宇宙(zhòu)是“人为(wèi)制造(zào)”的？为何会存在(zài)科学(xué)无法解释的“暗(àn)物质”？暗物质又究竟是什么？人类为(wèi)了寻找暗物质存在(zài)的证据，科学家们在过去(qù)的几十年当中进行了(le)超过50次的长期实(shí)验，但是却没有(yǒu)发现任何的有效(xiào)证据。除了一(yī)个地(dì)方，在1687年出版的自然(rán)哲学数学原理一书(shū)中，埃萨克牛顿发(fā)表了万有引力定律，它揭示了宇宙中天(tiān)体(tǐ)运动的(de)规律。往后的(de)几百(bǎi)年来，当(dāng)天(tiān)文(wén)学家们发现某些天体运行轨道出现(xiàn)异常(cháng)，不符合(hé)万有(yǒu)引力定(dìng)律(lǜ)的时(shí)候，他们就会知道，周围(wéi)一定(dìng)有(yǒu)未知的天(tiān)体通(tōng)过引力在(zài)摄动它的轨道(dào)。比(bǐ)如在1846年，奥(ào)本勒维耶就通过天王星运行轨道的异常，推算并且(qiě)发现(xiàn)了海王星的存在。另(lìng)外，哈雷(léi)彗星(xīng)、冥王星的发现都(dōu)是应用(yòng)万有引力定(dìng)律所取得重大(dà)天文成(chéng)就的例子。但(dàn)是这些发现都是在恒星系(xì)统的尺度当(dāng)中(zhōng)，可当我们上(shàng)升(shēng)到星系或者是星团的尺(chǐ)度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理(lǐ)学家弗(fú)里茨兹(zī)威基正在(zài)研究和测量(liàng)后发星系团(tuán)的质(zhì)量。这是一个由(yóu)数千个(gè)星系(xì)所组成的巨大星(xīng)系(xì)团，这(zhè)些星系被(bèi)引(yǐn)力束缚(fù)在(zài)一起。测(cè)量(liàng)星系团的质量一般会使用到两种方法，当(dāng)两种方法结果(guǒ)一(yī)致，就可以(yǐ)确(què)定其质量的范围。

第一(yī)种是获(huò)得其"光(guāng)度学的质量(liàng)"，需要(yào)的数据是测量各个星(xīng)系(xì)的光度。

第二(èr)种是动力学质(zhì)量的(de)计(jì)算，是利(lì)用(yòng)光谱红移测量星系团中的各个星系相对于星(xīng)系(xì)团的运(yùn)动速度。当测量(liàng)结果出来之(zhī)后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度(dù)学质量”的400倍。这(zhè)意(yì)味着，后发座星系(xì)团有(yǒu)99%的质(zhì)量消失了(le)，或者(zhě)说这99%的质量并(bìng)不以可见光的(de)形(xíng)式所存在，我们无法(fǎ)看到。最(zuì)诡异的是，在测量速度(dù)的过(guò)程中，兹(zī)威(wēi)基(jī)发现星系团中(zhōng)很多星系的速度比(bǐ)理论上(shàng)要快(kuài)得多，按照牛(niú)顿(dùn)的(de)运动学定律，仅靠这些可见星系的(de)质量(liàng)所产(chǎn)生的引力(lì)是无法将它们束缚在星系团内的，它(tā)们早就应该(gāi)被抛出星系团之外了，除非有一种(zhǒng)神(shén)秘的力量在起作用，这(zhè)种力量来(lái)源于某种隐(yǐn)形的物质。

据(jù)此(cǐ)，兹维基提出了(le)这(zhè)样部分不可见的暗质，它不发(fā)散光、吸(xī)光(guāng)、反(fǎn)射光，但是它们却占据(jù)着宇宙中绝大部分(fēn)的质量。只是(shì)当(dāng)时的人们对(duì)这样的一种说法不(bù)屑(xiè)一顾(gù)。

