宇宙(zhòu)是“人(rén)为制造”的？为何会存(cún)在(zài)科学无法解释的(de)“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找(zhǎo)暗物(wù)质存在的(de)证据，科学家们(men)在(zài)过去的几(jǐ)十年(nián)当中(zhōng)进行了超过50次的长期实验，但是却没(méi)有发(fā)现任何的有(yǒu)效证据。除了一个地方(fāng)，在1687年(nián)出版的(de)自然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿发(fā)表了万有引力定律，它揭(jiē)示(shì)了(le)宇宙中天体运动的规(guī)律。往后的几百年来，当天(tiān)文学家们发现某些天体运(yùn)行(xíng)轨道出现(xiàn)异常，不符(fú)合万(wàn)有引(yǐn)力定律的时候，他(tā)们就(jiù)会知(zhī)道，周围(wéi)一定有未知的天(tiān)体通过引力(lì)在(zài)摄动它的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥(ào)本勒维耶就通过(guò)天王星运行轨(guǐ)道(dào)的异常，推算并且发现了海王星的存在。另外，哈(hā)雷彗星(xīng)、冥(míng)王星(xīng)的发现都是应用万有引力定(dìng)律(lǜ)所取得重大天(tiān)文(wén)成就的(de)例子。但(dàn)是这(zhè)些(xiē)发(fā)现都是在恒星系统的(de)尺度当(dāng)中(zhōng)，可(kě)当我(wǒ)们(men)上升(shēng)到星(xīng)系(xì)或者是星团的尺(chǐ)度，事情就开始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物(wù)理学家弗里(lǐ)茨兹威基(jī)正在研究(jiū)和(hé)测量(liàng)后发星系团的(de)质量。这是一个(gè)由数千个星系所(suǒ)组成的巨大星系(xì)团，这些星系(xì)被(bèi)引力束缚(fù)在一起。测量星系团的(de)质量一般会(huì)使用到两种(zhǒng)方法(fǎ)，当两(liǎng)种方法(fǎ)结果(guǒ)一致，就可以确定其质量的范围。

第一种是获得其"光度学(xué)的质量"，需要的数据(jù)是测量各个星系的光度。

第二(èr)种是动(dòng)力学质量的计算，是利用光谱红移测量(liàng)星系(xì)团中的(de)各个星(xīng)系相(xiāng)对于星系团的运动速度。当测(cè)量结果出来之(zhī)后，兹威基彻底懵(měng)了(le)，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度(dù)学质(zhì)量”的400倍。这意味(wèi)着，后发座(zuò)星系团有99%的质量(liàng)消失(shī)了，或者(zhě)说这99%的质(zhì)量并(bìng)不以可见光的形式所存在(zài)，我们无法看到(dào)。最诡(guǐ)异的是(shì)，在测量速度(dù)的(de)过(guò)程中，兹威(wēi)基发现星(xīng)系团中很(hěn)多(duō)星(xīng)系的速度比理论上要快得多，按(àn)照牛顿的(de)运动学定律，仅靠这些可见星系的质量所产生的(de)引力是无法(fǎ)将(jiāng)它们束缚在(zài)星系团内的，它们早就应该被(bèi)抛(pāo)出(chū)星系团之外了，除非有(yǒu)一种神秘的力量在(zài)起(qǐ)作用，这种力量(liàng)来源于(yú)某(mǒu)种隐形(xíng)的物(wù)质。

据此，兹维基提(tí)出了这样部分(fēn)不可(kě)见的暗(àn)质，它(tā)不发(fā)散光、吸光、反射光(guāng)，但(dàn)是它们(men)却占据着(zhe)宇(yǔ)宙中绝大部分(fēn)的质量。只是当时的人们对这样的(de)一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次出(chū)现(xiàn)。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座星系中(zhōng)的恒星运动。理论(lùn)上(shàng)来(lái)说，距(jù)离中(zhōng)心越(yuè)远的恒星在其轨(guǐ)道(dào)上的(de)运(yùn)行(xíng)速度就(jiù)会越慢。但(dàn)是(shì)他们观测的(de)结果却让(ràng)人感到不可思议。

