宇宙是“人为制造”的？为何(hé)会存在科学无法解释的“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟是什(shén)么？人(rén)类为了寻找暗(àn)物质存在的证据，科学家们(men)在过去的几十(shí)年当中进行了超过50次的长期实(shí)验(yàn)，但是却没(méi)有发现任何的(de)有效证据。除了一个地方(fāng)，在1687年出版的自(zì)然哲(zhé)学(xué)数学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力(lì)定律(lǜ)，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往后的几百年来，当天文学(xué)家们(men)发(fā)现某些天体运行轨道出现异常，不符(fú)合万有引(yǐn)力定律的时候，他们(men)就(jiù)会知道，周(zhōu)围一定(dìng)有未知的天体(tǐ)通过引力在摄(shè)动(dòng)它的轨道。比如在1846年，奥(ào)本勒维耶就通过天王(wáng)星运(yùn)行轨道的(de)异常，推算并(bìng)且(qiě)发现(xiàn)了海王星的(de)存在(zài)。另外，哈(hā)雷彗星(xīng)、冥王星的发现都(dōu)是应用万(wàn)有引力定律所(suǒ)取得重(zhòng)大天文成就(jiù)的例子。但是这些发现都是在(zài)恒星系统的尺度当(dāng)中，可当我们上升(shēng)到(dào)星系或者是星团的尺度(dù)，事(shì)情就开始变(biàn)得(dé)诡异了(le)。

1933年(nián)，瑞士的物理(lǐ)学家弗里茨兹(zī)威(wēi)基(jī)正在研究和测(cè)量(liàng)后发(fā)星系(xì)团(tuán)的(de)质量。这(zhè)是(shì)一(yī)个由数千个(gè)星(xīng)系所组成的巨大星系团，这些星(xīng)系被引力束缚在一起。测量星系团(tuán)的质量一般会(huì)使(shǐ)用到两种方法(fǎ)，当两种方法结(jié)果一(yī)致，就可以(yǐ)确定其质量的范(fàn)围。水娃是几娃？ 水娃是什么颜色p>

第一种是获得其"光度学的质量"，需要的(de)数据(jù)是测(cè)量各个星(xīng)系的光度。

第二种是(shì)动(dòng)力(lì)学(xué)质量(liàng)的(de)计算，是利用光谱红(hóng)移测量星系团中的(de)各个星(xīng)系相对于星系团的(de)运动速度。当测(cè)量结果出(chū)来之后，兹威基(jī)彻底懵了，“动力学(xué)质量”竟然(rán)是“光度学质量”的400倍。这(zhè)意味着，后发(fā)座星系团有99%的(de)质量消失了，或(huò)者(zhě)说这99%的质量并不以可见光的形式所存(cún)在，我们无法看到(dào)。最诡异的(de)是，在(zài)测量速度(dù)的过(guò)程中，兹(zī)威基(jī)发(fā)现星系团中很多星系的速度(dù)比理论(lùn)上要(yào)快得多，按照牛顿的(de)运(yùn)动学定律，仅靠这(zhè)些可(kě)见星系的质量所产(chǎn)生的引力是无法将它们束(shù)缚(fù)在星(xīng)系团内的，它们早(zǎo)就应该被抛出星系团之外了，除非(fēi)有一种神秘(mì)的力量在起(qǐ)作(zuò)用，这种力(lì)量来源于某种隐形的物质。

水娃是几娃？ 水娃是什么颜色w="1479" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/46f985a9e4c3e7e.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

据此，兹维基提出了这(zhè)样部分(fēn)不可见(jiàn)的暗质，它(tā)不发散光(guāng)、吸光、反(fǎn)射(shè)光(guāng)，但是它们却占据着宇宙中绝(jué)大部分的质量。只是当时的人们对这样的一种说法不屑一顾(gù)。

