宇(yǔ)宙是“人为制造”的？为何会(huì)存在(zài)科学无(wú)法解释(shì)的“暗物质”？暗(àn)物质(zhì)又究竟是什么？人类为了寻找暗物质存在的证据，科学家们在过去(qù)的(de)几(jǐ)十年(nián)当(dāng)中进(jìn)行了超过(guò)50次的长期(qī)实验，但是却没有发现(xiàn)任(rèn)何的(de)有(yǒu)效证据。除了一个地方，在1687年出版的自然哲学数学原理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿(dùn)发表(biǎo)了(le)万有引力定律，它(tā)揭示了宇(yǔ)宙中天体运(yùn)动(dòng)的规律。往后的几(jǐ)百年(nián)来，当(dāng)天文学家(jiā)们发现某(mǒu)些天体运行轨道出现异常，不符合万有引力定律的时候，他们(men)就会知道，周围一定有未知的天(tiān)体(tǐ)通过引力在摄动(dòng)它的轨道。比(bǐ)如在1846年(nián)，奥本勒维(wéi)耶就(jiù)通(tōng)过天王星运(yùn)行轨道的异常，推算(suàn)并且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥(míng)王星(xīng)的发现都是应(yīng)用万有引力定律所(suǒ)取得重大天文成(chéng)就(jiù)的例子。但(dàn)是这些发现(xiàn)都是(shì)在恒(héng)星系统的尺(chǐ)度当(dāng)中(zhōng)，可当我(wǒ)们上升(shēng)到星系或者(zhě)是星团的尺(chǐ)度，事情(qíng)就开始变得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物(wù)理学家弗里茨兹威基(jī)正在研究和(hé)测量后(hòu)发(fā)星系团的质量(liàng)。这是一个由数千个星系所组成(chéng)的巨大星系团，这(zhè)些(xiē)星系被引力束缚(fù)在一起。测量星(xīng)系(xì)团(tuán)的质(zhì)量一般会使用(yòng)到两种方法，当两种方法结果一致(zhì)，就(jiù)可以确(què)定其质量的范(fàn)围。

第一种是获得其"光度学(xué)的质量"，需要的(de)数(shù)据(jù)是(shì)测(cè)量各个(gè)星系的光度。

第二种是动力学质量的计算，是利(lì)用光谱红(hóng)移测量星(xīng)系团中的各个星系相对于(yú)星系团的运动速度。当测量(liàng)结(jié)果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力(lì)学(xué)质(zhì)量”竟(jìng)然是“光度学质量(liàng)”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的(de)质量(liàng)并不以可卸妆水直接用手弄行吗，卸妆水可以直接涂到脸上吗(kě)见光的形(xíng)式所(suǒ)存在，我(wǒ)们无(wú)法看到。最诡异的是，在测量速度的过(guò)程中(zhōng)，兹(zī)威基(jī)发(fā)现星(xīng)系团中很多星系的速度(dù)比理(lǐ)论上要快得多，按(àn)照牛顿的运动学定律，仅靠这些(xiē)可见星系的质量(liàng)所产生的引力是无法将它们束缚在(zài)星系(xì)团内(nèi)的，它们早就应该被抛出(chū)星系(xì)团之外了，除非(fēi)有一种神秘(mì)的力量在起作(zuò)用(yòng)，这种(zhǒng)力量来(lái)源(yuán)于(yú)某种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹(zī)维基(jī)提(tí)出了这样部分(fēn)不可见的暗质，它不发(fā)散光(guāng)、吸(xī)光(guāng)、反射光，但是它们却(què)占据着宇宙中绝大部分的质量(liàng)。只是当时的人们对这(zhè)样(yàng)的一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗(àn)物(wù)质”这个词才再一次出现。天文学家维拉(lā)鲁宾和肯特福特在观(guān)测仙女座星系中(zhōng)的恒(héng)星运(yùn)动。理论上来说，距离中心越远的恒星在(zài)其(qí)轨道上的运行(xíng)速度就会越慢。但是他们观测的结(jié)果却让人感(gǎn)到不可(kě)思(sī)议。

随着与中心(xīn)距离的增(zēng)加，恒星的旋转(zhuǎn)速度(dù)几(jǐ)乎保持不变(biàn)。可是(shì)根据牛顿的万有引(yǐn)力定(dìng)律，在(zài)星系当中如果没有(yǒu)足够大的质量来(lái)吸引它们，这些外围的恒星早(zǎo)就被甩到宇宙当(dāng)中了。基于这(zhè)种现象(xiàng)，科学家们会使用一(yī)种相对(duì)标准的方法来解释暗物质的存在，这种方(fāng)法就是测量星系当(dāng)中气体在X轴上距离星(xīng)系中(zhōng)心的距离，以及在Y轴上(shàng)气体的旋(xuán)转速度。如果出(chū)现异常的结果，就认为(wèi)是由暗物质的力量进入(rù)其中。

