宇宙是“人为(wèi)制造”的？为何(hé)会存在科学无法(fǎ)解释的“暗物质”？暗物质又(yòu)究(jiū)竟是什么(me)？人类为了寻找(zhǎo)暗物质存在(zài)的(de)证据，科学(xué)家们在过去的几十年当中进行了超过50次的长期实验，但(dàn)是却没有(yǒu)发现任何(hé)的(de)有效证据。除了(le)一(yī)个地方，在1687年出版的自然哲学数(shù)学原理一书(shū)中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它(tā)揭示了宇宙中天体(tǐ)运(yùn)动的规律(lǜ)。往后的几(jǐ)百年来(lái)，当天文学(xué)家们发现某(mǒu)些天体运行轨(guǐ)道出现异常(cháng)，不符合(hé)万有引(yǐn)力(lì)定律的时候，他们就会知道(dào)，周围(wéi)一(yī)定(dìng)有未知的(de)天体通过引力在摄(shè)动它的轨道。比如在1846年(nián)，奥本勒维耶就通过(guò)天王星运行轨道的异常，推算(suàn)并且(qiě)发现了海王星的存在。另外，哈雷彗(huì)星、冥王(wáng)星的发现都是(shì)应(yīng)用万有引(yǐn)力定律(lǜ)所取得重大(dà)天文成(chéng)就(jiù)的例子。但是这(zhè)些发现(xiàn)都是在(zài)恒星系统的尺度(dù)当中，可(kě)当我们上升到(dào)星系或者是星团的尺度，事(shì)情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗里茨兹威基(jī)正在研究和测量后发(fā)星系团的质(zhì)量。这(zhè)是(shì)一(yī)个由数千个星系所组成的巨大(dà)星系团(tuán)，这些星系被引(yǐn)力束(shù)缚(fù)在一起。测量星系(xì)团的质量一般会使(shǐ)用到两种(zhǒng)方法，当两种方法结果一致(zhì)，就可(kě)以确定(dìng)其质量的范围。

第一种是获得其(qí)"光度学的质量"，需要(yào)的数据(jù)是测(cè)量各个星(xīng)系(xì)的光度(dù)。

第二种是动力学(xué)质量的(de)计算，是利用(yòng)光谱红移测量星系团中的各个(gè)星系相(xiāng)对于星系团的运动速(sù)度(dù)。当测量(liàng)结果出来之(zhī)后，兹(zī)威基彻(chè)底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有(yǒu)99%的质量消失(shī)了，或者说(shuō)这99%的(de)质量并不(bù)以(yǐ)可见光的形式所存在，我们无法看到。最诡异的是，在测量速度(dù)的过程中，兹威(wēi)基(jī)发现星(xīng)系团中很多星(xīng)系的速度比理论(lùn)上要快得多，按照牛顿的(de)运(yùn)动学定律(lǜ)，仅靠这些(xiē)可见(jiàn)星系的质量所产生(shēng)的引力(lì)是无法将它们束(shù)缚在星(xīng)系(xì)团内的，它(tā)们(men)早(zǎo)就(jiù)应该被抛出星系团(tuán)之外(wài)了，除非有(yǒu)一种神秘的(de)力量在起作用，这种力量来源(yuán)于(yú)某种隐形的(de)物质。

据此(cǐ)，兹维基(jī)提出了这样部分(fēn)不可见的暗质(zhì)，它不(bù)发散光、吸光、反射光，但(dàn)是(shì)它们却占据(jù)着宇(yǔ)宙(zhòu)中绝大部分的质(zhì)量。只是当时的人们对这样的一种说法不屑一(yī)顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物质”这个词才再一次出现。天文学家(jiā)维拉鲁(lǔ)宾和(hé)肯特福特在观测仙女座星系中的恒(héng)星运(yùn)动。理(lǐ)论上来说(shuō)，距离中心越远的恒星在其轨道上的运行速度就(jiù)会越慢。但是他们观(guān)测的(de)结果(guǒ)却让人感到不可(kě)思议。

