宇(yǔ)宙是“人(rén)为制造”的(de)？为何会(huì)存(cún)在(zài)科学无(wú)法解(jiě)释的“暗物(wù)质”？暗物质又(yòu)究竟是什(shén)么？人类为了寻找暗物质存在的(de)证(zhèng)据，科学家(jiā)们在过(guò)去的几十年(nián)当(dāng)中进行了超过50次的长期实(shí)验，但是却没有(yǒu)发现任何的有效证据。除了(le)一个地方，在1687年出版的自然哲(zhé)学(xué)数学原理(lǐ)一书(shū)中，埃萨克牛顿发表(biǎo)了万有引力(lì)定(dìng)律，它揭示了(le)宇宙(zhòu)中天体运动的规律。往后的几百年(nián)来，当天(tiān)文学家们发现某(mǒu)些天体运行轨(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(zhōu)围一定有未知的天体通过(guò)引力(lì)在摄动它的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本勒(lēi)维耶就通(tōng)过天王(wáng)星运行轨道(dào)的异常(cháng)，推(tuī)算并且发现了海王(wáng)星的存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王星的发现(xiàn)都是应用万有引力定律所取得重大天文成就的例子。但是这些发现都是在(zài)恒星系统的(de)尺度(dù)当中，可当我们(men)上升到星系或(huò)者是星团(tuán)的(de)尺度，事情就开始变(biàn)得诡(guǐ)异了(le)。

1933年(nián)，瑞士的物(wù)理学家弗里(lǐ)茨(cí)兹威(wēi)基(jī)正在(zài)研究和测量后发星系团的质量(liàng)。这是(shì)一个由数千个(gè)星系所组(zǔ)成的巨大星系团，这些(xiē)星(xīng)系被引力束缚在(zài)一起。测(cè)量星系团的质量(liàng)一般会使用到两种方法，当(dāng)两种方法结(jié)果一致，就(jiù)可以确(què)定其质量的(de)范围(wéi)。

第一种是获得其"光度学的质量(liàng)"，需(xū)要的数据是(shì)测量各个(gè)星系的光度。

第(dì)二种(zhǒng)是动力(lì)学质量的(de)计算，是利用(yòng)光谱红(hóng)移测量星系团中的各个星(xīng)系相对于星系团(tuán)的运动速度(dù)。当测量结果出(chū)来之后，兹(zī)威(wēi)基彻底懵了，“动力学(xué)质量”竟(jìng)然是“光度学质量”的400倍。这意(yì)味着，后(hòu)发座星系团有99%的质量(liàng)消失了，或者(zhě)说这99%的(de)质量(liàng)并(bìng)不以可见光(guāng)的形式所存(cún)在，我们无法(fǎ)看到。最诡异(yì)的(de)是(shì)，在(zài)测量速度的过程(chéng)中，兹威基(jī)发现(xiàn)星系团(tuán)中很多星系的速度比理论上要(yào)快得多(duō)，按照牛顿的运动学定(dìng)律，仅靠这(zhè)些可见星系的质量(liàng)所产生的(de)引力(lì)是(shì)无(wú)法将它(tā)们束(shù)缚(fù)在星系(xì)团内的，它们早(zǎo)就应该被抛出星系团之外了，除(chú)非有(yǒu)一种神秘的(de)力量(liàng)在起作用，这种力(lì)量来源于某种(zhǒng)隐形(xíng)的物(wù)质。

据(jù)此，兹维基提出了(le)这样部分(fēn)不可(kě)见的暗质，它不发散(sàn)光、吸光、反(fǎn)射光，但是它们(men)却占据着宇宙中绝大部分的质量。只是当(dāng)时的人们对(duì)这样的一种说法不屑一顾(gù)。

直到(dào)402022中国挖了乌克兰多少人才，中国从乌克兰引进了多少人才年之后，“暗物质”这个词才(cái)再一次出现。天文学家(jiā)维拉鲁宾和肯特(tè)福特在观测(cè)仙女座星系中(zhōng)的恒星(xīng)运动(dòng)。理论上来说，距离(lí)中心越远的恒星在其轨道(dào)上(shàng)的运行速度就会越慢。但是他(tā)们观测的结果却让人(rén)感(gǎn)到不可思议。

随着(zhe)与中心距离(lí)的增加，恒星的(de)旋转(zhuǎn)速度几乎保持不变。可是(shì)根据牛顿的(de)万有引力定律，在星(xīng)系当中如果没有足(zú)够大的(de)质量来吸引它(tā)们，这些外围的恒星早就(jiù)被甩到宇宙当(dāng)中了。基于这种现(xiàn)象，科学家们会使(shǐ)用一种相对标(biāo)准(zhǔn)的方法来解(jiě)释暗物(wù)质的存在，这种方法就是(shì)测量星系当中气体(tǐ)在X轴上(shàng)距离星(xīng)系中心的(de)距离，以(yǐ)及在Y轴(zhóu)上气体的(de)旋转速度。如果出(chū)现异(yì)常(cháng)的结(jié)果，就认为(wèi)是(shì)由暗物(wù)质的(de)力量进(jìn)入其中(zhōng)。