直到(dào)40年(nián)之后，“暗物(wù)质”这(zhè)个词才再一次出现。天文学家(jiā)维拉鲁宾和肯特福特在观测(cè)仙(xiān)女座星系中的投笔从戎的故事简介，投笔从戎的故事主人公是谁恒星运动。理论上来(lái)说，距离中心越远(yuǎn)的恒星在其轨道上的运(yùn)行速(sù)度就(jiù)会越慢。但是他(tā)们观测(cè)的结果却让人感(gǎn)到不可思议。

随着与中心距离的(de)增加，恒星的旋(xuán)转速度几乎保(bǎo)持不(bù)变。可是(shì)根据牛(niú)顿的(de)万有引力定(dìng)律，在星系(xì)当中如果没有足够大的(de)质量来吸引(yǐn)它们，这些外围的恒星早就(jiù)被甩(shuǎi)到宇宙当中了(le)。基(jī)于这种现象，科学家们(men)会(huì)使用一种相对标(biāo)准的(de)方法来解释暗(àn)物质的存在，这种方法(fǎ)就(jiù)是测量星系当(dāng)中气体(tǐ)在X轴上距离星(xīng)系(xì)中心的距离(lí)，以及在Y轴上(shàng)气体的旋转速度(dù)。如果出现异常(cháng)的结果，就认为是由暗物质的力(lì)量进入其中。

于(yú)是科(kē)学(xué)家们通(tōng)过(guò)射电望远(yuǎn)镜测量了距离星系(xì)中心更远距离的氢元素，发(fā)现它们的旋转速度并不(bù)符合牛顿的力学(xué)定律。我们(men)的(de)太(tài)阳系也不例(lì)外(wài)，太阳(yáng)系位于银河(hé)系的第(dì)三(sān)悬臂之(zhī)上，距离银河系中心2.6万光年，根据(jù)万(wàn)有(yǒu)引力定律进(jìn)行计(jì)算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太(tài)阳系正(zhèng)在以220千(qiān)米/秒的速度围绕银河系旋转，这(zhè)个实(shí)际速(sù)度远远(yuǎn)大于理论速度(dù)，那么产生以上这(zhè)种向心加(jiā)速度的(de)原因很(hěn)可能(néng)就是存在(zài)着(zhe)一(yī)种我(wǒ)们看不到的物(wù)质，是这些暗(àn)物质的引力(lì)效应将(jiāng)星系(xì)聚集(jí)在了一(yī)起。

也是从这时开始(shǐ)，越来越多的研究人员开始相信暗物(wù)质的存在。科学家根据星(xīng)系(xì)外恒星轨道的速度，估算(suàn)在星系当(dāng)中(zhōng)暗物质的质量占整个(gè)星系质量的85%。但是，暗(àn)物质并(bìng)不是唯(wéi)一可以(yǐ)解释(shì)这个现象的原因。在(zài)一项新(xīn)的研究当(dāng)中(zhōng)，科(kē)学家们发现，几乎没有(yǒu)引力(lì)效应的(de)遥远恒星之间，也会出(chū)现速度上的微小差异(yì)。另外，天(tiān)文学家还发现了一(yī)个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光(guāng)年，大小和银(yín)河系不多，但是星系当(dāng)中存在的恒星数量却只有银(yín)河(hé)系的千分之一(yī)。

