宇宙是“人(rén)为制造”的？为何会(huì)存在科学无(wú)法(fǎ)解释的“暗物质”？暗物质(zhì)又究(jiū)竟是什(shén)么？人类为了寻找暗(àn)物质存在的证据(jù)，科学(xué)家(jiā)们在过去的(de)几十年(nián)当中(zhōng)进行(xíng)了(le)超(chāo)过50次的长(zhǎng)期实验，但是却(què)没有发(fā)现任何的有效证(zhèng)据。除了一(yī)个地方(fāng)，在1687年出版的自然哲学(xué)数(shù)学原理一(yī)书中，埃(āi)萨克牛顿发表了万有引力定律，它(tā)揭示了宇宙中天体运动的规律。往后的几百年来，当天文学(xué)家们发现某些天体运行(xíng)轨道(dào)出(chū)现异常，不(bù)符合万有引力定(dìng)律的时候，他们(men)就会(huì)知道，周(zhōu)围一(yī)定有未知的天体通(tōng)过引(yǐn)力在(zài)摄动它的轨道。比如在1846年(nián)，奥本勒维耶就通过天王星运行(xíng)轨道的异常(cháng)，推算并且发(fā)现了海王星的存在(zài)。另外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发(fā)现都是(shì)应(yīng)用万有引力定(dìng)律所取得重大(dà)天文成就的例子。但(dàn)是这些发(fā)现都是在恒星系(xì)统的尺(chǐ)度当中(zhōng)，可当我们上升到星系或(huò)者是(shì)星团的尺度，事情就开始变得诡(guǐ)异了。

安徒生童话的作者叫什么名字，安徒生童话的作者简介"https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/7e58e8fcd62ac7f.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

1933年(nián)，瑞士的物理学家弗(fú)里(lǐ)茨兹威基正在研究和(hé)测量后(hòu)发星系团的(de)质量。这是一个(gè)由数(shù)千个星系所组(zǔ)成(chéng)的(de)巨(jù)大星系团，这些星(xīng)系被引力束缚在一(yī)起。测量星(xīng)系团的(de)质(zhì)量(liàng)一般会使(shǐ)用(yòng)到两种方法，当两种(zhǒng)方法结果(guǒ)一致，就(jiù)可(kě)以(yǐ)确(què)定(dìng)其质(zhì)量的范(fàn)围(wéi)。

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

第二种是动(dòng)力学质量(liàng)的计(jì)算，是利(lì)用光谱红移(yí)测量星系团中的各(gè)个(gè)星(xīng)系相对于星(xīng)系团(tuán)的运动速(sù)度。当(dāng)测量结果出来之后，兹(zī)威基彻底(dǐ)懵了，“动力(lì)学质(zhì)量”竟然(rán)是“光度学质(zhì)量”的(de)400倍(bèi)。这意味着，后发座星(xīng)系团(tuán)有99%的质量消失(shī)了，或者说(shuō)这99%的质(zhì)量并不(bù)以可见光的形式所存在(zài)，我们无法看到。最诡异(yì)的(de)是，在测量速度(dù)的过程中，兹威基(jī)发现星(xīng)系团中(zhōng)很多(duō)星系的速(sù)度比(bǐ)理(lǐ)论上要快得多(duō)，按(àn)照牛(niú)顿的运动学定律，仅靠这些可见(jiàn)星系的(de)质量所产生的引力(lì)是(shì)无法将它们束缚在星系团内的(de)，它们早就(jiù)应该(gāi)被(bèi)抛出(chū)星系团之外了，除非有(yǒu)一(yī)种神秘的力量在起(qǐ)作(zuò)用(yòng)，这种力量来源于(yú)某种(zhǒng)隐形的(de)物质(zhì)。

据此，兹维基提出了这样(yàng)部(bù)分不可(kě)见的暗质，它不(bù)发散光、吸光、反射(shè)光，但(dàn)是它们(men)却占据着宇宙(zhòu)中绝大(dà)部分的质量。只是当时的人们对这样的一(yī)种说法不屑(xiè)一顾。