随着与中心距离的增加，恒星的(de)旋转速度几乎保(bǎo)持不变。可是根据(jù)牛顿的(de)万有引(yǐn)力定律，在星(xīng)系当中如(rú)果没有足(zú)够大(dà)的质量(liàng)来吸引它们，这(zhè)些外围的恒星早就被(bèi)甩到宇宙当中(zhōng)了。基于这(zhè)种现象，科学家们会使用一种相对标准的方法来解释(shì)暗物质(zhì)的存在，这种方法就(jiù)是测量星(xīng)系当中(zhōng)气(qì)体在X轴(zhóu)上距(jù)离星(xīng)系中心(xīn)的(de)距离，以及在Y轴上气体的旋转速(sù)度。如(rú)果(guǒ)出现(xiàn)异常的结果，就认为是由暗物质的力(lì)量进入其中。

于(yú)是科学(xué)家们通过射(shè)电望远镜测(cè)量了距(jù)离星系中(zhōng)心更远距离的氢元素，发现它们的旋转速度并不符合牛顿的(de)力学定律。我们(men)的太阳系也不例外，太阳系位(wèi)于(yú)银河(hé)系(xì)的(de)第三悬臂之上，距离银河系中(zhōng)心(xīn)2.6万(wàn)光(guāng)年(nián)，根据万有引力定(dìng)律进行(xíng)计(jì)算，太阳系的运(yùn)行速度(dù)应(yīng)该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕银河(hé)系旋转，这(zhè)个实际速度(dù)远远大于理论速度，那么产生以上这种向(xiàng)心加速度的原因很(hěn)可能就是(shì)存在(zài)着一种我们看不到的(de)物质，是(shì)这些暗(àn)物质的引力效应将星系聚集在了一起。

也是从(cóng)这时开始，越来越多的研究人员(yuán)开始相(xiāng)信暗物质的存在。科(kē)学家(jiā)根据星系外恒(héng)星轨(guǐ)道的速度，估算在星系当(dāng)中暗物质的质量占(zhàn)整个星系(xì)质量的85%。但是，暗物质(zhì)并不是唯一可以解释这(zhè)个现(xiàn)象的原因。在一项新(xīn)的研究当中，科(kē)学家们发(fā)现，几乎没有引力效应的遥远(yuǎn)恒星(xīng)之间(jiān)，也会出现(xiàn)速度上的(de)微小差异。另外，天文学家还发现了一个(gè)反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离(lí)地球大约(yuē)2.5亿光年，大小(xiǎo)和(hé)银(yín)河系不多，但是星系当中存在的(de)恒星数量却(què)只有(yǒu)银河系的千(qiān)分之一。

