宇宙是“人为制造(zào)”的？为何会存(cún)在科学无法解释的“暗物质”？暗(àn)物质(zhì)又究竟是什么？人类为了寻(xún)找暗(àn)物质存在的证据，科学家(jiā)们在过去的几十(shí)年当中进行了(le)超过50次的(de)长期实验，但(dàn)是却(què)没有发现(xiàn)任(rèn)何的有效证据。除了一(yī)个(gè)地方，在(zài)1687年出版的自然哲学数学(xué)原理一书中，埃萨(sà)克(kè)牛顿发表(biǎo)了万有引(yǐn)力定(dìng)律，它揭示(shì)了(le)宇宙中天体运(yùn)动的(de)规律。往后的几百年来，当天文(wén)学家(jiā)们发(fā)现某些(xiē)天体(tǐ)运(yùn)行轨(guǐ)道出现异常，不符(fú)合万有引力定(dìng)律(lǜ)的时候(hòu)，他们就会知(zhī)道，周(zhōu)围(wéi)一定有未知的天体(tǐ)通过引力在(zài)摄动它(tā)的轨(guǐ)道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶(yé)就通过(guò)天王星运行(xíng)轨(guǐ)道(dào)的异(yì)常，推(tuī)算并且发现了海王星的存在。另(lìng)外(wài)，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发现都是应用万有引力定律所(suǒ)取得重大天文(wén)成就的(de)例子。但是这些(xiē)发(fā)现(xiàn)都是在恒星系(xì)统的(de)尺度当中(zhōng)，可当我们上升到星系或者是(shì)星团的尺度，事情就开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗(fú)里茨兹威基正在研究和测量(liàng)后发星系团(tuán)的质(zhì)量。这是一个由(yóu)数千个星(xīng)系(xì)所组成的巨大星系团，这(zhè)些星(xīng)系被引力束缚在一起。测(cè)量星系团的质量一般(bān)会使用(yòng)到两(liǎng)种(zhǒng)方法，当两种方法结果一致，就(jiù)可以确定其质量的范围。

第一(yī)种(zhǒng)是获得其"光(guāng)度学的质(zhì)量"，需要的数据是测量各个(gè)星系的光(guāng)度。

第二种是动力学质量的计算，是利用光谱(pǔ)红移测量星(xīng)系团中的各个星系(xì)相对于星系团的运动速(sù)度。当(dāng)测量结(jié)果(guǒ)出来之后，兹威(wēi)基彻底懵了(le)，“动力学质量”竟然是“光度(dù)学(xué)质量”的400倍。这意味(wèi)着，后发座星系团有99%的质量(liàng)消失了，或者说这99%的质量并不以可见光(guāng)的形式所存在(zài)，我(wǒ)们无法看到。最诡异的是，在测(cè)量速度(dù)的过程(chéng)中，兹威基发现(xiàn)星系团中很多星(xīng)系的速度比理论(lùn)上(shàng)要快得(dé)多，按照(zhào)牛顿的运动(dòng)学定律(lǜ)，仅(jǐn)靠(kào)这些可见星(xīng)系的质量所(suǒ)产(chǎn)生的引力是无法将(jiāng)它们束缚在(zài)星系(xì)团(tuán)内(nèi)的，它们早就应该被抛出星系团之外了，除(chú)非有一种(zhǒng)神秘(mì)的力量(liàng)在起作用，这种力量来(lái)源(yuán)于某种隐(yǐn)形(xíng)的(de)物(wù)质。

张歆艺袁弘为什么离的婚，张歆艺和袁弘离婚了吗"1479" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/46f985a9e4c3e7e.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

