宇宙是“人为制造”的？为何会存(cún)在科学无法解释(shì)的(de)“暗物质”？暗物(wù)质又(yòu)究竟(jìng)是什么？人(rén)类(lèi)为了寻找暗物质存在的(de)证据(jù)，科学家们在过去的几(jǐ)十年当中进(jìn)行了超过50次的长期实验，但是却没有(yǒu)发现任何的有效证据。除了(le)一个地(dì)方，在1687年(nián)出版的(de)自然哲学数(shù)学原(yuán)理(lǐ)一书中(zhōng)，埃萨克牛(niú)顿发表了万有引力定律，它(tā)揭(jiē)示了宇宙中天体运动的规律。往后的几(jǐ)百年来，当天文学家们发现某些天体(tǐ)运(yùn)行轨道出现(xiàn)异常，不符合(hé)万(wàn)有引力定律的时候，他们就会知道，周围(wéi)一定有未知的(de)天体通(tōng)过引(yǐn)力在摄动它(tā)的轨(guǐ)道(dào)。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行轨道的异常，推算并且发现了海王(wáng)星的存(cún)在。另外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发(fā)现都是应用(yòng)万有(yǒu)引力定律所取得重(zhòng)大天文成就的例子。但是这些发现都是在恒(héng)星(xīng)系统的(de)尺度(dù)当中，可当我们上升到星系(xì)或者是星团的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里茨兹威基正在研究和测量后发星系团的质(zhì)量。这(zhè)是一(yī)个由数千个星系(xì)所组成(chéng)的巨大星(xīng)系(xì)团(tuán)，这些星系被(bèi)引力(lì)束缚(fù)在一起(qǐ)。测量星系团的质量一般会使用到两种方法，当两种方法结果(guǒ)一致，就可以确定其质量的(de)范围(wéi)。

第一种(zhǒng)是获得其"光度学的质(zhì)量"，需(xū)要(yào)的数(shù)据是测(cè)量各个星系的(de)光(guāng)度。

第二种是动力学质量(liàng)的计算(suàn)，是利(lì)用光谱红移(yí)测(cè)量(liàng)星系团中的各(gè)个星系相(xiāng)对于星系团的运动速度。当(dāng)测量结果出来之后，兹威基彻(chè)底(dǐ)懵了(le)，“动力学质量”竟然是(shì)“光(guāng)度学质(zhì)量”的400倍。这意(yì)味(wèi)着，后(hòu)发座星系团(tuán)有99%的质量消失了，或者说(shuō)这99%的质(zhì)量并不以可见光的形(xíng)式所存在，我(wǒ)们无法看到。最诡异的(de)是(shì)，在测量速度(dù)的过程中，兹威基发(fā)现星系团中很多(duō)星系的速度(dù)比理论上要快(kuài)得多，按照牛顿(dùn)的运动学定律，仅(jǐn)靠这(zhè)些可见星系的质量所产(chǎn)生的(de)引力是无(wú)法(fǎ)将它们束(shù)缚(fù)在星系团(tuán)内的，它们早(zǎo)就应(yīng)该被(bèi)抛出星系团(tuán)之(zhī)外了，除(chú)非有一(yī)种神秘的力(lì)量在起作用，这种力量来源于某种隐(yǐn)形的物质。

据此，兹(zī)维(wéi)基提出了这样部分不可见的暗质，它不(bù)发(fā)散光(guāng)、吸光(guāng)、反射光(guāng)，但是它们却占据着宇宙中(zhōng)绝大(dà)部分的(de)质量。只(zhǐ)是当时的人(rén)们对这样的一种说法(fǎ)不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词(cí)才(cái)再(zài)一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福(fú)特在观测仙女座星系(xì)中的恒星运动(dòng)。理论上来说，距离中心越远的恒(héng)星在其轨道上的(de)运(yùn)行速度就会越(yuè)慢。但是他(tā)们观测的结果(guǒ)却让人感到不可(kě)思议。

随(suí)着与中心距离的(de)增加(jiā)，恒星的旋转(zhuǎn)速(sù)度(dù)几乎保持(chí)不变。可是(shì)根据牛顿(dùn)的万有引力定律，在(zài)星系(xì)当(dāng)中如果没有足够大(dà)的(de)质(zhì)量(liàng)来吸引它(tā)们，这些(xiē)外围的恒(héng)星早就被甩到宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)了。基于(yú)这种(zhǒng)现(xiàn)象，科学家们会使用一种(zhǒng)相对标准(zhǔn)的方法来解释暗物(wù)质的存在，这种方法就是测量(liàng)星系(xì)当中气体在X轴上距离星系中心的距离，以(yǐ)及(jí)在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常的结果，就认为是由暗物质的力量(liàng)进(jìn)入其中。