直到(dào)40年之(zhī)后，“暗物质”这个词(cí)才再一次出(chū)现。天文学家维拉鲁(lǔ)宾(bīn)和肯特福特在(zài)观测仙女座星系中的恒星运动。理论上来说(shuō)，距(jù)离中心越(yuè)远的恒星在(zài)其(qí)轨道上(shàng)的运行速度就会越慢。但是他们观测(cè)的结果却让人感到不可思(sī)议。

随着(zhe)与中(zhōng)心距离的增加，恒星的旋转速度几(jǐ)乎保持不变(biàn)。可是根(gēn)据牛顿的(de)万有(yǒu)引力定律，在(zài)星(xīng)系当中如果没有足够大(dà)的(de)质(zhì)量来吸引(yǐn)它们，这些外围的恒星早就被(bèi)甩到宇宙(zhòu)当(dāng)中了。基(jī)于这种现象(xiàng)，科学家(jiā)们(men)会使用一种相(xiāng)对标(biāo)准的方法(fǎ)来解释(shì)暗物质的存在，这(zhè)种(zhǒng)方法就是测量星系当中气(qì)体(tǐ)在X轴上距离星系(xì)中心的距(jù)离，以及在Y轴上气体的旋(xuán)转速度。如果出(chū)现(xiàn)异常的(de)结果，就认为是由暗物质的力(lì)量进入其中。

于是科(kē)学(xué)家们(men)通过射电望远(yuǎn)镜(jìng)测(cè)量了距离星系中心(xīn)更远距离的氢元素，发现它们(men)的旋(xuán)转速度(dù)并不符合(hé)牛(niú)顿的力学定律。我们的太(tài)阳(yáng)系也(yě)不(bù)例外，太阳系位于银河系的第三悬臂之上，距离银河系(xì)中心2.6万光年，根据万有引(yǐn)力定律进行计算，太阳(yáng)系的运(yùn)行(xíng)速度应该是(shì)160千米/秒(miǎo)，但实(shí)际上，太阳系正(zhèng)在以(yǐ)220千(qiān)米(mǐ)/秒(miǎo)的(de)速(sù)度围绕(rào)银河系旋转，这个实际速度远远大于理论速(sù)度，那么产生(shēng)以上(shàng)这(zhè)种向心加速度的原因很可(kě)能就是存(cún)在着一种我们看不到的物质，是这些暗(àn)物质的引力效应将星(xīng)系聚集在(zài)了一(yī)起。

也是从这(zhè)时(shí)开始，越来越(yuè)多的研究人员开始相(xiāng)信(xìn)暗(àn)物质(zhì)的存在(zài)。科学家根据星系外恒星轨道的速度，估算在星系当(dāng)中暗物质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗(àn)物质并不是唯(wéi)一可以解释(shì)这个现象的原(yuán)因。在(zài)一(yī)项新(xīn)的研究当中(zhōng)，科学家们(men)发现，几乎没有(yǒu)引(yǐn)力效应(yīng)的遥远恒(héng)星之间(jiān)，也会出(chū)现(xiàn)速度(dù)上的微小差(chà)异。另(lìng)外(wài)，天(tiān)文学家还发现了一个反(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(yín)河系不多，但是星系当中存在的恒星数量却只有银(yín)河系的千分(fēn)之(zhī)一。

