宇宙是“人为制(zhì)造”的(de)？为何会存在科(kē)学无法(fǎ)解释的“暗物质”？暗物(wù)质(zhì)又究(jiū)竟是什么？人类为了寻找暗(àn)物质(zhì)存在的(de)证据，科(kē)学家们(men)在(zài)过去的(de)几十年当(dāng)中进行了超过(guò)50次(cì)的长期实验，但是却(què)没有发现任何(hé)的(de)有效证(zhèng)据。除(chú)了一个地方，在1687年出(chū)版的自然哲(zhé)学数学原理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表(biǎo)了万有(yǒu)引力定律，它揭示(shì)了宇宙(zhòu)中天体运动的规律。往后的几百年来，当(dāng)天(tiān)文(wén)学家们发现(xiàn)某些天体(tǐ)运行轨道出现异常，不符合(hé)万有引力定(dìng)律的(de)时候，他们就会知道(dào)，周围一定有未(wèi)知的(de)天体通过(guò)引(yǐn)力在(zài)摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通(tōng)过(guò)天王(wáng)星运行轨道的(de)异(yì)常，推算(suàn)并且发(fā)现了(le)海(hǎi)王星的存在。另外(wài)，哈(hā)雷彗(huì)星、冥王星的发现都是应用万有(yǒu)引力定律(lǜ)所取(qǔ)得重大(dà)天文成就的例子。但是(shì)这些发现都(dōu)是在恒星系统的尺度(dù)当中，可(kě)当我们上(shàng)升到星系或者是星(xīng)团(tuán)的尺度，事(shì)情(qíng)就开(kāi)始变得(dé)诡异了。

1933年(nián)，瑞士(shì)的物理学(xué)家弗(fú)里茨兹威(wēi)基正在研究和测量后发星系团的质(zhì)量。这(zhè)是一(yī)个(gè)由数千个星系所组成的(de)巨大星系团，这(zhè)些星(xīng)系被引力束(shù)缚在一起。测量星系(xì)团的(de)质量一般会使用到两种方法(fǎ)，当两种方法结果一致，就可(kě)以确定其质量(liàng)的(de)范(fàn)围。

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

第二种是动力学质量的计算，是利(lì)用光谱(pǔ)红移测量星(xīng)系团中的各个星系相对于(yú)星(xīng)系团的运动速度。当测量(liàng)结果出来(lái)之(zhī)后，兹(zī)威基彻(chè)底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学(xué)质(zhì)量”的(de)400倍。这(zhè)意(yì)味着，后发座星系(xì)团有99%的(de)质量消失了，或(huò)者说这99%的质量(liàng)并不以可见光的形(xíng)式所(suǒ)存(cún)在，我(wǒ)们无(wú)法(fǎ)看到。最诡异的是，在测(cè)量速度的过程(chéng)中(zhōng)，兹威基(jī)发(fā)现(xiàn)星系团中很多星系的速度比理(lǐ)论上要快得(dé)多，按(àn)照(zhào)牛顿的运动学(xué)定(dìng)律(lǜ)，仅(jǐn)靠这些可见星系的质(zhì)量所产生的(de)引力是无(wú)法将它们束(shù)缚在星系团内的，它们早(zǎo)就应该被抛出(chū)星系团之外(wài)了，除非(fēi)有(yǒu)一种神秘(mì)的(de)力量在起作用，这(zhè)种力量来源(yuán)于某种(zhǒng)隐形的物质(zhì)。

据此，兹(zī)维基(jī)提出(chū)了这样(yàng)部分不可见的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但(dàn)是它们却占据着宇宙中(zhōng)绝大部分的质(zhì)量。只是(shì)当时的人们对这样(yàng)的一种说法不(bù)屑一顾。

直到40年(nián)之后(hòu)，“暗物(wù)质”这个(gè)词才再一次出现。天(tiān)文学家(jiā)维(wéi)拉鲁宾和肯特福(fú)特(tè)在观测(cè)仙女座(zuò)星系(xì)中的恒星运动。理论上来说，距离中(zhōng)心越远(yuǎn)的(de)恒星在其轨道上的(de)运行速(sù)度就会越(yuè)慢(màn)。但是他们观测的结果却(què)让人(rén)感到不可思议。

随着与中心距离的增加，恒(héng)星的旋转速度几乎(hū)保持不变。可是根据牛顿的万有引力定(dìng)律，在星系当中如果没有足(zú)够大的质(zhì)量来吸引它们，这些外围的恒星(xīng)早就被甩到(dào)宇宙当中了。基于这种现象(xiàng)，科学家们会使用一种相(xiāng)对标准(zhǔn)的方法来解释暗(àn)物质的存(cún)在，这种方法就是测(cè)量星系当(dāng)中(zhōng)气体在X轴(zhóu)上距离星系中心的距离，以及在Y轴(zhóu)上气(qì)体的旋转速度。如果出现异常的结果(guǒ)，就(jiù)认为是由暗物质的力量进(jìn)入其中。

