宇宙是“人为制造”的？为(wèi)何会(huì)存在(zài)科学(xué)无法解(jiě)释的(de)“暗物(wù)质”？暗物质又(yòu)究竟(jìng)是什(shén)么？人类为了寻(xún)找暗物(wù)质存(cún)在的证据，科(kē)学家们在过去的(de)几十年(nián)当中进行了超过50次的长期(qī)实验，但(dàn)是却没(méi)有发现任何的有效证据。除了(le)一个地(dì)方，在1687年出版的自然哲学数学原(yuán)理一书中，埃(āi)萨(sà)克牛顿(dùn)发表了(le)万有引力(lì)定律，它揭(jiē)示了宇宙(zhòu)中(zhōng)天体运动的(de)规律(lǜ)。往(wǎng)后的几百年来(lái)，当天文学家(jiā)们发(fā)现(xiàn)某(mǒu)些天体运行轨道出现异常，不符合(hé)万有引力定律的时候(hòu)，他们就会知道，周围一(yī)定(dìng)有未知(zhī)的天(tiān)体通(tōng)过引力在摄动它的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥(ào)本勒维(wéi)耶就通过天王星运行(xíng)轨道的(de)异常，推算并且发现了海王星的存在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王星的(de)发现(xiàn)都(dōu)是(shì)应(yīng)用万有(yǒu)引力(lì)定律所取得重大天文(wén)成就的例子。但是(shì)这(zhè)些发现都(dōu)是在恒星系统的尺度当中，可当我们上升到星(xīng)系(xì)或者是星团的尺度，事(shì)情(qíng)就(jiù)开始变得诡异(yì)了。

1933年(nián)，瑞士的物(wù)理学(xué)家弗里茨兹威基正在(zài)研究和测量后发星系团的质量。这是一个(gè)由数千个(gè)星(xīng)系所(suǒ)组成的巨大(dà)星系团，这些星系被引力束缚在一(yī)起。测(cè)量星系团的质(zhì)量一(yī)般(bān)会使用到两种方法，当两(liǎng)种方法(fǎ)结果一致，就(jiù)可以确定其质量的范围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需要(yào)的数据是测量各个(gè)星系的光度。

第二种是(shì)动(dòng)力学(xué)质量的(de)计算，是利用(yòng)光谱红移测量星(xīng)系(xì)团中的(de)各个星系相对于星系团的运动速度。当测量结果出来(lái)之后，兹(zī)威基彻(chè)底懵(měng)了，“动(dòng)力学(xué)质(zhì)量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着(zhe)，后(hòu)发座星系团(tuán)有(yǒu)99%的质量消(xiāo)失了，或者说(shuō)这(zhè)99%的质量并不以可见光(guāng)的形(xíng)式所存在，我(wǒ)们无法(fǎ)看(kàn)到(dào)。最诡异的(de)是，在(zài)测量速度的过程中(zhōng)，兹威基(jī)发现星系(xì)团中很(hěn)多星系的速度比(bǐ)理论上要(yào)快得(dé)多，按照牛(niú)顿的运动学定律，仅靠这些可见星系的质量(liàng)所产生的引(yǐn)力(lì)是无法将它们束缚在星(xīng)系团内的，它们早(zǎo)就应该(gāi)被(bèi)抛出星系(xì)团之外了，除非有一种神秘的力量(liàng)在起作用，这种力量来源于某种隐形的物质。

据此(cǐ)，兹(zī)维基提出了这样(yàng)部(bù)分不(bù)可见的暗(àn)质，它不(bù)发散光、吸光、反(fǎn)射光，但是它们却占据着宇宙中绝大部分的质量。只是当时的人(rén)们对(duì)这样(yàng)的一(yī)种说(shuō)法不(bù)屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物质”这(zhè)个(gè)词才再一次(cì)出(chū)现。天文学家维(wéi)拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在观测(cè)仙女座星(xīng)系中的恒星运动。理论上来(lái)说，距离(lí)中心越(yuè)远的恒星在其(qí)轨道上的运行速度就会越慢。但是他们观测(cè)的结(jié)果却(què)让人感(gǎn)到不可(kě)思(sī)议。