所以(yǐ)在理论上(shàng)，该星系必须(xū)存(cún)在暗物质(zhì)，否(fǒu)则就(jiù)会分(fēn)崩离(lí)析。但是(shì)科学家们使用最先进(jìn)的(de)望远镜对其进(jìn)行(xíng)了40个小时的详细测量之后，发现星系(xì)中的恒星运(yùn)动是可以用(yòng)正常的物质和力学定(dìng)律(lǜ)来(lái)解释的。那么又(yòu)有人(rén)提出，也(yě)许该(gāi)星系(xì)的(de)暗物(wù)质，已经被附近的(de)另一个大星系剥(bō)离(lí)了。奇怪的是，它的附近(jìn)没(méi)有任何(hé)星系存在。造(zào)成这(zhè)些现象的(de)除了暗物质的假(jiǎ)说之外，另一(yī)种可能就是人类(lèi)对引力的(de)理(lǐ)解(jiě)还不够全面，引力很(hěn)可能在不同尺度(dù)空间(jiān)中(zhōng)的工(gōng)作方式是不同的，这意(yì)味着(zhe)在行(xíng)星系尺度中的天体会(huì)沿着它们的(de)轨(guǐ)道，按照我们所理解(jiě)的方式运动。但是上升到星系(xì)和星团的尺度，引力之间(jiān)的相互(hù)作(zuò)用则是不同的(de)方式。对于在星系团之间的相(xiāng)互作用，科(kē)学家还引入了外部场效应的概(gài)念，指(zhǐ)的(de)是(shì)在数(shù)百万(wàn)光(guāng)年(nián)的规(guī)模上(shàng)，巨大的质量之(zhī)间会产生(shēng)对彼(bǐ)此特殊(shū)的效果(guǒ)，这个(gè)理论(lùn)叫(jiào)做MOND蒙德(dé)理论。如果(guǒ)MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意(yì)味着我们需要对现在的物理定律进行修正(zhèng)，这些发(fā)现也让很多(duō)人认(rèn)为暗物质假说理(lǐ)论就此(cǐ)终(zhōng)结。但是在宇宙当(dāng)中还有(yǒu)关(guān)于暗(àn)物质(zhì)存(cún)在(zài)的其他的理论证据，这(zhè)些理论证(zhèng)据是蒙德理论所没(méi)法解释的“引力透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光年的子弹星系团(tuán)，由两个碰撞的星系团所(suǒ)组(zǔ)成，类似这(zhè)样的星团，它(tā)们大(dà)部分的普通(tōng)质量都(dōu)在(zài)星系的气体当中(zhōng)。当星团(tuán)以1000万公里(lǐ)/小时发生碰(pèng)撞的时候，星际气体(tǐ)的相互作(zuò)用就(jiù)会导致温度的急剧升高，速度大幅降低。所以在(zài)理论上(shàng)，在碰(pèng)撞之后，子弹(dàn)星(xīng)系团大部分的(de)质量将位于(yú)所有这些气体所(suǒ)在的(de)中(zhōng)间(jiān)区域。那么(me)我们(men)通过什(shén)么(me)来验证它的质量区域到(dào)底(dǐ)是(shì)不是集中在(zài)中间呢？前(qián)不久(jiǔ)，詹姆斯韦(wéi)伯太空望远镜传回了宇宙当中第(dì)一张全彩的高清照片，在照片中我们可以明显地看(kàn)到很多星系似乎被拉伸产生了巨大的(de)形(xíng)变。其实这些星(xīng)系本身并不是真的被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出了什么问题(tí)，而是这样极遥远的天体和我(wǒ)们地球上的(de)观测者之(zhī)间。被(bèi)一(yī)个质量超级巨大的天体遮挡，这个(gè)超(chāo)大(dà)质量的东西的引(yǐn)力，会使身(shēn)后更(gèng)遥远星系的(de)光都发生了扭(niǔ)曲。这个现象就是引(yǐn)力透镜(jìng)效(xiào)应。这个巨大的天体(tǐ)可能(néng)是超大质量(liàng)的黑洞或者是暗物(wù)质。

所以当人们对子弹(dàn)星系(xì)团观测的时(shí)候，发现它的大质量区域(yù)并不是在中间，而是在两(liǎng)侧(cè)。所以最好的解释方法(fǎ)就是当星团发生(shēng)全部的碰(pèng)撞时(shí)，可被观测到(dào)的(de)质量气体(tǐ)被(bèi)卡在了中间，暗物质则直(zhí)接(jiē)通过(guò)了这(zhè)个区域，并在两(liǎng)边形(xíng)成了引力透镜。对子弹星系团的引力(lì)透镜研(yán)究也被认为是(shì)暗(àn)物质存在的迄今为止(zhǐ)最好的理论证据。