于是(shì)科学家们通过射(shè)电望远镜测量了距离星系中心更(gèng)远距(jù)离的氢元素，发(fā)现(xiàn)它们(men)的旋转速度(dù)并不符合牛顿(dùn)的力学定律。我(wǒ)们的(de)太阳系也不例外(wài)，太阳(yáng)系位于银河系(xì)的第三悬(xuán)臂之上，距离银(yín)河系中心2.6万光年，根据万有引(yǐn)力定(dìng)律进行计算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实际(jì)上，太阳系正(zhèng)在以(yǐ)220千(qiān)米(mǐ)/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕银河系旋转，这个(gè)实际速(sù)度远远大(dà)于理论(lùn)速度，那么产生以上这种向(xiàng)心加速(sù)度的原因(yīn)很可能就(jiù)是存在着一种我们看不到(dào)的物质(zhì)，是这(zhè)些暗物质的引力效应将星系(xì)聚集(jí)在了一(yī)起。

也是从这时开始，越来越多(duō)的(de)研究人员开始相信暗物质的存在。科学家根(gēn)据星系(xì)外恒星轨道的速度，估算在(zài)星(xīng)系当中暗物(wù)质的质量占整个星系质量(liàng)的85%。但是，暗物质并不是(shì)唯一可以(yǐ)解释这个现象(xiàng)的原(yuán)因。在(zài)一项新的研究当中，科学家们发现(xiàn)，几乎没(méi)有引力效应的遥(yáo)远恒(héng)星(xīng)之间，也会(huì)出现速度上的(de)微小(xiǎo)差异。另外，天文(wén)学家还发现(xiàn)了(le)一个反常(cháng)的(de)星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系(xì)距离地球大约2.5亿光年，大小和银河系不多(duō)，但是星系当中存在的恒星数量却(què)只(zhǐ)有银(yín)河系(xì)的千分之一。

所(suǒ)以(yǐ)在(zài)理论上(shàng)，该星系必须存(cún)在暗物质，否则(zé)就会分(fēn)崩离析。但是科学家们使用(yòng)最先进的望远镜(jìng)对其进行了40个小时的详细测量之后，发现星系中的恒星运动是(shì)可以用正(zhèng)常的物(wù)质和力学定(dìng)律来解(jiě)释的。那么(me)又有(yǒu)人(rén)提(tí)出，也许该星(xīng)系的暗物质(zhì)，已经被附近的另一个大(dà)星系剥离了。奇怪的是，它的附(fù)近没有(yǒu)任何(hé)星系存在。造(zào)成这些现象的(de)除了(le)暗(àn)物质的假说(shuō)之外(wài)，另(lìng)一(yī)种可能就(jiù)是人类对引力的理解还(hái)不够(gòu)全面，引力很可能在不同尺度空(kōng)间中(zhōng)的工作(zuò)方(fāng)式是不同的(de)，这意味着在(zài)行星系尺度中的天体会沿(yán)着它们的轨道，按照我(wǒ)们所理解的(de)方式运动。但(dàn)是上升到星系和星团的尺度，引(yǐn)力(lì)之间的(de)相互作用(yòng)则是不(bù)同的方式。对于在星系团(tuán)之间的相互作(zuò)用(yòng)，科学(xué)家还引入了外部场(chǎng)效应的概念，指的是在数百万光年的规模上，巨大(dà)的(de)质(zhì)量之间会产生对(duì)彼此特(tè)殊的效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德(dé)理论成立，这(zhè)意味着我们(men)需要对现在的物理(lǐ)定律进(jìn)行修正，这些发现也让很多人认为暗物质假(jiǎ)说理论(lùn)就(jiù)此终(zhōng)结(jié)。但是在宇宙(zhòu)当中还有关(guān)于暗物质存在(zài)的(de)其他的(de)理(lǐ)论证据，这些理论证(zhèng)据是蒙德(dé)理论所(suǒ)没(méi)法解释的“引(yǐn)力透镜”。

