宇宙是“人为(wèi)制造”的？为何(hé)会(huì)存在科学无法解释的(de)“暗物(wù)质”？暗物质又究竟是什么？人类为(wèi)了寻找暗物质(zhì)存在的证据，科(kē)学家们在过去的几十年(nián)当中进(jìn)行了超(chāo)过50次(cì)的(de)长期实验，但是却没有发现(xiàn)任(rèn)何的有效(xiào)证据。除了一(yī)个(gè)地方，在1687年出版的自然哲学数学原理(lǐ)一书中，埃萨克(kè)牛顿发表了(le)万(wàn)有(yǒu)引(yǐn)力(lì)定(dìng)律，它揭示了(le)宇宙中天体(tǐ)运动的规律。往(wǎng)后的几百年来(lái)，当天文学家们发现某些天体运行轨(guǐ)道(dào)出现异常，不符合(hé)万(wàn)有(yǒu)引力定律(lǜ)的时候，他们就(jiù)会知(zhī)道，周(zhōu)围一定有未知的(de)天体通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年(nián)，奥本勒维耶就通过天王(wáng)星运行轨道的(de)异常(cháng)，推算并且发现了海王星的(de)存(cún)在。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发(fā)现都(dōu)是应用万有引力定(dìng)律所取(qǔ)得(dé)重大(dà)天(tiān)文(wén)成就(jiù)的例子。但是这些发现都是(shì)在恒星系统的(de)尺度(dù)当(dāng)中，可当我们(men)上升到(dào)星系或(huò)者(zhě)是星团(tuán)的(de)尺度，事(shì)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研究(jiū)和(hé)测量后发星系(xì)团的质量。这是一个由数(shù)千个星系所(suǒ)组(zǔ)成的巨大星系团，这些星系被引力(lì)束(shù)缚在(zài)一起。测(cè)量(liàng)星系(xì)团的质量(liàng)一般会使用到两(liǎng)种(zhǒng)方(fāng)法，当两种方(fāng)法结果一致，就(jiù)可以确定其质量的范围。

第一种是获得(dé)其"光度学的(de)质量(liàng)"，需要的数(shù)据(jù)是测量各个星系的光度(dù)。

第二(èr)种(zhǒng)是动力(lì)学质(zhì)量(liàng)的计算，是利用(yòng)光谱红移测量星系团中的(de)各个星系相对(duì)于(yú)星(xīng)系团的运(yùn)动速度(dù)。当测(cè)量结果出(chū)来之后，兹(zī)威(wēi)基彻底懵了，“动力学质量”竟然(rán)是(shì)“光度(dù)学质量”的400倍。这意味(wèi)着，后发座星系(xì)团(tuán)有99%的质量消(xiāo)失了，或者说这99%的质(zhì)量并不(bù)以可(kě)见(jiàn)光的(de)形式所存在，我们无法看到。最诡异的是，在测(cè)量速度的过程中，兹威基发现星系团中(zhōng)很多星系(xì)的(de)速(sù)度比理论上要(yào)快得多，按照(zhào)牛(niú)顿(dùn)的运动学定律，仅靠这些可见星系(xì)的质量所产生的(de)引力是无法将(jiāng)它们(men)束缚(fù)在星系团内的，它们早就应该被抛(pāo)出星系团之外了(le)，除非(fēi)有一(yī)种(zhǒng)神秘的力量(liàng)在起作用，这(zhè)种力量(liàng)来源(yuán)于某种(zhǒng)隐形的物质。

据此(cǐ)，兹(zī)维(wéi)基提出(chū)了这(zhè)样部分(fēn)不可见的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却(què)占据着宇宙(zhòu)中(zhōng)绝(jué)大(dà)部(bù)分的质量。只是当时的人(rén)们对这(zhè)样的(de)一种(zhǒng)说(shuō)法不屑一(yī)顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物质”这个(gè)词才再一次出现(xiàn)。天文学家维(wéi)拉(lā)鲁宾和肯(kěn)特福特在观测仙女座星系中(zhōng)的恒星运(yùn)动。理论上来(lái)说，距离(lí)中心(xīn)越远的恒星在其轨(guǐ)道上的运行速度就会越慢。但是他们观测的结果却让人感到不可思议。

随着与中(zhōng)心距离的(de)增加，恒(héng)星的旋转速度几乎保持不变。可(kě)是(shì)根据牛顿的万有(yǒu)引(yǐn)力定律，在星系(xì)当(dāng)中如(rú)果没有足(zú)够大的质(zhì)量(liàng)来吸(xī)引它们(men)，这些外围的恒(héng)星早(zǎo)就被(bèi)甩到宇宙当中了。基(jī)于这种(zhǒng)现象，科学家(jiā)们会使用一种相(xiāng)对标准的方法来解释暗物(wù)质的存在，这种(zhǒng)方(fāng)法就是测量星系当中气体在X轴上距离星系(xì)中心的距离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果(guǒ)出现异(yì)常的结(jié)果，就认为是由暗物质的(de)力(lì)量进入其中(zhōng)。

