宇宙是“人为制(zhì)造(zào)”的(de)？为何会(huì)存在科学无法解(jiě)释的(de)“暗物质”？暗物质又(yòu)究竟是什么？人(rén)类(lèi)为了寻找暗物质存在的证(zhèng)据，科学家们在过(guò)去(qù)的(de)几十年当中进行(xíng)了超(chāo)过50次的长期实验，但(dàn)是却没有发现任何(hé)的有效证据。除(chú)了一个地(dì)方，在1687年出(chū)版的自然哲(zhé)学数学原理一书中，埃萨克牛顿发(fā)表了(le)万有引力定(dìng)律，它揭示了宇宙中天体(tǐ)运动的规律(lǜ)。往后的(de)几百年来(lái)，当天(tiān)文(wén)学家们发现某些天体(tǐ)运行轨道出现异常，不符合万有引力(lì)定律的时候，他们(men)就会知道，周围一定有未知的天体通过(guò)引力在摄动它的轨(guǐ)道。比(bǐ)如(rú)在1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过天(tiān)王星运行轨(guǐ)道的异(yì)常，推算并且发现了海王(wáng)星的存在。另外(wài)，哈雷(léi)彗星(xīng)、冥(míng)王(wáng)星(xīng)的发现都是应用万有引力定律所取(qǔ)得重大天文成就的(de)例子。但是这些发现(xiàn)都(dōu)是在恒星系统的尺度(dù)当中，可(kě)当我(wǒ)们上升到星系或(huò)者是星团的尺度，事(shì)情就开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的(de)物(wù)理学(xué)家弗里茨兹威基正在研究和测量后发(fā)星系(xì)团的(de)质量。这是一个由数(shù)千个星系所组成的巨大(dà)星系团，这些星系(xì)被引力束缚(fù)在一起。测量星系(xì)团的质量一般会(huì)使用到(dào)两种方法，当两种方法结果(guǒ)一致，就可以(yǐ)确定其(qí)质(zhì)量的范围。

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

第二种是动力学(xué)质量的(de)计算，是(shì)利用光谱红移测量星系团中(zhōng)的各个星系相对于星(xīng)系(xì)团(tuán)的运动速度(dù)。当测(cè)量结果出来之后，兹威(wēi)基(jī)彻底懵了，“动(dòng)力学质量”竟然是“光(guāng)度学质量”的400倍。这意味着，后(hòu)发座(zuò)星系(xì)团有99%的质量消(xiāo)失了(le)，或者说这99%的(de)质量并不以(yǐ)可见光(guāng)的形(xíng)式所(suǒ)存在，我们无(wú)法看(kàn)到(dào)。最诡异的是，在测量速(sù)度的过程中，兹威(wēi)基发(fā)现星系团中(zhōng)很(hěn)多星系的速度(dù)比理论上要快得多，按照(zhào)牛顿的运动学(xué)定律，仅靠这(zhè)些可(kě)见星系的质量所产生的引力(lì)是无法将它们束缚在星系团内的，它们早就应该被抛出星(xīng)系团之(zhī)外了，除非(fēi)有一种神秘的力量在起作(zuò)用，这种力量(liàng)来源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提出(chū)了这样(yàng)部分不可见的暗质，它不发散光(guāng)、吸光(guāng)、反(fǎn)射(shè)光，但是它们却占据(jù)着宇宙(zhòu)中(zhōng)绝大部分的质量。只是(shì)当时(shí)的人们对这样的一种(zhǒng)说法不屑一顾(gù)。

直到40年之(zhī)后，“暗(àn)物质”这个词(cí)才再(zài)一次出现。天文学家维拉鲁(lǔ)宾和(hé)肯特(tè)福特在观(gu为什么梅西的人缘远比c罗好ān)测仙女(nǚ)座星(xīng)系中的(de)恒星运动。理论上来说，距离中心越(yuè)远的恒星在其(qí)轨道上的运行速(sù)度就会越慢。但(dàn)是他们观(guān)测的结(jié)果却让人感到(dào)不(bù)可思议。

