宇宙是(shì)“人为制造(zào)”的？为何会存(cún)在科学无法解释的(de)“暗(àn)物质(zhì)”？暗物质又究竟(jìng)是什么？人类(lèi)为了寻找暗(àn)物质存(cún)在的证据，科学家(jiā)们在过去的(de)几十年当中进行了超过50次的(de)长期实验，但是却没有(yǒu)发现任(rèn)何的(de)有效证据。除了(le)一个(gè)地(dì)方，在1687年(nián)出(chū)版的自然哲学(xué)数学原理一书中，埃萨克牛顿(dùn)发表了万(wàn)有引力定律，它(tā)揭示了宇宙(zhòu)中天体运动的规律。往后的几百(bǎi)年来(lái)，当天(tiān)文学家们发现某些(xiē)天体运(yùn)行轨道(dào)出现异(yì)常，不符合(hé)万有引力定律的时候，他们就会知道，周(zhōu)围一定有未知的天体通过引力(lì)在摄动它的轨道。比如(rú)在1846年，奥本勒(lēi)维耶就通过天王星运行轨道(dào)的异常(cháng)，推(tuī)算(suàn)并且发现了海王星的存在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王星的发现都(dōu)是应(yīng)用万(wàn)有(yǒu)引(yǐn)力定律(lǜ)所(suǒ)取得(dé)重大天文成(chéng)就的例子。但是(shì)这些发现都是在恒星系统的尺度当中，可(kě)当我们上(shàng)升(shēng)到星系(xì)或者是星团(tuán)的尺度，事情就开始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正在研究和测(cè)量后发(fā)星系团(tuán)的质量。这是(shì)一个由数千个星(xīng)系所组成的(de)巨大(dà)星系团，这些星系被(bèi)引力束缚在一起。测量星系团的质量一般会使(shǐ)用(yòng)到两种方法，当两种方(fāng)法结果一致，就可(kě)以确定其质量的(de)范围。

第一(yī)种是获(huò)得其"光(guāng)度学的(de)质量"，需要的数(shù)据(jù)是测量(liàng)各(gè)个星系的光度。

第二种是动力学质(zhì)量的(de)计算，是(shì)利用光谱(pǔ)红移测量(liàng)星系团中的(de)各个星系(xì)相对(duì)于星系团的(de)运(yùn)动速度。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵(měng)了(le)，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度(dù)学质(zhì)量(liàng)”的(de)400倍。这意味着，后发座星系团(tuán)有99%的质量消失了，或者说这99%的质量(liàng)并不以可见光的形式所存在，我们(men)无法看到。最诡异(yì)的是(shì)，在测量速度的(de)过程中，兹威基发(fā)现星系团中很(hěn)多(duō)星系的速度比理论上要快(kuài)得多，按照牛顿的(de)运(yùn)动学定律，仅靠这些(xiē)可见星系的质量所(suǒ)产(chǎn)生的(de)引力(lì)是无法将它们束缚在星系团内的，它们(men)早就应该被抛出(chū)星系团之外了，除非有一种神秘的力量在(zài)起(qǐ)作用，这种力量来源于某种(zhǒng)隐形的物(wù)质。

据此，兹维基(jī)提(tí)出了(le)这(zhè)样部分不可(kě)见的暗质，它(tā)不发(fā)散(sàn)光、吸光、反射光(guāng)，但是它们却占据着宇(yǔ)宙中绝(jué)大部分的质(zhì)量。只是当时的(de)人们对这(zhè)样的(de)一(yī)种说法不屑一顾(gù)。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次出现。天文学家维拉鲁宾(bīn)和(hé)肯特福特在观测仙女座星系中的恒星(xīng)运动。理论(lùn)上来说，距(jù)离中心越(yuè)远的恒星在其(qí)轨道上的运行速度就会越慢。但(dàn)是他们观测的结果却让人(rén)感到不可思议(yì)。

随着与中心距离的(de)增加，恒(héng)星的旋转速度几乎保(bǎo)持不变。可是根据牛(niú)顿的(de)万有引力定律(lǜ)，在星系当(dāng)中如果(guǒ)没有足(zú)够大(dà)的质量来吸引(yǐn)它(tā)们，这些外围的恒星早就被(bèi)甩到宇宙当中了。基于这种(zhǒng)现象(xiàng)，科学家们(men)会使用一种相对(duì)标(biāo)准的方法(fǎ)来解释暗物质的存在，这种方(fāng)法就(jiù)是测量星系(xì)当中气(qì)体在X轴上距离星系中(zhōng)心的距离(lí)，以(yǐ)及在Y轴上气体的(de)旋转(zhuǎn)速(sù)度。如果(guǒ)出(chū)现异常的结果，就(jiù)认为是由暗物质的力量进入其中。

