宇(yǔ)宙是“人为制造”的？为(wèi)何会(huì)存(cún)在科(kē)学无法解释的“暗物质”？暗(àn)物质又究竟是什么？人(rén)类为了寻找暗物质存(cún)在的证据(jù)，科(kē)学家们在过去的(de)几(jǐ)十年(nián)当中进(jìn)行了超过50次的长(zhǎng)期(qī)实(shí)验，但(dàn)是(shì)却(què)没有发现(xiàn)任何的有(yǒu)效证据。除了一个(gè)地方(fāng)，在1687年(nián)出版的(de)自然哲学数学原理一书中，埃萨(sà)克(kè)牛顿发表了万有引力定律，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往后的几百年来，当天文(wén)学家们发现某些(xiē)天体运行(xíng)轨道(dào)出现异(yì)常，不(bù)符(fú)合万有(yǒu)引力定律(lǜ)的时(shí)候，他们就会(huì)知道(dào)，周围(wéi)一定有未知(zhī)的天体(tǐ)通过引力在摄(shè)动它的轨道。比如在1846年，奥(ào)本勒维耶就(jiù)通过天王星运行轨(guǐ)道的异(yì)常，推算并且发现了海(hǎi)王(wáng)星的存在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王(wáng)星(xīng)的(de)发现都是(shì)应用万有引力定(dìng)律所(suǒ)取得重大(dà)天文成就的例子。但是这些发(fā)现都是在恒星(xīng)系统的尺度当(dāng)中，可当(dāng)我们上升到星系或者是星团的尺度，事情就开(kāi)始(shǐ)变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物理(lǐ)学家(jiā)弗里茨兹威基(jī)正在(zài)研究和测量后(hòu)发星系团的质量。这是一个(gè)由(yóu)数(shù)千(qiān)个星系所组成(chéng)的巨(jù)大(dà)星系(xì)团，这些星系被引力束缚在一起(qǐ)。测量(liàng)星系团的质量一般会使用到两种方(fāng)法，当两种方法结果一(yī)致(zhì)，就可(kě)以确定其质量(liàng)的范围(wéi)。

第一种是获得其"光度(dù)学的质量"，需要的数据是(shì)测量(liàng)各个星系的光度。

第二种是动力(lì)学质量的计算，是利用(yòng)光(guāng)谱红移测(cè)量(liàng)星系团中的各个星(xīng)系相对于星系团的运动速度。当测量(liàng)结果(guǒ)出来(lái)之后，兹威基彻底懵了，“动力学质(zhì)量”竟然是(shì)“光度学质量”的(de)400倍(bèi)。这意味着，后发座星系团有99%的质(zhì)量消失了，或者说这99%的质量并不以可见光的形式所存在，我们无法看到。最诡异(yì)的是，在测量速(sù)度(dù)的(de)过程中，兹威基发现星(xīng)系团中很多星系的速度比理论(lùn)上要(yào)快得多，按照牛顿的运动(dòng)学定(dìng)律，仅靠这些可见星系的质量所(suǒ)产生的引力是(shì)无(wú)法将它们束(shù)缚在(zài)星系团内的，它们早(zǎo)就应该(gāi)被抛(pāo)出星系团之外(wài)了，除非有一种(zhǒng)神(shén)秘的力量在起作用(yòng)，这种力量来源于某种(zhǒng)隐形的物质。

据(jù)此(cǐ)，兹维基提(tí)出了这样部分不可(kě)见(jiàn)的暗(àn)质，它不(bù)发散光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇(yǔ)宙中绝大部分的质(zhì)量。只(zhǐ)是当(dāng)时的(de)人们对这样的一种说法(fǎ)不屑(xiè)一顾(gù)。

直到40年之后(hòu)，“暗物质”这个词才再一次出现。天文学家维拉鲁宾(bīn)和肯特福特(tè)在观测(cè)仙(xiān)女(nǚ)座星(xīng)系中的(de)恒星(xīng)运(yùn)动。理论上来说(shuō)，距离中心越远的恒星在(zài)其(qí)轨(guǐ)道上(shàng)的运行速(sù)度(dù)就会越慢。但(dàn)是他(tā)们观测的结果却让(ràng)人感到不可思议。

随着(zhe)与(yǔ)中心距离的增加，恒星的旋转速度几(jǐ)乎保(bǎo)持(chí)不变。可是根据(jù)牛顿的万有引力定律，在星系(xì)当中如(rú)果没有足(zú)够大(dà)的(de)质量(liàng)来(lái)站姐主要是做什么的，站姐是什么干什么的吸引它(tā)们，这些外围(wéi)的恒(héng)星早就被甩到宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。基于这(zhè)种现象，科学家们会(huì)使(shǐ)用一种相(xiāng)对标准的(de)方法来解释暗(àn)物质的存(cún)在，这种方(fāng)法(fǎ)就是测量星系当中气体(tǐ)在X轴上距(jù)离星系中(zhōng)心的距离，以(yǐ)及在Y轴上气(qì)体的旋转速度。如(rú)果出现(xiàn)异常的结果，就(jiù)认为是由暗物质的力量进入其中。