所以在理(lǐ)论上，该星(xīng)系必须存在暗物质，否(fǒu)则(zé)就会(huì)分崩离析。但是科(kē)学家们使(shǐ)用最先(xiān)进的望远(yuǎn)镜对其进行了40个(gè)小时的详细(xì)测量(liàng)之(zhī)后，发现星系中(zhōng)的恒星运动是可以用正常的物质和力学定(dìng)律来解释(shì)的。那(nà)么又有(yǒu)人提出(chū)，也许该星系(xì)的(de)暗物质，已经被附(fù)近的另(lìng)一个大星系(xì)剥离了。奇(qí)怪(guài)的(de)是(shì)，它的附近没有(yǒu)任何星系存在。造成这些(xiē)现象的除了暗物质的假说之外，另一种可能就是人类对引力(lì)的理(lǐ)解(jiě)还不(bù)够(gòu)全面，引力(lì)很(hěn)可能在(zài)不(bù)同尺度空间中的(de)工作方式是不同(tóng)的，这(zhè)意味着在行星(xīng)系(xì)尺度(dù)中的天体(tǐ)会沿着它们(men)的轨道，按照我们所理解的方式运动(dòng)。但是上(shàng)升到星系和星团(tuán)的尺(chǐ)度，引(yǐn)力之间的相互(hù)作用则是不同的方式(shì)。对于在星系团(tuán)之间的相(xiāng)互作用，科学家还引入了外(wài)部场效应(yīng)的概念，指的(de)是在数百万光年(nián)的(de)规模上(shàng)，巨(jù)大的质量之间会(huì)产生(shēng)对彼(bǐ)此特殊的效果，这个(gè)理论叫做(zuò)MOND蒙(méng)德理论。如果(guǒ)MOND蒙(méng)德理论(lùn)成立(lì)，这意味着我们需要对现在(zài)的(de)物(wù)理定律进行修正，这些发(fā)现(xiàn)也让很(hěn)多人认为暗(àn)物质假说理(lǐ)论就此终(zhōng)结。但是(shì)在宇宙当中还有关(guān)于暗物质存在的其(qí)他的理论证据，这(zhè)些理论证据是蒙德(dé)理(lǐ)论所没法(fǎ)解(jiě)释(shì)的(de)“引(yǐn)力透镜”。

哈密瓜什么季节吃比较好，哈密瓜几月份吃是正季-type="jpeg" data-w="1649" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/18fc0a6e444b507.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

径向距离为37亿光年(nián)的子弹星(xīng)系团，由(yóu)两(liǎng)个(gè)碰撞的(de)星(xīng)系团所组成，类(lèi)似这样的星(xīng)团，它们大部(bù)分的普(pǔ)通质量都在星(xīng)系的气(qì)体当中(zhōng)。当(dāng)星团以1000万公(gōng)里/小时发生碰撞的(de)时(shí)候，星际气体的相互作用就会导致温度的急剧升高，速度大幅降低(dī)。所以在理论上，在(zài)碰撞之后(hòu)，子弹星系团大部分的(de)质(zhì)量将位(wèi)于所有(yǒu)这些(xiē)气(qì)体所在的中间区域。那么我们通过什么来验(yàn)证(zhèng)它的质量区(qū)域到底是(shì)不是集中在中间呢(ne)？前不久，詹姆斯韦伯太空(kōng)望远镜传(chuán)回(huí)了宇宙(zhòu)当中第一张全彩的高清照(zhào)片，在照片中我们可以明显地看到很多(duō)星系(xì)似乎被(bèi)拉(lā)伸产生了巨大的形变。其实这(zhè)些(xiē)星系(xì)本身并不是真的(de)被扭曲了，也不是韦伯望远镜(jìng)出了(le)什么问题(tí)，而(ér)是这(zhè)样极遥远(yuǎn)的天体和我(wǒ)们地球上的观测者之(zhī)间(jiān)。被(bèi)一个质(zhì)量超级巨(jù)大的天(tiān)体遮挡，这个(gè)超大质量(liàng)的(de)东(dōng)西(xī)的(de)引力，会使身后更遥远(yuǎn)星系(xì)的光都发生了扭曲。这(zhè)个现象就是引力透镜效应。这(zhè)个巨大(dà)的天(tiān)体可能是超大质量的黑洞或(huò)者是暗物质。

所以(yǐ)当(dāng)人们对(duì)子弹星(xīng)系团观测的时(shí)候，发现它的大质(zhì)量区域并不是在中(z哈密瓜什么季节吃比较好，哈密瓜几月份吃是正季hōng)间，而(ér)是在两侧。所以最好的解(jiě)释方法就是当星团(tuán)发生全(quán)部的(de)碰撞时，可(kě)被(bèi)观测到的质量气体被卡(kǎ)在了中间，暗(àn)物(wù)质则(zé)直接通过了(le)这个区(qū)域(yù)，并在两边形成了引(yǐn)力透镜。对子(zi)弹星系团的引力透镜研究也被认(rèn)为是暗物质存在的迄(qì)今为(wèi)止最好的理(lǐ)论证(zhèng)据。