直(zhí)到(dào)40年之(zhī)后，“暗物质”这(zhè)个词(cí)才再(zài)一次出现(xiàn)。天(tiān)文学(xué)家维(wéi)拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座星系中的恒星运动。理(lǐ)论上来(lái)说，距离中心越(yuè)远的恒星在其轨道上(shàng)的运(yùn)行速度就会越慢。但是他们观(guān)测的结果却让人(rén)感到不可思议。

随着与(yǔ)中心(xīn)距离的(de)增加，恒星(xīng)的旋转(zhuǎn)速度几乎保(bǎo)持不(bù)变。可是根据牛(niú)顿的万有引力定律，在星(xīng)系(xì)当中如(rú)果没(méi)有足够大(dà)的质量来吸引(yǐn)它们，这些外围的(de)恒星早就被甩到宇宙当中了。基于这种现象，科(kē)学(xué)家们(men)会使用(yòng)一种相对标准的方法来(lái)解释暗物质的存(cún)在，这种方法就是测量星系(xì)当中气体(tǐ)在X轴(zhóu)上距离星系中心的距离(lí)，以及在Y轴上(shàng)气体的旋转(zhuǎn)速(sù)度。如果出现异常(cháng)的(de)结果，就认为是由暗物质的力量进入其中(zhōng)。

于(yú)是科学家们通(tōng)过(guò)射(shè)电(diàn)望远镜测(cè)量了距离星系(xì)中心更远距离的氢(qīng)元素(sù)，发现它们的旋转速度并不符合牛顿的(de)力学定(dìng)律(lǜ)。我们的(de)太(tài)阳(yáng)系也不(bù)例外，太阳系位于银河系的第三悬臂之上，距(jù)离银河系中心2.6万(wàn)光年，根据万有引力定律进行计算，太阳系(xì)的(de)运行速度(dù)应该是160千米/秒(miǎo)，但实际上(shàng)，太阳系(xì)正在以220千(qiān)米(mǐ)/秒的速(sù)度围绕(rào)银河系旋(xuán)转，这个实(shí)际(jì)速度远远大于理论速度，那么(me)产生以上这种(zhǒng)向心加速度的(de)原因(yīn)很可能就(jiù)是存在(zài)着一种我们看(kàn)不到的物质，是这些暗物质的引力效应将星(xīng)系聚集在(zài)了一起。

也是(shì)从这时开(kāi)始(shǐ)，越来越多的(de)研究(jiū)人员(yuán)开始相信暗物质的存在(zài)。科学家(jiā)根据星系外恒星轨道的速度，估算(suàn)在星系当中(zhōng)暗物质的质(zhì)量占(zhàn)整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯(wéi)一可以解释这个现象的原因。在一项新的研(yán)究当中，科学(xué)家们发现，几乎没有引力效应的(de)遥远恒星之(zhī)间，也会出现速(sù)度上的(de)微小差异。另外，天文学(xué)家还发现了(le)一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地(dì)球大(dà)约2.5亿光年(nián)，大小和银河系不多，但是星系当中存在的恒星数量(liàng)却只有银河(hé)系的(de)千分之(zhī)一。