于是(shì)科学家(jiā)们通过射(shè)电望远镜测量了距离(lí)星(xīng)系(xì)中心更远(yuǎn)距离的氢元素，发现(xiàn)它(tā)们(men)的旋(xuán)转(zhuǎn)速度并不符(fú)合(hé)牛(niú)顿的力学定律。我们的太阳(yáng)系也不例(lì)外(wài)，太阳系位于银河(hé)系的第三(sān)悬臂(bì)之上，距离银河(hé)系中心(xīn)2.6万光年，根据万有引力定(dìng)律(lǜ)进行计算，太(tài)阳系的运行速(sù)度应该是(shì)160千米/秒，但实际上，太阳系正在(zài)以220千米(mǐ)/秒的速度围绕(rào)银河系旋转，这个实际速度远远大于理论速度，那么产生以上这种向心加速度的原因很可能就是存在着一种我(wǒ)们看不(bù)到的物质(zhì)，是这些暗(àn)物质的(de)引力效应将(jiāng)星系聚集在了一起(qǐ)。

也是从(cóng)这时开始，越来越(yuè)多的研究(jiū)人(rén)员(yuán)开始相(xiāng)信暗(àn)物质的存在。科学家根据(jù)星系(xì)外恒(héng)星轨道的速度，估算在星系当(dāng)中暗物质的(de)质量占整个星系(xì)质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解(jiě)释这个现象的(de)原(yuán)因。在一项新的研(yán)究当中(zhōng)，科学家(jiā)们发现，几乎没有引力效应(yīng)的遥远恒星之间，也(yě)会出(chū)现速度(dù)上的(de)微小差异(yì)。另(lìng)外，天文(wén)学家还发(fā)现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿(yì)光年，大小和银河系(xì)不多，但是(shì)星系当(dāng)中存在(zài)的恒星数(shù)量却只有银河系的千分之一。

所以(yǐ)在(zài)理论上，该星(xīng)系必须(xū)存在暗物质，否(fǒu)则就会分崩离析。但是科学(xué)家们使用最先进的望远镜对其进(jìn)行了40个小时的详(xiáng)细测量之(zhī)后，发(fā)现星系(xì)中的(de)恒星运动是可以用正常的物质和(hé)力学定律(lǜ)来解(jiě)释的。那么又(yòu)有人提出，也许(xǔ)该(gāi)星系(xì)的暗(àn)物质，已经被附近的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它(tā)的附近没有任(rèn)何星(xīng)系存(cún)在。造(zào)成这些现象的除了暗物质的假说之外(wài)，另(lìng)一种可能就(jiù)是人类对引力的(de)理解(jiě)还不够(gòu)全面，引力很可(kě)能在(zài)不同尺(chǐ)度空间中的工(gōng)作方式是不同的，这意味着在行(xíng)星系(xì)尺度中的天体会(huì)沿着(zhe)它(tā)们的轨道，按照我们所理解(jiě)的方式运动。但是上升到星系和星团的尺度，引力之(zhī)间的相互作用则是不同(tóng)的方式。对于在星系团之间的相互(hù)作用(yòng)，科学家还引(yǐn)入了外部场(chǎng)效应的概念(niàn)，指的是(shì)在数百(bǎi)万光(guāng)年的规模上，巨大的质(zhì)量之间(jiān)会产生对彼此特殊的效(xiào)果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德(dé)理论成立，这意味(wèi)着我们(men)需(xū)要对现(xiàn)在的物理定(dìng)律进行修正，这些发现也(yě)让很多人认为暗物质假说理论就此终结。但是在宇(yǔ)宙当中还(hái)有关于暗(àn)物质存在的其他的理论证据，这些理论证据(jù)是蒙(méng)德理论所没法解释的“引力透(tòu)镜”。