除(chú)此之外(wài)，还有(yǒu)来自宇(yǔ)宙当中最(zuì)古(gǔ)老的光。从(cóng)宇宙大(dà)爆炸开(kāi)始，38万(wàn)年之(zhī)后，可见光(guāng)终于(yú)可(kě)以畅通无阻(zǔ)地穿越在宇宙当中了。经过了(le)130多亿年之后，这些光(guāng)在宇(yǔ)宙空间背景(jǐng)上(shàng)留下(xià)了各相同(t投笔从戎的故事简介，投笔从戎的故事主人公是谁óng)性的微(wēi)波辐射。其(qí)中(zhōng)红(hóng)色的(de)部分(fēn)表示温(wēn)度较高的区域，蓝色则表示(shì)相对(duì)较冷的区域，但实(shí)际上它们之间的温差只有万分之(zhī)一。

科学(xué)家们(men)通过(guò)对(duì)前(qián)景背景分(fēn)离(lí)后的二值图像进行连通(tōng)域提(tí)取和标记(jì)之后发现(xiàn)，如(rú)果宇宙当中没有(yǒu)暗物质，图(tú)形看(kàn)起来不应(yīng)该是这样的，而(ér)随着暗物质的(de)增(zēng)加，一些峰值的幅度会减小(xiǎo)，才变得看起来“和谐(xié)”。为了(le)匹(pǐ)配宇宙微波背景(jǐng)辐射(shè)的(de)测(cè)量值，我(wǒ)们需要的暗物质大约是(shì)普通(tōng)物(wù)质的5倍。这个数字与解释星系当中恒星运动所需要的暗物质(zhì)比例(lì)是(shì)一致的。这就(jiù)意味(wèi)着(zhe)。

用了一个简单(dān)的理论框架，就(jiù)很(hěn)好地解释了很多不同的观(guān)测结(jié)果。而(ér)暗(àn)物质(zhì)的本质就是宇宙当中(zhōng)存在(zài)着某种类型的(de)粒子，它们不参与(yǔ)任(rèn)何(hé)其他(tā)的电磁作用，只通过引(yǐn)力(lì)来(lái)相(xiāng)互作用。所以如果能够找(zhǎo)到这种粒子的(de)存在，就相当于找到了暗物质存在的(de)实际证据。这(zhè)种粒子到底是什(shén)么？科学家们已经提出了数十(shí)种的假(jiǎ)想目(mù)标(biāo)，而要寻(xún)找(zhǎo)这(zhè)些不同的目标粒子所需要的实验方式也(yě)不相同。在过(guò)去的(de)几十年当中，人类为了寻(xún)找这些看不见(jiàn)、摸不到，几乎不(bù)会与常(cháng)规(guī)物质(zhì)相(xiāng)互作用的“暗物质”，科学家们已经进行了超过(guò)50次的实(shí)验，却没有任(rèn)何(hé)实质(zhì)性的发现，除了一个地方，意大利的格兰(lán)萨(sà)索山，隶属于阿(ā)尔卑斯山(shān)脉(mài)。

在(zài)山(shān)下1400米(mǐ)处的(de)地下(xià)矿(kuàng)井(jǐng)当(dāng)中(zhōng)，藏(cáng)着地球上最(zuì)大的地(dì)学(xué)实验室，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高的探测(cè)器，一直(zhí)致力于寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自(zì)1997年(nián)以来，这里(lǐ)的科学家声(shēng)称观测到(dào)了某(mǒu)种信号(hào)。经过了20多(duō)年的(de)数据收(shōu)集，人们发现了一个(gè)有趣(qù)的事(shì)情。探测率会在每年的(de)6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当中(zhōng)每年都(dōu)是一样(yàng)。一些科学家认为这可(kě)能是人类发(fā)现暗物质的第(dì)一(yī)个直(zhí)接(jiē)证据。

但是为什么(me)暗物质会产生周期性的年度信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳(yáng)系正在(zài)以220公里(lǐ)/秒(miǎo)的速(sù)度(dù)围绕着银(yín)河系进行移(yí)动，那么如果暗物质存在宇宙当(dāng)中，这意(yì)味着我们也在以(yǐ)这样的速度在穿越着暗物(wù)质流，这个过程中会产生相应的振荡，同时地球(qiú)又以30公里/秒的(de)速度围绕太阳进行旋转。所以有(yǒu)半年的时间，地球围(wéi)绕太(tài)阳的方向与(yǔ)太(tài)阳环绕银河系的方向是一致的，而另外半(bàn)年(nián)则与之相反。