所以在理论(lùn)上，该星系必须存在暗物质，否则就会分崩(bēng)离(lí)析。但是科学家(jiā)们使用最先进的望远镜对其(qí)进行(xíng)了40个小时(shí)的详细(xì)测量之后(hòu)，发现星系中的(de)恒星运动是可以(yǐ)用正常的物质(zhì)和力学(xué)定律来解(jiě)释的(de)。那么又有(yǒu)人提出，也许该(gāi)星系(xì)的暗物质，已经被附(fù)近的另一(yī)个(gè)大星系(xì)剥(bō)离了。奇怪的是(shì)，它(tā)的附近没有任何(hé)星系存在。造成这(zhè)些现(xiàn)象的除了暗(àn)物质的假说之(zhī)外，另(lìng)一种可能就(jiù)是(shì)人类对引(yǐn)力的理解(jiě)还(hái)不够全面，引力很可能在不同尺(chǐ)度空间中的工作方式是不同的，这意味着在(zài)行(xíng)星(xīng)系尺度中(zhōng)的天(tiān)体(tǐ)会沿着(zhe)它们(men)的轨(guǐ)道，按照我们所理解的方式(shì)运动。但(dàn)是上升到星系(xì)和星团的尺(chǐ)度，引力之间的相(xiāng)互作用则是(shì)不同的(de)方式。对于(yú)在星系团之(zhī)间(jiān)的(de)相互(hù)作用，科学(xué)家(jiā)还引(yǐn)入了外部场效应(yīng)的概念，指的是在数(shù)百(bǎi)万光年的(de)规模(mó)上，巨(jù)大的质量之(zhī)间会产生(shēng)对(duì)彼此(cǐ)特殊的效果，这个(gè)理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意味(wèi)着(zhe)我们需要对现在的物理定(dìng)律进行修正(zhèng)，这(zhè)些发现也让很(hěn)多人认为(wèi)暗物质(zhì)假说(shuō)理(lǐ)论就此终结。但是在宇宙当中还有关于暗物质存(cún)在的(de)其(qí)他(tā)的理论(lùn)证据，这些理论证据是蒙德理论所(suǒ)没法解释的“引力透(tòu)镜”。

径(jìng)向距离(lí)为37亿光(guāng)年的子弹星系团，由两个碰撞的星系团所(suǒ)组成(chéng)，类(lèi)似这(zhè)样的星团(tuán)，它们(men)大部分(fēn)的(de)普(pǔ)通质量都(dōu)在星系的气体当中(zhōng)。当星团以1000万公里/小时(shí)发生(shēng)碰撞的时候，星际气体的(de)相互作用就会导致温度的急剧升高，速度大幅降低(dī)。所以在理论上，在碰(pèng)撞之后(hòu)，子弹星系团大部分的质(zhì)量将位于(yú)所有这些气体所在的中间(jiān)区域(yù)。那么我们通过什么来(lái)验证它的质量区域到底是(shì)不(bù)是(shì)集中(zhōng)在中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯(sī)韦伯太(tài)空望远镜(jìng)传(chuán)回了宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)第一(yī)张全彩的高清照(zhào)片，在照片中我们可(kě)以(yǐ)明显(xiǎn)地(dì)看到很多(duō)星(xīng)系似乎被拉伸产生了巨大(dà)的形变。其实这些星系本身并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出(chū)了(le)什么问(wèn)题，而是这样极遥远的天体(tǐ)和我们(men)地球上的观测者(zhě)之间(jiān)。被(bèi)一(yī)个质量超级巨(jù)大的天体遮挡，这个超(chāo)大(dà)质量的东(dōng)西的(de)引力，会使身(shēn)后(hòu)更遥远星系的光都发生了扭曲。这个现象就是引力(lì)透镜效应。这(zhè)个巨(jù)大的(de)天体可(kě)能是超(chāo)大质量的(de)黑洞或(huò)者(zhě)是暗(àn)物质。

所以当人(rén)们对子(zi)弹星系(xì)团观测的时(shí)候(hòu)，发(fā)现它的大质量区域并不是(shì)在中间，而是(shì)在两侧(cè)。所以最好的解释方法就是当星团(tuán)发生全部(bù)的碰撞(zhuàng)时，可被(bèi)观测到的质量气(qì)体被卡(kǎ)在(zài)了中间，暗物质则直接通过了这个区(qū)域，并(bìng)在两边形成了引力透镜。对(duì)子弹星(xīng)系团的引力透(tòu)镜研究也被(bèi)认为是暗物质存在的(de)迄今为止最好的理(lǐ)论证据。

