宇宙(zhòu)是“人为制造”的？为何会存在(zài)科(kē)学无法解释的(de)“暗物(wù)质”？暗物质又(yòu)究竟(jìng)是什么？人类为了寻找暗(àn)物(wù)质存在(zài)的(de)证据，科学家(jiā)们(men)在过(guò)去(qù)的几十(shí)年当(dāng)中进行(xíng)了超过(guò)50次的(de)长期实验，但(dàn)是却没有发现任何的有效证据。除了一(yī)个地方，在1687年出版的自然哲学数学原(yuán)理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭示了宇宙(zhòu)中(zhōng)天体运动的(de)规(guī)律。往后(hòu)的几百(bǎi)年来，当天(tiān)文学家们发现某(mǒu)些天体运行轨道(dào)出现异常，不符合万有引力(lì)定律(lǜ)的时候，他(tā)们(men)就(jiù)会知道，周围一定有未知的天体(tǐ)通(tōng)过(guò)引力在摄(shè)动(dòng)它的轨道。比如在1846年(nián)，奥本勒(lēi)维耶就(jiù)通(tōng)过(guò)天王星(xīng)运(yùn)行轨道的异常(cháng)，推算并且发现(xiàn)了海王星的存在。另(lìng)外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发现都是应用万(wàn)有引力定律所取得(dé)重大天文(wén)成就的(de)例子。但(dàn)是这些发(fā)现都是在恒星(xīng)系统的尺度当(dāng)中，可当我们上升(shēng)到星系或(huò)者是星(xīng)团的(de)尺度，事情就开始变得诡异(yì)了。

1933年(nián)，瑞士的物理学(xué)家新联会是事业编制吗 加入新联会很厉害吗弗(fú)里茨兹威基正在研究和测量(liàng)后发星系团(tuán)的质量。这是一个由数千个(gè)星系所组成的巨(jù)大星(xīng)系团(tuán)，这些星系被引力束缚在一起。测量星(xīng)系团的质(zhì)量一般会使(shǐ)用到两(liǎng)种方法(fǎ)，当(dāng)两(liǎng)种方法结果(guǒ)一致，就可(kě)以(yǐ)确定其质量的范围。

第(dì)一种是(shì)获得其"光度学的质量"，需要的(de)数据是(shì)测量各个星系的光度。

第(dì)二种是动力(lì)学(xué)质量的计算(suàn)，是利用光谱(pǔ)红移(yí)测量星系团中的(de)各(gè)个(gè)星系(xì)相对于星(xīng)系团的运动(dòng)速度。当(dāng)测量结果出来之后(hòu)，兹威基(jī)彻(chè)底懵(měng)了，“动(dòng)力学(xué)质量”竟然是“光(guāng)度(dù)学质量(liàng)”的(de)400倍。这意味着，后发座星(xīng)系团有99%的质量消失了，或(huò)者说(shuō)这99%的(de)质(zhì)量并不以可见光的形式所存在，我(wǒ)们无法(fǎ)看到(dào)。最诡异的是，在(zài)测量速度(dù)的过(guò)程中，兹(zī)威基(jī)发现星系(xì)团中(zhōng)很多星系的速度比理论上要快得多，按照牛顿的运(yùn)动学(xué)定律(lǜ)，仅靠这些可见(jiàn)星系的质量所(suǒ)产(chǎn)生的引力是无法将(jiāng)它们束缚在(zài)星系(xì)团内的，它们(men)早就应(yīng)该被抛出星系团之外了，除非有一种神(shén)秘的力量在起作用(yòng)，这种(zhǒng)力(lì)量来源于某种隐(yǐn)形的物质。

据此，兹维基提(tí)出了这(zhè)样部分不可见的(de)暗质，它不(bù)发(fā)散光、吸光、反射(shè)光，但是它们(men)却占据着宇宙中(zhōng)绝大部分(fēn)的质量。只是(shì)当时的人(rén)们对(duì)这样的一种说法不屑一顾(gù)。

