宇宙是“人为制造”的？为(wèi)何会存在科(kē)学无(wú)法解释的“暗(àn)物质”？暗物质(zhì)又究竟是什(shén)么？人(rén)类为了(le)寻找暗物质(zhì)存在(zài)的证据，科学家们在(zài)过(guò)去(qù)的几(jǐ)十年当(dāng)中进行了超过50次(cì)的长期实验，但是却没有发(fā)现任何的有(yǒu)效证据。除了一个地方，在1687年出版的自然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿(dùn)发表了万有(yǒu)引力定律(lǜ)，它揭示(shì)了宇宙中天体运(yùn)动的规律。往后的几百年(nián)来，当天文学家们发现某些天体运行轨道出现异常，不符(fú)合(hé)万有引力定律(lǜ)的时候(hòu)，他(tā)们就会知道(dào)，周围一定有(yǒu)未知的天(tiān)体通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通(tōng)过天王星(xīng)运行(xíng)轨道(dào)的异常，推算并(bìng)且(qiě)发(fā)现了海王星的存在(zài)。另外，哈雷彗星、冥王星的(de)发现都是应用万(wàn)有(yǒu)引力(lì)定(dìng)律所取(qǔ)得重大天文成就的(de)例子。但是这(zhè)些发现都(dōu)是(shì)在恒星系统的尺度当中，可当我们上升(shēng)到星系或者是星(xīng)团(tuán)的尺度(dù)，事情就(jiù)开始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理学(xué)家弗里茨(cí)兹威(wēi)基正在研究和测量后(hòu)发星系团(tuán)的质量。这是一(yī)个由数千个星系(xì)所组(zǔ)成的巨(jù)大星系团，这些星(xīng)系被引力束缚在一(yī)起。测量星系团的质量一般会使用到两(liǎng)种方法(fǎ)，当两种方法结果一致，就可以确定其质量的范(fàn)围。

第一种是获得其(qí)"光度学的质量(liàng)"，需(xū)要的数据是测量各个星系的光(guāng)度。

第二(èr)种是动力学(xué)质量的计算，是利用光谱(pǔ)红移(yí)测量星(xīng)系团(tuán)中(zhōng)的各个星系相对(duì)于(yú)星系团的运动速度。当测量结果出来之后(hòu)，兹(zī)威基(jī)彻底懵了，“动力学(xué)质量(liàng)”竟然是“光度学质量(liàng)”的400倍。这意味着，后(hòu)发座星系团有99%的质量(liàng)消失了(le)，或者说这99%的质量并不(bù)以(yǐ)可见光的形(xíng)式所存在，我们无法看到。最(zuì)诡异的是，在测(cè)量速度的过程中，兹威基发现星系团中很多星系的速度比理论上要(yào)快得(dé)多，按照牛顿的(de)运动学定律，仅靠这些可见星系的质量所产生的引力(lì)是(shì)无法将它们束(shù)缚在(zài)星系(xì)团内的(de)，它们早就应该(gāi)被抛出星系团之外(wài)了，除(chú)非有一(yī)种神秘的力量(liàng)在起作用，这种力量来源(yuán)于某(mǒu)种隐形(xíng)的物质。

据此，兹维基提出了这样部分不可(kě)见的暗质，它不发散光、吸(xī)光(guāng)、反射光，但是(shì)它们(men)却占(zhàn)据着宇(yǔ)宙中(zhōng)绝大部分的质量。只是(shì)当时的人们对(duì)这样的一种说法不屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质(zhì)”这个词(cí)才再一次(cì)出现(xiàn)。天文(wén)学家维拉鲁宾和肯(kěn)特(tè)福特在观测(cè)仙女座星系中的(de)恒(héng)星运动。理(lǐ)论上来说，距离(lí)中心越远的(de)恒星(xīng)在其轨(guǐ)道(dào)上的运行(xíng)速度就会(huì)越慢。但是他们观(guān)测的结果却让(ràng)人(rén)感到不可思(sī)议。

随着与中(zhōng)心距离(lí)的增(zēng)加，恒星的旋转(zhuǎn)速度几乎保持不变。可是根据牛顿的万有引力定律，在星系当(dāng)中如(rú)果(guǒ)没有足(zú)够大(dà)的质量来吸引它们，这些外(wài)围的恒星早(zǎo)就(jiù)被甩到宇宙当中了。基于这种现象，科学(xué)家们(men)会使(shǐ)用一种相对标准(zhǔn)的方法来解(jiě)释暗物质的(de)存在，这种方法就(jiù)是(shì)测(cè)量星系当中气体在X轴上(shàng)距离星系中心(xīn)的距离，以及在Y轴上(shàng)气体(tǐ)的旋转速度。如果(guǒ)出现(xiàn)异常(cháng)的结果，就(jiù)认为是(shì)由暗物(wù)质(zhì)的力量(liàng)进入其中。

