宇宙是“人为(wèi)制造(zào)”的？为何会存在科学无法解释的“暗(àn)物质(zhì)”？暗物质又(yòu)究竟是什么(me)？人类为了(le)寻找(zhǎo)暗物质(zhì)存在(zài)的证(zhèng)据，科学(xué)家们在(zài)过去的几十年当中(zhōng)进行了超过50次的长期(qī)实验，但是却没有发现(xiàn)任何(hé)的有效证(zhèng)据。除了一个地方(fāng)，在(zài)1687年出版的自然哲学数(shù)学原理一(yī)书中，埃萨克牛顿发表了(le)万有引力定律，它揭示了宇宙中天(tiān)体(tǐ)运动的规律。往后(hòu)的几(jǐ)百年来(lái)，当天文学家们发现某些天体(tǐ)运行轨道出现异常，不符合万有引力定律的时候，他们就会知道(dào)，周围一定有未知(zhī)的天体通过引力在摄动它的(de)轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通过(guò)天王星运行轨道的异常，推(tuī)算并且发现了海王(wáng)星的存在。另(lìng)外，哈雷(léi)彗星、冥(míng)王星的发现都(dōu)是应用万有引力定律所取(qǔ)得重(zhòng)大天文成(chéng)就的例子。但是这些(xiē)发现都是(shì)在恒星系统的尺度当中，可当我们上(shàng)升(shēng)到星系或(huò)者是星(xīng)团的尺(chǐ)度，事情就开(kāi)始(shǐ)变得(dé)诡(guǐ)异了(le)。

1933年，瑞士(shì)的物理学家(jiā)弗里茨兹威基(jī)正在研究和测量(liàng)后发(fā)星系(xì)团的质量。这是一个(gè)由数千个星系(xì)所(suǒ)组成的巨大星系团(tuán)，这些星系被引力(lì)束缚(fù)在(zài)一(yī)起。测量(liàng)星系团(tuán)的(de)质量一般(bān)会使用(yòng)到两种(zhǒng)方法，当(dāng)两种(zhǒng)方法结果一致，就可以确(què)定其质量的(de)范围(wéi)。

第一(yī)种(zhǒng)是获(huò)得(dé)其"光度学的质量"，需要的(de)数据是测量各(gè)个星系的光度。

第二种是(shì)动力学质量的计算，是利用光(guāng)谱红(hóng)移测量(liàng)星系团中的(de)各个星系相对于(yú)星系(xì)团的运动速度。当测量结(jié)果(guǒ)出来(lái)之(zhī)后(hòu)，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动(dòng)力学质量”竟然(rán)是“光度学质量”的400倍(bèi)。这意味着，后(hòu)发座星(xīng)系团有99%的质量消(xiāo)失了(le)，或者说这99%的质量并不以可见光的形式(shì)所(suǒ)存在，我们无法看到。最诡异的是，在测量速度(dù)的(de)过程中，兹威基发现(xiàn)星系团中很多星系(xì)的速度(dù)比理论上要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些可见(jiàn)星系的质量所产生的引力是(shì)无法将(jiāng)它们束缚在(zài)星(xīng)系团(tuán)内的，它们早就应该被抛(pāo)出星系(xì)团之外了，除非有一(yī)种(zhǒng)神秘的力量在起作(zuò)用，这种力量来源(yuán)于(yú)某种隐形的物质。

据此，兹维基提(tí)出了这样部分不可见的暗质(zhì)，它不发散光、吸光(guāng)、反射光，但(dàn)是它们却占据着(zhe)宇宙中绝大部分的质(zhì)量。只是(shì)当时的人们对(duì)这样的一种(zhǒng)说法不屑一(yī)顾(gù)。

直到40年之后，“暗物质”这个词才(cái)再一次出现。天(tiān)文学家维拉鲁(lǔ)宾和肯特福(fú)特在观测(cè)仙女(nǚ)座星系(xì)中(zhōng)的恒(héng)星运动。理(lǐ)论(lùn)上来说，距离中心越远的恒(héng)星在其轨道上(shàng)的运行速度就会(huì)越慢。但是他(tā)们观测(cè)的(de)结(jié)果却(què)让人感到不(bù)可思议。

随着与中(zhōng)心距离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是根据牛顿(dùn)的万有引力定律，在星系当中如果没有足够大的质量来吸引它们，这些外围的恒星早就(jiù)被甩到宇宙当中(zhōng)了。基于(yú)这种现象，科(kē)学家(jiā)们(men)会使用一种(zhǒng)相对标准的方法来解(jiě)释暗物质的存在，这种方法就是测量星系当中气体在X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如(rú)果出现异常的结果，就认为(wèi)是(shì)由暗物质的力量进入其中(zhōng)。

