹威基彻底懵(měng)了(le)，“动力(lì)学质量(liàng)”竟然(rán)是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质(zhì)量消失了(le)，或者(zhě)说这99%的质量并不以可见光的形式所存在，我们无(wú)法看到(dào)。最诡异的是，在测量速(sù)度的(de)过(guò)程中，兹威基发现星系团中很多星系的速度比(bǐ)理(lǐ)论(lùn)上(shàng)要快得多，按照(zhào)牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星(xīng)系的质(zhì)量所产生的引力是无法(fǎ)将它(tā)们束(shù)缚在星系团内的，它(tā)们(men)早就(jiù)应该(gāi)被抛(pāo)出星系团之外了(le)，除(chú)非有一种神秘(mì)的(de)力(lì)量在起作用，这种(zhǒng)力量来源于某种隐形(xíng)的物(wù)质(zhì)。

据(jù)此(cǐ)，兹维基提出(chū)了这样部分不可见的暗质，它不发(fā)散光、吸光、反射光，但(dàn)是它(tā)们却占(zhàn)据着宇(yǔ)宙(zhòu)中绝大部分的(de)质量。只(zhǐ)是(shì)当(dāng)时的(de)人们对这(zhè)样(yàng)的一种说法不屑一(yī)顾。

直到(dào)40年(nián)之后，“暗物(wù)质”这(zhè)个词(cí)才再一次出现。天文学家(jiā)维拉鲁宾和肯特福特在观(guān)测(cè)仙女座星系中的恒星(xīng)运动(dòng)。理论上来说，距离中(zhōng)心越远的恒星在其轨道上的(de)运行速度就(jiù)会越慢。但是(shì)他(tā)们(men)观(guān)测的结果(guǒ)却让(ràng)人(rén)感(gǎn)到不可思议。

随着(zhe)与中心距离的(de)增加，恒星的旋转速度几乎保持(chí)不变。可是根据牛顿的万有引力定律(lǜ)，在星系当中(zhōng)如(rú)果没有足够大的(de)质量来吸引(yǐn)它们，这些外围的恒(héng)星早就被(bèi)甩到宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)了。基于这种现(xiàn)象，科学家(jiā)们会使用一种(zhǒng)相对(duì)标准的方(fāng)法来解释暗物(wù)质(zhì)的(de)存在(zài)，这种方法就是测量星系当中气体在X轴上距离星(xīng)系中心的距(jù)离，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋(xuán)转速(sù)度。如果出现(xiàn)异常的(de)结果，就认为是由暗物(wù)质的力量进入其(qí)中。

于是(shì)科学家们(men)通(tōng)过(guò)射(shè)电望远(yuǎn)镜测量了(le)距离星系中心更远距离的氢元素，发(fā)现它(tā)们的旋转速度并(bìng)不符合牛顿的力学定(dìng)律。我们的(de)太阳(yáng)系也(yě)不例外，太阳系位于(yú)银河系的第三悬臂之上，距离银(yín)河系(xì)中(zhōng)心2.6万(wàn)光年，根据(jù)万有引力(lì)定(dìng)律(lǜ)进行计(jì)算，太阳系的运行速度(dù)应该(gāi)是160千米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正(zhèng)在以220千(qiān)米/秒的速度(dù)围绕(rào)银河系(xì)旋转，这个(gè)实际速度远远大于理论(lùn)速度，那(nà)么产生以上这种向心加(jiā)速度的(de)原因很(hěn)可(kě)能就是存在着一种我们看不(bù)到的物质，是这(zhè)些暗物质的引力效(xiào)应将星(xīng)系聚集在了(le)一起。

也是从(cóng)这时开始，越(yuè)来(lái)越多的(de)研究人员开(kāi)始(shǐ)相(xiāng)信暗(àn)物质的存在(zài)。科学家(jiā)根(gēn)据星系外(wài)恒(héng)星轨道的速(sù)度，估算在星系当中暗物(wù)质(zhì)的(de)质量(liàng)占整(zhěng)个星系(xì)质量的85%。但(dàn)是(shì)，暗(àn)物质并不是(shì)唯(wéi)一可以解释(shì)这个(gè)现象的原因。在一(yī)项(xiàng)新的研(yán)究当(dāng)中(zhōng)，科学家(jiā)们发现(xiàn)，几(jǐ)乎(hū)没有引力效应的遥(yáo)远恒星之间，也(yě)会出现速(sù)度上的微(wēi)小差异。另外，天(tiān)中国人口第一大省，中国人口第一大省排名文学家(jiā)还发现(xiàn)了一个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星(xīng)系(xì)距离(lí)地球大约2.5亿(yì)光(guāng)年，大小(xiǎo)和(hé)银(yín)河系不多，但是(shì)星系当中存在的恒(héng)星数(shù)量却只有银(yín)河系的千分之(zhī)一。

