宇宙是“人为制造”的(de)？为(wèi)何会存(cún)在科学无(wú)法解释的“暗物质(zhì)”？暗物质又究(jiū)竟是什么？人(rén)类(lèi)为了寻找暗(àn)物质存在的证据，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，但是却没有发现(xi小兔子被蛇用两根WRITEAS，小兔子被蛇用两根做了àn)任何的有效证据。除了一个地方(fāng)，在1687年出版(bǎn)的自然哲学(xué)数学(xué)原(yuán)理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发(fā)表(biǎo)了万有引力定律，它揭示了宇(yǔ)宙中(zhōng)天体(tǐ)运(yùn)动的规律。往后的几百年来(lái)，当天(tiān)文学家们发现某(mǒu)些天体运行(xíng)轨(guǐ)道出现异常，不符合(hé)万有引力(lì)定律的时候，他们(men)就会知(zhī)道，周围一(yī)定有(yǒu)未知的天(tiān)体(tǐ)通过(guò)引力在摄动它(tā)的轨道。比如在(zài)1846年，奥(ào)本勒维耶就(jiù)通(tōng)过天王星(xīng)运行(xíng)轨(guǐ)道的异常，推算并且发现了海王(wáng)星的(de)存在(zài)。另(lìng)外(wài)，哈雷彗星、冥王星的(de)发现都是应用万(wàn)有(yǒu)引力定律所取得重大天文成就的例子。但(dàn)是这(zhè)些(xiē)发(fā)现都是在恒(héng)星(xīng)系统的尺度当中，可当我们上升到星系或(huò)者是星团(tuán)的(de)尺(chǐ)度，事情就开(kāi)始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理学家(jiā)弗里茨(cí)兹威基(jī)正在研究和测量后发星系团的质量。这是一个由数(shù)千个星系所(suǒ)组成的巨大星系团(tuán)，这些星系被引力束缚(fù)在一起(qǐ)。测量星系团的质量(liàng)一(yī)般会使用到两(liǎng)种方法，当两种方法结(jié)果一致，就可以确定其质量的范(fàn)围。

第一种(zhǒng)是(shì)获得其"光度学的质量(liàng)"，需(xū)要(yào)的数据(jù)是测量各个星系的光度。

第二种是动力学质量的计算，是利用(yòng)光谱红移测量星系团中的各个(gè)星(xīng)系(xì)相(xiāng)对于星(xīng)系团(tuán)的(de)运动速度。当测量(liàng)结果(guǒ)出来(lái)之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度学(xué)质量”的(de)400倍。这意(yì)味着，后发座星(xīng)系团有99%的质量(liàng)消失了(le)，或(huò)者说这(zhè)99%的质量并不以(yǐ)可见光的形式所存在，我们无法(fǎ)看到。最诡异的是，在(zài)测量速度的过程中，兹(zī)威基发现(xiàn)星系团(tuán)中很多星系的速度(dù)比(bǐ)理论上要快得多，按照牛顿(dùn)的运动学(xué)定律(lǜ)，仅靠这(zhè)些(xiē)可见星系的质量(liàng)所产生的(de)引力是(shì)无法(fǎ)将它们束缚在星系团内(nèi)的(de)，它们早就应(yīng)该被(bèi)抛出星系团之外了，除非有一种神秘(mì)的力量(liàng)在起作用，这种力量来源于某种隐形的物质(zhì)。

据此，兹维基提出了(le)这样部(bù)分(fēn)不可见的(de)暗质，它不发(fā)散光、吸光、反射光，但是它们(men)却占据(jù)着(zhe)宇宙(zhòu)中绝大部分的质量。只是当时的人(rén)们对这样(yàng)的(de)一种说法不屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗物质”这(zhè)个词(cí)才再一次出现。天文学(xué)家维拉鲁宾和肯(kěn)特福(fú)特在(zài)观测(cè)仙女(nǚ)座星系中的恒星(xīng)运动。理论(lùn)上来说，距(jù)离中心(xīn)越远的恒星在(zài)其轨道上的运(yùn)行(xíng)速度就(jiù)会越慢。但是他们观测的结果却让人(rén)感到不可思议。

