宇宙是(shì)“人为制造(zào)”的？为何会(huì)存在科学无法解释的“暗物质”？暗物质又(yòu)究(jiū)竟是什么？人类为了寻找暗物质存(cún)在的证据(jù)，科(kē)学(xué)家们在(zài)过(guò)去的几十年当中进行了超过50次(cì)的长期实验，但是却(què)没有发(fā)现任何的有效证据。除(chú)了一(yī)个(gè)地方，在(zài)1687年出版的自然哲学数学原理一(yī)书(shū)中，埃(āi)萨克(kè)牛顿发(fā)表了万有引力定律，它揭示了(le)宇宙中天(tiān)体(tǐ)运动(dòng)的(de)规律(lǜ)。往后的几(jǐ)百年来，当天文(wén)学(xué)家们发现(xiàn)某些天体运行(xíng)轨(guǐ)道(dào)出现异(yì)常，不(bù)符合万有引力定(dìng)律(lǜ)的时候，他(tā)们就(jiù)会(huì)知道，周围一定有未知的天体通过引力(lì)在摄动它的轨道。比(bǐ)如在1846年(nián)，奥本勒维耶(yé)就通(tōng)过天王星运行轨道的(de)异常，推算并且发现了海王星(xīng)的(de)存在。另外(wài)，哈雷彗星、冥王星的发现(xiàn)都是(shì)应用万有引(yǐn)力(lì)定律所取得重大天文成就(jiù)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(men)上升到星系或者是星团的尺度(dù)，事情就开始变(biàn)得诡(guǐ)异了(le)。

1933年，瑞(ruì)士的(de)物(wù)理(lǐ)学家弗里茨兹威基正在研究和(hé)测量后发星系(xì)团(tuán)的质量。这是一个由(yóu)数千个(gè)星系所组(zǔ)成的巨大星系团，这些星系(xì)被引力束缚在一起。测量星系团的(de)质量一(yī)般(bān)会使用(yòng)到两种方(fāng)法，当两种(zhǒng)方法(fǎ)结果(guǒ)一致，就可以确定其质量的范围。

第一种(zhǒng)是获得其"光度学(xué)的质量"，需要的数据是测量各个(gè)星(xīng)系的光度。

第二种是动(dòng)力学(xué)质量的计(jì)算(suàn)，是利(lì)用光谱红移测量星(xīng)系团(tuán)中的各个星系相对于星系团的运动速(sù)度。当测(cè)量结果出(chū)来之后，兹威基(jī)彻(chè)底懵了，“动力学质(zhì)量(liàng)”竟然是“光度学质(zhì)量”的(de)400倍。这意味着，后(hòu)发座星系团有99%的质量(liàng)消失了，或者说这99%的质量并不以可见光的形式(shì)所存(cún)在，我们(men)无法看(kàn)到。最诡异的是(shì)，在测量速(sù)度的过程(chéng)中，兹(zī)威基发现(xiàn)星系团中(zhōng)很(hěn)多星系的(de)速度(dù)比理论上要(yào)快得多(duō)，按照牛顿的运动学定律，仅靠(kào)这些可见星系的质(zhì)量(liàng)所产生的引(yǐn)力是(shì)无(wú)法将它们束缚在星系团内(nèi)的(de)，它们早就应(yīng)该被(bèi)抛出星(xīng)系团之外了，除非有一种神(shén)秘的力(lì)量在起作用(yòng)，这种力量来源于某种隐形(xíng)的物质。

据此，兹维(wéi)基提出了这样(yàng)部分不可(kě)见(jiàn)的暗质，它不发散光(guāng)、吸光、反射光(guāng)，但(dàn)是它们却占(zhàn)据着(zhe)宇宙中绝(jué)大部分的质量。只是(shì)当时(shí)的人们对这(zhè)样的一种说法不(bù)屑(xiè)一顾。

