宇宙是“人(rén)为制(zhì)造”的？为(wèi)何会(huì)存在(zài)科学无法(fǎ)解释的(de)“暗物质”？暗物质又(yòu)究竟是什么？人类为了寻找暗物质存在的证据(jù)，科学(xué)家们在(zài)过去(qù)的几十(shí)年当(dāng)中进行了超过(guò)50次(cì)的长(zhǎng)期(qī)实验，但是却(què)没有发现(xiàn)任何(hé)的有效(xiào)证据。除了(le)一个地方，在1687年出版的自然(rán)哲学数学原理一书中，埃(āi)萨克牛(niú)顿发表(biǎo)了万有(yǒu)引力定律，它揭示了宇宙中(zhōng)天体(tǐ)运动的规律。往后的几百年来，当天文(wén)学家们发现某些天体运(yùn)行轨道(dào)出(chū)现异常，不符合万有(yǒu)引力定律的时(shí)候(hòu)，他们就(jiù)会知道，周围一定有未知(zhī)的天(tiān)体(tǐ)通过(guò)引力(lì)在(zài)摄(shè)动它(tā)的轨(guǐ)道(dào)。比(bǐ)如在1846年，奥本(běn)勒维耶(yé)就通过天王星运行轨道的(de)异常，推算并且发现了海王(wáng)星的存(cún)在。另外，哈雷彗星、冥(míng)王星的发现(xiàn)都是应(yīng)用万有引力定律(lǜ)所(suǒ)取得重大(dà)天文成就的(de)例子。但(dàn)是(shì)这些(xiē)发现都是在恒(héng)星(xīng)系统的尺度当中，可当我们上升到(dào)星系或者是(shì)星团的(de)尺度，事情就开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正在(zài)研(yán)究和测量后发星系团的质量。这是一个(gè)由(yóu)数千(qiān)个星系所组(zǔ)成的巨(jù)大星系团，这(zhè)些星系被引力束缚在(zài)一起。测量星系(xì)团(tuán)的质量一般会使用到(dào)两种方法，当两种方(fāng)法结果(guǒ)一致，就可以确定其(qí)质量的(de)范(fàn)围。

第一种是获(huò)得其"光度学的(de)质量"，需要的数(shù)据是测量(liàng)各(gè)个星(xīng)系(xì)的光度(dù)。

第二种是动力学质量的计(jì)算，是利用(yòng)光谱红移测(cè)量星系团(tuán)中的各个星(xīng)系相(xiāng)对于星(xīng)系团的运(yùn)动(dòng)速度。当测量(liàng)结(jié)果出来之(zhī)后，兹威基彻(chè)底懵了，“动力(lì)学质量”竟(jìng)然(rán)是“光度学质量”的400倍。这意味(wèi)着，后发座(zuò)星(xīng)系团有99%的质(zhì)量消(xiāo)失了，或者说这99%的质量(liàng)并不(bù)以可见光(guāng)的形(xíng)式所存在(zài)，我(wǒ)们无法看到。最诡异的是，在测量速(sù)度的(de)过程中，兹(zī)威基发现星系团(tuán)中(zhōng)很多星系(xì)的速(sù)度比(bǐ)理论上(shàng)要(yào)快得多(duō)，按照(zhào)牛顿的运动学(xué)定律，仅(jǐn)靠(kào)这(zhè)些(xiē)可(kě)见(jiàn)星系的质量所产生的引力是无法将(jiāng)它们(men)束缚在星(xīng)系团(tuán)内的，它们早(zǎo)就应(yīng)该被(bèi)抛出(chū)星系团(tuán)之外了(le)，除非有一种神秘的(de)力(lì)量在起作(zuò)用，这种力量(liàng)来源于某种隐(yǐn)形的物质(zhì)。