于是科学家们通过射电望远镜测量了距离星系中心更远距离的氢元素，发现它们的旋(xuán)转(zhuǎn)速度(dù)并不符合牛顿的力学定律。我们的太(tài)阳系(xì)也(yě)不例外，太阳(yáng)系(xì)位于(yú)银河系的第三悬(xuán)臂之上，距离银河系中心(xīn)2.6万光年，根据万(wàn)有引力定律进行计算，太阳系(xì)的运行速度应(yīng)该是160千米/秒，但实际上，太(tài)阳系正在以220千米/秒的速度围绕(rào)银河(hé)系旋转，这个(gè)实际(jì)速度远(yuǎn)远大于理论速度，那么(me)产生以上(shàng)这种向心加速(sù)度(dù)的(de)原因(yīn)很可(kě)能就是存在着一种(zhǒng)我们看不(bù)到(dào)的物(wù)质，是这些暗物质的引力效(xiào)应将星系聚(jù)集在了一起。

也是(shì)从这时开始，越(yuè)来越多的研究人员开始(shǐ)相信暗物质的存在。科学家(jiā)根(gēn)据星系(xì)外恒星(xīng)轨道的速度，估算在(zài)星系当中暗物质的质量(liàng)占整(zhěng)个星系(xì)质量的85%。但是(shì)，暗物质并不(bù)是(shì)唯一(yī)可以解(jiě)释(shì)这个现象的原因(yīn)。在(zài)一项新的研(yán)究当中，科学家(jiā)们发(fā)现(xiàn)，几乎没有引力(lì)效应的遥远恒(héng)星之间，也会(huì)出现速度(dù)上的微小差异。另(lìng)外(wài)，天文学家还(hái)发(fā)现了一个反常(cháng)的(de)星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约(yuē)2.5亿光年，大小(xiǎo)和(hé)银(yín)河系不多，但是星系当中存在的恒星数(shù)量却只有银河(hé)系的(de)千分(fēn)之一。

所以在理论上，该(gāi)星系必须(xū)存在暗物质(zhì)，否则就会(huì)分崩(bēng)离析(xī)。但是科学(xué)家们使用最先进的(de)望远镜对(duì)其进行了40个小(xiǎo)时(shí)的详细测量之后，发现星系中的恒星(xīng)运动是可(kě)以用正(zhèng)常的(de)物质和力学定律(lǜ)来解释的。那么又有人提出，也许(xǔ)该星系的(de)暗(àn)物质，已经被(bèi)附近的另一个大星(xīng)系剥离了。奇(qí)怪的是，它的附(fù)近(jìn)没(méi)有任何星系存在(zài)。造(zào)成这些现象的除了暗物质的(de)假说之外，另一种可(kě)能就(jiù)是人类对引力(lì)的(de)理解还不够全(quán)面，引力很可(kě)能在不同尺度空间中(zhōng)的工作方式是不(bù)同的(de)，这(zhè)意味着在行星系尺度中的天(tiān)体会沿着它(tā)们(men)的轨道，按照我(wǒ)们所理(lǐ)解的方式运动(dòng)。但(dàn)是上升到星系和星团的(de)尺度，引力之间的相互(hù)作(zuò)用则是不同的方式。对于(yú)在星系团(tuán)之间(jiān)的相互作用(yòng)，科(kē)学家还引入(rù)了外部场效应(yīng)的概念，指的(de)是在(zài)数(shù)百万(wàn)光年的规模(mó)上，巨大的质(zhì)量(liàng)之间会(huì)产生对彼此特殊的效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德(dé)理(lǐ)论。如果MOND蒙(méng)德理论成立，这意(yì)味(wèi)着我们需要对(duì)现在的物理定律进行修正(zhèng)，这些发现(xiàn)也让很多人认为暗物质假说理(lǐ)论就此终(zhōng)结。但是在宇(yǔ)宙当中还有关于暗(àn)物质(zhì)存在的(de)其他的理论证据，这些理论证(zhèng)据是蒙(méng)德理论(lùn)所没法解释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距离(lí)为37亿光年的子弹星(xīng)系团(tuán)，由(yóu)两个碰撞的星系团(tuán)所组成，类似(shì)这样的(de)星团，它们(men)大部分的普通(tōng)质量都在(zài)星系的气体(tǐ)当中。当(dāng)星团(tuán)以1000万公里/小时发(fā)生碰撞的时候，星(xīng)际气体的(de)相互作用就(jiù)会导致(zhì)温度的急剧升高，速度大幅降低(dī)。所以(yǐ)在理论(lùn)上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团大(dà)部分的质量将位(wèi)于所(suǒ)有这些(xiē)气体所在的中(zhōng)间区域。那么(me)我们通过什(shén)么来(lái)验证(zhèng)它的质量区(qū)域到底是不是集(jí)中在中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太空(kōng)望远镜传回了宇宙当中第一张全彩的高清照片，在照(zhào)片中(zhōng)我(wǒ)们可以(yǐ)明(míng)显(xiǎn)地看(kàn)到很(hěn)多(duō)星系(xì)似(shì)乎(hū)被拉伸(shēn)产生了巨(jù)大的形变。其实这(zhè)些(xiē)星系本身并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而(ér)是这样极遥远的(de)天体(tǐ)和我们地球(qiú)上的观测者之(zhī)间(jiān)。被(bèi)一个(gè)质量超级巨大的天(tiān)体遮挡，这个超大质量的东(dōng)西的(de)引力，会(huì)使身后(hòu)更遥远星系(xì)的(de)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)的天体可能是超大质量的黑洞或者是暗物质(zhì)。

