宇(yǔ)宙(zhòu)是“人为(wèi)制造”的？为何会存(cún)在(zài)科学无法解释的(de)“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人(rén)类为了寻找暗物(wù)质(zhì)存在的证据，科学家们在过去的几十年当中(zhōng)进行(xíng)了超过50次(cì)的(de)长期实验(yàn)，但是却(què)没(méi)有发现任何的有效证据。除了一个地方，在(zài)1687年(nián)出(chū)版(bǎn)的自然哲学数学原理一书(shū)中，埃萨(sà)克牛顿(dùn)发表(biǎo)了万(wàn)有引力(lì)定律(lǜ)，它揭示了宇(yǔ)宙(zhòu)中天体运(yùn)动(dòng)的规(guī)律。往后的几百年来，当天(tiān)文(wén)学(xué)家们发现某些天(tiān)体运(yùn)行(xíng)轨(guǐ)道出现异常，不符合万有引力定律的(de)时候(hòu)，他们就会知道，周围一定有(yǒu)未知的(de)天体(tǐ)通过引力在摄动它的轨道。比如在(zài)1846年(nián)，奥本勒维耶就通过天王星运行轨道的(de)异(yì)常，推算并且发(fā)现了海(hǎi)王星的存在。另(lìng)外，哈雷(léi)彗星、冥王星(xīng)的发(fā)现(xiàn)都是应(yīng)用万(wàn)有引力(lì)定律(lǜ)所取得重大天文成就(jiù)的例子。但(dàn)是这(zhè)些发现都(dōu)是在恒(héng)星系统的尺度(dù)当中，可当(dāng)我(wǒ)们上(shàng)升到星(xīng)系或者是(shì)星团的尺(chǐ)度，事情(qíng)就开始变得(dé)诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物理(lǐ)学家弗(fú)里(lǐ)茨兹威(wēi)基正在研究和测量后(hòu)发星系团的质量(liàng)。这是一(yī)个由数千个星系所组(zǔ)成的巨大星系团，这些星系(xì)被(bèi)引力束(shù)缚在一起。测(cè)量星(xīng)系团的质(zhì)量一般(bān)会使用到(dào)两种方法，当两种方法结果(guǒ)一致，就(jiù)可以确(què)定(dìng)其(qí)质量的范(fàn)围。

第一种是获得其"光度(dù)学的(de)质量"，需要的数(shù)据是测量各(gè)个(gè)星(xīng)系的光度。

第(dì)二种是动力学(xué)质量(liàng)的计算(suàn)，是(shì)利用光谱(pǔ)红移测量星系团中的各个星系相对于(yú)星系团(tuán)的运动速度(dù)。当(dāng)测量结果出来之(zhī)后，兹威基(jī)彻底懵了，“动(dòng)力学质量”竟然是(shì)“光度学质量”的400倍。这意味着(zhe)，后发(fā)座星系团有(yǒu)99%的质量消(xiāo)失了，或者说这99%的(de)质(zhì)量(liàng)并不以可见(jiàn)光的形式所(suǒ)存在，我们无法看到。最诡异的(de)是，在测量速度(dù)的过程中，兹威基发(fā)现星系团中很多星系的速度(dù)比理论上要(yào)快得多，按照牛(niú)顿的运动学定律，仅靠这些可见(jiàn)星系的质量(liàng)所产生的(de)引力是无法将它们(men)束(shù)缚在星系团内的(de)，它(tā)们早就应该被抛出(chū)星系(xì)团之外了(le)，除非有一种(zhǒng)神秘的力(lì)量在(zài)起作用，这(zhè)种(zhǒng)力量(liàng)来源于某(mǒu)种隐(yǐn)形的(de)物(wù)质。

据此(cǐ)，兹(zī)维基提出了(le)这(zhè)样部分不可(kě)见的(de)暗质(zhì)，它不发散(sàn)光、吸(xī)光(guāng)、反射光(guāng)，但(dàn)是它们(men)却(què)占据(jù)着宇宙中绝大部分的质量。只是当(dāng)时的人们对这样的一种说法不(bù)屑一(yī)顾(gù)。