随着与中心距离(lí)的增(zēng)加，恒星的旋转(zhuǎn)速度几(jǐ)乎保持不(bù)变。可是(shì)根(gēn)据牛顿的万有引(yǐn)力定(dìng)律，在星系当(dāng)中(zhōng)如(rú)果(guǒ)没有足够大的(de)质量来吸(xī)引它们，这些外围的恒星(xīng)早就(jiù)被甩(shuǎi)到(dào)宇宙当中了。基于(yú)这种现象，科学家(jiā)们会(huì)使用一(yī)种相对标准的方法(fǎ)来解释(shì)暗物质的存(cún)在，这种方法就是测量星系当中(zhōng)气体(tǐ)在X轴上距(jù)离星系中心(xīn)的距离，以及(jí)在Y轴上气体的(de)旋(xuán)转速(sù)度。如果(guǒ)出现(xiàn)异常的结(jié)果(guǒ)，就(jiù)认为(wèi)是由暗物质的力量进入其中。

于是(shì)科学家们通过射(shè)电(diàn)望远镜测量了距离星系(xì)中心更远距离的氢元素，发现它们的旋转速度并不符合牛顿(dùn)的力学定律。我们(men)的太阳系(xì)也不例(lì)外(wài)，太阳系位于(yú)银河系的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万(wàn)光年，根据(jù)万有引力定律进行计算，太阳系的运(yùn)行速度应(yīng)该(gāi)是160千米/秒(miǎo)，但实际(jì)上，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕(rào)银河系旋(xuán)转，这个实际速度远(yuǎn)远大于理论速度，那么产(chǎn)生以上这种向心加速度的原(yuán)因很可能就是存在着一种我们看(kàn)不到的(de)物质(zhì)，是这些暗物(wù)质的(de)引力效应将(jiāng)星(xīng)系聚集在了一(yī)起。

也是从这时(shí)开始，越来越多的研究人员开始相信暗物质(zhì)的存在。科学(xué)家(jiā)根据星系外恒星(xīng)轨道的速度，估(gū)算(suàn)在星(xīng)系当中暗物(wù)质(zhì)的(de)质量(liàng)占整个星(xīng)系(xì)质量(liàng)的85%。但是，暗物质(zhì)并不是(shì)唯(wéi)一(yī)可以解释这个现象(xiàng)的(de)原因(yīn)。在一项新的研究当中，科学家们(men)发现，几(jǐ)乎(hū)没有引力(lì)效应(yīng)的遥远恒星之间，也(yě)会出现速度(dù)上的微小(xiǎo)差(chà)异。另(lìng)外，天(tiān)文学家还(hái)发现(xiàn)了一个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球(qiú)大约2.5亿光年(nián)，大小和银河(hé)系(xì)不多，但是星(xīng)系(xì)当中存在的恒(héng)星(xīng)数量却(què)只(zhǐ)有银河系的千分(fēn)之(zhī)一。