除此之外(wài)，还有来(lái)自宇宙当中最古老(lǎo)的光。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之后，可见光终(zhōng)于可以畅通无(wú)阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年之(zhī)后，这些光在(zài)宇(yǔ)宙空间(jiān)背(bèi)景上留(liú)下了各相同性的微波辐射。其中红色的部分表示温(wēn)度(dù)较高的区域(yù)，蓝(lán)色(sè)则表示相对(duì)较冷的区域，但实际上它们之间的温差只有万分(fēn)之一(yī)。

科学(xué)家们通过对前景背景分离后的二值图像进行连通域提(tí)取和标记(jì)之后发现，如(rú)果(guǒ)宇宙当中没有暗物质，图形看起来不应该是这样(yàng)的，而随着(zhe)暗物质的(de)增加，一些峰值的幅度会减小，才变(biàn)得看起(qǐ)来“和谐”。为了(le)匹配宇(yǔ)宙微波背景(jǐng)辐(fú)射(shè)的测量值(zhí)，我们需要的暗物质(zhì)大约是普通物质(zhì)的5倍。这个数(shù)字与解(jiě)释星系(xì)当中(zhōng)恒(héng)星运动所需要的暗物质(zhì)比例是一致的。这就(jiù)意味着。

用(yòng)了一个简单的(de)理论框(kuāng)架，就很好(hǎo)地解释了很多不同(tóng)的观测结(jié)果。而暗(àn)物质的本质就(jiù)是宇(yǔ)宙当(dāng)中存(cún)在(zài)着某种类型的粒子，它们不(bù)参与(yǔ)任(rèn)何其他的电磁作用，只通过引(yǐn)力来(lái)相互(hù)作用。所以如果能够找到这种粒子的存在，就(jiù)相当(dāng)于找(zhǎo)到了(le)暗(àn)物(wù)质存在的实际证据。这种粒(lì)子到底是什(shén)么？科学(xué)家(jiā)们已经提出了数(shù)十种的假想目(mù)标，而(ér)要(yào)寻找这些不同的目(mù)标粒子所需(xū)要的(de)实验方(fāng)式(shì)也不相同。在过去的几十年当(dāng)中，人类为了(le)寻找(zhǎo)这(zhè)些(xiē)看不见(jiàn)、摸不到，几乎不(bù)会(huì)与常规物质相互作用的(de)“暗(àn)物(wù)质”，科(kē)学家们已(yǐ)经进(jìn)行(xíng)了超过50次的实验，却没(méi)有任何实质(zhì)性(xìng)的发现，除了一个地(dì)方，意大利的格兰萨(sà)索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯(sī)山脉(mài)。

在山下1400米处(chù)的地下矿井(jǐng)当(dāng)中，藏着地球上最大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层(céng)楼高的探(tàn)测(cè)器，一直致力于(yú)寻找暗物质粒子(zi)的(de)周期性震(zhèn)荡。

自1997年(nián)以来，这(zhè)里(lǐ)的科学家(jiā)声称(chēng)观测到了某(mǒu)种信号(hào)。经过了20多年的数据收集，人们发现了一(yī)个有趣的事情。探测率会在(zài)每(měi)年的(de)6月份达到峰值，然后在11月降到(dào)最低，而且在20年当(dāng)中每年都(dōu)是一(yī)样。一些科学家认为这(zhè)可能是人类发现(xiàn)暗物(wù)质的(de)第一个直接(jiē)证(zhèng)据。

但是为什(shén)么暗物质(zhì)会产生周期性的年度(dù)信号(hào)呢？刚才我们讲了(le)太阳系正在(zài)以220公里/秒(miǎo)的速度围绕着(zhe)银河系进行移动，那么如(rú)果暗物质存(cún)在宇宙当中，这意(yì)味着我们也在以(yǐ)这(zhè)样(yàng)的速(sù)度(dù)在穿越(yuè)着(zhe)暗物质流，这(zhè)个过程中会产(chǎn)生相应(yīng)的(de)振荡(dàng)，同时地球又以30公里/秒的速度围绕太(tài)阳进行旋(xuán)转。所(suǒ)以有(yǒu)半年的时间，地球围绕太(tài)阳的方向与太阳环绕银(yín)河系(xì)的方向是一致的，而(ér)另外(wài)半年则与之相反。