直(zhí)到40年之(zhī)后，“暗(àn)物质”这个词才再(zài)一(yī)次出现。天(tiān)文学家维拉鲁宾和肯特(tè)福特(tè)在观测仙(xiān)女座(zu新联会是事业编制吗 加入新联会很厉害吗ò)星(xīng)系(xì)中的恒星运动(dòng)。理(lǐ)论上来说，距离中心越(yuè)远的恒星(xīng)在其(qí)轨道(dào)上的运(yùn)行速度(dù)就(jiù)会越慢。但(dàn)是他们观测的(de)结果却让人感(gǎn)到不可思议(yì)。

随着(zhe)与(yǔ)中心距离的增加，恒(héng)星的旋转速度几(jǐ)乎保持不变。可是(shì)根据牛顿的万有引(yǐn)力定律(lǜ)，在星系当中如果没有足够大的(de)质量来吸引它们(men)，这(zhè)些外围的(de)恒星早就被甩(shuǎi)到(dào)宇宙当中了。基于(yú)这种现象，科学家们会(huì)使用一种相对(duì)标(biāo)准的(de)方法来解释暗物质的(de)存在，这种方法就是测量(liàng)星(xīng)系当中气(qì)体在X轴上距离星(xīng)系中(zhōng)心的距离，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋转(zhuǎn)速度。如果出现异常的结果，就(jiù)认为是(shì)由暗(àn)物质的力量进入其中。

于是(shì)科(kē)学家们通过射电望远镜测量了距离星系中心更远距离的氢(qīng)元素(sù)，发现它们(men)的旋转(zhuǎn)速度(dù)并不符合牛顿的力学(xué)定律。我们(men)的太阳系也不例外，太阳系位于(yú)银河系的第三悬臂之(zhī)上，距离(lí)银河(hé)系中心2.6万光(guāng)年，根据万有引力定律进行计算，太(tài)阳系的运行(xíng)速度应(yīng)该是160千米(mǐ)/秒，但实(shí)际上，太阳系正在以220千米/秒的速(sù)度围绕银(yín)河系旋转，这个实际速度远远(yuǎn)大于理论速度，那么产生以(yǐ)上这(zhè)种向心加速度的(de)原因(yīn)很可能就(jiù)是存在着一种我们看不到的(de)物质(zhì)，是这(zhè)些暗物质的引力效(xiào)应将星(xīng)系聚集在了一起。

也(yě)是从这(zhè)时开(kāi)始，越来(lái)越多(duō)的研究人(rén)员开始相信暗(àn)物质的存在(zài)。科学家根据(jù)星系外恒(héng)星轨道的速(sù)度，估算在星(xīng)系当中暗(àn)物质的质(zhì)量占整个星(xīng)系质量的85%。但是，暗物质并不是(shì)唯(wéi)一可以解释(shì)这个现象(xiàng)的(de)原因。在一项(xiàng)新的研究当中，科(kē)学家们(men)发现(xiàn)，几乎没(méi)有引力效应的遥(yáo)远恒星之间，也会(huì)出现(xiàn)速度(dù)上的微小差异。另外，天文学家还发现了一个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河系(xì)不多，但是星系当中存在的恒星数量却(què)只有(yǒu)银河(hé)系的(de)千(qiān)分之(zhī)一(yī)。