直(zhí)到40年之后(hòu)，“暗物质”这(zhè)个词才再一次出现。天文(wén)学家维拉鲁宾和肯特(tè)福特在观测(cè)仙女(nǚ)座星(xīng)系中的恒星运动。理(lǐ)论上来说(shuō)，距离中心越远的恒星在其轨道(dào)上的运行速度就会越慢。但是(shì)他们观测的结果却让人(rén)感到不可思议。

随着与中(zhōng)心(xīn)距离的增加，恒星的旋转速度几乎(hū)保持(chí)不变。可是(shì)根据牛(niú)顿的万有(yǒu)引力定(dìng)律，在星系当中如果没有(yǒu)足够大的质(zhì)量来(lái)吸引它(tā)们，这(zhè)些外(wài)围的恒星早(zǎo)就被甩到宇宙(zhòu)当中了。基于这种现象，科学家们会使用一种相对标(biāo)准(zhǔn)的(de)方(fāng)法(fǎ)来解释暗物质的存在，这(zhè)种方法就(jiù)是测(cè)量星系当(dāng)中(zhōng)气(qì)体在X轴上距离星系(xì)中心的距离，以及在Y轴上气体的旋(xuán)转速度。如果(guǒ)出现异常的结果(guǒ)，就认为是由(yóu)暗(àn)物(wù)质的力(lì)量进入其中。

恩情无以回报是什么意思，感恩之心无以回报是什么意思a-ratio="0.46758039008961516" data-type="jpeg" data-w="1897" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/67429f249a21ea5.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

于是(shì)科学家们通过射电(diàn)望远(yuǎn)镜测(cè)量了距离(lí)星系中心更(gèng)远距离的氢元(yuán)素，发现它们的旋转速度并不符合牛顿的力学定律。我们的太阳系也不例外(wài)，太阳系位于(yú)银(yín)河系的第三悬臂(bì)之上，距离银河(hé)系中心2.6万光年(nián)，根据(jù)万有引力定(dìng)律(lǜ)进(jìn)行(xíng)计(jì)算，太阳系的(de)运行(xíng)速度(dù)应该(gāi)是160千米/秒，但(dàn)实际上，太阳系(xì)正在(zài)以220千米/秒的速度围绕(rào)银河系(xì)旋转(zhuǎn)，这(zhè)个实际速度远远(yuǎn)大(dà)于理(lǐ)论速度，那么产生以上这种向心加速度的原因(yīn)很可能就是存在(zài)着(zhe)一(yī)种我(wǒ)们看(kàn)不到(dào)的物质，是这些(xiē)暗物质的引力效(xiào)应将星系聚集(jí)在了一起。

也是(shì)从这(zhè)时开始(shǐ)，越(yuè)来越多的研究人员开始(shǐ)相信暗物质的(de)存(cún)在。科学家根(gēn)据星系外恒星轨道的速度，估算在(zài)星系(xì)当中(zhōng)暗物质的(de)质量占整(zhěng)个星系质量的85%。但是(shì)，暗物质并不是唯(wéi)一可以解释(shì)这(zhè)个现象(xiàng)的原因。在一项新的研究(jiū)当中，科学家(jiā)们(men)发(fā)现(xiàn)，几乎没有引力(lì)效(xiào)应的遥(yáo)远恒星之间(jiān)，也会出现速度上(shàng)的微小差异(yì)。另外，天(tiān)文学家还发现了(le)一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大(dà)约2.5亿光(guāng)年，大(dà)小和银河系不(bù)多，但是(shì)星系当中存(cún)在的(de)恒星(xīng)数(shù)量却(què)只有银河系(xì)的千分之一。

