宇宙是“人为制(zhì)造”的？为(wèi)何会存在科学无(wú)法解释的“暗(àn)物质”？暗物质又(yòu)究竟是什么？人类为了寻找(zhǎo)暗物质(zhì)存在的(de)证(zhèng)据(jù)，科(kē)学家(jiā)们(men)在过去的几十年当中进行了超(chāo)过50次(cì)的长(zhǎng)期实验，但是(shì)却没有(yǒu)发(fā)现任何的有效(xiào)证(zhèng)据。除了一(yī)个地方，在1687年出版的自(zì)然哲学(xué)数学原理一书中，埃萨克(kè)牛顿(dùn)发表了(le)万有引力定律，它揭示(shì)了(le)宇宙中天体(tǐ)运(yùn)动(dòng)的规(guī)律。往后(hòu)的几百年来，当天文(wén)学家(jiā)们发现(xiàn)某些天体运行(xíng)轨道出现(xiàn)异常，不符合万(wàn)有引力定律的时(shí)候，他们就会知(zhī)道，周围一定有未知的天体通过引力在(zài)摄动它(tā)的轨道。比如在1846年，奥本(běn)勒维耶就通过天王(wáng)星运(yùn)行轨道(dào)的异常，推算(suàn)并且发现(xiàn)了海王(wáng)星的(de)存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是(shì)应用(yòng)万有引(yǐn)力定(dìng)律所取得重大天文成(chéng)就的例子。但是这(zhè)些发现都(dōu)是在恒星系统的尺度当中，可当(dāng)我们上升到星系或者(zhě)是星团的(de)尺度，事情就(jiù)开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理(lǐ)学家弗(fú)里(lǐ)茨兹威基正在研究和测量后(hòu)发星(xīng)系(xì)团的(de)质(zhì)量。这是一个由(yóu)数千(qiān)个星系所组成的(de)巨大星系团，这些星系被引力束缚在一起。测(cè)量星系团的质量(liàng)一般会(huì)使(shǐ)用到两种方法，当两种(zhǒng)方法(fǎ)结果一致，就可以(yǐ)确定其质(zhì)量的(de)范围。

第一种是获得(dé)其"光度学的质(zhì)量表示第一的词语四字，古代表示第一的词语"，需要的数据是测量各个星(xīng)系(xì)的光(guāng)度。

第(dì)二种是动力(lì)学质量的计算，是利用(yòng)光谱红移测量星系团中的各(gè)个星系相对于星系团(tuán)的(de)运动(dòng)速度。当测(cè)量(liàng)结(jié)果出来之后，兹(zī)威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光(guāng)度学质(zhì)量(liàng)”的400倍。这意(yì)味(wèi)着，后发座星系团有99%的(de)质(zhì)量消(xiāo)失了(le)，或者说这99%的(de)质量并不以可见光的形式所存(cún)在，我(wǒ)们(men)无法看到。最诡异(yì)的是，在测量速(sù)度的过程中，兹(zī)威(wēi)基发现星系团(tuán)中很多星系的速度比理(lǐ)论(lùn)上要快(kuài)得多，按照(zhào)牛顿的运动(dòng)学定(dìng)律，仅靠这(zhè)些可见星系的质量所产生的引力(lì)是无法将它们束缚(fù)在星系(xì)团内(nèi)的(de)，它们早(zǎo)就应该(gāi)被抛(pāo)出(chū)星系团之外了，除非(fēi)有一种神秘(mì)的力量在(zài)起作用，这种(zhǒng)力(lì)量(liàng)来源于某(mǒu)种(zhǒng)隐形的(de)物(wù)质。

表示第一的词语四字，古代表示第一的词语 data-type="jpeg" data-w="1479" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/46f985a9e4c3e7e.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

