宇宙(zhòu)是“人为制造”的(de)？为(wèi)何会存在科学无法(fǎ)解释的“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟是(shì)什么？人类为(wèi)了寻找暗(àn)物质存(cún)在的证(zhèng)据，科学家们(men)在过去(qù)的(de)几十年当中(zhōng)进(jìn)行了超过50次的长(zhǎng)期实验，但是(shì)却没有(yǒu)发(fā)现(xiàn)任何的有效证据。除了一个地(dì)方，在1687年出版的自(zì)然哲学数学原理一书中，埃萨(sà)克牛顿发(fā)表了(le)万有引力(lì)定律，它揭示(shì)了宇(yǔ)宙中天体运动的规律。往(wǎng)后的几百年来，当天文学家们发现某(mǒu)些(xiē)天体运行轨道(dào)出(chū)现异常，不符合万有引(yǐn)力(lì)定律的时候，他们就会知道，周围一定有未知的天体通过引力在摄动它的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通过天王星运行轨道的异常(cháng)，推算并且(qiě)发现了海王星的存(cún)在。另(lìng)外(wài)，哈雷(léi)彗(huì)星、冥王星的发(fā)现(xiàn)都是应(yīng)用万有(yǒu)引力定律所取得重(zhòng)大天文成就的(de)例(lì)子。但(dàn)是这些发现(xiàn)都是在恒星系统的尺度(dù)当中，可当(dāng)我(wǒ)们上升(shēng)到星系或者是星团的尺度，事情就开始变得诡异了(le)。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正在研究和(hé)测量后(hòu)发星系团(tuán)的质(zhì)量。这是一个由(yóu)数千个(gè)星系所组成的巨(jù)大星系团，这些星(xīng)系(xì)被引力束缚在一起。测量星(xīng)系团(tuán)的(de)质量一般(bān)会使用到(dào)两种方(fāng)法(fǎ)，当两种方法结果一致(zhì)，就可以(yǐ)确定其质量(liàng)的(de)范围。

第一种是获得其(qí)"光度学(xué)的质量"，需要的数据是(shì)测量(liàng)各个(gè)星系的光度。

第二(èr)种是动力学(xué)质量(liàng)的计(jì)算，是(shì)利用光谱红(hóng)移测量星系(xì)团(tuán)中的(de)各个星(xīng)系相对于星系团的运动速度。当测量结果出来(lái)之后，兹威基彻底懵了(le)，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座(zuò)星系团有99%的质量消失了，或者说这(zhè)99%的质量(liàng)并(bìng)不以可见光的形式所(suǒ)存在，我们无(wú)法看到(dào)。最诡异的(de)是(shì)，在测量速度的过程中，兹威基发现星系团中很多星系的速度比理论上要快得多，按照牛顿的(de)运(yùn)动学定(dìng)律，仅靠(kào)这些可见(jiàn)星系的质(zhì)量所产生的引力是无法将它们束缚在星(xīng)系团内的，它们早就(jiù)应该(gāi)被抛出星系(xì)团(tuán)之外了，除非(fēi)有一种神(shén)秘的力(lì)量在起作用，这种力量来源于某种(zhǒng)隐形的物质。

寿眉是最差的白茶吗，寿眉是什么档次的茶ta-w="1479" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/46f985a9e4c3e7e.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

据(jù)此(cǐ)，兹维(wéi)基提(tí)出了这样(yàng)部分不(bù)可见的暗(àn)质，它不(bù)发散(sàn)光(guāng)、吸光、反射光，但(dàn)是它们却占据着宇宙中绝大部分(fēn)的质量。只是当时(shí)的人们对这(zhè)样的一种说法不屑(xiè)一顾。

直到40年(nián)之后，“暗(àn)物质”这个(gè)词才再(zài)一(yī)次出现(xiàn)。天文学家维(wéi)拉鲁宾和肯特(tè)福特在观测仙女座星系中的(de)恒星(xīng)运动。理(lǐ)论(lùn)上(shàng)来说，距离中心越(yuè)远的恒星在其轨道上的(de)运行速度(dù)就(jiù)会越(yuè)慢(màn)。但是他们(men)观测的(de)结果却让(ràng)人(rén)感到不可思议。

随着(zhe)与(yǔ)中心(xīn)距离的增加，恒星的(de)旋转速(sù)度几(jǐ)乎保持不变。可是根据(jù)牛顿的(de)万有引力定律，在星(xīng)系当中如果没有足够大的质量来吸引它们，这些外围的(de)恒(héng)星(xīng)早就(jiù)被甩到宇宙当中了。基于这种现象，科学家们(men)会使用一种相对标(biāo)准(zhǔn)的方(fāng)法来解(jiě)释暗(àn)物质的存在，这种(zhǒng)方法就(jiù)是测(cè)量星系(xì)当中气体在X轴上距离星(xīng)系中心的距离，以及在Y轴上气体(tǐ)的(de)旋转(zhuǎn)速度。如果出现异常的结果，就(jiù)认为是由暗物质的力量进入(rù)其中。

