宇宙是“人为制(zhì)造”的？为何会存在科学无法解释(shì)的“暗物(wù)质”？暗(àn)物质(zhì)又究竟是什么？人类为(wèi)了寻找暗物质存在(zài)的证(zhèng)据，科学(xué)家们在过去的(de)几十年当(dāng)中进(jìn)行了超过(guò)50次(cì)的长期实验，但是却没(méi)有发现(xiàn)任何的(de)有效(xiào)证据。除了一个地方，在(zài)1687年出版的自然哲学数(shù)学原理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有引(yǐn)力(lì)定律，它揭示(shì)了宇宙中天体运动(dòng)的(de)规律。往后的几百年(nián)来(lái)，当天(tiān)文学(xué)家(jiā)们(men)发现某些天体运行轨道出现(xiàn)异常，不符合万有(yǒu)引(yǐn)力定律的时候(hòu)，他们(men)就会知道，周围一定有未知的天(tiān)体通过引(yǐn)力在(zài)摄动(dòng)它的轨道。比如在1846年(nián)，奥本(běn)勒维耶就(jiù)通过天王星运行轨道的异常，推(tuī)算(suàn)并且(qiě)发现(xiàn)了海(hǎi)王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用(yòng)万(wàn)有(yǒu)引力(lì)定律所取(qǔ)得重(zhòng)大天(tiān)文成就的(de)例子。但是这些发现都(dōu)是在恒星系统的尺度当中，可当(dāng)我们上升到星系(xì)或者是星(xīng)团(tuán)的尺度，事情就(jiù)开始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的(de)物(wù)理学(xué)家弗(fú)里茨兹威(wēi)基(jī)正在研究(jiū)和(hé)测量(liàng)后发星系团的(de)质量。这是一(yī)个由数千(qiān)个星系所组成的(de)巨(jù)大星系(xì)团(tuán)，这些星(xīng)系被引力束(shù)缚(fù)在一起。测量星系团的(de)质量一(yī)般会使用到两种(zhǒng)方法，当两种方法(fǎ)结果一致，就可(kě)以(yǐ)确定其(qí)质量的范围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需要的数据是测量各(gè)个星(xīng)系(xì)的光度(dù)。

第(dì)二(èr)种是动力学质量(liàng)的计算，是利用光谱红移测量星系团中的各(gè)个星系(xì)相对于(yú)星系团(tuán)的运动速度。当测(cè)量(liàng)结果出来之后，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动(dòng)力学(xué)质量”竟然是(shì)“光度学质量(liàng)”的400倍(bèi)。这意味着，后(hòu)发(fā)座星系团(tuán)有99%的质(zhì)量消失(shī)了，或者说这(zhè)99%的质量(liàng)并不(bù)以可见光的形(xíng)式所存在，我们无法看到。最诡异的是(shì)，在测量速(sù)度的过(guò)程中，兹威基(jī)发现星系团中很多星系的速(sù)度比(bǐ)理(lǐ)论(lùn)上要快得多，按照牛顿的运(yùn)动学定(dìng)律，仅靠这些可(kě)见星系的质量所产(chǎn)生的引(yǐn)力是无(wú)法将它们(men)束缚在星系团内的，它们早就(jiù)应该被抛(pāo)出星系团(tuán)之(zhī)外了(le)，除非有一(yī)种神(shén)秘的力量在起(qǐ)作用(yòng)，这种(zhǒng)力量来源(yuán)于某种(zhǒng)隐形的物(wù)质。

一般墓地种多少棵柏树吉利，墓地一般种几棵柏树好="jpeg" data-w="1479" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/46f985a9e4c3e7e.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

据(jù)此，兹(zī)维基(jī)提出了这(zhè)样部分不可(kě)见的暗质，它不发散光(guāng)、吸光(guāng)、反射光，但是它们却占据着宇(yǔ)宙中绝(jué)大(dà)部分(fēn)的质(zhì)量。只是当时的人们对这样的(de)一种说法(fǎ)不(bù)屑一顾(gù)。

