宇宙(zhòu)是(shì)“人为制造(zào)”的？为何会(huì)存(cún)在科(kē)学无法(fǎ)解释的“暗物质”？暗物质又(yòu)究竟(jìng)是什么？人(rén)类为了(le)寻找暗(àn)物质存(cún)在的证据，科学家(jiā)们(men)在过去的几十(shí)年当(dāng)中进(jìn)行了超过(guò)50次(cì)的长期实验，但是却没(méi)有发现(xiàn)任何的有效(xiào)证据。除了一个地方，在1687年出版(bǎn)的自然哲学数学原理一书中，埃(āi)萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭示了宇宙中天体(tǐ)运动(dòng)的规(guī)律。往后的几百年来，当天文(wén)学家们发现某些天体运行轨(guǐ)道出(chū)现异(yì)常，不符合万有引(yǐn)力定律的时候，他们就会知道，周围一定有未(wèi)知的天体通过引力在摄动它的轨(guǐ)道。比如(rú)在1846年，奥本勒维(wéi)耶(yé)就(jiù)通(tōng)过天王(wáng)星运行轨道的异常，推算并(bìng)且发现(xiàn)了海王星(xīng)的存在(zài)。另(lìng)外，哈雷彗星、冥(míng)王星的发现(xiàn)都是应用(yòng)万(wàn)有引(yǐn)力定律所取得重(zhòng)大天文成(chéng)就的例子。但(dàn)是这些发(fā)现都是在恒星(xīng)系统的尺度当中，可(kě)当我们上(shàng)升到星系或者是星(xīng)团(tuán)的(de)尺(chǐ)度(dù)，事(shì)情就开(kāi)始(shǐ)变得诡异了。

夺笋啊是什么意思网络用语，夺笋啊是什么意思网络用语怎么说1933年，瑞(ruì)士的(de)物理学家弗里茨兹(zī)威(wēi)基(jī)正在(zài)研究和(hé)测量后发星系团的质量。这(zhè)是(shì)一个由数千个星系所组成的(de)巨大星系(xì)团(tuán)，这些(xiē)星系被引力束缚在一起。测量(liàng)星(xīng)系团的质量(liàng)一般(bān)会使用到两(liǎng)种方法(fǎ)，当两(liǎng)种方法结果一致，就可以确(què)定其质量的范围。

第一种是获得其"光度学的质(zhì)量"，需要的数据是测量各(gè)个星系(xì)的光度。

第二(èr)种(zhǒng)是动力(lì)学(xué)质量的计算，是利用光谱红(hóng)移测(cè)量(liàng)星系团(tuán)中的各个(gè)星(xīng)系相(xiāng)对于星系(xì)团的(de)运(yùn)动速度。当测量结(jié)果出来之后，兹(zī)威基彻底懵(měng)了(le)，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度(dù)学(xué)质(zhì)量”的(de)400倍(bèi)。这意味着，后发座星系团有(yǒu)99%的(de)质量消失了，或者说(shuō)这99%的(de)质量并不以可(kě)见光(guāng)的(de)形式所存(cún)在，我们无法(fǎ)看到。最诡异的是，在测量速(sù)度的(de)过程中，兹威(wēi)基发现(xiàn)星系团中很多星系的速度比理论上要(yào)快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠(kào)这些可见(jiàn)星系的质量所产生(shēng)的引力是(shì)无(wú)法将它们(men)束缚在星(xīng)系团内的，它们(men)早就(jiù)应该被抛出(chū)星(xīng)系团之外(wài)了，除(chú)非有一种神秘(mì)的力量在起(qǐ)作用，这(zhè)种力(lì)量(liàng)来源于某种隐形(xíng)的物质。

据此(cǐ)，兹维(wéi)基提(tí)出了这样部(bù)分(fēn)不可见的(de)暗质，它不(bù)发散光、吸光、反射光，但是它们却占(zhàn)据着宇宙中绝大(dà)部(bù)分的质量。只是当时的(de)人(rén)们(men)对这(zhè)样的(de)一种(zhǒng)说法不屑一顾(gù)。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次出现。天(tiān)文学家维拉鲁宾和肯特福特(tè)在观测仙女(nǚ)座星系(xì)中的恒星运动(dòng)。理论上来(lái)说，距离中心越远的恒星在其(qí)轨道上的运(yùn)行速(sù)度就会越(yuè)慢。但是他们观测的结果却让人感到不可思(sī)议。