随着与中心(xīn)距(jù)离的增加，恒星的旋(xuán)转速度(dù)几乎保持不变。可是根(gēn)据牛顿(dùn)的(de)万有(yǒu)引(yǐn)力定律，在(zài)星系当中(zhōng)如果没有足够大(dà)的质量来吸(xī)引它们，这些外围的(de)恒星早(zǎo)就被甩到宇宙当中了。基于这种现象，科学家们会(huì)使用一种(zhǒng)相对标(biāo)准的方法来解释暗(àn)物质的(de)存在，这种方法(fǎ)就是测量星系当中气体(tǐ)在X轴上距离星系(xì)中(zhōng)心的距离，以及在(zài)Y轴上气体的旋转速度。如果出现(xiàn)异常的结果，就认为(wèi)是由暗物质的力量进入其中。

于(yú)是科学家们通(tōng)过射电(diàn)望远镜测量(liàng)了距离星系中(zhōng)心更远距离的(de)氢(qīng)元素(sù)，发现它们的旋转速度并不(bù)符合牛顿的力学(xué)定律。我们的(de)太阳系也(yě)不例外，太阳系位于(yú)银河系的第三悬臂之(zhī)上，距(jù)离银河(hé)系中心2.6万光(guāng)年，根据万有引力(lì)定律(lǜ)进行计算，太阳(yáng)系的运行(xíng)速度应该(gāi)是160千米/秒，但实际上，太阳系(xì)正在(zài)以220千(qiān)米/秒的速度围绕银河系旋转，这(zhè)个(gè)实际速度(dù)远远大(dà)于理论速(sù)度(dù)，那么产生以上这种向心加速度的原因(yīn)很可能就(jiù)是存在着一种我们看(kàn)不到的物质，是这些(xiē)暗物质的引力效应将星系聚集在了一起。

也是从这(zhè)时开始(shǐ)，越来越多(duō)的(de)研究人员开始相信(xìn)暗物(wù)质的存在。科学家根据星系(xì)外恒星轨道的速(sù)度，估算在星(xīng)系当中暗物质(zhì)的质(zhì)量占整个星(xīng)系(xì)质量的85%。但是，暗物(wù)质并(bìng)不(bù)是唯(wéi)一(yī)可以(yǐ)解(jiě)释这(zhè)个现象的(de)原因。在一项新的研(yán)究当中(zhōng)，科学家们发现，几乎没有(yǒu)引力(lì)效应的遥远恒星之间，也会出现速度上的微小差(chà)异。另外，天文(wén)学家还发现(xiàn)了一个反常的星(xīng)系，叫(jiào)做(zuò)Agc114905。这个(gè)星系距离地(dì)球大约2.5亿光年，大(dà)小和银河系(xì)不(bù)多，但是(shì)星系当中存在的恒星数量(liàng)却只有银(yín)河系的(de)千(qiān)分之一。