直到40年之后(hòu)，“暗物质”这个(gè)词(cí)才再一次(cì)出(chū)现。天文学家维拉(lā)鲁(lǔ)宾和肯特福特(tè)在观(guān)测仙女(nǚ)座星系中的恒星运动。理论(lùn)上来说，距离(lí)中心越远的恒星在(zài)其轨道上(shàng)的运行(xíng)速度就会越慢。但是他们(men)观测的结果却让人(rén)感到不可思议。

随着与中心距离的(de)增(zēng)加，恒星的旋转速度几乎(hū)保持不变。可是根(gēn)据(jù)牛顿(dùn)的(de)万有引力定(dìng)律，在星系(xì)当中如果没有足够大(dà)的质量来吸引(yǐn)它们，这些(xiē)外(wài)围的恒星早就(jiù)被甩到宇宙当中了。基于这种现象，科学家(jiā)们会使用一种(zhǒng)相对标准(zhǔn)的方法来解释暗(àn)物质的存(cún)在，这种(zhǒng)方法就是测量星系当中(zhōng)气(qì)体在X轴上距(jù)离(lí)星(xīng)系中心(xīn)的(de)距离，以及(jí)在(zài)Y轴上气体的旋(xuán)转速度。如(rú)果(guǒ)出现异常(cháng)的结果，就(jiù)认为(wèi)是由暗物质的力量进入其中。

于是科学家们通过射电望远镜(jìng)测(cè)量了距离星(xīng)系中心更远距离(lí)的氢元素，发现(xiàn)它们的旋转速(sù)度(dù)并(bìng)不符合牛顿的力学(xué)定律。我们的(de)太阳系也不例(lì)外，太(tài)阳系位于银河(hé)系(xì)的第三悬臂之上，距离银(yín)河系中心2.6万(wàn)光年，根据万有引力定律进行计算，太阳系的(de)运行速度应该是(shì)160千米/秒(miǎo)，但实(shí)际(jì)上，太(tài)阳系正在以220千米/秒的(de)速度围绕银(yín)河系(xì)旋转，这(zhè)个实际速度远(yuǎn)远(yuǎn)大于理(lǐ)论速度(dù)，那(nà)么(me)产生以上(shàng)这种向心(xīn)加速度的原因很可能就是(shì)存在(zài)着一种(zhǒng)我们(men)看不到的物质，是(shì)这些暗物(wù)质的引(yǐn)力效应将星系(xì)聚集在了一起。

也是从这时开始(shǐ)，越(yuè)来越多的研究人(rén)员开始相信暗物质的存在。科学家根据星系外恒星(xīng)轨(guǐ)道(dào)的速(sù)度，估算(suàn)在星系当中暗物质的质量占整个星(xīng)系质量(liàng)的85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯(wéi)一可以(yǐ)解释这个(gè)现象的原因。在一项新(xīn)的研(yán)究当中，科学家们发现，几乎没有引力效应的遥远(yuǎn)恒星(xīng)之间，也会出现(xiàn)速度上(shàng)的微(wēi)小差异。另(lìng)外，天文学家(jiā)还发(fā)现了(le)一(yī)个(gè)反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离地球大约2.5亿光(guāng)年，大(dà)小和银河系不(bù)多，但是星(xīng)系当中(zhōng)存在的恒星数(shù)量(liàng)却(què)只有银河系的(de)千分之一。