于是(shì)科学家们通过射电望远镜(jìng)测量了(le)距离星系中心更(gèng)远距离的(de)氢元素，发现它们的旋转速度并(bìng)不符合牛顿的力学定律。我们的太阳系也不例外，太阳系(xì)位于银河系的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万(wàn)光年(nián)，根(gēn)据(jù)万(wàn)有引(yǐn)力定律进行(xíng)计算，太阳系(xì)的运行速度应(yīng)该(gāi)是160千米/秒，但(dàn)实际(jì)上外国人吃米饭吗，外国人是不是不吃米饭，太阳系正(zhèng)在(zài)以220千(qiān)米/秒的速度(dù)围绕银(yín)河(hé)系(xì)旋转，这个实际速度远远大于理(lǐ)论速度，那么产生以上这种(zhǒng)向心加速度的原因(yīn)很(hěn)可能就是存在(zài)着一种我们看不到的(de)物质，是这些暗物质的引力效(xiào)应将星系聚集(jí)在了(le)一起。

也是从这时(shí)开始(shǐ)，越来越(yuè)多(duō)的(de)研(yán)究人员开始相信暗物质的存在。科学家根据星系(xì)外恒星轨道的速度，估(gū)算在星系(xì)当中暗(àn)物质的(de)质量占整个星系(xì)质量的85%。但(dàn)是，暗(àn)物质(zhì)并不(bù)是唯一可以(yǐ)解释这个(gè)现象的原(yuán)因(yīn)。在一项新的研究(jiū)当中，科学家们发现，几乎没有引力效应的遥远(yuǎn)恒星之间(jiān)，也(yě)会出现速度上(shàng)的微(wēi)小差异(yì)。另外(wài)，天(tiān)文学(xué)家还(hái)发现(xiàn)了一个反(fǎn)常的星系(xì)，叫做Agc114905。这(zhè)个(gè)星系距离地(dì)球大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河系(xì)不多，但是星系当中存在(zài)的恒星(xīng)数(shù)量却只有银河系的千分之一(yī)。

所(suǒ)以(yǐ)在理论上，该星(xīng)系必(bì)须(xū)存在暗物质，否则就会分(fēn)崩离(lí)析。但(dàn)是科(kē)学(xué)家(jiā)们使用最先进的(de)望远镜对其进行了40个小(xiǎo)时的详(xiáng)细(xì)测量(liàng)之后，发现(xiàn)星系中的(de)恒(héng)星运动是(shì)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，也许该(gāi)星系的(de)暗物质，已经被附近的另一个大(dà)星系剥(bō)离了。奇怪的是(shì)，它的(de)附(fù)近没有任何星系存在。造成这些现象的(de)除了暗物质的假说(shuō)之外(wài)，另一(yī)种(zhǒng)可(kě)能(néng)就是人类对引力的理解还不够全面，引力(lì)很可能在不同尺度空间中的工作(zuò)方式是不同的，这意味着在(zài)行星系尺度中(zhōng)的天体(tǐ)会(huì)沿着它们(men)的(de)轨道，按照我们(men)所理解的(de)方式(shì)运动。但是上升到星系和星团的尺度，引力之间的(de)相互作用则是不同的方式。对于在(zài)星系(xì)团之(zhī)间的相互作用，科(kē)学家还引入了外部场效(xiào)应的概念，指的是在数百万光年的(de)规模上(shàng)，巨大的质(zhì)量之(zhī)间会(huì)产生对彼(bǐ)此特(tè)殊的效果(guǒ)，这个(gè)理(lǐ)论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙(méng)德理论(lùn)成(chéng)立，这意味着我们需要对(duì)现在(zài)的物理定律进行修正，这些(xiē)发现也让很多人(rén)认为暗物(wù)质(zhì)假说理论就此(cǐ)终结(jié)。但是在宇宙当中还有关(guān)于暗(àn)物质存在的其(qí)他(tā)的理论证据(jù)，这些理论证据(jù)是(shì)蒙德理论所没法解释的(de)“引力透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年的(de)子(zi)弹(dàn)星系团(tuán)，由两个碰撞的星系团所组成(chéng)，类(lèi)似这样的星团，它们大部分的普通(tōng)质量都在(zài)星系的气体(tǐ)当中(zhōng)。当星团以1000万公(gōng)里/小(xiǎo)时(shí)发生碰(pèng)撞的时候，星际气体的相互作用(yòng)就会导致温度的急剧升高，速度大幅降低。所(suǒ)以在理(lǐ)论(lùn)上，在碰撞之后，子弹星系团大部分的(de)质量(liàng)将位于所有这些气体(tǐ)所(suǒ)在的中(zhōng)间区(qū)域。那么我们通过什么(me)来验(yàn)证它(tā)的质(zhì)量区域到(dào)底是(shì)不是集中(zhōng)在中间呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空望远镜传回了宇宙(zhòu)当中第一(yī)张全彩的高清(qīng)照片(piàn)，在照片中我们(men)可以明显(xiǎn)地看到(dào)很多星系似乎被(bèi)拉(lā)伸产(chǎn)生了巨大的形变。其实这些星(xīng)系本身(shēn)并不(bù)是真的被扭(niǔ)曲(qū)了，也(yě)不是(shì)韦伯望远镜出了什么(me)问题，而(ér)是这样极遥远的天体(tǐ)和我(wǒ)们地(dì)球上的观测者之间(jiān)。被一个质量(liàng)超级(jí)巨大的天体遮挡，这个超大质(zhì)量的东西的引(yǐn)力，会使身(shēn)后更遥远星系的(de)光都发生了扭曲。这个现(xiàn)象(xiàng)就是(shì)引力透镜(jìng)效应。这个巨大的天体可能是超大质量的(de)黑洞或(huò)者是(shì)暗物质。

