宇(yǔ)宙(zhòu)是“人为(wèi)制造(zào)”的？为何会存在(zài)科学无法解释的“暗物(wù)质”？暗物质又究竟是什么？人类为(wèi)了寻(xún)找暗物质存在(zài)的(de)证据，科学家们在过(guò)去(qù)的几十年当中(zhōng)进行了超过50次的长期实验(yàn)，但是却没(méi)有发现任何的有效证据。除了一个(gè)地方，在1687年出版的自然哲学数(shù)学(xué)原理一书中，埃(āi)萨克牛顿(dùn)发表了万有引力定律，它(tā)揭示了宇宙中天体运(yùn)动的规(guī)律。往(wǎng)后的几(jǐ)百年来(lái)，当天(tiān)文(wén)学家(jiā)们发现(xiàn)某(mǒu)些天体运行(xíng)轨道出现异常(cháng)，不(bù)符合万有引力定律的时候，他(tā)们就会知(zhī)道，周围一(yī)定有未知的天体通过(guò)引力在(zài)摄动它的轨(guǐ)道。比(bǐ)如(rú)在(zài)1846年，奥本勒(lēi)维耶就通过天(tiān)王星运行轨道的异常，推(tuī)算并且发现(xiàn)了海(hǎi)王(wáng)星(xīng)的存在(zài)。另外，哈雷彗星、冥(míng)王星的(de)发现(xiàn)都(dōu)是应用万有引力定律(lǜ)所取得重(zhòng)大天(tiān)文成就的例子。但是这些发现都是在(zài)恒星系(xì)统的尺度当中，可(kě)当我们上升(shēng)到(dào)星系或者是星团的尺度，事情就开始(shǐ)变(biàn)得诡(guǐ)异(yì)了。

1933年(nián)，瑞士的物(wù)理学家弗里茨兹威基正在研究(jiū)和测量后发星系团的质量。这是一个由数千(qiān)个星系所组成(chéng)的巨大(dà)星系团，这些星系被引(yǐn)力束缚(fù)在(zài)一起。测量(liàng)星系(xì)团的(de)质量(liàng)一般(bān)会(huì)使用(yòng)到两(liǎng)种方法，当两种(zhǒng)方法结果一致，就(jiù)可以确定(dìng)其质量的范围。

第(dì)一种是获得其(qí)"光度学的质量"，需要的(de)数(shù)据是测量(liàng)各个星系的光度。

第(dì)二种是动力学质量(liàng)的计算，是利用(yòng)光谱红移测量星系团中的各个星系(xì)相对(duì)于星(xīng)系团的运动速度。当测量结果出(chū)来之后，兹(zī)威基彻(chè)底懵了(le)，“动力学(xué)质(zhì)量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量(liàng)消失了，或(huò)者(zhě)说这99%的(de)质量并不以(yǐ)可见光(guāng)的形式所存在(zài)，我们无法(fǎ)看到。最诡异(yì)的是，在测量(liàng)速度的过(guò)程中，兹威基发现星系团中很多星(xīng)系的(de)速(sù)度比理论上要快得(dé)多(duō)，按照牛顿的运(yùn)动(dòng)学定(dìng)律(lǜ)，仅靠(kào)这些(xiē)可见星(xīng)系的质量所产(chǎn)生(shēng)的引力是无法将它(tā)们束(shù)缚在星系(xì)团内的，它们(men)早(zǎo)就应该被抛出星系团之(zhī)外了(le)，除(chú)非有一种神(shén)秘的力量在起作用，这种力量来(lái)源于某种(zhǒng)隐形的物质。

