宇宙是“人为(wèi)制造”的？为何会存在科学无法解释的“暗物质”？暗物(wù)质又究竟是什(shén)么？人类(lèi)为了寻(xún)找暗物(wù)质存(cún)在的(de)证据，科(kē)学(xué)家们在过去的几十年当中(zhōng)进(jìn)行了超过(guò)50次的长期实验，但是却没有发现任何的有效证据(jù)。除了一个地方，在1687年出版的自(zì)然(rán)哲学数(shù)学原理一书(shū)中，埃萨克牛顿发(fā)表了万有(yǒu)引力定(dìng)律，它揭示了宇宙中天(tiān)体(tǐ)运动的规律。往后(hòu)的几百(bǎi)年来，当天文学家们发(fā)现某些天体运行轨道出现异常，不符合万有引力(lì)定律的(de)时候，他们(men)就会知道，周(zhōu)围一定有未知(zhī)的(de)天体(tǐ)通(tōng)过(guò)引力(lì)在摄动它的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行轨(guǐ)道的(de)异(yì)常(cháng)，推算并且发现了海王(wáng)星的存(cún)在(zài)。另外(wài)，哈雷彗星、冥王(wáng)星(xīng)的发现都(dōu)是应用万有引(yǐn)力(lì)定律所取得重(zhòng)大天文成就(jiù)的例(lì)子。但是这些发现(xiàn)都是在恒(héng)星(xīng)系统(tǒng)的尺度当中，可当我们上升到星系或者是星团的(de)尺(chǐ)度，事(shì)情就开始(shǐ)变得诡异了(le)。

三沙市有多少人口2022，目前三沙市有多少人口ding="async" data-ratio="0.5500910746812386" data-type="jpeg" data-w="1647" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/7e58e8fcd62ac7f.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗里茨兹(zī)威基正在研究和测(cè)量后发星系团的质量。这是一个由数千(qiān)个(gè)星系(xì)所组成的(de)巨大星系团，这些(xiē)星系(xì)被(bèi)引力束缚在(zài)一起。测(cè)量(liàng)星(xīng)系团的(de)质量一般会使用到两种方法，当两种方法(fǎ)结(jié)果一致(zhì)，就可以确定(dìng)其质量的范(fàn)围。

第一种是(shì)获(huò)得其"光(guāng)度学(xué)的质量"，需要的数据是测(cè)量各个星系的光(guāng)度。

第二种是动力学质量(liàng)的计算，是利(lì)用光(guāng)谱红移测量星系团中的各个星系相对于星系(xì)团(tuán)的运(yùn)动速度(dù)。当测量结果出来之(zhī)后，兹威基彻(chè)底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的(de)400倍(bèi)。这意味着(zhe)，后发座(zuò)星系团有(yǒu)99%的质量消(xiāo)失了，或者说这99%的(de)质量并不以可见光的形式(shì)所存在，我(wǒ)们无法看(kàn)到。最诡异的是(shì)，在测量速(sù)度的(de)过(guò)程(chéng)中，兹威基发现(xiàn)星系团中(zhōng)很多星系的速(sù)度(dù)比理(lǐ)论上要(yào)快(kuài)得多，按照(zhào)牛顿(dùn)的运动学定律，仅靠这些可见星系的质(zhì)量所产生的引(yǐn)力是无法将它(tā)们束缚在(zài)星系团内的，它们早就应该(gāi)被抛出星系团之(zhī)外(wài)了，除非有一种神(shén)秘(mì)的力量在起作用(yòng)，这(zhè)种力(lì)量来源于某种隐形的物(wù)质。

据此，兹维(wéi)基提出了这样部分不可见的(de)暗质(zhì)，它不发(fā)散光、吸光、反射光(guāng)，但是(shì)它们(men)却(què)占(zhàn)据着(zhe)宇宙(zhòu)中(zhōng)绝(jué)大部分的质量(liàng)。只是当时的人(rén)们对这样(yàng)的(de)一种说法(fǎ)不(bù)屑一顾(gù)。