于是科学家们通过射(shè)电望远(yuǎn)镜(jìng)测量了距离(lí)星系中心更远(yuǎn)距离的氢元素，发现它们的(de)旋转速度并不符合牛顿的力学(xué)定律。我们的太(tài)阳系也不例(lì)外，太阳(yáng)系位于(yú)银河(hé)系的(de)第三(sān)悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根(gēn)据万有引力定律进行计算(suàn)，太阳系的运(yùn)行(xíng)速度应该是160千米/秒，但(dàn)实(shí)际上，太阳系正在(zài)以220千米/秒的(de)速度围绕银河系旋转，这个实(shí)际(jì)速度远远(yuǎn)大(dà)于理论速度，那么产(chǎn)生(shēng)以上这种向心加速度(dù)的原因(yīn)很可能就是(shì)存在着(zhe)一种我们看不到的物质，是这(zhè)些暗物(wù)质的引(yǐn)力效应将星系聚集在了一起。

也是从这时开始，越来(lái)越多(duō)的研究人员(yuán)开始相信暗(àn)物质的(de)存在。科(kē)学家根据(jù)星系外(wài)恒星轨(guǐ)道的速度，估算在星系当中(zhōng)暗(àn)物(wù)质的质量占整个(gè)星(xīng)系质(zhì)量的(de)85%。但是，暗物质并不是唯(wéi)一可(kě)以解释这(zhè)个现象的原(yuán)因。在一项(xiàng)新的(de)研究(jiū)当中，科学家们(men)发现，几(jǐ)乎没有引力效(xiào)应的遥远恒星之间(jiān)，也(yě)会出(chū)现速度上的微小差异。另(lìng)外，天文学家还发现了一个反常的(de)星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大小和银河(hé)系不多，但是星(xīng)系当中存在的恒星数量却只有银河系的(de)千分之一(yī)。

果冻和跳跳糖是啥意思，果冻和跳跳糖是干什么用的a-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(suǒ)以(yǐ)在理(lǐ)论上，该星系必须存在(zài)暗物质，否则就会(huì)分崩(bēng)离析。但是科学家(jiā)们使(shǐ)用最(zuì)先进的望远镜对其进行了40个小(xiǎo)时的详细测量(liàng)之后，发现星系(xì)中的(de)恒星运动是(shì)可以(yǐ)用正常的物质和力学定(dìng)律来解释的。那么(me)又有人(rén)提出(chū)，也许该星系的暗物质，已经被附近的另(lìng)一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附(fù)近没有(yǒu)任何星系存在(zài)。造(zào)成这些(xiē)现(xiàn)象的除了暗物质的假说(shuō)之外(wài)，另一种可能就是(shì)人(rén)类对引力的理解还不(bù)够全面，引力很可能在不(bù)同尺(chǐ)度空间中的工作方(fāng)式(shì)是不同的，这意味着在行星(xīng)系尺(chǐ)度(dù)中的(de)天(tiān)体会沿着它们(men)的(de)轨道，按照(zhào)我们所理解的方式(shì)运动。但是(shì)上(shàng)升到星系(xì)和星团的尺度，引力之间的(de)相互作用则是不同的方式。对于在星(xīng)系团之间的相互作用，科(kē)学家还引入了外部(bù)场效应的(de)概念，指的是在数百万光年的规(guī)模上(shàng)，巨大的质量之间会产(chǎn)生对彼此特(tè)殊(shū)的效果，这个理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙(méng)德理(lǐ)论成立(lì)，这意味着我(wǒ)们需要对现在(zài)的物理定律进行修正，这些(xiē)发现(xiàn)也让很多人认为(wèi)暗(àn)物质(zhì)假说理(lǐ)论(lùn)就此终(zhōng)结。但是在宇宙当中还有关于暗(àn)物质存在的其他的理论证(zhèng)据(jù)，这些理论(lùn)证据是蒙德理(lǐ)论所没法解释的“引力透(tòu)镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年的子弹星系团(tuán)，由两个碰(pèng)撞的星系团所组成，类似这(zhè)样(yàng)的星团，它们大(dà)部分的(de)普通质量都(dōu)在星(xīng)系的气体当中(zhōng)。当星(xīng)团以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星际气体的(de)相(xiāng)互(hù)作用就(jiù)会导致(zhì)温(wēn)度的急剧升高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰(pèng)撞之后，子弹星系(xì)团大部(bù)分的质量将位(wèi)于(yú)所有这些气体所在(zài)的(de)中间(jiān)区(qū)域。那么我(wǒ)们通过什么来(lái)验(yàn)证它的质量区域(yù)到(dào)底是不是集(jí)中在中间呢？前(qián)不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜(jìng)传回了(le)宇宙当中第一张全彩的高清(qīng)照片，在照片中我们可以明显(xiǎn)地看到很多星(xīng)系似乎(hū)被拉伸产生了巨大(dà)的形变。其实(shí)这(zhè)些(xiē)星系本(běn)身并不是真(zhēn)的被扭曲(qū)了，也不是(shì)韦伯望远镜(jìng)出(chū)了什么问题，而(ér)是这样(yàng)极遥远的天体和我们地球上的观测者(zhě)之间。被一(yī)个质量(liàng)超级巨大的天体遮(zhē)挡(dǎng)，这个超大质(zhì)量(liàng)的东西(xī)的(de)引(yǐn)力，会(huì)使(shǐ)身后更遥远(yuǎn)星(xīng)系的光都发生了扭曲。这个现象就是引(yǐn)力透镜效应。这个巨大的天体可能(néng)是超大质量的黑(hēi)洞或者是暗(àn)物质。