直到40年之后，“暗物质”这(zhè)个词才再一(yī)次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在(zài)观测仙女座星系中的恒星运动(dòng)。理(lǐ)论上来说，距离中心越远的恒星在其轨(guǐ)道上的运(yùn)行(xíng)速度就会越慢。但是他(tā)们观测的结(jié)果却让(ràng)人(rén)感(gǎn)到不可思议。

随着与中(zhōng)心距离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是根(gēn)据牛顿的万有(yǒu)引力定律，在星系当中(zhōng)如(rú)果(guǒ)没有足(zú)够(gòu)大(dà)的质量来吸引它们，这些(xiē)外围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基(jī)于这种现象，科学家们会使用一(yī)种相(xiāng)对标准的方法来解(jiě)释暗(àn)物质的(de)存在，这(zhè)种(zhǒng)方法就(jiù)是测量星系当中(zhōng)气体在X轴上距离星系中(zhōng)心的距离，以及在(zài)Y轴上气体(tǐ)的旋转(zhuǎn)速(sù)度。如果出现异常的(de)结(jié)果(guǒ)，就认为是(shì)由暗物质的力量进入其中。

于是科学家(jiā)们通过(guò)射电(diàn)望远(yuǎn)镜测量了距离星(xīng)系中心更远距离(lí)的氢(qīng)元素(sù)，发现它们的旋转速度并(bìng)不符合牛顿的力(lì)学定(dìng)律。我们的(de)太阳(yáng)系(xì)也不例外，太阳系位于银河系(xì)的第三悬臂(bì)之上，距离银(yín)河系(xì)中心(xīn)2.6万光年，根(gēn)据万(wàn)有引力定律进行计算，太(tài)阳系(xì)的(de)运行速(sù)度应该是160千米/秒，但实际(jì)上，太(tài)阳(yáng)系正在以220千米/秒的速度(dù)围(wéi)绕银河系旋转，这个实(shí)际速度远远大于(yú)理论速度，那么产生以(yǐ)上(shàng)这种向(xiàng)心加速度的原因(yīn)很可能就是存在着一种我们看(kàn)不到的物质，是这些(xiē)暗物质的(de)引力效应将星系聚集在了一起(qǐ)。

也(yě)是从这(zhè)时开(kāi)始，越来越(yuè)多的研究人员开始相信暗物质(zhì)的(de)存在。科学家根据(jù)星系外(wài)恒星轨道(dào)的速度，估算在星(xīng)系当中暗(àn)物质的质量(liàng)占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解(jiě)释(shì)这个(gè)现象的原因。在(zài)一项新的(de)研究(jiū)当(dāng)中，科学家们发(fā)现，几乎没(méi)有引力(lì)效(xiào)应的遥(yáo)远(yuǎn)恒星之间(jiān)，也会出现(xiàn)速(sù)度上的(de)微小(xiǎo)差异。另外，天文学家还(hái)发现了一个(gè)反常的(de)星系(xì)，叫做Agc114905。这个(gè)星系距(jù)离地球大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河系(xì)不多，但(dàn)是星系当中存在的恒(héng)星数量却只有银(yín)河系的千分之(zhī)一。

