宇宙是“人(rén)为制造”的？为何会存在科学无法解(jiě)释的(de)“暗物质”？暗物质又究(jiū)竟是(shì)什么(me)？人(rén)类为了寻找暗物质存在的(de)证据，科学家们(men)在过去的(de)几十年当中进(jìn)行了超过(guò)50次的(de)长期实(shí)验，但是却没有发(fā)现任(rèn)何的有效(xiào)证据。除(chú)了一个地方，在(zài)1687年出版的自(zì)然哲学(xué)数(shù)学原理一(yī)书中(zhōng)，埃萨(sà)克牛顿发(fā)表了(le)万(wàn)有引力(lì)定(dìng)律，它揭示(shì)了宇宙中(zhōng)天体运动的规律。往后的几百年来，当天(tiān)文(wén)学家们发现某些(xiē)天(tiān)体运行(xíng)轨道出现异常，不符合万(wàn)有引力定律的(de)时候，他们就会知道，周围一(yī)定有未(wèi)知的天(tiān)体(tǐ)通过引力在摄动(dòng)它的轨道。比如在1846年(nián)，奥本勒维耶就通(tōng)过天王星运行轨(guǐ)道的异常，推算并(bìng)且发(fā)现了海王(wáng)星的存(cún)在。另外，哈(hā)雷(léi)彗(huì)星、冥(míng)王星的发现(xiàn)都是应用万有(yǒu)引力定律所(suǒ)取得(dé)重大天(tiān)文成就(jiù)的例(lì)子。但是这些发现(xiàn)都是在恒星系统的尺度当(dāng)中，可当我们(men)上升到星系或者是星团的(de)尺度，事情就开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家弗里(lǐ)茨兹威基正在研究和测量后发星(xīng)系团的质量。这是一个(gè)由(yóu)数千个星系所(suǒ)组(zǔ)成的巨大星(xīng)系团，这些星(xīng)系被引力束(shù)缚(fù)在一起。测量星系团的质量一般会使用到两种方法，当(dāng)两种方(fāng)法结果一致，就可以(yǐ)确定其质量的(de)范围(wéi)。

第(dì)一种是获得其"光(guāng)度学的(de)质(zhì)量(liàng)"，需要(yào)的数据是测量(liàng)各(gè)个星系的光(guāng)度。

第(dì)二(èr)种是动力学(xué)质量的计算，是(shì)利用光谱(pǔ)红(hóng)移(yí)测量星系团中的各个星系相对于星2023年初一什么时候军训，初一什么时候军训2022系团的运动速(sù)度。当测(cè)量结果(guǒ)出来之后(hòu)，兹威基(jī)彻底懵了，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度学(xué)质量”的400倍。这意(yì)味着(zhe)，后发座星系团有99%的质量消(xiāo)失(shī)了，或者(zhě)说(shuō)这99%的(de)质量并(bìng)不以可见光的形式所存在，我们无(wú)法看到。最(zuì)诡异的是(shì)，在(zài)测量速度(dù)的过程(chéng)中，兹威基发现星(xīng)系团中很多星系的速度比理(lǐ)论(lùn)上(shàng)要快得多，按照牛顿(dùn)的运(yùn)动学定(dìng)律(lǜ)，仅靠这些可见星系的质(zhì)量(liàng)所产生的(de)引力是无法(fǎ)将(jiāng)它们束缚在星系团内的，它(tā)们(men)早就应该(gāi)被(bèi)抛出星系团之(zhī)外了，除(chú)非有一种(zhǒng)神秘的力量在起作用(yòng)，这种(zhǒng)力量来源于(yú)某种隐形的物质。

据此，兹维基提(tí)出了这样部(bù)分不可(kě)见的(de)暗质(zhì)，它不(bù)发散光、吸光、反射光，但(dàn)是它们却占据着宇宙中绝大(dà)部分(fēn)的质量(liàng)。只是(shì)当时的(de)人(rén)们对这(zhè)样的一(yī)种说法不屑一顾。

直到(dào)40年之(zhī)后，“暗物质”这个(gè)词才再(zài)一次出现(xiàn)。天文学家维拉鲁宾和肯(kěn)特(tè)福特在观测仙女座(zuò)星系中的(de)恒星运动。理论上来说，距离中(zhōng)心越(yuè)远的恒星在其轨道上的运(yùn)行(xíng)速度就会越慢(màn)。但(dàn)是他们观测的结果(guǒ)却让人感(gǎn)到(dào)不(bù)可思议。