所以在理论上，该星系(xì)必须存在暗物质，否则就会分崩离析。但是科学家们使(shǐ)用(yòng)最(zuì)先(xiān)进的(de)望(wàng)远镜对(duì)其(qí)进行(xíng)了40个小时的(de)详细测(cè)量之后(hòu)，发现星系中的恒星运动是(shì)可(kě)以用正常的物(wù)质(zhì)和力学(xué)定律来解释的(de)。那么又有(yǒu)人提出，也许(xǔ)该星系的暗(àn)物(wù)质，已经被附近的(de)另一(yī)个(gè)大星(xīng)系剥(bō)离了(le)。奇怪(guài)的是，它的附近没有任(rèn)何星系存在。造(zào)成这些(xiē)现象的(de)除了暗物质的假说(shuō)之(zhī)外，另(lìng)一种可能就(jiù)是人(rén)类对引力的理解还不(bù)够全面，引(yǐn)力很可能在不(bù)同尺度空恩情无以回报是什么意思，感恩之心无以回报是什么意思间中的工作方(fāng)式是(shì)不(bù)同的，这意味着在行(xíng)星系尺(chǐ)度(dù)中的天体会(huì)沿着它们的(de)轨道，按照我们所理解的方式运动。但是上升到星系和星(xīng)团(tuán)的(de)尺度，引力之(zhī)间(jiān)的相互作用则是(shì)不同的方式。对于在星系团之间的(de)相(xiāng)互作用，科学(xué)家还(hái)引(yǐn)入了外部场效(xiào)应的概念，指的是在数(shù)百万(wàn)光(guāng)年的规模上(shàng)，巨大的(de)质量之间会产生对彼(bǐ)此特殊(shū)的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要对(duì)现在的物理定律进行修正，这些(xiē)发现也让(ràng)很多人认为暗物质假说理论就(jiù)此终结。但是在宇(yǔ)宙当中还(hái)有关于暗物质存(cún)在的(de)其他的理论(lùn)证据(jù)，这些理(lǐ)论证据是蒙德理论所没法解释的(de)“引力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年的(de)子弹星系团，由两(liǎng)个碰撞(zhuàng)的星(xīng)系团所组成，类似这样的星(xīng)团，它(tā)们大(dà)部分的普通质量都在星系的气体当中。当星团(tuán)以1000万(wàn)公(gōng)里/小时发生碰(pèng)撞的时候，星际气体的相互作(zuò)用就会(huì)导(dǎo)致温度的急剧升(shēng)高，速度(dù)大(dà)幅(fú)降低。所以在(zài)理论上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹(dàn)星(xīng)系(xì)团大部(bù)分(fēn)的质量(liàng)将位于所有(yǒu)这些(xiē)气体所在的(de)中间(jiān)区域。那么(me)我(wǒ)们(men)通过什么(me)来验(yàn)证它(tā)的质量(liàng)区(qū)域(yù)到底是不是集中在中间呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜传回(huí)了(le)宇宙当中第一张全彩的(de)高清(qīng)照片，在(zài)照片中我们可(kě)以明显地看到很多星系似乎被拉伸(shēn)产生了巨大的形变。其实这(zhè)些(xiē)星系本身并不是真的被扭曲了(le)，也不是韦(wéi)伯望远镜出了什么问题，而是这样极遥远的天(tiān)体和我们(men)地球上的(de)观测者之间。被一(yī)个质量超级巨大的天体遮(zhē)挡(dǎng)，这个超大质量的东西的引力，会使身后(hòu)更遥远星系的(de)光都发生(shēng)了扭曲。这个现象(xiàng)就是引力透(tòu)镜效应。这个巨大的天体(tǐ)可能是(shì)超(chāo)大质量的黑洞或者是(shì)暗(àn)物质。

所(suǒ)以(yǐ)当人们(men)对(duì)子(zi)弹星系团观测(cè)的时候，发现它的大质量(liàng)区(qū)域(yù)并不(bù)是在中间(jiān)，而是在(zài)两侧。所以最好的解(jiě)释方法就是当星(xīng)团(tuán)发生(shēng)全部的碰撞时，可被观(guān)测到的质量(liàng)气(qì)体被卡在(zài)了(le)中间，暗物质则直接通过了这(zhè)个区域，并在两(liǎng)边形成了引力透镜。对子弹星系(xì)团的引力透(tòu)镜研究也被认为是暗(àn)物质(zhì)存(cún)在的迄今为止最好的(de)理论证据。