据此(cǐ)，兹(zī)维基提出了这(zhè)样部分不可见的暗质，它不(bù)发散(sàn)光、吸光(guāng)、反射(shè)光，但是它们(men)却占据(jù)着(zhe)宇宙中绝大(dà)部分的质量。只是当时的人(rén)们对这样的一(yī)种说法不屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物(wù)质”这(zhè)个词才再一次出现。天(tiān)文学(xué)家维拉鲁宾和肯特福特(tè)在观测(cè)仙女座星系中的恒(héng)星运动(dòng)。理(lǐ)论上来说，距(jù)离中心越远的(de)恒星在(zài)其轨(guǐ)道上的(de)运(yùn)行(xíng)速度(dù)就会越慢。但是(shì)他们观测(cè)的结果却让人感到(dào)不(bù)可思议。

随着与中心(xīn)距(jù)离的增加，恒星的旋转速度几乎保持(chí)不(bù)变。可是根据牛顿的(de)万有(yǒu)引力定律，在星系当中如果没有足够大的质(zhì)量来吸引它们(men)，这(zhè)些外围的(de)恒星(xīng)早就被甩到(dào)宇(yǔ)宙当中了。基于这种现象(xiàng)，科(kē)学(xué)家们会使用一种相(xiāng)对(duì)标准的方法来解释(shì)暗物质(zhì)的(de)存(cún)在，这种方法就是测(cè)量星系当中气体在X轴上距离星系中心的距离，以及(jí)在Y轴(zhóu)上(shàng)气体的旋转速度。如果出现(xiàn)异常的(de)结果(guǒ)，就认为(wèi)是(shì)由暗物(wù)质的力量进(jìn)入其(qí)中。

于是(shì)科(kē)学家们(men)通过射电望远镜测量了距(jù)离星系中(zhōng)心更远距(jù)离的(de)氢元素，发现它们的旋转速度(dù)并(bìng)不(bù)符合牛(niú)顿的力学定律。我们的太阳系(xì)也不例外，太阳(yáng)系位(wèi)于银河系(xì)的第三悬臂之上，距(jù)离银河系中心2.6万光年，根据(jù)万有引力定律进(jìn)行计(jì)算，太阳系的运行速(sù)度应(yīng)该是160千(qiān)米/秒，但实际上，太(tài)阳系正在以220千米/秒的(de)速度(dù)围绕银河系(xì)旋转，这个实(shí)际速度(dù)远(yuǎn)远大于理论速度，那(nà)么产生(shēng)以上这(zhè)种向心加速度的原因(yīn)很可(kě)能就是存在(zài)着一种我(wǒ)们看不到的物(wù)质，是这些(xiē)暗(àn)物质的引力(lì)效(xiào)应将(jiāng)星系聚集在了一起。

也(yě)是从这时开始，越来(lái)越多的研究人员开始相信(xìn)暗物质的存在(zài)。科学家根据星系外恒星轨道(dào)的速度，估算在(zài)星系当中暗(àn)物(wù)质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可(kě)以解释这个现象的原因。在一(yī)项新(xīn)的研(yán)究(jiū)当中，科(kē)学家们发现，几乎没有引力效(xiào)应的遥远恒星之间，也会出现速度上的微小差异。另外，天文学家还(hái)发现了一个(gè)反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿(yì)光(guāng)年，大小和银(yín)河(hé)系(xì)不多，但(dàn)是星系(xì)当中(zhōng)存(cún)在(zài)的恒星数(shù)量却只(zhǐ)有(yǒu)银河系的千分之一。

