宇宙是“人为制(zhì)造(zào)”的？为何会(huì)存在科(kē)学无法(fǎ)解释(shì)的“暗物质(zhì)”？暗物质又(yòu)究竟是什么？人(rén)类(lèi)为了寻(xún)找暗物质存在的证(zhèng)据，科学家(jiā)们在过去的几(jǐ)十年当中进行(xíng)了超过50次(cì)的长期实验，但是却没(méi)有(yǒu)发现任(rèn)何(hé)的有效(xiào)证据。除(chú)了一个地方，在1687年(nián)出(chū)版的(de)自然(rán)哲学数(shù)学原理一(yī)书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了万有引(yǐn)力定律，它揭示了宇宙中天(tiān)体运动的规律(lǜ)。往后的几百年来，当天(tiān)文学家们发(fā)现某些天体运行轨道出现异常(cháng)，不符合万有引力定律(lǜ)的时候，他们(men)就会知道，周(zhōu)围一(yī)定有未知的天(tiān)体通(tōng)过引力在摄动它的轨道(dào)。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星(xīng)运行轨道的异常，推算并且发现了海王星的存在。另外(wài)，哈雷彗(huì)星、冥王星的发(fā)现(xiàn)都是应用万有(yǒu)引力(lì)定律所取得(dé)重大天文成就的(de)例子。但是这些发现都是在恒星系统的尺度当中，可当我们上升到星系或者是星团的(de)尺度，事情就开始变(biàn)得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹(zī)威基(jī)正在研究(jiū)和测量(liàng)后发星(xīng)系团的质(zhì)量。这是(shì)一个由(yóu)数千个星(xīng)系所(suǒ)组成的巨大星系团，这些(xiē)星系被引力束缚在一起。测量星(xīng)系团的质量(liàng)一般会(huì)使用到两种方法，当两(liǎng)种方(fāng)法结果一致，就可以确定其质量的范围。

第一(yī)种是(shì)获得其"光度学的质量(liàng)"，需要的数据是测量各(gè)个(gè)星系(xì)的光(guāng)度。

第二种是动力学质量的计算，是利用光谱红移测(cè)量星系团中的(de)各个星系相对于星系团的运动速度。当测量(liàng)结果出来之(zhī)后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动力学(xué)质量”竟然是“光度学(xué)质量”的400倍。这(zhè)意(yì)味着，后发(fā)座星系团有99%的(de)质量消失了，或者说这99%的(de)质量并不以可见光的(de)形式所存在，我(wǒ)们(men)无法看到。最诡异的是(shì)，在测量速度的过程(chéng)中，兹威基发现星系(xì)团中很多(duō)星(xīng)系的速(sù)度比理论上要快得(dé)多，按照牛顿的(de)运动学定(dìng)律，仅靠这些可(kě)见(jiàn)星系的质量所产(chǎn)生的(de)引力是(shì)无法将它们束(shù)缚在星系团内的(de)，它(tā)们(men)早就应(yīng)该被抛出星系团之外了，除非有一种神秘的力量在起作用，这种力(lì)量来(lái)源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提出了这(zhè)样(yàng)部(bù)分不可见(jiàn)的暗质，它不发散光、吸光、反(fǎn)射(shè)光(guāng)，但是它们却占据着(zhe)宇宙中绝大部(bù)分的质量。只是当(dāng)时的(de)人们对这样的一种说法不屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这个词才再一次出(chū)现。天(tiān)文学(xué)家(jiā)维拉鲁宾和肯(kěn)特福特在观(guān)测仙女座星系中的恒星运动。理论上来说，距离(lí)中(zhōng)心越(yuè)远(yuǎn)的恒星(xīng)在其(qí)轨道上的运行(xíng)速度就会越慢。但是他们观测的(de)结果(guǒ)却让人(rén)感到(dào)不可思议。

随着(zhe)与中心距(jù)离(lí)的(de)增加，恒(héng)星的旋转速度几乎(hū)保持(chí)不变。可是(shì)根(gēn)据牛顿的(de)万(wàn)有引力(lì)定(dìng)律，在星系当中如果(guǒ)没有足够大的质量来(lái)吸引它们(men)，这些外(wài)围的(de)恒星早就被甩到(dào)宇宙当中(zhōng)了。基于(yú)这(zhè)种现象(xiàng)，科学家(jiā)们会使用(yòng)一种(zhǒng)相对标准的(de)方法来解释暗(àn)物质的存在(zài)，这种方法就是测量星(xīng)系当中气(qì)体在(zài)X轴上距离(lí)星系中心的距(jù)离，以及(jí)在Y轴上气体(tǐ)的旋转(zhuǎn)速度。如果出(chū)现异常的结果，就(jiù)认为是(shì)由暗物(wù)质的力量进入其中。