所(suǒ)以(yǐ)当人们对(duì)子弹星系(xì)团观(guān)测(cè)的时候，发(fā)现它的大质(zhì)量区(qū)域并不是在(zài)中间，而是在两(liǎng)侧(cè)。所以最好的解释方法(fǎ)就是当星团发生全(quán)部的碰撞时，可被观测到的(de)质(zhì)量气体被卡在了中(zhōng)间，暗物质则直接通过了这(zhè)个区域(yù)，并在两(liǎng)边形(xíng)成了引力透镜。对(duì)子弹星系团的引力透镜研究(jiū)也被认为是(shì)暗物质(zhì)存(cún)在的迄(qì)今为(wèi)止最好(hǎo)的理论证据。

除此(cǐ)之外(wài)，还(hái)有来自宇宙当中最(zuì)古老的(de)光(guāng)。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万年之后，可见(jiàn)光终于可以畅通无阻(zǔ)地穿越(yuè)在宇宙当中(zhōng)了(le)。经过了130多(duō)亿年之后(hòu)，这些光在宇宙空间(jiān)背(bèi)景上留下了(le)各(gè)相同性的微波辐(fú)射。其(qí)中红色(sè)的部分表示(shì)温度较高(gāo)的(de)区域，蓝色则表示相对较冷的区域(yù)，但实际上它们之间的温差只有万(wàn)分之(zhī)一。

科学家们(men)通(tōng)过对前景背景分离后(hòu)的二值图像进行连(lián)通(tōng)域提取和标(biāo)记之后发现，如(rú)果宇宙当(dāng)中没(méi)有暗物质，图形看起(qǐ)来不应(yīng)该是(shì)这(zhè)样的，而(ér)随(suí)着暗(àn)物质的增加，一(yī)些峰(fēng)值的幅度(dù)会减小(xiǎo)，才变得看(kàn)起(qǐ)来“和谐(xié)”。为(wèi)了(le)匹配宇宙微波背景辐射的测(cè)量值，我(wǒ)们(men)需(xū)要(yào)的(de)暗物质大约是普通物质的5倍。这个(gè)数字与(yǔ)解释星系当中恒星运(yùn)动所需要的(de)暗物质(zhì)比例是一(yī)致的。这就意味着。

用了一个简单的(de)理论框架，就很(hěn)好地解释了很多不(bù)同的观测结果。而(ér)暗物质的本质就是宇宙当(dāng)中存在着某(mǒu)种类(lèi)型的粒子，它们不参与任何其他的电磁作用，只通过(guò)引力来(lái)相互作用。所(suǒ)以(yǐ)如果能够找到这种粒子的(de)存在(zài)，就相(xiāng)当于(yú)找到了暗物质存(cún)在的实际证据。这(zhè)种粒子(zi)到底是(shì)什么？科学家们已经提出(chū)了数十种的(de)假想(xiǎng)目标，而要寻找这(zhè)些不同(tóng)的目标粒子(zi)所需(xū)要的(de)实验方式也不相同。在过去的几(jǐ)十年当中(zhōng)，人类为了(le)寻找(zhǎo)这些看不(bù)见(jiàn)、摸不到(dào)，几(jǐ)乎不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科学家们已经进(jìn)行了超过50次的实(shí)验，却(què)没有任(rèn)何实质性的发现，除了一个地方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地(dì)下矿井(jǐng)当中，藏着地(dì)球上最大(dà)的地学实验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高的(de)探测器，一直致力于寻(xún)找(zhǎo)暗物(wù)质粒(lì)子的周期性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这(zhè)里的(de)科学家声称观测到(dào)了某种信号。经过了20多年的数据(jù)收集，人(rén)们发现了一个有趣的事情。探测率(lǜ)会在每年的(de)6月(yuè)份(fèn)达到峰值，然后在11月降到最低，而(ér)且在20年当中每年都是一样(yàng)。一些科学(xué)家认为这可(kě)能是人类发现(xiàn)暗物质的第(dì)一(yī)个直接证据(jù)。