所(suǒ)以在理论(lùn)上，该(gāi)星系必须存在(zài)暗(àn)物(wù)质，否(fǒu)则就会分崩离析。但是科学家们使用最先(xiān)进的(de)望远镜对其进(jìn)行了40个小时(shí)的详细测量之(zhī)后，发现(xiàn)星系中(zhōng)的恒(héng)星运动(dòng)是可(kě)以用正常的物质和力学定律来解释(shì)的(de)。那么又有人(rén)提出，也(yě)许该星系(xì)的暗物质，已经被附近(jìn)的另(lìng)一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没有任何星系(xì)存在。造成这(zhè)些现象的除了暗物质的假(jiǎ)说(shuō)之外，另(lìng)一种可能就是人类对(duì)引力的理解(jiě)还不(bù)够全(quán)面，引(yǐn)力很(hěn)可能在不同尺度(dù)空(kōng)间中(zhōng)的工作方式是不同的，这意味着在行星系尺度(dù)中的天体会(huì)沿着它们的轨道，按照我们所(suǒ)理解(jiě)的方式运动。但是上升到星(xīng)系和星团的尺度，引力之间的相互作(zuò)用(yòng)则(zé)是不(bù)同的方式。对于在星系(xì)团之(zhī)间的(de)相互作用，科学家还引入了外部(bù)场效(xiào)应的概念，指(zhǐ)的是(shì)在数(shù)百(bǎi)万光(guāng)年的规模上(shàng)，巨大的质量之间(jiān)会产(chǎn)生对彼此特殊的效果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙(méng)德理(lǐ)论。如(rú)果MOND蒙德(dé)理论成立，这意(yì)味着(zhe)我们需要对现在(zài)的物理定律进(jìn)行修(xiū)正，这些发现也让很多人认(rèn)为暗物质假(jiǎ)说理(lǐ)论就此终(zhōng)结(jié)。但是(shì)在宇宙当中还(hái)有关(guān)于暗(àn)物(wù)质存(cún)在的其他的理论证据(jù)，这些理论证(zhèng)据是蒙德理论(lùn)所没法解释的“引(yǐn)力透镜(jìng)”。

中国人口第一大省，中国人口第一大省排名a-w="1649" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/18fc0a6e444b507.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

径向距离为37亿光(guāng)年的子弹(dàn)星系团，由两个碰撞的星(xīng)系团所组成(chéng)，类似这样的星团，它们(men)大部分的(de)普通(tōng)质量都在星系的(de)气体当中。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞的时候，星(xīng)际气体(tǐ)的相(xiāng)互作用就会导致温度(dù)的急剧升高(gāo)，速度大幅降低(dī)。所以(yǐ)在理论(lùn)上(shàng)，在碰撞之后(hòu)，子(zi)弹星(xīng)系团大部分的质量将位(wèi)于所有这些气体所在的中间区(qū)域。那么我们(men)通过什么(me)来验证它的质量区(qū)域(yù)到底是不是集中在中间呢(ne)？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)传回了(le)宇宙(zhòu)当中第一张全彩的高清照片，在照(zhào)片中我们可以(yǐ)明(míng)显地看到很多(duō)星系似乎被拉伸产(chǎn)生了巨大的形变(biàn)。其实这些星系本身并(bìng)不是真的(de)被(bèi)扭曲(qū)了，也(yě)不是韦伯(bó)望远镜出了什么(me)问题，而是这样极遥(yáo)远(yuǎn)的(de)天体和(hé)我(wǒ)们(men)地球上的观测(cè)者之间。被(bèi)一个质量超级巨大的天体遮(zhē)挡，这个超大质量的(de)东西的引力，会使身后(hòu)更(gèng)遥远星系(xì)的光都发生了扭(niǔ)曲(qū)。这个现(xiàn)象(xiàng)就是引力透镜效应。这(zhè)个巨大(dà)的天体可能(néng)是超(chāo)大质量(liàng)的(de)黑洞(dòng)或者是暗物质(zhì)。