除此之(zhī)外，还有(yǒu)来自宇(yǔ)宙当中最古老的(de)光。从宇宙大爆炸开始，38万年之(zhī)后，可(kě)见光终于可以畅(chàng)通(tōng)无阻地穿越(yuè)在宇宙当中了(le)。经过(guò)了130多亿(yì)年之后，这些光在(zài)宇宙空间背景(jǐng)上(shàng)留下了(le)各相(xiāng)同性的(de)微(wēi)波辐射(shè)。其中红色的部分表示温度较高的(de)区域(yù)，蓝色则表示相对较(jiào)冷的区域(yù)，但实际上(shàng)它(tā)们之间的温差只(zhǐ)有万分之(zhī)一。

科(kē)学家们通(tōng)过(guò)对前景背景分(fēn)离后的二值图像进行连通域提取和标记之后发现，如果宇宙当(dāng)中没有(yǒu)暗(àn)物质，图形看起(qǐ)来不应该是这样的，而随着(zhe)暗物(wù)质的(de)增加，一(yī)些(xiē)峰值的幅(fú)度会减小，才变得(dé)看(kàn)起来“和(hé)谐(xié)”。为了(le)匹配宇(yǔ)宙(zhòu)微波背(bèi)景(jǐng)辐(fú)射的测量值，我们需(xū)要(yào)的暗物质大约是普通物质的5倍(bèi)。这个(gè)数字与解释星系当中恒星运(yùn)动所需要的暗物质(zhì)比例(lì)是一致的(de)。这就意(yì)味(wèi)着。

用了一(yī)个简单的(de)理论框架(jià)，就很(hěn)好地解释了很多(duō)不同的(de)观测结果。而暗物质的本质就是宇宙当中(zhōng)存(cún)在着某(mǒu)种类型(xíng)的粒子，它(tā)们不参与(yǔ)任何(hé)其他的电(diàn)磁(cí)作用，只通过引力来相互(hù)作用。所以如果(guǒ)能够找到这(zhè)种粒(lì)子的存在，就相当于找到了暗物(wù)质存在的实际证据。这种粒(lì)子到底是什么？科学家们已经(jīng)提出了数十种的假想目(mù)标，而要寻找(zhǎo)这(zhè)些(xiē)不同的目标粒子所需(xū)要的实验方式也不相同。在(zài)过(guò)去的几十年当(dāng)中，人类为了寻找这些看不见、摸不(bù)到，几乎(hū)不会(huì)与常规物(wù)质相(xiāng)互(hù)作用(yòng)的“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次的实验，却没有任何实质性的发现(xiàn)，除了(le)一个地方，意大利的(de)格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地(dì)球上最大的地学实(shí)验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直(zhí)致力于寻找暗物质(zhì)粒子的周期(qī)性震荡。

自1997年(nián)以来(lái)，这里的科学(xué)家声(shēng)称(chēng)观测到了某种信号。经(jīng)过了20多年的数据收集，人们发现了一个有(yǒu)趣的(de)事情。探测率(lǜ)会在每年的6月份达到峰值，然后在(zài)11月降(jiàng)到最低(dī)，而(ér)且在(zài)20年当中每年(nián)都是一样。一些科学家认为这可能是人类发现暗物质的第一(yī)个直接(jiē)证据。