于(yú)是科学家(jiā)们通过(guò)射电(diàn)望(wàng)远镜(jìng)测量了距离星系中心(xīn)更远距离的氢(qīng)元素，发现它们的旋转速度并不符(fú)合牛顿的力学定(dìng)律。我们的太阳系也不例外，太(tài)阳(yáng)系位(wèi)于(yú)银河系的第三悬臂之上，距离银河系中心(xīn)2.6万光年，根据万有(yǒu)引力定律进行(xíng)计算，太阳系(xì)的运行速度应该是(shì)160千米(mǐ)/秒，但(dàn)实际上(shàng)，太阳系正(zhèng)在(zài)以220千米/秒(miǎo)的(de)速度围绕银河系(xì)旋转，这个实(shí)际速度远远大(dà)于理论速度，那(nà)么产生以(yǐ)上这种向心(xīn)加(jiā)速(sù)度的(de)原因很可能(néng)就是存在着一种我们看不到(dào)的物(wù)质，是(shì)这(zhè)些(xiē)暗物质(zhì)的引力效应将(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(rén)员开始相信暗(àn)物质(zhì)的(de)存在(zài)。科(kē)学家根据星系(xì)外恒星轨道的速度(dù)，估算在(zài)星系当中(zhōng)暗物质(zhì)的(de)质(zhì)量占(zhàn)整个星系质量的85%。但是，暗物(wù)质并不是(shì)唯一可以解释这(zhè)个现象(xiàng)的(de)原因。在一项新(xīn)的(de)研究当中(zhōng)，科(k王宝强身价多少亿，马蓉分了王宝强多少家产ē)学家(jiā)们发(fā)现，几(jǐ)乎(hū)没有引力效应的遥(yáo)远(yuǎn)恒星(xīng)之(zhī)间，也会出现速度上的微(wēi)小(xiǎo)差异。另外，天文学家还发现(xiàn)了一个(gè)反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星系当中存在(zài)的恒(héng)星数量却只有银河系(xì)的千分之(zhī)一。

王宝强身价多少亿，马蓉分了王宝强多少家产ng="async" data-ratio="0.5835579514824798" data-type="jpeg" data-w="1484" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/a67445eab7c8392.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

所(suǒ)以(yǐ)在(zài)理论上，该星系必须存在暗物(wù)质，否则就会分崩离析。但是科学家们使用最先进的望远镜对其进(jìn)行了40个小时(shí)的详细(xì)测(cè)量之后，发现星系中的恒(héng)星运动是(shì)可以用正常的(de)物质和力学定律(lǜ)来解释的。那么又有人(rén)提出，也(yě)许该星(xīng)系的暗物质，已经被附(fù)近的另一个大星系剥(bō)离了。奇怪的是，它的附近没有(yǒu)任何星系存在(zài)。造成这些现象的除了暗物质的假说之(zhī)外，另一种(zhǒng)可能就是人类对引力的(de)理解还(hái)不够(gòu)全面(miàn)，引力(lì)很可能在不同尺度空间中的工作方式是不同的，这意(yì)味着在行星(xīng)系尺(chǐ)度中的天(tiān)体会沿着它们的轨(guǐ)道(dào)，按照我们所理解(jiě)的方(fāng)式运动。但是上升到星系和星团(tuán)的尺度，引力之间的相互作用则是不同的(de)方式。对于(yú)在(zài)星(xīng)系团之间的相互作用，科(kē)学家还引入了外部场效(xiào)应(yīng)的概念，指(zhǐ)的(de)是在数百万光年的规模上，巨大的质(zhì)量之间会产(chǎn)生对彼(bǐ)此特殊(shū)的效果，这个理(lǐ)论(lùn)叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成(chéng)立，这意(yì)味着我们(men)需要对现在的物理定律(lǜ)进行修正，这(zhè)些发(fā)现也让很多人认为暗物质假说理论就此终结。但是(shì)在宇(yǔ)宙当(dāng)中还有关于(yú)暗物(wù)质存在的其他的理(lǐ)论证据，这(zhè)些理论证据是蒙德理论(lùn)所(suǒ)没法(fǎ)解释(shì)的“引力(lì)透镜”。