所以(yǐ)当(dāng)人们对子(zi)弹(dàn)星系团观(guān)测的时候(hòu)，发(fā)现(xiàn)它的大质(zhì)量区域并(bìng)不是(shì)在中(zhōng)间，而是在两侧。所以最(zuì)好的解释方法就是当星团(tuán)发生全部的碰撞(zhuàng)时，可被(bèi)观测到的质量气体(tǐ)被卡在(zài)了中(zhōng)间，暗(àn)物(wù)质则直接通过了这(zhè)个(gè)区域，并在(zài)两边形成了引力透镜。对子弹星系团(tuán)的引(yǐn)力(lì)透(tòu)镜研究也被(bèi)认为是暗(àn)物质存(cún)在的(de)迄今(jīn)为止(zhǐ)最好的理论证据。

除此之(zhī)外，还有来自宇(yǔ)宙当中最古老的光。从(cóng)宇(yǔ)宙大爆(bào)炸开始(shǐ)，38万年之后，可见光(guāng)终(zhōng)于可(kě)以畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背(bèi)景(jǐng)上留下了(le)各(gè)相同性的微波辐射。其中(zhōng)红(hóng)色(sè)的部(bù)分表示温度(dù)较高的区域，蓝色则表(biǎo)示相对较冷的(de)区域，但实际上它们之(zhī)间(jiān)的温(wēn)差只有万分之一(yī)。

科学家们通过(guò)对前景背景分离后(hòu)的(de)二值图(tú)像进行连通域提(tí)取(qǔ)和标记之后发(fā)现，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起来不应该是这样的(de)，而(ér)随着暗物质的增加，一些峰(fēng)值的幅度会(huì)减(jiǎn)小，才变得看起(qǐ)来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微(wēi)波背(bèi)景辐射(shè)的测(cè)量值，我们需要(yào)的(de)暗物(wù)质大约是普通物(wù)质的(de)5倍(bèi)。这个数字(zì)与解释星系当中恒星运动所需要的暗物质(zhì)比(bǐ)例是一致(zhì)的(de)。这(zhè)就意味(wèi)着。

用了一(yī)个(gè)简(jiǎn)单的理论框(kuāng)架，就很(hěn)好(hǎo)地(dì)解释了(le)很(hěn)多(duō)不(bù)同的观测结果。而(ér)暗物质的本质(zhì)就是(shì)宇宙当中存(cún)在着某种(zhǒng)类型(xíng)的粒子，它们不参与(yǔ)任何其他的电磁作(zuò)用，只通过引力(lì)来相互作用。所以如果能(néng)够找(zhǎo)到这种粒子的存在，就(jiù)相当于找到了(le)暗(àn)物质存在的实际证据(jù)。这种(zhǒng)粒子到底是什(shén)么？科(kē)学(xué)家(jiā)们已经提出(chū)了数十种的假想目标，而(ér)要(yào)寻找这些不同的目标(biāo)粒(lì)子所需要的实验(yàn)方(fāng)式也不相同。在过去的(de)几十年当中，人类为(wèi)了寻找这(zhè)些看(kàn)不见、摸(mō)不到(dào)，几乎不(bù)会与常规(guī)物(wù)质相(xiāng)互作(zuò)用的“暗物质”，科学家们已(yǐ)经进行了超过50次的实验，却没有任何实质(zhì)性的发现(xiàn)，除(chú)了一个地方，意大利的格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米处(chù)的(de)地下矿井(jǐng)当中，藏着地球上(shàng)最(zuì)大的地(dì)学实验室，这个实(shí)验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个(gè)三(sān)层楼高(gāo)的探测器，一直(zhí)致力于(yú)寻找暗物质粒子(zi)的周期性震荡。

