宇宙是(shì)“人为(wèi)制造”的？为(wèi)何会存在科学(xué)无法解释的“暗物质”？暗物质又(yòu)究(jiū)竟是什么？人类为了(le)寻找暗物质存在的证据，科学(xué)家们(men)在过去的几十(shí)年当中进行了超过50次的长期实验(yàn)，但是却(què)没有(yǒu)发现任(rèn)何的(de)有效证(zhèng)据。除了(le)一个地方，在1687年出版的自然哲学数(shù)学原理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿(dùn)发表了万(wàn)有引(yǐn)力定(dìng)律，它揭示了宇宙中天体运动(dòng)的规律。往后的(de)几百年来，当天文学家们发现某些天体运行轨道出(chū)现(xiàn)异常，不符合万(wàn)有引(yǐn)力定律(lǜ)的时(shí)候，他们就会(huì)知道，周围一定有未知的天体通(tōng)过引(yǐn)力在摄(shè)动它的轨道(dào)。比如在1846年(nián)，奥本勒(lēi)维耶就通过(guò)天王星运行轨道的异常，推算(suàn)并且发现了(le)海王星的(de)存在。另外(wài)，哈雷彗星、冥(míng)王星的发现都是应用万有引(yǐn)力(lì)定律(lǜ)所(suǒ)取(qǔ)得重大(dà)天文(wén)成就的例(lì)子。但是(shì)这些发现(xiàn)都(dōu)是在恒星系(xì)统的(de)尺度当中，可(kě)当我们上升到星系或(huò)者是(shì)星团的尺度(dù)，事情就开始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞(ruì)士(shì)的物理学家(jiā)弗里茨兹(zī)威基(jī)正在研(yán)究和测量后发星(xīng)系团的质量。这是一(yī)个由数千个星系所(suǒ)组成的巨大星系团，这些(xiē)星系被引(yǐn)力束缚在一(yī)起(qǐ)。测量星系团(tuán)的质量一般会使用到两(liǎng)种方法，当两种方法结(jié)果一致，就可以确定(dìng)其质量(liàng)的(de)范围。

第一种是获得其(qí)"光度(dù)学的质量"，需要的(de)数据是测量各个星系的光(guāng)度。

第二种是动力学质(zhì)量的计(jì)算，是利用光谱红移(yí)测量星系团中的各个星(xīng)系相对于星系团的(de)运(yùn)动速(sù)度。当测(cè)量结(jié)果出来之后，兹(zī)威基彻底懵了，“动力学质量”竟然(rán)是“光(guāng)度学质量”的400倍。这意味(wèi)着，后发座星系团有99%的质(zhì)量消(xiāo)失了，或者(zhě)说这99%的质量并不以可见光的形(xíng)式所存在，我们无法看到。最诡异的是，在测量速度的(de)过程中，兹威基(jī)发(fā)现星系团中很多星系的速度比理论上要快得多，按照牛顿的运动学定(dìng)律，仅靠这些可(kě)见星系(xì)的质(zhì)量所产(chǎn)生的(de)引(yǐn)力(lì)是(shì)无法将(jiāng)它们束缚(fù)在(zài)星系团(tuán)内的，它们早就应(yīng)该(gāi)被抛出星系(xì)团之外了，除非有一种神秘的力量在起作用，这种(zhǒng)力量来源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提出(chū)了这(zhè)样部(bù)分不(bù)可(kě)见的暗质，它不(bù)发散光、吸光、反射光，但是(shì)它们却占据着宇宙中绝大部分的(de)质量(liàng)。只(zhǐ)是当(dāng)时的人们(men)对这样的一种说法不屑(xiè)一顾。

直到(dào)40年之(zhī)后(hòu)，“暗物(wù)质”这(zhè)个(gè)词才再(zài)一(yī)次出现。天文学(xué)家维拉(lā)鲁宾(bīn)和肯特福特(tè)在观(guān)测仙女座星系中(zhōng)的恒星运动。理论(lùn)上来说，距(jù)离中心(xīn)越远的(de)恒(héng)星在其轨道(dào)上的运行速度就会越慢。但是他们观测的结(jié)果却让(ràng)人感到不可思(sī)议(yì)。

随着与中(zhōng)心距(jù)离的增加，恒星(xīng)的旋转(zhuǎn)速度(dù)几乎保(bǎo)持不变。可是根据牛顿的万有引力(lì)定律，在星系当(dāng)中如(rú)果没(méi)有足够大的质量来吸引它们，这(zhè)些(xiē)外围的恒星早(zǎo)就被甩到宇宙当中了。基于这(zhè)种现象，科(kē)学家们会使(shǐ)用一种相对标准的方法来解释暗物(wù)质的存在，这种方法就是测量(liàng)星(xīng)系当中气体在X轴(zhóu)上距离星系(xì)中(zhōng)心的距离，以(yǐ)及(jí)在(zài)Y轴上气体的旋(xuán)转速(sù)度(dù)。如果(guǒ)出现异常的结果，就认为(wèi)是由暗物质的(de)力量进入其中。