径向(xiàng)距离为37亿光(guāng)年的子(zi)弹星系团(tuán)，由两(liǎng)个碰撞的星系团所组成，类似这样的星团，它们大部分的普通质量都在星(xīng)系(xì)的(de)气体当中。当星(xīng)团以1000万公(gōng)里(lǐ)/小时发生(shēng)碰撞的(de)时候，星(xīng)际气(qì)体的相互作用就(jiù)会导(dǎo)致温(wēn)度的急剧(jù)升高，速度大幅降低。所以(yǐ)在理论上(shàng)，在碰撞之(zhī)后，子(zi)弹星系团大(dà)部分的质量将位(wèi)于(yú)所有这些气体所在的中间区域。那么我们(men)通(tōng)过(guò)什么来验(yàn)证它的质量区域到(dào)底是不是集(jí)中在中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太(tài)空(kōng)望远(yuǎn)镜传回了宇宙当中第一(yī)张全彩的高清(qīng)照片，在照(zhào)片(piàn)中我(wǒ)们可以明显地看(kàn)到很多星系似乎被拉伸产(chǎn)生了巨大的形变。其实这些星(xīng)系(xì)本身并(bìng)不是真(zhēn)的(de)被扭曲了，也不是韦(wéi)伯望远镜出了什么问(wèn)题，而(ér)是(shì)这(zhè)样(yàng)极(jí)遥(yáo)远的天体(tǐ)和我们地球上的观测者之间。被一个质量(liàng)超(chāo)级巨大的天(tiān)体(tǐ)遮挡，这(zhè)个超(chāo)大质量(liàng)的东西的引力，会使(shǐ)身后更遥(yáo)远星系(xì)的光都发生了(le)扭曲(qū)。这(zhè)个现象就是(shì)引力透镜效应。这个巨大的天体可能是超(chāo)大质(zhì)量的(de)黑洞或者是(shì)暗物质。

所以当(dāng)人(rén)们对子弹星系团观测的时候(hòu)，发现它的大质(zhì)量区域并不是在中间(jiān)，而是在(zài)两侧(cè)。所(suǒ)以最好的解(jiě)释(shì)方法就是(shì)当星团发生全部的(de)碰(pèng)撞时(shí)，可被观测(cè)到的质(zhì)量气体被(bèi)卡在了(le)中间，暗物质则直接通(tōng)过了这个区域，并(bìng)在两边形(xíng)成(chéng)了引力透(tòu)镜(jìng)。对子弹星(xīng)系团的引力透镜研究也被(bèi)认为(wèi)是暗物(wù)质存在的迄(qì)今(jīn)为止(zhǐ)最好(hǎo)的理论(lùn)证据。

除此之外(wài)，还(hái)有(yǒu)来自宇宙(zhòu)当中最(zuì)古老(lǎo)的光。从宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年(nián)之(zhī)后，可(kě)见光终于可以(yǐ)畅通无阻(zǔ)地穿越在(zài)宇宙当中了。经(jīng)过(guò)了130多亿年之后，这些光在(zài)宇宙空间背景(jǐng)上留下了各(gè)相(xiāng)同性的微波辐射。其(qí)中红(hóng)色的部分(fēn)表示温度(dù)较高的区域，蓝色(sè)则表示相(xiāng)对较冷的区域(yù)，但实际上它(tā)们之间的温差只有万分之一。

科学(xué)家(jiā)们通过对前景背景分离后的二值(zhí)图像进行连通域(yù)提取和标记之后发(fā)现，如果宇宙当(dāng)中没有暗(àn)物质，图形看起(qǐ)来不(bù)应该是这(zhè)样(yàng)的(de)，而(ér)随着暗物质的增(zēng)加，一些(xiē)峰值的幅度会减小，才变(biàn)得看(kàn)起来“和谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波背景(jǐng)辐射的测量(liàng)值，我们需(xū)要的暗物(wù)质(zhì)大约是普(pǔ)通(tōng)物质(zhì)的5倍。这个数(shù)字(zì)与解释星(xīng)系当(dāng)中(zhōng)恒星运(yùn)动所需要的暗物质比例是(shì)一致的。这就(jiù)意味着。

用了一个(gè)简单的理论框(kuāng)架(jià)，就很好地解释了很多不同的观(guān)测结果。而暗物质的本(běn)质就是宇宙当中存在着某种类型的(de)粒子，它们不参与任何(hé)其他的(de)电(diàn)磁作用，只通过引(yǐn)力来相(xiāng)互(hù)作用。所以(yǐ)如果能够找到这(zhè)种粒子(zi)的存在，就相当于找到了(le)暗(àn)物质存在的实际(jì)证(zhèng)据。这种粒子(zi)到底是什么？科学家们(men)已(yǐ)经提出了数十种(zhǒng)的假想目(mù)标，而要寻找这些不同的目标粒子所需要的实验方式也不相同。在过去的(de)几十年当中，人(rén)类为了(le)寻找这些看不见、摸不(bù)到(dào)，几(jǐ)乎不(bù)会与常规物质(zhì)相互作用的(de)“暗(àn)物(wù)质”，科学家们已(yǐ)经(jīng)进行了超过50次的实验，却没有(yǒu)任何(hé)实(shí)质(zhì)性的发现，除了一个地方，意大(dà)利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿(kuàng)井当中，藏(cáng)着(zhe)地球上最大的地(dì)学实验室，这个实(shí)验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高的探测器，一(yī)直致力(lì)于(yú)寻找暗(àn)物质粒(lì)子的周(zhōu)期性震荡。