于是(shì)科学家们通过射(shè)电望(wàng)远镜(jìng)测量(liàng)了距(jù)离星系(xì)中心(xīn)更(gèng)远距离的氢元素，发(fā)现它们的(de)旋转速度并(bìng)不符合牛顿(dùn)的力学定(dìng)律。我们的太阳系也不例外，太阳系(xì)位于银河系(xì)的(de)第三(sān)悬臂(bì)之上，距(jù)离银河系(xì)中心2.6万光年，根(gēn)据万(wàn)有引(yǐn)力定律进行(xíng)计算(suàn)，太阳系的运(yùn)行速度(dù)应该是160千米/秒(miǎo)，但实(shí)际上，太阳系正(zhèng)在以220千(qiān)米(mǐ)/秒的速度围绕银河系旋转，这(zhè)个(gè)实际速度远远大于理论速度，那么产生以上这种向心加速度的原因(yīn)很可能就是(shì)存在着一种(zhǒng)我(wǒ)们看不到的物质，是这些暗物质的引力效应将星系(xì)聚(jù)集在了一(yī)起。

也是从(cóng)这时(shí)开始(shǐ)，越(yuè)来越多(duō)的研究(jiū)人员开始相信暗物(wù)质的(de)存(cún)在。科学(xué)家根据(jù)星(xīng)系外恒星轨(guǐ)道的速(sù)度，估算在星系当中(zhōng)暗(àn)物质的质量占整个星系(xì)质量的85%。但(dàn)是，暗物质并不(bù)是唯一可以解释这个现(xiàn)象的原因。在一项新的(de)研究当(dāng)中，科学家(jiā)们发现，几(jǐ)乎没有引力(lì)效(xiào)应的(de)遥(yáo)远恒星之间，也会出(chū)现速度上的微小差(chà)异。另外，天(tiān)文(wén)学家还(hái)发现(xiàn)了一(yī)个反常的星(xīng)系(xì)，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离(lí)地球大约(yuē)2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星系(xì)当中存在的恒星(xīng)数量却只(zhǐ)有银河(hé)系的千分之一。

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所(suǒ)以在(zài)理论(lùn)上，该星系必须存在暗物(wù)质，否则(zé)就会分(fēn)崩离析。但(dàn)是科学家们(men)使用最先进的望远镜对其进(jìn)行了40个(gè)小(xiǎo)时的详细测量之后，发现星系中的恒星运(yùn)动(dòng)是可以用正常的物(wù)质和力学定(dìng)律来(lái)解释的。那么(me)又有人(rén)提出(chū)，也(yě)许该星系的暗物质，已经被(bèi)附近(jìn)的另一(yī)个(gè)大星(xīng)系剥离了。奇怪的是，它(tā)的附近没有任何星系存在。造成这(zhè)些现象(xiàng)的除(chú)了暗(àn)物质(zhì)的假说之外(wài)，另一种可能就(jiù)是人类对(duì)引(yǐn)力的理解(jiě)还(hái)不够全面，引力很可能在不(bù)同尺度空(kōng)间(jiān)中的工作方(fāng)式是不同的，这意味着在行星系(xì)尺度中的天体(tǐ)会(huì)沿着它们的轨(guǐ)道，按照我们(men)所理解的方式运(yùn)动。但是上升到星系和星团(tuán)的尺度，引(yǐn)力之间的相互作(zuò)用则是(shì)不同的(de)方式。对于在星系团(tuán)之间的相互作用(yòng)，科学家还引入了外部场效应的概念，指的(de)是在数(shù)百万光年的规模上，巨(jù)大的质量之间会产(chǎn)生对(duì)彼此特(tè)殊的效果(guǒ)，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立，这(zhè)意味着我们(men)需(xū)要对(duì)现在(zài)的(de)物(wù)理定律进行修(xiū)正，这(zhè)些发现也让(ràng)很多人认为暗物质(zhì)假说(shuō)理论就此终(zhōng)结。但(dàn)是在(zài)宇宙当中还有关于暗(àn)物质(zhì)存(cún)在的其他的理论证据，这些理(lǐ)论(lùn)证据是(shì)蒙(méng)德理(lǐ)论所(suǒ)没法解释的“引力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系(xì)团，由两个碰撞(zhuàng)的星(xīng)系团所组成，类似这样的星(xīng)团，它(tā)们大部分的(de)普通质量都(dōu)在(zài)星系(xì)的气体当(dāng)中(zhōng)。当星(xīng)团以1000万公里/小时发生碰(pèng)撞的时候，星际气(qì)体的相(xiāng)互作用就会(huì)导致温(wēn)度的急剧升高(gāo)，速度大幅(fú)降低。所(suǒ)以在理论上(shàng)，在碰撞之后，子弹星系团大部分的质量将位(wèi)于所有这些气(qì)体所在的中间区(qū)域。那么我们通过什么来验(yàn)证(zhèng)它的质量区域到底是不(bù)是(shì)集中在中间(jiān)呢？前(qián)不久，詹姆斯韦(wéi)伯(bó)太空望远(yuǎn)镜(jìng)传(chuán)回了宇宙当(dāng)中(zhōng)第一张全彩的高清照片，在照片中(zhōng)我(wǒ)们可以明显地看到很多星系似乎(hū)被拉伸产生了巨大的(de)形变。其实(shí)这(zhè)些星系本身(shēn)并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么(me)问题，而是这样(yàng)极遥远的天体和我们地球上的观测者之间。被一(yī)个质量(liàng)超级巨大(dà)的天体遮挡，这(zhè)个超大质量的(de)东(dōng)西的引力，会使身(shēn)后(hòu)更(gèng)遥远星(xīng)系的光都(dōu)发生了扭曲。这个(gè)现象就是引力透镜(jìng)效应。这(zhè)个巨大(dà)的天(tiān)体可能是超大质量的黑洞(dòng)或者是暗物(wù)质。