所以(yǐ)在理论上，该(gāi)星系(xì)必须(xū)存在暗物(wù)质，否则就会分崩离(lí)析。但是(shì)科(kē)学家(jiā)们(men)使用最先进的(de)望远镜(jìng)对其(qí)进行了40个小(xiǎo)时的详细(xì)测(cè)量之后，发现星系中(zhōng)的(de)恒星运动是(shì)可(kě)以用正常(cháng)的物(wù)质和力(lì)学定律(lǜ)来解释的。那么又有人提出(chū)，也(yě)许(xǔ)该星系的暗物(wù)质(zhì)，已经被附近的另一个大星系(xì)剥离了。奇怪的是，它(tā)的附近没有(yǒu)任何(hé)星系(xì)存在(zài)。造成这(zhè)些现象的除了暗物质的假说(shuō)之(zhī)外，另一种可能(néng)就(jiù)是人类对引力(lì)的理解(jiě)还不(bù)够全面，引(yǐn)力很(hěn)可能在(zài)不同尺度空间(jiān)中的工作方式是不(bù)同的，这意味着在行星系尺度中的天(tiān)体会(huì)沿着它们(men)的轨(guǐ)道(dào)，按(àn)照我们所理解(jiě)的方式运(yùn)动。但是上升(shēng)到星系(xì)和星团的尺度(dù)，引力(lì)之间的相互作用则是不同的方式。对于在(zài)星系团之(zhī)间的(de)相互作(zuò)用，科学家还(hái)引入了外部(bù)场效应(yīng)的概念，指(zhǐ)的(de)是在(zài)数百万光年的规模上，巨大的质量之间会产(chǎn)生对彼(bǐ)此特殊(shū)的效果，这个理论叫做MOND蒙(méng)德(dé)理论。如果MOND蒙德理论成立，这(zhè)意味着我们(men)需要对现在(zài)的(de)物理定律进行修正，这些(xiē)发现也让很多人认为(wèi)暗物质假说(shuō)理论就此终结。但是在宇宙当(dāng)中还有关于暗物质存在的其他的理论证据，这(zhè)些理论证据(jù)是蒙(méng)德(dé)理论所没(méi)法解释的“引力透镜”。

作法与做法的区别，作法与做法的区别是什么pe="jpeg" data-w="1649" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/18fc0a6e444b507.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

径(jìng)向距(jù)离为37亿(yì)光年的子弹星系团，由两个碰撞的(de)星系(xì)团所组成，类似这样(yàng)的星团，它们大部分的普通质量都在星系的气(qì)体当中(zhōng)。当星团以1000万公(gōng)里/小时发(fā)生(shēng)碰(pèng)撞的时候(hòu)，星(xīng)际气体的相(xiāng)互(hù)作用(yòng)就会导(dǎo)致温(wēn)度的急剧(jù)升高，速度大(dà)幅降低。所以在(zài)理论(lùn)上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团大部分的质量将位于(yú)所有这些气体所在的中间(jiān)区域。那(nà)么我们通过什么来验证它的质(zhì)量区域到底(dǐ)是不(bù)是集中在中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦(wéi)伯太空望(wàng)远镜传回(huí)了宇宙当中第(dì)一张全(quán)彩的(de)高清照片，在照片中我们可以明显地(dì)看到(dào)很(hěn)多(duō)星系似乎被(bèi)拉伸产生了巨大的(de)形变。其(qí)实这些星系本身并不(bù)是真的(de)被(bèi)扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而是这(zhè)样极遥(yáo)远的天体(tǐ)和我们地球上(shàng)的观测者之间。被一个质量超级巨大的(de)天体(tǐ)遮挡，这个超大质量(liàng)的(de)东西的引(yǐn)力，会使(shǐ)身后更遥远星(xīng)系的光都发(fā)生了扭(niǔ)曲。这个现(xiàn)象就(jiù)是引力透(tòu)镜效应。这个巨大(dà)的天体可能是超大质量(liàng)的黑(hēi)洞或者是暗物质。

所以当人们对子弹星系团观(guān)测的时候(hòu)，发现它的大质量(liàng)区域并不(bù)是在(zài)中间，而是在两侧。所以最好的解释方法就是当星(xīng)团发生(shēng)全部的碰撞时，可被观测到的质量气体被卡在了(le)中间，暗物(wù)质则(zé)直接通过了(le)这个区域，并在两边形成了引力透(tòu)镜。对子弹星(xīng)系团(tuán)的引力透镜研究也被认为(wèi)是暗物(wù)质存在的(de)迄今为止最好的理论证(zhèng)据。