但是为(wèi)什么暗物质会产生周期(qī)性的年度信号呢？刚才(cái)我们讲了(le)太阳系正(zhèng)在以(yǐ)220公(gōng)里/秒的(de)速(sù)度(dù)围绕着银河系进行移动，那(nà)么如果暗物(wù)质(zhì)存(cún)在宇(yǔ)宙当中(zhōng)，这意味着(zhe)我们也在(zài)以这样(yàng)的速(sù)度在穿越着暗(àn)物质流，这个过(guò)程中会产(chǎn)生相应的振荡(dàng)，同时地球又(yòu)以30公里(lǐ)/秒的(de)速度围绕太阳(yáng)进(jìn)行旋转(zhuǎn)。所以有半年的(de)时间，地球围绕太阳的方向与太阳环(huán)绕银河系的方向是一致的(de)，而另外半年则与之相反。

而在6月份的(de)时候，地球与(yǔ)太阳的方向正好达到完全一(yī)致，这是理(lǐ)论上地球(qiú)穿越(yuè)暗物质流最快的时(shí)段。而在11月(yuè)份，又恰好达到了最慢值(zhí)。尽(jǐn)管在(zài)实际的(de)情(qíng)况中(zhōng)，太阳(yáng)系相(xiāng)对银河(hé)系的平(píng)面呈现了60度的倾斜，但是这并不影响这个理(lǐ)论的有效性。

因此(cǐ)科学家认为这(zhè)可以用来解释(shì)，研究人员(yuán)们所观测到的(de)周期性信号。当然(rán)也可能有其他的情况(kuàng)，造成这种年(nián)度周期(qī)信号的差异也可能是温度(dù)、湿度、土壤中的(de)水分、高(gāo)山(shān)上的积雪(xuě)，甚至连(lián)意(yì)大利(lì)游客的数量也(yě)符合这个周期(qī)的规律(lǜ)。

卸妆水直接用手弄行吗，卸妆水可以直接涂到脸上吗coding="async" data-ratio="0.5980582524271845" data-type="jpeg" data-w="1545" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/8743f9db0f4ec1b.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

所以(yǐ)，科学家们又(yòu)在南半(bàn)球(qiú)建立了一个(gè)几乎相同的(de)实验(yàn)室，这里(lǐ)的季节与之前(qián)的实验室正好(hǎo)相(xiāng)反，而在这里，地球穿过暗物质流的(de)运动特征和第一个实验室是一样(yàng)的。

因此，如果在(zài)这(zhè)里(lǐ)可以得到相(xiāng)同的信号，就可以成(chéng)为(wèi)暗物质所存(cún)在的非常有力的证据了。但是由(yóu)于这个实验室刚刚建成(chéng)不久，所(suǒ)以截至目前还(hái)无法(fǎ)提供(gōng)相应的数据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台(tái)新(xīn)的望远镜，这台太空望远镜叫做(zuò)“南(nán)希格(gé)雷斯罗(luó)曼”，它(tā)的主镜大小跟哈(hā)勃望远镜相同，但它的宽(kuān)视场仪器提供的视(shì)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)个关键的用途(tú)就是探索暗物质(zhì)背(bèi)后(hòu)的奥秘，对于(yú)探测的结(jié)果(guǒ)，我们只能拭目以待了。费米实验室(shì)粒(lì)子(zi)天体物(wù)理中心的科(kē)学家丹琥(hǔ)珀和贾森斯(sī)特芬研究发(fā)现(xiàn)，如(rú)果(guǒ)暗(àn)物质(zhì)存在，它们极有可能(néng)拥有另一种神秘(mì)的效应，这种暗物(wù)质效应(yīng)，会(huì)支持宇宙当中生命的诞生，或者说是生命(mìng)进化(huà)的(de)一个重要因素。

如果(guǒ)这(zhè)一(yī)理论得到(dào)进卸妆水直接用手弄行吗，卸妆水可以直接涂到脸上吗一步的(de)证(zhèng)实，那(nà)么遍布宇宙当(dāng)中的暗物质会不会意味着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中(zhōng)某个角落的(de)行星上，暗(àn)物质正(zhèng)在通过这样的效(xiào)应创造生(shēng)命。当(dāng)然，这些推论的大前提是要先找到暗物质存(cún)在的实际(jì)证据。那么小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗物质到底(dǐ)存(cún)不(bù)存在呢？喜(xǐ)欢请(qǐng)点赞，你的支持是(shì)我更新的动力(lì)！

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