宇宙是“人为制造(zào)”的？为何会存在(zài)科学无(wú)法(fǎ)解释的(de)“暗物质”？暗物质又究(jiū)竟是什么？人类为了寻找暗物质(zhì)存在的证据，科学家们在过去的几十年当中进(jìn)行(xíng)了超过50次的长(zhǎng)期实(shí)验，但是(shì)却没有发现任(rèn)何(hé)的有效证据。除了一个地方(fāng)，在1687年(nián)出版的自然哲学数学原理一书中，埃萨(sà)克牛顿发表了万有引力定律，它揭示了宇宙中(zhōng)天体运(yùn)动的(de)规律(lǜ)。往(wǎng)后的几百(bǎi)年来(lái)，当天(tiān)文学家们发(fā)现(xiàn)某些天(tiān)体运行轨道出现异常，不符合万有引(yǐn)力定律的时候，他们就会知道，周围(wéi)一定(dìng)有未(wèi)知(zhī)的天(tiān)体通过引(yǐn)力在摄动它的(de)轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒(lēi)维耶就(jiù)通过天王星运行(xíng)轨道的异常，推(tuī)算(suàn)并且(qiě)发现了(le)海王星的存在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发(fā)现都(dōu)是应用万(wàn)有引力(lì)定律所取(qǔ)得重大天文成就(jiù)的例子。但是(shì)这些(xiē)发(fā)现(xiàn)都是在恒星系统的尺(chǐ)度当(dāng)中，可当我(wǒ)们上升(shēng)到星系或者是星团(tuán)的尺度，事(shì)情就开始变(biàn)得(dé)诡异了。

1933年(nián)，瑞士的(de)物理学家弗(fú)里茨兹威基正在研究和测量后发星系团的质量。这是一个由数千个星系(xì)所组成的(de)巨大(dà)星系团，这些星(xīng)系被引力束(shù)缚在(zài)一起。测量星(xīng)系团的(de)质量一般会(huì)使用到两种(zhǒng)方法，当两种方法结果一(yī)致，就可以确定其质量的范围。

第一种是(shì)获得(dé)其"光度(dù)学的质量"，需(xū)要的数据是测量各个星系(xì)的光度。

第(dì)二种(zhǒng)是动力学(xué)质量(liàng)的计算(suàn)，是利用光谱红(hóng)移测量星系团(tuán)中的(de)各个星(xīng)系相对于星(xīng)系(xì)团(tuán)的运动速度。当测量结果(guǒ)出来之后，兹威(wēi)基(jī)彻(chè)底懵了，“动力(lì)学质量”竟(jìng)然是“光度学质(zhì)量”的400倍。这意味着，后(hòu)发座星系团有99%的质量(liàng)消失了(le)，或者说(shuō)这99%的(de)质量并(bìng)不以可见(jiàn)光(guāng)的形式所存在(zài)，我(wǒ)们无法看到。最诡异的是(shì)，在测(cè)量速度的过(guò)程中，兹(zī)威基发(fā)现星系团中很多(duō)星系(xì)的速度(dù)比理论上要(yào)快得多，按(àn)照(zhào)牛顿的运(yùn)动学定律，仅靠这(zhè)些(xiē)可见星系的质量所产(chǎn)生的(de)引(yǐn)力是(shì)无法将它们束缚(fù)在星系团内的，它们早就(jiù)应该(gāi)被抛出(chū)星系(xì)团之外了(le)，除(chú)非有一(yī)种神秘的(de)力量(liàng)在起作用，这种力量来源于某种(zhǒng)隐形的物质(zhì)。

据此，兹维基提出了(le)这样部分不可见的暗质，它不发散光(guāng)、吸(xī)光、反(fǎn)射光，但是它们却占据着宇宙(zhòu)中绝大部(bù)分的质(zhì)量。只(zhǐ)是当时的人们(men)对(duì)这样的(de)一种说法不屑一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物质”这个词(cí)才(cái)再一次出(chū)现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观(guān)测仙女座星(xīng)系中的恒星运动(dòng)。理论上来说，距离中心越远的恒星(xīng)在其(qí)轨道上的运行速度(dù)就(jiù)会越慢(màn)。但是他们观测的结果(guǒ)却让人(rén)感到不可思(sī)议。