所以在(zài)理论上，该(gāi)星系必须存在暗(àn)物质，否(fǒu)则就会分崩离析(xī)。但是(shì)科(kē)学家们(men)使用(yòng)最先进(jìn)的(de)望远镜对其进行了40个小时(shí)的详细测量(liàng)之后，发现星系中的恒(héng)星(xīng)运动是可以用(yòng)正(zhèng)常的物质和(hé)力学定律来解释的。那(nà)么又有(yǒu)人提(tí)出，也许(xǔ)该星(xīng)系的(de)暗物(wù)质，已(yǐ)经被(bèi)附近的(de)另(lìng)一个大星系剥离了。奇怪(guài)的是，它的(de)附近没(méi)有任(rèn)何星(xīng)系存在。造成这些(xiē)现象的(de)除了暗(àn)物质的假说之外，另一种可(kě)能(néng)就是人新联会是事业编制吗 加入新联会很厉害吗(rén)类对引力(lì)的理(lǐ)解还(hái)不够全面，引力很可能在不同尺度空间中的工作方式是不同的(de)，这意(yì)味着在(zài)行星系(xì)尺度中的(de)天体会沿着它们的轨道，按(àn)照我们所(suǒ)理解的(de)方式运动。但(dàn)是上升到星系和星团的尺度，引力之间的相互(hù)作用则是不同的方式。对(duì)于在星系团(tuán)之间的相互(hù)作用，科学家(jiā)还引入了外(wài)部场效应(yīng)的概念，指的是在数百万光年的规(guī)模上，巨大的(de)质量之(zhī)间会(huì)产(chǎn)生对(duì)彼此特殊的效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理论成立，这意(yì)味着我们需要对(duì)现在的物理(lǐ)定律进行(xíng)修正(zhèng)，这(zhè)些发现也让很多人(rén)认(rèn)为暗(àn)物质(zhì)假说理论(lùn)就此终(zhōng)结。但(dàn)是在宇宙当(dāng)中还有关于暗(àn)物质存(cún)在(zài)的其他的理论(lùn)证据，这些理论证据是蒙德理论(lùn)所(suǒ)没法解(jiě)释的“引力透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光年的子(zi)弹星系(xì)团，由(yóu)两(liǎng)个碰(pèng)撞的星系团所组成，类似这样的星团，它们大部分的普(pǔ)通(tōng)质(zhì)量都在星系(xì)的气体当中。当(dāng)星团以1000万公(gōng)里(lǐ)/小(xiǎo)时(shí)发生(shēng)碰(pèng)撞的时候，星际气体的相互作用(yòng)就会导致(zhì)温度的急剧(jù)升高，速度(dù)大幅降低。所以(yǐ)在理论上，在(zài)碰撞之后，子弹星系团大部分(fēn)的(de)质量将位于所有这些(xiē)气体所在的中(zhōng)间区域。那(nà)么我们通过什么来(lái)验证它的质量区域到(dào)底(dǐ)是不是集中在中间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦(wéi)伯太空望(wàng)远镜传回了宇宙当中(zhōng)第一(yī)张(zhāng)全彩(cǎi)的高清照片，在(zài)照片中我们可以明(míng)显地看到很(hěn)多星系似乎被(bèi)拉伸产生(shēng)了(le)巨大的(de)形变。其实这些星(xīng)系(xì)本身(shēn)并(bìng)不是真的被扭曲了，也不是(shì)韦伯望远镜出了(le)什么(me)问题，而是这(zhè)样极遥远的天体(tǐ)和我(wǒ)们(men)地球上(shàng)的观测者之间。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这个超大质量的东西(xī)的引力(lì)，会使身(shēn)后更遥远(yuǎn)星系的(de)光都发生了扭曲。这个现(xiàn)象就是引力透镜效应。这个巨(jù)大的天(tiān)体可能是超(chāo)大质量(liàng)的黑洞或者是(shì)暗物质。

所以当(dāng)人(rén)们对(duì)子弹星系团(tuán)观测的时候，发(fā)现它的大(dà)质量(liàng)区(qū)域(yù)并(bìng)不是在中间(jiān)，而是在两侧。所以最好的解释方法就(jiù)是当星团(tuán)发生(shēng)全部的碰撞(zhuàng)时，可被观(guān)测(cè)到的质(zhì)量气体被卡在了(le)中间，暗物质则直接通过了(le)这个区域(yù)，并在两边形成了引力透镜。对子弹(dàn)星(xīng)系团的引力透镜研究也被认为是暗物(wù)质(zhì)存在的迄今(jīn)为止最好的理论(lùn)证(zhèng)据(jù)。