所以在(zài)理论上，该星系必须(xū)存在(zài)暗物质，否则就(jiù)会分崩离(lí)析。但是科(kē)学家们使用(yòng)最先(xiān)进的(de)望远(yuǎn)镜对(duì)其(qí)进行了40个小时(shí)的详细测(cè)量之后，发现星系(xì)中的(de)恒星运动是可(kě)以用正常的(de)物(wù)质和力学定律(lǜ)来(lái)解(jiě)释的。那么又有人提出，也许该(gāi)星系的(de)暗物质(zhì)，已经(jīng)被附(fù)近的(de)另(lìng)一个大星系(xì)剥离(lí)了。奇怪的是，它的附近没(méi)有(yǒu)任何星系存在。造成这(zhè)些现象的除了(le)暗物质的假说(shuō)之外，另一(yī)种可(kě)能就是(shì)人类对引力的理解还不够(gòu)全面，引(yǐn)力很可能在不同尺(chǐ)度空间(jiān)中的(de)工作方式是不同的，这(zhè)意味着在行星系(xì)尺(chǐ)度中的天体(tǐ)会(huì)沿着(zhe)它们的(de)轨道，按照我们所理解的方式(shì)运动。但是上升到星系和(hé)星团的尺度，引力之间的相互作用则是不同的方式。对于在星(xīng)系团之间(jiān)的相(xiāng)互作用，科学家还引入了外(wài)部场效应的概(gài)念，指的是在数百万光年的(de)规模上，巨大的质量之间会产生对彼此(cǐ)特殊的效果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理论成(chéng)立(lì)，这意味着我(wǒ)们需要对现在的物(wù)理定律进行修正，这些发现也让很多人认为暗物质(zhì)假说理论就此终(zhōng)结。但是在宇宙当中还有关于(yú)暗(àn)物质存在的其(qí)他的(de)理论(lùn)证据，这些理论证据是蒙德理(lǐ)论所没法解(jiě)释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距离为37亿光年的子弹星(xīng)系团，由(yóu)两(liǎng)个碰撞(zhuàng)的星(xīng)系(xì)团(tuán)所(suǒ)组成，类似这(zhè)样的(de)星团，它们大部分的(de)普(pǔ)通质(zhì)量都在星(xīng)系的气体(tǐ)当中(zhōng)。当星团以1000万公里/小时发(fā)生碰(pèng)撞的时候(hòu)，星(xīng)际气(qì)体的相互作用就(jiù)会导致温(wēn)度的(de)急剧升高，速(sù)度大幅(fú)降低(dī)。所(suǒ)以(yǐ)在理论上，在碰撞之(zhī)后，子弹星(xīng)系团大部分的质量将位(wèi)于所有这些气体所在的中(zhōng)间区(qū)域。那么我们通过什么来(lái)验证它的质量区域到底是(shì)不是集中在中间(jiān)呢(ne)？前不久(jiǔ)，詹姆斯(sī)韦伯(bó)太空望远镜传回了宇宙当中(zhōng)第一张(zhāng)全彩(cǎi)的高清照片，在照片中(zhōng)我们可(kě)以(yǐ)明(míng)显地看到很多星系似乎被拉(lā)伸产生了巨大的形变。其实这(zhè)些星系本(běn)身并不是真的被扭(niǔ)曲(qū)了，也不是韦伯(bó)望远镜出了什么问题，而是这样极(jí)遥远的天体(tǐ)和我们地球上(shàng)的观测者之间。被一个质量(liàng)超级巨大的(de)天体遮挡(dǎng)，这个超(chāo)大质量的东(dōng)西的引力，会使身后(hòu)更遥远星系的光都发(fā)生(shēng)了(le)扭(niǔ)曲。这个现象就是引力透镜(jìng)效应。这(zhè)个巨大(dà)的(de)天体可能(néng)是超(chāo)大质量的黑洞或(huò)者(zhě)是(shì)暗物质。

所(suǒ)以当人们(men)对(duì)子弹星系团(tuán)观测的时候(hòu)，发现它(tā)的大质(zhì)量区域并不(bù)是在中间，而(ér)是在两(liǎng)侧(cè)。所以最好的解释方法就是当星团发生全部的碰撞时，可(kě)被观测到的质(zhì)量气体被卡在了中间(jiān)，暗物质则直(zhí)接通过了这个(gè)区域，并在(zài)两(liǎng)边形成了引力透镜。对(duì)子弹星系团(tuán)的引力透镜研究(jiū)也被认(rèn)为是暗物质(zhì)存在(zài)的迄今为止最(zuì)好的理(lǐ)论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最(zuì)古老的光。从宇(yǔ)宙大(dà)爆炸开始(shǐ)，38万年(nián)之后，可见光终于可以畅(chàng)通无阻地(dì)穿越在宇宙当中了。经(jīng)过了(le)130多亿年之后，这些光在宇宙(zhòu)空(kōng)间背景(jǐng)上(shàng)留下(xià)了各相同性的微波(bō)辐射。其中红色的部分(fēn)表示(shì)温度较高(gāo)的区域，蓝色(sè)则表示相对较冷(lěng)的区域，但实际上它们之间的温差只有万分之一。