所以(yǐ)当人们对子(zi)弹星系团观测的时候(hòu)，发现它的(de)大(dà)质量区域并不是在中间，而(ér)是在两(liǎng)侧(cè)。所以(yǐ)最好的(de)解释方法就是当星团(tuán)发(fā)生(shēng)全(quán)部的碰撞时，可被观测到的(de)质量气体(tǐ)被(bèi)卡(kǎ)在了中间，暗物质(zhì)则直接通过(guò)了这个(gè)区域(yù)，并(bìng)在两(liǎng)边形成了引力透镜(jìng)。对(duì)子弹星(xīng)系团的引力透镜研究也被认为是暗物质(zhì)存(cún)在的(de)迄今(jīn)为止最好(hǎo)的理论证据。

第一次染发对头发伤害大吗，三类人不适合染发 data-ratio="0.5929919137466307" data-type="jpeg" data-w="1484" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/3b484d043bd3430.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

除此之外，还有来自(zì)宇宙当中最古(gǔ)老的光。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万年之后，可见(jiàn)光终于可以畅通无阻地穿越在宇宙(zhòu)当中了。经过了130多亿年之后，这(zhè)些光在宇(yǔ)宙空间背景(jǐng)上留(liú)下了各相同性(xìng)的微波辐(fú)射。其中红色的部分表(biǎo)示(shì)温(wēn)度较高(gāo)的区域(yù)，蓝色(sè)则表(biǎo)示相对较(jiào)冷(lěng)的区(qū)域，但实际上它们之间的温(wēn)差只有万分(fēn)之一。

科学(xué)家们通过对(duì)前(qián)景背景(jǐng)分离后的二(èr)值(zhí)图像进行连通域提取(qǔ)和标记(jì)之(zhī)后发现(xiàn)，如果宇宙当中没(méi)有暗(àn)物质，图形看(kàn)起来(lái)不应(yīng)该是这样的，而随着暗(àn)物质(zhì)的增(zēng)加(jiā)，一(yī)些峰值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙微波背(bèi)景(jǐng)辐射(shè)的测量值，我(wǒ)们需(xū)要的暗物(wù)质大约是普通物(wù)质的5倍(bèi)。这个数字与解释星系当中(zhōng)恒星运动(dòng)所需要的暗物质比例是一致的。这就(jiù)意(yì)味着。

用(yòng)了(le)一个简单(dān)的(de)理论框架，就很好地(dì)解释(shì)了很(hěn)多(duō)不(bù)同的(de)观测(cè)结果。而暗物质的本(běn)质就(jiù)是宇宙当中存在(zài)着某(mǒu)种类型的粒子，它们不参与任(rèn)何其他的电磁作(zuò)用(yòng)，只通过引力来相互作用。所以如果能够找到这种粒子的存在，就相当于找到了暗物质存(cún)在(zài)的实际(jì)证据。这种粒(lì)子到(dào)底是什么？科学家们已经提出了数十种的假想目标，而(ér)要寻找(zhǎo)这些不同(tóng)的目标粒子所需要的实(shí)验(yàn)方式(shì)也不相同。在(zài)过去的几十年当中，人类(lèi)为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会与常规物质相互作用的“暗(àn)物质”，科学家们(men)已经进行了超过50次的(de)实验，却没(méi)有任(rèn)何实质性的发(fā)现，除(chú)了一个地方(fāng)，意大(dà)利的格兰萨(sà)索山，隶(lì)属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿(kuàng)井当中(zhōng)，藏着地球上最大(dà)的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高的探测器，一(yī)直致力于寻找暗物质(zhì)粒子的周期(qī)性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观测到了某(mǒu)种(zhǒng)信号(hào)。经(jīng)过了20多年的数据收集，人们发现了一个有趣的事情(qíng)。探(tàn)测率会在每年的6月份达到峰值(zhí)，然后在(zài)11月(yuè)降到(dào)最低，而且(qiě)在20年当中每年都是一样(yàng)。一些科(kē)学家认为这可能是人类(lèi)发现暗物(wù)质的(de)第一个(gè)直接(jiē)证(zhèng)据。