所(suǒ)以在理论上，该星系必须存在暗物质，否(fǒu)则就会分(fēn)崩离析。但是科学家们使(shǐ)用最先进的望远镜对(duì)其进行了40个小(xiǎo)时的(de)详细测量之后，发(fā)现星系中的恒(héng)星(xīng)运动是可以用正常的物质和力学定律来解释(shì)的。那么又有人(rén)提出，也许该星系的暗物(wù)质，已经被附近的(de)另一个大星(xīng)系剥离了。奇怪的(de)是，它的附近没(méi)有任(rèn)何星系存(cún)在。造(zào)成这些(xiē)现象的除(chú)了(le)暗物(wù)质的假(jiǎ)说之外，另一(yī)种可能就是人类对(duì)引力的理(lǐ)解还不(bù)够(gòu)全(quán)面，引力(lì)很可(kě)能在不(bù)同尺度空间中的工作(zuò)方式(shì)是(shì)不(bù)同(tóng)的，这意(yì)味着在行星系尺度中的天体会沿着它们(men)的轨道，按照(zhào)我们所理(lǐ)解的方式运(yùn)动。但是上(shàng)升到星系和星团(tuán)的尺度(dù)，引力之间的(de)相互作用(yòng)则是不同的(de)方式。对(duì)于在星系(xì)团之间的相(xiāng)互作用(yòng)，科学家还引入了(le)外部场效(xiào)应的概(gài)念，指(zhǐ)的是(shì)在(zài)数(shù)百万光年的(de)规(guī)模上，巨大(dà)的质量之间会(huì)产(chǎn)生对彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论成立，这意味着我们(men)需要对现在(zài)的物理定律进行修正，这些发(fā)现(xiàn)也让很多人认为暗物质假说理论就此终结。但是(shì)在(zài)宇宙当中还(hái)有关于(yú)暗物质(zhì)存在的其(qí)他的理论(lùn)证据，这些(xiē)理论证据是蒙德理论所没法解(jiě)释的“引力透镜”。

径(jìng)向距离为(wèi)37亿光(guāng)年的(de)子弹星系团，由两个碰撞(zhuàng)的星系团所组(zǔ)成(chéng)，类似这样的星团，它们大部分的普通(tōng)质(zhì)量都在星系的气(qì)体(tǐ)当(dāng)中。当(dāng)星团以(yǐ)1000万(wàn)公里/小(xiǎo)时发生(shēng)碰撞的(de)时(shí)候(hòu)，星际气体的相互作用就(jiù)会导致温度的(de)急剧升高，速(sù)度大幅降低。所以(yǐ)在理论上，在碰撞之后，子弹星(xīng)系团(tuán)大部分的质量将(jiāng)位(wèi)于所有(yǒu)这(zhè)些气体(tǐ)所在(zài)的中间区域。那么我(wǒ)们通过什么来验证它的(de)质量(liàng)区域(yù)到底是不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传回了宇宙(zhòu)当中第一张全彩的高清照(zhào)片，在照(zhào)片中我们可以明显地看到很多(duō)星(xīng)系似乎(hū)被拉(lā)伸产(chǎn)生(shēng)了巨大的形变。其实这些星系本身并不是真的(de)被扭曲了(le)，也不是韦伯(bó)望远镜出了什么(me)问题(tí)，而是这(zhè)样极(jí)遥远的天(tiān)体(tǐ)和(hé)我们(men)地球上的观(guān)测者(zhě)之间。被一个质量超(chāo)级(jí)巨大(dà)的天体遮(zhē)挡，这(zhè)个超大质量的东西的(de)引力(lì)，会(huì)使(shǐ)身后更遥远星系的光都发生了扭曲(qū)。这(zhè)个现(xiàn)象(xiàng)就是引力(lì)透镜效应。这(zhè)个巨大的天体可能是(shì)超大质量的(de)黑洞或者是暗物(wù)质。

所以当(dāng)人们对子弹星系团(tuán)观测的时候，发现(xiàn)它的大质量区域(yù)并不是在中(zhōng)间，而是在两侧。所以(yǐ)最好的解(jiě)释(shì)方(fāng)法就(jiù)是当星团发生(shēng)全部的碰(pèng)撞时，可被观(guān)测到(dào)的(de)质量气(qì)体(tǐ)被(bèi)卡在了中间(jiān)，暗物质则直接通过(guò)了这个(gè)区域，并(bìng)在两边形(xíng)成了引力透镜。对子弹星系团的引力透镜研究(jiū)也被认为是(shì)暗物质存在的迄今为止最好的理论证(zhèng)据。