据此(cǐ)，兹(zī)维基提出了(le)这样(yàng)部分(fēn)不可见的暗质，它(tā)不发散光、吸(xī)光、反射光，但(dàn)是它们却占(zhàn)据着宇(yǔ)宙中绝大部分的质量。只(zhǐ)是(shì)当(dāng)时的人们(men)对(duì)这样的一种说法不屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物(wù)质”这个词(cí)才(cái)再(zài)一次出现(xiàn)。天文学家维拉(lā)鲁宾和(hé)肯特福(fú)特在观测仙女座星系中的恒星运动。理论上来说，距(jù)离中心越(yuè)远的(de)恒星在其轨(guǐ)道上的运(yùn)行速(sù)度就(jiù)会越(yuè)慢。但是他们观测(cè)的结果却(què)让人感到不(bù)可思(sī)议。

随着(zhe)与中心距离的增加，恒星(xīng)的旋(xuán)转速度几乎保(bǎo)持(chí)不变(biàn)。可(kě)是根据牛顿(dùn)的万有引(yǐn)力(lì)定律，在星(xīng)系当中(zhōng)如果没(méi)有足够大的质(zhì)量来吸(xī)引它们，这些(xiē)外围的(de)恒(héng)星早就被甩到宇宙当中了。基于(yú)这种现象(xiàng)，科(kē)学家(jiā)们(men)会使用(yòng)一种相对标准的方法来解释(shì)暗物质的(de)存在，这种方法就是测量星系当(dāng)中(zhōng)气体(tǐ)在X轴上距(jù)离星系中心的距(jù)离(lí)，以及在(zài)Y轴上气体的旋转速度。如果出现异(yì)常的结果(guǒ)，就(jiù)认为是由暗物(wù)质的(de)力量进(jìn)入其(qí)中。

于是科(kē)学(xué)家(jiā)们通(tōng)过射电望远镜测量了(le)距离(lí)星系中心更远距离的氢元素，发现它们的(de)旋转速度并不符合牛顿的(de)力学(xué)定律。我们(men)的太(tài)阳系也不(bù)例外，太阳系位于(yú)银(yín)河系的第三悬(xuán)臂之上，距(jù)离(lí)银河(hé)系中(zhōng)心2.6万光年(nián)，根据万(wàn)有引(yǐn)力定律进行计算，太(tài)阳系的运(yùn)行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在(zài)以220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这个实(shí)际速(sù)度远远大于理论(lùn)速(sù)度，那么产生(shēng)以上这种向(xiàng)心(xīn)加速度(dù)的原因(yīn)很可能就(jiù)是存在着一种我(wǒ)们看不到的物质(zhì)，是这些暗物质的引力效应(yīng)将星系聚(jù)集在了一起。

也是从这时(shí)开(kāi)始，越来越多(duō)的研究(jiū)人员(yuán)开(kāi)始相信暗(àn)物(wù)质的(de)存(cún)在。科学家根据星(xīng)系外恒星轨道的(de)速度，估(gū)算(suàn)在星系(xì)当中暗物质(zhì)的质量(liàng)占整个(gè)星(xīng)系质(zhì)量的85%。但是(shì)，暗物质并(bìng)不是唯一可以解释这(zhè)个现象的原(yuán)因。在一项(xiàng)新的(de)研究(jiū)当中，科(kē)学家们发现，几乎没有(yǒu)引力效应的遥远恒星之间，也会出现速(sù)度上的微小差(chà)异(yì)。另外，天文(wén)学(xué)家还发现了(le)一个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地(dì)球大约(yuē)2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河系不(bù)多，但(dàn)是星系当中存在的恒星数(shù)量却只有银河系的千(qiān)分之一。