于是科学(xué)家们通过射电望(wàng)远镜(jìng)测量了距(jù)离星系中心更远距离(lí)的氢(qīng)元素，发现(xiàn)它们的旋转速度并不符合牛顿的力学定律。我们的太阳系也不(bù)例(lì)外，太阳系位(wèi)于银河系的第三悬臂之(zhī)上，距离(lí)银河系中(zhōng)心(xīn)2.6万光年(nián)，根据万有(yǒu)引力定律(lǜ)进行计(jì)算，太阳系的运行速度应该(gāi)是160千米/秒(miǎo)，但实(shí)际上，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这个实际速度远远大于理(lǐ)论速度，那么产生(shēng)以上这种向心加速度的(de)原因(yīn)很可能就(jiù)是存在着(zhe)一种我们看不到的物质，是这些暗(àn)物质的引(yǐn)力效应(yīng)将(jiāng)星系聚集在了一起。

也是从(cóng)这时开始，越来越多的研究人员(yuán)开(kāi)始相信暗物质的存在。科学家根据星系(xì)外恒星轨道的速度，估算在星系当中(zhōng)暗物质的质量占(zhàn)整个星系(xì)质(zhì)量的85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯(wéi)一可以解释这个现象(xiàng)的原(yuán)因。在一(yī)项(xiàng)新的研究当中，科学家们发现(xiàn)，几乎没(méi)有引力效应的遥远恒星之间，也(yě)会出(chū)现速度上的微小差(chà)异。另外，天文学家还发现了一(yī)个反常的(de)星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地球大(dà)约2.5亿光年，大小和(hé)银河系不(bù)多，但是星系当中存(cún)在的恒星数量却只有银河系的千分之一(yī)。

所以在理(lǐ)论上，该(gāi)星(xīng)系必须存在暗物质，否则就(jiù)会(huì)分崩离析(xī)。但(dàn)是科学家们使用最先进的望(wàng)远镜对其进行了40个小时的详细测量之后(hòu)，发现星(xīng)系(xì)中的恒星(xīng)运动是可以用正常的物质和力学定律来(lái)解释的。那么又有人提出，也许(xǔ)该星系的暗物(wù)质，已经被(bèi)附近的另(lìng)一个大星系剥离(lí)了。奇(qí)怪的是，它的附(fù)近没有任何星(xīng)系存(cún)在。造(zào)成这些(xiē)现象(xiàng)的除(chú)了暗物质的假说之外，另(lìng)一种可能就是人类对(duì)引力的理解(jiě)还不够全面(miàn)，引力很可能在不同尺度空间中的工作方式是不同的，这意(yì)味着(zhe)在行星系尺度(dù)中的天体会沿着它们的轨道，按照(zhào)我(wǒ)们(men)所理(lǐ)解的方(fāng)式运(yùn)动。但是上升到星系和星团的(de)尺度，引力(lì)之间(jiān)的(de)相(xiāng)互(hù)作用则是不同的方式。对(duì)于(yú)在星系团(tuán)之间的相(xiāng)互作用，科学家还引入了外部场效应(yīng)的概念，指的是在数百万光年的(de)规(guī)模上(shàng)，巨大的质量之间会产生对彼此特殊的效果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德(dé)理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成立，这意(yì)味着我们(men)需要对现在的物理定律(lǜ)进行修正，这些(xiē)发现也让很(hěn)多人认为暗(àn)物质(zhì)假(jiǎ)说(shuō)理论就此终结。但是在宇宙当中还有关于暗物(wù)质存在的其他的理论证(zhèng)据(jù)，这些理论证据是蒙德理(lǐ)论所没法解(jiě)释(shì)的“引力(lì)透镜”。

径(jìng)向距离(lí)为(wèi)37亿(yì)光(guāng)年(nián)的子弹星系团(tuán)，由两个碰(pèng)撞的(de)星系(xì)团所组(zǔ)成，类(lèi)似这样的星团，它们大部分的普通质量都在(zài)星(xīng)系(xì)的气体当(dāng)中。当(dāng)星(xīng)团(tuán)以1000万(wàn)公里/小时发生碰撞的时候，星际气体的相(xiāng)互作用(yòng)就会导(dǎo)致温度(dù)的急剧升高(gāo)，速度(dù)大(dà)幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系团(tuán)大部分的质(zhì)量将位(wèi)于所有(yǒu)这些气体所在的(de)中间区(qū)域。那么(me)我们通过(guò)什么(me)来验(yàn)证它(tā)的质量区域到底(dǐ)是不是集中在(zài)中间呢？前(qián)不(bù)久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第一(yī)张全彩的高清照(zhào)片，在照片中我们可以明(míng)显地(dì)看到很多星系似乎被拉伸产生(shēng)了(le)巨大的形变。其实这些星系(xì)本身并不是(shì)真的(de)被扭曲了，也不是韦伯望远镜出(chū)了什么问题(tí)，而是这样(yàng)极遥(yáo)远的天体和我们地球上的(de)观测者之间。被(bèi)一个质量超(chāo)级巨大的天体遮挡，这个(gè)超大质量的东西的引力(lì)，会使身后更遥远星系的光都(dōu)发生(shēng)了扭曲。这(zhè)个现象就(jiù)是引(yǐn)力(lì)透镜(jìng)效应。这(zhè)个巨大(dà)的天体可能是超大质量的黑洞或(huò)者是暗物质。