除此之外(wài)，还(hái)有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终于(yú)可以畅(chàng)通(tōng)无(wú)阻(zǔ)地穿越(yuè)在宇宙(zhòu)当中了。经过(guò)了130多亿年之(zhī)后，这些光在宇宙空间背(bèi)景上留下了各(gè)相(xiāng)同性(xìng)的微波辐射。其中红色的部(bù)分表示温度较(jiào)高(gāo)的区域，蓝(lán)色则表(biǎo)示相(xiāng)对较冷的(de)区域，但(dàn)实际(jì)上它们之间的(de)温差只有(yǒu)万分之(zhī)一。

科学家(jiā)们通过(guò)对前(qián)景背景分离(lí)后的二值图像(xiàng)进行连通域提取和(hé)标(biāo)记之后(hòu)发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形看(kàn)起来不应该是这样的，而随着暗物质(zhì)的增加，一(yī)些峰(fēng)值的幅度会减小，才变得看起(qǐ)来(lái)“和(hé)谐”。为了匹配宇宙微波(bō)背景辐射的测量(liàng)值，我们需要的暗物(wù)质大约是(shì)普通(tōng)物(wù)质的5倍。这个(gè)数字与解释星系(xì)当中恒星运动(dòng)所需要(yào)的暗物质(zhì)比例是(shì)一致(zhì)的。这就意味(wèi)着。

用了一个简单的(de)理论(lùn)框架，就很好地解释(shì)了很多不(bù)同的观测(cè)结果。而(ér)暗物质(zhì)的(de)本质就是宇宙当中存在着某种类型的粒(lì)子，它们(men)不(bù)参(cān)与任何其(qí)他(tā)的电(diàn)磁作用(yòng)，只(zhǐ)通过引力来相互作(zuò)用。所以(yǐ)如(rú)果能够找到这种(zhǒng)粒(lì)子的存在(zài)，就相(xiāng)当于找(zhǎo)到(dào)了暗物质存在的实际证据。这种粒子到底是什么(me)？科学家(jiā)们已经(jīng)提出了数十(shí)种(zhǒng)的假(jiǎ)想目标，而要寻找(zhǎo)这些不(bù)同(tóng)的目标粒(lì)子所(suǒ)需(xū)要的(de)实验(yàn)方(fāng)式也不相同。在(zài)过去的(de)几十年当中，人类(lèi)为(wèi)了(le)寻(xún)找这些看不见(jiàn)、摸不(bù)到，几(jǐ)乎不会与常规物(wù)质相互作用的(de)“暗(àn)物质”，科(kē)学家(jiā)们已(yǐ)经进行了超过50次的实验，却没有任(rèn)何(hé)实质(zhì)性的发现，除(chú)了一(yī)个地方，意大利的格(gé)兰萨索山，隶属于(yú)阿尔卑斯(sī)山(shān)脉。

在山(shān)下1400米(mǐ)处的地下矿井当(dāng)中，藏着地球上最大(dà)的地学实(shí)验(yàn)室，这个实验室(shì)叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼高的探测(cè)器，一直致力于寻找暗物质(zhì)粒(lì)子的周期(qī)性震荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的科(kē)学家声(shēng)称(chēng)观测到(dào)了(le)某种信号。经过了20多年(nián)的数据收(shōu)集，人们发(fā)现了一个有趣的事情。探测率会(huì)在(zài)每年的(de)6月份达到峰值，然后在(zài)11月降到(dào)最(zuì)低(dī)，而(ér)且在20年当中(zhōng)每年都是一样。一些科学家(jiā)认为这(zhè)可(kě)能是人类(lèi)发现暗物质的第一个直接证据。