直到40年之后(hòu)，“暗物质”这(zhè)个词(cí)才(cái)再一次出(chū)现。天文学(xué)家维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在(zài)观测仙(xiān)女座星系中的恒(héng)星运(yùn)动(dòng)。理论上来(lái)说，距(jù)离中心越远的恒星在(zài)其轨(guǐ)道上(shàng)的(de)运行速度就会越慢。但(dàn)是他们观测的结(jié)果(guǒ)却让人感到不(bù)可思议。

随着与中心(xīn)距离的(de)增加，恒星的旋转(zhuǎn)速度几乎(hū)保(bǎo)持不变。可是根据牛(niú)顿的万有(yǒu)引力(lì)定(dìng)律，在星系(xì)当中(zhōng)如果(guǒ)没(méi)有足够大的质量来吸引它(tā)们(men)，这(zhè)些外(wài)围的(de)恒星早就(jiù)被甩到宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。基于这种现象，科学(xué)家们(men)会使用一种(zhǒng)相对(duì)标(biāo)准的方法来解释(shì)暗物质的存(cún)在，这种方法就是测量(liàng)星系(xì)当中气体在X轴上(shàng)距离星(xīng)系中心的距(jù)离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常的(de)结(jié)果(guǒ)，就认(rèn)为是由暗物质的(de)力量进入其中。

于是科学(xué)家们通过(guò)射电望远(yuǎn)镜测量(liàng)了距离星(xīng)系中心更远距离的氢(qīng)元素，发现它(tā)们的旋转(zhuǎn)速度并(bìng)不符合(hé)牛(niú)顿的力学(xué)定(dìng)律。我们的太阳系也不(bù)例(lì)外，太阳系(xì)位于银河系的(de)第(dì)三悬(xuán)臂之上，距离(lí)银河系中(zhōng)心(xīn)2.6万光年，根据万(wàn)有引(yǐn)力定律进行计(jì)算，太阳(yáng)系的运行速度应该(gāi)是160千米(mǐ)/秒，但实际上，太(tài)阳系正(zhèng)在以220千米/秒的(de)速(sù)度围绕银河系旋转(zhuǎn)，这(zhè)个实(shí)际速度远远大于(yú)理论速度，那么产生以上这种向心加速度的原因(yīn)很可(kě)能就是存在着一种(zhǒng)我们(men)看不到的物质，是(shì)这(zhè)些(xiē)暗物(wù)质的(de)引力效应(yīng)将星(xīng)系聚集在了一(yī)起。

也是从这时开始，越来(lái)越多的研(yán)究人(rén)员开始相信暗物质的(de)存在。科学家根(gēn)据星系外恒星轨(guǐ)道的(de)速度，估算在星系当中暗物质的质量占整个星系质(zhì)量的85%。但是，暗物质并(bìng)不(bù)是唯一可以解释(shì)这个现(xiàn)象(xiàng)的(de)原因。在一项(xiàng)新的研究当中，科(kē)学(xué)家们发现，几乎没(méi)有(yǒu)引力效应的遥远恒星之(zhī)间，也会(huì)出(chū)现速度上的(de)微小(xiǎo)差(chà)异。另外，天文学家还发现了一个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离地(dì)球大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但(dàn)是星系当(dāng)中存在(zài)的恒星(xīng)数量却只有银河(hé)系(xì)的千分之一。