据(jù)此(cǐ)，兹维基提出了这样部分不可见的暗质，它不(bù)发散光、吸光、反射光，但是(shì)它(tā)们却占据(jù)着宇(yǔ)宙中绝大部(bù)分的(de)质量。只是当时(shí)的人们对这样的一种说法不(bù)屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗(àn)物质(zhì)”这个词才(cái)再一次出(chū)现。天文(wén)学家维拉鲁(lǔ)宾和肯特(tè)福特在观测(cè)仙女座星系(xì)中的恒(héng)星运动。理论(lùn)上来说，距离中(zhōng)心越(yuè)远(yuǎn)的恒(héng)星在其轨道上的运行速度就会越慢。但是(shì)他们观(guān)测的结果却让人感到不可(kě)思议。

随着与(yǔ)中(zhōng)心距(jù)离的(de)增加，恒(héng)星的旋(xuán)转速度(dù)几乎保(bǎo)持(chí)不变(biàn)。可是根据牛顿的(de)万(wàn)有引(yǐn)力定律，在星系当中如果没(méi)有足(zú)够大的质量来(lái)吸引它们，这些外(wài)围的恒星早就被甩(shuǎi)到宇(yǔ)宙当中了。基于这种(zhǒng)现象(xiàng)，科学家(jiā)们(men)会使用一种相对标准的方法来解释暗物质的存在，这种方法就是测量星系当中气(qì)体(tǐ)在X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴上气体的(de)旋转(zhuǎn)速度(dù)。如果出现异(yì)常的结果，就认为是由(yóu)暗物(wù)质的(de)力量进入(rù)其中(zhōng)。

于是科学家们通(tōng)过射电望远镜测(cè)量了距离星系中心更远距离的氢元素，发现它(tā)们的旋转速度并不符合牛顿的(de)力学定律。我们的太阳系(xì)也不例外，太阳系位于银河系的第三悬臂之上，距离(lí)银河系中心2.6万光年，根据万有(yǒu)引力定律进行计算，太(tài)阳系的运行速度(dù)应该是160千(qiān)米/秒，但(dàn)实际上(shàng)，太阳系正(zhèng)在以220千(qiān)米(mǐ)/秒的速度围绕银河系旋转，这个(gè)实际(jì)速度远远大(dà)于理论速(sù)度，那(nà)么产生(shēng)以(yǐ)上这种向(xiàng)心加(jiā)速度的原因很可能(néng)就是存(cún)在着一种我们(men)看不(bù)到(dào)的(de)物(wù)质，是这些暗物质的引(yǐn)力效应将星(xīng)系聚集在了一(yī)起。

也是从这时开(kāi)始，越来越多(duō)的研(yán)究人员开始相信(xìn)暗物质(zhì)的存在。科(kē)学家(jiā)根据星系外恒星轨道的速度，估(gū)算在星(xīng)系当中(zhōng)暗(àn)物质的质量占(zhàn)整(zhěng)个星系(xì)质量的(de)85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释这个现(xiàn)象的原因(yīn)。在一项新的研(yán)究当中，科学家们发(fā)现，几(jǐ)乎(hū)没有(yǒu)引力效应的遥远恒星之间，也会出现(xiàn)速度上的微小差异(yì)。另外，天文学家还发(fā)现(xiàn)了(le)一个反常的(de)星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约2.5亿光年，大小和银河系(xì)不多，但是(shì)星系当(dāng)中存在的恒星数量(liàng)却只(zhǐ)有(yǒu)银河系的千(qiān)分之(zhī)一。