于(yú)是科学家们通过射电(diàn)望远镜(jìng)测量了距离星系中心更远距离的(de)氢(qīng)元(yuán)素(sù)，发现它(tā)们(men)的旋转(zhuǎn)速度并不符合牛(niú)顿(dùn)的力学定律。我们的太阳系(xì)也不例外(wài)，太(tài)阳(yáng)系位于银河系的第三悬臂之上，距离银河系(xì)中心2.6万光年，根据万有引力定(dìng)律进行计(jì)算，太(tài)阳系的运行速度(dù)应该是160千米/秒，但(dàn)实际上，太阳系正在以220千米/秒的速(sù)度围绕(rào)银河(hé)系旋转，这个实际速度远远(yuǎn)大于理论(lùn)速度，那么(me)产生以(yǐ)上这种向心加(jiā)速(sù)度的原因(yīn)很可(kě)能就是存在(zài)着一种我们看不到的(de)物质，是(shì)这(zhè)些暗(àn)物质的(de)引力效应将星系(xì)聚集(jí)在了一起(qǐ)。

也是(shì)从这时开始，越来(lái)越多的研究人员(yuán)开始相信暗物质的存在(zài)。科(kē)学家根(gēn)据星系(xì)外恒星轨道的(de)速度，估(gū)算在(zài)星系(xì)当中(zhōng)暗物(wù)质的质量(liàng)占整个星系质量(liàng)的85%。但是(shì)，暗(àn)物质并不(bù)是唯一可以解释这个(gè)现象的原因。在一(yī)项新(xīn)的研究当中，科学家们发现，几(jǐ)乎没(méi)有引力效应(yīng)的遥远恒星之间(jiān)，也会出现速度上(shàng)的微小差异。另外，天文学家还发现了(le)一个(gè)反(fǎn)常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距(jù)离地球大约2.5亿光年，大小和(hé)银河(hé)系不多，但是星(xīng)系当中存在的(de)恒星数量却只有银河(hé)系的千分之一。

所(suǒ)以在理(lǐ)论(lùn)上，该星系必须存在暗物质，否则就会分(fēn)崩离析。但是科学家们使用最先进(jìn)的望远(yuǎn)镜对其进行(xíng)了40个(gè)小时的详细测量之后，发现星系中(zhōng)的恒星运动是(shì)可(kě)以用正常(cháng)的物质和力学定律来解释的。那么又有人提出(chū)，也(yě)许该星(xīng)系的暗物质，已(yǐ)经(jīng)被附近的另一(yī)个(gè)大星系(xì)剥离了。奇(qí)怪的(de)是，它的附近没有任何星系存在。造成这些现象(xiàng)的除了暗(àn)物质的假说之外，另一种可能(néng)就是人类(lèi)对引力(lì)的理解还不(bù)够全(quán)面，引力很可能在不同尺度空间(jiān)中(zhōng)的工作方式是不(bù)同的，这意味(wèi)着在行(xíng)星系(xì)尺度中的天体(tǐ)会沿着它(tā)们的轨道，按照我们所(suǒ)理解的方式运动。但是上升(shēng)到(dào)星系和星团的尺度，引力之间的相互作用则是不同的方(fāng)式。对于在星系团之间的相互作(zuò)用，科学家还引(yǐn)入了外(wài)部(bù)场(chǎng)效应的概念(niàn)，指的是在(zài)数百万(wàn)光年(nián)的规模上，巨(jù)大的质量之间会产生对(duì)彼此特殊(shū)的(de)效果，这个理(lǐ)论叫(jiào)做MOND蒙德(dé)理(lǐ)论。如果MOND蒙(méng)德(dé)理论成立(lì)，这意味着(zhe)我(wǒ)们需要对现在的物理定律进行修正，这(zhè)些发(fā)现也让(ràng)很(hěn)多(duō)人认(rèn)为暗物质假说(shuō)理论就此终结。但是在宇宙当中还有关于(yú)暗物质存(cún)在(zài)的其他的理论证(zhèng)据，这些理论证据是蒙德理论所(suǒ)没法(fǎ)解(jiě)释的“引(yǐn)力透(tòu)镜(jìng)”。