所以在理论上，该星系必须存在暗物质，否则就会分崩离(lí)析。但(dàn)是科学(xué)家们使(shǐ)用最先进的望远镜对其进行了(le)40个(gè)小时(shí)的详细测量(liàng)之(zhī)后，发现星系中(zhōng)的恒星运动(dòng)是可以用(yòng)正常(cháng)的物质和力学(xué)定律来解释的(de)。那么又有人提出，也许该星系的暗物质，已经(jīng)被附近的另(lìng)一个大星(xīng)系剥离(lí)了。奇怪(guài)的是，它的附近没有(yǒu)任何星系(xì)存在。造(zào)成(chéng)这些现象的(de)除了暗物质的假说之(zhī)外，另一种可能(néng)就是人类对引力的理解(jiě)还(hái)不够全面(miàn)，引力很可能(néng)在(zài)不同(tóng)尺度空间中的工作方式(shì)是不同的，这意(yì)味(wèi)着在行(xíng)星系尺度中(zhōng)的天体(tǐ)会沿着它(tā)们的轨道，按照我们所理解的方(fāng)式运动(dòng)。但是上(shàng)升到星系(xì)和(hé)星团的尺度，引力之间的相互作用则是不同的方式。对于一般墓地种多少棵柏树吉利，墓地一般种几棵柏树好在星系团之间的相互作(zuò)用，科(kē)学家还引入了外部场效(xiào)应的概念(niàn)，指的是在数百万光年的规模上，巨(jù)大的(de)质量之间会产生对彼此特殊的效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们(men)需要(yào)对(duì)现在的物理定律进行修正(zhèng)，这些发现也让很多(duō)人认为(wèi)暗物质假说理论(lùn)就此终结。但是在宇(yǔ)宙当中(zhōng)还有关于暗物质存在的其(qí)他的理(lǐ)论证据，这(zhè)些理论证据是蒙(méng)德理论所没法解释的“引力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光(guāng)年的(de)子弹星(xīng)系团(tuán)，由(yóu)两个碰撞的星系团(tuán)所组成，类(lèi)似这样的(de)星团，它(tā)们大部分的普(pǔ)通(tōng)质量都在星系的气(qì)体当中(zhōng)。当星团以(yǐ)1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞的时(shí)候，星际气体(tǐ)的相互(hù)作(zuò)用就(jiù)会导致温度的急剧升高，速度大幅降(jiàng)低(dī)。所以在理论(lùn)上，在碰撞之(zhī)后，子弹星系团(tuán)大部分(fēn)的质(zhì)量将位于所(suǒ)有这些(xiē)气体所在的(de)中间区域。那么我们(men)通过(guò)什么来验(yàn)证(zhèng)它的质量区域到底是不是集中在中间呢(ne)？前(qián)不久(jiǔ)，詹姆(mǔ)斯韦(wéi)伯太空望远镜传(chuán)回了(le)宇宙当中第一张全彩(cǎi)的高清照(zhào)片，在照片中我们可以(yǐ)明显地看到很多星系(xì)似乎被拉(lā)伸(shēn)产生了(le)巨大(dà)的形(xíng)变。其实这(zhè)些星系本身并不是真的被(bèi)扭曲了，也不是韦伯望(wàng)远镜出了什么问题，而是这样(yàng)极遥(yáo)远的(de)天体和我们(men)地球(qiú)上的观测者之间。被一个(gè)质量超级巨大的(de)天体遮挡，这个(gè)超大质量的东西(xī)的引力，会使身后更遥远星(xīng)系的光都发生了扭(niǔ)曲。这个现(xiàn)象就(jiù)是引力透镜效应。这个巨大的天体可能是超大质量的黑洞或者(zhě)是暗物质。

所以当人们对子(zi)弹星系团观测的(de)时候，发现它的大质量区(qū)域并不是(shì)在中间，而是在两(liǎng)侧。所以最好(hǎo)的解释方法就(jiù)是当星(xīng)团(tuán)发生(shēng)全(quán)部的碰撞时，可被观测到(dào)的质量气(qì)体被卡在了中(zhōng)间，暗物质则直接通过了这(zhè)个(gè)区域，并在两(liǎng)边形成(chéng)了引力透镜。对子弹星系团的引力透镜研究也被(bèi)认为是暗物质存在的迄今为止(zhǐ)最好(hǎo)的理论证据。