除此之外，还有来(lái)自宇宙当(dāng)中最古老的光。从宇宙大爆(bào)炸(zhà)开始，38万年之后，可见光终(zhōng)于(yú)可以畅通(tōng)无阻地(dì)穿越在宇宙当(dāng)中了。经过了130多亿年之后，这些(xiē)光在(zài)宇宙空间(jiān)背景上(shàng)留下了各相同性(xìng)的微波辐射。其中红色的(de)部分表(biǎo)示温(wēn)度(dù)较高的(de)区(qū)域，蓝色则表示相(xiāng)对较(jiào)冷的区域，但实际上(shàng)它们之间的温差(chà)只有万分之(zhī)一。

科学家(jiā)们通过对前景(jǐng)背景分离后的二值图像进行连通域提取和标记之后发(fā)现，如(rú)果宇宙当中没有暗物质，图形看起(qǐ)来(lái)不应该(gāi)是这样的，而随着暗(àn)物质的增加(jiā)，一些峰值的幅度会(huì)减小，才变得看起来(lái)“和(hé)谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射(shè)的测(cè)量值，我们需要的(de)暗物质(zhì)大约是普(pǔ)通物质的5倍。这个(gè)数字与解释星系当中恒星运动所需要的暗物质(zhì)比(bǐ)例是一(yī)致的。这就意味着。

用了一(yī)个(gè)简单的理(lǐ)论框架，就很好地(dì)解释了很(hěn)多不同(tóng)的观(guān)测(cè)结果。而暗物质的本质就是宇宙当(dāng)中存在着某种类(lèi)型的粒子，它们不参与(yǔ)任何(hé)其他(tā)的电磁作(zuò)用，只通过引力来相(xiāng)互作用(yòng)。所以如(rú)果(guǒ)能够找到这种粒子的(de)存在(zài)，就相当(dāng)于找到了暗(àn)物(wù)质(zhì)存在的(de)实际证据(jù)。这种粒子(zi)到底是什么？科学家(jiā)们已经(jīng)提出(chū)了数十种的假想(xiǎng)目标，而要寻找这些(xiē)不同的目标粒(lì)子所需要的(de)实验方式(shì)也不相同。在(zài)过去(qù)的几(jǐ)十年(nián)当中，人类为了(le)寻找(zhǎo)这些看不见、摸(mō)不到(dào)，几乎不会与常规物质(zhì)相互作用的“暗物质”，科(kē)学(xué)家们已经(jīng)进行(xíng)了超过(guò)50次的(de)实验，却(què)没(méi)有任何实质性的(de)发(fā)现，除(chú)了一个地方，意大利的格兰萨索山，隶(lì)属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处(chù)的(de)地(dì)下矿(kuàng)井当中，藏着地球(qiú)上最大的地学(xué)实验室(shì)，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层(céng)楼高的探测(cè)器，一(yī)直致力于寻找(zhǎo)暗物(wù)质粒子的周期(qī)性震荡。

自1997年以来，这里的科学家(jiā)声称(chēng)观测到了某种(zhǒng)信号。经过(guò)了20多年的数据收集，人们发(fā)现了(le)一(yī)个有趣的(de)事情(qíng)。探测(cè)率会在每(měi)年的6月份达到(dào)峰值，然后在11月降到(dào)最低，而且在20年当中每年都是一样(yàng)。一(yī)些科(kē)学家认为这可能是人(rén)类发现暗物质的第一(yī)个直接证据。