所(suǒ)以在(zài)理论上，该星系必(bì)须存(cún)在(zài)暗物质，否(fǒu)则就会分(fēn)崩离析。但是科学(xué)家们使用(yòng)最先进(jìn)的望远镜对其进行了(le)40个小时的(de)详细(xì)测量之(zhī)后(hòu)，发(fā)现星系(xì)中的恒星运(yùn)动(dòng)是(shì)可以用正(zhèng)常的物质和力学定律来解释的。那么(me)又有(yǒu)人提出，也许该星系的暗(àn)物质，已(yǐ)经被附近的另一(yī)个(gè)大星系剥离了。奇怪的是，它(tā)的(de)附近没有任何星(xīng)系存在。造成这些现象的除(chú)了暗(àn)物质(zhì)的(de)假说之外，另(lìng)一(yī)种可能就(jiù)是人类对(duì)引力的(de)理解(jiě)还不够全面，引力很(hěn)可能在不同(tóng)尺度空间中的(de)工作(zuò)方式是不同的，这意味着(zhe)在行星系尺度中的天(tiān)体(tǐ)会沿着它们的轨道，按照(zhào)我们所理解的方(fāng)式运动(dòng)。但(dàn)是上升到星(xīng)系和星团的尺度，引力之(zhī)间的相互作(zuò)用则是不同的方式(shì)。对于在(zài)星(xīng)系(xì)团之间的相(xiāng)互(hù)作用，科学(xué)家还(hái)引(yǐn)入了外部(bù)场效应的概念，指(zhǐ)的是在数(shù)百(bǎi)万光年的(de)规模上，巨大(dà)的质量之间会(huì)产生对彼此(cǐ)特殊的效果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这意味着(zhe)我(wǒ)们(men)需(xū)要对(duì)现在的物理定律进(jìn)行修正(zhèng)，这些发现也让(ràng)很多人认(rèn)为暗物质假说理论就此终结。但是在宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)还有关于(yú)暗物质(zhì)存在的(de)其他(tā)的理论证(zhèng)据，这些理论证据是蒙德理论所(suǒ)没法解释的(de)“引力(lì)透(tòu)镜”。

径向距离为37亿(yì)光年的子弹星系团，由两个碰撞的星系团所组成，类似(shì)这样的星团，它(tā)们大(dà)部分的(de)普(pǔ)通质(zhì)量(liàng)都在星系(xì)的(de)气体(tǐ)当中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞(zhuàng)的时(shí)候，星际气体的相互作用就会(huì)导致温度的急剧升(shēng)高，速度(dù)大幅降低。所(suǒ)以在理论上，在(zài)碰撞之(zhī)后，子弹星系(xì)团大部分(fēn)的(de)质量将位(wèi)于所(suǒ)有这(zhè)些(xiē)气体所在的中(zhōng)间(jiān)区(qū)域。那么我们通过(guò)什么来(lái)验证它的质量(liàng)区(qū)域到(dào)底是不(bù)是(shì)集中在中(zhōng)间(jiān)呢？前不久，詹(zhān)姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第一张全彩(cǎi)的高清照片，在照片中我们(men)可以明显地看到(dào)很多星系(xì)似乎(hū)被拉伸产生(shēng)了巨(jù)大(dà)的形变。其实这些星系本身并不是真的被扭曲(qū)了，也(yě)不是韦伯望远镜(jìng)出了(le)什么问题(tí)，而是这(zhè)样极遥(yáo)远的天(tiān)体(tǐ)和我们地球上的(de)观测(cè)者之(zhī)间。被一个质量超级巨(jù)大的天(tiān)体遮挡，这个超大质量的(de)东西的引力，会使身(shēn)后更遥远星(xīng)系(xì)的光都发生了(le)扭曲。这个现(xiàn)象就是引力透镜效应。这个巨大(dà)的天体可能是超(chāo)大质量的黑洞或者是暗物质。

所以(yǐ)当(dāng)人们对子弹(dàn)星系团观测的时候，发现(xiàn)它的大质量区域并不是在中间，而是在两侧。所以(yǐ)最好的解释方(fāng)法就是(shì)当(dāng)星(xīng)团发生全部(bù)的碰撞时，可被(bèi)观测(cè)到的质量气(qì)体被卡在(zài)了中(zhōng)间，暗物质则直接(jiē)通过了这个区域，并(bìng)在两边形成(chéng)了引力透(tòu)镜。对(duì)子弹星系团(tuán)的引力透镜(jìng)研究也(yě)被认为是暗物(wù)质存(cún)在的迄(qì)今为(wèi)止最好的理论(lùn)证据。

