宇宙是“人为(wèi)制造(zào)”的？为何(hé)会存在科学无法解(jiě)释的“暗物(wù)质”？暗物质又究(jiū)竟(jìng)是什么？人(rén)类为了寻(xún)找暗物质(zhì)存在的(de)证(zhèng)据，科学家们(men)在过去的几十年当(dāng)中进行了超过50次的长期实(shí)验，但(dàn)是却(què)没有发现任何的有效证(zhèng)据。除了一(yī)个地方，在(zài)1687年出版的自然哲学数(shù)学原理一书中，埃萨(sà)克牛顿(dùn)发表(biǎo)了(le)万有引力定律，它揭示了(le)宇(yǔ)宙中(zhōng)天体运动的规律(lǜ)。往后的几百年来，当天文学家们发现某些(xiē)天体(tǐ)运行轨道出现异常，不绥化去年疫情 绥化是几线城市符合万(wàn)有引力定律的时候，他(tā)们就会知道，周(zhōu)围一定有(yǒu)未(wèi)知的(de)天体通过引力在摄(shè)动它的(de)轨(guǐ)道(dào)。比如(rú)在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通过天王星运(yùn)行轨道(dào)的异常，推算(suàn)并且发现了海王星的存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王星的发现都是(shì)应用(yòng)万有(yǒu)引力定律(lǜ)所取得重大天(tiān)文成就的例子。但(dàn)是这些发(fā)现都是在恒(héng)星系统(tǒng)的尺度当中(zhōng)，可当(dāng)我(wǒ)们上升(shēng)到(dào)星系(xì)或者(zhě)是星团的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹(zī)威基(jī)正在(zài)研究(jiū)和(hé)测量后发星系团(tuán)的质(zhì)量。这是(shì)一个由数(shù)千个星系所组成的巨(jù)大星(xīng)系(xì)团，这些星系被引力(lì)束缚在一起。测量星系团的质量一般会使用到两种方(fāng)法(fǎ)绥化去年疫情 绥化是几线城市，当两种方法结果一致，就可(kě)以确定其质量(liàng)的范围。

第一种是获得其"光(guāng)度学(xué)的质量"，需要的数据(jù)是测量各个星(xīng)系的光度(dù)。

第二种是动力学质(zhì)量的计算，是利用光谱红移测(cè)量(liàng)星(xīng)系团(tuán)中(zhōng)的(de)各个星系相对于(yú)星系团的运动速度。当测(cè)量结果出来之后，兹威基彻(chè)底懵了，“动力学(xué)质量(liàng)”竟(jìng)然(rán)是(shì)“光度学质(zhì)量”的400倍。这(zhè)意味着，后发座星系团(tuán)有99%的质量消失了，或(huò)者(zhě)说这99%的质量并不(bù)以可见光的(de)形式所存在，我(wǒ)们无法看到。最诡异(yì)的是(shì)，在测(cè)量速度的过程(chéng)中，兹威基发现星(xīng)系(xì)团中很多(duō)星系的速度比理论上要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些可见(jiàn)星系的质量所产生的引力是无法将它们束缚在星系团内(nèi)的，它们(men)早(zǎo)就(jiù)应(yīng)该(gāi)被抛出星(xīng)系团之外了，除(chú)非有一种(zhǒng)神秘的力量在起(qǐ)作用，这种力量来(lái)源于某种隐形的物(wù)质(zhì)。

据(jù)此，兹维(wéi)基提出了这样(yàng)部(bù)分不(bù)可见的(de)暗质，它不发散光、吸(xī)光、反(fǎn)射光，但是它们却占(zhàn)据(jù)着(zhe)宇宙中绝大(dà)部分的(de)质(zhì)量。只是当(dāng)时的(de)人们对这样的一种说法不(bù)屑一顾(gù)。