于是科学家们(men)通过射(shè)电望远镜测量了(le)距离星(xīng)系中心更远距离的(de)氢元(yuán)素，发(fā)现它们的旋转速度(dù)并(bìng)不符合牛顿的力(lì)学定律。我们(men)的太阳系也(yě)不例外，太阳系(xì)位于银河(hé)系(xì)的第三悬臂(bì)之上，距(jù)离(lí)银河系中(zhōng)心2.6万光年，根据万有引力定律进行计算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系(xì)正(zhèng)在以(yǐ)220千米/秒的(de)速度围绕银河系旋转，这个实际速(sù)度远(yuǎn)远(yuǎn)大于理论速度，那么产(chǎn)生以上这种(zhǒng)向心加速度的原因很可(kě)能就是存在着一种我们看不到的物质(zhì)，是这些(xiē)暗物质的引(yǐn)力效(xiào)应将星(xīng)系聚集(jí)在了一起(qǐ)。

也是从(cóng)这时开始，越来越多(duō)的研究人员开始(shǐ)相信暗物质(zhì)的存(cún)在。科学(xué)家根(gēn)据星(xīng)系外恒星(xīng)轨道的(de)速度，估算(suàn)在星系当(dāng)中暗物质的(de)质量占整个(gè)星系质量的(de)85%。但(dàn)是，暗物质(zhì)并不是(shì)唯一可(kě)以解释这个现象的原(yuán)因。在一项新的研究(jiū)当中(zhōng)，科学(xué)家们发现，几乎没有(yǒu)引力效(xiào)应的遥(yáo)远恒星之间，也会出(chū)现速度(dù)上的微小差异(yì)。另(lìng)外，天文学家还发现了一个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距(jù)离地球大(dà)约(yuē)2.5亿光年，大小和银(yín)河系不多，但是(shì)星(xīng)系当中存在的(de)恒星数量却只有银河系的(de)千分之一(yī)。

所以在(zài)理(lǐ)论上，该星系必须存(cún)在(zài)暗(àn)物质，否则就(jiù)会分崩离析(xī)。但是科学家们使用最先进的望远镜对其进行了40个(gè)小时的详细测量之后，发现(xiàn)星系中的(de)恒星运(yùn)动是可以用正常的物质(zhì)和力学定律来解释的。那么又有人提出(chū)，也许该星(xīng)系的暗(àn)物质，已经被(bèi)附近的(de)另一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没有任(rèn)何星(xīng)系存在。造成(chéng)这些现象的(de)除了暗物质的(de)假说之外，另一(yī)种可能就(jiù)是人类(lèi)对引力的理解(jiě)还不够(gòu)全面(miàn)，引力很可能在不(bù)同(tóng)尺度空间中(zhōng)的工作方式是不同的，这意味着在行星(xīng)系尺度中的(de)天体会(huì)沿着它们的轨道，按照我们所理(lǐ)解的(de)方式运动。但是上升(shēng)到星(xīng)系和星团的尺度，引力之(zhī)间的相互作(zuò)用则是不同的方式。对于(yú)在星系团之间的(de)相互(hù)作(zuò)用，科学家还引(yǐn)入(rù)了外部场效应的概念，指(zhǐ)的是在(zài)数(shù)百万(wàn)光(guāng)年的规模上，巨大的(de)质量之间会产生对彼此特殊的效(xiào)果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成(chéng)立(lì)，这意味着我们需要对现(xiàn)在(zài)的物理定律进行修正(zhèng)，这些发(fā)现也让很多人认为暗物质假说理(lǐ)论就(jiù)此(cǐ)终结。但是在宇宙当中还有关于暗物质存在(zài)的其他的理论证据，这些理论证据是蒙德理论所没法解释(shì)的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年的子(zi)弹星系团，由两个碰撞的(de)星系(xì)团(tuán)所组成，类似这样的星团，它们大(dà)部分的普通质量(liàng)都在星系的(de)气体当中(zhōng)。当星团以1000万(wàn)公里/小时(shí)发(fā)生碰撞的时(shí)候(hòu)，星(xīng)际气体的相互作(zuò)用就会导致温度的急(jí)剧(jù)升高，速度大(dà)幅(fú)降低。所(suǒ)以在理(lǐ)论(lùn)上，在碰撞之(zhī)后(hòu)，子(zi)弹星系团大部分的(de)质量(liàng)将位于(yú)所有这些气(qì)体(tǐ)所在的中间区域(yù)。那么(me)我们通(tōng)过什么来验(yàn)证它的质量区域到底是不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太(tài)空望远镜传回了宇宙当中第一(yī)张全(quán)彩的高清照(zhào)片，在照片中我们可以明(míng)显地看到很多星系似乎被拉伸产生(shēng)了巨大的形变(biàn)。其实这些(xiē)星系本身并不(bù)是真的被扭曲了(le)，也不(bù)是(shì)韦伯望(wàng)远镜(jìng)出了什(shén)么问题，而是这样极遥(yáo)远(yuǎn)的(de)天体和(hé)我们地球上的(de)观测者之间。被一个(gè)质量超级巨大的天体遮挡，这个超大质(zhì)量的东(dōng)西的引(yǐn)力，会使身后更遥(yáo)远星系的光都发生了扭曲。这个现象就是引(yǐn)力(lì)透镜效应(yīng)。这(zhè)个巨大的天(tiān)体可能是超大质量的黑洞或者是(shì)暗物质。