据此(cǐ)，兹维基(jī)提(tí)出(chū)了这样(yàng)部(bù)分不可见的暗质，它不(bù)发(fā)散(sàn)光、吸光(guāng)、反射光，但是它们(men)却占据着(zhe)宇宙中绝大部分的质量(liàng)。只是当时(shí)的人们对这样的一(yī)种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才(cái)再一次出现(xiàn)。天文(wén)学家维拉鲁宾和肯特(tè)福特(tè)在观测仙女座(zuò)星系中(zhōng)的恒星运动。理论上来(lái)说(shuō)，距离中(zhōng)心(xīn)越远的恒(héng)星(xīng)在其轨道上的(de)运行速(sù)度就会(huì)越慢(màn)。但是他们(men)观测的结果却让人感(gǎn)到不可(kě)思(sī)议。

随着(zhe)与中心(xīn)距离的(de)增加(jiā)，恒(héng)星的旋转速度(dù)几(jǐ)乎保持不变。可是根据牛(niú)顿(dùn)的万有引力定(dìng)律，在(zài)星系(xì)当中如果没有(yǒu)足够大的质(zhì)量(liàng)来吸引它(tā)们，这些外(wài)围的恒星(xīng)早就被甩到(dào)宇宙当中(zhōng)了。基于这(zhè)种现象，科学家们会使用一种相对(duì)标准的方法(fǎ)来解(jiě)释暗物质的(de)存在，这种方法就是测量星系(xì)当中气体在X轴上距离星系中心的距离，以(yǐ)及在Y轴上(shàng)气(qì)体的旋转速度。如(rú)果出现异(yì)常(cháng)的结果，就认为是由暗物质(zhì)的力量进入其(qí)中。

于(yú)是科学家们通过(guò)射电望(wàng)远镜测量了(le)距离星(xīng)系(xì)中心更远距(jù)离的氢元(yuán)素，发现它(tā)们的旋(xuán)转速度并不符合牛顿的力学(xué)定律。我们(men)的太阳系(xì)也不例外(wài)，太(tài)阳(yáng)系(xì)位于银河系的(de)第(dì)三悬臂(bì)之上，距离银(yín)河(hé)系中心2.6万光年(nián)，根(gēn)据万(wàn)有引力(lì)定律(lǜ)进行计算，太阳系(xì)的(de)运行速度应该是(shì)160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这个实际速度远(yuǎn)远大于(yú)理论速(sù)度，那么产生以上这种向心加速(sù)度的原因很可能就是存(cún)在着一种我们看不到的(de)物(wù)质(zhì)，是这些暗物(wù)质(zhì)的引(yǐn)力(lì)效应将星系聚集在了一起。

也(yě)是从这(zhè)时开(kāi)始，越来越多的研究(jiū)人员开始(shǐ)相信(xìn)暗(àn)物质(zhì)的存在。科学家根据星系外恒星轨道(dào)的速度，估算(suàn)在星系当中暗物(wù)质(zhì)的质量(liàng)占整(zhěng)个(gè)星系质量的85%。但(dàn)是，暗(àn)物质并不是唯一(yī)可以(yǐ)解释这个(gè)现象(xiàng)的原(yuán)因。在(zài)一项新的研究(jiū)当中，科学家们(men)发现，几(jǐ)乎没(méi)有引力(lì)效应(yīng)的(de)遥远恒(héng)星之间(jiān)，也会出现(xiàn)速度上的(de)微小差异。另外，天文(wén)学家还(hái)发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离地球大约2.5亿光年(nián)，大小和银(yín)河系不(bù)多，但是星系当中存在的恒(héng)星数(shù)量却只有银河系的千分(fēn)之一。