直到40年(nián)之后，“暗(àn)物质”这个词才再(zài)一次出现。天文(wén)学家维拉(lā)鲁(lǔ)宾和(hé)肯特福特在观(guān)测(cè)仙女座星系(xì)中的(de)恒星(xīng)运(yùn)动。理论上来(lái)说，距离中心(xīn)越远的恒星在其轨道上的运行速度就会越慢(màn)。但是他们(men)观测的结(jié)果却(què)让人(rén)感到不可思议。

随着与中心距离(lí)的增加，恒星(xīng)的(de)旋转(zhuǎn)速度几乎(hū)保持不变。可(kě)是(shì)根(gēn)据牛(niú)顿的万有引力定律，在星系当中如果没(méi)有足够大的质量来吸引它们，这些(xiē)外围(wéi)的恒星早就被甩到宇宙当(dāng)中了。基(jī)于这种现(xiàn)象，科学家们会使用一种相对标准的方法来解释暗物质的存在，这(zhè)种方法(fǎ)就是(shì)测量星系当中气(qì)体在X轴(zhóu)上距离星系中(zhōng)心的(de)距离(lí)，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋转速度。如果出现异常的结果，就认(rèn)为(wèi)是由暗物质的力量进入其中。

于是(shì)科(kē)学家们(men)通过射电望远镜(jìng)测量了距离星(xīng)系中(zhōng)心更(gèng)远距离(lí)的氢元素，发现它们的旋转速度并不符合牛(niú)顿(dùn)的力学定(dìng)律。我们的太阳(yáng)系也(yě)不(bù)例外，太阳系位于银河系的第三(sān)悬臂之上(shàng)，距离银河系中心2.6万光年(nián)，根据万有引力定律进行计算，太阳系的(de)运行速度(dù)应该是160千米/秒，但实(shí)际上，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒(miǎo)的速度(dù)围绕银(yín)河系旋转(zhuǎn)，这个实际速度远(yuǎn)远大(dà)于理论速度(dù)，那么(me)产生以(yǐ)上(shàng)这(zhè)种向心加(jiā)速(sù)度的原(yuán)因很(hěn)可能就是存在着一种(zhǒng)我们看(kàn)不到的物质，是这些暗物(wù)质的引力效应将(jiāng)星系聚集在了一起。

也是(shì)从这时开(kāi)始，越(yuè)来越多(duō)的研究人(rén)员(yuán)开始(shǐ)相信(xìn)暗物质的存在。科学家(jiā)根据星系外恒星(xīng)轨道的速度(dù)，估算在星系当(dāng)中暗(àn)物质的质量占整个星系质(zhì)量(liàng)的85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯一可以解(jiě)释这(zhè)个现象(xiàng)的原(yuán)因(yīn)。在一项(xiàng)新的研究当(dāng)中(zhōng)，科学家们发现，几乎(hū)没有引力效应的遥远(yuǎn)恒星之间(jiān)，也会出现速度上(shàng)的微(wēi)小差异。另(lìng)外，天文学家还发现了一个(gè)反(fǎn)常的星系(xì)，叫做(zuò)Agc114905。这(zhè)个星系距离地球大约2.5亿(yì)光(guāng)年，大小(xiǎo)和银(yín)河系不(bù)多(duō)，但是星系当中(zhōng)存(cún)在的恒(héng)星(xīng)数量却只有(yǒu)银河(hé)系的(de)千分(fēn)之一(yī)。