马云的钱属于个人吗"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(xiàng)距离为37亿光(guāng)年的子弹(dàn)星系团，由(yóu)两个碰撞的星系团所组成，类似这样的星(xīng)团，它(tā)们大部分的普通(tōng)质量都在星系的气(qì)体(tǐ)当(dāng)中。当(dāng)星团(tuán)以(yǐ)1000万公里(lǐ)/小(xiǎo)时发生碰撞的时候(hòu)，星际气(qì)体的(de)相互作(zuò)用就会导致温(wēn)度的急剧升高，速度(dù)大幅降低。所以在理论上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹(dàn)星系(xì)团大部(bù)分的质量将(jiāng)位于所有这些气体所(suǒ)在(zài)的(de)中间(jiān)区域。那么我(wǒ)们通过什(shén)么(me)来验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(wéi)伯太空望远镜传(chuán)回(huí)了宇宙当中(zhōng)第一张全彩(cǎi)的高清照(zhào)片，在照(zhào)片中我(wǒ)们可(kě)以明显(xiǎn)地看到很(hěn)多星系似乎被拉伸(shēn)产(chǎn)生(shēng)了巨大的形变。其(qí)实这(zhè)些(xiē)星系本身并不(bù)是真的被(bèi)扭(niǔ)曲了，也不是韦伯(bó)望远镜出了什么问题，而是(shì)这样极(jí)遥远的天体和我们地(dì)球(qiú)上的观(guān)测者之间。被一(yī)个质(zhì)量(liàng)超(chāo)级(jí)巨大的天体遮挡，这个超大质量的(de)东西的(de)引(yǐn)力，会使身后更遥远星系(xì)的光都发生了扭曲。这(zhè)个现(xiàn)象(xiàng)就是引力透镜效应(yīng)。这个巨大的(de)天体可(kě)能(néng)是超大质量的(de)黑洞或者是暗物质。

所以当人们(men)对子弹星(xīng)系团观测的时(shí)候，发现它(tā)的大质(zhì)量区域并不(bù)是在中间，而是在两侧(cè)。所以最好的解释方法就是当星团发(fā)生全部的碰撞时(shí)，可被观测(cè)到的质(zhì)量(liàng)气体(tǐ)被卡在了中间(jiān)，暗物(wù)质则直(zhí)接通过了这个区域，并在(zài)两(liǎng)边形(xíng)成了引力透镜。对子弹星系(xì)团(tuán)的引力透镜(jìng)研究(jiū)也(yě)被认为(wèi)是暗物质存(cún)在的迄今为止最好(hǎo)的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古(gǔ)老的光。从(cóng)宇宙大爆(bào)炸开始，38万年(nián)之(zhī)后，可见光终于可以畅通无阻地穿越在宇宙当(dāng)中(zhōng)了。经过了(le)130多亿年(nián)之(zhī)后，这些光在宇宙空间(jiān)背景上留(liú)下了各相同性的微波(bō)辐(fú)射。其中红色的部分表示温度较高的区域，蓝色则表示(shì)相对较冷(lěng)的区域，但实(shí)际上它们之间(jiān)的温差只有万分之一。

科学家们通过对前(qián)景背景(jǐng)分(fēn)离后的二值图像进(jìn)行连通域提取和标记之后发现，如果宇(yǔ)宙当中没有暗物(wù)质，图形看(kàn)起(qǐ)来不应该是这样的，而(ér)随着(zhe)暗物质的增加，一(yī)些峰值的幅度会(huì)减小，才变得看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微波(bō)背景辐射的测量值，我们需要(yào)的(de)暗(àn)物(wù)质大约是(shì)普(pǔ)通物质的5倍。这(zhè)个数字与解释星系(xì)当(dāng)中恒星运动所(suǒ)需要的暗物质比(bǐ)例是一致的。这(zhè)就意味着马云的钱属于个人吗。

用了一个简单的理论框架，就很好地解释(shì)了很(hěn)多不同的观测结(jié)果。而暗(àn)物质的本质就是宇宙当中存在着某种(zhǒng)类型的粒(lì)子，它们不(bù)参与(yǔ)任何其(qí)他的(de)电(diàn)磁作用，只通过引力来相互作用。所(suǒ)以如果(guǒ)能够找(zhǎo)到(dào)这种粒子(zi)的存(cún)在，就相当于(yú)找到了暗(àn)物质存在(zài)的实际证(zhèng)据。这种粒子到(dào)底是什么？科学家们(men)已(yǐ)经提出了数十种(zhǒng)的(de)假想目标，而要寻找(zhǎo)这些不同的(de)目标粒子所需要的实验方式也(yě)不相同。在过去的几十年当中，人(rén)类为了寻找这些看(kàn)不见(jiàn)、摸不到(dào)，几乎不会(huì)与常规物质相互作用的“暗物(wù)质”，科学家们(men)已经进(jìn)行(xíng)了超过50次(cì)的(de)实(shí)验，却(què)没有任何(hé)实质(zhì)性的发现，除了(le)一(yī)个(gè)地方(fāng)，意大利的格(gé)兰萨(sà)索(suǒ)山，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米处的地(dì)下(xià)矿井当中，藏着地(dì)球(qiú)上最大的地学实验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有一个三层楼高的探测器，一直致力于寻找暗物质粒子的周期性震荡(dàng)。