随(suí)着与中心距离的增加(jiā)，恒星(xīng)的(de)旋转(zhuǎn)速(sù)度几乎保持(chí)不变。可是根据牛顿(dùn)的万(wàn)有引(yǐn)力定律，在星系当中如果没有(yǒu)足够大的质量来吸(xī)引它们(men)，这(zhè)些(xiē)外(wài)围的(de)恒(héng)星早就被甩到宇宙当中了。基于这种现象，科学家(jiā)们会使用一种相对(duì)标准的方法(fǎ)来(lái)解释暗(àn)物质的存在(zài)，这(zhè)种(zhǒng)方法就是测量星系(xì)当中气(qì)体在X轴上距离星(xīng)系中心(xīn)的距离，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋转速(sù)度。如果出现(xiàn)异常的结果(guǒ)，就认为是由暗物质的力量(liàng)进入其中。

于是科学家们(men)通过射电望远镜(jìng)测量了距离星系中心更(gèng)远(yuǎn)距离的(de)氢元素，发现它们的旋转(zhuǎn)速度并不符合牛顿的力学(xué)定律(lǜ)。我们的太阳系也(yě)不例外，太阳系位于(yú)银河系的第三悬(xuán)臂之上，距离(lí)银河系(xì)中心2.6万光(guāng)年，根据万(wàn)有(yǒu)引力(lì)定(dìng)律进行(xíng)计算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正(zhèng)在以220千(qiān)米(mǐ)/秒的速度围绕银河系旋(xuán)转，这个实际(jì)速度远(yuǎn)远大于理论速度，那么产生以上这(zhè)种向心加速(sù)度的原(yuán)因很可能(néng)就是存在着一种我(wǒ)们看不到的(de)物质，是这些暗物质的引力效应将星系聚集(jí)在(zài)了一(yī)起。

也是从(cóng)这(zhè)时开始，越(yuè)来(lái)越多(duō)的研究人员(yuán)开始相信(xìn)暗物质的存在。科学家根据星系(xì)外恒(héng)星轨道的速度，估算在(zài)星系当(dāng)中暗物质的(de)质(zhì)量占整个(gè)星(xīng)系质量的85%。但是，暗物质并不是唯(wéi)一可以解释这个现象(xiàng)的原因。在一项新的研究当(dāng)中(zhōng)，科(kē)学家们发现(xiàn)，几(jǐ)乎(hū)没有(yǒu)引力效应的遥(yáo)远恒星之间(jiān)，也会出现速(sù)度上的微小差异(yì)。另外，天文学(xué)家还发现(xiàn)了一个(gè)反常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星(xīng)系(xì)距离地(dì)球大约2.5亿光年，大小和银(yín)河系不多，但是星(xīng)系当中存在(zài)的恒星数(shù)量却(què)只有(yǒu)银(yín)河系的千分之一。