所以在理论(lùn)上，该星系(xì)必(bì)须存(cún)在暗物质，否(fǒu)则就会分崩(bēng)离析。但是科学家们(men)使(shǐ)用最(zuì)先进的(de)望远镜对其进(jìn)行(xíng)了40个(gè)小时的详(xiáng)细测量之(zhī)后(hòu)，发现星(xīng)系中的恒星运动(dòng)是可(kě)以(yǐ)用正常的物质和(hé)力学定律来(lái)解释(shì)的。那么又有(yǒu)人提出，也许该星系的(de)暗物质，已(yǐ)经被(bèi)附近(jìn)的另一(yī)个大星系剥离了。奇(qí)怪的是，它的附近没有任何星(xīng)系存(cún)在(zài)。造成这些(xiē)现(xiàn)象(xiàng)的除了暗物质的假说之外(wài)，另一种(zhǒng)可能就是人类对引力的理解还不(bù)够(gòu)全面，引(yǐn)力很(hěn)可能在不同尺度空间(jiān)中的(de)工作(zuò)方式是(shì)不同的(de)，这意味着在行星系尺度中的天体会沿着它(tā)们的轨道，按(àn)照我们(men)所理(lǐ)解(jiě)的方式(shì)运动。但是上升到星系和星团的尺度，引(yǐn)力之间(jiān)的相互(hù)作用则是不同的方式。对于在星系(xì)团之间的相互作用，科学(xué)家还引入了外(wài)部场效应的概念，指的是在数(shù)百万光年的规(guī)模上，巨(jù)大(dà)的质量之(zhī)间(jiān)会(huì)产生对彼此特殊的(de)效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论成立(lì)，这意味着我(wǒ)们需要对现在(zài)的物理定律进行修正(zhèng)，这些发现也让很多人认(rèn)为暗物质假说理论就此终结。但是(shì)在宇(yǔ)宙当(dāng)中还有关(guān)于暗物质存在的其他的(de)理论证据，这些理(lǐ)论证据是蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年的子弹星系(xì)团，由两个碰撞的星系团(tuán)所(suǒ)组成(chéng)，类(lèi)似(shì)这(zhè)样的星团，它们大部分(fēn)的普通(tōng)质(zhì)量都在星系(xì)的气体(tǐ)当(dāng)中(zhōng)。当星团以1000万公里/小时发生碰撞(zhuàng)的(de)时候(hòu)，星(xīng)际气体的相互作用(yòng)就会(huì)导致温度的急(jí)剧升高，速(sù)度(dù)大(dà)幅降(jiàng)低。所以在理论上(shàng)，在碰撞之后，子(zi)弹星系团(tuán)大部分的(de)质(zhì)量(liàng)将位(wèi)于(yú)所有这些气体所在的中(zhōng)间区域(yù)。那么我(wǒ)们通过什么(me)来验证它的质量区域到底是不是集(jí)中在中(zhōng)间(jiān)呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦(wéi)伯太空望远镜传回了宇宙(zhòu)当中第一张全彩(cǎi)的高(gāo)清照片，在(zài)照片(piàn)中我们(men)可以(yǐ)明显地看到很多星系(xì)似(shì)乎被(bèi)拉伸产(chǎn)生了(le)巨(jù)大的形变(biàn)。其实这(zhè)些星系本身并(bìng)不是真的被(bèi)扭曲了(le)，也不是韦伯望远镜(jìng)出了什么问题，而(ér)是这样极遥远的天体和我们地球上(shàng)的观测者之间。被一个质量(liàng)超级巨大的天(tiān)体遮(zhē)挡，这个超大(dà)质量的东西的引力，会使身(shēn)后更遥远星系的光都发生(shēng)了扭曲。这个现象就是引力透镜效应(yīng)。这个巨大的天体可能(néng)是超大(dà)质量的黑洞(dòng)或者是(shì)暗物质。

所以(yǐ)当人(rén)们对子弹星系(xì)团观测的时(shí)候，发现它的大质量区域并不是在中间(jiān)，而(ér)是在两(liǎng)侧。所以最好的解释(shì)方法(fǎ)就是当星团发生全(quán)部(bù)的(de)碰撞时(shí)，可被观测到的质(zhì)量气(qì)体被卡(kǎ)在了中间，暗物质则直接通(tōng)过(guò)了这个(gè)区(qū)域，并在两边形成了引力透镜。对子弹星系(xì)团的引(yǐn)力透镜研究也被认为(wèi)是(shì)暗(àn)物质存在的迄(qì)今(jīn)为止(zhǐ)最好的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最(zuì)古老的光。从宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终于可(kě)以畅通无阻地穿越在(zài)宇宙当中(zhōng)了。经过了130多亿年(nián)之后，这些光在宇宙(zhòu)空(kōng)间背景上留下(xià)了(le)各相同性的微(wēi)波辐射。其中红色的(de)部分表示(shì)温度较高的(de)区(qū)域(yù)，蓝(lán)色则(zé)表示相(xiāng)对较冷的区(qū)域，但实际上它们(men)之(zhī)间的温差只有万(wàn)分之(zhī)一(yī)。