所(suǒ)以在理论上(shàng)，该(gāi)星(xīng)系必须存(cún)在暗物质，否则就会(huì)分崩离析。但是科(kē)学家们(men)使用最(zuì)先(xiān)进的望(wàng)远镜(jìng)对其(qí)进行了40个小时的(de)详细测量之后，发现星系中的恒星运动是可以用正常的物质(zhì)和(hé)力学(xué)定律来解释的。那么又有(yǒu)人提出，也(yě)许(xǔ)该星系(xì)的暗(àn)物质，已经(jīng)被附近的(de)另一个大星系剥离了。奇(qí)怪的是(shì)，它的(de)附近没有任何星(xīng)系存(cún)在。造成这些现象的除了暗物质的假(jiǎ)说(shuō)之(zhī)外，另一种(zhǒng)可能就是人类对(duì)引力(lì)的理解还不够全(quán)面，引力很可能在(zài)不同尺(chǐ)度空间(jiān)中的工(gōng)作方式是不同(tóng)的(de)，这(zhè)意味着在行星(xīng)系尺度中(zhōng)的天体(tǐ)会沿着它们的轨(guǐ)道，按(àn)照我们所理解(jiě)的方式运动。但是上升(shēng)到星(xīng)系和星团的尺(chǐ)度，引力之间(jiān)的相互作用则是(shì)不同的方(fāng)式。对于在星系团之间的相互作(zuò)用，科学家还引入了(le)外部场效应的概念，指(zhǐ)的(de)是在数百(bǎi)万光(guāng)年的规模上，巨大的质量之间(jiān)会产生(shēng)对彼此特殊的效(xiào)果，这个(gè)理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立(lì)，这意(yì)味着我们需(xū)要对(duì)现(抖音总是对你朝思暮想一圈一圈渐宽了衣裳是什么歌，总是对你朝思暮想一圈一圈渐宽了衣裳xiàn)在的(de)物理定律(lǜ)进行修正，这些发现也让很多人(rén)认为(wèi)暗物质假说理论就此终(zhōng)结(jié)。但是(shì)在宇(yǔ)宙当中(zhōng)还有(yǒu)关于暗物质存(cún)在的其(qí)他的理论证据，这些(xiē)理论证据是蒙德理论(lùn)所没法(fǎ)解释的(de)“引力透(tòu)镜”。

径向距离为(wèi)37亿(yì)光(guāng)年的子弹星(xīng)系团，由两个碰撞的星系团所组(zǔ)成(chéng)，类似这样(yàng)的星团，它们大部分的普通质量都在星系的气(qì)体当中。当星团(tuán)以1000万公(gōng)里/小(xiǎo)时发生碰(pèng)撞(zhuàng)的时候，星际(jì)气体的相(xiāng)互作用就会导致温度的(de)急(jí)剧(jù)升高，速(sù)度大幅降低(dī)。所以在理论上，在碰撞之后，子弹(dàn)星系团大(dà)部分的(de)质量将位于所(suǒ)有这(zhè)些气体(tǐ)所在的中间区域。那(nà)么我们通过什(shén)么(me)来(lái)验证它的质量区(qū)域到底是(shì)不(bù)是集中(zhōng)在中(zhōng)间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太空(kōng)望远(yuǎn)镜传回了(le)宇宙当中第(dì)一张全彩的高清(qīng)照片，在照片中我(wǒ)们可以明显地看到很多(duō)星(xīng)系(xì)似乎被拉伸(shēn)产(chǎn)生(shēng)了巨(jù)大(dà)的形变。其实这些星(xīng)系本身并不是真的(de)被扭曲了，也不是(shì)韦伯望远镜(jìng)出(chū)了什(shén)么问题(tí)，而是这样极遥远的天体和(hé)我们地(dì)球(qiú)上的观测(cè)者之间。被一个(gè)质(zhì)量超级巨(jù)大的天(tiān)体遮挡，这(zhè)个(gè)超大质量的东西(xī)的引力，会使身后更(gèng)遥远星系(xì)的光都发生(shēng)了扭(niǔ)曲。这个(gè)现象就是(shì)引力透镜(jìng)效应。这个巨大的天体可能是(shì)超大(dà)质量的黑洞或者是暗物(wù)质。

所以(yǐ)当人们(men)对子弹星系(xì)团观(guān)测(cè)的时(shí)候，发现它(tā)的大质量区域并不(bù)是(shì)在中间，而是在(zài)两侧。所以最(z抖音总是对你朝思暮想一圈一圈渐宽了衣裳是什么歌，总是对你朝思暮想一圈一圈渐宽了衣裳uì)好的解(jiě)释方法就(jiù)是当星团发(fā)生(shēng)全部(bù)的(de)碰撞时，可被观(guān)测到的质(zhì)量气体被卡在了中(zhōng)间，暗物质则直接通过了这个区域，并在两边形成了引力(lì)透镜。对子弹星系(xì)团的(de)引(yǐn)力透镜研(yán)究也(yě)被(bèi)认为(wèi)是暗(àn)物质存在的迄今为止(zhǐ)最(zuì)好(hǎo)的理论证据。