径向距(jù)离为37亿光年的子弹星(xīng)系团(tuán)，由两(liǎng)个(gè)碰(pèng)撞的星系(xì)团(tuán)所组成，类似这样的星团，它们大部分(fēn)的(de)普(pǔ)通(tōng)质量(liàng)都在星系的气体当(dāng)中。当星团以(yǐ)1000万(wàn)公里/小(xiǎo)时发生碰撞的(de)时候，星(xīng)际(jì)气体的相互作用(yòng)就会导致温度的(de)急剧(jù)升高(gāo)，速度(dù)大幅降低(dī)。所以在理(lǐ)论上，在碰撞之后，子弹星系团大部分的质(zhì)量将位于所有这(zhè)些气体所(suǒ)在的中间区域。那(nà)么我们通过什(shén)么来(lái)验证(zhèng)它(tā)的质量区域到底是不是集中在中间(jiān)呢？前不久，詹姆斯韦伯太空(kōng)望远镜传回了(le)宇宙(zhòu)当中第一张全彩的(de)高(gāo)清照片(piàn)，在(zài)照(zhào)片中我们可以(yǐ)明显(xiǎn)地看到很多(duō)星系似乎被(bèi)拉伸产生(shēng)了(le)巨大的形变。其实这(zhè)些星系本身并不是真的被扭曲了(le)，也不(bù)是(shì)韦伯望(wàng)远镜出了什么问题，而是这样极遥远的天体和我(wǒ)们地球上的观(guān)测者之(zhī)间。被一(yī)个质量(liàng)超级巨大(dà)的(de)天体遮挡，这个超大质量的东(dōng)西的(de)引(yǐn)力，会使(shǐ)身后更遥远星系(xì)的光(guāng)都发生了扭曲。这(zhè)个现象(xiàng)就是引力透镜(jìng)效应。这个巨大的天体可能是超大质(zhì)量(liàng)的黑洞(dòng)或者是暗(àn)物质。

所以当人们对子(zi)弹星系团观测的时(shí)候，发现(xiàn)它的大质量区域并不是(shì)在中间，而是在两(liǎng)侧。所(suǒ)以最好的(de)解释方(fāng)法(fǎ)就是(shì)当星团发(fā)生全(quán)部的碰撞(zhuàng)时(shí)，可被观测(cè)到的(de)质(zhì)量气(qì)体被卡在了中间，暗物质(zhì)则直(zhí)接通过了这个区域，并在两(liǎng)边形成了引力透镜(jìng)。对子弹星系团(tuán)的引力透(tòu)镜(jìng)研究也被认为(wèi)是暗物质存在的(de)迄今为止(zhǐ)最好的(de)理论证据。

除此之外，还有来(lái)自(zì)宇宙当中(zhōng)最(zuì)古(gǔ)老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万(wàn)年之后，可见光终(zhōng)于可以畅(chàng)通无阻地(dì)穿越在宇宙当(dāng)中了。经过了(le)130多亿年之后(hòu)，这些光在宇宙空间背景上留(liú)下了各相同(tóng)性的微波辐射。其中红(hóng)色的部分表示温度较高(gāo)的区域，蓝色则表(biǎo)示相对(duì)较冷(lěng)的(de)区(qū)域(yù)，但实际上它们之间的温(wēn)差只有万分之一。

科学家(jiā)们(men)通过(guò)对前景背(bèi)景分(fēn)离后的二值图像进行连通域提取(qǔ)和标记之后发现，如果(guǒ)宇宙当中没有暗物质，图(tú)形看起(qǐ)来不应该是这(zhè)样(yàng)的(de)，而(ér)随着暗物质的增(zēng)加，一些峰值(zhí)的幅度会(huì)减小(xiǎo)，才(cái)变得看起来“和谐(xié)”。为了匹配宇(yǔ)宙(zhòu)微波背景辐射的(de)测(cè)量值(zhí)，我们需要的(de)暗物质大约是普通物质的5倍。这个数字与解(jiě)释星系(xì)当中(zhōng)恒星运(yùn)动所需(xū)要(yào)的暗(àn)物质比例是一致的。这(zhè)就意味着(zhe)。

用了一个(gè)简单(dān)的理论框架，就很(hěn)好地解释了很(hěn)多不同的观测(cè)结果(guǒ)。而暗物质的本质就是宇宙(zhòu)当中存在着某种类型的粒子，它们(men)不参与任何(hé)其(qí)他的电磁作(zuò)用，只通(tōng)过引(yǐn)力(lì)来(lái)相互作用。所以如果能够找(zhǎo)到这(zhè)种粒子的存在(zài)，就相(xiāng)当于找到了暗物质(zhì)存在的(de)实际证据。这种粒子到底是(shì)什么？科学家(jiā)们(men)已经提出了数十种的假想目标，而要寻(xún)找这些不同的目标粒(lì)子所需要的实验方式也不相同。在过去的几十年当中，人类为了寻(xún)找这些看不见、摸不到，几乎不(bù)会与(yǔ)常规(guī)物质(zhì)相互作用(yòng)的“暗(àn)物质”，科学家们已经进行了超过50次的实验，却没有任(rèn)何实质性的发现，除(chú)了一个(gè)地方，意大利的格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在(zài)山下1400米处的地下矿井当(dāng)中(zhōng)，藏着地球上(shàng)最(zuì)大的地学(xué)实验室，这个实(shí)验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有(yǒu)一(yī)个(gè)三层(céng)楼高的(de)探测器，一直(zhí)致力(lì)于寻找暗物质粒子的(de)周期性震(zhèn)荡。