科学家们(men)通过对前景背景分离(lí)后的二值(zhí)图像进(jìn)行连通域提取和标记之后发(fā)现，如果宇(yǔ)宙当中没有暗(àn)物质，图形看起来不应该是这样的，而随(suí)着暗物质的增加，一些峰值的幅(fú)度会减小，才变得看(kàn)起来“和谐(xié)”。为了匹配宇(yǔ)宙微波(bō)背景辐(fú)射的测量值，我们需要的(de)暗(àn)物(wù)质大约是普通(tōng)物质的5倍(bèi)。这个数字与(yǔ)解释星系(xì)当中恒星运动(dòng)所需要(yào)的(de)暗物(wù)质比(bǐ)例是一致的。这就意味(wèi)着。

用了一个简单(dān)的理论框架，就很好地解释了很多(duō)不同的观测(cè)结果(guǒ)。而暗物质(zhì)的本质就是宇宙(zhòu)当中(zhōng)存(cún)在(zài)着(zhe)某种类型的(de)粒子，它们不参(cān)与(yǔ)任何其他(tā)的电(diàn)磁作用，只通过引力来相互作(zuò)用。所(suǒ)以(yǐ)如果能够找到这种粒子的存在，就相(xiāng)当于找(zhǎo)到了暗物质存在的(de)实际证据。这种粒子到底是什么？科(kē)学家(jiā)们已经提出了数十种的(de)假(jiǎ)想目(mù)标，而要寻找这(zhè)些不同(tóng)的(de)目标粒子所需要的(de)实(shí)验方式也不相同(tóng)。在过去(qù)的几十(shí)年当中，人(rén)类为了寻找(zhǎo)这些看不见、摸不到，几乎不会与常规物质相互作用的“暗物(wù)质”，科(kē)学(xué)家们已经进行了超过50次的实(shí)验，却(què)没有任(rèn)何实质性的发现(xiàn)，除了一个(gè)地方，意大利的(de)格兰(lán)萨索山(shān)，隶(lì)属(shǔ)于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的(de)地下矿井当中，藏着地球上最大的地(dì)学实验室，这个(gè)实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼高(gāo)的探测器(qì)，一直致力于(yú)寻找暗物质粒子的周(zhōu)期(qī)性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声(shēng)称观测到(dào)了某种信号。经过(guò)了20多年的数据(jù)收集，人们发现了一个有趣的事(shì)情。探测率(lǜ)会在(zài)每年的6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而(ér)且在(zài)20年(nián)当中每年都是一样。一些科学家认(rèn)为(wèi)这可能(néng)是(shì)人(rén)类发现暗物(wù)质的第一(yī)个直接证据。

但(dàn)是(shì)为(wèi)什么暗(àn)物质会产生周期(qī)性的年度(dù)信号呢？刚才我们讲了(le)太阳(yáng)系正在以220公里/秒的速度围(wéi)绕着银河系进行(xíng)移动，那(nà)么(me)如果暗(àn)物质存在宇宙(zhòu)当(dāng)中，这意味着我们(men)也在以这样(yàng)的速度在穿越着暗物质流，这(zhè)个(gè)过程中会(huì)产生相(xiāng)应的振荡，同时地球又以30公(gōng)里/秒的(de)速度围绕太阳进行(xíng)旋转。所(suǒ)以(yǐ)有半年的时间，地球围绕太阳(yáng)的方向(xiàng)与太阳环绕银(yín)河系的(de)方向(xiàng)是一(yī)致的，而另外半年则与之相反。