所以当(dāng)人们对子弹星系团(tuán)观测的(de)时候，发现它的大质量区域并(bìng)不是在(zài)中间，而(ér)是在(zài)两侧。所以最好(hǎo)的解释(shì)方法就是当(dāng)星团发生(shēng)全(quán)部的碰撞时，可(kě)被观测(cè)到的质量气体被卡在了中间，暗(àn)物质(zhì)则直接通过了这个区域，并(bìng)在两(liǎng)边形(xíng)成(chéng)了引力透镜(jìng)。对子弹星系团(tuán)的引力透镜(jìng)研(yán)究(jiū)也(yě)被认为是暗物质存在的(de)迄(qì)今为止最好的(de)理论(lùn)证据(jù)。

除此(cǐ)之(zhī)外，还有来自宇宙(zhòu)当中最古老的光。从(cóng)宇宙(zhòu)大爆炸(zhà)开始(shǐ)，38万年之后，可见光终于可以畅(chàng)通无阻(zǔ)地(dì)穿(chuān)越在(zài)宇宙当(dāng)中了。经过了130多亿年之(zhī)后，这些光在宇(yǔ)宙(zhòu)空间背(bèi)景上留下了各相(xiāng)同性的微波辐射。其中红色的部分表示温度较(jiào)高(gāo)的区域(yù)，蓝(lán)色(sè)则表(biǎo)示相对较冷的区域，但实际上它们之(zhī)间的温差只有万分之一。

科学家们通过对前景背(bèi)景分离后的(de)二值图像进(jìn)行连通域提取和标(biāo)记之后发现，如(rú)果宇宙当中没有暗物质(zhì)，图形(xíng)看起(qǐ)来(lái)不应该是这(zhè)样的(de)，而随着暗物质的增(zēng)加，一些峰值的幅度(dù)会减小，才变得看起来(lái)“和谐”。为了匹配宇宙微波(bō)背景辐(fú)射(shè)的测量(liàng)值，我(wǒ)们需(xū)要的暗物质(zhì)大(dà)约(yuē)是普通物(wù)质(zhì)的(de)5倍(bèi)。这个(gè)数(shù)字与解释星(xīng)系当中恒(héng)星运动所需(xū)要的暗(àn)物(wù)质(zhì)比例是一(yī)致(zhì)的。这就意味着。

用了一个简单的理论框(kuāng)架，就很好地解释(shì)了很多不同(tóng)的观测结果。而暗(àn)物质的本质就是宇(yǔ)宙当中存在(zài)着某种类型的粒子(zi)，它们不参与任何其(qí)他(tā)的电磁(cí)作用(yòng)，只通过(guò)引力来相互(hù)作用(yòng)。所以如果能(néng)够找到这种粒子的存(cún)在，就(jiù)相当(dāng)于找到(dào)了暗物质存在的实(shí)际(jì)证(zhèng2022中国挖了乌克兰多少人才，中国从乌克兰引进了多少人才)据。这(zhè)种(zhǒng)粒子到底是什么？科(kē)学家们已经提出了数十种的假(jiǎ)想目(mù)标，而要寻找这(zhè)些不同(tóng)的目标粒(lì)子所需要的实验方式也不相同(tóng)。在过去的几(jǐ)十年当(dāng)中，人类为了寻找这些看不(bù)见、摸不到，几乎(hū)不(bù)会(huì)与(yǔ)常规物质相互作用的“暗物质”，科学家(jiā)们(men)已经进行了超(chāo)过(guò)50次(cì)的(de)实验(yàn)，却(què)没有任何实(shí)质性的发(fā)现，除了(le)一个地方(fāng)，意大(dà)利的格(gé)兰(lán)萨索(suǒ)山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处(chù)的(de)地下矿井当(dāng)中，藏着地球上最大的地学实(shí)验室，这(zhè)个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼高的探测器，一直致力于寻找暗物质粒子的(de)周期(qī)性(xìng)震荡。