除此之(zhī)外，还有来自宇宙(zhòu)当中最古老的光。从(cóng)宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万年之后(hòu)，可(kě)见(jiàn)光终(zhōng)于可以畅(chàng)通无阻地穿越在宇宙当中了(le)。经过了130多(duō)亿(yì)年之后，这些光在宇宙空间背景上留下了(le)各相同性的微波辐射。其中红色的部分表示(shì)温度(dù)较(jiào)高的区(qū)域(yù)，蓝色则表示(shì)相对较冷的区域，但实际(jì)上它(tā)们(men)之(zhī)间的温差(chà)只有万分之一。

科学家们通过对前景(jǐng)背景分离后的二值图像(xiàng)进行连通域提取(qǔ)和标(biāo)记(jì)之后(hòu)发现，如果宇宙当中(zhōng)没有暗物质，图形(xíng)看(kàn)起来不应该是这样(yàng)的(de)，而随着暗物质的增加，一些峰值的幅(fú)度会减(jiǎn)小(xiǎo)，才变得(dé)看起(qǐ)来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微(wēi)波背景辐射的测量(liàng)值(zhí)，我(wǒ)们需要的暗物质(zhì)大(dà)约是普通物质的(de)5倍。这个(gè)数字与解(jiě)释星系当中(zhōng)恒星运动所(suǒ)需(xū)要的暗物质比(bǐ)例是(shì)一致的。这就意味着(zhe)。

用了一(yī)个简(jiǎn)单的理论框架，就很好地解(jiě)释了很(hěn)多不同的观测(cè)结果(guǒ)。而暗物(wù)质的本质就是(shì)宇(yǔ)宙当(dāng)中存在(zài)着某种(zhǒng)类型的粒子，它们不参与任何其他的电磁(cí)作用，只通(tōng)过引力来相(xiāng)互(hù)作(zuò)用。所以如(rú)果能够(gòu)找到这种粒子的存在，就(jiù)相当(dāng)于找到了暗物质存在(zài)的实际证据。这种(zhǒng)粒子到底是什么？科(kē)学家(jiā)们已经提出(一般墓地种多少棵柏树吉利，墓地一般种几棵柏树好chū)了数(shù)十种的(de)假想目(mù)标(biāo)，而要寻找(zhǎo)这(zhè)些不同的目标粒子(zi)所需要的实(shí)验方(fāng)式也不相同。在(zài)过(guò)去的(de)几十年当中，人(rén)类为了寻找这些看不(bù)见、摸不到，几乎不会与常规物质相(xiāng)互(hù)作用的“暗物质”，科学家们已经进(jìn)行(xíng)了(le)超过50次(cì)的实验(yàn)，却(què)没(méi)有任(rèn)何实质性的发现，除了一个地方，意大利的格兰萨索(suǒ)山，隶(lì)属于阿(ā)尔卑斯山(shān)脉(mài)。

在山下1400米处的地下矿井当(dāng)中，藏着地球上最大的(de)地(dì)学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一(yī)个三层楼高的探测器(qì)，一直(zhí)致(zhì)力于寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年(nián)以来(lái)，这里的科学家声称观测到了(le)某种信号(hào)。经过了20多(duō)年的数(shù)据(jù)收集(jí)，人们(men)发现了一个(gè)有趣(qù)的(de)事情。探测率(lǜ)会在每年的6月份达(dá)到峰值，然后在11月降(jiàng)到最低，而且在20年(nián)当中每年都是(shì)一样。一些(xiē)科学家认为这可(kě)能是人类发现暗物质的第一个直接证据(jù)。