感知力是一种什么能力，手机情景感知是什么意思ta-ratio="0.46758039008961516" data-type="jpeg" data-w="1897" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/67429f249a21ea5.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

于(yú)是科学家们通(tōng)过(guò)射电望远镜测(cè)量了距离星系中心(xīn)更远距离的氢元素，发现它们的旋转速(sù)度(dù)并不符合牛顿的力学定律。我们的太(tài)阳系(xì)也(yě)不(bù)例外，太阳系(xì)位于银河系(xì)的第三悬臂之上(shàng)，距离(lí)银河系中心2.6万光年，根据万(wàn)有引力定(dìng)律(lǜ)进行计算，太阳系的运行速度(dù)应该是160千米(mǐ)/秒，但实际上，太阳系(xì)正在以220千米/秒的速度围绕银河系(xì)旋转(zhuǎn)，这个实际速度远(yuǎn)远(yuǎn)大于理论速度，那(nà)么产生以上这种向心(xīn)加速度的原(yuán)因(yīn)很可能就是(shì)存在着一种我们看不到(dào)的(de)物(wù)质，是这些暗(àn)物质的(de)引力效应将星系聚集在了一起。

也(yě)是从这时开始，越来越多的研究人员开始相信暗物(wù)质的存在(zài)。科学家根据星系外恒星(xīng)轨道的速度，估算(suàn)在星系当中暗(àn)物质的质量占整个星系质量的85%。但是(shì)，暗物质并(bìng)不是(shì)唯一可(kě)以(yǐ)解释这个现象的原因。在一项新的(de)研究当中，科学家们发现，几乎没有引力效应的遥(yáo)远(yuǎn)恒星之间，也会出现速(sù)度上的微小差异(yì)。另外，天文学家还(hái)发现(xiàn)了一个反常的(de)星系，叫(jiào)做Agc114905。这(zhè)个星系(xì)距(jù)离(lí)地球大(dà)约(yuē)2.5亿光年，大小和银(yín)河系(xì)不多，但是星系当中存在(zài)的恒星数(shù)量(liàng)却只有银(yín)河系(xì)的千分之一。

所以在理论上，该星系必须存(cún)在暗物质(zhì)，否则就会分崩(bēng)离析。但(dàn)是科学家(jiā)们使用最先(xiān)进的望远(yuǎn)镜对其进(jìn)行了40个小时的详细测量(liàng)之后，发现(xiàn)星(xīng)系中的恒星(xīng)运动是可以用正(zhèng)常的物质和力学定律来解(jiě)释的。那(nà)么又(yòu)有人(rén)提出，也许该星系的暗物(wù)质(zhì)，已经被(bèi)附近(jìn)的另(lìng)一(yī)个大星系剥(bō)离了。奇怪的是，它(tā)的(de)附(fù)近没有任何星系(xì)存(cún)在。造成(chéng)这些现象(xiàng)的(de)除(chú)了暗物质的假说之外，另一种可能就是(shì)人类对(duì)引(yǐn)力(lì)的理解(jiě)还不够全面，引力很可(kě)能在(zài)不同(tóng)尺(chǐ)度空间中的工作方式是不同的(de)，这意味着在(zài)行星系尺度中的天(tiān)体会沿着它(tā)们的轨道，按照我们所理解的方式运动。但是上升到星系和星(xīng)团(tuán)的尺度(dù)，引力之(zhī)间的(de)相互作用则是不同的方式。对(duì)于在星系(xì)团之间(jiān)的相互作用，科学(xué)家还引入了外部场(chǎng)效(xiào)应的概念(niàn)，指的(de)是在数百(bǎi)万光年的规模上，巨大的质量(liàng)之间会产生(shēng)对彼此特殊的效果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙(méng)德理(lǐ)论。如果MOND蒙(méng)德理论成立，这(zhè)意味着(zhe)我们需要对(duì)现在的(de)物理定律进行(xíng)修正，这些(xiē)发现也让很多人认为暗物质假说理论(lùn)就此终结。但是(shì)在宇宙当中还有关(guān)于暗物质存在的其他的理论证据，这些理论(lùn)证据是蒙德理论(lùn)所没法解释(shì)的“引力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光年的子(zi)弹星(xīng)系团，由两(liǎng)个碰(pèng)撞的星系团所组成，类似这样的星团，它们(men)大部分(fēn)的普通质量都在星系的气体当中。当星团(tuán)以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞的时候，星际气体的相(xiāng)互作用就(jiù)会(huì)导(dǎo)致温度的急剧升高，速度大幅降低。所以在(zài)理论上，在碰撞之后，子弹(dàn)星系团大(dà)部分的质量将位于(yú)所有这些气(qì)体所在的中间区域。那么我们通过什么(me)来(lái)验证(zhèng)它的质量区域到(dào)底是(shì)不是集(jí)中在中(zhōng)间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当(dāng)中第一张全彩的(de)高清照片，在照片(piàn)中我(wǒ)们可以明显地看到(dào)很多星系似乎被拉伸产生了巨(jù)大的形(xíng)变。其实这(zhè)些(xiē)星系本(běn)身并不是(shì)真的被扭曲了，也不(bù)是韦伯(bó)望远镜(jìng)出了什么问题，而(ér)是这样(yàng)极遥(yáo)远的天(tiān)体和我们地(dì)球上(shàng)的观测者之间(jiān)。被一个质量超级巨大(dà)的天体(tǐ)遮挡，这个超大质量的东西(xī)的引力，会使(shǐ)身后更遥(yáo)远星系的光都(dōu)发生(shēng)了(le)扭曲。这(zhè)个现象就(jiù)是引(yǐn)力(lì)透镜(jìng)效(xiào)应。这(zhè)个巨(jù)大的天体可能(néng)是超大质量的黑洞或(huò)者是暗物质。