随着(zhe)与(yǔ)中心距离的增(zēng)加(jiā)，恒星的(de)旋转速度几乎保(bǎo)持不变。可是根据牛(niú)顿的(de)万有引力定律(lǜ)，在星系当中(zhōng)如果没有(yǒu)足够大的(de)质量来吸引它们，这(zhè)些(xiē)外围的(de)恒(héng)星早就被甩到(dào)宇宙当中了(le)。基于(yú)这种现象，科学家们会使用一种(zhǒng)相对(duì)标准(zhǔn)的方法(fǎ)来解释暗物质(zhì)的(de)存在(zài)，这种方法就(jiù)是测量(liàng)星系当中气(qì)体在X轴上距离星系中心的(de)距离，以(yǐ)及在Y轴上气体的(de)旋转速(sù)度。如果出现异常的结果(guǒ)，就认为是由(yóu)暗(àn)物质的力量进入其中(zhōng)。

于是科学(xué)家们通过射电望远(yuǎn)镜测量了(le)距离星系中心更远距离的氢元(yuán)素，发现(xiàn)它们的旋转速度并不(bù)符(fú)合牛顿的力学定律。我们的太阳系也不(bù)例(lì)外，太阳系(xì)位于银(yín)河系的第三悬臂之上，距离银河(hé)系中心2.6万(wàn)光(guāng)年，根据万(wàn)有引力定律进行计算，太阳系的(de)运行速度(dù)应该是(shì)160千米/秒，但(dàn)实际(jì)上，太阳系正在以(yǐ)220千(qiān)米/秒的速度围绕银(yín)河(hé)系(xì)旋转，这个(gè)实际(jì)速度远远(yuǎn)大于理论(lùn)速度，那(nà)么(me)产生(shēng)以上这种向心加速度(dù)的原因很(hěn)可能就是存在着一种我(wǒ)们看不(bù)到(dào)的物质，是这些暗(àn)物质的(de)引力效应将星(xīng)系(xì)聚(jù)集在了一起(qǐ)。

也是从这时开(kāi)始，越来越多的研(yán)究人员开始相信暗物质的存在(zài)。科学家根据星系外恒星(xīng)轨道的速度(dù)，估算在星系当中暗物质的质量(liàng)占整个星系质量的(de)85%。但是，暗物质并不(bù)是唯一可以解(jiě)释这个(gè)现象的原因。在一项新的研究当中，科学家(jiā)们发现(xiàn)，几乎没(méi)有(yǒu)引力效应的遥远恒星之间，也会出现速度上(shàng)的微小差异。另外，天文学家还(hái)发现了一个反常的星(xīng)系(xì)，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距(jù)离地球大(dà)约2.5亿光年，大小和银河系不(bù)多，但是星系当中存在的恒星数量(liàng)却只有银河系的千分之一。

