宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学无(wú)法解(jiě)释的(de)“暗物质”？暗(àn)物质又究竟是(shì)什么？人类为了寻找暗物质(zhì)存在的证据，科(kē)学家们在过(guò)去的几十年当中进行了超过50次的长(zhǎng)期实验，但是却没(méi)有发现任何(hé)的有效(xiào)证据。除了(le)一(yī)个(gè)地方(fāng)，在1687年(nián)出版(bǎn)的(de)自然哲学数学原(yu77年属什么今年多大，77年属什么今年多大2023án)理一书中，埃萨克牛顿发(fā)表了万(wàn)有(yǒu)引力(lì)定律，它揭示了宇宙中(zhōng)天体运(yùn)动的规律。往后(hòu)的几百年(nián)来，当天文(wén)学家们发现某些(xiē)天体运行轨(guǐ)道出(chū)现异常，不符合万(wàn)有引力定律的时(shí)候，他们就会知道(dào)，周(zhōu)围一定有未知的天体通过(guò)引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒(lēi)维(wéi)耶就通过(guò)天(tiān)王星运(yùn)行轨(guǐ)道的异常，推(tuī)算并且发现了海(hǎi)王(wáng)星的(de)存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王星的(de)发现都(dōu)是应用万有引力定律所取得重大天文(wén)成就的例子。但是这些(xiē)发现都是在恒星系统的尺(chǐ)度当(dāng)中，可当我们上升到星系或(huò)者是星团的尺度，事(shì)情就开(kāi)始变得诡(guǐ)异(yì)了。

1933年(nián)，瑞(ruì)士(shì)的物理(lǐ)学家弗里(lǐ)茨兹威基正在(zài)研究和测量后(hòu)发星系团的质量。这是一个由数千个星(xīng)系所(suǒ)组(zǔ)成的巨大星系团，这些(xiē)星系(xì)被(bèi)引力束缚在一(yī)起。测量(liàng)星系团的质量一般会使(shǐ)用到两种(zhǒng)方(fāng)法，当两种方法结(jié)果一致，就可(kě)以确定其(qí)质量的范围。

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

第二种是动力学质量的计算，是利(lì)用(yòng)光谱红移测量星系团中(zhōng)的(de)各个星系相对于星系团(tuán)的运动速度(dù)。当测(cè)量结果(guǒ)出来(lái)之后，兹(zī)威基(jī)彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量(liàng)”的400倍。这意(yì)味着(zhe)，后发座星系团有99%的质量消失了，或(huò)者说这99%的(de)质量并不以可见光的(de)形式所存(cún)在，我(wǒ)们无法看到。最诡异的是(shì)，在测量速度的过(guò)程中，兹威(wēi)基发(fā)现星(xīng)系(xì)团中(zhōng)很多星系的速度比理(lǐ)论上要(yào)快得多，按照牛(niú)顿的运动(dòng)学定律，仅(jǐn)靠(kào)这些可(kě)见星系的(de)质量所(suǒ)产生的引(yǐn)力(lì)是无法(fǎ)将它(tā)们束缚在星系团(tuán)内(nèi)的(de)，它们早就应该(gāi)被(bèi)抛出(chū)星系(xì)团之外了，除非有(yǒu)一种神秘(mì)的(de)力量在起作用(yòng)，这(zhè)种(zhǒng)力量来源于某种隐形的物(wù)质。

据此，兹维基提出了(le)这样部分(fēn)不可见的暗(àn)质，它(tā)不发散光、吸光、反射光(guāng)，但是它们却占据着(zhe)宇宙中绝大部分的质量。只是(shì)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(gè)词才再一次出(chū)现。天文学家维(wéi)拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在(zài)观测仙女座(zuò)星系中的(de)恒星运(yùn)动。理(lǐ)论上来说，距离中心(xīn)越(yuè)远的恒星(xīng)在其轨道(dào)上的(de)运行速(sù)度就(jiù)会越慢(màn)。但是他们观测的结(jié)果却让人(rén)感(gǎn)到不可思(sī)议。

随(suí)着与中心距离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不(bù)变。可是根据牛(niú)顿的万(wàn)有引(yǐn)力定律，在星系当中(zhōng)如(rú)果没(méi)有足够(gòu)大的质量来吸引它们，这些外围的恒(héng)星早(zǎo)就被甩到宇宙当中了。基于(yú)这种现象，科学(xué)家们会使用一种相对标准的方法来解释暗物质的存在，这种(zhǒng)方法就(jiù)是测量星系当中气体在X轴上距离星(xīng)系中心的距离(lí)，以及(jí)在(zài)Y轴上气体(tǐ)的(de)旋转速(sù)度。如(rú)果出(chū)现异(yì)常的结果，就认(rèn)为是由暗物质的力量进(jìn)入其中。