除此之外，还(hái)有(yǒu)来自(zì)宇宙(zhòu)当中(zhōng)最古老的光。从宇宙大(dà)爆(bào)炸开始(shǐ)，38万(wàn)年(nián)之后，可见光终于可以畅通无阻地(dì)穿越在宇宙当中了。经过了(le)130多亿年之后，这(zhè)些光在宇宙空间(jiān)背景上留(liú)下了各相(xiāng)同性的微波辐(fú)射。其(qí)中红色的部分表示温度较高的区域，蓝色则(zé)表示(shì)相对较冷的(de)区域，但实际上(shàng)它(tā)们之间的温差只有万分之一。

科学家们通(tōng)过对前景背(bèi)景分离后(hòu)的二值图像进行(xíng)连通域(yù)提取和标(biāo)记之(zhī)后发现(xiàn)，如果宇(yǔ)宙(zhòu)当中没有暗物质，图(tú)形(xíng)看起来不应(yīng)该是这(zhè)样的，而随着暗物质的(de)增加，一些(xiē)峰值的幅(fú)度会减小，才变得看起来(lái)“和谐”。为了匹(pǐ)配(pèi)宇宙微(wēi)波背景辐射的测量值，我们需要的暗(àn)物(wù)质大约是普通(tōng)物质的5倍。这个数(shù)字与(yǔ)解(jiě)释星系(xì)当中恒星运动所需要(yào)的暗物质比例是一致的。这就意味着。

用(yòng)了(le)一(yī)个简单(dān)的理论框架，就很好地解(jiě)抖音总是对你朝思暮想一圈一圈渐宽了衣裳是什么歌，总是对你朝思暮想一圈一圈渐宽了衣裳释了(le)很(hěn)多不同的观测结果(guǒ)。而(ér)暗(àn)物质的(de)本质就是宇宙当中(zhōng)存在(zài)着某(mǒu)种类型(xíng)的粒子，它们不(bù)参与任何(hé)其他的电磁作用(yòng)，只通过引力来相互作用。所(suǒ)以如果能(néng)够找到(dào)这(zhè)种粒子(zi)的存(cún)在，就(jiù)相(xiāng)当于找到了暗物(wù)质(zhì)存在的实际证据。这(zhè)种粒子(zi)到底是什么？科学家们已经提出(chū)了数十(shí)种的假(jiǎ)想目(mù)标，而要寻找(zhǎo)这(zhè)些(xiē)不同的目标粒子(zi)所需要的实验方式(shì)也(yě)不相同。在过去的几十年当中，人类(lèi)为了寻找这些(xiē)看(kàn)不(bù)见、摸不到，几乎不会与常规物质相(xiāng)互作用的“暗物(wù)质”，科(kē)学家们已(yǐ)经进(jìn)行(xíng)了超过50次的实(shí)验(yàn)，却没有任何实质性的发现(xiàn)，除了一(yī)个地方，意大利的格(gé)兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下(xià)1400米(mǐ)处的地下矿井当中，藏(cáng)着(zhe)地球上最大的地学实验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三(sān)层楼高(gāo)的探测(cè)器(qì)，一直(zhí)致力于寻找暗物(wù)质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的科学家声称观测(cè)到了某种信(xìn)号。经过(guò)了20多(duō)年的数据收集，人们(men)发现了一个有趣的事情。探测率会在每(měi)年的(de)6月份达到峰值(zhí)，然后在11月(yuè)降(jiàng)到最低，而且在20年(nián)当(dāng)中每(měi)年都是一样。一些科学(xué)家(jiā)认为这(zhè)可能是人类(lèi)发现暗(àn)物质的(de)第一个(gè)直接证据。