所以当人们对(duì)子弹星系团观测的时候，发现它(tā)的大质量区域并不是在中间，而是(shì)在两侧(cè)。所以(yǐ)最好的解释方法就是当星团(tuán)发生全部(bù)的碰撞(zhuàng)时，可(kě)被观测到的质(zhì)量(liàng)气体被(bèi)卡在(zài)了(le)中间，暗物(wù)质则直接通过(guò)了这(zhè)个区域，并在两(liǎng)边形成了(le)引力透镜。对子弹星系团的引力透镜研究也被认(rèn)为是暗物质存在的迄今为止(zhǐ)最好的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当(dāng)中最古老的光(guāng)。从宇宙大爆炸开(kāi)始，38万年之(zhī)后，可见光终于可以畅通无(wú)阻地穿(chuān)越(yuè)在(zài)宇宙当中了。经过了130多亿年(nián)之后(hòu)，这些光在(zài)宇宙空间(jiān)背(bèi)景(jǐng)上(shàng)留下了各相(xiāng)同性的微波辐射。其(qí)中(zhōng)红色的部分表示(shì)温度较高的区域，蓝色则表(biǎo)示相(xiāng)对(duì)较冷的区域(yù)，但(dàn)实际上(shàng)它们之间的温差只有万分(fēn)之一(yī)。

科(kē)学家们通过对(duì)前景背景(jǐng)分离后的二值(zhí)图(tú)像进行连通域提(tí)取(qǔ)和(hé)标记之后发现，如果宇宙当中(zhōng)没有暗物质，图形看起来不应该(gāi)是这(zhè)样(yàng)的，而随着暗物质的增加，一(yī)些(xiē)峰值(zhí)的幅度会减小，才变得看起(qǐ)来(lái)“和谐”。为(wèi)了(le)匹配宇(yǔ)宙微波背景辐射的测量值，我(wǒ)们需要的暗物(wù)质大约是普通物质(zhì)的5倍。这个数(shù)字与解释(shì)星(xīng)系当(dāng)中(zhōng)恒(héng)星运动所需(xū)要的暗(àn)物质比(bǐ)例是一致的。这就(jiù)意味着。

用了一个简单的理论(lùn)框(kuāng)架(jià)，就很好地解释了很多不(bù)同(tóng)的观测结果。而暗(àn)物质的本质就是宇(yǔ)宙当中存在着(zhe)某种类型的粒子(zi)，它们不参与(yǔ)任何其他的电(diàn)磁(cí)作用，只(zhǐ)通(tōng)过引(yǐn)力来相互作用。所(suǒ)以如(rú)果(guǒ)能够找到(dào)这种粒子的(de)存在，就相当于找到了(le)暗(àn)物质(zhì)存在的实际证据。这种粒子到底是什么？科(kē)学家们已经提出了(le)数十(shí)种(zhǒng)的假想(xiǎng)目标，而要寻找这(zhè)些不同的(de)目标粒子所需要的实验方式(shì)也不相(xiāng)同。在过去的几十年当中，人类为(wèi)了寻找这些看不见、摸不到(dào)，几乎不会(huì)与(yǔ)常规物质(zhì)相互作用的“暗(àn)物质”，科学家们(men)已经进行了超过(guò)50次的实(shí)验，却(què)没有(yǒu)任(rèn)何实质(zhì)性的发现，除了一(yī)个地方，意(yì)大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米处的地下矿(kuàng)井(jǐng)当(dāng)中，藏着(zhe)地球上最大的地学(xué)实验(yàn)室，这个(gè)实验(yàn)室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼(lóu)高的探(tàn)测(cè)器，一(yī)直致力(lì)于寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的科学(xué)家声(shēng)称观测(cè)到了某种信号。经(jīng)过(guò)了20多年的数据收集，人们(men)发现了一个有趣的事情(qíng)。探测率会(huì)在每年的6月份(fèn)达(dá)到(dào)峰(fēng)值，然后在11月降到(dào)最低，而且在20年(nián)当中每年(nián)都是一样。一些科(kē)学家认为(wèi)这(zhè)可能是人类发现暗物质的第一个直(zhí)接证据。