除此之(zhī)外，还有来(lái)自宇宙当中最古老(lǎo)的光。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之(zhī)后(hòu)，可见光终(zhōng)于(yú)可以畅通无(wú)阻地穿(chuān)越(yuè)在宇宙当中了。经过了130多亿(yì)年之后，这些光在宇宙空间(jiān)背景上留(liú)下了各相同性的(de)微波(bō)辐射。其中红色的部分(fēn)表示(shì)温度(dù)较(jiào)高的区域，蓝色则表(biǎo)示相对较冷(lěng)的区(qū)域(yù)，但实际上它(tā)们之(zhī)间(jiān)的温差只有万分之一。

科学(xué)家(jiā)们通过对前景(jǐng)背景分离后的二(èr)值(zhí)图像进(jìn)行连(lián)通(tōng)域提取和标(biāo)记之后发现，如果宇宙当中没(méi)有暗(àn)物质(zhì)，图形看起来不应该是这样的，而随着(zhe)暗物质(zhì)的增(zēng)加，一些峰(fēng)值的(de)幅度会(huì)减小，才(cái)变得(dé)看起来(lái)“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙(zhòu)微波(bō)背(bèi)景辐射的测量(liàng)值，我们需要的暗物质(zhì)大约是普(pǔ)通物质(zhì)的5倍。这个数字与解释星系(xì)当中恒(héng)星(xīng)运(yùn)动(dòng)所(suǒ)需要的暗物质比(bǐ)例是一(yī)致的。这就意味着。

用了(le)一个简单的理论框架，就很好地解(jiě)释(shì)了(le)很多不同的观测(cè)结果。而(ér)暗物(wù)质的本(běn)质就是宇宙(zhòu)当中存在(zài)着某(mǒu)种类型的粒子，它们不参与任(rèn)何其他的(de)电(diàn)磁作用，只(zhǐ)通过引力来相(xiāng)互作用。所以如果能够找到这(zhè)种(zhǒng)粒子的(de)存在，就相当于找到了暗物质存在(zài)的实(shí)际证据。这种粒(lì)子到(dào)底(dǐ)是什么？科(kē)学家们已经(jīng)提出了(le)数(shù)十种的假想目(mù)标，而(ér)要寻找这些(xiē)不同的目标粒子所需(xū)要的实验方式也不相同。在(zài)过去的几(jǐ)十年当中，人类为了寻找这些看不(bù)见、摸不到，几乎不会与常规(guī)物质相互作用的“暗(àn)物(wù)质(zhì)”，科学家们已经进行(xíng)了超过(guò)50次(cì)的实验，却没(méi)有(yǒu)任何实质性的发现，除了一(yī)个地方，意大(dà)利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯(sī)山(shān)脉。

在山下1400米处的地下(xià)矿井(jǐng)当中，藏(cáng)着(zhe)地(dì)球上最大的地(dì)学(xué)实验(yàn)室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼(lóu)高的(de)探测器，一直致力于寻找(zhǎo)暗物质粒子的周期性震(zhèn)荡。

小兔子被蛇用两根WRITEAS，小兔子被蛇用两根做了ta-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(zì)1997年以来(lái)，这(zhè)里的(de)科学家声称观测到了某种信号。经过(guò)了20多年的数据收集，人们发现了一个(gè)有趣的事情。探(tàn)测率会(huì)在(zài)每年(nián)的6月份(fèn)达到峰(fēng)值，然后(hòu)在11月降到(dào)最低，而且在20年(nián)当中每年都(dōu)是(shì)一样(yàng)。一(yī)些科学家认为这可能是人类发现暗物(wù)质(zhì)的第一个直(zhí)接证据。