径向距(jù)离为37亿光(guāng)年的子弹星(xīng)系团，由两个碰(pèng)撞的星系团所组成(chéng)，类(lèi)似这(zhè)样(yàng)的星(xīng)团(tuán)，它们大(dà)部分的普通质量都(dōu)在(zài)星系的气体当中。当(dāng)星(xīng)团(tuán)以1000万公里/小时发生碰撞的时候(hòu)，星(xīng)际气体(tǐ)的(de)相互作用(yòng)就会(huì)导致温度(dù)的急剧升高，速(sù)度大幅(fú)降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系团(tuán)大(dà)部分的质(zhì)量将位(wèi)于(yú)所有这些气体所在的(de)中间区域(yù)。那么我(wǒ)们(men)通(tōng)过什(shén)么来验(yà站姐主要是做什么的，站姐是什么干什么的n)证它的质量区域到底是(shì)不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远镜传回了(le)宇宙(zhòu)当中第一张全(quán)彩的高清照片，在照片中我们可(kě)以明显地看到很(hěn)多星系似乎被拉(lā)伸产生(shēng)了(le)巨大的形(xíng)变。其实(shí)这些星系本身(shēn)并(bìng)不是(shì)真的被(bèi)扭曲了，也不(bù)是韦(wéi)伯(bó)望远(yuǎn)镜出了什么问题(tí)，而是这样极遥远的天体和(hé)我们地球上的观测者之间(jiān)。被一个质(zhì)量超级(jí)巨大的天体遮挡，这个超大质(zhì)量(liàng)的东西(xī)的引力，会使身后更遥远(yuǎn)星系(xì)的光(guāng)都发生(shēng)了(le)扭曲。这个现象就是(shì)引力透镜(jìng)效应。这个巨大的天体(tǐ)可能是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所以当人(rén)们对(duì)子弹星系团观测(cè)的时候，发现它(tā)的大(dà)质量区域并不是(shì)在中间，而是在两侧。所以最(zuì)好的解释方法就是当星团发生全部的碰撞时(shí)，可被观(guān)测到的质量气体被卡在了中间，暗(àn)物(wù)质则直接(jiē)通过(guò)了这个(gè)区域，并在(zài)两边形成了引力透(tòu)镜。对子弹星系团的引力透(tòu)镜研究也被认为(wèi)是暗物质(zhì)存在的迄(qì)今为止最好的理论证据。

除此(cǐ)之外，还有(yǒu)来自宇宙当中最(zuì)古老(lǎo)的(de)光。从(cóng)宇宙大爆炸开(kāi)始，38万年之后(hòu)，可见(jiàn)光终于可以(yǐ)畅通无阻地穿越(yuè)在(zài)宇宙当中(zhōng)了。经过了130多亿年之后，这些(xiē)光(guāng)在宇宙(zhòu)空间(jiān)背景上留下(xià)了(le)各相(xiāng)同性的微波辐射。其中(zhōng)红色的部分表示温度较(jiào)高的区域，蓝色则表示相对较冷的区(qū)域(yù)，但实际上它(tā)们之间的温差只有万分之(zhī)一。

科学家们通(tōng)过对(duì)前景(jǐng)背(bèi)景分离后的(de)二值图像(xiàng)进(jìn)行(xíng)连通域(yù)提取和(hé)标记(jì)之后发现，如(rú)果(guǒ)宇宙(zhòu)当中(zhōng)没有暗物质，图(tú)形看(kàn)起来不(bù)应(yīng)该是这样的，而随着暗物质的(de)增加，一些峰值的(de)幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了(le)匹配宇宙(zhòu)微波(bō)背景辐射的测(cè)量值，我们(men)需要(yào)的暗物质大(dà)约是普通物质的5倍。这个数字(zì)与解(jiě)释星系当中恒星运动所需要的暗物质(zhì)比例(lì)是一致的。这(zhè)就意(yì)味(wèi)着。

用了一个简单的理论框(kuāng)架，就很好地(dì)解释了(le)很多不同的(de)观测结果。而(ér)暗物质的(de)本质就是宇宙当中存在(zài)着某种(zhǒng)类(lèi)型的粒(lì)子，它们不参与任何其(qí)他(tā)的(de)电磁(cí)作用，只通过引(yǐn)力来相互(hù)作(zuò)用。所以如果能(néng)够找到这种粒(lì)子的存(cún)在，就相当于找(zhǎo)到了(le)暗(àn)物(wù)质存在的实际证据。这种粒子(zi)到(dào)底是什么？科学家(jiā)们已经提出了数(shù)十(shí)种(zhǒng)的假想目标，而要寻找这些不同的目标粒子(zi)所需要(yào)的实(shí)验(yàn)方式也(yě)不相同。在过去的几十年当中，人(rén)类为(wèi)了寻找这(zhè)些看不见、摸不到，几乎(hū)不会与常(cháng)规物(wù)质相(xiāng)互作用的(de)“暗物质(zhì)”，科学家(jiā)们(men)已经进行了超(chāo)过50次的(de)实验，却没有任何实质性(xìng)的发现，除了一个地方，意大(dà)利的格兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最大的(de)地(dì)学实验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高的探测器，一直致力于(yú)寻找暗物质(zhì)粒(lì)子的周期性震(zhèn)荡(dàng)。

站姐主要是做什么的，站姐是什么干什么的a-type="jpeg" data-w="1234" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/82fd8b93a96870b.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