随(suí)着与中心距离的(de)增加，恒星(xīng)的旋转速(sù)度几乎保持不变。可是根据牛(niú)顿的万有引力定律，在(zài)星系当中如果没有足够(gòu)大(dà)的质量来吸引它们，这些外围的恒星早就(jiù)被甩到宇(yǔ)宙当中了。基于这种现象，科学家(jiā)们会使用一(yī)种相对标准(zhǔn)的方(fāng)法来解释(shì)暗物质的存在，这种(zhǒng)方法就(jiù)是(shì)测(cè)量星系当中气体在(zài)X轴上距(jù)离(lí)星系(xì)中心的(de)距离，以(yǐ)及在Y轴上气(qì)体的(de)旋转速度。如果出现异(yì)常的结果(guǒ)，就认为是(shì)由(yóu)暗物质的力(lì)量进(jìn)入其中。

于(yú)是科(kē)学家们(men)通过(guò)射电(diàn)望(wàng)远镜(jìng)测(cè)量了距(jù)离(lí)星系中心更远距离的氢元素，发(fā)现它(tā)们的旋转(zhuǎn)速度并(bìng)不(bù)符合牛顿的力学定律(lǜ)。我们(men)的太阳系也不例(lì)外，太(tài)阳(yáng)系位于银河系的第三悬(xuán)臂之(zhī)上，距离银河系中(zhōng)心2.6万光年，根(gēn)据万有引(yǐn)力定律进行(xíng)计算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正在以220千(qiān)米(mǐ)/秒的速度围绕(rào)银河(hé)系(xì)旋(xuán)转，这个实(shí)际速度远远大(dà)于(yú)理论速度，那么产生以上这(zhè)种向心加速度的(de)原因很(hěn)可能就是存在(zài)着2023年初一什么时候军训，初一什么时候军训2022一种我们(men)看不到的(de)物质，是这些暗(àn)物质的引(yǐn)力(lì)效应将星系聚集在了一起。

也是从这时(shí)开始，越(yuè)来越多的研究人员开始相(xiāng)信暗物质的存在(zài)。科(kē)学家根据星系外恒星(xīng)轨道的速度，估算在(zài)星系当中暗物质的质(zhì)量占整(zhěng)个星系质量的85%。但是，暗(àn)物质并(bìng)不是唯一可以(yǐ)解(jiě)释这个现象的原因。在一项新的研(yán)究当(dāng)中，科学(xué)家们发现，几乎(hū)没有引力效应的(de)遥远(yuǎn)恒星(xīng)之间，也会出现速度上的(de)微小差异(yì)。另外，天文学(xué)家(jiā)还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离地球大约2.5亿光年(nián)，大小和(hé)银河系不(bù)多，但是(shì)星系(xì)当中存(cún)在的恒(héng)星(xīng)数量却只有(yǒu)银(yín)河系(xì)的(de)千分(fēn)之一。

所以(yǐ)在理论上，该星(xīng)系必须存(cún)在暗物质，否则就(jiù)会分(fēn)崩离析。但(dàn)是科学家们使用最先进的望远镜对其进(jìn)行了40个小时的详细测量之后，发现星(xīng)系中的恒(héng)星(xīng)运动是(shì)可以(yǐ)用正常(cháng)的物质和力学定律来解释的(de)。那么又有(yǒu)人提出(chū)，也许该星系的暗物(wù)质(zhì)，已经被附近的另一个大星(xīng)系剥离(lí)了(le)。奇怪的是，它的附近没有任(rèn)何星系存(cún)在。造成这些现象的(de)除(chú)了暗物质的假说之外(wài)，另一(yī)种可(kě)能就是(shì)人类对引力的理解还(hái)不够全面，引力很可能在(zài)不同尺度空间中的工作方式是不同的(de)，这意味着(zhe)在行星系尺度中的天体会沿着(zhe)它(tā)们的轨道，按照我们所理解的方(fāng)式运动。但(dàn)是上升到星系和星团的(de)尺度(dù)，引力之间(jiān)的相互作用则(zé)是不同的方(fāng)式。对(duì)于在星系团之间的相互作用，科(kē)学家还(hái)引入了外部场效应(yīng)的概念，指(zhǐ)的(de)是在数百万(wàn)光年的规模上，巨大的质量之间会产生对彼此特殊(shū)的效果，这(zhè)个(gè)理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理论成立(lì)，这意味着(zhe)我们需要对现在的物理定律(lǜ)进行修正，这些发现也让很多(duō)人认(rèn)为暗物质假(jiǎ)说理论就此(cǐ)终结。但是在宇宙当中(zhōng)还(hái)有(yǒu)关于暗物质存在的其(qí)他(tā)的理(lǐ)论证据，这些(xiē)理(lǐ)论证据是蒙德理论所没法解释的“引力(lì)透镜”。