所以在理论(lùn)上，该(gāi)星系必(bì)须存在(zài)暗物质，否则就(jiù)会分崩离析。但是科学家们使用(yòng)最(zuì)先进的望远镜对(duì)其(qí)进行(xíng)了40个(gè)小时(shí)的详细测量之后，发现星系中的恒星(xīng)运动是可以用正常的物(wù)质和(hé)力学定律来解释的(de)。那么又有人(rén)提出，也许该(gāi)星系的暗物质，已经被附近的另一个大星(xīng)系剥离了(le)。奇怪的是(shì)，它(tā)的附近没有任何星系存在。造(zào)成这些(xiē)现象(xiàng)的除了暗物质的假说之外，另一种可能就是人类对引(yǐn)力的理解还不(bù)够全面，引力很可能在不同(tóng)尺(chǐ)度空间中的(de)工(gōng)作方式是(shì)不同的(de)，这意味着在行星系尺度中的天体会沿着(zhe)它们的轨道(dào)，按照我们(men)所理解的方式(shì)运动。但是(shì)上升到星系(xì)和星团的尺度，引力(lì)之间的相互作用则是不同的(de)方式。对于在(zài)星系团之间的相互(hù)作用(yòng)，科学家(jiā)还引(yǐn)入了外(wài)部场效(xiào)应的(de)概念，指的是在数(shù)百(bǎi)万光年的规模上，巨大的质量(liàng)之间会(huì)产(chǎn)生对彼此特殊的效(xiào)果，这个理(lǐ)论叫(jiào)做MOND蒙德(dé)理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立(lì)，这意味着我们(men)需要(yào)对(duì)现在(zài)的物理定律进行修正，这些(xiē)发现也让很多(duō)人认为暗物质假说理论就此终结(jié)。但(dàn)是在宇宙(zhòu)当中还有关于暗物质存在的其他(tā)的理论(lùn)证(zhèng)据，这些理论证据(jù)是蒙德理论所没(méi)法解释的“引(yǐn)力(lì)透镜”。

径(jìng)向距(jù)离为37亿光(guāng)年(nián)的子弹(dàn)星系团(tuán)，由(yóu)两个碰撞的星系团所组(zǔ)成，类似(shì)这(zhè)样(yàng)的星(xīng)团，它们大部分的普通质量都在星系的气体当中。当星团以1000万公里(lǐ)/小时发生碰撞(zhuàng)的时(shí)候，星际(jì)气体(tǐ)的相(xiāng)互作用就会导致温度的急剧升高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰(pèng)撞之(zhī)后，子弹星系团大部分的质量将位(wèi)于所(suǒ)有这些气体所在的(de)中间区域。那么我们通(tōng)过(guò)什(shén)么来验证它的质量(liàng)区域(yù)到底是不(bù)是集中在(zài)中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回(huí)了宇宙当中第一张全彩(cǎi)的高清照片(piàn)，在照片中(zhōng)我(wǒ)们(men)可以明显地看到很多星系似乎被(bèi)拉(lā)伸产生了巨大(dà)的(de)形变。其实这些星系(xì)本身并(bìng)不是真(zhēn)的被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯(bó)望(wàng)远镜出了什么问题，而是这样极遥远的天体(tǐ)和我们地球上的观(guān)测者之间。被一个质量超级(jí)巨大的天体遮挡，这(zhè)个超大质量的东(dōng)西的引力，会使身后更遥远星系的光都发(fā)生(shēng)了扭曲。这(zhè)个(gè)现象就是(shì)引力(lì)透镜效应(yīng)。这个(gè)巨(jù)大的天体可能是超大质量的黑洞或(huò)者是暗物质。

所以当人们对子弹星系团(tuán)观测的时候，发现它的大质量区(qū)域(yù)并不是在中间，而是(shì)在两侧。所(suǒ)以最(zuì)好的解(jiě)释方法(fǎ)就是当星团发生全(quán)部的(de)碰(pèng)撞时，可被观测到的质(zhì)量气体(tǐ)被(bèi)卡在(zài)了中间，暗物质(zhì)则直(zhí)接(jiē)通过了这个区(qū)域，并在两边形成了引力透镜。对子(zi)弹星系团的引力透镜研究也(yě)被认为是暗物质(zhì)存在(zài)的迄今为止最好的理(lǐ)论证据。