所以当人们对子弹(dàn)星系团观测的时候，发现它的大(dà)质量区域并不是在中间，而是在两侧(cè)。所以最好的解释方法就是当星团发生全部的碰撞时(shí)，可被观测到的质量气(qì)体被(bèi)卡在了(le)中间(jiān)，暗物质则直接通(tōng)过了这个区(qū)域，并(bìng)在两边形(xíng)成了引力透(tòu)镜。对子弹(dàn)星系团的引力透镜研究(jiū)也被(bèi)认为是暗物质存在的迄今为止最好的(de)理论证据。

除此(cǐ)之外，还有来自宇(yǔ)宙(zhòu)当中最(zuì)古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年(nián)之后，可见光终于可以畅通无阻地(dì)穿越在宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)了。经过了130多亿年之后，这(zhè)些光(guāng)在宇宙(zhòu)空间(jiān)背景(jǐng)上(shàng)留下(xià)了各(gè)相同性的(de)微波辐射(shè)。其中红色的部分表(biǎo)示温(wēn)度较高(gāo)的区域(yù)，蓝色(sè)则(zé)表示相对较冷的(de)区域，但实际上它们之间的温差只有万分(fēn)之一。

科果冻和跳跳糖是啥意思，果冻和跳跳糖是干什么用的(kē)学(xué)家们通过对前景背景分离后(hòu)的(de)二值图像(xiàng)进行连通域提(tí)取和标记之(zhī)后发(fā)现(xiàn)，如果宇宙当中没有(yǒu)暗物质(zhì)，图形(xíng)看起来不应(yīng)该是这样(yàng)的，而随着(zhe)暗物(wù)质的增加，一些峰值的幅(fú)度会减小(xiǎo)，才变得看起(qǐ)来“和(hé)谐”。为了匹配宇宙微波(bō)背(bèi)景辐射的测量值，我们(men)需要的暗物(wù)质大(dà)约(yuē)是普通物质的5倍。这(zhè)个数(shù)字与解释星系当中恒星(xīng)运动所(suǒ)需要的暗物质比例是一致的。这就(jiù)意味着。

用了一个简单的理论框架(jià)，就很好(hǎo)地(dì)解(jiě)释(shì)了很多(duō)不同(tóng)的观(guān)测结果(guǒ)。而暗物(wù)质的(de)本质(zhì)就是宇宙当中存在(zài)着某(mǒu)种(zhǒng)类型的粒子，它们不参与(yǔ)任何其(qí)他的电磁作(zuò)用，只通过(guò)引力来相互作用。所以(yǐ)如果(guǒ)能够(gòu)找到这(zhè)种粒子的(de)存在(zài)，就相当于(yú)找到了暗物质(zhì)存在的实际证据。这种粒(lì)子到底是什么？科学家们已经提出了数(shù)十种(zhǒng)的(de)假想(xiǎng)目标(biāo)，而要寻找这些不同的目标粒子所(suǒ)需要的实(shí)验(yàn)方式也(yě)不相同。在过去的几十年当中，人类(lèi)为了寻(xún)找这些看不见、摸不到，几(jǐ)乎不会(huì)与(yǔ)常规物质相(xiāng)互作用的(de)“暗(àn)物质”，科学(xué)家(jiā)们已经进(jìn)行了超过50次(cì)的实验(yàn)，却(què)没有任何实质性(xìng)的发现，除了一个地方，意大(dà)利的格兰萨(sà)索(suǒ)山，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处(chù)的(de)地下矿井(jǐng)当中(zhōng)，藏着地球上最大的地学实验室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼高的探测器，一直致力(lì)于寻(xún)找暗物质粒子的(de)周期性震荡。