自1997年以(yǐ)来，这(zhè)里的科(kē)学(xué)家声称(chēng)观测到了某(mǒu)种信号。经(jīng)过(guò)了20多年(nián)的数据收集，人(rén)们发(fā)现了一个有趣的事情。探测(cè)率(lǜ)会在每(měi)年的6月份达到峰值，然(rán)后(hòu)在11月降到最低，而且(qiě)在20年当(dāng)中每年都是(shì)一样。一些(xiē)科学家认为这可能是人类发现(xiàn)暗物质的第一个直接(jiē)证(zhèng)据。

但(dàn)是为什(shén)么暗物质会产(chǎn)生周期性的(de)年度信号(hào)呢(ne)？刚才(cái)我们讲(jiǎng)了(le)太阳系正在以220公里(lǐ)/秒的速度围(wéi)绕着银(yín)河系进(jìn)行移(yí)动(dòng)，那(nà)么(me)如果暗物质存在宇宙当中，这意味着我们也在以这样的速度在穿(chuān)越着暗物质流，这个过程(chéng)中会产生相(xiāng)应的振(zhèn)荡，同时(shí)地球(qiú)又以30公里/秒的(de)速度围绕太阳进(jìn)行旋转(zhuǎn)。所(suǒ)以有(yǒu)半(bàn)年的(de)时间，地球围(wéi)绕(rào)太阳的方向与太阳环绕银河系的方向是一致的，而另外半年则与之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳的(de)方向正(zhèng)好达(dá)到完全一致，这是理(lǐ)论上地球(qiú)穿越暗物质流最快的(de)时段。而(ér)在11月份，又恰(qià)好达到了最慢值。尽管(guǎn)在实(shí)际的情况中，太阳系相对(duì)银河系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影响这个理(lǐ)论的(de)有效性。

因此科学家(jiā)认为这可以(yǐ)用来解释(shì)，研(yán)究(jiū)人(rén)员(yuán)们(men)所观测到的周(zhōu)期性信号。当然也(yě)可(kě)能有(yǒu)其他的情况，造成这种年(nián)度周(zhōu)期信号的差(chà)异也可能是温度、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高山(shān)上的积雪，甚至连意大(dà)利游客的数量也符合这(zhè)个周期的规律。

所以，科学家们又在南半球建立了一个几乎相同的实验室(shì)，这里的季(jì)节与(yǔ)之(zhī)前的(de)实验室(shì)正好相反，而(ér)在这里(lǐ)，地球穿过(guò)暗物质流的运动特征和第一个实验室是一样的。

因此，如果(guǒ)在这里可以得到(dào)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(zhèng)据了。但是由于(yú)这个实验室刚刚建(jiàn)成不久，所以截至目前还无法(fǎ)提供相应的数(shù)据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的(de)望远(yuǎn)镜，这(zhè)台太空(kōng)望远镜叫(jiào)做“南希(xī)格(gé)雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜(jìng)大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场(chǎng)仪(yí)器提供的视野是(shì)哈勃(bó)红外仪器(qì)的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼(màn)太空望远镜其中一个关(guān)键的用途就是探索(suǒ)暗物质背后的奥(ào)秘，对(duì)于探测的结果(guǒ)，我们只能拭目以待了。费米实验室(shì)粒(lì)子天体物理(lǐ)中心的科学家丹琥(hǔ)珀和贾森(sēn)斯特芬研(yán)究(jiū)发(fā)现，如果暗物质存(cún)在，它们极(jí)有可能(néng)拥有另一(yī)种神秘的效(xiào)应，这(zhè)种暗物质效应，会支持宇宙当(dāng)中生命的诞生，或(huò)者说是生命进化的一(yī)个重要因素。

如果(guǒ)这(zhè)一(yī)理论得到(dào)进一(yī)步(bù)的证实，那么遍(biàn)布宇宙当中的暗物质会不会意味着(zhe)人类并不(bù)孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当中某个(gè)角落的行星(xīng)上，暗(àn)物质正在通过这样的效应(yīng)创(chuàng)造(zào)生命。当然，这些推(tuī)论的大前(qián)提是要(yào)先(xiān)找(zhǎo)到(dào)暗物(wù)质存在的实际证据(jù)。那么(me)小伙伴们，你们觉得暗物质(zhì)到(dào)底存不(bù)存在呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的支持(chí)是(shì)我更新的动力！

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