但是为(wèi)什么(me)暗(àn)物质会产生周期性的年度(dù)信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了(le)太阳系(xì)正(zhèng)在以220公里(lǐ)/秒的(de)速度围绕着银河系进行移动(dòng)，那(nà)么如(rú)果暗物质存在宇宙当中，这意味着我们也在以这样的速度(dù)在穿越着暗(àn)物(wù)质流(liú)，这(zhè)个过(guò)程中会(huì)产生相应的振荡，同时地球(qiú)又以(yǐ)30公里/秒(miǎo)的(de)速度围绕太阳进行(xíng)旋转。所以有半(bàn)年的时(shí)间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕(rào)银河系的(de)方向是一致的，而(ér)另外半年(nián)则与之(zhī)相反(fǎn)。

而在6月份的时候，地球与(yǔ)太阳的方向正好达(dá)到完全一致，这是理论上(shàng)地球穿越(yuè)暗物质流最快的时段。而在11月(yuè)份，又恰(qià)好达到了最慢值。尽管(guǎn)在实际(jì)的(de)情况中，太阳系相对银河系(xì)的平面呈现了60度的倾(qīng)斜，但是这并不影响这个(gè)理论的有(yǒu)效性。

因此科学(xué)家认为这可以用来解(jiě)释，研(yán)究人员们所观测到的周期性信号。当(dāng)然也可能有其(qí)他的情(qíng)况，造成这种年度周期信(xìn)号的差(chà)异也可能是温度(dù)、湿度、土壤中(zhōng)的水分、高山(shān)上(shàng)的积雪(xuě)，甚至连意大利游客的(de)数量也(yě)符合这个周期的规(guī)律。

所(suǒ)以，科学家们又在南半(bàn)球建立了一个几乎相同的(de)实验室，这里的季(jì)节与之前的实验(yàn)室(shì)正好相(xiāng)反，而(ér)在这里，地(dì)球穿过暗物(wù)质流的运动(dòng)特征和第一(yī)个实验室(shì)是一(yī)样的。

因此，如果在这里可以得到相同的信号，就(jiù)可以成为暗物(wù)质所存在的非常有力的证据了。但是由(yóu)于这个(gè)实验(yàn)室刚刚建成不久，所以截至(zhì)目前还无法提(tí)供(gōng)相应的数(shù)据支持(chí)。另(lìng)外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的(de)望远镜(jìng)，这(zhè)台(tái)太空望远镜叫(jiào)做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它(tā)的主镜大小跟(gēn)哈勃(bó)望远镜(jìng)相同，但它的(de)宽视场仪器(qì)提供的视野(yě)是(shì)哈(hā)勃红外仪器(qì)的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中一个(gè)关键的(de)用途就是探索暗物质(zhì)背后的奥秘(mì)，对于探测的结果，我们只能拭目以待了。费(fèi)米实(shí)验室粒子天(tiān)体物理(lǐ)中心的科学(xué)家丹琥(hǔ)珀和贾森斯特芬研(yán)究发现，如(rú)果暗(àn)物质存(cún)在，它们极有(yǒu)可能拥有另一种神秘(mì)的效应，这(zhè)种暗(àn)物质(zhì)效应，会支持宇宙(zhòu)当中(zhōng)生命的诞生，或者(zhě)说是生命进化的一个重要(yào)因素(sù)。

如(rú)果这一理论(lùn)得到进一步(bù)的证实，那么遍布宇宙当中的(de)暗物质会不会意味着(zhe)人类并不(bù)孤(gū)单(dān)呢？或许在宇宙当中(zhōng)某(mǒu)个角落(luò)的(de)行星上，暗物质正(zhèng)在(zài)通过这样的效应(yīng)创造生命(mìng)。当然(rán)，这些推论的大前提是要(yào)先找(zhǎo)到暗物质存在(zài)的实(shí)际证据。那(nà)么(me)小伙伴们，你们觉得暗(àn)物质(zhì)到底存不存在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支持(chí)是我更新(xīn)的动力(lì)！

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