径向(xiàng)距离为37亿光年的子弹星系团，由两个(gè)碰撞的星系团所(suǒ)组成(chéng)，类似这样的星团，它们大(dà)部分的(de)普通质(zhì)量都在(zài)星(xīng)系(xì)的(de)气体当中。当星团(tuán)以(yǐ)1000万(wàn)公(gōng)里/小时发生碰撞的时候(hòu)，星际气体的相互作用就会导致温度(dù)的急(jí)剧升高(gāo)，速度大幅降(jiàng)低。所以在理论上，在碰(pèng)撞之后，子弹星系团(tuán)大部分(fēn)的质量将(jiāng)位(wèi)于所有(yǒu)这些气(qì)体所在的中间(jiān)区(qū)域(yù)。那么我们通过什么来(lái)验证它的质量区域(yù)到底(dǐ)是不是集中在中间(jiān)呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太空(kōng)望(wàng)远镜传回(huí)了宇宙当中第一张(zhāng)全彩的高清照片(piàn)，在照片中(zhōng)我们可(kě)以明(míng)显地(dì)看到(dào)很多星系似乎被拉伸产生了巨大的形变。其(qí)实这些星系本(běn)身并不(bù)是真(zhēn)的被扭曲了，也(yě)不是韦伯(bó)望(wàng)远(yuǎn)镜出了什么问题(tí)，而是(shì)这样(yàng)极遥远(yuǎn)的天体(tǐ)和我们地球上的观测(cè)者之间。被一(yī)个质量超级巨大(dà)的天体遮挡，这(zhè)个(gè)超大质量的(de)东西的引力，会(huì)使身后更(gèng)遥远(yuǎn)星系的光都发(fā)生了扭曲。这(zhè)个现象就(jiù)是引力透镜效应。这个(gè)巨大(dà)的天体(tǐ)可(kě)能是超大(dà)质量的黑洞或者是暗(àn)物质。

所以当人们对子弹星系团观测的时(shí)候，发现它的(de)大质量(liàng)区(qū)域并(bìng)不是在中间，而是(shì)在(zài)两侧。所以最好的(de)解释方法就(jiù)是当星(xīng)团发(fā)生全部的(de)碰撞时，可(kě)被观测到的质量气体被卡(kǎ)在了(le)中间(jiān)，暗物质则直接(jiē)通过了这个区域，并(bìng)在两边形成了(le)引力(lì)透镜。对子弹星(xīng)系团(tuán)的引(yǐn)力透(tòu)镜研究也(yě)被(bèi)认为是暗(àn)物(wù)质存在的迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当(dāng)中最古老的光。从(cóng)宇宙大(dà)爆炸开始(shǐ)，38万年之后(hòu)，可见光终于可以(yǐ)畅通无(wú)阻(zǔ)地(dì)穿越在(zài)宇宙当中(zhōng)了。经过了130多(duō)亿年(nián)之后，这些光在宇宙空(kōng)间背景上留(liú)下了各相同(tóng)性的(de)微波辐射(shè)。其中红色的部分(fēn)表示温(wēn)度较高的(de)区域，蓝色则表示相对较冷的区域，但实际上它们(men)之间的温(wēn)差(chà)只有万分之一(yī)。

科学家们(men)通过对前景背景(jǐng)分离后的二值图像进行连通(tōng)域提取和标记之后发现，如果(guǒ)宇宙(zhòu)当中没有(yǒu)暗物质，图形看起来(lái)不应该是这样的(de)，而随(suí)着暗物(wù)质的增加，一(yī)些峰值的幅度会减小，才(cái)变得看起来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微波背(bèi)景辐射的测量值，我们需要(yào)的暗物质大约是普通物(wù)质的5倍。这个(gè)数字与(yǔ)解释星系当中恒星运动所需要的暗物质比(bǐ)例是(shì)一致(zhì)的。这就意味着(zhe)。

用(yòng)了一(yī)个(gè)简单(dān)的理论(lùn)框架，就很好地(dì)解(jiě)释了很多不(bù)同的观测结(jié)果。而(ér)暗物质的本质(zhì)就是(shì)宇宙当中存在着某种类型的粒子，它们(men)不参(cān)与任何其他的电磁作用，只通过引力来(lái)相互作用。所以如(rú)果能够(gòu)找到这种粒(lì)子的存在，就相当(dāng)于找到了暗物质存在的实际(jì)证据(jù)。这种(zhǒng)粒子到底是什么？科学家们已(yǐ)经提出了数(shù)十种的(de)假想目(mù)标，而要寻找这些不同的目标(biāo)粒(lì)子(zi)所需要(yào)的实验方式也不相同。在过去的几(jǐ)十年(nián)当(dāng)中，人类(lèi)为了寻找这些(xiē)看(kàn)不见、摸不(bù)到(dào)，几乎不会与(yǔ)常规(guī)物质相互作用的“暗物质”，科(kē)学(xué)家们已经进(jìn)行(xíng)了超过50次的实(shí)验，却没有任何实(shí)质(zhì)性的发现，除了(le)一(yī)个地方(fāng)，意大利的格兰萨索山，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿井当中(zhōng)，藏着地球上最大(dà)的地学实验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有一个三层楼高的探测器，一直致力于寻找暗物(wù)质粒(lì)子的周(zhōu)期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称(chēng)观测到了某(mǒu)种信(xìn)号。经过了20多年的(de)数据收集(jí)，人们发现了一个有趣的(de)事情。探测(cè)率会在每年的6月份(fèn)达到(dào)峰值，然后(hòu)在11月(yuè)降到最低，而且在20年当(dāng)中每(měi)年(nián)都是(shì)一样。一些科学家认为这可能是(shì)人类(lèi)发现暗(àn)物(wù)质的第(dì)一(yī)个直接证据。