所以在理论上，该星系必须(xū)存在暗物质，否则就会分崩(bēng)离析(xī)。但是科学(xué)家们使(shǐ)用(yòng)最先(xiān)进的(de)望远(yuǎn)镜对其(qí)进行了40个小时的详细测量(liàng)之(zhī)后，发现星(xīng)系中(zhōng)的(de)恒(héng)星运动是可以用正常的(de)物质和力学定律来解释(shì)的。那么又有(yǒu)人提出，也许该星系(xì)的暗物质，已(yǐ)经(jīng)被附(fù)近的(de)另一(yī)个(gè)大星系剥离了。奇(qí)怪(guài)的(de)是，它的附(fù)近没有任何星系存在(zài)。造成(chéng)这些现(xiàn)象的除(chú)了暗物(wù)质(zhì)的(de)假说之外，另一种可能就(jiù)是人类(lèi)对引力的理(lǐ)解还(hái)不够全面，引力很可能在不同尺度(dù)空间中的工作方式是不同的，这意味着在(zài)行星(xīng)系(xì)尺度中的天(tiān)体会沿着它们的轨道，按(àn)照我们所理(lǐ)解的方式运(yùn)动。但(dàn)是上升到星系和星团的尺度，引力之间的相互作用则是不同的(de)方式。对于(yú)在(zài)星系(xì)团之间(jiān)的(de)相互作用(yòng)，科(kē)学家还(hái)引入了外部场(chǎng)效(xiào)应的概念，指的(de)是在数百万光(guāng)年的规模上(shàng)，巨(jù)大的质量之间(jiān)会产(chǎn)生对(duì)彼此特殊的效(xiào)果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论(lùn)成立(lì)，这(zhè)意味(wèi)着我们(men)需要对(duì)现在(zài)的物理定律进行(xíng)修正，这些发现也让很多人认为(wèi)暗物质假(jiǎ)说理论就此(cǐ)终结。但是在宇宙当中还有(yǒu)关于暗物(wù)质存在的其他的理论证据(jù)，这些理论(lùn)证据是蒙德理论所没法解释的(de)“引力透镜(jìng)”。

径向距(jù)离为37亿光年的子弹星系团(tuán)，由两个碰撞(zhuàng)的(de)星系团所(suǒ)组成，类似这样(yàng)的星团，它们大部(bù)分(fēn)的普通质量都(dōu)在星系的(de)气体(tǐ)当中(zhōng)。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星际气体的相互作用就会导(dǎo)致温度(dù)的急剧升(shēng)高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团大部分的质量将位于所有这(zhè)些气体(tǐ)所在的中(zhōng)间区域。那么我们通(tōng)过什么来验证它的(de)质量区域到底是不是集中(zhōng)在中(zhōng)间呢？前(qián)不久，詹(zhān)姆(mǔ)斯韦(wéi)伯太空望远(yuǎn)镜传回了宇宙当(dāng)中(zhōng)第一张(zhāng)全(quán)彩(cǎi)的高清照片，在照片中我们可以明显(xiǎn)地看到(dào)很多星(xīng)系似乎被拉伸产生了巨大的形变。其实这些星系(xì)本身并(bìng)不是真的被扭曲(qū)了，也(yě)不是韦伯望远(yuǎn)镜出(chū)了什么问(wèn)题，而(ér)是这(zhè)样极遥远的(de)天体和我们地球上的观(guān)测者之间。被(bèi)一个质量超(chāo)级(jí)巨(jù)大的天体(tǐ)遮挡，这个超大质量的东西(xī)的引(yǐn)力，会使(shǐ)身后更遥远星系的光(guāng)都发(fā)生了扭曲。这个现象就是引力透镜效(xiào)应。这个巨(jù)大(dà)的天体可能是(shì)超大质量的黑洞或者是暗物(wù)质。

所以当人们对子弹(dàn)星系团(tuán)观测的时候，发现它的(de)大质量区域并(bìng)不是在中间，而是在两侧。所(suǒ)以最好(hǎo)的解释(shì)方法就(jiù)是当星(xīng)团(tuán)发(fā)生(shēng)全部的(de)碰撞(zhuàng)时，可(kě)被观测到的质量气(qì)体被(bèi)卡(kǎ)在了中间，暗物质(zhì)则直接(jiē)通过了这(zhè)个区域(yù)，并在两(liǎng)边(biān)形成了引力透(tòu)镜。对子弹星系(xì)团的引力透(tòu)镜(jìng)研(yán)究也(yě)被认(rèn)为(wèi)是暗物质存(cún)在的迄今为止(zhǐ)最好的(de)理论证据。

霍元甲的师傅是谁，李小龙的师父是谁啊a-ratio="0.5929919137466307" data-type="jpeg" data-w="1484" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/3b484d043bd3430.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