于(yú)是科学家(jiā)们(men)通过射电望(wàng)远镜(jìng)测量了距(jù)离星系中(zhōng)心更远(yuǎn)距离的氢元(yuán)素，发现它们(men)的(de)旋转速度并(bìng)不符合牛顿的力学(xué)定律。我们的太(tài)阳系也不例外，太(tài)阳系位于银河系的第三悬臂之上，距离银河系(xì)中心(xīn)2.6万光年(nián)，根据万有引(yǐn)力定律进行计算，太(tài)阳系的运行(xíng)速度(dù)应该是160千米/秒，但实际(jì)上，太(tài)阳(yáng)系(xì)正在以220千米(mǐ)/秒的速度围绕银河(hé)系(xì)旋(xuán)转，这(zhè)个实际速度远远大于理论速度，那么产生以(yǐ)上这(zhè)种向(xiàng)心加(jiā)速度的原因很可能就是存在着一种我们看不(bù)到的(de)物(wù)质，是(shì)这(zhè)些暗物质的引力效应(yīng)将(jiāng)星系(xì)聚集在了一起。

也是从这时开始，越来(lái)越多的(de)研(yán)究人员开始(shǐ)相(xiāng)信(xìn)暗物(wù)质的存在。科学家根据星系外恒星轨道的速度，估算在星系当中暗物质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解(jiě)释(shì)这个现象的原因。在一项新的(de)研究当中，科学家们(men)发(fā)现，几乎没有引力效(xiào)应的(de)遥远恒星(xīng)之间，也(yě)会出(chū)现速度上(shàng)的微小差异。另外(wài)，天文学家(jiā)还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地(dì)球大约2.5亿光年(nián)，大(dà)小和银河(hé)系不(bù)多，但(dàn)是(shì)星系(xì)当(dāng)中存在(zài)的恒星(xīng)数量(liàng)却只有(yǒu)银河系(xì)的千(qiān)分(fēn)之一。

所以在理论上，该星(xīng)系(xì)必(bì)须存在暗物(wù)质，否(fǒu)则(zé)就会分(fēn)崩离析。但是科(kē)学家们使用(yòng)最先进的望远镜对其(qí)进(jìn)行了40个小(xiǎo)时(shí)的详细测量(liàng)之后，发现星系(xì)中的(de)恒星运动(dòng)是可以用(yòng)正常(cháng)的物质和力学定律来解释的(de)。那么(me)又有(yǒu)人提(tí)出，也(yě)许该星系的暗(àn)物质，已经(jīng)被附近的另一(yī)个大星系剥离了。奇怪的是，它(tā)的附近(jìn)没有任何(hé)星系存在。造成这(zhè)些现象的除了暗物质的假说之(zhī)外，另一种可能就是人类对引力的理解还不够全面，引力(lì)很可能(néng)在不同尺(chǐ)度空间中的工作方式是不(bù)同的，这意味(wèi)着在行星系尺度中的(de)天体会(huì)沿着它们的轨道，按照我(wǒ)们(men)所理解的方式运动。但是上升到星系和星团的尺(chǐ)度，引力之间的(de)相互作用则是不同的方式(shì)。对(duì)于在星系(xì)团之间的相(xiāng)互作用，科学家还引入了外(wài)部场效应的(de)概念(niàn)，指的是在数百万光(guāng)年的规(guī)模上，巨大的质量之间会产生对彼此(cǐ)特(tè)殊(shū)的效(xiào)果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立(lì)，这意味着我们需(xū)要对现在的物理定(dìng)律(lǜ)进行修(xiū)正，这些发现也(yě)让很(hěn)多(duō)人认(rèn)为暗物质(zhì)假说理论(lùn)就此终(zhōng)结。但是在宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中还(hái)有关(guān)于暗(àn)物质存在的其(qí)他(tā)的理(lǐ)论证据，这些理论证据是蒙德理(lǐ)论(lùn)所没法(fǎ)解释的“引力(lì)透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年的(de)子弹星系团，由两个(gè)碰撞(zhuàng)的星系(xì)团所(suǒ)组成，类似这(zhè)样的(de)星团(tuán)，它(tā)们大部分的普通质(zhì)量(liàng)都(dōu)在(zài)星系(xì)的(de)气体(tǐ)当中。当(dāng)星团以1000万公(gōng)里/小时发(fā)生(shēng)碰撞的(de)时候，星(xīng)际气体的相互(hù)作用就会(huì)导致(zhì)温度的急剧升高，速度(dù)大幅(fú)降低。所以在理论上，在碰撞(zhuàng)之后，子(zi)弹(dàn)星系团大部分(fēn)的质量将位(wèi)于所有这些气(qì)体(tǐ)所在的(de)中间区域(yù)。那么我(wǒ)们(men)通(tōng)过什(shén)么(me)来(lái)验证它的质量区域到底是(shì)不是集中在中间(jiān)呢(ne)？前不(bù)久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜(jìng)传回(huí)了宇宙(zhòu)当中(zhōng)第(dì)一张(zhāng)全彩的(de)高清照片，在照片中我们可以(yǐ)明显地看到(dào)很多星系似乎被拉伸产生(shēng)了巨大(dà)的(de)形变。其实这些(xiē)星系本身并(bìng)不是真的(de)被扭曲(qū)了，也不是韦(wéi)伯望(wàng)远镜出了什么问(wèn)题(tí)，而是这样极遥(yáo)远的天体(tǐ)和我们(men)地(dì)球上的观测者之间(jiān)。被一个(gè)质量超(chāo)级巨(jù)大(dà)的天(tiān)体遮挡，这个超大质量的(de)东西(xī)的引力，会使(shǐ)身后更遥(yáo)远星系的(de)光(guāng)都发生了(le)扭(niǔ)曲。这个现象(xiàng)就是引(yǐn)力透(tòu)镜效(xiào)应。这个巨大的(de)天(tiān)体可能是超大(dà)质量的黑洞或者是(shì)暗物(wù)质。