但是为什么暗物质会(huì)产生周期性(xìng)的年度信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系正在以220公里/秒的速度围(wéi)绕着银河系进行移动，那么(me)如果暗物(wù)质(zhì)存在宇(yǔ)宙当(dāng)中，这意味着我(wǒ)们也在以这样的(de)速度在穿越着暗物质流，这个过程中会产生(shēng)相应的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围(wéi)绕太阳进行旋转。所以(yǐ)有半(bàn)年的时(shí)间，地(dì)球围绕太阳的方向与太阳环(huán)绕(rào)银(yín)河(hé)系的(de)方向是一(yī)致的，而另外半年则与之(zhī)相反(fǎn)。

而在6月(yuè)份的时候，地球与太阳的方向正(zhèng)好达到完全一致，这是(shì)理论(lùn)上地球穿越暗物质流最(zuì)快(kuài)的时段。而(ér)在11月份(fèn)，又恰好达到(dào)了最慢值。尽管(guǎn)在(zài)实际的情况中，太阳系相对银河系的平面呈现了60度的倾(qīng)斜，但是这并不影响这个理(lǐ)论的有效性。

因此科学家认为这可以用(yòng)来解释(shì)，研究人员们(men)所观测到(dào)的(de)周期性信号。当然也可能有其他的情况，造成这种年度周期(qī)信号(hào)的(de)差异(yì)也可能是(shì)温(wēn)度(dù)、湿度(dù)、土壤中(zhōng)的水分、高山上的(de)积(jī)雪(xuě)，甚至连意大利游客的数量也(yě)符合这个周期的(de)规律。

所以，科(kē)学家们又在南(nán)半(bàn)球建立了一个几乎相同的实(shí)验室，这(zhè)里(lǐ)的季节与(yǔ)之前的实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗物质流的运动特征和第一(yī)个实验室是一样的。

因此，如果在(zài)这(zhè)里可以得到相同的信号，就可以成为暗物质(zhì)所存在的非(fēi)常有力的(de)证据了。但(dàn)是由于(yú)这个实验室刚刚建成不久，所以(yǐ)截至目前还无(wú)法提供(gōng)相应的数据支持。另(lìng)外，在(zài)2025年(nián)，NASA将会(huì)发射一台(tái)新的(de)望远镜，这(zhè)台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大(dà)小跟哈勃望远镜相同，但它的(de)宽视场(chǎng)仪器提供的视野是哈(hā)勃红(hóng)外仪(yí)器的100倍(bèi)。南(nán)希(xī)格雷斯罗曼太空(kōng)望(wàng)远镜其中一个关键的用途(tú)就是探索暗物(wù)质背后(hòu)的(de)奥(ào)秘，对于探测的(de)结果(guǒ)，我(wǒ)们(men)只能拭目以待了。费米实验(yàn)室粒子天体物理中心的科学家丹琥(hǔ)珀和(hé)贾(jiǎ)森斯特(tè)芬(fēn)研究发现，如果暗(àn)物质存在(zài)，它们极(jí)有可能(néng)拥有另一种(zhǒng)神秘的效应(yīng)，这种(zhǒng)暗物质效(xiào)应(yīng)，会支持宇宙当中生命的诞(dàn)生，或者说(shuō)是生命进化的(de)一个重要(yào)因素。

如(rú)果这(zhè)一理(lǐ)论得到进一(yī)步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会意味着人类并不(bù)孤单(dān)呢？或许在宇宙当中某(mǒu)个角落(luò)的(de)行星上，暗(àn)物质正在通过这样的(de)效应创造(zào)生(shēng)命。当然，这些推论的大前提是要先(xiān)找(zhǎo)到(dào)暗物质存在的实际证据。那么小伙(huǒ)伴们，你们觉得暗物质到底存不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是我更新(xīn)的动力！

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