宇宙是“人为制造”的？为何会存(cún)在科(kē)学无(wú)法(fǎ)解释的(de)“暗物质”？暗物(wù)质又(yòu)究(jiū)竟是(shì)什么？人类为(wèi)了(le)寻找(zhǎo)暗物质存在的证据，科学家们在过(guò)去的几十年当中进(jìn)行了超过(guò)50次(cì)的长期(qī)实验，但是却(què)没有(yǒu)发现任何(hé)的(de)有(yǒu)效证(zhèng)据。除了一个地(dì)方，在(zài)1687年出版(bǎn)的(de)自然哲(zhé)学数学原理一书(shū)中，埃萨克牛(niú)顿发表了万有引力定律，它揭示了宇(yǔ)宙中天体运动(dòng)的规(guī)律。往后的几百年来，当天文学家(jiā)们发现某些(xiē)天体运行轨道出现异常(cháng)，不符合(hé)万有引(yǐn)力定律的时候，他们(men)就会(huì)知道，周围一定(dìng)有(yǒu)未知的天体(tǐ)通过引力在摄(shè)动它的轨道(dào)。比如在1846年(nián)，奥本勒维(wéi)耶就通过天(tiān)王星(xīng)运行轨道的异常，推算(suàn)并且发现(xiàn)了(le)海(hǎi)王星的(de)存在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的(de)发现都是应用(yòng)万有引力(lì)定律所(suǒ)取得重大天(tiān)文成就的例子(zi)。但是这些发(fā)现都(dōu)是在恒(héng)星系统的尺度当(dāng)中，可当我们上升到(dào)星系或者是星团的尺度(dù)，事情就开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗里茨兹威基正在研究和测量后发星系(xì)团的质量。这是一个由(yóu)数千个星(xīng)系(xì)所组成的巨大星系团(tuán)，这些星系被引力束缚在(zài)一起。测量(liàng)星系(xì)团的质(zhì)量一般会使(shǐ)用到(dào)两种方法，当两种方法结果一(yī)致，就可(kě)以确定其质(zhì)量的范围。

第一种是获得其"光(guāng)度学的(de)质量"，需要(yào)的(de)数据是测量各个星(xīng)系(xì)的光度。

第(dì)二种是动力学(xué)质量的计算，是利用(yòng)光谱红移测量星系(xì)团中的各个星系相对于星系团的(de)运动(dòng)速度。当测量结果出来之后，兹威基(jī)彻底懵了(le)，“动力学(xué)质量”竟(jìng)然是“光度(dù)学质量”的400倍。这意味着，后发座星(xīng)系团(tuán)有99%的质量消(xiāo)失了，或者说这99%的质量并不以可见光的形式所存(cún)在，我(wǒ)们无法看(kàn)到。最诡异的(de)是，在测量速度(dù)的过(guò)程(chéng)中，兹威(wēi)基发(fā)现星(xīng)系团中很多星系(xì)的速度(dù)比理论上要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这(zhè)些可见星系的质量所产生的引力是无法将它(tā)们束缚在星(xīng)系团内的，它们(men)早就应该被抛出(chū)星系团之外了，除非有一种神秘的力量(liàng)在起作用，这种力量来源于(yú)某种隐形(xíng)的(de)物质(zhì)。

除牛反绒是真皮吗，二层牛皮除牛反绒是真皮吗tio="0.6186612576064908" data-type="jpeg" data-w="1479" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/46f985a9e4c3e7e.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

据此，兹维(wéi)基提出了这样部(bù)分不可见(jiàn)的暗质，它不发散光、吸光、反射(shè)光，但是(shì)它们却占据着宇宙中绝大部分的质量。只是当时的(de)人们对这样的一种说法不屑(xiè)一顾。

直到40年(nián)之后，“暗物质”这个词才再一次出(chū)现(xiàn)。天文学(xué)家维拉鲁宾和(hé)肯特福特在观测仙女座星(xīng)系(xì)中的恒星运动。理论上(shàng)来说，距离中心越远的恒星(xīng)在其轨道上的运(yùn)行(xíng)速度就(jiù)会越慢。但是他(tā)们观测的结果却(què)让人感到不可思(sī)议。

随(suí)着与中心距离(lí)的增加，恒星的旋转速(sù)度几乎保持(chí)不变。可是根据牛顿的除牛反绒是真皮吗，二层牛皮除牛反绒是真皮吗(de)万有引(yǐn)力定律，在星系(xì)当中如果没有足够大的质(zhì)量来吸(xī)引它们，这些(xiē)外围(wéi)的恒(héng)星早就被甩到宇宙当中(zhōng)了。基(jī)于这(zhè)种现象，科学家(jiā)们会使用一种相(xiāng)对标(biāo)准的方法(fǎ)来解释暗物质的存在(zài)，这种(zhǒng)方法就是(shì)测量星系当中(zhōng)气体在X轴(zhóu)上距离星系中心的距离，以及(jí)在(zài)Y轴(zhóu)上气体的旋转速度。如果出现(xiàn)异常(cháng)的结果，就认为(wèi)是(shì)由暗物质的力量进(jìn)入(rù)其中。