自(zì)1997年以(yǐ)来，这里的(de)科学家声称观测(cè)到了某种信号。经过了(le)20多年的数据收集(jí)，人们发现了(le)一个有趣的(de)事情(qíng)。探测(cè)率会在每年的6月(yuè)份达到峰(fēng)值(zhí)，然后在11月降到最低(dī)，而(ér)且在(zài)20年当中每年(nián)都是一样。一(yī)些科学(xué)家认为这可能是人类发(fā)现暗物质的第一(yī)个(gè)直接证据(jù)。

但是(shì)为(wèi)什么(me)暗物质会产(chǎn)生周(zhōu)期性的(de)年度信号呢？刚(gāng)才(cái)我们讲了太阳系正在以220公(gōng)里/秒(miǎo)的速度围绕着银河系进行移动，那(nà)么如果暗(àn)物质(zhì)存在(zài)宇宙当中(zhōng)，这意味着我们也在以这样的(de)速度在穿(chuān)越(yuè)着暗物质流，这(zhè)个过程中会(huì)产生(shēng)相应的振荡，同时地球又以30公里/秒的(de)速度围绕太阳进行旋转。所以(yǐ)有半年的时间，地(dì)球围绕太阳(yáng)的方向(xiàng)与(yǔ)太(tài)阳(yáng)环绕银河(hé)系(xì)的方向是一致(zhì)的，而另(lìng)外半年则与之相(xiāng)反。

而(ér)在6月(yuè)份的时候，地球与太阳的方向(xiàng)正(zhèng)好达到完全一(yī)致，这是(shì)理论上(shàng)地球穿越暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到了(le)最(zuì)慢值(zhí)。尽管(guǎn)在实际的情(qíng)况中，太阳系相对银河系的平面(miàn)呈现了60度的(de)倾(qīng)斜(xié)，但(dàn)是这并不(bù)影响(xiǎng)这个理论的(de)有效性。

因此科(kē)学家(jiā)认为(wèi)这可以(yǐ)用来解(jiě)释，研(yán)究人(rén)员们(men)所观测到的(de)周期性(xìng)信号。当然也可能有其他的情(qíng)况，造成(chéng)这种年度周(zhōu)期(qī)信号的差(chà)异也可能是(shì)温度、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高山上的积雪，甚至连意大(dà)利游客的数量(liàng)也符合这个周期的规律。

所以，科学家(jiā)们又(yòu)在南半球建立了一个几(jǐ)乎相同(tóng)的实验室，这(zhè)里的(de)季节与之前(qián)的实验室正(zhèng)好相反，而在(zài)这里，地球穿(chuān)过暗物质流的运动(dòng)特征和第一个(gè)实验室是一样的。

因(yīn)此，如果在这(zhè)里可以得到相同的信号，就可(kě)以成为暗物质(zhì)所存在(zài)的非(fēi)常(cháng)有(yǒu)力的证据(jù)了。但是由于这个实验室刚刚建(jiàn)成不(bù)久，所以截至目前还无法提供相应的数据支持(chí)。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷(léi)斯(sī)罗曼(màn)”，它的主(zhǔ)镜大(dà)小(xiǎo)跟哈勃望(wàng)远镜(jìng)相同，但它(tā)的(de)宽(kuān)视场仪(yí)器提供的(de)视(shì)野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其(qí)中一个关(guān)键(jiàn)的用途就是(shì)探索暗物质背后(hòu)的奥秘，对于探测的结果(guǒ)，我们只能拭(shì)目以待了。费米实验(yàn)室粒(lì)子(zi)天体物理中心的科(kē)学家丹琥珀和贾森斯(sī)特芬研究发(fā)现，如果暗物质存在，它们(men)极(jí)有可能拥有另一种神(shén)秘(mì)的效应，这种暗物质效应，会支持(chí)宇(yǔ)宙当中(zhōng)生命的(de)诞生(shēng)，或者(zhě)说是(shì)生命进化的一(yī)个重(zhòng)要(yào)因(yīn)素。

如果这一理(lǐ)论得到进(jìn)一步(bù)的证实，那(nà)么遍(biàn)布宇宙当中的(de)暗(àn)物质(zhì)会不(bù)会意味(wèi)着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中(zhōng)某个角落的(de)行星上，暗物质正在通过这样的(de)效应创造生(shēng)命。当然，这些(xiē)推论的(de)大前提是要先找到暗物质存在的实际证据(jù)。那(nà)么小伙伴(bàn)们，你们觉得暗物(wù)质到底(dǐ)存(cún)不存在呢(ne)？喜欢请点赞，你的支持是我更(gèng)新的动力！

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