所以在(zài)理论(lùn)上，该星系必须存在暗物质，否(fǒu)则就会分崩离析(xī)。但是科学家们使用最(zuì)先进的望远镜对(duì)其进行了40个小时的详细测量之后(hòu)，发现(xiàn)星系中的(de)恒星运(yùn)动(dòng)是可以(yǐ)用正常的物质(zhì)和力学定律来解释(shì)的。那么又有人提(tí)出，也(yě)许该(gāi)星系的暗物质，已(yǐ)经(jīng)被附近的另一个(gè)大星(xīng)系剥(bō)离(lí)了。奇怪的是(shì)，它(tā)的附近(jìn)没(méi)有任何(hé)星系(xì)存在。造(zào)成这些现象的除了(le)暗物质的(de)假说之外，另一(yī)种可能就是人类(lèi)对引力的理(lǐ)解还不(bù)够全(quán)面，引力(lì)很可能在(zài)不(bù)同(tóng)尺度空间中的工作(zuò)方式是不同的，这意(yì)味着在行(xíng)星系尺度中的天(tiān)体会沿着它们的轨道(dào)，按照我们所理解的方式(shì)运动。但是上升(shēng)到星系和星(xīng)团的尺度，引力之(zhī)间的相互(hù)作用则是不(bù)同(tóng)的方式。对于在(zài)星(xīng)系团(tuán)之间的相(xiāng)互作用，科学(xué)家还引(yǐn)入(rù)了外(wài)部(bù)场(chǎng)效应的概(gài)念，指的是(shì)在数百万光(guāng)年的(de)规模上，巨大(dà)的质量(liàng)之间会产(chǎn)生对彼此特殊的效果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理论(lùn)成立，这(zhè)意味着我们(men)需要(yào)对现在的物(wù)理(lǐ)定(dìng)律(lǜ)进行修正，这些发现也让很多(duō)人认为暗物质假说(shuō)理论就此终(zhōng)结。但(dàn)是在宇宙(zhòu)当中(zhōng)还有关于(yú)暗物(wù)质存(cún)在的其他的(de)理论证据，这些(xiē)理论证据是(shì)蒙德理论所没法(fǎ)解(jiě)释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的星(xīng)系团所组(zǔ)成，类(lèi)似这样(yàng)的星团，它(tā)们大部分的(de)普通质(zhì)量都在星系(xì)的气体当中。当星团以1000万(wàn)公里/小时发生碰撞的时候，星(xīng)际气体的(de)相互作用就会导(dǎo)致温度的急剧升高(gāo)，速(sù)度(dù)大幅(fú)降低(dī)。所以在理论上，在碰撞之后，子弹(dàn)星系团(tuán)大部(bù)分的(de)质量将位于所有(yǒu)这些气体所在(zài)的中间(jiān)区域。那么我们通过(guò)什么来验证(zhèng)它(tā)的质量区(qū)域到底是不是(shì)集中在(zài)中(zhōng)间呢？前(qián)不(bù)久，詹姆斯韦(wéi)伯太空望远镜传回了宇宙当中(zhōng)第一张全彩(cǎi)的高清照(zhào)片(piàn)，在(zài)照片中我们可以明显(xiǎn)地(dì)看到(dào)很多星系似乎被(bèi)拉伸(shēn)产生了巨大的形变。其实这(zhè)些星(xīng)系本身并不是真(zhēn)的被扭曲了，也不是(shì)韦伯(bó)望远镜出了什么问(wèn)题，而是这样极遥远(yuǎn)的天体和(hé)我们地球上(shàng)的观测(cè)者之间。被一个质量(liàng)超级巨大的天体遮挡，这个超大质量的东西的引力，会使身后更遥远星系的光(guāng)都发生了扭曲。这个现(xiàn)象(xiàng)就是引力透镜(jìng)效应。这个巨大的天体可能是超大质量的黑洞或(huò)者是(shì)暗(àn)物质。

所以当(dāng)人们(men)对子弹星系团观测的时候，发现它(tā)的(de)大质量区域(yù)并(bìng)不是在中间，而是在两侧(cè)。所以最好的解释方(fāng)法就是(shì)当(dāng)星团发生全部的碰撞时，可被观测到的质量气体被卡在了(le)中(zhōng)间，暗物质则直接通过了这(zhè)个(gè)区域，并在两边形(xíng)成了(le)引力透镜。对(duì)子弹星系(xì)团的引力(lì)透镜(jìng)研究也被认为是暗物质(zhì)存在的(de)迄今(jīn)为止最好的(de)理论(lùn)证据。