科学家们通过对(duì)前(qián)景背景分(fēn)离(lí)后的二值图像进行(xíng)连通域(yù)提(tí)取和(hé)标(biāo)记之后发(fā)现，如果宇宙当中没有暗物质，图形(xíng)看起来(lái)不应(yīng)该是这(zhè)样的，而(ér)随着(zhe)暗物质(zhì)的增加，一些峰值的幅度会减小，才变(biàn)得(dé)看(kàn)起(qǐ)来“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙微(wēi)波背(bèi)景辐射的测量(liàng)值，我们(men)需要(yào)的暗物质大约是普通物质的5倍。这(zhè)个数字与解释星系当(dāng)中(zhōng)恒(héng)星(xīng)运动所(suǒ)需(xū)要(yào)的暗(àn)物质(zhì)比例是一致的(de)。这就意(yì)味着。

用(yòng)了一个简单的理论框架(jià)，就(jiù)很(hěn)好地(dì)解(jiě)释(shì)了很多不(bù)同的(de)观测结果。而暗(àn)物质(zhì)的本(běn)质(zhì)就(jiù)是(shì)宇宙当(dāng)中存(cún)在着某种类型的粒子，它们(men)不参与(yǔ)任(rèn)何其他的电磁作用，只通过引力来相互作(zuò)用。所以如果(guǒ)能够(gòu)找到(dào)这种粒子的存(cún)在(zài)，就相当(dāng)于找到了(le)暗物质(zhì)存在的实(shí)际(jì)证据。这种粒子到底(dǐ)是什么？科(kē)学家们已(yǐ)经提出了(le)数十种的假(jiǎ)想目(mù)标，而要寻找这些不(bù)同的目标粒(lì)子(zi)所需要的实验(yàn)方式(shì)也(yě)不相(xiāng)同(tóng)。在过去的几十(shí)年当中，人(rén)类为了(le)寻找这些看不见(jiàn)、摸不到，几乎不(bù)会与(yǔ)常规(guī)物质相互作用的“暗物质(zhì)”，科学家们已经(jīng)进(jìn)行(xíng)了(le)超(chāo)过50次的实验，却(què)没(méi)有(yǒu)任(rèn)何(hé)实质性的(de)发现，除了一(yī)个(gè)地方，意大利(lì)的格(gé)兰(lán)萨索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地(dì)下矿井当(dāng)中，藏(cáng)着地球(qiú)上(shàng)最大的地(dì)学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一(yī)个(gè)三层(céng)楼(lóu)高的探测器，一直致力(lì)于寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以(yǐ)来(lái)，这里的科学家声称观测(cè)到了某种信号。经过了20多年的数据收(shōu)集，人们发现了一(yī)个有(yǒu)趣的(de)事情。探测(cè)率会在(zài)每(měi)年的6月份达(dá)到峰值，然(rán)后在11月降到最低(dī)，而(ér)且(qiě)在20年(nián)当(dāng)中(zhōng)每(měi)年都是(shì)一样(yàng)。一些科学家认为这可能是人类发现暗物质的(de)第(dì)一个(gè)直接证据。

但(dàn)是为什(shén)么暗物质会产(chǎn)生(shēng)周期性的(de)年(nián)度信号呢(ne)？刚才我们讲了太(tài)阳系正在以(yǐ)220公里/秒(miǎo)的(de)速度围绕着银(yín)河系(xì)进(jìn)行移(yí)动，那(nà)么如果暗物(wù)质存在宇宙当(dāng)中，这意味(wèi)着我(wǒ)们也在以(yǐ)这样的速度在穿越(yuè)着暗物质流，这个过(guò)程中会产生相应的(de)振荡，同(tóng)时地球又(yòu)以30公里/秒的(de)速度围绕(rào)太阳进行旋转。所以有半年的(de)时间(jiān)，地球围绕太阳的方(fāng)向与太阳环绕银河系的方向是一致的，而(ér)另外半年则与之相反。