但是(shì)为什么(me)暗物(wù)质会产生周期性的年度(dù)信号呢？刚才(cái)我们讲了太(tài)阳系正(zhèng)在以(yǐ)220公里/秒(miǎo)的速(sù)度围绕着银河系进(jìn)行移动(dòng)，那(nà)么如(rú)果暗物质存在宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)，这意味着我(wǒ)们也在以这样的速度在(zài)穿(chuān)越(yuè)着暗物质流(liú)，这(zhè)个过程中会产生相应的振荡，同(tóng)时地球又以30公里(lǐ)/秒的速度围绕太阳(yáng)进行(xíng)旋转。所以有(yǒu)半年的时间(jiān)，地球围(wéi)绕太阳的方向与(yǔ)太阳环绕银河系的方向是(shì)一(yī)致的，而(ér)另外(wài)半(bàn)年(nián)则与(yǔ)之相反。

而(ér)在6月(yuè)份的时候，地球与太阳的方(fāng)向正好达到完全一致，这(zhè)是理论(lùn)上地(dì)球(qiú)穿越(yuè)暗物(wù)质流最快的时段(duàn)。而在11月份，又恰好(hǎo)达到了最慢值(zhí)。尽(jǐn)管在实际的情况中，太阳系(xì)相对银河系的(de)平面呈现了(le)60度的倾(qīng)斜，但是这(zhè)并不影响这个(gè)理(lǐ)论(lùn)的有效性。

因(yīn)此科学家(jiā)认为这可以用来解释，研究人员们所(suǒ)观测到的周期性信号。当然也(yě)可能有其他的情(qíng)况，造成这种年度周期信(xìn)号的差异也(yě)可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚(shèn)至连意大利游客的(de)数量也符合这个周期的(de)规律。

所(suǒ)以，科(kē)学家们又(yòu)在南半球建立了一个几乎相同的实验室(shì)，这里的(de)季节与之前的实验室正好相(xiāng)反，而在(zài)这(zhè)里(lǐ)，地球穿过暗物(wù)质流的运动(dòng)特(tè)征和第一个实验室是一(yī)样的(de)。

因此，如果(guǒ)在这(zhè)里可(kě)以得到(dào)相(xiāng)同(tóng)的(de)信(xìn)号，就可以成为暗(àn)物质所(suǒ)存在的非常(cháng)有力(lì)的(de)证据了(le)。但是(shì)由于这个实(shí)验室刚(gāng)刚建成不久，所以截至目(mù)前还无法提供(gōng)相应的数据(jù)支持(chí)。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会(huì)发射一台新的望远(yuǎn)镜，这(zhè)台太空望远镜叫做“南(nán)希格雷斯罗曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈(hā)勃望远(yuǎn)镜相同，但它的宽视场(chǎng)仪(yí)器(qì)提供(gōng)的视野是哈(hā)勃红外仪(yí)器的100倍(bèi)。南希格雷(léi)斯(sī)罗曼太空(kōng)望(wàng)远镜其(qí)中一个关(guān)键的用途就是探索暗物质背后的奥秘，对(duì)于(yú)探测的结果，我们只能拭(shì)目以待了。费(fèi)米实验室粒子天体物理(lǐ)中心的科学家(jiā)丹琥珀(pò)和贾(jiǎ)森斯特芬研(yán)究发现，如果暗物质存在，它们(men)极有可能拥有(yǒu)另一种(zhǒng)神(shén)秘的(de)效应(yīng)，这种暗物(wù)质效(xiào)应，会支持宇宙(zhòu)当(dāng)中生命的诞生，或者说(shuō)是生命进化的一(yī)个重要因素。

如(rú)果这(zhè)一理论得到进一步的证实，那么遍布宇(yǔ)宙当中的暗物质会不会(huì)意(yì)味(wèi)着人类并不孤单呢？或许在(zài)宇宙当中某个角落(luò)的行星上，暗物(wù)质正在通过这(zhè)样的(de)效应创造(zào)生命。当然(rán)，这(zhè)些推论的大前提是要先找(zhǎo)到(dào)暗物质存在(zài)的实(shí)际证据。那么小伙伴们(men)，你们觉得暗物质到(dào)底(dǐ)存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我(wǒ)更(gèng)新的动力(lì)！

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