所(suǒ)以在理论上，该星系必须存在暗物质，否则就会(huì)分崩离析。但是科学家们使用最(zuì)先进(jìn)的(de)望(wàng)远镜对其进(jìn)行了(le)40个小时(shí)的详(xiáng)细测量之(zhī)后，发现(xiàn)星(xīng)系中的恒星(xīng)运动是可(kě)以用正常(cháng)的物(wù)质(zhì)和力学定律来解释的(de)。那(nà)么又(yòu)有人提出，也许(xǔ)该星系(xì)的(de)暗物质，已(yǐ)经(jīng)被(bèi)附近的另一个大星系剥(bō)离(lí)了。奇(qí)怪的(de)是，它的(de)附近没有任(rèn)何星系(xì)存在。造成(chéng)这(zhè)些现象的除了暗(àn)物质的假说之外，另一(yī)种(zhǒng)可能就是人类对引力的理解还不(bù)够全(quán)面，引力(lì)很可能在不同尺度空间(jiān)中的工作方式是不(bù)同的，这(zhè)意味(wèi)着(zhe)在行星系尺(chǐ)度中的天体会沿着它(tā)们(men)的轨道，按照我(wǒ)们所理解的方式运(yùn)动(dòng)。但(dàn)是(shì)上升到星(xīng)系和星团的尺度，引力(lì)之间的相互作用(yòng)则是(shì)不同(tóng)的方式。对(duì)于在星系团之间的(de)相互(hù)作用，科学家还引入了外部场(chǎng)效(xiào)应的概念，指(zhǐ)的(de)是在数百万光(guāng)年的(de)规模上(shàng)，巨大的质量之间会(huì)产生(shēng)对彼此(cǐ)特殊(shū)的效(xiào)果，这个理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立(lì)，这意味着(zhe)我们需要对现在的物理定律进行修正，这些(xiē)发现也让很多人认为暗物(wù)质假说(shuō)理论(lùn)就(jiù)此终结。但是在宇宙当(dāng)中(zhōng)还(hái)有关于暗物质存在的其他的理论证据(jù)，这些理论证据(jù)是蒙德理(lǐ)论所没(méi)法(fǎ)解释的(de)“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由两(liǎng)个碰撞的星系团(tuán)所组成，类似(shì)这样的星团，它们(men)大部分(fēn)的普(pǔ)通质量都在星(xīng)系(xì)的气体当中。当星团以1000万(wàn)公里/小时发生碰撞的时候，星际气体的相互作用就(jiù)会导致温度的急(jí)剧升高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团大部分的质量将位于所有这些气体(tǐ)所在(zài)的中间区域。那么我们通过什么来(lái)验证它的(de)质(zhì)量区域(yù)到(dào)底是不(bù)是集(jí)中在(zài)中间呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空望远(yuǎn)镜(jìng)传回了(le)宇宙当中第(dì)一张全彩的高清照片，在照片中我们可以明(míng)显地(dì)看到很多星(xīng)系似乎被(bèi)拉伸产生了(le)巨大的形(xíng)变。其实这些星系(xì)本身并(bìng)不是真的被扭曲了，也不是韦伯望(wàng)远镜(jìng)出了什么问题，而是这样极遥远的天体和我们地球(qiú)上(shàng)的观测者(zhě)之间。被(bèi)一个质量超(chāo)级(jí)巨大的(de)天(tiān)体遮挡，这个超大质量的东西的引力，会使身后更(gèng)遥远星系的光都发生了扭(niǔ)曲。这个现象就(jiù)是引力(lì)透镜效应。这个巨大的天体可能(néng)是超大质量的(de)黑洞或者是(shì)暗物质。

所以当人们对子弹星系团观测(cè)的时候，发现它的(de)大质(zhì)量区域并不是(shì)在中间，而是在两(liǎng)侧。所以最好的解释方(fāng)法(fǎ)就(jiù)是(shì)当(dāng)星团(tuán)发生全部的(de)碰撞时，可被观测到的质(zhì)量气体被卡在(zài)了(le)中间，暗(àn)物质则直接通过了这个区(qū)域，并在两边形成(chéng)了引力透(tòu)镜(jìng)。对子弹星系团的引力透镜(jìng)研究(jiū)也被认为是暗物质存在的迄今为止最好的理论证据。

除此之外(wài)，还有来自宇宙当中(zhōng)最古(gǔ)老的光。从宇宙大爆炸(zhà)开(kāi)始(shǐ)，38万年之后，可见光终于可(kě)以(yǐ)畅通无阻地穿越(yuè)在宇宙当中(zhōng)了(le)。经过了(le)130多亿(yì)年之后，这些光在宇(yǔ)宙空间背景上留(liú)下了各相同性(xìng)的微(wēi)波(bō)辐射(shè)。其中红色的部分表示温(wēn)度较高的(de)区域，蓝色则(zé)表示相对较冷(lěng)的区(qū)域，但(dàn)实际上它们之间(jiān)的(de)温差只(zhǐ)有万分(fēn)之(zhī)一。