所以当(dāng)人(rén)们对子弹星系团观测的时(shí)候，发现它的(de)大质量区域(yù)并不(bù)是在(zài)中间，而是在两(liǎng)侧。所以(yǐ)最好的解释方法就是当(dāng)星团(tuán)发生全部的碰撞时，可(kě)被观测到的质量(liàng)气体(tǐ)被卡在了(le)中(zhōng)间，暗(àn)物质则直接(jiē)通过了这个区域，并在两边(biān)形成(chéng)了引(yǐn)力(lì)透(tòu)镜。对子弹(dàn)星系(xì)团的引力透(tòu)镜研(yán)究也被(bèi)认为是暗(àn)物质存(cún)在的迄今为(wèi)止最(zuì)好(hǎo)的理论证据(jù)。<武汉市有多少人口2023年，武汉市有多少人口2022总人数/p>

除此之外(wài)，还有来自宇(yǔ)宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之(zhī)后，可见(jiàn)光终于可(kě)以畅(chàng)通无阻地穿(chuān)越(yuè)在(zài)宇(yǔ)宙当中了(le)。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背(bèi)景上(shàng)留下了各相同性(xìng)的微波辐(fú)射(shè)。其中红色的(de)部分表示温度(dù)较高的区域(yù)，蓝色则(zé)表示相对较冷(lěng)的区域，但实(shí)际(jì)上它们之间的温(wēn)差只有万分之一。

科(kē)学家们通过对前景背景分离后(hòu)的二值图像进行连(lián)通(tōng)域提取(qǔ)和标记(jì)之后发现，如果宇宙当中没有暗(àn)物质，图(tú)形看(kàn)起来不应该是这样的，而随着暗物质的(de)增加，一些峰值的幅度会(huì)减小(xiǎo)，才变得看(kàn)起来(lái)“和(hé)谐”。为了匹配宇(yǔ)宙(zhòu)微(wēi)波(bō)背景(jǐng)辐(fú)射(shè)的测(cè)量值(zhí)，我们需要的暗物质(zhì)大约(yuē)是普通(tōng)物质的(de)5倍。这(zhè)个数字与解释星系当中恒星运动所需(xū)要的暗物质比(bǐ)例(lì)是一致的(de)。这(zhè)就(jiù)意味着。

用(yòng)了一个简单的(de)理论框(kuāng)架，就很好地解释了很(hěn)多不同的(de)观测结果。而(ér)暗物(wù)质的(de)本质就是(shì)宇宙当中存在着某种(zhǒng)类型(xíng)的粒子，它(tā)们不参(cān)与(yǔ)任何其他的电(diàn)磁(cí)作用，只(zhǐ)通过(guò)引(yǐn)力来相互作用。所以如果能(néng)够找到这种粒(lì)子(zi)的存在，就(jiù)相(xiāng)当于找到了暗物质存(cún)在的实际证(zhèng)据。这(zhè)种粒子(zi)到(dào)底(dǐ)是什么？科学家们已经提出了数十(shí)种的假想目标，而要寻找这些不同的目标粒子(zi)所需要的实验方式也(yě)不(bù)相同。在过去的几十(shí)年当中，人类(lèi)为(wèi)了寻找这(zhè)些看不见(jiàn)、摸不到(dào)，几乎不(bù)会(huì)与常规物质相互作(zuò)用的“暗物质”，科学家们已(yǐ)经进行了超过50次的实验(yàn)，却没有任何实质性的发现，除了一(yī)个地方，意(yì)大利(lì)的格兰萨(sà)索山，隶属(shǔ)于阿(ā)尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米(mǐ)处的(de)地下(xià)矿(kuàng)井当(dāng)中，藏着(zhe)地球上最大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三(sān)层楼(lóu)高(gāo)的探测器，一(yī)直致(zhì)力于寻找暗物质粒子(zi)的周期性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里(lǐ)的科(kē)学(xué)家声称观测到了某种信号。经过了20多年的(de)数据收(shōu)集(jí)，人们发现(xiàn)了(le)一个有(yǒu)趣(qù)的事情(qíng)。探测率(lǜ)会在每(měi)年的6月份达到峰值，然后在11月降到(dào)最低，而且(qiě)在20年(nián)当中每(měi)年(nián)都是一样。一些(xiē)科学家认为这(zhè)可(kě)能是人类发现暗物(wù)质的第一(yī)个直接证(zhèng)据。