随(suí)着与中心距离的增加(jiā)，恒星的旋(xuán)转速度几(jǐ)乎保(bǎo)持不变。可是根据(jù)牛顿的(de)万有引力定律，在星系当中如果(guǒ)没有足(zú)够大的质量(liàng)来(lái)吸引它们，这(zhè)些外围的(de)恒星早就被甩(shuǎi)到(dào)宇宙当中了。基于这种现象(xiàng)，科学(xué)家(jiā)们会(huì)使用一种相(xiāng)对标(biāo)准的方法(fǎ)来解(jiě)释(shì)暗物质(zhì)的存(cún)在，这种方(fāng)法就是(shì)测量星(xīng)系(xì)当中气(qì)体在X轴(zhóu)上距离星(xīng)系中(zhōng)心的距离(lí)，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋(xuán)转速(sù)度。如果(guǒ)出现异常的(de)结果，就(jiù)认为是由暗(àn)物质的(de)力量进入其中。

于是科学家们通过射电望远镜测量了距离星系中心更(gèng)远距(jù)离的氢元(yuán)素，发(fā)现它们的旋转速度并不符合(hé)牛顿(dùn)的(de)力学定律。我们的太阳系也不(bù)例外，太(tài)阳系位于银河系(xì)的第三(sān)悬臂(bì)之上，距(jù)离银河系中心(xīn)2.6万光年，根据万有引(yǐn)力定律进行(xíng)计算，太(tài)阳系的运行速度应(yīng)该(gāi)是160千(qiān)米/秒，但实际上，太阳(yáng)系正(zhèng)在以220千米(mǐ)/秒的速度围绕银河系旋(xuán)转(zhuǎn)，这个实际速度远(yuǎn)远大(dà)于理论速度，那么产(chǎn)生以上这(zhè)种向心加速度的原因很可能(néng)就是存在着(zhe)一种我们看不到的物质，是这些暗物质的引力效应将星系聚集在了一(yī)起。

也(yě)是(shì)从这时开(kāi)始，越来越多的研究人员开(kāi)始(shǐ)相信暗物质的存在。科学(xué)家根据(jù)星系(xì)外恒星(xīng)轨道(dào)的(de)速(sù)度，估算在星系当中暗物(wù)质的质(zhì)量(liàng)占整个星系质量(liàng)的85%。但是，暗物(wù)质并不是唯一可(kě)以解释这个现象的原因。在一项新的研究当中(zhōng)，科学家们发现，几(jǐ)乎没(méi)有引力(lì)效应的遥远(yuǎn)恒(héng)星(xīng)之间，也会出现速(sù)度上的(de)微(wēi)小差异。另外(wài)，天文学(xué)家还发现了一个反(fǎn)常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿(yì)光(guāng)年(nián)，大小和银河系不多，但是星系当中存(cún)在(zài)的恒星数量(liàng)却只有银(yín)河系的千分(fēn)之一。

哪些人不适合穿老爹鞋，老爹鞋的优点和缺点ding="async" data-ratio="0.5835579514824798" data-type="jpeg" data-w="1484" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/a67445eab7c8392.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