科学(xué)家们通过对前景背(bèi)景分离后的二值图像进行(xíng)连通域提取和标(biāo)记之(zhī)后发现，如果宇宙当中没有(yǒu)暗物质，图形看(kàn)起来不应该是这样的，而随着(zhe)暗物质的(de)增加(jiā)，一些峰值的幅度会减(jiǎn)小，才变得看起来“和谐”。为(wèi)了(le)匹配宇宙微波背(bèi)景(jǐng)辐(fú)射的测量值，我们需要的暗物(wù)质大约(yuē)是普(pǔ)通物(wù)质的(de)5倍(bèi)。这个数(shù)字与(yǔ)解(jiě)释星系当(dāng)中恒星运(yùn)动所需要的(de)暗物(wù)质(zhì)比(bǐ)例是一致的(de)。这就意味着(zhe)。

用了一个简(jiǎn)单(dān)的理(lǐ)论框架，就(jiù)很(hěn)好地解释(shì)了很多不同的观测结果。而暗物质的本质就是宇(yǔ)宙当中存在着某种类(lèi)型(xíng)的粒子，它们不参与(yǔ)任(rèn)何其(qí)他的电磁作用，只通过引力来相互作用(yòng)。所以如果能够找到这种粒子的(de)存在，就相(xiāng)当于找到了暗物质存在(zài)的实际(jì)证据。这种粒(lì)子到底是什么？科学家(jiā)们已经提出了数十种的假想目标(biāo)，而要寻(xún)找(zhǎo)这些不同的(de)目标粒子所需(xū)要的(de)实(shí)验(yàn)方(fāng)式(shì)也不相同。在过去(qù)的几十年当中，人类为了(le)寻找这些看不(bù)见、摸(mō)不(bù)到，几乎不会(huì)与(yǔ)常(cháng)规物质相互作用的“暗物(wù)质”，科学家们已(yǐ)经进(jìn)行(xíng)了超过(guò)50次的(de)实验，却没有任何(hé)实(shí)质性(xìng)的发现，除了一个(gè)地方(fāng)，意大利的格(gé)兰萨索(suǒ)山，隶属(shǔ)于阿尔卑(bēi)斯(sī)山脉。

在山下(xià)1400米(mǐ)处的地下矿(kuàng)井(jǐng)当中(zhōng)，藏着地球上最大的地(dì)学实验(yàn)室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼(lóu)高的探测器，一直致力于寻(xún)找暗物(wù)质粒子的周期性震荡。

为什么梅西的人缘远比c罗好data-ratio="0.7504051863857374" data-type="jpeg" data-w="1234" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/82fd8b93a96870b.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

自1997年以(yǐ)来，这(zhè)里的科学家声(shēng)称(chēng)观测(cè)到了某(mǒu)种信号。经过(guò)了20多年的(de)数据收集，人们发现(xiàn)了(le)一(yī)个有趣的事情。探测率会在(zài)每(měi)年的(de)6月份达到(dào)峰(fēng)值(zhí)，然后在11月(yuè)降到(dào)最低，而(ér)且在20年当中每年都是一样。一些科学家认(rèn)为这可(kě)能(néng)是人类发(fā)现(xiàn)暗物质的第一个(gè)直接证据。

但是为什么暗物(wù)质会产生(shēng)周期性的(de)年度(dù)信号呢(ne)？刚(gāng)才我们(men)讲了(le)太阳系正在以220公里/秒(miǎo)的速度(dù)围绕着(zhe)银河系(xì)进(jìn)行移动，那么如果暗物质(zhì)存(cún)在宇宙当中(zhōng)，这意味着我们也在以这样的速(sù)度在穿越着暗(àn)物质流，这个(gè)过程中会产生相应的振荡，同(tóng)时地球(qiú)又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋(xuán)转。所以有半(bàn)年的时间，地球围(wéi)绕太(tài)阳(yáng)的方向与(yǔ)太阳环(huán)绕银(yín)河系的方向是一致的，而另外半年则与之(zhī)相反。