但是为(wèi)什么(me)暗物质会产生(shēng)周期(qī)性(xìng)的(de)年(nián)度信号(hào)呢？刚才我(wǒ)们讲了太阳系正在以220公里(lǐ)/秒的速度围绕着银河系武汉市有多少人口2023年，武汉市有多少人口2022总人数进行移(yí)动(dòng)，那么如果(guǒ)暗物质(zhì)存在宇宙当中，这意味着(zhe)我(wǒ)们(men)也在(zài)以这样的(de)速度在(zài)穿越着暗(àn)物质流，这个过(guò)程中会(huì)产生相应的振荡，同(tóng)时地(dì)球又以30公(gōng)里/秒的速度围绕太(tài)阳进行(xíng)旋转(zhuǎn)。所以有半年的时(shí)间，地球围绕太(tài)阳的方向与太(tài)阳环绕(rào)银河(hé)系的方(fāng)向是一致的，而另(lìng)外半年(nián)则(zé)与(yǔ)之相反。

而(ér)在(zài)6月份的时候，地球与太阳的方向正好达到完全一致，这是理论上地(dì)球穿越暗(àn)物(wù)质流最快的时段(duàn)。而在11月份，又(yòu)恰好达到了(le)最慢(màn)值。尽(jǐn)管在实际的(de)情(qíng)况中，太(tài)阳系相对银河系的平面呈现了(le)60度的(de)倾(qīng)斜(xié)，但是这并不(bù)影(yǐng)响(xiǎng)这个(gè)理(lǐ)论的有效(xiào)性。

因此科学家认为这可以(yǐ)用来解释，研(yán)究人(rén)员们所观测到的周期性信号。当(dāng)然也可能有(yǒu)其他的情况，造成这(zhè)种年度周期信号的差异也可能是温度、湿(shī)度、土(tǔ)壤中的水分、高山上的积(jī)雪，甚至连意大(dà)利游客的数量也符合这(zhè)个周期的(de)规律。

所(suǒ)以(yǐ)，科学家(jiā)们(men)又在南半(bàn)球建立了一(yī)个几乎相同(tóng)的(de)实验(yàn)室，这里的季节与之(zhī)前的(de)实验室(shì)正(zhèng)好相反，而在这里，地球(qiú)穿过暗(àn)物质流(liú)的运动(dòng)特征和第一个实(shí)验室是(shì)一(yī)样的。

因此，如果在这(zhè)里可以(yǐ)得到(dào)相(xiāng)同的信号，就可以成为暗物质(zhì)所存在的非(fēi)常有力的证据了(le)。但是由于这个实验室刚刚建成(chéng)不久，所以截(jié)至目前还(hái)无法提供相(xiāng)应的数据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将(jiāng)会发(fā)射一台新(xīn)的望(wàng)远(yuǎn)镜，这台太(tài)空望远镜(jìng)叫做(zuò)“南希格雷斯罗曼”，它的主镜(jìng)大小跟哈(hā)勃望(wàng)远镜(jìng)相同，但它的宽(kuān)视(shì)场(chǎng)仪器提(tí)供(gōng)的视(shì)野是哈勃(bó)红外仪器的100倍(bèi)。南希格雷(léi)斯罗曼太空望远镜其中一个(gè)关键的用途(tú)就是探索暗物质背后(hòu)的奥秘，对(duì)于探测(cè)的(de)结(jié)果，我们只能拭目(mù)以待了。费米实验(yàn)室粒子天体物理(lǐ)中心的科学家(jiā)丹琥(hǔ)珀和贾森斯特芬(fēn)研(yán)究发现，如(rú)果暗物(wù)质存在(zài)，它(tā)们(men)极有可能拥有(yǒu)另一(yī)种神秘的效应，这(zhè)种暗物质(zhì)效应，会支(zhī)持宇宙(zhòu)当中生命的诞生，或者说是生命进化的一个(gè)重要因(yīn)素。

如(rú)果(guǒ)这一理论得到进一(yī)步的证实，那么遍(biàn)布宇宙当中的暗物(wù)质会不会意味着人(rén)类(lèi)并不孤单呢(ne)？或许在宇宙当(dāng)中某个角落的行星上，暗物质正在通(tōng)过这样的效应创造生命。当然(rán)，这些推论的大(dà)前提是要(yào)先找到暗物质存在的实际证据。那么小(xiǎo)伙(huǒ)伴们，你们觉得暗物(wù)质(zhì)到(dào)底存不存在呢？喜欢(huān)请点赞，你的支持(chí)是我(wǒ)更新的动(dòng)力！

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