所以在理论上，该星系必须存在暗(àn)物质，否(fǒu)则(zé)就(jiù)会(huì)分崩离(lí)析(xī)。但是科学(xué)家们使用最先进的(de)望远镜对其进(jìn)行了(le)40个小时的详细测(cè)量之(zhī)后，发现星(xīng)系中的恒星运动(dòng)是可(kě)以用正常的物质(zhì)和力(lì)学定律(lǜ)来解释的。那(nà)么又有(yǒu)人提出，也许(xǔ)该星系的(de)暗物质，已经被附近的(de)另一(yī)个大星系(xì)剥离了。奇怪的(de)是，它(tā)的附近(jìn)没(méi)有任何星系(xì)存在。造(zào)成(chéng)这些(xiē)现象(xiàng)的除(chú)了(le)暗物质(zhì)的假说之(zhī)外，另一种可能就是人类对引力的(de)理解(jiě)还不(bù)够全面，引力(lì)很(hěn)可能在不同尺度(dù)空间(jiān)中的(de)工(gōng)作方式是不(bù)同(tóng)的(de)，这意(yì)味着在行星系尺度中(zhōng)的天体会沿着它们的轨道，按照(zhào)我(wǒ)们(men)所理解(jiě)的方式运动。但是上升到星系和星团(tuán)的尺(chǐ)度，引(yǐn)力(lì)之间的相互(hù)作用则(zé)是(shì)不同的(de)方式。对(duì)于在星(xīng)系团之间的相(xiāng)互(hù)作用，科学家还(hái)引入了外部场效应(yīng)的概念，指的是在数百万光年的规模上，巨(jù)大的质量之(zhī)间会产(chǎn)生对(duì)彼此特(tè)殊的效果，这个理论(lùn)叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意味着我们需要对现在的(de)物理定(dìng)律进行修正，这些发现也(yě)让很多人认为暗物质(zhì)假(jiǎ)说理(lǐ)论就(jiù)此终结。但是在宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中还有关于(yú)暗物质存在的其他(tā)的理论证据，这些理论证据是蒙德理(lǐ)论所没法解释的“引力(lì)透镜”。

径向距离为37亿(yì)光年的(de)子弹星系团，由两个碰撞的(de)星系(xì)团所组成，类(lèi)似这样的星团，它(tā)们大部(bù)分的普通(tōng)质量都在星系的气体(tǐ)当中。当星(xīng)团以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞的时候，星际气体(tǐ)的相互作用就会导致温度的急剧(jù)升高，速度大(dà)幅降(jiàng)低。所以在理(lǐ)论上，在碰撞之后(hòu)，子(zi)弹星(xīng)系团大(dà)部分的质量将位(wèi)于所(suǒ)有这些气体(tǐ)所(suǒ)在的中间(jiān)区(qū)域。那么我们通过(guò)什(shén)么来(lái)验(yàn)证它的(de)质量(liàng)区域(yù)到底(dǐ)是不是集中在中间(jiān)呢(ne)？前(qián)不久，詹姆斯(sī)韦(wéi)伯太空望远镜传回了(le)宇宙当(dāng)中第一张全彩的高清照片，在照片中我们可以明显地看(kàn)到很多星系似乎被拉伸(shēn)产生(shēng)了(le)巨大的(de)形变。其实这些星系本身并不是真的(de)被扭曲了，也不是韦伯(bó)望远镜出了什么(me)问题(tí)，而是(shì)这样极遥远的(de)天体和我们地球上的观(guān)测者之间。被(bèi)一个质量超级巨大的天体(tǐ)遮挡，这个(gè)超大质量(liàng)的东西的引力，会使身后更遥远星系的光都发(fā)生了扭(niǔ)曲。这个现象(xiàng)就是引力透镜(jìng)效应。这(zhè)个(gè)巨大的天体可(kě)能是(shì)超大质(zhì)量的(de)黑洞或者(zhě)是暗(àn)物质。

所以(yǐ)当(dāng)人们对子弹星系团观(guān)测的时(shí)候，发(fā)现(xiàn)它的大质量区域并不是(shì)在(zài)中间，而是在(zài)两侧。所以最好的(de)解(jiě)释方法就是当星(xīng)团发(fā)生全部的碰撞时，可被观测(cè)到的质(zhì)量气体(tǐ)被(bèi)卡(kǎ)在(zài)了中(zhōng)间，暗物质则直接通过了(le)这个区域，并在(zài)两(liǎng)边形(xíng)成了引力透(tòu)镜。对(duì)子弹星系团的引力透镜研(yán)究也(yě)被(bèi)认为是暗物(wù)质存(cún)在的(de)迄(qì)今(jīn)为止最好的理论证据(jù)。