所以当人(rén)们对子弹星系团(tuán)观测的(de)时候，发现(xiàn)它(tā)的大质(zhì)量区域并(bìng)不是在(zài)中(zhōng)间，而是在两侧(cè)。所(suǒ)以最(zuì)好的(de)解释方法就是当星(xīng)团(tuán)发生全(quán)部(bù)的碰(pèng)撞时，可被观测到的(de)质量气(qì)体(tǐ)被卡在了(le)中(zhōng)间，暗物质则(zé)直接通(tōng)过了这个(gè)区(qū)域(yù)，并在两边形成(chéng)了引力透镜(jìng)。对(duì)子弹星(xīng)系团的引(yǐn)力(lì)透镜(jìng)研究也被认为是(shì)暗(àn)物质存(cún)在的迄今为止最好的理论(lùn)证据(jù)。

除此之外，还有来自宇宙当(dāng)中最古老的光(guāng)。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万年之(zhī)后，可见光终(zhōng)于可以畅(chàng)通无阻地穿(chuān)越在(zài)宇宙当(dāng)中了(le)。经(jīng)过了130多亿年之(zhī)后(hòu)，这些光在宇宙空间背景上留下了各相同性(xìng)的微(wēi)波辐射。其(qí)中红色的(de)部分表示温度较高的区域，蓝色则表示相对较冷(lěng)的(de)区(qū)域，但实际上它(tā)们之间的温差只有万分之一。

科学家(jiā)们通过对(duì)前景(jǐng)背景分离后的二值(zhí)图像进(jìn)行连通域提取(qǔ)和标记(jì)之后发(fā)现，如果宇宙当中没有(yǒu)暗物(wù)质，图(tú)形看起来不(bù)应该是这样的，而随(suí)着暗(àn)物质的增(zēng)加，一些峰(fēng)值的幅度会减小，才(cái)变得(dé)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)的暗物质大约(yuē)是普通(tōng)物质的5倍(bèi)。这个数(shù)字与解释(shì)星系(xì)当中恒(héng)星运动所需要的暗物质比例是一致的。这就意味着。

用了一(yī)个简单的理论框架(jià)，就很好地解释了很多不同的(de)观测结果。而暗(àn)物质的本(běn)质(zhì)就是宇宙当中存在着某种(zhǒng)类型的粒(lì)子，它们不参与任(rèn)何其他(tā)的电磁作用，只通过(guò)引力来相(xiāng)互作用。所(suǒ)以如果能够找到这(zhè)种粒子的(de)存(cún)在(zài)，就相当(dāng)于找到了暗物质存在的实际证据。这(zhè)种粒子到底(dǐ)是(shì)什(shén)么(me)？科学家们已经提(tí)出了数(shù)十(shí)种(zhǒng)的假想目标，而要寻找这些不同的目(mù)标粒(lì)子(zi)所需要的(de)实(shí)验方(fāng)式也不相同。在过(guò)去的几(jǐ)十年当中，人类为(wèi)了寻找(zhǎo)这(zhè)些看不见、摸不(bù)到(dào)，几乎(hū)不会(huì)与常规物(wù)质相互(hù)作用的“暗物(wù)质”，科学家们已经进行(感知力是一种什么能力，手机情景感知是什么意思xíng)了超过50次的实验，却没(méi)有任(rèn)何实质性的(de)发现，除了一个(gè)地方(fāng)，意大利的格兰萨索山(shān)，隶(lì)属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球(qiú)上最大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高(gāo)的探测器(qì)，一直致(zhì)力于寻找暗物质(zhì)粒子的周期(qī)性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里的科学家声(shēng)称(chēng)观测到了某种信号。经过(guò)了(le)20多(duō)年的(de)数据收集，人们发(fā)现了一个有(yǒu)趣(qù)的事情。探测率会(huì)在每年的6月(yuè)份达到峰值，然(rán)后在11月(yuè)降到最(zuì)低，而且在20年当中(zhōng)每年都是一样。一(yī)些科学家认(rèn)为这(zhè)可能(néng)是人类(lèi)发现暗物质(zhì)的第(dì)一(yī)个(gè)直接(jiē)证据(jù)。