除此(cǐ)之外，还(hái)有(yǒu)来自(zì)宇宙(zhòu)当中最古老(lǎo)的光。从宇宙大爆炸开(kāi)始，38万年之(zhī)后，可(kě)见光终于可以畅通无阻地穿越在宇(yǔ)宙当中了。经过了(le)130多亿年之后，这(zhè)些光(guāng)在宇宙空间背景上(shàng)留下了(le)各相(xiāng)同性的微波辐射。其中红色的部分表示(shì)温(wēn)度较(jiào)高的区域，蓝(lán)色则表示(shì)相对较(jiào)冷的区域，但实际上(shàng)它们之间(jiān)的温差只(zhǐ)有万分(fēn)之一。

科学(xué)家们(men)通(tōng)过对(duì)前(qián)景背景(jǐng)分离后的(de)二值图像进行连(lián)通(tōng)域提(tí)取和(hé)标记(jì)之后(hòu)发(fā)现(xiàn)，如果宇宙当中没有(yǒu)暗(àn)物质，图形(xíng)看起来(lái)不应该是这样的，而随(suí)着暗物质的增加，一些峰值的幅度会减(jiǎn)小，才变(biàn)得看起来“和谐”。为了(le)匹配宇宙微波背景(jǐng)辐射的测量值，我(wǒ)们需要(yào)的暗物质大约是普通物质的(de)5倍。这个数字与解释(shì)星(xīng)系当中恒星(xīng)运动所(suǒ)需要的暗(àn)物质比例是一致的。这就意味着。

用了一(yī)个简单的理(lǐ)论框(kuāng)架(jià)，就很好地(dì)解(jiě)释了很多不(bù)同的观测结果(guǒ)。而暗物质的本质就是宇宙当(dāng)中存(cún)在着某种类型的粒子，它(tā)们不参(cān)与(yǔ)任(rèn)何其(qí)他的(de)电磁(cí)作(zuò)用，只通过引力来相互(hù)作用。所以如(rú)果能够找(zhǎo)到这种粒子的存在，就(jiù)相当于(yú)找(zhǎo)到了暗物(wù)质存在(zài)的实际(jì)证据。这(zhè)种粒子到底是什么？科学家们已经提出了数十种的假想目标(biāo)，而要寻找这些不同的(de)目标(biāo)粒子所需要(yào)的实验(yàn)方式也不相同(tóng)。在过去的几十年当中(zhōng)，人类为了(le)寻找这些看不见、摸不到(dào)，几乎(hū)不会(huì)与常规物质相互作(zuò)用的“暗物(wù)质(zhì)”，科学家(jiā)们已经进行了超过50次的实验，却没(méi)有任何实质(zhì)性的发现，除了一个地(dì)方，意大利的格兰萨(sà)索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在(zài)山下1400米处的(de)地(dì)下矿(kuàng)井(jǐng)当(dāng)中(zhōng)，藏着地(dì)球上最(zuì)大的地学实验室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有(yǒu)一个三层楼高的探测器，一直致力(lì)于寻找(zhǎo)暗物质(zhì)粒子的周(zhōu)期性震(zhèn)荡。

推动人类社会发展的第一动力是什么 推动人类社会发展的第一动力是生产力ding="async" 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(nián)以来，这里的科学家声称观测到了某种信号。经过了20多年的数据收(shōu)集，人们(men)发现(xiàn)了一个有(yǒu)趣的事情(qíng)。探测率会在每年的6月(yuè)份达(dá)到(dào)峰值，然后在11月降到最低(dī)，而且(qiě)在20年(nián)当中每年都是一样。一些科学(xué)家(jiā)认为这(zhè)可(kě)能是(shì)人(rén)类发现(xiàn)暗(àn)物质的第一个直接证据(jù)。