但是为什(shén)么(me)暗物(wù)质(zhì)会产(chǎn)生周期(qī)性的年度信号呢？刚才(cái)我们(men)讲(jiǎng)了太阳系正(zhèng)在(zài)以220公里/秒(miǎo)的速(sù)度围绕着银河系进行移动，那么如果暗物质存在宇宙当(dāng)中，这意味着我们(men)也在(zài)以这样(yàng)的(de)速(sù)度在穿越(yuè)着(zhe)暗(àn)物质流(liú)，这个过(guò)程中会产生相应的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围(wéi)绕太阳进行(xíng)旋转。所以有半年的时间，地(dì)球围绕(rào)太阳的方向与太阳环绕银河系的方向是一致的，而另外半年则与之(zhī)相反。

而在6月(yuè)份的时候，地(dì)球与(yǔ)太阳的方向正好达到完全一(yī)致，这是(shì)理论上地球(qiú)穿越暗物质流最快的时段(duàn)。而在(zài)11月份，又恰(qià)好(hǎo)达到了最慢(màn)值。尽管在实(shí)际的情况(kuàng)中，太阳系相对银(yín)河系的平面呈现了(le)60度的(de)倾斜，但(dàn)是这并不影响这(zhè)个理论(lùn)的有(yǒu)效性。

因此科(kē)学家认为这可(kě)以(yǐ)用来(lái)解释(shì)，研究人员们所观测到(dào)的周期性信号。当(dāng)然也(yě)可能有其他的情况，造成这种年度(dù)周期信号的差异也可(kě)能(néng)是温度(dù)、湿度、土壤中的(de)水分、高山上的积雪，甚至连意大利(lì)游客的数(shù)量也符(fú)合这个周期的规律。

所以(yǐ)，科学家(jiā)们又在南半球(qiú)建立了一个几乎相同的实验(yàn)室，这里的(de)季节与之前的实验室正(zhèng)好相反，而在这里，地球穿过暗(àn)物质流的(de)运动特征和第一(yī)个实验(yàn)室是一(yī)样(yàng)的。

因此，如果在这里(lǐ)可以得到相同(tóng)的信号，就可(kě)以成为暗物质所存在的(de)非常有力的证(zhèng)据了。但(dàn)是由于这个(gè)实验室刚(gāng)刚建成(chéng)不久，所以截至目前还无(wú)法提供相应(yīng)的(de)数据支(zhī)持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射一台新的(de)望远镜，这台太空(kōng)望远镜(jìng)叫(jiào)做“南希(xī)格(gé)雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大小跟哈勃望远镜(jìng)相同，但(dàn)它(tā)的宽视场(chǎng)仪(yí)器提(tí)供(gōng)的视野是哈勃(bó)红外仪器的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太空(kōng)望(wàng)远镜其中(zhōng)一个关(guān)键(jiàn)的用途就是(shì)探索暗物(wù)质背后的奥(ào)秘，对于探测(cè)的结果，我们只(zhǐ)能拭目以(yǐ)待了。费(fèi)米实(shí)验(yàn)室粒子天(tiān)体物理中心的科学家丹琥珀和(hé)贾森斯特芬研究发现，如(rú)果(guǒ)暗物(wù)质(zhì)存在，它们极有可能拥有另(lìng)一种(zhǒng)神秘(mì)的效应，这种暗物质效应，会支持宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)生命的诞生，或者(zhě)说是生命进化(huà)的一个重要因素。

如果这(zhè)一(yī)理论得到进(jìn)一步的证实，那么遍布宇宙(zhòu)当中的暗(àn)物质会不会(huì)意味着人(rén)类并不孤单呢？或许在宇宙当(dāng)中某个角(jiǎo)落的行星(xīng)上，暗物质正在通过这样的效应(yīng)创造生命。当然，这些推论的大前提是要(yào)先(xiān)找到暗物质存在的实际证据(jù)。那么小伙(huǒ)伴们，你们觉得暗(àn)物(wù)质到底存不(bù)存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动(dòng)力！

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