除此之外，还有来自宇宙当(dāng)中最古老的光。从宇宙(zhòu)大(dà)爆炸开始，38万年之后，可(kě)见光终(zhōng)于可以畅(chàng)通无(wú)阻地穿(chuān)越在宇宙当(dāng)中了。经过了130多亿年之后，这(zhè)些光在宇宙空间背景上留下了各(gè)相同性(xìng)的微波(bō)辐(fú)射。其中红色的部(bù)分表示温度较高(gāo)的区域，蓝(lán)色则表示相对较冷的区域，但实际上它们之(zhī)间的温(wēn)差只有万分之一(yī)。

科学(xué)家们(men)通过(guò)对前(qián)景背景分(fēn)离后的二值(zhí)图像进(jìn)行连(lián)通域提(tí)取和标记(jì)之(zhī)后发现(xiàn)，如果宇宙当(dāng)中没有暗物质，图形看起(qǐ)来不应(yīng)该是这样的，而随着暗物(wù)质的增(zēng)加，一些峰值的(de)幅度会减小，才(cái)变得看起(qǐ)来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射(shè)的测量值，我们需要的暗物质大约是普(pǔ)通物质的5倍。这(zhè)个数字与解释星系当中恒星运动所需要的暗(àn)物质比例(lì)是一致的(de)。这就意味着。

用了一个简单的理(lǐ)论框架，就很好地解(jiě)释了很多(duō)不同的观测结果。而暗(àn)物质的本质就是宇宙当中存(cún)在着(zhe)某种类型的粒(lì)子，它们不参与任何(hé)其他的(de)电磁作用(yòng)，只通过引力来相(xiāng)互作用。所(suǒ)以如果能够找(zhǎo)到这种粒子(zi)的存在，就相(xiāng)当于找(zhǎo)到了(le)暗(àn)物质存在的(de)实际证(zhèng)据。这种粒子到底是什么？科(kē)学家们(men)已经提出了数十种的假想目标，而要寻找这些不(bù)同的目标粒子(zi)所需要的实(shí)验(yàn)方(fāng)式也不相同(tóng)。在过去的几十(shí)年当中，人类为(wèi)了(le)寻(xún)找这些看不见、摸不到，几(jǐ)乎(hū)不会与常规物质相互作用(yòng)的“暗(àn)物质(zhì)”，科(kē)学(xué)家们已经进行了超过(guò)50次的实验，却(què)没有任何(hé)实质性的发现，除了一个地方，意大(dà)利的(de)格(gé)兰萨(sà)索山，隶(lì)属于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处的(de)地下矿(kuàng)井当中，藏着(zhe)地球上(shàng)最大的地学实验(yàn)室(shì)，这个(gè)实(shí)验室(shì)叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼高的探测器，一直致力于(yú)寻找暗物质粒子的周(zhōu)期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声(shēng)称观测到了某种信号(hào)。经过三沙市有多少人口2022，目前三沙市有多少人口了20多年的数据收集，人们发现了一个有趣(qù)的事情。探测率会在每年的(de)6月份(fèn)达到峰值，然后(hòu)在(zài)11月降(jiàng)到最低，而且(qiě)在(zài)20年当中每年(nián)都(dōu)是一(yī)样。一(yī)些科学家认(rèn)为(wèi)这可能是人类发(fā)现暗物质(zhì)的(de)第一个直接证据。

但是为什么暗物质(zhì)会产生周期性的(de)年度信号呢？刚(gāng)才(cái)我们讲(jiǎng)了太阳系(xì)正在以220公里/秒的速度(dù)围绕(rào)着银河(hé)系进行移动，那(nà)么如果暗物质存在宇(yǔ)宙当中，这意味着我们(men)也在以这样的速度(dù)在穿越着暗(àn)物质流，这个过程中会产(chǎn)生相应(yīng)的振荡(dàng)，同(tóng)时地球又(yòu)以30公(gōng)里/秒的速度围绕太阳进行旋(xuán)转(zhuǎn)。所以有半年的(de)时间(jiān)，地球围(wéi)绕太阳(yáng)的方向与太(tài)阳(yáng)环(huán)绕(rào)银河(hé)系的方向(xiàng)是一致的，而另外半(bàn)年(nián)则与之相反。