于是科学家们通过射(shè)电望远镜测量了距离星系中心更远距离的氢元素，发现它们的旋转速度并不符合牛顿的力学(xué)定(dìng)律(lǜ)。我们的(de)太阳系也不例(lì)外，太阳系位于银河系的第三悬臂之上，距离(lí)银(yín)河系中(zhōng)心2.6万光(guāng)年，根据万(wàn)有引力定律进行(xíng)计(jì)算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系(xì)正在以220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这个实际速度(dù)远远大于理(lǐ)论(lùn)速(sù)度，那么产(chǎn)生(shēng)以上这种向心加速度的(de)原因(yīn)很(hěn)可能(néng)就是存在着一(yī)种(zhǒng)我(wǒ)们看不到的(de)物质，是这些暗物质(zhì)的引力效应(yīng)将星系聚集(jí)在(zài)了一起。

也是从(cóng)这时开(kāi)始，越(yuè)来越多的(de)研(yán)究(jiū)人员开(kāi)始相信暗(àn)物质的存在。科学家根据星系外恒星轨道的(de)速度，估算(suàn)在(zài)星系当(dāng)中(zhōng)暗物质的质量占整个星系质量(liàng)的85%。但是，暗物质(zhì)并不(bù)是唯一可以解释这个现象(xiàng)的原因(yīn)。在一(yī)项新的研(yán)究当中，科学家们(men)发现，几乎没有(yǒu)引力效应的遥远恒星(xīng)之间，也会出现速度上的微小差异。另外，天(tiān)文学家还发现了一个(gè)反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大(dà)约2.5亿光年，大小和(hé)银河系不(bù)多，但是星系当(dāng)中存在的恒(héng)星数量却只有银(yín)河(hé)系(xì)的千分(fēn)之一。

所以在理(lǐ)论上，该星系必须存在(zài)暗物质，否(fǒu)则就会分崩离析。但是科学家(jiā)们使用最先进(jìn)的望远镜对其(qí)进行了40个小时(shí)的(de)详细测量之后，发现星系中的恒(héng)星运动是可以用(yòng)正常的(de)物质和力学定律来解(jiě)释的。那么又有(yǒu)人提出，也许该星系的(de)暗(àn)物(wù)质，已(yǐ)经被附近的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没(méi)有任(rèn)何星(xīng)系存在。造成这些现(xiàn)象的除了暗物质的假说(shuō)之外(wài)，另一种可能就是人类对引力(lì)的理(lǐ)解(jiě)还不够全面，引力77年属什么今年多大，77年属什么今年多大2023很(hěn)可能在不同尺(chǐ)度(dù)空间(jiān)中的工作(zuò)方式是不同的，这意味(wèi)着在(zài)行(xíng)星系尺度中的天体会沿着它们的(de)轨(guǐ)道(dào)，按照(zhào)我们所理解的方式运动。但是上升到星系和星团的尺度，引(yǐn)力(lì)之间的(de)相互作(zuò)用则是不同的方式。对于在星系团之(zhī)间的相互(hù)作用，科学家(jiā)还引(yǐn)入了外部场效应的概念，指的是(shì)在数百(bǎi)万光年的规模(mó)上，巨大的质量之间会产生对彼此特(tè)殊的效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这(zhè)意味着我们需要对现(xiàn)在的(de)物理定律进行修正，这些发现也让很多人(rén)认为暗物质假(jiǎ)说理(lǐ)论就此终结(jié)。但是在(zài)宇宙当中还有关于暗物(wù)质存在的其他的理论(lùn)证据，这些理论证据是蒙德(dé)理论所(suǒ)没法(fǎ)解释的“引力透镜(jìng)”。