但是为什么(me)暗物质会产(chǎn)生周期性的年(nián)度信号呢(ne)？刚(gāng)才我(wǒ)们(men)讲了太(tài)阳系正在(zài)以220公里/秒的速(sù)度(dù)围绕着(zhe)银(yín)河(hé)系(xì)进行移动，那么如果暗(àn)物质(zhì)存在宇宙(zhòu)当中，这(zhè)意味着我们也在以这样的速度在(zài)穿越着暗物质流，这个过程(chéng)中会产生相应的振荡，同时地球又以30公里/秒的(de)速度围绕太阳进(jìn)行旋转。所(suǒ)以有半年的时间(jiān)，地球围(wéi)绕太阳(yáng)的方向与太阳环绕银河系的方向是一致的，而(ér)另外半年则(zé)与(yǔ)之相(xiāng)反(fǎn)。

而在6月份的时候，地(dì)球(qiú)与太阳的方(fāng)向(xiàng)正好达到完全(quán)一致，这(zhè)是理(lǐ)论(lùn)上地球(qiú)穿越暗(àn)物(wù)质流最快的时段(duàn)。而在11月份，又(yòu)恰好达到了(le)最慢值(zhí)。尽管在实(shí)际的(de)情(qíng)况中，太阳系相对银河(hé)系的平(píng)面呈现了(le)60度(dù)的倾斜，但是这(zhè)并(bìng)不影(yǐng)响这(zhè)个理论的有(yǒu)效性。

因此科(kē)学家认为这可以(yǐ)用(yòng)来解释，研究人员们所(suǒ)观测(cè)到的周期(qī)性信号。当(dāng)然(rán)也(yě)可能有其他的情况，造成这种年度周期信号的差异也可能是温度(dù)、湿度、土壤(rǎng)中的(de)水分、高山上的(de)积(jī)雪，甚(shèn)至连意(yì)大利游客(kè)的数量也符合这个周(zhōu)期的规律(lǜ)。

所以，科学(xué)家们又在南半球建立了一(yī)个几乎相同的(de)实验(yàn)室，这里的季节(jié)与之(zhī)前(qián)的(de)实验室正好相反，而在这里(lǐ)，地(dì)球穿(chuān)过暗物质流的运动特(tè)征和第一个实验室是一(yī)样的。

因(yīn)此，如果在这里可(kě)以得到相(xiāng)同的信号，就可以成为暗(àn)物(wù)质所存在的非常有力(lì)的证据了。但是由于这个实验室刚刚建(jiàn)成不久，所(suǒ)以截至目前还无法提供(gōng)相(xiāng)应的数(shù)据支(zhī)持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射一(yī)台新的望(wàng)远(yuǎn)镜，这台太空望远镜叫做(zuò)“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望(wàng)远镜相(xiāng)同，但它的(de)宽视场仪(yí)器提(tí)供的视野(yě)是哈勃红外仪(yí)器的100倍。南希格雷斯罗(luó)曼太空望远镜其中一(yī)个关键的用途就是探索暗物质背后的奥(ào)秘，对于探测的结果，我们只(zhǐ)能拭目以待了。费米(mǐ)实验(yàn)室粒子天体物理中心的科学(xué)家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如(rú)果暗物质存(cún)在(zài)，它(tā)们极(jí)有可能拥有另(lìng)一种神秘的(de)效应，这种暗(àn)物质效应(yīng)，会支持宇宙当中生命的诞生，或(huò)者(zhě)说是生命进化的一个重要(yào)因(yīn)素。

如果这一(yī)理论得到进一步的(de)证实(shí)，那么遍布宇宙当中(zhōng)的暗物质(zhì)会不会意味(wèi)着人类并(bìng)不孤(gū)单呢？或许在宇宙当中某个(gè)角落的行星上，暗物质正在通过(guò)这样(yàng)的效应(yīng)创造生命(mìng)。当然，这些推论的大(dà)前提是要先找到暗物质存(cún)在的(de)实际证据。那么小伙伴们，你们(men)觉得(dé)暗(àn)物质到底存不存在呢(ne)？喜欢(huān)请点赞，你的支持是(shì)我更新的动力(lì)！

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