所以(yǐ)在理论(lùn)上(shàng)，该(gāi)星系必(bì)须(xū)存在暗物质，否则就会分崩(bēng)离析。但是科学家们使用(yòng)最先进的望远镜对其进行了40个小时(shí)的(de)详细(xì)测量(liàng)之后，发现星(xīng)系中的恒(héng)星(xīng)运(yùn)动是可(kě)以用正常的物质(zhì)和力学(xué)定律(lǜ)来解释的。那么又有人(rén)提出，也许该星系的暗物质，已经被附近的另一个(gè)大星系剥离了(le)。奇怪的(de)是，它的附近没(méi)有任何星系存在。造成这(zhè)些现象(xiàng)的除(chú)了暗物质的假说之(zhī)外，另一(yī)种可能(néng)就是人类对引力的理解还不够全(quán)面，引力很(hěn)可能在不(bù)同(tóng)尺度空间中(zhōng)的工作方(fāng)式是不同(tóng)的，这(zhè)意味着(zhe)在行星系尺度中的天体会沿着它们的轨道(dào)，按(àn)照我们所理(lǐ)解(jiě)的方式运动。但(dàn)是上升到星系和星团的尺度，引力之间(jiān)的(de)相互作用(yòng)则是不同的方式。对(duì)于在星系团之间(jiān)的相互作用，科(kē)学家还引入了外(wài)部(bù)场(chǎng)效应的概念，指(zhǐ)的是在数百(bǎi)万光年的(de)规模上，巨大的(de)质量之间会产生(shēng)对彼(bǐ)此特殊的效果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意(yì)味(wèi)着我们需要对现在的物理定律(lǜ)进行修正，这些发现也让很多人(rén)认为暗物(wù)质假说理(lǐ)论就(jiù)此终结。但是在宇宙当中还有关于暗(àn)物质存在的其他(tā)的理论证(zhèng)据，这些理论证(zhèng)据(jù)是蒙德理论所没法解释的(de)“引力透(tòu)镜”。

径向距离为(wèi)37亿光年的子(zi)弹星系团，由两(liǎng)个碰(pèng)撞的星系团所(suǒ)组(zǔ)成，类似这样(yàng)的星团，它们大部分的普通(tōng)质(zhì)量都在星系的(de)气(qì)体当中(zhōng)。当星(xīng)团以1000万公里(lǐ)/小时发生(shēng)碰撞的时候，星际气体的相互作用就(jiù)会(huì)导致(zhì)温(wēn)度的急剧(jù)升高(gāo)，速度大幅降(jiàng)低。所(suǒ)以(yǐ)在理论(lùn)上，在(zài)碰撞(zhuàng)之后(hòu)，子弹星系(xì)团大部分的(de)质量将位(wèi)于所(suǒ)有这些气体所在的中间(jiān)区域。那么我(wǒ)们通(tōng)过什么来(lái)验(yàn)证它的质(zhì)量(liàng)区域到(dào)底是不是(shì)集中在中间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦伯(bó)太空望远(yuǎn)镜传回了宇(yǔ)宙当中第(dì)一张全彩的(de)高清(qīng)照片，在照片中我们可以(yǐ)明(míng)显(xiǎn)地看到很多星系似(shì)乎被拉(lā)伸产生了巨大(dà)的形变。其(qí)实这些(xiē)星系本身并不(bù)是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而是这样极遥(yáo)远(yuǎn)的天体和我们地球上的观(guān)测(cè)者之间。被一(yī)个质(zhì)量超级巨大(dà)的(de)天体(tǐ)遮(zhē)挡，这个超大质量的(de)东(dōng)西(xī)的引力(lì)，会使(shǐ)身后更遥远星系的光都发生了扭曲(qū)。这个现象就是引(yǐn)力透镜效应。这个巨大的天(tiān)体可能是超大质量(liàng)的(de)黑(hēi)洞(dòng)或者是暗物(wù)质(zhì)。

所(suǒ)以当人们对子(zi)弹星系团观测的(de)时候，发现它(tā)的大质量区(qū)域并不是在中间，而是(shì)在两侧(cè)。所(suǒ)以最好(hǎo)的(de)解释方法就是当(dāng)星团发(fā)生全部的碰(pèng)撞(zhuàng)时，可(kě)被观测到的质量气(qì)体被(bèi)卡在了中间，暗物质则直接通过(guò)了(le)这(zhè)个区域，并在两边形(xíng)成(chéng)了引力(lì)透镜。对子弹(dàn)星系团(tuán)的引力(lì)透(tòu)镜研究也(yě)被认为(wèi)是暗物质存在的迄今为止(zhǐ)最好的理论证据。