除此(cǐ)之外，还有来自宇宙当(dāng)中(zhōng)最古老的光。从宇宙大(dà)爆(bào)炸开始，38万年之(zhī)后，可见(jiàn)光终于可以畅通无阻地穿越在(zài)宇宙当中了。经过了(le)130多亿年之(zhī)后，这些(xiē)光在宇(yǔ)宙空(kōng)间背景上留(liú)下了各相同性的(de)微波辐射。其中(zhōng)红色的部分(fēn)表示温(wēn)度(dù)较高的区(qū)域，蓝色则(zé)表示相(xiāng)对较冷的区域，但实际上它们之间的温差只有万(wàn)分之一。

科学(xué)家们通过对前景背景分(fēn)离后的二值图(tú)像进行(xíng)连通域(yù)提取(qǔ)和标记之(zhī)后(hòu)发现，如果宇(yǔ)宙当中没(méi)有(yǒu)暗物质，图(tú)形看起来(lái)不应该(gāi)是这(zhè)样的，而随着(zhe)暗物质(zhì)的(de)增加(jiā)，一些峰值的幅度会减小(xiǎo)，才变得看起(qǐ)来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测量值，我们需(xū)要(yào)的暗物质大约是普(pǔ)通(tōng)物质的5倍。这(zhè)个数(shù)字与解释星系(xì)当中恒(héng)星运(yùn)动所需(xū)要的暗物质比例是一致的。这就意味着(zhe)。

用了一个简单的(de)理论框架(jià)，就很好地(dì)解释了(le)很多不同(tóng)的观测结果。而暗物(wù)质的本质就是(shì)宇宙(zhòu)当中存在着某种类型的粒子，它们不参与任(rèn)何(hé)其他的电磁(cí)作用，只(zhǐ)通(tōng)过引(yǐn)力来(lái)相互作用。所以如果能够找到(dào)这种粒子(zi)的存(cún)在，就相当于找到了暗物质存(cún)在的实际证据(jù)。这种粒子到(dào)底是什么？科(kē)学家(jiā)们已经提出(chū)了数(shù)十种的假想(xiǎng)目(mù)标，而(ér)要寻找这(zhè)些(xiē)不同的目标粒子所(suǒ)需要的(de)实(shí)验(yàn)方(fāng)式也不相(xiāng)同。在(zài)过去(qù)的(de)几十年当中，人类为了寻找(zhǎo)这些看不见(jiàn)、摸不到，几乎不会与常规物质相互(hù)作用的“暗物质”，科学(xué)家们已经进(jìn)行(xíng)了超过50次的实验，却没(méi)有任何实质性(xìng)的发现，除(chú)了(le)一个(gè)地方，意大利的格兰(lán)萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处的(de)地下矿井当中(zhōng)，藏着地球上最(zuì)大的地(dì)学实验室(shì)，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个(gè)三层楼高(gāo)的探测器，一(yī)直致(zhì)力于寻找(zhǎo)暗物质粒(lì)子(zi)的周期(qī)性震荡(dàng)。

自(zì)1997年以来，这里的科学家声称观测到了某种信(xìn)号。经过了20多(duō)年的(de)数据收集，人们发现(xiàn)了一个有趣的事情。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(dī)，而且在20年当中每年都是一(yī)样。一(yī)些科学家(jiā)认(rèn)为(wèi)这可能(néng)是人类发现暗物质的第一个直接(jiē)证据(jù)。