除此之外(wài)，还(hái)有来自宇宙当中最古(gǔ)老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万(wàn)年之后(hòu)，可见光(guāng)终(zhōng)于可以(yǐ)畅通无阻地穿越在(zài)宇宙当中(zhōng)了。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间(jiān)背景上留下了各相(xiāng)同(tóng)性(xìng)的微(wēi)波辐射。其中红色(sè)的部分表示温度较(jiào)高(gāo)的区域，蓝色则表示相对(duì)较(jiào)冷的区域(yù)，但实际上它们之间的温差只有万分之一。

科学(xué)家们通过对前景背景分(fēn)离后的(de)二值图像进行连通域(yù)提取(qǔ)和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗物质(zhì)，图形看起来(lái)不(bù)应该(gāi)是这样的(de)，而随着暗物质(zhì)的增(zēng)加，一(yī)些峰值的幅(fú)度会减小，才(cái)变得看起来“和(hé)谐”。为了匹配宇宙微波(bō)背景辐射(shè)的测量值(zhí)，我(wǒ)们需要(yào)的暗物质(zhì)大约是普通物质的5倍。这个数字(zì)与解(jiě)释星系当中恒(héng)星运(yùn)动所(suǒ)需要的(de)暗(àn)物质比例(lì)是一致的。这就意味着。

用了一个简单(dān)的理论框架，就很(hěn)好地解释了很(hěn)多不同的观测结(jié)果(guǒ)。而暗物质的本质就是宇宙当中存在着某种类型的粒子，它们不参与任何(hé)其他(tā)的(de)电磁作用，只通过引力来相互作用。所以(yǐ)如果能够找到这种粒子(zi)的存在，就(jiù)相(xiāng)当于找到了(le)暗物质存在的(de)实(shí)际(jì)证据。这(zhè)种粒子到底是(shì)什么？科学家们已经(jīng)提出(chū)了(le)数十种的假想(xiǎng)目标，而要寻(xún)找这些不同(tóng)的目标粒子所需要(yào)的实验方式也不相同。在(zài)过去的几十年当中，人类为(wèi)了寻(xún)找这些看不见、摸不到，几乎不会与常规(guī)物质相互作用的“暗物质(zhì)”，科学(xué)家(jiā)们已经进行了超过(guò)50次(cì)的实验，却没有任何实质性的(de)发现，除了(le)一个地方，意大利的(de)格兰萨索山，隶属于阿(ā)尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处的(de)地(dì)下矿井当中，藏着地球(qiú)上(shàng)最大的地(dì)学(xué)实验室(shì)，这(zhè)个实验(yàn)室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的(de)探测器，一(yī)直致力于寻找暗物质粒(lì)子(zi)的周(zhōu)期(qī)性(xìng)震(zhèn)荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的科(kē)学家声称观测到了某(mǒu)种信号。经过了(le)20多年(nián)的数据(jù)收集，人们发现了一个有趣的事情(qíng)。探测率会在每年的6月份(fèn)达到峰值，然后在11月降到最(zuì)低，而且(qiě)在20年当中每年都是一(yī)样。一(yī)些科学家认为这(zhè)可能是人(rén)类发现暗(àn)物质的第一个直(zhí)接证据。

但是为(wèi)什么(me)暗物质会产生周期性的年度信号呢(ne)？刚(gāng)才我(wǒ)们讲了太阳系正在以(yǐ)220公里/秒的速度(dù)围(wéi)绕着(zhe)银河系进(jìn)行移动，那么(me)如果暗物质存在(zài)宇宙当中，这意味着(zhe)我们也在以这样的速度在(zài)穿越(yuè)着暗物质(zhì)流，这个(gè)过(guò)程(chéng)中(zhōng)会产生相应的(de)振荡(dàng)，同时地球又(yòu)以30公里(lǐ)/秒(miǎo)的(de)速度(dù)围绕太阳进(jìn)行旋转。所(suǒ)以有半年的时(shí)间，地球(qiú)围绕太(tài)阳(yáng)的方向与太阳环绕银河系的方(fāng)向(xiàng)是(shì)一致的(de)，而另外半年则与之(zhī)相反。