自1997年以来(lái)，这里(lǐ)的科(kē)学(xué)家声称(chēng)观测到了某种信(xìn)号。经过了20多年的数据收集，人们(men)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(fēng)值，然(rán)后(hòu)在11月(yuè)降到(dào)最低，而且在20年当中(zhōng)每(měi)年(nián)都(dōu)是(shì)一样。一些科(kē)学(xué)家认(rèn)为这可(kě)能是(shì)人类发现暗物质的第一个直接证(zhèng)据。

但是(shì)为什么暗(àn)物质会产生周期(qī)性的年度信号呢？刚(gāng)才我们(men)讲了太(tài)阳系正在以220公里/秒的速(sù)度围绕着银(yín)河系(xì)进行移动，那(nà)么如果暗物质存在(zài)宇宙当中，这意味着我们也在以这样的(de)速度在穿越着暗物质流，这个过程中会(huì)产生相应的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度(dù)围绕(rào)太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有半年的时间，地球围(wéi)绕太阳的(de)方向与太阳(yáng)环(huán)绕银(yín)河系的方向是一致的(de)，而另外(wài)半年则与之相(xiāng)反。

而在6月份的时候(hòu)，地球与太阳的方向正好达到完全一(yī)致，这是(shì)理论上地球穿越暗物质流最快(kuài)的(de)时(shí)段。而在11月份，又恰(qià)好达(dá)到了最(zuì)慢值。尽管在实(shí)际的情况中，太阳系(xì)相对银河系的平(píng)面呈现了60度(dù)的倾斜(xié)，但是这(zhè)并不(bù)影响这个理(lǐ)论的有效性。

因此(cǐ)科学(xué)家认(rèn)为这可以用来解释，研究人员们所观测到的周期(qī)性信号。当(dāng)然也可能有其他的(de)情况，造(zào)成这种年度周期信号(hào)的差(chà)异(yì)也可能是(shì)温度、湿度、土壤中的水(shuǐ)分(fēn)、高山上的积雪，甚至连意大利游客的(de)数量(liàng)也(yě)符(fú)合这个周期的规律(lǜ)。

所以，科学家们又在南半球建立了一个几(jǐ)乎相同的(de)实(shí)验室，这里的季(jì)节与之前的实验室(shì)正好相(xiāng)反，而在这里，地球穿过暗(àn)物(wù)质流的运动(dòng)特征(zhēng)和(hé)第一个实验室是(shì)一样的。

因此，如果(guǒ)在这(zhè)里可以(yǐ)得到(dào)相同(tóng)的信号，就可以成(chéng)为暗物质所存在(zài)的非常有(yǒu)力的证据(jù)了。但是(shì)由于这个(gè)实验室(shì)刚刚建成(chéng)不久，所以(yǐ)截至目前还无法提供相应的数据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新(xīn)的望远镜，这台太空望远镜(jìng)叫做“南(nán)希(xī)格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小(xiǎo)跟(gēn)哈勃望远镜(jìng)相(xiāng)同，但它的宽视场(chǎng)仪器提供的视野是哈勃红(hóng)外仪器的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼(màn)太空望远镜其中一个(gè)关键(jiàn)的用(yòng)途就是探索(suǒ)暗(àn)物质(zhì)背(bèi)后的奥秘，对于探测的结(jié)果，我们只能拭目以(yǐ)待了。费米实验室(shì)粒子天体物(wù)理(lǐ)中(zhōng)心的科学家丹(dān)琥珀(pò)和贾森斯特芬研究发现，如果暗物(wù)质存(cún)在，它们(men)极(jí)有可(kě)能拥有另(lìng)一种(zhǒng)神(shén)秘的效(xiào)应，这种暗物质效(xiào)应，会支持宇宙当(dāng)中生命(mìng)的诞生，或(huò)者说是生命进化(huà)的一个重(zhòng)要因(yīn)素。

如果这(zhè)一理论(lùn)得到(dào)进一(yī)步的证实，那么遍布宇宙(zhòu)当中(zhōng)的暗物质会不会意味着(zhe)人类并不孤(gū)单(dān)呢？或许在宇宙当中某个(gè)角(jiǎo)落(luò)的行星上，暗物质正在通(tōng)过这样的效应(yīng)创(chuàng)造生命。当(dāng)然，这些推论的大前提是要先(xiān)找到暗(àn)物质存在的实际证据(jù)。那么小伙伴们，你们觉(jué)得暗(àn)物质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的(de)支持是我更新的(de)动力！

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