但是为什(shén)么暗物质会产(chǎn)生周期性的(de)年度信号呢？刚才我(wǒ)们讲了太(tài)阳系正在以(yǐ)220公(gōng)里/秒的速度围绕(rào)着银河系进行(xíng)移动(dòng)，那么如(rú)果暗物质存在宇宙(zhòu)当中，这意味(wèi)着我们也(yě)在以(yǐ)这样的速度在穿越着暗物质流，这个过程中会(huì)产生(shēng)相应的振(zhèn)荡，同时地球(qiú)又以30公里/秒的速度围(wéi)绕太阳进行(xíng)旋(xuán)转。所以有半年的时间，地球(qiú)围绕太(tài)阳的方向与太阳(yáng)环(huán)绕银河系的方向是一致的，而(ér)另外半年则(zé)与之相反。

而(ér)在6月份的时(shí)候，地(dì)球与太阳(yáng)的方(fāng)向正好达到完全一(yī)致，这是(shì)理(lǐ)论上(shàng)地球(qiú)穿(chuān)越暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在实际的情况中，太阳系相对银河系的平面(miàn)呈现了(le)60度的倾斜，但是这并不影响(xiǎng)这(zhè)个理论的有效性。

因(yīn)此科学家认(rèn)为这可(kě)以用来(lái)解(jiě)释，研究(jiū)人员们所(suǒ)观测到的周期性信号。当然也可能有其他的情况，造成这(zhè)种年(nián)度(dù)周期信号的差(chà)异(yì)也可能是(shì)温度、湿度(dù)、土壤中(zhōng)的水(shuǐ)分、高山上的积(jī)雪，甚(shèn)至连(lián)意(yì)大利游客的(de)数量也符(fú)合这个周期(qī)的规律。

所以，科学家们又(yòu)在南(nán)半球建立了一个几乎相同的实验室，这里的季节与(yǔ)之前的实验室正(zhèng)好相反，而(ér)在(zài)这(zhè)里(lǐ)，地(dì)球穿(chuān)过(guò霍元甲的师傅是谁，李小龙的师父是谁啊)暗物质流的运动特征(zhēng)和第(dì)一个实验室是一(yī)样的。

因此(cǐ)，如果在这里可以得到(dào)相同的(de)信号，就可以(yǐ)成(chéng)为暗物质(zhì)所存在的非常有(yǒu)力的证据(jù)了。但是由于这个实验(yàn)室刚刚建(jiàn)成不(bù)久(jiǔ)，所以截至目前还无法提(tí)供相应的数据(jù)支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射一(yī)台(tái)新的(de)望远镜，这台(tái)太空望远镜叫做(zuò)“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜(jìng)大小(xiǎo)跟哈勃望远镜相同，但它的宽(kuān)视场仪器提供的视野是哈勃(bó)红外仪(yí)器(qì)的100倍。南(nán)希格(gé)雷斯罗曼太空望远镜其中一(yī)个关键的用途就是探索暗(àn)物质背后的奥秘，对于探测的结果，我们只(zhǐ)能拭目以待了(le)。费米实验(yàn)室(shì)粒子天体物理中心的科学家丹琥珀和(hé)贾森斯(sī)特(tè)芬研究发现，如(rú)果暗物质存在，它们极有(yǒu)可能拥(yōng)有另一种神秘的效应，这种(zhǒng)暗物质效应(yīng)，会(huì)支(zhī)持(chí)宇宙当中(zhōng)生命(mìng)的(de)诞(dàn)生(shēng)，或者(zhě)说是生(shēng)命进化的一个重(zhòng)要因素。

如果这一理论得到进一步的证实，那么(me)遍(biàn)布(bù)宇(yǔ)宙当(dāng)中的暗物质会(huì)不会(huì)意(yì)味(wèi)着人类并(bìng)不孤(gū)单呢？或(huò)许在(zài)宇宙当中(zhōng)某个角落的行星上，暗(àn)物质正在通过这样的效应(yīng)创造生命。当然(rán)，这些推论(lùn)的(de)大前提(tí)是(shì)要先找(zhǎo)到暗物质存在的实(shí)际证据。那么小(xiǎo)伙伴们，你们觉(jué)得暗物(wù)质到底存(cún)不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你(nǐ)的(de)支持是(shì)我更新的(de)动力！

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