所以在理论上，该星系(xì)必须存(cún)在暗物质(zhì)，否则就会分崩离析。但(dàn)是科(kē)学(xué)家(jiā)们使用最先(xiān)进的(de)望远镜对其进行(xíng)了40个(gè)小时的详细(xì)测量之(zhī)后，发现星系中的恒星运动是(shì)可(kě)以用正(zhèng)常的物质(zhì)和力学定律来(lái)解(jiě)释的。那么又(yòu)有人提(tí)出，也许(xǔ)该(gāi)星(xīng)系的暗物(wù)质，已经被(bèi)附近的(de)另一(yī)个大星系剥离了(le)。奇怪的是，它的附近没有任何星系存在。造成(chéng)这些现象(xiàng)的(de)除(chú)了暗物质的假说(shuō)之外，另一种可能(néng)就是人(rén)类对引力的理解还不够全(quán)面，引力很可(kě)能(néng)在不同尺度(dù)空间中(zhōng)的工(gōng)作方式是不(bù)同的，这(zhè)意味着在(zài)行星系尺度中的(de)天体会(huì)沿着它们的轨道，按照我们所(suǒ)理解的方式运动(dòng)。但是上升到星(xīng)系和星团的尺度，引力之间的相(xiāng)互(hù)作用则是不同的方式。对(duì)于在(zài)星系团(tuán)之间的相互(hù)作用(yòng)，科(kē)学(xué)家(jiā)还引入了外(wài)部场效应的概念，指的是在(zài)数百万光年的规模上(shàng)，巨大的质量之(zhī)间(jiān)会产(chǎn)生对彼此特(tè)殊的效果，这个(gè)理论(lùn)叫(jiào)做MOND蒙德(dé)理(lǐ)论。如果MOND蒙(méng)德理论成立，这意味着我们需要对现在(zài)的物(wù)理定律进行修正，这些发现也让很(hěn)多人认为暗物质假说理论就此终结。但是在宇宙当中(zhōng)还(hái)有(yǒu)关于暗物质存在的其(qí)他的理论(lùn)证据，这(zhè)些理(lǐ)论证据是(shì)蒙(méng)德(dé)理论所没法解释的“引力透镜(jìng)”。

径(jìng)向距离为37亿光年的(de)子弹星系团，由(yóu)两(liǎng)个碰撞的星系团所组成，类(lèi)似这样的星团，它们(men)大(dà)部分的普通(tōng)质(zhì)量都在(zài)星系的气体当中。当星团以1000万公(gōng)里(lǐ)/小时(shí)发生碰撞的时(shí)候，星际(jì)气(qì)体(tǐ)的相互作(zuò)用就会导致(zhì)温度(dù)的急(jí)剧升(shēng)高，速度大幅(fú)降低。所(suǒ)以在理论上(shàng)，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团大部分的质量(liàng)将位于所有这些气体所在的中间区域。那么我们通过什(shén)么来验证(zhèng)它的质量区域到(dào)底(dǐ)是不是(shì)集(jí)中在(zài)中间呢？前不(bù)久，詹姆斯(sī)韦(wéi)伯太空望远镜(jìng)传回(huí)了(le)宇(yǔ)宙当中(zhōng)第一张(zhāng)全彩(cǎi)的高清(qīng)照(zhào)片，在照片中我们可以明显(xiǎn)地看到很(hěn)多星系似乎被拉伸产生(shēng)了(le)巨大的(de)形变。其实这(zhè)些星(xīng)系(xì)本身并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而(ér)是这样极(jí)遥远的天体和(hé)我(wǒ)们(men)地(dì)球上的观测者之间。被一个质量(liàng)超(chāo)级巨(jù)大(dà)的天体遮挡，这个超大质量的东西的引力，会使(shǐ)身后(hòu)更遥(yáo)远星系的(de)光都(dōu)发生了(le)扭(niǔ)曲。这个现象就(jiù)是(shì)引(yǐn)力(lì)透镜效(xiào)应(yīng)。这个巨(jù)大(dà)的天体可能是超大质量的黑洞或者是(shì)暗物(wù)质(zhì)。

所以当人们对子弹星系团观测的(de)时候，发(fā)现它的大质(zhì)量区域(yù)并不是在(zài)中(zhōng)间，而是(shì)在两侧。所以(yǐ)最好的解(jiě)释方法就是(shì)当(dāng)星团发生(shēng)全部的碰撞时，可被观测(cè)到的质量气体被卡在了中间(jiān)，暗物质则直接通过了(le)这个区(qū)域(yù)，并在两边(biān)形成了(le)引力(lì)透镜。对子弹(dàn)星系团的(de)引力透镜研究也被认为(wèi)是暗物质存(cún)在的(de)迄今为止(zhǐ)最好的理(lǐ)论证据。