但是为什么(me)暗(àn)物质会产(chǎn)生周期性(xìng)的年度信号呢？刚才(cái)我(wǒ)们讲(jiǎng)了太阳系正在以220公里/秒(miǎo)的(de)速度围绕(rào)着(zhe)银(yín)河(hé)系进行移动，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意味着我们也在以这样的速(sù)度在穿(chuān)越着暗物质流，这个过程中会产生相应(yīng)的振荡，同时地球又(yòu)以30公(gōng)里(lǐ)/秒的速(sù)度围绕太阳进(jìn)行旋转。所以有半年(nián)的时(shí)间(jiān)，地球(qiú)围绕太阳(yáng)的方向与太(tài)阳环绕银河系(xì)的(de)方向(xiàng)是一致(zhì)的，而另外半年则(zé)与之相反。

而(ér)在6月份的时候，地球与太(tài)阳的方向正好达到完全(quán)一致，这是理论上地球(qiú)穿(chuān)越暗物质流最快的(de)时段。而在11月份，又(yòu)恰好达到了(le)最慢值。尽管(guǎn)在实际的情况中，太阳系(xì)相对银河系的平面(miàn)呈(chéng)现了60度的倾斜，但是这并不(bù)影响这个(gè)理论的有效性。

因(yīn)此科学家(jiā)认为这可以用来解释，研究人员(yuán)们所观(guān)测到的周期性(xìng)信号。当然也(yě)可能有其他的(de)情况(kuàng)，造(zào)成这种年度周期信(xìn)号的差(chà)异也可(kě)能是温度、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高山(shān)上的(de)积雪，甚至连意(yì)大(dà)利(lì)游客的(de)数量也符合这个周期的规律。

所以，科学(xué)家们又在南半球(qiú)建立了一个几乎相同(tóng)的实验室，这里的季节与之前的实验室正好相(xiāng)反，而(ér)在这里，地球穿过暗物(wù)质流的运动特征(zhēng)和第一(yī)个实验(yàn)室(shì)是一(yī)样的。

因此(cǐ)，如果在这里(lǐ)可以得到(dào)相同的信号，就可(kě)以成为暗(àn)物质所存(cún)在的非常有力的证据了。但是由(yóu)于(yú)这个(gè)实(shí)验室刚(gāng)刚(gāng)建(jiàn)成不久，所以截(jié)至目前还无法提供相(xiāng)应的数据支持(chí)。另外，在2025年(nián)，NASA将(jiāng)会发(fā)射一(yī)台新的望远镜，这台太空望远镜叫做“南(nán)希格雷斯罗(luó)曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相(xiāng)同(tóng)，但它(tā)的宽(kuān)视场仪器提供的视野是哈勃红(hóng)外仪器的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太空望远镜(jìng)其中一个关键的(de)用途就是探索暗物质背后的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目(mù)以(yǐ)待了。费米实验室粒子(zi)天(tiān)体物理中心(xīn)的科学(xué)家(jiā)丹琥珀和(hé)贾森斯特芬研究发现，如果暗物质(zhì)存(cún)在，它们极有可能拥有另一(yī)种神秘的效应，这种暗物质效(xiào)应，会支(zhī)持宇宙当中(zhōng)生命的(de)诞生，或者(zhě)说是生命进(jìn)化的一个重要因素。

如果这一理论得到进一步的(de)证(zhèng)实(shí)，那么遍布宇(yǔ)宙(zhòu)当中的(de)暗(àn)物(wù)质会不会意味着人类(lèi)并不(bù)孤单呢？或(huò)许在宇宙当中某个角落的(de)行星上，暗物质正在通过(guò)这样的效应创造(zào)生(shēng)命(mìng)。当然，这些推论的大前提是要先找(zhǎo)到暗物质存(cún)在的(de)实际证据。那(nà)么小伙伴们，你们(men)觉得(dé)暗物(wù)质(zhì)到(dào)底存不(bù)存在(zài)呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持(chí)是我更新的动(dòng)力(lì)！

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