而在6月份的时候，地球与太阳的(de)方向正好(hǎo)达到完(wán)全一致，这是理论(lùn)上地球穿越(yuè)暗(àn)物质流最快的(de)时段。而在11月份，又恰(qià)好达(dá)到了最慢值。尽管在实际的(de)情况(kuàng)中，太(tài)阳系相对(duì)银(yín)河(hé)系的平(píng)面呈现了60度(dù)的倾(qīng)斜，但是这并不(bù)影响这(zhè)个(gè)理(lǐ)论的(de)有(yǒu)效性。

因此科学(xué)家认(rèn)为这可以(yǐ)用来解(jiě)释，研究(jiū)人(rén)员们所观测(cè)到的周期性信(xìn)号。当(dāng)然也可(kě)能有(yǒu)其他(tā)的(de)情况(kuàng)，造成这(zhè)种年度周(zhōu)期信号(hào)的差异也可(kě)能是温(wēn)度(dù)、湿(shī)度、土壤中的水分、高(gāo)山上的积雪，甚至连意大(dà)利游客的数(shù)量(liàng)也符合这个周期的(de)规律。

所(suǒ)以，科学家(jiā)们又在(zài)南半(bàn)球建立(lì)了一个几(jǐ)乎相同的实验(yàn)室，这里的季节(jié)与之前(qián)的(de)实验(yàn)室(shì)正好相(xiāng)反，而在这(zhè)里，地(dì)球(qiú)穿过暗物质流(liú)的运动特征和(hé)第一个实验室是(shì)一样的。

因此，如果在这(zhè)里可以得到相(xiāng)同的信号，就可以(yǐ)成为(wèi)暗物质(zhì)所存在的非常有力(lì)的证(zhèng)据了(le)。但是(shì)由于这个实验室刚刚建成不(bù)久(jiǔ)，所以截至目前还无(wú)法(fǎ)提供(gōng)相(xiāng)应(yīng)的数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新(xīn)的望远镜，这台太(tài)空望远镜叫做“南希格雷斯罗(luó)曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈(hā)勃(bó)望远(yuǎn)镜(jìng)相同(tóng)，但它的宽视场仪器提供(gōng)的视野(yě)是(shì)哈勃红外仪器的100倍。南希格(gé)雷斯罗(luó)曼太空(kōng)望(wàng)远镜其中(zhōng)一个关键的用(yòng)途就(jiù)是探索暗物质背(bèi)后的奥秘，对(duì)于探测的结果(guǒ)，我们(men)只能(néng)拭目以待了(le)。费米实(shí)验室粒子天体物理中心的科学(xué)家丹琥珀和贾森(sēn)斯(sī)特芬研究发(fā)现(xiàn)，如果暗物(wù)质存在，它们极(jí)有(yǒu)可能(néng)拥(yōng)有另一种神秘的效应，这(zhè)种暗物质效应，会支持宇宙(zhòu)当中生命的诞(dàn)生，或者说是生命进化的一(yī)个(gè)重要因素(sù)。

如果这一理(lǐ)论得(dé)到进(jìn)一步的证(zhèng)实，那么遍布宇宙当中的暗物质会(huì)不会意味着(zhe)人类并不孤单呢(ne)？或许在(zài)宇(yǔ)宙(zhòu)当中某个角落的行星上(shàng)，暗物质正在通过这(zhè)样的效(xiào)应创造生命(mìng)。当然(rán)，这些推(tuī)论的大(dà)前提是要先找(zhǎo)到(dào)暗物(wù)质存在的实际(jì)证(zhèng)据。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉(jué)得(dé)暗(àn)物(wù)质到底存不(bù)存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新(xīn)的(de)动力(lì)！

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