但是为什(shén)么(me)暗(àn)物质(zhì)会产生周期性的年度(dù)信号呢？刚(gāng)才(cái)我们讲了太阳系正(zhèng)在(zài)以220公里/秒的速度围(wéi)绕着银河系进(jìn)行移(yí)动，那么(me)如果暗物质(zhì)存在宇宙(zhòu)当中，这意味着(zhe)我们也在以这样的速度在穿越(yuè)着暗(àn)物质流，这个过程(chéng)中(zhōng)会产生相应(yīng)的(de)振荡，同时地球又以30公(gōng)里(lǐ)/秒的速(sù)度(dù)围绕(rào)太阳(yáng)进行旋转(zhuǎn)。所以有半(bàn)年(nián)的时(shí)间，地球围绕太阳的方向(xiàng)与太阳环绕银河系的方向是一致的，而另外半(bàn)年(nián)则与之相反。

而在6月份的时候，地球与(yǔ)太阳(yáng)的方向正(zhèng)好达(dá)到完(wán)全一致，这是理论(lùn)上地球穿越暗物质流(liú)最快的时段。而在11月份，又恰好达到了(le)最慢(màn)值。尽管(guǎn)在实际的情况(kuàng)中，太阳系(xì)相(xiāng)对银河系的平面(miàn)呈现了(le)60度的倾斜，但是这(zhè)并不(bù)影响这(zhè)个理论的有效性。

因此科(kē)学家认(rèn)为这可(kě)以用来解释，研究人员们所观测到的(de)周期(qī)性信(xìn)号。当然也可能有其他的情(qíng)况，造成这(zhè)种年度周期信(xìn)号的差异也(yě)可能是温度(dù)、湿度、土壤(rǎng)中的水(shuǐ)分、高山上的积雪，甚至连意大利游客的数量也符合这个周(zhōu)期的规(guī)律。

所(suǒ)以(yǐ)，科学家们(men)又(yòu)在(zài)南半球建立(lì)了一(yī)个几乎相同(tóng)的实验室，这里的季节与之前的实验室正好相(xiāng)反，而(ér)在(zài)这(zhè)里，地球穿过暗物质流的运(yùn)动特征和第一(yī)个实验室(shì)是(shì)一样的。

因此，如果(guǒ)在这里可以得到(dào)相(xiāng)同(tóng)的信号(hào)，就可(kě)以成为暗(àn)物(wù)质所存在的非(fēi)常有力(lì)的证据了。但是由于这个(gè)实(shí)验室刚刚建成不久(jiǔ)，所以截至目前还无法提供相应的数据(jù)支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射一(yī)台新的望远镜，这台(tái)太空望远(yuǎn)镜叫做“南希(xī)格雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大(dà)小(xiǎo)跟哈勃(bó)望远镜相同，但(dàn)它的宽视(shì)场仪器提供的视野是哈勃红外仪器的(de)100倍(bèi)。南希格(gé)雷斯罗曼太空望远镜其中一(yī)个关键的用(yòng)途(tú)就是探索暗物(wù)质背(bèi)后的奥秘，对于(yú)探(tàn)测的结(jié)果(guǒ)，我们只能拭目以待了。费米实验室粒子天体物理(lǐ)中心(xīn)的(de)科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现(xiàn)，如果暗物质存在，它们极有(yǒu)可能(néng)拥有另一种神秘的效应，这种暗物质(zhì)效应(yīng)，会支(zhī)持宇宙当中生(shēng)命的诞生，或者说是生命进化的一个重要因素。

如(rú)果这一理论得到进一步(bù)的证实，那么遍布宇(yǔ)宙当中的暗物(wù)质会不会(huì)意味(wèi)着人(rén)类并不孤单呢？或许在(zài)宇宙(zhòu)当(dāng)中某个(gè)角落的行(xíng)星上，暗物(wù)质正在通过这样的效应创造生命。当然，这些(xiē)推论的大(dà)前提是要(yào)先找到暗物(wù)质存在的实际(jì)证据。那(nà)么小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗物质到底存不存在(zài)呢？喜欢请(qǐng)点赞，你(nǐ)的支持是我更新的动力！

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