于是科学家们通过射电望远镜(jìng)测量了距离星系中心更(gèng)远(yuǎn)距离的氢(qīng)元(yuán)素(sù)，发(fā)现它们的(de)旋转速度并不符合(hé)牛顿的力学定律(lǜ)。我们的太阳系也不例外，太(tài)阳(yáng)系位(wèi)于银河(hé)系的第三悬(xuán)臂之(zhī)上，距离(lí)银河(hé)系中心2.6万光年，根据万有引力定(dìng)律进行计算，太阳系的运行速度应该是160千米(mǐ)/秒，但(dàn)实际上(shàng)，太阳系(xì)正在以220千米(mǐ)/秒(miǎo)的速度围绕银河(hé)系旋转，这个实际速度远远大(dà)于(yú)理论(lùn)速度，那(nà)么(me)产(chǎn)生以上这种向心加速度的原因很可能就是存在(zài)着一种我们(men)看(kàn)不到的(de)物质，是这些暗物质(zhì)的引力效应将(jiāng)星(xīng)系聚集在了一起(qǐ)。

也是(shì)从这(zhè)时开始，越(yuè)来越多(duō)的研究人员开始相信暗物质的存在。科学家根据星系(xì)外恒星轨(guǐ)道(dào)的速度，估算在星系当中暗物质的(de)质量占整个星系(xì)质(zhì)量(liàng)的85%。但是，暗物质并不是唯一可(kě)以解释这个现象(xiàng)的原因(yīn)。在一项新(xīn)的研究当中，科(kē)学家们发现，几乎没有引力效应(yīng)的遥远(yuǎn)恒星之(zhī)间，也会(huì)出(chū)现(xiàn)速(sù)度上的微小差异。另外(wài)，天文学家还发现了(le)一个(gè)反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离地球大(dà)约2.5亿光年，大(dà)小和(hé)银河(hé)系不多，但是(shì)星系当中(zhōng)存在的恒星(xīng)数量(liàng)却只有银河(hé)系的千分之一。

所以在理论(lùn)上，该星系必(bì)须存(cún)在暗物质，否则就会分崩(bēng)离(lí)析。但是(shì)科学(xué)家们使用最先进的望远镜对其(qí)进行(xíng)了(le)40个小时(shí)的详细测量之(zhī)后，发现星系(xì)中的(de)恒(héng)星运动是可以用正常的物质和力学定(dìng)律(lǜ)来(lái)解释的。那么又有人提(tí)出(chū)，也许该星系的暗物质，已(yǐ)经(jīng)被(bèi)附近(jìn)的另一(yī)个大星系(xì)剥(bō)离了。奇怪的是(shì)，它的附近(jìn)没有任何星(xīng)系存在。造成这些现象的除了暗物质的假说之(zhī)外，另一种可能(néng)就是人(rén)类对引力的理解还不够全(quán)面(miàn)，引力很可能在不同尺度空间中的工(gōng)作方式是不同的，这意味着在行星系尺度中的天(tiān)体会沿着(zhe)它们的(de)轨道，按(àn)照我们所理解的方式运动。但是上升到星(xīng)系和星团的(de)尺(chǐ)度，引力(lì)之间的相(xiāng)互作用(yòng)则是不同的方式。对于在星系团之间的(de)相互作用，科(kē)学家还引入了外部场(chǎng)效(xiào)应的概念，指的是在数百(bǎi)万光年的规模上，巨大的质量之间会产生对彼此特殊的效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德(dé)理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论(lùn)成立，这意味着我们需要对现在的物理定律进行修正，这些发现也(yě)让很多人认为暗物(wù)质假说(shuō)理论就此(cǐ)终(zhōng)结。但是在宇宙当中还有关于暗物质存在的其(qí)他(tā)的理论(lùn)证据，这(zhè)些(xiē)理论证(zhèng)据是蒙德理论所没法解(jiě)释的“引力透镜(jìng)”。