随(suí)着(zhe)与中(zhōng)心(xīn)距离的增加，恒星的旋转速度几乎保持(chí)不变。可是根据牛顿的(de)万有引力定(dìng)律，在星(xīng)系当中如果没有足够大的质量来吸(xī)引(yǐn)它们，这些外围的(de)恒星早就(jiù)被甩到宇宙当中了。基于这种现(xiàn)象(xiàng)，科学家们(men)会使用一种相对标准(zhǔn)的(de)方法来解释暗物质(zhì)的存在，这(zhè)种(zhǒng)方法(fǎ)就是测(cè)量星系当中气体在X轴上距离星系(xì)中心(xīn)的距(jù)离，以及在Y轴上气体的(de)旋转速度。如(rú)果出现异常的(de)结果，就认为是由(yóu)暗物质的力量进入其中。

于是科学家(jiā)们(men)通过(guò)射电望远镜(jìng)测量了距离星(xīng)系中(zhōng)心(xīn)更远距(jù)离的氢元素，发现它们(men)的旋转(zhuǎn)速度并不符合牛(niú)顿的力学(xué)定律。我们(men)的(de)太阳系也不例外，太阳系位于(yú)银河系的第三悬臂(bì)之(zhī)上，距(jù)离(lí)银河系中心2.6万光(guāng)年，根据万有引力定律进行计算，太阳系的运行速度应该是160千(qiān)米(mǐ)/秒，但实(shí)际(jì)上，太阳(yáng)系正在以220千米/秒的速度围绕银(yín)河系旋(xuán)转，这个实际速度远远大于理论速度，那么产生以(yǐ)上这种向(xiàng)心(xīn)加速度的原因很(hěn)可能就是(shì)存在着(zhe)一种我们看不到的物质，是(shì)这些暗物质的引力效应(yīng)将星系聚(jù)集在了一起。

也是从(cóng)这时开始，越来越多的研究人员开(kāi)始(shǐ)相信暗物质的(de)存在。科(kē)学家根据(jù)星系外恒(héng)星轨道的(de)速度，估算在星系当中暗物质的质(zhì)量占整个星(xīng)系质(zhì)量的85%。但是，暗物质并不是唯一可(kě)以解释这个现(xiàn)象的原(yuán)因。在一项新(xīn)的研究当中，科学家们发现，几(jǐ)乎(hū)没有引力(lì)效应的(de)遥远(yuǎn)恒星之间，也会(huì)出现速度上的(de)微小差(chà)异。另外(wài)，天文学家(jiā)还(hái)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2.5亿光年，大小和银(yín)河(hé)系不多，但(dàn)是(shì)星(xīng)系当中(zhōng)存在(zài)的恒(héng)星(xīng)数量却只(zhǐ)有银河系的千分之一。

所以在理(lǐ)论(lùn)上，该星(xīng)系必须存在暗物(wù)质(zhì)，否则就会(huì)分崩离析。但是科(kē)学家(jiā)们使(shǐ)用最(zuì)先进(jìn)的望远镜对其进行了(le)40个小时的详细测量(liàng)之后，发现星系中的恒星运动是可以用正常的物质和(hé)力学定律(lǜ)来(lái)解释的。那么(me)又(yòu)有人提(tí)出，也许该星系的暗物(wù)质，已经被(bèi)附近(jìn)的另一个大星系剥离了。奇怪(guài)的是，它的附近没有任何星系存(cún)在。造成这些(xiē)现象的除了(le)暗物质的(de)假说之(zhī)外(wài)，另(lìng)一种可能就是人(rén)类对(duì)引力的(de)理解(jiě)还不够(gòu)全(quán)面，引力很可能(néng)在不同尺度空间中的工作方式是(shì)不同的，这意味(wèi)着(zhe)在行星系尺(chǐ)度中的天体会沿着它们的轨道，按照我(wǒ)们所理解的方式(shì)运动。但(dàn)是上(shàng)升到星系和星团(tuán)的(de)尺度，引力之间(jiān)的(de)相互作用则是(shì)不(bù)同的方式(shì)。对于在星系团之间的相互作用，科学家还引入了(le)外部场(chǎng)效应的概念，指的是在(zài)数(shù)百(bǎi)万(wàn)光年的规模上，巨大的(de)质量之(zhī)间(jiān)会产生对(duì)彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如(rú)果MOND蒙德理论成立(lì)，这意味着(zhe)我们需要(yào)对现在的(de)物(wù)理定律进行修正，这些发(fā)现也让很多人认为暗(àn)物质假说理论就此终结。但是在宇宙当中还有(yǒu)关(guān)于暗物质存在的其他的理论(lùn)证据，这些理论证据是蒙(méng)德理(lǐ)论所没法(fǎ)解释的“引力(lì)透镜(jìng)”。