除此(cǐ)之外(wài)，还(hái)有来自(zì)宇(yǔ)宙当中最古老的(de)光(guāng)。从宇宙大爆炸开始，38万年之后(hòu)，可见(jiàn)光终于可以畅通无阻(zǔ)地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿(yì)年之后，这些光在(zài)宇宙空间背景(jǐng)上留下了各(gè)相同(tóng)性的微波辐射。其(qí)中红色的部分表(biǎo)示温度(dù)较(jiào)高的区(qū)域，蓝(lán)色则表示相对较冷(lěng)的区域，但实际上(shàng)它们之间的温差只有万(wàn)分之(zhī)一。

科(kē)学家们通(tōng)过对(duì)前景背景分离后的二值图像(xiàng)进行(xíng)连通域提(tí)取和(hé)标记之后发现，如(rú)果(guǒ)宇宙当中没(méi)有暗物质，图形(xíng)看(kàn)起来(lái)不应该是这样的(de)，而(ér)随着暗物质的增(zēng)加，一(yī)些(xiē)峰值(zhí)的幅(fú)度会减(jiǎn)小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测量值，我(wǒ)们需要(yào)的(de)暗物质大约是普通(tōng)物质的5倍。这个(gè)数字与解释星系(xì)当中恒星运动所需(xū)要的暗(àn)物(wù)质比(bǐ)例是一致的。这(zhè)就意味着。

用了一个(gè)简单的(de)理论框(kuāng)架，就很好(hǎo)地解释(shì)了很多(duō)不(bù)同(tóng)的观测结果。而暗(àn)物质的本质(zhì)就是宇(yǔ)宙当中存在着某种类(lèi)型(xíng)的粒子(zi)，它们(men)不参与任何(hé)其他(tā)的电磁作用，只通过引力(lì)来相(xiāng)互(hù)作用。所(suǒ)以如果能够找到(dào)这种(zhǒng)粒子的存在，就相当于找(zhǎo)到了暗物(wù)质存(cún)在的实(shí)际证据。这种粒子到底是什么？科学家们已经提出了数十种的假(jiǎ)想目(mù)标，而要寻找这些不同的(de)目标粒子所需要(yào)的实验方(fāng)式也不相同(tóng)。在过去的几十年(nián)当中，人类为了寻找这些(xiē)看不见、摸不到，几乎不(bù)会与(yǔ)常规物质相互作(zuò)用的“暗物质”，科(kē)学家们已经(jīng)进行(xíng)了(le)超过(guò)50次的实验，却没(méi)有任何实质性的发现，除(chú)了(le)一个(gè)地方，意(yì)大利的格(gé)兰萨索(suǒ)山，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿井当中，藏着地球上(shàng)最大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一(yī)直(zhí)致力(lì)于寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这(zhè)里(lǐ)的科学家声称(chēng)观测到了某种信号。经过了20多年(nián)的数据收(shōu)集，人们发现了一个有(yǒu)趣的事情。探测率会在每年的6月份达到(dào)峰值(zhí)，然后在(zài)11月降到(dào)最低，而且(qiě)在20年当中(zhōng)每年都是(shì)一样(yàng)。一(yī)些科学(xué)家认(rèn)为这可能是人类(lèi)发现暗物质的第一个直接证据。

但是为什么暗物质会产生周期性的年度(dù)信号呢？刚才(cái)我们讲了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒的速度(dù)围绕着银河系进行移动，那么如果(guǒ)暗(àn)物质存在(zài)宇宙(zhòu)当中(zhōng)，这意(yì)味着我们(men)也在以这样的速度(dù)在穿越着暗物(wù)质流，这个过程中会产(chǎn)生相应的振荡(dàng)，同时(shí)地(dì)球又以30公里/秒(miǎo)的(de)速度围绕太阳(yáng)进行旋转。所以有半年的时间(jiān)猎德村为什么那么有钱，猎德村以前很穷吗，地球(qiú)围绕太阳的方向(xiàng)与太阳环绕银(yín)河(hé)系(xì)的方向是一致(zhì)的，而另外(wài)半年则(zé)与之相(xiāng)反(fǎn)。