自1997年以来，这里的科学家声称观测到了某种信号。经过了(le)20多年的数据收集，人们发现了一个有(yǒu)趣的事情。探(tàn)测率会在每年的6月份达到峰(fēng)值，然后在(zài)11月降到(dào)最(zuì)低，而(ér)且(qiě)在20年当中每年都是一样。一些科学(xué)家认为这可(kě)能(néng)是人类发现暗物质(zhì)的第一个(gè)直接证据。

但是为什么暗物(wù)质会产(chǎn)生(shēng)周(zhōu)期性的年(nián)度信号呢？刚才我(wǒ)们讲了太阳系(xì)正(zhèng)在以220公(gōng)里/秒的速度(dù)围绕着银河系进行移动，那(nà)么如果暗物质(zhì)存在宇(yǔ)宙当中，这意味着我们(men)也(yě)在(zài)以(yǐ)这(zhè)样的速度在穿越着暗(àn)物质流(liú)，这个过程中会(huì)产(chǎn)生相应(yīng)的振荡，同时地球(qiú)又以30公(gōng)里/秒的速(sù)度围(wéi)绕太阳(yáng)进行旋转(zhuǎn)。所以有半年的(de)时间，地球围绕太阳(yáng)的(de)方向与(yǔ)太阳环绕银河(hé)系(xì)的方向(xiàng)是一(yī)致的，而另外半年则与之相反。

而(ér)在6月份(fèn)的时候(hòu)，地球与(yǔ)太阳的(de)方向正好达到完全一致，这是(shì)理(lǐ)论上地球穿越暗物(wù)质流最快的时段。而在11月份，又恰(qià)好达到了(le)最(zuì)慢值。尽管在实际(jì)的情况中，太阳系相对银河系的平面呈现(xiàn)了60度(dù)的(de)倾斜，但是这并不影响这个理论的有效(xiào)性。

因(yīn)此科学家认(rèn)为这可以用来解(jiě)释(shì)，研(yán)究(jiū)人员们(men)所观测到(dào)的(de)周(zhōu)期性信号(hào)。当然也可能有其(qí)他的情(qíng)况，造成这种年度周期信号的差异也可(kě)能是温(wēn)度、湿度(dù)、土壤中的水分、高(gāo)山上的(de)积雪，甚至连意大利(lì)游客的数量(liàng)也符合这(zhè)个(gè)周(zhōu)期的规律。

所以，科学家(jiā)们又在(zài)南半球建立(lì)了一个几乎相同(tóng)的实验室，这(zhè)里的季节与(yǔ)之(zhī)前的实验室(shì)正好相反，而在这里，地(dì)球穿(chuān)过暗物质(zhì)流(liú)的运动特征和第一个实验(yàn)室是一样的(de)。

因(yīn)此，如果在这里(lǐ)可以得到相同(tóng)的信号(hào)，就可以成为(wèi)暗物质所存在的非(fēi)常(cháng)有力的证据(jù)了。但是由于这(zhè)个实验室刚刚建成不久，所以截至目(mù)前(qián)还(hái)无(wú)法提(tí)供(gōng)相应的数据支(zhī)持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射(shè)一(yī)台(tái)新的望(wàng)远(yuǎn)镜，这(zhè)台(tái)太空望远(yuǎn)镜(jìng)叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈(hā)勃(bó)望远镜相同(tóng)，但它的宽视场仪(yí)器(qì)提供的视(shì)野是哈(hā)勃红外仪器(qì)的(de)100倍。南希格雷(léi)斯(sī)罗(luó)曼太空望远镜其中(zhōng)一(yī)个关键(jiàn)的(de)用途就是探索暗(àn)物(wù)质背后的奥(ào)秘，对于探测的结(jié)果，我(wǒ)们(men)只能拭目(mù)以待了。费米实验室粒子天体物理(lǐ)中心的科学家丹琥珀和(hé)贾森斯特芬研究发现(xiàn)，如果暗物质存在，它们极有可能(néng)拥有另一种神(shén)秘的效应(yīng)，这种(zhǒng)暗物质(zhì)效应，会支持宇宙(zhòu)当中(zhōng)生命(mìng)的诞生，或者说是生(shēng)命进化(huà)的一个重要因素。

如(rú)果(guǒ)这一理论得到进一步的证实，那么遍布(bù)宇宙当中的暗物(wù)质会不会意(yì)味着人(rén)类并不孤单呢？或许在宇(yǔ)宙当中某个角落的行星上，暗物质正在通过这样的效应创造(zào)生命。当(dāng)然，这些(xiē)推论的(de)大前提是要先找到暗物质存(cún)在的(de)实(shí)际证据。那么(me)小伙(huǒ)伴们，你们觉得暗(àn)物质(zhì)到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的(de)支(zhī)持(chí)是(shì)我(wǒ)更新的动力！

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