除此之外，还有来自(zì)宇宙当中最(zuì)古老(lǎo)的(de)光。从宇宙大爆炸开(kāi)始，38万年(nián)之后，可(kě)见光终于可(kě)以畅通无阻地穿越(yuè)在宇宙(zhòu)当(dāng)中了。经过了(le)130多亿年之后，这些光在(zài)宇宙空间(jiān)背景上(shàng)留下(xià)了各相同性的微波辐射。其中红色(sè)的部(bù)分表示温度(dù)较(jiào)高(gāo)的区域，蓝色则表(biǎo)示相对较冷的区(qū)域，但实际上它们之间的温差(chà)只有万(wàn)分之(zhī)一(yī)。

科学家们(men)通过对前(qián)景背景分(fēn)离后的二值图(tú)像(xiàng)进行连通(tōng)域(yù)提取和标(biāo)记之后(hòu)发(fā)现，如(rú)果宇宙(zhòu)当中没有暗物(wù)质，图形看起来不应该是这样的，而随着暗(àn)物(wù)质(zhì)的增加，一些峰值的幅度(dù)会减小(xiǎo)，才变(biàn)得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波背景辐(fú)射(shè)的测量值，我们需要的暗物质大约(yuē)是普通(tōng)物质的5倍。这个数字与解(jiě)释(shì)星系(xì)当中恒星运动所需要的(de)暗物(wù)质比例(lì)是一致的。这(zhè)就(jiù)意(yì)味(wèi)着。

用了一(yī)个简单的理论框(kuāng)架，就(jiù)很(hěn)好地解释了很多(duō)不同的(de)观(guān)测(cè)结(jié)果。而暗(àn)物质(zhì)的本质就是宇宙当中存在(zài)着某种(zhǒng)类型的粒子，它们不参与任何其他的电磁作(zuò)用，只通过引力来相互作(zuò)用(yòng)。所以如果能够找到这(zhè)种粒子的存在，就相当于找到了暗(àn)物质存在的实际证(zhèng)据(jù)。这(zhè)种粒子到底是(shì)什么(me)？科学家(jiā)们(men)已经提出了数十种(zhǒng)的(de)假想目标，而(ér)要寻找这(zhè)些不同的目标(biāo)粒(lì)子(zi)所需(xū)要(yào)的实验方式也不(bù)相(xiāng)同(tóng)作法与做法的区别，作法与做法的区别是什么。在过去的几(jǐ)十年当(dāng)中，人类为了寻找(zhǎo)这(zhè)些看不(bù)见、摸不到(dào)，几乎(hū)不(bù)会与常(cháng)规物质(zhì)相(xiāng)互作用(yòng)的“暗物质”，科学家们已经(jīng)进行了超过(guò)50次的实验，却没有任何(hé)实质性的发现，除(chú)了一个地方，意大(dà)利的格兰萨索(suǒ)山，隶(lì)属于阿尔(ěr)卑斯(sī)山(shān)脉(mài)。

在山下(xià)1400米处(chù)的地(dì)作法与做法的区别，作法与做法的区别是什么下矿(kuàng)井当中，藏着(zhe)地球上最大的地学实验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有一个三层(céng)楼高(gāo)的探测(cè)器，一直致力于寻(xún)找暗物质粒(lì)子(zi)的周(zhōu)期性震荡。

自(zì)1997年以(yǐ)来，这里的科学家声称观测到了某种信号。经过了20多年的数据(jù)收集(jí)，人(rén)们发现(xiàn)了一个有(yǒu)趣的事情。探测率会在每(měi)年的(de)6月份(fèn)达(dá)到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当中每年都(dōu)是一样(yàng)。一些科学(xué)家(jiā)认为这(zhè)可(kě)能是(shì)人类发(fā)现暗物质的第一个(gè)直(zhí)接证(zhèng)据(jù)。