径向距(jù)离为37亿光(guāng)年的子弹星(xīng)系团(tuán)，由两个碰撞的星系团所组成，类似这样(yàng)的星(xīng)团，它们(men)大部分的普通质量(liàng)都在(zài)星系的(de)气体当中。当(dāng)星团以1000万公里/小时(shí)发生(shēng)碰撞的时候，星际气体的相互作用就会导致温度的急剧升高，速度大(dà)幅降低。所以在理论上，在(zài)碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团大部分的质量将位于所有这些(xiē)气体所在(zài)的(de)中间(jiān)区域。那么我们通过什么(me)来验证它(tā)的(de)质量区域到底是不是集中在中间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇(yǔ)宙当中第一张(zhāng)全彩的高(gāo)清照片，在(zài)照片中(zhōng)我们(men)可(kě)以明显地看到很多星系似乎被拉伸产生了(le)巨大(dà)的形变(biàn)。其(qí)实这些星系(xì)本身并不是(shì)真的(de)被扭曲(qū)了，也不是韦伯望(wàng)远(yuǎn)镜出了什么问题，而是这样(yàng)极遥远(yuǎn)的天体(tǐ)和我们地(dì)球(qiú)上的观(guān)测(cè)者之间。被一个质(zhì)量超级巨大的(de)天体遮挡(dǎng)，这(zhè)个超大质量的(de)东西的引力，会使身(shēn)后更遥远星系的光都发(fā)生了扭曲。这个现象就是引力透镜效应。这个巨大的天体可(kě)能是超(chāo)大(dà)质量的黑(hēi)洞(dòng)或(huò)者是暗物质。

所以当人(rén)们对(duì)子弹星系团观测的时候(hòu)，发(fā)现(xiàn)它的(de)大质(zhì)量区域(yù)并(bìng)不是在中(zhōng)间，而是在两侧。所以最好的解释方(fāng)法就是当星(xīng)团发生全部的(de)碰(pèng)撞时，可被观测到(dào)的质量气体被卡在了中间(jiān)，暗物质则直接(jiē)通过了这个区(qū)域，并(bìng)在两边(biān)形成(chéng)了引力透镜。对(duì)子(zi)弹(dàn)星系团(tuán)的引(yǐn)力透镜研究也被(bèi)认为是暗物质存在的(de)迄今为止最(zuì)好(hǎo)的理论证据(jù)。

除此之外，还有来自宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中最古老的(de)光。从宇(yǔ)宙大爆(bào)炸(zhà)开始，38万年之后，可见光(guāng)终于可以畅通无阻地穿越在(zài)宇宙当中(zhōng)了。经过了130多(duō)亿年之后，这些光在宇宙空间(jiān)背景上留下了(le)各相同性的微波辐(fú)射。其中红色的部分表示温(wēn)度较高的区域，蓝色则表示77年属什么今年多大，77年属什么今年多大2023相对(duì)较冷的区域，但(dàn)实际上它们(men)之间的(de)温差(chà)只有万分之一(yī)。

科学家们通(tōng)过对前景背景分离后的(de)二值图像(xiàng)进行连通域提取和标记之后发现，如果宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)没(méi)有暗物质(zhì)，图形看(kàn)起(qǐ)来不(bù)应该是这(zhè)样的(de)，而随着(zhe)暗(àn)物质的增加，一些(xiē)峰(fēng)值(zhí)的(de)幅度会减小，才变得看(kàn)起来“和谐(xié)”。为了(le)匹配宇宙微(wēi)波背景辐射的测量值，我们需(xū)要的(de)暗物(wù)质大约(yuē)是普通物(wù)质的5倍。这个数字(zì)与解释星系当(dāng)中(zhōng)恒星(xīng)运动所需要的(de)暗物质比例是一致(zhì)的(de)。这就意味着。

用了一个(gè)简单(dān)的理论框架，就很好地(dì)解释了很多不同的(de)观测(cè)结果。而暗物质的(de)本(běn)质(zhì)就是(shì)宇宙当中存(cún)在着(zhe)某种(zhǒng)类型(xíng)的粒子，它们不参与任何(hé)其他的电磁作用，只通过(guò)引力(lì)来相(xiāng)互作用。所(suǒ)以如果能够找到这种粒子的存(cún)在，就相当于(yú)找(zhǎo)到(dào)了(le)暗(àn)物(wù)质存在的实际证据。这(zhè)种粒子到底是什(shén)么(me)？科学(xué)家们已经提出了数十(shí)种的假想目标(biāo)，而要寻找这些不同(tóng)的目标粒子所需要的实(shí)验方式(shì)也(yě)不相同。在过去(qù)的几十(shí)年当中，人类为了(le)寻找这些看(kàn)不见、摸不到，几乎(hū)不(bù)会与常规物质(zhì)相互作用的(de)“暗物质(zhì)”，科学家们已经进行(xíng)了超过50次的实验，却没有任(rèn)何(hé)实质(zhì)性的发(fā)现，除了一个地(dì)方，意大利的格兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔卑(bēi)斯(sī)山脉。