径向距(jù)离为37亿光年(nián)的子弹(dàn)星系团，由两个碰(pèng)撞的星系团所组成，类(lèi)似这样的星团，它们大部(bù)分的普通质量都在星(xīng)系(xì)的气(qì)体(tǐ)当中。当星团以(yǐ)1000万公里/小时发(fā)生(shēng)碰撞(zhuàng)的时候(hòu)，星际气体(tǐ)的(de)相互作用就会导致(zhì)温度的急(jí)剧(jù)升高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰撞(zhuàng)之(zhī)后(hòu)，子弹(dàn)星系团大(dà)部分的(de)质量将位于(yú)所有这些气体(tǐ)所在的中间区域(yù)。那么我们通过什(shén)么来验证它的质量区域到底(dǐ)是不是(shì)集(jí)中(zhōng)在中间呢？前(qián)不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空望远(yuǎn)镜传回了宇(yǔ)宙当中第一张全彩的高(gāo)清照片，在照片中我(wǒ)们(men)可以明显(xiǎn)地看到很多星(xīng)系似乎被拉伸产生了巨(jù)大的形变。其实这些星系本身并(bìng)不(bù)是真的被扭曲了，也不是(shì)韦伯望远(yuǎn)镜出了(le)什么问题(tí)，而是(shì)这样极遥远的天体和我们地球上(shàng)的观(guān)测者之间(jiān)。被一(yī)个质(zhì)量超级巨大(dà)的天体遮挡，这(zhè)个超大(dà)质量的东(dōng)西的引力(lì)，会使身后更遥远星系(xì)的(de)光都发生了扭曲。这个现象就是引(yǐn)力透镜效应。这(zhè)个巨(jù)大的天体(tǐ)可能是(shì)超大(dà)质量的黑洞或者是暗物(wù)质(zhì)。

所以(yǐ)当人们(men)对(duì)子(zi)弹星系团观测(cè)的时候(hòu)，发现(xiàn)它的(de)大(dà)质量区域并(bìng)不是在中间，而是在两侧。所以最好(hǎo)的解释方法就是当(dāng)星团发生全部的碰撞时(shí)，可被观测到的质量(liàng)气体被卡在了中间，暗物质(zhì)则直(zhí)接通过(guò)了这个区域，并在(zài)两(liǎng)边形成了引力透(tòu)镜。对子弹星系团的引力透镜研究也被认为是暗物质(zhì)存在的(de)迄今为止最好的理论证据。

除此之(zhī)外，还(hái)有来(lái)自宇宙当中最(zuì)古老的光(guāng)。从宇宙大爆炸开始，38万年(nián)之(zhī)后(hòu)，可(kě)见光终于可(kě)以畅通无阻地(dì)穿越在宇宙当中了。经(jīng)过了130多亿年之后，这(zhè)些光在宇宙空(kōng)间背景上留下了各相(xiāng)同性(xìng)的微波(bō)辐射。其中红(hóng)色(sè)的(de)部分表示温度较(jiào)高的区域，蓝色则表(biǎo)示相对较冷的区域，但(dàn)实际上它们之间的温差只有万(wàn)分之一。

科学家(jiā)们(men)通过(guò)对前景背景分离后(hòu)的二值图像(xiàng)进行连(lián)通(tōng)域(yù)提(tí)取(qǔ)和标记之后发现，如果宇宙当中没(méi)有(yǒu)暗物质，图形看起来不应该(gāi)是(shì)这样的，而随着暗(àn)物质的增加，一些峰值(zhí)的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配(pèi)宇(yǔ)宙微(wēi)波(bō)背景辐射的(de)测量值，我们需要的(de)暗物质大(dà)约(yuē)是普通(tōng)物质(zhì)的5倍。这个数(shù)字与解释(shì)星系当中(zhōng)恒星运动所(suǒ)需要(yào)的(de)暗物质比例是一致的。这(zhè)就意味着。

用了一个简(jiǎn)单的理论框架(jià)，就很好地解(jiě)释了很多不同的观测结果。而暗(àn)物质的本质就是宇宙当中存在着某种类型的粒子，它们不(bù)参与任(rèn)何其他的(de)电磁作用，只通过引力来(lái)相互作用。所(suǒ)以如果能够找到这种粒子(zi)的存在，就相当(dāng)于(yú)找到(dào)了暗(àn)物质存(cún)在的(de)实际证据。这种粒子(zi)到(dào)底是什么？科(kē)学家们(men)已经提出了数十种的假想目标(biāo)，而(ér)要寻找这些不同的目标粒子所需(xū)要(yào)的实验(yàn)方式也不相同(tóng)。在过去的几十年(nián)当(dāng)中，人类为了(le)寻找这些看不见、摸不到(dào)，几(jǐ)乎不会(huì)与常规物质相互作用的“暗物质”，科学(xué)家们已经(jīng)进行(xíng)了超(chāo)过50次的实验(yàn)，却没有任何实质性的(de)发现，除了一个地方(fāng)，意大利的(de)格兰(lán)萨索山，隶属于(yú)阿尔卑斯(sī)山脉。