而在(zài)6月份的时(shí)候(hòu)，地(dì)球与太(tài)阳的方向正好达到完全(quán)一致，这是理论(lùn)上地球穿越暗物质(zhì)流最快的时(shí)段。而在(zài)11月份，又恰好达到了(le)最慢值。尽管在实际的情况中，太阳(yáng)系相对(duì)银河系的平(píng)面呈现(xiàn)了60度的(de)倾斜(xié)，但是这并(bìng)不影响这(zhè)个(gè)理(lǐ)论的有效性。

因此(cǐ)科学家(jiā)认为这可以用来解释，研究(jiū)人员们(men)所观测到的周期(qī)性信(xìn)号。当然也(yě)可能有其他的情况(kuàng)，造(zào)成这种年度(dù)周期信号的差异也可(kě)能是温(wēn)度、湿度、土(tǔ)壤(rǎng)中的水分、高山上(shàng)的积雪，甚至连意大(dà)利游客的数(shù)量也符合这(zhè)个(gè)周期的规律。

投笔从戎的故事简介，投笔从戎的故事主人公是谁g="async" data-ratio="0.5980582524271845" data-type="jpeg" data-w="1545" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/8743f9db0f4ec1b.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

所以(yǐ)，科学(xué)家们又在南半球建立了一个几乎相同的(de)实验室，这里的季(jì)节与之前(qián)的实验室正好相反，而在这里，地球(qiú)穿过(guò)暗(àn)物质流(liú)的运动特征和第一个实验室是一样的。

因(yīn)此(cǐ)，如果(guǒ)在这里可以得到(dào)相(xiāng)同的信号，就可以成(chéng)为暗物质所(suǒ)存在的非常有力的证据了。但是由于这个(gè)实(shí)验室刚刚建成不久，所以截至目前还无法提(tí)供相(xiāng)应(yīng)的数据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射一(yī)台新的望远镜，这(zhè)台太空望远镜(jìng)叫做(zuò)“南希格(gé)雷斯(sī)罗曼”，它的主(zhǔ)镜大(dà)小跟(gēn)哈勃望远镜相同(tóng)，但(dàn)它(tā)的(de)宽视场仪器提供的视野(yě)是哈勃(bó)红(hóng)外(wài)仪(yí)器的(de)100倍(bèi)。南希格雷(léi)斯罗曼太(tài)空(kōng)望远(yuǎn)镜其(qí)中一个关(guān)键的用(yòng)途就是探索暗(àn)物质背后(hòu)的奥(ào)秘，对于探测的结(jié)果(guǒ)，我(wǒ)们只(zhǐ)能拭目(mù)以待了。费米实验室(shì)粒子(zi)天体(tǐ)物(wù)理中心的科学(xué)家丹(dān)琥珀(pò)和贾森斯特(tè)芬研究发现，如果(guǒ)暗(àn)物质存在，它(tā)们极有可能拥有另(lìng)一种神(shén)秘的效应，这种(zhǒng)暗物质效应，会支持宇宙(zhòu)当中生命的诞生，或者说是生命进化的一个重要因素(sù)。

如果这一理论得到(dào)进一步的(de)证(zhèng)实，那么(me)遍(biàn)布宇宙当(dāng)中的(de)暗物(wù)质会不会意味(wèi)着(zhe)人(rén)类并不孤单呢？或许在(zài)宇宙(zhòu)当中(zhōng)某个角(jiǎo)落的(de)行(xíng)星上，暗(àn)物质正在(zài)通(tōng)过这(zhè)样的(de)效(xiào)应(yīng)创造(zào)生命。当然，这(zhè)些推论的大前提是要先(xiān)找到暗物质存在的实际证(zhèng)据。那么(me)小伙伴们，你们(men)觉得(dé)暗(àn)物质到(dào)底存(cún)不存在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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