除此之(zhī)外，还(hái)有来自宇宙当中最古(gǔ)老的光。从宇宙大(dà)爆炸(zhà)开始，38万年之后(hòu)，可(kě)见(jiàn)光终于可(kě)以畅(chàng)通无阻地穿越在宇(yǔ)宙当中了(le)。经过了130多亿年之(zhī)后，这些光在宇宙(zhòu)空间背(bèi)景上留(liú)下(xià)了各相(xiāng)同(tóng)性(xìng)的微波辐射(shè)。其中红(hóng)色的部分表示温度较高的区域，蓝色则表示(shì)相对较冷的区(qū)域，但实(shí)际上它(tā)们之间的温差只有万(wàn)分(fēn)之一。

科学家们通过对(duì)前景背景分离后的二值图像进行连通(tōng)域(yù)提取和(hé)标记(jì)之后发现，如(rú)果宇宙当中(zhōng)没有暗物质，图形看起(qǐ)来不应(yīng)该是(shì)这(zhè)样的，而随着暗物(wù)质的增加，一些峰值的幅(fú)度会(huì)减小，才变得看起来“和谐”。为(wèi)了(le)匹配宇(yǔ)宙微(wēi)波背景辐射的测量值(zhí)，我们需(xū)要的暗(àn)物质(zhì)大约是普通物质的5倍。这个数字与解释星系当中(zhōng)恒星运动所需要的暗物质比例是(shì)一致的(de)。这就意味着。

用了一个简单的理论(lùn)框架，就(jiù)很好地解(jiě)释了很多不同的(de)观测结果。而暗物质(zhì)的(de)本质就是宇宙当中存在着某种类型的粒(lì)子，它们不(bù)参(cān)与(yǔ)任(rèn)何其他的电磁作(zuò)用，只(zhǐ)通过引力来相互(hù)作用(yòng)。所以如果能够找到这(zhè)种(zhǒng)粒子的存在，就(jiù)相当于找(zhǎo)到了暗物质存在的实际证据(jù)。这种粒子到(dào)底是(shì)什么？科(kē)学家们已(yǐ)经提出了数十种的假想目标，而(ér)要寻找这些不(bù)同(tóng)的目标粒子所(suǒ)需要的实验方式也不相同。在(zài)过去的几(jǐ)十年当中，人(rén)类为了寻找这(zhè)些看不见(jiàn)、摸不到，几乎不(bù)会(huì)与常(cháng)规物质相(xiāng)互作用的“暗物质”，科学(xué)家们已经(jīng)进行了超过(guò)50次的(de)实验，却没(méi)有任(rèn)何(hé)实质性的发现，除了一个地方，意(yì)大(dà)利的格兰萨索山，隶属于阿尔(ěr)卑斯(sī)山(shān)脉。

在山下(xià)1400米处的(de)地(dì)下矿井当中(zhōng)，藏着(zhe)地球上最大的地学实验(yàn)室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼高的探测器，一(yī)直致力于(yú)寻找暗物质(zhì)粒子的周期(qī)性(xìng)震荡。

自1997年以(yǐ)来(lái)，这里(lǐ)的科学(xué)家(jiā)声称观测到了某种信(xìn)号。经(jīng)过了20多年(nián)的数据收(shōu)集，人们发(fā)现了(le)一(yī)个有趣的(de)事情。探测率(lǜ)会在每张歆艺袁弘为什么离的婚，张歆艺和袁弘离婚了吗年(nián)的6月份(fèn)达(dá)到峰(fēng)值，然后在11月降到最低，而(ér)且在20年当中每年都是一样。一些科学家认为(wèi)这可能(néng)是(shì)人类发(fā)现(xiàn)暗物质(zhì)的第(dì)一个(gè)直接证据。