在山下(xià)1400米处的地(dì)下矿井当中，藏着地球上最大(dà)的地学(xué)实(shí)验(yàn)室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼高的探测器，一直致(zhì)力于寻(xún)找暗物质(zhì)粒子(zi)的周期性震荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的(de)科学家(jiā)声称观测(cè)到了某种信号。经过了(le)20多(duō)年的数据收集，人(rén)们发现(xiàn)了一个有(yǒu)趣的事情。探测(cè)率会在每年(nián)的6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当中每(měi)年都是(shì)一样(yàng)。一些科学(xué)家认为(wèi)这(zhè)可能是(shì)人类(lèi)发现暗物质的第一个直接证据。

但是为什么暗物质会产(chǎn)生(shēng)周(zhōu)期(qī)性的年度信号呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公里/秒的(de)速度围绕着银河系进行移(yí)动(dòng)，那么(me)如果暗物质存(cún)在宇宙当中，这意味着我(wǒ)们(men)也在以(yǐ)这样的速(sù)度(dù)在穿越着暗物质流(liú)，这个过程中会产生(shēng)相应的振荡(dàng)，同时地球又以30公(gōng)里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有半年的时间，地(dì)球围(wéi)绕太阳的方向与太(tài)阳环绕银河系(xì)的方向是一致的，而另外(wài)半年则(zé)与之相(xiāng)反(fǎn)。

而在(zài)6月份(fèn)的时候，地球与太阳(yáng)的方向正好达到(dào)完全一致，这(zhè)是(shì)理论上地球穿越暗物质流最快(kuài)的时(shí)段。而在11月份，又(yòu)恰好(hǎo)达到(dào)了最(zuì)慢值。尽管在实(shí)际(jì)的情况中(zhōng)，太阳系相(xiāng)对银河系的平面(miàn)呈现了60度的倾斜，但是这并不(bù)影响这个理论的有(yǒu)效性。

因此科学家认为这可以用来(lái)解释，研(yán)究人员们所(suǒ)观(guān)测到的周期性信号。当然也(yě)可能有(yǒu)其他的情况，造成这(zhè)种(zhǒng)年度周期信号(hào)的差异也可能是(shì)温度、湿度、土(tǔ)壤中的(de)水(shuǐ)分、高山上的积雪，甚(shèn)至连意(yì)大利游(yóu)客的(de)数量也符合这个周期的规律。

所(suǒ)以，科学家(jiā)们又在(zài)南(nán)半球建立了一个几乎相同的实验室，这里的季节与之(zhī)前的(de)实验室正好相反，而在这里，地球穿过(guò)暗物质流的运动特征和(hé)第一(yī)个实验室是一(yī)样的。

因此，如果在这(zhè)里可以得到(dào)相同(tóng)的信号，就可以成为(wèi)暗(àn)物质所存在的非(fēi)常有力(lì)的证据了。但是由于这个实(shí)验室(shì)刚刚建成不(bù)久，所以截至(zhì)目前还无法(fǎ)提(tí)供相(xiāng)应的数(shù)据(jù)支持。另外(wài)，在2025年(nián)，NASA将会发射(shè)一台新的望远镜，这台(tái)太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的(de)主镜大(dà)小跟哈勃望远(yuǎn)镜相(xiāng)同(tóng)，但它的宽视(shì)场仪器(qì)提供的视野(yě)是(shì)哈勃(bó)红(hóng)外(wài)仪器的(de)100倍。南希(xī)格(gé)雷斯罗(luó)曼太空望(wàng)远镜(jìng)其中一(yī)个关键的用途就是探索(suǒ)暗(àn)物质(zhì)背后的奥(ào)秘，对(duì)于探测(cè)的结果(guǒ)，我们只能(néng)拭目(mù)以待了。费米(mǐ)实验(yàn)室(shì)粒子天体(tǐ)物理中心(xīn)的科学家丹琥珀和贾森斯(sī)特(tè)芬研究发现，如果暗物质存在(zài)，它们极有可能拥有另一(yī)种神秘的效应，这种(zhǒng)暗物质效应，会支持(chí)宇宙当中生(shēng)命的诞生，或者说是生命进化(huà)的一(yī)个(gè)重(zhòng)要(yào)因素。

如果这(zhè)一理论得到进一步的证(zhèng)实，那(nà)么遍布宇宙当中(zhōng)的暗物质(zhì)会不会(huì)意味着人(rén)类并(bìng)不孤单(dān)呢？或许在(zài)宇宙当中某个角落(luò)的(de)行(xíng)星(xīng)上，暗物质正在通过这(zhè)样的效应(yīng)创造生命。当然，这些推(tuī)论的大前提是要先找到暗物(wù)质存在的实际证据(jù)。那(nà)么小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗物质(zhì)到底存不(bù)存在呢？喜欢(huān)请点赞，你的支持是我(wǒ)更新(xīn)的动(dòng)力！

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