径(jìng)向(xiàng)距离为37亿光年的子弹星系团，由(yóu)两(liǎng)个碰撞的(de)星系团所组成，类(lèi)似这样(yàng)的星团，它们大部分(fēn)的普通质量都(dōu)在星系的气体当中。当星团以(yǐ)1000万(wàn)公里/小(xiǎo)时发生碰(pèng)撞的时候，星(xīng)际气(qì)体的相互(hù)作(zuò)用就会导(dǎo)致(zhì)温度的急剧升高，速(sù)度(dù)大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系团大部分的质量将位于所(suǒ)有这(zhè)些(xiē)气体(tǐ)所在的中间区域(yù)。那么(me)我(wǒ)们通过什么来验证(zhèng)它的(de)质量区(qū)域到底是不(bù)是(shì)集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太空(kōng)望远镜传回了宇宙当中第一张全彩的高清照片，在照片中我们可以明(míng)显地看到很(hěn)多星系似乎被(bèi)拉(lā)伸产生了巨大的形变(biàn)。其实这些星系(xì)本身(shēn)并不是真(zhēn)的被扭曲了(le)，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而是这样极(jí)遥远的天(tiān)体和我们地球(qiú)上(shàng)的观测者之间。被一个(gè)质量超级巨大的天(tiān)体遮(zhē)挡，这(zhè)个超(chāo)大质(zhì)量的东(dōng)西的引力，会使身后更(gèng)遥远星(xīng)系的光都发(fā)生了(le)扭曲。这个现象就是引力透镜效应。这个巨大(dà)的(de)天体(tǐ)可(kě)能是超大质(zhì)量的黑洞或(huò)者(zhě)是(shì)暗(àn)物质。

所以(yǐ)当人们对(duì)子(zi)弹星(xīng)系团(tuán)观测的时候，发现它(tā)的大(dà)质量区(qū)域(yù)并不是在中间，而是在两(l除牛反绒是真皮吗，二层牛皮除牛反绒是真皮吗iǎng)侧(cè)。所以最(zuì)好的解释方法就是当(dāng)星团发生全部的碰撞(zhuàng)时，可被观测到的质量气体(tǐ)被卡在了中间，暗(àn)物质则直接通过了这个区域，并在两边形成了引力透镜。对子弹星系(xì)团的引力透镜研究也被认为是(shì)暗物质(zhì)存在(zài)的迄今为(wèi)止最好(hǎo)的理论证据。

除此之外(wài)，还有来自宇宙当(dāng)中最古老的光(guāng)。从(cóng)宇宙大爆(bào)炸开始，38万年之(zhī)后，可见(jiàn)光(guāng)终于可以畅通无阻地穿(chuān)越在宇(yǔ)宙当中了。经(jīng)过了130多亿年之后，这(zhè)些光在宇宙空间背景(jǐng)上留下了各相同性的微波辐射。其中红色的部分表示温度较(jiào)高的(de)区域，蓝色则表(biǎo)示相对较(jiào)冷的区域，但实际上(shàng)它们之间的(de)温差只(zhǐ)有万分之一(yī)。

科学家们通(tōng)过对前景背景分离后的二值图像进行连通域(yù)提取和(hé)标(biāo)记之后发现，如果(guǒ)宇宙当中没有暗物质，图(tú)形看起来(lái)不(bù)应该(gāi)是这样的，而随着暗物质(zhì)的增加(jiā)，一些峰值的幅度会减小，才(cái)变(biàn)得看起(qǐ)来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微波背(bèi)景(jǐng)辐射的测量值(zhí)，我们需要的暗物质大约是普通物(wù)质的5倍。这个数(shù)字与解释星系当中恒星(xīng)运动所需要的暗物质(zhì)比(bǐ)例是一致的。这就意味着。

用(yòng)了(le)一(yī)个简单的理(lǐ)论框架，就很好地解释(shì)了很多不(bù)同(tóng)的观测结果。而暗物质的(de)本质就是宇宙当(dāng)中存在着(zhe)某种类型的粒子(zi)，它们(men)不参与任何(hé)其他的电磁作用，只通过(guò)引力来相互作用。所以(yǐ)如果能够找到这(zhè)种粒子(zi)的存在，就相(xiāng)当于(yú)找到了(le)暗物质存在的实(shí)际(jì)证据。这种粒子到底是什(shén)么？科学家(jiā)们已经(jīng)提出了数(shù)十种的假想目标，而(ér)要寻找这些不同的目(mù)标粒子(zi)所需要(yào)的实验方式也(yě)不相同。在(zài)过去的几十(shí)年当中，人类为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会(huì)与常(cháng)规(guī)物质相互作(zuò)用的“暗物(wù)质”，科学家们(men)已经进行了(le)超过50次的实验，却没有任何实质(zhì)性的发现，除了一个(gè)地(dì)方，意大利的格兰(lán)萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处的(de)地下矿(kuàng)井当中，藏着(zhe)地球上最大的地学(xué)实验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高的探测(cè)器(qì)，一直致力于寻找暗物(wù)质(zhì)粒(lì)子的周期性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里的科(kē)学家声称观(guān)测(cè)到(dào)了某种信号。经过(guò)了20多年的数据收集，人们发现了一个有趣的事(shì)情。探测率(lǜ)会在每年的6月份达到峰值，然(rán)后在11月降到最(zuì)低，而且在(zài)20年当(dāng)中每年都是一(yī)样。一些科学家认为这(zhè)可(kě)能是人类发现暗物质的第一个直接证据。