在(zài)山下1400米(mǐ)处的(de)地下矿井当中，藏着地球上(shàng)最大的地学实验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有一个三(sān)层楼高的探测(cè)器，一直致力于寻(xún)找暗物质粒(lì)子的周期性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里(lǐ)的科(kē)学家声称(chēng)观测到了(le)某种信(xìn)号。经过了20多(duō)年(nián)的数据收集(jí)，人们发现了(le)一个(gè)有(yǒu)趣的事(shì)情。探测率(lǜ)会(huì)在每年的6月份(fèn)达到峰值(zhí)，然后(hòu)在11月降到最(zuì)低，而且(qiě)在20年当中每(měi)年都是(shì)一样。一些科学家(jiā)认为这(zhè)可能是人类发现暗物质的第一(yī)个直接(jiē)证据。

但是为什么暗物质会产(chǎn)生周期性的年度信号(hào)呢？刚才我(wǒ)们讲了太阳(yáng)系正(zhèng)在以220公里/秒的速度围绕(rào)着银河系(xì)进行移动(dòng)，那么如果暗(àn)物(wù)质存在宇宙当中，这(zhè)意味(wèi)着(zhe)我们也在(zài)以这(zhè)样的速度(dù)在穿越着暗物质流，这(zhè)个(gè)过程中会(huì)产生相应(yīng)的振荡，同时地球又以30公里/秒(miǎo)的速度围绕太阳进(jìn)行旋转。所(suǒ)以有半年(nián)的时(shí)间，地球(qiú)围绕太阳的方(fāng)向与太阳环绕银河系的(de)方向(xiàng)是一致的，而另外半(bàn)年则(zé)与之相反(fǎn)。

而在(zài)6月份的时(shí)候，地球(qiú)与(yǔ)太阳的方(fāng)向正好达到完全一(yī)致，这是理论上地(dì)球穿越(yuè)暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到(dào)了最慢(màn)值。尽管在(zài)实际的情况中(zhōng)，太阳系相(xiāng)对(duì)银(yín)河系(xì)的平面呈(chéng)现了60度的倾斜(xié)，但是这并不影响这个理论的有(yǒu)效性。

因此科学家认(rèn)为这可(kě)以用(yòng)来解释，研(yán)究(jiū)人员们(men)所(suǒ)观测到的周(zhōu)期性信号。当然也可能有其他的情况，造成这种年度(dù)周期信号(hào)的差异(yì)也(yě)可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至(zhì)连意大利游客的(de)数量也符合(hé)这个周期的(de)规律。

所以，科学家(jiā)们又在南半球建立了一(yī)个几(jǐ)乎相同的实验(yàn)室，这里的(de)季节(jié)与(yǔ)之前(qián)的实验室正好相反，而在这里，地球穿过(guò)暗物质流的运动特(tè)征和第一个实验室是一样的。

因此，如果在这里可以得到相同的信(xìn)号，就可以成为暗(àn)物质(zhì)所存在(zài)的非常有(yǒu)力(lì)的证据了。但是由于(yú)这个实(shí)验室(shì)刚(gāng)刚建成不久，所(suǒ)以(yǐ)截至目前还无法提供(gōng)相应的数据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的(de)望远(yuǎn)镜，这台太空望(wàng)远镜(jìng)叫做“南希(xī)格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大小跟哈勃望(wàng)远镜相同，但它的宽视(shì)场仪(yí)器提供的视(shì)野是哈勃(bó)红外仪器的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太空(kōng)望远镜(jìng)其中一个关(guān)键的用途(tú)就是探(tàn)索暗物质背(bèi)后的奥秘，对(duì)于探(tàn)测的结果，我们只能拭目以待了。费米(mǐ)实验室粒子天体物(wù)理中心(xīn)的科(kē)学家(jiā)丹琥珀和贾森斯(sī)特芬研究发现，如果(guǒ)暗物质存在，它们(men)极(jí)有(yǒu)可能拥有另一种神(shén)秘(mì)的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当(dāng)中生命的诞生，或者说是生命进化的一个重(zhòng)要因素。

如果(guǒ)这一理论得到进(jìn)一步的(de)证实，那么遍布宇宙当(dāng)中(zhōng)的(de)暗物质(zhì)会不会意味(wèi)着(zhe)人(rén)类并不孤(gū)单呢？或许在宇宙当中(zhōng)某(mǒu)个角(jiǎo)落的行星上(shàng)，暗物(wù)质正在通过这样的效应创造(zào)生命。当然，这些推论的(de)大前提是要先找(zhǎo)到暗(àn)物(wù)质存在的实际(jì)证据(jù)。那么(me)小(xiǎo)伙伴们(men)，你们觉得暗物质到底存不存在呢(ne)？喜欢请点(diǎn)赞，你(nǐ)的(de)支持(chí)是我更(gèng)新的动力！

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