而在6月份的时候，地球与(yǔ)太阳(yáng)的方向正好达到(dào)完全一致，这是理(lǐ)论(lùn)上(shàng)地球穿越暗(àn)物质(zhì)流最快(kuài)的(de)时(shí)段。而在11月份，又恰好达到了最慢(màn)值。尽(jǐn)管在实际的(de)情况中，太阳系相对银河系的平面呈现了60度的(de)倾斜，但是这(zhè)并不影响(xiǎng)这个理论的有效性。

因此科学家认(rèn)为这可以(yǐ)用(yòng)来解释，研究人员们(men)所观测到的周期性信号。当然(rán)也可(kě)能有其(qí)他的(de)情(qíng)况，造成(chéng)这种年度(dù)周期信号(hào)的差异(yì)也(yě)可能(néng)是温度、湿度(dù)、土(tǔ)壤中的(de)水分(fēn)、高山(shān)上(shàng)的(de)积雪，甚(shèn)至连(lián)意大利游客的数量也(yě)符合这个周期的规(guī)律(lǜ)。

所以，科学家(jiā)们又在(zài)南(nán)半(bàn)球建立了一个几(jǐ)乎相(xiāng)同(tóng)的(de)实(shí)验(yàn)室，这(zhè)里的季节(jié)与(yǔ)之前的实验(yàn)室正(zhèng)好(hǎo)相(xiāng)反，而在这里，地球穿过暗物(wù)质流(liú)的(de)运动(dòng)特征和第一(yī)个实验室是一(yī)样(yàng)的。

因此，如果在(zài)这里可以得到相同(tóng)的信号，就(jiù)可以成(chéng)为暗物质所存在的非常(cháng)有力的证据(jù)了。但是由于这个实(shí)验室(shì)刚刚建成不久，所(suǒ)以截(jié)至目前还无(wú)法提(tí)供相应的数据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新的望远镜，这台(tái)太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它的(de)主镜大(dà)小(xiǎo)跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场(chǎng)仪器(qì)提供的视野是(shì)哈勃(bó)红(hóng)外仪器的100倍。南(nán)希格雷斯(sī)罗曼太空(kōng)望(wàng)远镜其(qí)中一个(gè)关键的用(yòng)途就是探索暗物质背后的奥秘，对于探测(cè)的结果，我们只能拭目以(yǐ)待了。费(fèi)米实(shí)验(yàn)室粒子天体物理中心的(de)科学(xué)家丹琥珀和贾(jiǎ)森(sēn)斯特芬(fēn)研究发现，如果(guǒ)暗物(wù)质存在，它们极有可能拥有另(lìng)一种神秘的(de)效应，这种暗(àn)物质效应(yīng)，会支(zhī)持宇宙当(dāng)中生命(mìng)的诞生，或者(zhě)说(shuō)是生命进化的一个(gè)重要因素。

如果(guǒ)这一理论(lùn)得(dé)到进(jìn)一步(bù)的证(zhèng)实，那么遍布宇宙(zhòu)当中的暗(àn)物质会不会意味着人类(lèi)并不(bù)孤单呢(ne)？或许(xǔ)在宇(yǔ)宙当(dāng)中某(mǒu)个(gè)角落的行星(xīng)上，暗(àn)物质正(zhèng)在通过这样的效应创造(zào)生命。当然(rán)，这些推论(lùn)的大前(qián)提是要先(xiān)找到暗物(wù)质存在的实(shí)际证据。那(nà)么(me)小(xiǎo)伙伴(bàn)们，你们觉(jué)得暗物质(zhì)到底存(cún)不存在呢？喜欢(huān)请(qǐng)点(diǎn)赞，你的支持是我更(gèng)新的(de)动力！

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