但是为(wèi)什(shén)么暗物质会产生(shēng)周期性的(de)年度信号呢？刚(gāng)才我(wǒ)们讲了太阳系正在以220公里/秒(miǎo)的(de)速度围绕着银河系(xì)进行移动(dòng)，那(nà)么如果暗(àn)物质存在宇宙当中，这意味着我们也在以这样的速度在穿越着暗物质流，这个过程中(zhōng)会(huì)产生(shēng)相(xiāng)应的振荡，同时(shí)地球又以30公里/秒的速度围(wéi)绕(rào)太(tài)阳(yáng)进(jìn)行旋转(zhuǎn)。所以有半年(nián)的时间，地球围绕太阳的方向与太(tài)阳环(huán)绕银河(hé)系的方向是一致的(de)，而另外半年则与之相反。

而(ér)在(zài)6月份的时候，地球(qiú)与太(tài)阳的方向正(zhèng)好达到完全一致，这是理论上(shàng)地球(qiú)穿越暗(àn)物(wù)质流最快的时段。而在11月份(fèn)，又恰好达到了最慢值(zhí)。尽管在实(shí)际的情(qíng)况中，太阳(yáng)系相对银(yín)河系的平面呈现了60度的倾斜，但(dàn)是这并不影响这个理论的有效性。

因此科学家认为这(zhè)可以用(yòng)来(lái)解释，研究人员(yuán)们所观测到的(de)周期性信号。当然也可能有(yǒu)其他的情(qíng)况，造(zào)成这种年度(dù)周期信(xìn)号的差(chà)异也(yě)可能是温(wēn)度(dù)、湿(shī)度(dù)、土壤中的水分、高(gāo)山上的积雪，甚至连(lián)意大利游客的数量也(yě)符合(hé)这个周期的规律。

所以，科学家们又在南半球建立了(le)一个几乎(hū)相同的实(shí)验室，这里(lǐ)的季(jì)节(jié)与之前(qián)的(de)实验室正好(hǎo)相反，而在这里，地球穿过(guò)暗物(wù)质流的(de)运动特征和第一个实验(yàn)室是一样的。

因此(cǐ)，如果(guǒ)在这里可以得到相(xiāng)同的信号，就可以成为暗物质所存在的非(fēi)常(cháng)有(yǒu)力的证据了。但是由(yóu)于(yú)这个实验室刚刚建(jiàn)成不久，所以截(jié)至(zhì)目(mù)前还无法提供相(xiāng)应的数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射(shè)一台新的(de)望远镜，这(zhè)台太空(kōng)望远镜叫做(zuò)“南希格雷斯罗(luó)曼”，它的主镜大小跟哈勃望(wàng)远(yuǎn)镜相同(tóng)，但(dàn)它的宽视场(chǎng)仪器提供的(de)视(shì)野(yě)是(shì)哈勃红外仪(yí)器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜(jìng)其中一个关键的用途就是探索(suǒ)暗物质背后的奥(ào)秘(mì)，对(duì)于探(tàn)测(cè)的结果，我们只(zhǐ)能拭目(mù)以待了。费米实(shí)验室(shì)粒(lì)子(zi)天体(tǐ)物理中心(xīn)的科学(xué)家丹琥珀(pò)和贾森斯特芬研究发现，如果(guǒ)暗物质存在，它们极(jí)有可(kě)能拥有(yǒu)另一种神秘的效应，这(zhè)种暗(àn)物质效(xiào)应(yīng)，会支持宇宙当中生(shēng)命的(de)诞(dàn)生(shēng)，或者说是生(shēng)命进化的(de)一个(gè)重要因素。

如果这一理论得到进一步(bù)的证实，那么遍布宇宙当(dāng)中的暗物质会不会意味着人类并(bìng)不孤单呢？或许在宇宙当中某个角落(luò)的行(xíng)星上，暗物质正在(zài)通过这样的效(xiào)应创造(zào)生(shēng)命。当然(rán)，这些(xiē)推论的大前提是要先找到暗(àn)物质存(cún)在的实(shí)际(jì)证据(jù)。那么小伙(huǒ)伴们，你(nǐ)们觉得暗物质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是(shì)我更新的(de)动力！

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