而在(zài)6月份的时候，地(dì)球与太(tài)阳(yáng)的方向正好达到完全(quán)一致，这是(shì)理论上地球(qiú)穿越暗物质(zhì)流最快(kuài)的时(shí)段。而在11月份，又恰好达到了最慢值(zhí)。尽管在实际的情(qíng)况中(zhōng)，太(tài)阳(yáng)系相对银河系(xì)的平面(miàn)呈(chéng)现了60度的倾斜，但是(shì)这并不影(yǐng)响这个(gè)理(lǐ)论的有效(xiào)性(xìng)。

因此科(kē)学家认(rèn)为这可以用来(lái)解释(shì)，研究人(rén)员们所(suǒ)观测到的(de)周期性(xìng)信号(hào)。当然(rán)也可能有其他(tā)的情况，造(zào)成这种(zhǒng)年(nián)度周期信号(hào)的差异(yì)也(yě)可能是(shì)温(wēn)度(dù)、湿度、土壤(rǎng)中的水(shuǐ)分、高山(shān)上(shàng)的积雪，甚至连意大利(lì)游(yóu)客的数(shù)量(liàng)也符合(hé)这个(gè)周(zhōu)期的(de)规律(lǜ)。

所以，科学家(jiā)们又在(zài)南半(bàn)球建立了一个几(jǐ)乎相(xiāng)同的实验室，这(zhè)里的季节与(yǔ)之前的(de)实验室正(zhèng)好相(xiāng)反，而在这里(lǐ)，地(dì)球穿过(guò)暗物质流的运动(dòng)特(tè)征和(hé)第一个实验(yàn)室是一样的。

因此，如果在这里可以得到相同的(de)信号，就可以(yǐ)成为暗物质所存(cún)在的非常有力的(de)证据了。但是(shì)由于这个实验(yàn)室(shì)刚刚建成(chéng)不久，所以(yǐ)截至目前(qián)还无(wú)法提供相应(yīng)的数(shù)据支持。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一(yī)台(tái)新(xīn)的望远(yuǎn)镜，这(zhè)台(tái)太空望远镜(jìng)叫做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它的(de)主镜(jìng)大(dà)小(xiǎo)跟哈勃望远镜相同，但(dàn)它的宽视场(chǎng)仪器提供的视野是哈勃红外仪(yí)器的100倍。南(nán)希(xī)格雷斯罗曼太空望远(yuǎn)镜(jìng)其中(zhōng)一个(gè)关键的用途就(jiù)是探索(suǒ)暗物质(zhì)背(bèi)后的(de)奥(ào)秘，对(duì)于(yú)探测的结果，我们(men)只(zhǐ)能拭目以(yǐ)待了。费米实验室粒子天体物理中心的科学(xué)家丹(dān)琥(hǔ)珀(pò)和贾森斯(sī)特芬研究发现，如果(guǒ)暗物质存在(zài)，它(tā)们极(jí)有可能拥有另一种神秘的(de)效应，这种暗(àn)物质效应，会支(zhī)持宇(yǔ)宙(zhòu)当中生命(mìng)的诞生，或者说(shuō)是生(shēng)命进化的一个重要因素(sù)。

如果这一理论得到进一步的证实(shí)，那么遍(biàn)布宇宙(zhòu)当中的暗物质会(huì)不会意味着人类并不孤单(dān)呢(ne)？或许在宇(yǔ)宙当中某个角落(luò)的行星(xīng)上，暗物质(zhì)正在(zài)通过这样的效(xiào)应创造生命。当(dāng)然，这些推(tuī)论的大前提是要先(xiān)找到暗物质存在的实际证据。那么小(xiǎo)伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物质到底(dǐ)存(cún)不存在(zài)呢(ne)？喜欢请点赞，你的支持是(shì)我(wǒ)更新的动力！

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