但是为什么暗物质会产生周期性(xìng)的年度信号呢？刚才我们讲了(le)太阳系正在以220公里/秒的(de)速度围绕着银(yín)河系进行移动，那么如果暗物(wù)质存在宇宙当中(zhōng)，这意(yì)味着(zhe)我们也(yě)在以这样(yàng)的速度在穿越(yuè)着暗物质流(liú)，这个过程中会产生相(xiāng)应的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有(yǒu)半年的时间，地球围(wéi)绕太阳的方向与(yǔ)太阳环绕(rào)银河(hé)系的方向是一致的，而另(lìng)外半年则与之相反。

而在6月份的时候，地(dì)球与太(tài)阳的方向(xiàng)正好达到完全一致，这是(shì)理论(lùn)上地球穿越暗物质流(liú)最快的时段。而在11月份，又恰好达到了(le)最慢值。尽管(guǎn)在实(shí)际(jì)的情况中(zhōng)，太(tài)阳系相对银河系的(de)平面呈现了(le)60度的倾斜，但(dàn)是这并不(bù)影响这个理论的有效性。

因(yīn)此科学家认为这(zhè)可以(yǐ)用(yòng)来解释，研究人员们(men)所观测(cè)到的周期性信(xìn)号。当然也(yě)可(kě)能有其他的(de)情况，造成这种年度周期信(xìn)号的差(chà)异也可(kě)能是温(wēn)度、湿度、土壤(rǎng)中的(de)水分(fēn)、高山上的(de)积雪，甚至连意大利(lì)游客(kè)的数(shù)量也符合这(zhè)个周期的规律。

所以，科学家们又在南半球建立了一个(gè)几乎相同的实验室(shì)，这里的季节与(yǔ)之前的实验室(shì)正好相反，而(ér)在(zài)这里(lǐ)，地球穿过暗物(wù)质流的运动特(tè)征和第一个实验室是一(yī)样的(de)。

因此，如果(guǒ)在这里可以得到相同的信(xìn)号，就可以成为暗物质所存在的非(fēi)常有力(lì)的证据了。但是(shì)由(yóu)于这个实验室刚刚建成不(bù)久(jiǔ)，所(suǒ)以截至目前还无(wú)法(fǎ)提供相应的(de)数据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射一台新(xīn)的(de)望远(yuǎn)镜，这台太空望(wàng)远镜叫做“南(nán)希格雷(léi)斯罗(luó)曼”，它的主镜(jìng)大小(xiǎo)跟哈勃(bó)望远镜(jìng)相同(tóng)，但它的宽(kuān)视(shì)场仪(yí)器提供(gōng)的视野是哈勃(bó)红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太(tài)空(kōng)望远(yuǎn)镜其中一个关(guān)键的用(yòng)途就是探索暗(àn)物质背(bèi)后的奥秘(mì)，对于(yú)探测的结(jié)果，我们只能拭目以待了。费米实验室粒子(zi)天(tiān)体物理中心的科学家(jiā)丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗物质存在，它们极有(yǒu)可能拥有另一种神秘的效(xiào)应，这种暗物(wù)质效应，会支持宇(yǔ)宙当中生(shēng)命的诞生，或者说是生命进化的一(yī)个重要因(yīn)素。

如果(guǒ)这一理论得到(dào)进一步的证(zhèng)实(shí)，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会意味着人类并不孤(gū)单呢？或许在宇宙当中某个角落的行星上，暗物质正在通过(guò)这样(yàng)的效应创造生命(mìng)。当然(rán)，这些推论(lùn)的大(dà)前提是要先找到暗物质存(cún)在(zài)的实际证(zhèng)据。那么小伙(huǒ)伴们，你(nǐ)们觉得暗(àn)物质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的(de)支(zhī)持是我更新的动力(lì)！

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