而(ér)在6月份的时候，地球与太阳(yáng)的方向正好(hǎo)达到完全(quán)一致，这是(shì)理论上地球穿(chuān)越暗物质流最快的时段(duàn)。而在(zài)11月份，又(yòu)恰好达到(dào)了最(zuì)慢值。尽管在实际的情况中，太阳系相对银河系的平面(miàn)呈现了60度的倾(qīng)斜，但是这(zhè)并不影响这个理论(lùn)的(de)有(yǒu)效性。

因此科学家(jiā)认(rèn)为(wèi)这可以(yǐ)用来(lái)解(jiě)释，研(yán)究人员(yuán)们所观测到的周(zhōu)期性(xìng)信号。当然也可(kě)能有(yǒu)其他的(de)情况，造成这(zhè)种年度周期(qī)信号的差异也可能是温度、湿度、土(tǔ)壤中的(de)水分(fēn)、高(gāo)山上的积雪，甚至连意大利游客的数量也符(fú)合这个(gè)周期的规律。

所以，科学(xué)家们又在南(nán)半球建(jiàn)立(lì)了一(yī)个几乎相同的实验室(shì)，这里(lǐ)的季(jì)节与(yǔ)之前的实验室正好相反，而在(zài)这里，地球穿(chuān)过(guò)暗物质流的运(yùn)动特征和第一个实(shí)验室是(shì)一(yī)样的。

因此(cǐ)，如(rú)果(guǒ)在这里可以得到相同的信号(hào)，就可以成为(wèi)暗(àn)物(wù)质所存在的(de)非常有力的证据了(le)。但是由于这个实(shí)验室(shì)刚刚建成(chéng)不(bù)久，所(suǒ)以截至目(mù)前还无法提(tí)供相(xiāng)应的数据支(zhī)持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射一台新的望远镜，这台(tái)太空望(wàng)远(yuǎn)镜叫做“南(nán)希(xī)格雷斯罗曼”，它的(de)主镜大小(xiǎo)跟(gēn)哈勃望(wàng)远镜相同，但它的(de)宽视场(chǎng)仪(yí)器(qì)提供的视野(yě)是哈勃红外仪器的(de)100倍。南希格(gé)雷斯(sī)罗曼太空(kōng)望远镜(jìng)其中一个关键的用途就是探索暗物(wù)质背后(hòu)的(de)奥秘，对于(yú)探测的结(jié)果，我们只能拭目以待了(le)。费米实验室粒子天体(tǐ)物理(lǐ)中(zhōng)心的科学(xué)家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究发现(xiàn)，如果(guǒ)暗物质存在，它们极有可能(néng)拥有另一种神秘的效应(yīng)，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者(zhě)说是生(shēng)命进化的一个重要因(yīn)素(sù)。

如(rú)果(guǒ)这(zhè)一理(lǐ)论得到进一步的证实(shí)，那么遍布宇宙当中的暗(àn)物质会(huì)不会意味着人类并不孤单呢？或许在宇(yǔ)宙(zhòu)当中某个角(jiǎo)落(luò)的行星(xīng)上，暗物质正在通(tōng)过这样(yàng)的效应创造生命(mìng)。当然，这(zhè)些推论(lùn)的大(dà)前(qián)提是(shì)要先(xiān)找到暗物质存在的实际(jì)证据。那么小伙伴们，你们觉得暗(àn)物(wù)质到底存不存在(zài)呢？喜欢请点(diǎn)赞，你(nǐ)的支持是我(wǒ)更新的动(dòng)力！

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