自1997年以来，这里的科(kē)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(fā)现了一个有趣的事情。探测率会在每年的6月份达到峰值，然后在(zài)11月降到最低，而且在20年当中(zhōng)每年(nián)都是一样。一些科学(xué)家认(rèn)为这可能是人类发现(xiàn)暗(àn)物(wù)质的第一个直接证据。

但是为什么暗物(wù)质会(huì)产生周期性的年(nián)度信号(hào)呢？刚才我(wǒ)们讲了太(tài)阳系正在以220公里/秒(miǎo)的速(sù)度围绕着银河(hé)系进行移动，那么如果暗物质存在宇宙当中(zhōng)，这(zhè)意味着我们也在(zài)以这样的速度在穿越着暗物质流(liú)，这个过程中会(huì)产(chǎn)生相(xiāng)应的振荡，同时地球(qiú)又以30公(gōng)里/秒(miǎo)的速度(dù)围绕太阳进行(xíng)旋转。所以有(yǒu)半年(nián)的时间，地球围绕太阳的方向(xiàng)与太阳环绕银(yín)河系的方(fāng)向是一(yī)致的(de)，而另外半年则与之相反(fǎn)。

而在6月份的时候，地球与太阳的方向正好达到完全一致，这是(shì)理论上地球(qiú)穿越暗物质流(liú)最快(kuài)的时段(duàn)。而在11月份，又恰好达(dá)到(dào)了最(zuì)慢(màn)值(zhí)。尽管在(zài)实际的情况(kuàng)中，太阳系(xì)相对银河系的平面呈现了(le)60度的(de)倾斜，但是这(zhè)并不影(yǐng)响这个(gè)理论的有(yǒu)效性。

因此科学家认为(wèi)这(zhè)可以用来解(jiě)释，研(yán)究人员(yuán)们所观测到的(de)周期性(xìng)信号。当然也可能有其他的情况(kuàng)，造成这种年度周期(qī)信号的差异(yì)也可能(néng)是温度、湿度、土(tǔ)壤(rǎng)中(zhōng)的水分、高(gāo)山(shān)上的积(jī)雪，甚至连意大(dà)利游客的数(shù)量也符合这个周期(qī)的(de)规律。

所以，科(kē)学家们又(yòu)在(zài)南半球(qiú)建立(lì)了一个(gè)几乎(hū)相同的实验室，这里的季节与(yǔ)之前的(de)实(shí)验室正好相反，而在这里，地球穿(chuān)过暗物质流的运动(dòng)特征和第(dì)一个实(shí)验室是(shì)一样的(de)。

因此，如果在这里可以得到相(xiāng)同的信号(hào)，就可以成为暗物质所存在的非常有力的(de)证据了。但(dàn)是由于(yú)这(zhè)个实验室(shì)刚刚建成不久(jiǔ)，所以截至目前还无法提供相应(yīng)的(de)数据支持。另外(wài)，在2025年(nián)，NASA将会发射(shè)一(yī)台新的望远镜，这台太空望远镜(jìng)叫做“南希格雷斯罗(luó)曼”，它(tā)的主镜(jìng)大小(xiǎo)跟哈(hā)勃望远镜相(xiāng)同，但它的宽视场仪器(qì)提供的视野是哈勃红外(wài)仪(yí)器(qì)的100倍(bèi)。南希格雷(léi)斯罗曼太(tài)空望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)其(qí)中一个关(guān)键的用途就是探索暗物质背(bèi)后(hòu)的(de)奥(ào)秘，对(duì)于(yú)探测的结果，我(wǒ)们(men)只能拭目以(yǐ)待了。费米实验室粒子(zi)天体物理中(zhōng)心的(de)科学家(jiā)丹琥(hǔ)珀和(hé)贾森斯(sī)特芬研究发现(xiàn)，如果(guǒ)暗(àn)物质(zhì)存在，它们极(jí)有可能拥有另一(yī)种(zhǒng)神秘(mì)的(de)效应，这种暗物质(zhì)效应(yīng)，会支(zhī)持(chí)宇宙(zhòu)当中生命的诞生，或者说(shuō)是生命进化(huà)的(de)一个重要因素(sù)。

如(rú)果这(zhè)一理论(lùn)得(dé)到进一步(bù)的证实(shí)，那(nà)么遍布宇宙当中的暗物质(zhì)会不(bù)会意味着人类(lèi)并不孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当(dāng)中某(mǒu)个(gè)角(jiǎo)落的行星上，暗物质(zhì)正在通过这(zhè)样的效(xiào)应创造生命。当然，这(zhè)些推论的大前提是要先找到暗物质(zhì)存在的实际证据。那么(me)小伙伴们，你们觉(jué)得暗(àn)物质(zhì)到底存不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞(zàn)，你的支持是我更(gèng)新的动力！

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