外国人吃米饭吗，外国人是不是不吃米饭a-w="1234" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/82fd8b93a96870b.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

自1997年以来，这(zhè)里(lǐ)的(de)科学(xué)家声称观测到了某种信号(hào)。经过了20多年的(de)数据(jù)收集(jí)，人们(men)发现了一个有(yǒu)趣(qù)的(de)事情(qíng)。探(tàn)测率会在每年的(de)6月份(fèn)达到峰值，然后在11月(yuè)降到最低，而且在20年当中每(měi)年都是一样。一些(xiē)科学家认为这可能是人(rén)类发现(xiàn)暗物质的第一个直接证据。

但是(shì)为什(shén)么(me)暗(àn)物质会产(chǎn)生周(zhōu)期性的(de)年度信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系正在以220公(gōng)里/秒的速度围绕着银河系进行移动(dòng)，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意味着我(wǒ)们也在以(yǐ)这样的速(sù)度(dù)在穿越着(zhe)暗物质流，这个过程中会产生相应的(de)振荡，同时地球又以(yǐ)30公(gōng)里/秒的速度围绕太(tài)阳进(jìn)行旋转。所以有半(bàn)年的时间，地球(qiú)围绕太阳的方向与太阳环绕银河系(xì)的方向是一致的，而另外半年则与(yǔ)之(zhī)相反(fǎn)。

而在6月份(fèn)的(de)时候，地(dì)球与(yǔ)太阳的(de)方(fāng)向(xiàng)正好达到(dào)完全一致，这是理论上地球(qiú)穿越暗物质流最快的(de)时段。而在11月份，又(yòu)恰好达到了最慢(màn)值。尽管在(zài)实际的情况中(zhōng)，太阳系相(xiāng)对银河(hé)系的(de)平面呈(chéng)现了60度的(de)倾斜，但是这并不影(yǐng)响这个理论(lùn)的有效性。

因此(cǐ)科学家认(rèn)为这可(kě)以用来解释(shì)，研(yán)究人员(yuán)们所观(guān)测到的周期性信(xìn)号。当然也可能有其他的情况，造成这(zhè)种年度周期信(xìn)号的差异(yì)也可能(néng)是温度、湿度、土壤中的(de)水分、高(gāo)山上(shàng)的积雪，甚至(zhì)连意大利游客的数量(liàng)也符合这个周期的规律。

所(suǒ)以(yǐ)，科学家们又在(zài)南半球建(jiàn)立了(le)一个几(jǐ)乎相(xiāng)同的实验室，这(zhè)里的(de)季(jì)节与之(zhī)前的实验(yàn)室(shì)正好相反，而(ér)在这里，地球穿(chuān)过暗(àn)物质流的运动特征和第一个实验室(shì)是一(yī)样的。

因此，如果在这里可以得到相同(tóng)的信(xìn)号(hào)，就可(kě)以(yǐ)成(chéng)为暗物(wù)质(zhì)所存在的非常有力的证据了(le)。但(dàn)是由于这个实验室(shì)刚刚建成不久，所以截至目前还无法提供相应的数(shù)据支(zhī)持(chí)。另外，在2025年(nián)，NASA将(jiāng)会发射一(yī)台新的望远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大(dà)小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但(dàn)它的宽(kuān)视场仪器提供的视野是(shì)哈(hā)勃红外仪器的100倍(bèi)。南希(xī)格雷(léi)斯罗曼太空望远镜其(qí)中一(yī)个(gè)关键的(de)用(yòng)途就是探索暗物(wù)质(zhì)背后的奥秘，对于探测的结(jié)果，我们只(zhǐ)能拭目以(yǐ)待了。费米实(shí)验室粒子天体物理中心的科学(xué)家丹琥珀和(hé)贾森(sēn)斯特(tè)芬研究(jiū)发现，如果暗物质存在，它们极有可能拥有另一种(zhǒng)神秘的效应，这种暗物质(zhì)效应，会支持(chí)宇宙当中(zhōng)生命的诞生，或者说是(shì)生命进化的一个重要(yào)因(yīn)素。

如果这一(yī)理论得到(dào)进一(yī)步的证(zhèng)实(shí)，那么遍布宇宙(zhòu)当(dāng)中的暗物(wù)质会(huì)不会(huì)意味着人类并不孤单呢？或许在宇宙当(dāng)中某个角落的行星(xīng)上，暗物(wù)质正在通过这(zhè)样的(de)效应创造生命。当然，这些推论的大前提(tí)是要先找到(dào)暗物质存在(zài)的实际(jì)证据。那么小伙伴们，你(nǐ)们(men)觉(jué)得暗物质到底存不(bù)存在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你的(de)支持(chí)是(shì)我更新的动(dòng)力！

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