但是为什么暗物质会(huì)产生(shēng)周期性(xìng)的年度信号呢？刚才我们讲了(le)太阳系正在以220公里/秒的速度围(wéi)绕着银河系(xì)进行移动，那么如果暗(àn)物质存在(zài)宇宙(zhòu)当(dāng)中，这意味着我们也在以这(zhè)样(yàng)的速度在穿越着暗物(wù)质流，这个过程中会产生相(xiāng)应(yīng)的振荡，同(tóng)时地球又以30公里(lǐ)/秒的速度围绕(rào)太阳进行旋转。所以有(yǒu)半(bàn)年的时间，地球围绕太阳的(de)方向(xiàng)与太(tài)阳环(huán)绕银河系的(de)方向是一致的，而另(lìng)外半年则与之相(xiāng)反(fǎn)。

而在6月份(fèn)的时候(hòu)，地球与太阳(yáng)的方向正好达到完全(quán)一致，这是理(lǐ)论上(shàng)地球穿(chuān)越(yuè)暗物质流(liú)最快的时段。而在11月份(fèn)，又恰好达到了最(zuì)慢(màn)值(zhí)。尽管在实际的情况中，太阳系相对(duì)银河系的平面呈现了60度的倾斜，但(dàn)是这(zhè)并(bìng)不影响这个理论的有效性(xìng)。

因此科(kē)学家(jiā)认为这可以(yǐ)用来解(jiě)释，研究人(rén)员们所(suǒ)观(guān)测到的周期性信号。当然(rán)也可能有(yǒu)其他的(de)情况(kuàng)，造成这种年度周(zhōu)期信号(hào)的差异也(yě)可能是温度、湿(shī)度(dù)、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至连意大利(lì)游客的数量也符合这个周(zhōu)期的规律。

所以，科学(xué)家们(men)又(yòu)在南半球建立(lì)了一个几乎(hū)相同的实验(yàn)室，这里的(de)季节(jié)与之(zhī)前(qián)的实验室正好相反，而在这(zhè)里，地球穿过暗物质流的运动(dòng)特征和(hé)第(dì)一个实验(yàn)室是一(yī)样(yàng)的(de)。

因此，如果(guǒ)在这里(lǐ)可以(yǐ)得到相同的信号，就可以成为暗物质(zhì)所存在的非常(cháng)有(yǒu)力的(de)证据(jù)了。但(dàn)是由(yóu)于这个实验室刚刚建成不(bù)久，所以截至目前还无法提供(gōng)相(xiāng)应的(de)数(shù)据支持。另(lìng)外，在(zài)2025年，NASA将(jiāng)会发射(shè)一台新的望远镜，这(zhè)台(tái)太空望远镜(jìng)叫做(zuò)“南希格雷(léi)斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃(bó)望远镜相同，但它的宽视(shì)场仪器提供的(de)视野是哈勃红外仪器(qì)的100倍(bèi)。南希格(gé)雷斯罗(luó)曼太空望远镜其中一个关键的用(yòng)途就是探(tàn)索暗物(wù)质背后的奥秘，对(duì)于探测的结果，我(wǒ)们只能拭目(mù)以待了。费米实验室粒(lì)子天体物理中心(xīn)的科学(xué)家(jiā)丹琥(hǔ)珀和(hé)贾森斯特(tè)芬研究发(fā)现，如果暗物质存(cún)在(zài)，它们(men)极有(yǒu)可(kě)能拥有另一种神秘(mì)的效应，这种(zhǒng)暗物质效应，会(huì)支持宇(yǔ)宙当中生(shēng)命(mìng)的诞生，或者说(shuō)是(shì)生命(mìng)进(jìn)化的一(yī)个重要因素。

如果这一理论(lùn)得到进一步(bù)的证实，那(nà)么遍布宇宙当中(zhōng)的暗物质会不会意味(wèi)着人类(lèi)并不孤(gū)单呢？或许在(zài)宇宙当中(zhōng)某(mǒu)个角落的行星(xīng)上，暗(àn)物(wù)质(zhì)正在通过这样的效(xiào)应创造生命。当(dāng)然，这些推论的大(dà)前(qián)提是要(yào)先找(zhǎo)到暗物质存在(zài)的实际证据。那么小伙伴们(men)，你们(men)觉得暗物质到底存不存(cún)在呢？喜欢(huān)请(qǐng)点赞，你的支持(chí)是(shì)我(wǒ)更新的(de)动力！

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