但(dàn)是为什么暗(àn)物质会产生周期性的年度信号呢？刚才我们(men)讲了(le)太阳系正(zhèng)在以(yǐ)220公里(lǐ)/秒的(de)速(sù)度围绕着银(yín)河系(xì)进(jìn)行移动，那么(me)如果暗物质存(cún)在(zài)宇宙(zhòu)当中，这意(yì)味着我们(men)也在以这样的速(sù)度在穿越着暗物质流，这个(gè)过程(chéng)中会产生(shēng)相应的振荡，同(tóng)时地球又以30公里/秒(miǎo)的速度(dù)围(wéi)绕(rào)太阳进(jìn)行旋(xuán)转。所以有半年的时间，地球(qiú)围绕太阳的方向与太阳环绕银河系的方向(xiàng)是一(yī)致的，而另外(wài)半年(nián)则与(yǔ)之相反。

而在(zài)6月份的时候，地球(qiú)与太阳的方向正(zhèng)好达到完全一致，这是(shì)理论上地球穿(chuān)越暗物质流最快的(de)时段(duàn)。而(ér)在(zài)11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在实际的情况中(zhōng)，太阳系相对银河系的平面呈现了60度(dù)的倾(qīng)斜，但(dàn)是这并不影响这个(gè)理论(lùn)的有效性。

因此科(kē)学家(jiā)认为这可以用(yòng)来解释，研(yán)究人(rén)员们所观测到的周期性信号(hào)。当(dāng)然也可能有其他的(de)情(qíng)况(kuàng)，造成这种年度周期信号的差异也可(kě)能是温度、湿度(dù)、土(tǔ)壤中的水分、高山上(shàng)的积雪，甚至连(lián)意(yì)大利游客的数量也符合(hé)这(zhè)个周期的(de)规律。

所以，科(kē)学家(jiā)们又在南半球建立(lì)了一个几乎相同的实验室，这(zhè)里(lǐ)的季节与之前的(de)实验(yàn)室正好相反，而在这(zhè)里，地(dì)球穿过暗物(wù)质流的运动特征和第一个(gè)实验室是一样的。

因此，如(rú)果(guǒ)在这里可以(yǐ)得到相同的信号，就(jiù)可以成为暗物质所存(cún)在的非(fēi)常有力(lì)的证据(jù)了。但是由于这个实验室(shì)刚刚建成不久，所(suǒ)以截至(zhì)目前(qián)还无法提供相应的数据支(zhī)持。另外，在(zài)2025年(nián)，NASA将会发射一台新(xīn)的望远镜，这台(tái)太(tài)空望远镜叫做“南(nán)希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但(dàn)它的(de)宽视场仪器(qì)提(tí)供的视野(yě)是哈勃(bó)红外仪器的100倍。南希格雷斯罗(luó)曼太空(kōng)望(wàng)远镜其中(zhōng)一个(gè)关键的用(yòng)途(tú)就是探索(suǒ)暗(àn)物(wù)质背后的奥秘，对于探测的(de)结果，我(wǒ)们只能(néng)拭目以待了。费米(mǐ)实验室(shì)粒子天体(tǐ)物理中(zhōng)心的(de)科(kē)学家丹(dān)琥珀和贾森斯特芬研究发现，如(rú)果暗(àn)物(wù)质存在(zài)，它们极有可能拥有另一种神秘的效(xiào)应(yīng)，这种(zhǒng)暗(àn)物质效应(yīng)，会(huì)支持(chí)宇宙当中(zhōng)生命(mìng)的诞生，或者说是生命进化(huà)的一个(gè)重要(yào)因素。

如(rú)果(guǒ)这一理论(lùn)得(dé)到(dào)进(jìn)一步(bù)的证实，那么遍布宇宙当中的暗(àn)物质会不会意味(wèi)着人类并(bìng)不(bù)孤单(dān)呢？或许(xǔ)在宇宙当中某个角落的行星(xīng)上(shàng)，暗(àn)物质正在通过这样的效应创造(zào)生命。当(dāng)然，这些推(tuī)论(lùn)的大(dà)前提(tí)是要先(xiān)找到暗物质存在的实(shí)际证据。那么小(xiǎo)伙伴(bàn)们，你们觉得暗物质到底存(cún)不存在呢(ne)？喜(xǐ)欢请点赞(zàn)，你的支持(chí)是我更(gèng)新的动力(lì)！

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