而在6月份的时候，地球(qiú)与(yǔ)太阳的方向正好达到完(wán)全一致(zhì)，这是理论上地(dì)球(qiú)穿越暗物质流(liú)最快(kuài)的(de)时段。而在(zài)11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在实际的(de)情况中，太阳系相对银河系的平面呈现了(le)60度(dù)的倾斜(xié)，但是这并不影(yǐng)响(xiǎng)这个理(lǐ)论(lùn)的有效性。

因此科学家认(rèn)为这(zhè)可以用(yòng)来(lái)解释，研究人员们所观测(cè)到的(de)周(zhōu)期性信号(hào)。当然(rán)也(yě)可(kě)能有其(qí)他的情(qíng)况，造(zào)成这(zhè)种年度周(zhōu)期信号的(de)差异(yì)也可能是温度(dù)、湿度、土壤中的水分(fēn)、高(gāo)山(shān)上的积雪(xuě)，甚至(zhì)连意大利游客的数量(liàng)也符(fú)合(hé)这(zhè)个(gè)周期的规(guī)律。

所以(yǐ)，科学家们(men)又在(zài)南半(bàn)球安徒生童话的作者叫什么名字，安徒生童话的作者简介建(jiàn)立(lì)了一个几乎相同的实(shí)验室，这里的季节与之(zhī)前的实验(yàn)室正好(hǎo)相反，而在(zài)这里，地(dì)球(qiú)穿过(guò)暗物质流的运动特征和第(dì)一个实验室是一样(yàng)的。

因(yīn)此，如果在这里可以(yǐ)得(dé)到相同(tóng)的信号，就(jiù)可以成(chéng)为暗物质所存在的(de)非常(cháng)有力的(de)证据了。但是由于这个实验室刚刚建成不久，所以截至目前还无法(fǎ)提(tí)供相(xiāng)应的(de)数(shù)据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会(huì)发射一台新(xīn)的望远(yuǎn)镜，这台太空(kōng)望远镜叫做“南希(xī)格雷(léi)斯罗(luó)曼”，它的主镜大小跟哈勃望(wàng)远镜相同，但它的宽视场仪器提(tí)供的视野是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南(nán)希格雷(léi)斯罗(luó)曼太空望远镜其(qí)中一个关键的用途(tú)就是探索暗物(wù)质背后的奥(ào)秘(mì)，对于(yú)探测(cè)的结(jié)果，我(wǒ)们(men)只能(néng)拭目以待了。费米实(shí)验室(shì)粒子(zi)天体(tǐ)物理中心的(de)科学家(jiā)丹琥珀和贾森斯(sī)特芬(fēn)研究发现，如果暗物质存在(zài)，它(tā)们极有可能拥有另一种神秘的效(xiào)应(yīng)，这种暗物质效(xiào)应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说是生命进化的(de)一个重(zhòng)要因素。

如果这(zhè)一理(lǐ)论得(dé)到(dào)进一步的证(zhèng)实，那么遍布(bù)宇宙当中的暗物质会不会意味着人类并不孤单(dān)呢？或许在宇宙(zhòu)当中某个角落(luò)的行星上，暗(àn)物质(zhì)正在(zài)通(tōng)过这样的效应创(chuàng)造(zào)生命。当然，这些推论的大前(qián)提是要(yào)先找到暗物(wù)质存在的实(shí)际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物(wù)质到(dào)底存不存在呢？喜欢请点赞(zàn)，你的支(zhī)持是(shì)我更新(xīn)的动力(lì)！

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