而在6月(yuè)份的时候，地球与太阳(yáng)的方向(xiàng)正(zhèng)好(hǎo)达到完全一致，这是(shì)理论上地球(qiú)穿越暗物(wù)质(zhì)流最快的时段(duàn)。而在11月份，又(yòu)恰好达(dá)到了最(zuì)慢值。尽(jǐn)管在实际的(de)情(qíng)况(kuàng)中，太(tài)阳系(xì)相对银河(hé)系的平面(miàn)呈(chéng)现了(le)60度的倾斜，但是这并不影响这个理论(lùn)的(de)有效性。

因此科学家认为这可(kě)以用来(lái)解释，研(yán)究人员们所观测到的(de)周期性信号。当然也(yě)可能(néng)有其他的情况，造成这(zhè)种年(nián)度周期(qī)信号的差异也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的(de)积雪，甚(shèn)至连意大利游客的数量也符合这个周期的规律。

猎德村为什么那么有钱，猎德村以前很穷吗e="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，科学家(jiā)们又在南(nán)半(bàn)球建立了(le)一个几乎相同的实验室，这(zhè)里的季(jì)节与之前的实验室正好相反，而(ér)在这(zhè)里，地(dì)球(qiú)穿过暗物质流的运动(dòng)特(tè)征和第一个实(shí)验室(shì)是一(yī)样(yàng)的。

因此，如果(guǒ)在这里可以得到相同的(de)信号(hào)，就可以成(chéng)为暗物(wù)质所存在的(de)非(fēi)常(cháng)有力(lì)的证(zhèng)据了。但是(shì)由于这(zhè)个实(shí)验室刚(gāng)刚建成不(bù)久，所以截至目前还无法提供(gōng)相应的数据(jù)支持。另(lìng)外(wài)，在2025年，NASA将会发射一(yī)台新(xīn)的望远镜，这台太空望远镜叫做“南希格(gé)雷斯(sī)罗曼(màn)”，它的主(zhǔ)镜大小(xiǎo)跟(gēn)哈勃望远镜相同，但(dàn)它的宽视(shì)场仪器提供的视野是哈勃红(hóng)外仪(yí)器(qì)的100倍。南希格雷斯罗(luó)曼太空望远镜其中一个(gè)关键的用途就是探索暗物质背后(hòu)的(de)奥秘，对于(yú)探测的(de)结果，我们只(zhǐ)能(néng)拭(shì)目以待(dài)了。费米(mǐ)实(shí)验室(shì)粒子(zi)天(tiān)体(tǐ)物理中心的科(kē)学家丹琥珀和贾森(sēn)斯特芬研(yán)究(jiū)发现，如果暗物质(zhì)存在，它们极有(yǒu)可能拥(yōng)有另(lìng)一种神秘的效应，这种暗(àn)物质(zhì)效应，会(huì)支持(chí)宇(yǔ)宙当中生命的诞生，或者说是(shì)生命进(jìn)化的(de)一(yī)个重要因素。

如果这一理论得到进一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质(zhì)会不会意味着人(rén)类并不(bù)孤单呢？或许在宇宙当(dāng)中某(mǒu)个角(jiǎo)落的行星(xīng)上，暗物质正在通过这样的效应创(chuàng)造生命。当然，这些推论的(de)大前提是要先找到(dào)暗(àn)物质存在(zài)的实际证据。那么小伙伴们，你们觉(jué)得暗物质(zhì)到底存不(bù)存在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你的支(zhī)持是我更新的(de)动力！

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