但是为什么(me)暗(àn)物(wù)质会产生周期性的年度信号呢？刚(gāng)才(cái)我们讲了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒的(de)速(sù)度围绕着银(yín)河(hé)系进行移动，那么如果暗物(wù)质存在宇宙当中，这(zhè)意味着我们(men)也在以这(zhè)样的速(sù)度(dù)在穿越着暗物质流，这(zhè)个过(guò)程(chéng)中会产(chǎn)生相应的振荡，同时地球又以30公里/秒的速(sù)度(dù)围绕(rào)太(tài)阳进行(xíng)旋转。所以(yǐ)有半(bàn)年的时间，地球围绕太阳的方(fāng)向与太阳环绕(rào)银河系的方向是一致的，而另(lìng)外半年则(zé)与之(zhī)相反。

而在6月份的时候，地(dì)球(qiú)与太阳的方向正好达到完全一致，这是理论(lùn)上地球(qiú)穿越暗物(wù)质流最快的时(shí)段。而(ér)在11月份，又(yòu)恰好达到了最慢值。尽管在实际的情况中，太阳系相对(duì)银(yín)河系的平面呈现了60度的倾(qīng)斜，但是(shì)这并不影响(xiǎng)这个理论的有效性。

因此(cǐ)科(kē)学家(jiā)认为(wèi)这可以用来(lái)解释，研(yán)究人员们所观测(cè)到(dào)的周期性(xìng)信号(hào)。当(dāng)然也可能有其他的情况(kuàng)，造(zào)成(chéng)这(zhè)种年(nián)度周期信号的差异也可能是温(wēn)度、湿度(dù)、土壤(rǎng)中的水分、高(gāo)山上的积雪，甚至(zhì)连意大利(lì)游客的数量(liàng)也(yě)符合(hé)这(zhè)个周(zhōu)期的规律。

所以，科学家们又在南半球(qiú)建(jiàn)立了一个(gè)几乎相(xiāng)同的实验(yàn)室，这里的季节与之(zhī)前的(de)实(shí)验(yàn)室正好相反，而在这里，地球穿过(guò)暗(àn)物质流的运动特征和第一个(gè)实验(yàn)室是一样的(de)。

因此，如(rú)果在这里可以得到相同的信号，就可(kě)以(yǐ)成为暗物质所存在的非常有力的证据了。但是由于这(zhè)个实验室刚刚(gāng)建成不(bù)久，所以截至(zhì)目前还无法提供(gōng)相应(yīng)的数(shù)据(jù)支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会(huì)发射一台新的望(wàng)远镜，这台太(tài)空望(wàng)远镜叫(jiào)做“南希格(gé)雷斯(sī)罗(luó)曼”，它(tā)的主镜大小跟哈勃望远镜(jìng)相同，但它的宽视场仪(yí)器提供(gōng)的视野(yě)是哈(hā)勃(bó)红外(wài)仪器的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太空(kōng)望(wàng)远镜其(qí)中一个关键的用途就(jiù)是探索暗物质背(bèi)后的(de)奥秘，对(duì)于(yú)探测的(de)结果，我们(men)只能拭(shì)目以待(dài)了。费米实验室粒(lì)子(zi)天(tiān)体物理中心的(de)科学家丹琥珀(pò)和贾森斯特芬研(yán)究发现(xiàn)，如果(guǒ)暗物质存在，它们极有可(kě)能拥(yōng)有另一种神秘(mì)的效应，这(zhè)种暗物质效(xiào)应，会支持宇宙当(dāng)中生命的诞(dàn)生，或者(zhě)说是生命进化(huà)的一个(gè)重要(yào)因素。

如果这一理论得到进一步的(de)证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不(bù)会意(yì)味(wèi)着人(rén)类并(bìng)不孤单呢？或(huò)许在(zài)宇宙当中某(mǒu)个角落的(de)行星上，暗物(wù)质正在通过(guò)这样(yàng)的效应创造生命。当然，这些(xiē)推论的大前提是要先(xiān)找(zhǎo)到暗物质存在的实际证据。那么(me)小伙伴(bàn)们，你(nǐ)们觉得(dé)暗物质到底存不(bù)存在呢？喜欢请点(diǎn)赞(zàn)，你的支持是(shì)我更新的动力(lì)！

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