而在6月份的时候，地球与太阳的方(fāng)向正好(hǎo)达到完全一致，这(zhè)是理论上地球(qiú)穿越(yuè)暗物质(zhì)流最快(kuài)的(de)时段。而在(zài)11月份，又恰好达(dá)到了最慢值(zhí)。尽(jǐn)管在(zài)实际的(de)情(qíng)况中(zhōng)，太阳系(xì)相(xiāng)对(duì)银(yín)河系的平(píng)面呈现了60度的倾斜，但是这(zhè)并(bìng)不影(yǐng)响这个(gè)理论的有效性。

因此科学家认为(wèi)这可以用(yòng)来(lái)解释，研究人员们(men)所观测(cè)到的(de)周(zhōu)期性信号。当然也可能有其他的(de)情(qíng)况，造成(chéng)这(zhè)种年度周期信号(hào)的差(chà)异也(yě)可能(néng)是温度、湿(shī)度、土壤(rǎng)中(zhōng)的水分、高山上(shàng)的积雪，甚至(zhì)连意大利游客的数量也(yě)符合这个周期的规律。

所以(yǐ)，科学家们又在(zài)南半球建立了一个(gè)几(jǐ)乎(hū)相同(tóng)的实验室(shì)，这(zhè)里的季节(jié)与之前的实(shí)验室正好相反，而在这里，地球穿过暗物质(zhì)流的运动特征和(hé)第(dì)一(yī)个实验室是一样的。

因(yīn)此(cǐ)，如(rú)果在(zài)这里可(kě)以得到相同的信(xìn)号(hào)，就可以成为暗物质所(suǒ)存在(zài)的非常有力的证(zhèng)据了。但(dàn)是由于这个实验室刚刚建(jiàn)成不久，所(suǒ)以截至目(mù)前还无法(fǎ)提供相应的数据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会(huì)发(fā)射一台新(xīn)的望远镜，这台太空望远镜(jìng)叫做“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的主镜(jìng)大小(xiǎo)跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它(tā)的宽视场仪器提供的(de)视(shì)野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷(léi)斯罗曼太(tài)空望(wàng)远镜其中一个关键的用途就是探索暗物质(zhì)背(bèi)后的奥秘，对于探测(cè)的(de)结果，我们(men)只能拭目以待(dài)了。费(fèi)米(mǐ)实验室粒子天体物理中心的(de)科学家(jiā)丹琥(hǔ)珀和贾森(sēn)斯特芬研究(jiū)发现，如果(guǒ)暗物质存在(zài)，它们极有可能拥有另一(yī)种神秘的效应(yīng)，这种暗物质效(xiào)应，会(huì)支持宇宙当中生命(mìng)的诞生，或者说是生命进化的一个重(zhòng)要因素(sù)。

如果这一(yī)理(lǐ)论得(dé)到进(jìn)一步的证实，那么(me)遍布宇(yǔ)宙当中(zhōng)的(de)暗物质会不会意味着人类并不(bù)孤单(dān)呢？或(huò)许在宇宙当中某(mǒu)个角落的(de)行星(xīng)上，暗物质正(zhèng)在通过这(zhè)样哪些人不适合穿老爹鞋，老爹鞋的优点和缺点(yàng)的效(xiào)应创造生命(mìng)。当然(rán)，这些推论的大前提是(shì)要先找到暗物质存(cún)在的实际证据。那么小伙伴们，你们(men)觉(jué)得(dé)暗(àn)物质到(dào)底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支(zhī)持是我更新的动力！

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