除此之外，还有来自宇宙(zhòu)当中最古老(lǎo)的光(guāng)。从宇(yǔ)宙大爆炸开(kāi)始，38万年(nián)之后，可见光终于可以畅(chàng)通无阻地穿(chuān)越在宇宙当中了。经过了130多亿(yì)年之后，这些(xiē)光在(zài)宇(yǔ)宙空间背景(jǐng)上(shàng)留下了各相同性的微波辐射。其中(zhōng)红色的部分表示(shì)温度较(jiào)高的区域，蓝色则表(biǎo)示相(xiāng)对较冷的区域(yù)，但(dàn)实际上它们之间的温差(chà)只有万分之(zhī)一。

科学(xué)家们通(tōng)过对前景背景(jǐng)分离后的二值图像进行(xíng)连通(tōng)域提取和标记之(zhī)后发现，如(rú)果(guǒ)宇宙当(dāng)中没有暗物(wù)质(zhì)，图(tú)形看起来不应该(gāi)是这(zhè)样的，而(ér)随着暗(àn)物质的增加，一些峰值的幅度会减小(xiǎo)，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波背景辐射(shè)的测量值，我们(men)需要(yào)的暗物质大约是(shì)普通物质的5倍。这个数(shù)字与解释(shì)星系当中恒星运(yùn)动(dòng)所需要的暗物质(zhì)比例(lì)是一致(zhì)的。这(zhè)就意味着。

用了(le)一(yī)个简单(dān)的理(lǐ)论框架，就(jiù)很(hěn)好地解释了(le)很(hěn)多不同的观(guān)测结果。而暗(àn)物质(zhì)的本质就是宇宙当中(zhōng)存在着某种类型的粒子，它们不参与(yǔ)任何其他的电(diàn)磁作(zuò)用，只通过引力来相互(hù)作用。所以如果能够找(zhǎo)到这种粒(lì)子(zi)的存(cún)在，就相当(dāng)于(yú)找到了暗(àn)物质存在的实(shí)际(jì)证据(jù)。这种(zhǒng)粒(lì)子到底是什么？科学家们已经提出了数十(shí)种的假(jiǎ)想目标，而要(yào)寻找这些不同(tóng)的(de)目标(biāo)粒子所需要(yào)的(de)实验方(fāng)式(shì)也不相(xiāng)同。在过(guò)去的(de)几(jǐ)十(shí)年当(dāng)中，人类(lèi)为了(le)寻(xún)找(zhǎo)这(zhè)些看不见、摸不到，几(jǐ)乎不会与常规物(wù)质相(xiāng)互作(zuò)用的“暗物质”，科学家们已经进行了(le)超过50次的实验，却没有任何实质性的发(fā)现，除(chú)了(le)一个地方(fāng)，意大利的格(gé)兰萨索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山(shān)下1400米处的地下矿(kuàng)井(jǐng)当中，藏着(zhe)地球上最大的地学(xué)实(shí)验室，这(zhè)个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层(céng)楼高(gāo)的(de)探测器，一(yī)直(zhí)致力于(yú)寻找暗(àn)物质粒(lì)子的周(zhōu)期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观测到了某种信号。经过了20多年的(de)数(shù)据(jù)收集(jí)，人们发现(xiàn)了一个有趣的事情(qíng)。探测率(lǜ)会(huì)在每年的(de)6月(yuè)份达到峰值，然后在11月(yuè)降(jiàng)到(dào)最低(dī)，而且在20年当中每年都是一样(yàng)。一些科学家认为这可(kě)能是人类(lèi)发现暗物(wù)质的第一(yī)个(gè)直(zhí)接证(zhèng)据。