但是(shì)为什么暗物(wù)质(zhì)会产生周期性的年度信号呢？刚才我们(men)讲了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒的速度围绕着银河系进行(xíng)移动(dòng)，那(nà)么如果暗(àn)物质存在宇宙当中，这(zhè)意(yì)味着我们也在以(yǐ)这样的(de)速度在(zài)穿(chuān)越着暗物质流(liú)，这个(gè)过程(chéng)中会(huì)产生相应的振(zhèn)荡(dàng)，同(tóng)时(shí)地球又以(yǐ)30公里/秒的(de)速度围绕太(tài)阳进(jìn)行(xíng)旋转。所(suǒ)以有半年的时(shí)间，地球围绕太阳的方(fāng)向与太阳环绕银河系的方(fāng)向是(shì)一致的，而(ér)另外半年则(zé)与之(zhī)相(xiāng)反。

而在6月(yuè)份(fèn)的时(shí)候，地球与(yǔ)太阳(yáng)的方向正好达到完全一致，这是理(lǐ)论上地球穿越暗物质(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(guǎn)在(zài)实际的情况中(zhōng)，太阳(yáng)系相对银河系的平面呈现了60度的倾(qīng)斜(xié)，但(dàn)是(shì)这(zhè)并不影响这个理论的有效性(xìng)。

因此(cǐ)科学家认为(wèi)这(zhè)可以用(yòng)来解释，研(yán)究人员们所观测到的(de)周期(qī)性信号(hào)。当然也可能(néng)有(yǒu)其(qí)他的情况，造成这种年度周期信号(hào)的差异(yì)也可能是温(wēn)度、湿度、土壤中的(de)水分(fēn)、高山上的积雪，甚至(zhì)连意大(dà)利(lì)游客的数量也符合这个周期的规(guī)律。

所以，科学家们又在南半(bàn)球建立(lì)了一(yī)个几乎相(xiāng)同的实验(yàn)室，这里的(de)季节与(yǔ)之前的实验室正好相(xiāng)反，而在(zài)这(zhè)里，地球穿过暗物质流的运动特征(zhēng)和第一(yī)个(gè)实验室是一样的。

因(yīn)此，如果在这里可以得到(dào)相同的信(xìn)号，就可以成为暗物质所存在的(de)非常有力的证据了。但是由于这个实(shí)验室刚(gāng)刚建成(chéng)不(bù)久，所以截(jié)至(zhì)目前还(hái)无法(fǎ)提供相应的数据(jù)支持。另外，在2025年(nián)，NASA将(jiāng)会发射(shè)一台新的望远(yuǎn)镜，这台(tái)太(tài)空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望(wàng)远镜相同，但它的宽视(shì)场仪(yí)器提供的(de)视野是哈勃红外仪器的100倍。南希(xī)格雷(léi)斯(sī)罗曼太空望(wàng)远镜其中(zhōng)一(yī)个关键的用途就是探索(suǒ)暗物质(zhì)背后的(de)奥秘，对于(yú)探测的结果，我们只(zhǐ)能拭目(mù)以待了。费米实验室粒子天体物理中(zhōng)心的科(kē)学(xué)家(jiā)丹琥(hǔ)珀(pò)和贾森斯特芬研究发现，如果(guǒ)暗物质存在(zài)，它(tā)们极(jí)有可(kě)能拥有另一(yī)种(zhǒng)神(shén)秘的效应，这种暗物质效应(yīng)，会支(zhī)持宇宙当中生(shēng)命的诞生，或者说是生命进化(huà)的(de)一个重要因素。

如果这(zhè)一理论得(dé)到进(jìn)一(yī)步的(de)证实，那么遍布宇(yǔ)宙当中的(de)暗物质会不会意味着人类(lèi)并不孤单呢(ne)？或许在宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)某个角(jiǎo)落的行星上，暗物质正(zhèng)在通过(guò)这样(yàng)的效(xiào)应创造(zào)生命。当然，这(zhè)些推论的(de)大前提是(shì)要先找(zhǎo)到(dào)暗物质存在(zài)的实际证(zhèng)据。那(nà)么小伙伴们，你们(men)觉(jué)得暗物(wù)质到(dào)底(dǐ)存不存在呢？喜欢(huān)请点(diǎn)赞，你的支持是我更(gèng)新的动力(lì)！

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