自1997年以来(lái)，这里的(de)科学家声称观(guān)测(cè)到了某种信号。经过(guò)了20多年的数(shù)据收集(jí)，人(rén)们发现(xiàn)了一个有趣(qù)的(de)事情。探(tàn)测率会在每年的(de)6月份达到峰值，然后(hòu)在11月降(jiàng)到最低，而且在20年当中每(měi)年(nián)都是(shì)一样(yàng)。一些科学家认为(wèi)这(zhè)可能是(shì)人类发现暗物质(zhì)的第一个直接证据。

但(dàn)是为什么暗物质会产(chǎn)生(shēng)周期性(xìng)的(de)年度信号呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公里/秒的速度围(wéi)绕着银河系进(jìn)行移动，那么如果暗(àn)物质存在宇(yǔ)宙当中，这(zhè)意味着我们也在以这(zhè)样的速度在穿越着暗物质流(liú)，这个过(guò)程中(zhōng)会产生相应的振荡，同(tóng)时地(dì)球又以30公(gōng)里/秒的(de)速度围绕(rào)太(tài)阳进行旋(xuán)转。所(suǒ)以有半(bàn)年的时间，地球围绕太阳(yáng)的方向与太(tài)阳环绕银河系的方向是一致(zhì)的，而另(lìng)外(wài)半年则与(yǔ)之相(xiāng)反(fǎn)。

而在6月份的(de)时候，地球与太阳的方向正好达到完全一致(zhì)，这是理论(lùn)上地球(qiú)穿越暗物质流最(zuì)快的时(shí)段。而在11月(yuè)份，又恰好(hǎo)达到了最慢值(zhí)。尽管在实际的情况中(zhōng)，太阳(yáng)系相对银河系的(de)平(píng)面呈(chéng)现了60度(dù)的(de)倾斜，但是这并不影(yǐng)响这个理(lǐ)论的(de)有(yǒu)效性。

因此科学家认为这可以(yǐ)用来解释，研究人(rén)员们(men)所(suǒ)观测到(dào)的周期性(xìng)信号。当然也可能有(yǒu)其他的情况，造成这种年度(dù)周期信号的差异也可能是温度(dù)、湿度(dù)、土壤中的水分、高山上的积雪(xuě)，甚至连(lián)意大利游客的数量也符(fú)合这个周期(qī)的规律(lǜ)。

所(suǒ)以，科学家(jiā)们又在南半球建立了一个(gè)几乎相(xiāng)同的(de)实验室(shì)，这里的(de)季节与(yǔ)之(zhī)前的实验室(shì)正好相反(fǎn)，而在这里，地球穿过暗物(wù)质流的运动特(tè)征(zhēng)和第一个实验室是一样的。

因此，如果在这(zhè)里(lǐ)可(kě)以得到相同的(de)信(xìn)号，就可以(yǐ)成为暗物质(zhì)所(suǒ)存在的非(fēi)常(cháng)有力的证据了。但(dàn)是由于(yú)这个实验(yàn)室(shì)刚刚建成不久，所(suǒ)以截至目前还无法提(tí)供(gōng)相应的数(shù)据支持。另(lìng)外(wài)，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这(zhè)台太(tài)空望远(yuǎn)镜叫(jiào)做“南希格雷(léi)斯罗曼”，它的(de)主镜(jìng)大(dà)小跟哈勃望(wàng)远镜相同，但它的宽(kuān)视场仪器提供的视野是哈勃红(hóng)外仪器的100倍(bèi)。南(nán)希格雷(léi)斯罗曼太(tài)空望远镜其中一个关键的用途(tú)就是(shì)探索(suǒ)暗物质背(bèi)后的奥秘，对(duì)于探测的结果，我(wǒ)们只能拭(shì)目以待了。费米(mǐ)实验室粒子天(tiān)体物理中心(xīn)的(de)科学家丹琥珀(pò)和贾(jiǎ)森(sēn)斯(sī)特(tè)芬研(yán)究发现，如果暗物质存(cún)在(zài)，它们极有可能拥有另(lìng)一种神(shén)秘的效应，这种暗物质效应(yīng)，会支(zhī)持宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)生(shēng)命的诞生，或者说是生命进化的一个重要因素。

如(rú)果这一理(lǐ)论得到进一步的(de)证(zhèng)实，那么遍(biàn)布宇(yǔ)宙当(dāng)中的暗(àn)物质(zhì)会不会(huì)意(yì)味(wèi)着人类并不孤单(dān)呢？或许在宇宙当中某个角落的(de)行星上，暗物质正(zhèng)在通(tōng)过这样的效应创(chuàng)造生命。当然，这(zhè)些推论的大前(qián)提是要先找到暗(àn)物质存在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物(wù)质到(dào)底存不(bù)存在(zài)呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的(de)支(zhī)持是我更新(xīn)的动力(lì)！

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