但是为什么暗(àn)物质会产生(shēng)周(zhōu)期性的年度(dù)信号呢？刚(gāng)才我们(men)讲了太阳系正在(zài)以(yǐ)220公里/秒的速(sù)度围(wéi)绕着银(yín)河(hé)系(xì)进行(xíng)移动，那(nà)么如果(guǒ)暗物质存在(zài)宇宙当中，这意味着我们也在以(yǐ)这样的速度(dù)在穿越(yuè)着暗(àn)物质流，这(zhè)个过(guò)程(chéng)中会产(chǎn)生(shēng)相应的振荡，同(tóng)时地球又(yòu)以30公里(lǐ)/秒的速度围绕(rào)太(tài)阳进行(xíng)旋转。所以有半年的时(shí)间，地球围绕太阳(yáng)的方向(xiàng)与太(tài)阳(yáng)环绕银河系的方向(xiàng)是(shì)一致的，而另外半(bàn)年则(zé)与之相(xiāng)反。

而在6月份的时候，地(dì)球与(yǔ)太阳的方(fāng)向正好达到完(wán)全一致，这是理论(lùn)上(shàng)地球(qiú)穿越暗物质(zhì)流(liú)最快的时段(duàn)。而在11月(yuè)份，又恰(qià)好达(dá)到了最慢值。尽管在实(shí)际的情况中，太(tài)阳系相对银河(hé)系的平面呈(chéng)现了60度的倾斜，但是(shì)这(zhè)并不影响这个理论的有效性。

因此科学(xué)家认为这可以用(yòng)来解释，研究人员(yuán)们所观(guān)测到的(de)周期性信号(hào)。当然也可能有(yǒu)其他的情(qíng)况(kuàng)，造成(chéng)这种年度周(zhōu)期信号(hào)的差异也(yě)可(kě)能是(shì)温度、湿度、土(tǔ)壤中的水分、高山上的积雪，甚至连(lián)意(yì)大利游(yóu)客的数量也符合这(zhè)个周期的规律。

所以，科(kē)学家(jiā)们又在南半球建立了一个(gè)几乎相同(tóng)的实验(yàn)室，这(zhè)里的季节与之前的实验室(shì)正好(hǎo)相(xiāng)反，而在这里，地球穿过暗物质流的运动(dòng)特征和第一个实(shí)验室是(shì)一(yī)样的(de)。

因此，如果在这(zhè)里可以得到相同的(de)信号，就(jiù)可以成为暗(àn)物质所存在的非常有(yǒu)力(lì)的证据了。但是由于这个实(shí)验室刚刚建成不久，所以截至目前还(hái)无法提供相(xiāng)应的数据支持(chí)。另外，在(zài)2025年，NASA将会发(fā)射一台(tái)新的望远镜，这台太空望远镜叫(jiào)做(zuò)“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同(tóng)，但它的(de)宽视(shì)场仪器提供的视野是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太空望(wàng)远镜其(qí)中一个关(guān)键的用(yòng)途就是探索暗物质背后的奥秘，对于(yú)探测的结果，我(wǒ)们(men)只能拭(shì)目(mù)以待了。费(fèi)米实验室粒子天体物理中(zhōng)心的科学家丹琥珀和贾森斯(sī)特芬研究发现(xiàn)，如果暗物质存在，它们极有可能拥(yōng)有另一种神(shén)秘的(de)效应(yīng)，这种暗物质效应，会支持宇(yǔ)宙当中生命的(de)诞生，或者说是(shì)生(shēng)命进化的一个重要因素(sù)。

如果这一理论得到进(jìn)一步(bù)的证实，那么遍布宇宙(zhòu)当(dāng)中的暗(àn)物质会不会意味着人类(lèi)并不(bù)孤单呢？或(huò)许在宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)某个角(jiǎo)落的行星上，暗物质正在通(tōng)过这样的效应创造生(shēng)命。当然，这些(xiē)推论的大前提是要(yào)先(xiān)找到(dào)暗物(wù)质(zhì)存在的实际证(zhèng)据。那么小(xiǎo)伙(huǒ)伴们，你(nǐ)们觉得(dé)暗物(wù)质到(dào)底存不存在呢(ne)？喜欢请点赞，你的支持是(shì)我更新的(de)动力！

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