所以当人(rén)们对(duì)子弹星系团(tuán)观测的(de)时候，发现它的(de)大(dà)质量区域并不(bù)是(shì)在中间，而(ér)是在(zài)两(liǎng)侧。所以最(zuì)好的解释方(fāng)法(fǎ)就是当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(zhōng)间，暗物质则直接通(tōng)过了这个区域，并(bìng)在(zài)两边形(xíng)成了引力(lì)透镜。对(duì)子(zi)弹星(xīng)系团的引力透镜研究也被认为是暗物(wù)质存在(zài)的迄今为止(zhǐ)最好的理论(lùn)证(zhèng)据。

除此(cǐ)之外，还有来自(zì)宇宙当中最古老的光。从(cóng)宇宙大(dà)爆炸开始，38万年之后(hòu)，可见光终于(yú)可以(yǐ)畅通无阻(zǔ)地穿越在(zài)宇宙(zhòu)当中了(le)。经(jīng)过了130多亿年之后，这些光在宇(yǔ)宙空间背景上留下(xià)了各相(xiāng)同性(xìng)的微波辐射。其中红色的部分表示温度(dù)较高的区(qū)域，蓝色则表示相(xiāng)对较冷(lěng)的区域，但结婚祝福语恭喜恭喜是什么意思，恭喜恭喜是什么意思抖音实(shí)际上它们(men)之间的温差只(zhǐ)有万分之一(yī)。

科学家们(men)通过对前(qián)景(jǐng)背(bèi)景分(fēn)离后的二值图像(xiàng)进行连通域提(tí)取(qǔ)和标记之后发(fā)现，如果宇宙当中没有暗物质(zhì)，图形看起来不应(yīng)该是这(zhè)样的，而(ér)随着暗物(wù)质的增加(jiā)，一些峰值的幅度会减小，才变得看起来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微(wēi)波背(bèi)景(jǐng)辐射的测量值，我们需要的(de)暗物质大约是普通物质的5倍。这个数字与解释(shì)星系(xì)当中恒(héng)星运动所需要的(de)暗(àn)物质(zhì)比例是一致的(de)。这就意味着。

用了(le)一个简单的理论框架(jià)，就很好地解释了很多(duō)不同的观测(cè)结果。而暗物(wù)质的本质就是宇宙当中(zhōng)存在着某种类型(xíng)的粒子，它们(men)不参与任何其他的(de)电磁作(zuò)用，只通过引力来相互(hù)作用。所以如果能(néng)够找到这种粒子的存在，就(jiù)相当(dāng)于找到了暗物质存在的实(shí)际证(zhèng)据。这(zhè)种粒子(zi)到底是什么？科学家们已(yǐ)经提(tí)出了数(shù)十(shí)种的假想目标(biāo)，而要寻找这些(xiē)不同的目标粒子(zi)所需要的实验方(fāng)式也不(bù)相同(tóng)。在过去的几十年当中(zhōng)，人类为(wèi)了寻找这些看不见、摸不到，几(jǐ)乎不会与(yǔ)常规物质相(xiāng)互作用的“暗物质”，科学家们已经进行了超(chāo)过50次的实验，却没有任何(hé)实质性的(de)发(fā)现，除(chú)了一个地方(fāng)，意(yì)大利的格(gé)兰萨索山，隶(lì)属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山(shān)下1400米处的(de)地(dì)下矿井当中，藏着地球上最大的地学(xué)实验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一(yī)个三层楼高的探测器(qì)，一直致(zhì)力(lì)于寻找暗(àn)物质粒子(zi)的周期性震荡。