但是(shì)为什(shén)么暗(àn)物质会产生(shēng)周期性的(de)年(nián)度信号呢？刚(gāng)才我们讲了太阳系正在以220公里/秒的速度围绕(rào)着银河系(xì)进行移动(dòng)，那么如果(guǒ)暗物质存在宇宙(zhòu)当中，这意味着我们也在以这样的速(sù)度(dù)在(zài)穿越着暗物质(zhì)流，这个过(guò)程中会(huì)产生相应的振荡(dàng)，同时地球又以30公里/秒的(de)速度围(wéi)绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有半年的时间，地球(qiú)围绕(rào)太阳(yáng)的方向(xiàng)与太阳环绕银河系的方(fāng)向是一致的，而(ér)另外半年则(zé)与之相反。

而在6月份的时(shí)候(hòu)，地球与太阳的(de)方向正好达到完全(quán)一致(zhì)，这是理论上地球穿越(yuè)暗物质流(liú)最快的时段。而在11月(yuè)份，又恰(qià)好达到了最慢值。尽(jǐn)管在实际的情况中，太阳系相(xiāng)对银河(hé)系的平面(miàn)呈现了60度(dù)的倾斜(xié)，但是(shì)这并不影响这个(gè)理(lǐ)论的有效性。

因此(cǐ)科(kē)学家认为这可以用(yòng)来解释，研究(jiū)人员们所(suǒ)观测(cè)到的周期性信号(hào)。当然也可(kě)能有其他的情(qíng)况，造成这种年度周期(qī)信号的差异也(yě)可能(néng)是温(wēn)度、湿度、土壤中的水分、高(gāo)山上的积雪，甚至连(lián)意大利游客(kè)的数(shù)量也符(fú)合这个周期(qī)的(de)规律。

所以，科学(xué)家(jiā)们又(yòu)在南半球建立了一个几乎相同的实验室(shì)，这(zhè)里的季节与之前的实(shí)验室正好相反，而在这里，地球穿(chuān)过(guò)暗物质流(liú)的运动(dòng)特征和第一个实(shí)验室是一样的。

因此，如果在这里(lǐ)可以得到相同的信号，就可(kě)以成为(wèi)暗物质所(suǒ)存在的(de)非常有(yǒu)力的(de)证(zhèng)据了。但(dàn)是由于这个实验室刚(gāng)刚建成不久(jiǔ)，所(suǒ)以截(jié)至目(mù)前还无(wú)法(fǎ)提供相应的数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一(yī)台新的(de)望远镜(jìng)，这台太空望远(yuǎn)镜叫做“南希格(gé)雷斯(sī)罗曼”，它(tā)的主镜大小(xiǎo)跟哈勃望远(yuǎn)镜(jìng)相同，但它的宽(kuān)视场(chǎng)仪器提供的(de)视野是哈勃(bó)红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关(guān)键的用途就(jiù)是探索暗物质背后的奥秘，对于(yú)探(tàn)测的结果，我(wǒ)们只(zhǐ)能拭(shì)目以待了。费(fèi)米实验室粒子天体(tǐ)物理中心(xīn)的科学家丹琥珀和贾森(sēn)斯特芬研究发现，如果(guǒ)暗物(wù)质存在，它们极(jí)有(yǒu)可能拥有另(lìng)一种神秘的效应，这种暗(àn)物(wù)质效应，会支持宇宙当中生命(mìng)的(de)诞生，或者说是生命进化的一个重要因素。

如(rú)果(guǒ)这(zhè)一(yī)理(lǐ)论(lùn)得到进一步的证(zhèng)实，那(nà)么(me)遍布宇宙当中的暗(àn)物质(zhì)会不会意味着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的行星上，暗物质正在通过这样的效(xiào)应创造生命。当(dāng)然，这些推论的(de)大前提是要先(xiān)找到(dào)暗物(wù)质存在的(de)实际证据(jù)。那(nà)么小伙伴们，你(nǐ)们觉得(dé)暗物质(zhì)到底存不存在呢(ne)？喜欢(huān)请点赞，你的支持是我更新的动力！

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