自1997年(nián)以来(lái)，这(zhè)里的科(kē)学家(jiā)声称观测到了某种信号(hào)。经过了20多年(nián)的数据收集(jí)，人们发现(xiàn)了一个有趣的(de)事情。探测率会在每年的6月份达(dá)到(dào)峰值，然后在11月降到最低，而且(qiě)在20年(nián)当(dāng)中每年都是一样。一些科(kē)学(xué)家认为这(zhè)可(kě)能是人类发现暗物质(zhì)的第一(yī)个直接证据。

但是为什(shén)么暗物(wù)质(zhì)会(huì)产生周期性的(de)年(nián)度信号(hào)呢？刚才我们(men)讲(jiǎng)了太(tài)阳系正在以220公里/秒的速度围绕着银河系进行移动，那么如果暗(àn)物质(zhì)存在(zài)宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)，这意味着我们(men)也在以这样的速(sù)度在(zài)穿越(yuè)着暗物质流，这个(gè)过程(chéng)中会(huì)产(chǎn)生(shēng)相应的(de)振荡，同时地球又(yòu)以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋(xuán)转。所以有半年的时(shí)间(jiān)，地(dì)球围绕(rào)太阳的方向与太(tài)阳环绕银河系的方向(xiàng)是一致的(de)，而另外(wài)半年则与之相反。

而在6月(yuè)份的时(shí)候，地球与太阳的方(fāng)向正(zhèng)好达到完全一(yī)致(zhì)，结婚祝福语恭喜恭喜是什么意思，恭喜恭喜是什么意思抖音这是理论(lùn)上地球穿越暗物质流最快的时段。而在11月份，又(yòu)恰好(hǎo)达到(dào)了最慢值。尽管在(zài)实(shí)际(jì)的(de)情况中(zhōng)，太阳(yáng)系相对银河系(xì)的平面呈(chéng)现(xiàn)了60度的(de)倾斜，但是这并不影响(xiǎng)这个理论的有效性。

因此科学家认为这可(kě)以用来解释，研(yán)究人员们所(suǒ)观(guān)测到的周期性信号。当然也可(kě)能有其他的情(qíng)况，造(zào)成这种(zhǒng)年度周期信号的差异也可能(néng)是温(wēn)度、湿(shī)度、土壤中的(de)水分、高山(shān)上的积雪，甚至连意大利(lì)游客的数量也符(fú)合这(zhè)个周期的(de)规律(lǜ)。

所以，科学(xué)家们又在南半球建立了一个几(jǐ)乎相同的实验室，这里(lǐ)的季节(jié)与之前的实验(yàn)室正好相(xiāng)反，而在这里，地球穿过暗物质流的运动特(tè)征和第一(yī)个实验室是一样(yàng)的。

因此，如果在(zài)这里可以得到相同的信(xìn)号(hào)，就可以成为暗物(wù)质所存在的(de)非常有力的证(zhèng)据了。但是由(yóu)于这个实验室刚刚建成(chéng)不久，所(suǒ)以截至(zhì)目前还无法提(tí)供相应的数(shù)据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发(fā)射一台新的望(wàng)远镜，这(zhè)台太空(kōng)望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈(hā)勃望远镜相同(tóng)，但它的宽视场仪器提(tí结婚祝福语恭喜恭喜是什么意思，恭喜恭喜是什么意思抖音)供的视野是哈勃红外仪器的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(tàn)索暗物质背后的(de)奥(ào)秘(mì)，对(duì)于(yú)探测的结果，我们只能拭目以待(dài)了。费米实验室粒子天体(tǐ)物理中(zhōng)心的科学(xué)家丹(dān)琥珀(pò)和贾森斯特(tè)芬(fēn)研究发现，如果暗物(wù)质存(cún)在，它们极(jí)有可能拥有另一种神秘的效(xiào)应(yīng)，这种暗物质效应，会(huì)支(zhī)持宇宙当中(zhōng)生命的(de)诞生，或者说是生(shēng)命进化(huà)的一个重要因素。

如果(guǒ)这一(yī)理论得到(dào)进(jìn)一步的证(zhèng)实(shí)，那么遍(biàn)布宇宙当中的暗物质会不会(huì)意味着人类并不孤单呢？或许在宇宙当(dāng)中某个(gè)角落的行星上(shàng)，暗(àn)物质正在通过这样的效应(yīng)创造生命。当然，这些推论的(de)大前提是要先(xiān)找到暗物质存在的实(shí)际证据。那(nà)么小伙伴们，你们(men)觉(jué)得暗物质到底(dǐ)存(cún)不存在呢？喜欢(huān)请点赞，你的支(zhī)持是我更新的动(dòng)力！

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