宇宙是“人为制造(zào)”的？为何会(huì)存在科学(xué)无法(fǎ)解释的“暗(àn)物质”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找暗(àn)物(wù)质存在的证据，科学家们(men)在过去的几十年当(dāng)中进行了超过50次的长(zhǎng)期实(shí)验，但是却(què)没有发(fā)现任何的有效证据。除了一(yī)个地方，在1687年出版的(de)自然哲学数(shù)学(xué)原理一书中，埃萨克(kè)牛顿(dùn)发表了(le)万有引力定(dìng)律，它揭(jiē)示(shì)了宇宙中天(tiān)体运动的规律。往后的几百年来，当天文学家们发(fā)现(xiàn)某些天体运(yùn)行轨(guǐ)道出现异常(cháng)，不(bù)符合万(wàn)有引力定(dìng)律的时(shí)候，他们就会知道，周围一(yī)定有未(wèi)知的(de)天体通过引力在摄动它的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本(běn)勒维耶(yé)就(jiù)通过天王星运行轨道(dào)的异常，推算(suàn)并(bìng)且发(fā)现了海王星(xīng)的存(cún)在。另外(wài)，哈雷彗(huì)星(xīng)、冥王星的(de)发(fā)现都是应用万有引(yǐn)力定(dìng)律(lǜ)所取得重大天文(wén)成(chéng)就的例子。但是这些发现都是(shì)在恒星系统的尺度当中，可当我们(men)上升到(dào)星系或者(zhě)是星团的尺(chǐ)度，事情就开(kāi)始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗里茨兹威基正在研(yán)究(jiū)和(hé)测量后发(fā)星系团(tuán)的质量(liàng)。这(zhè)是一(yī)个由数千个星系所组(zǔ)成的巨(jù)大星系团，这(zhè)些星系被引力(lì)束缚在一起。测量星系团的质量一般(bān)会使用到两种(zhǒng)方法，当两种方法结果(guǒ)一致，就(jiù)可以确定其质量的(de)范围(wéi)。

第一(yī)种(zhǒng)是获得其"光度学的质量"，需要(yào)的数据是测(cè)量各个星系(xì)的光度。

第二种是动(dòng)力(lì)学质量的计算，是利用光谱(pǔ)红(hóng)移测量星系(xì)团中的(de)各个(gè)星系相对于星系团(tuán)的运动速度。当测(cè)量结果出来(lái)之后，兹(zī)威基彻底懵了(le)，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度学(xué)质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失(shī)了，或(huò)者说这(zhè)99%的质量并不(bù)以可见光的形(xíng)式所存(cún)在，我们无法看到。最诡异的是，在(zài)测量速(sù)度的过程(chéng)中，兹(zī)威基(jī)发现星系团(tuán)中很多星系的速度比(bǐ)理论上要快(kuài)得多(duō)，按照牛顿的(de)运动学定律，仅靠这些(xiē)可见星系的质量所(suǒ)产生的引力是无法将它们(men)束缚(fù)在星(xīng)系团(tuán)内的(de)，它们早就应该(gāi)被抛出星系团之外了，除非有一(yī)种(zhǒng)神秘的力量在起作用，这种力(lì)量(liàng)来源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提出(chū)了这(zhè)样部(bù)分不可见的(de)暗质，它不发散光、吸(xī)光、反(fǎn)射光，但是它们却占据(jù)着宇宙(zhòu)中绝大部分的质(zhì)量(liàng)。只是当时的人们(men)对这(zhè)样的一种说法(fǎ)不屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗(àn)物质(zhì)”这个(gè)词(cí)才再(zài)一次出现。天文学(xué)家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女(nǚ)座星(xīng)系中的(de)恒星运动。理论上来(lái)说，距离中心越(yuè)远(yuǎn)的恒星在其(qí)轨道(dào)上的运行速(sù)度就会越(yuè)慢。但是他们观测的结果却让人(rén)感到不可思议。

随着与中心距离的增加，恒星(xīng)的旋(xuán)转速度几乎保持不变(biàn)。可是根据牛(niú)顿的万有引力定律，在星系(xì)当中(zhōng)如果没有足够(gòu)大的质量来吸引它们(men)，这些外(wài)围的恒(héng)星早就被甩到宇宙当中了。基于(yú)这(zhè)种现象，科学家(jiā)们会使用一种相对标准(zhǔn)的方(fāng)法(fǎ)来解释暗物质的存(cún)在，这种方法就是(shì)测量星系当(dāng)中气体在(zài)X轴(zhóu)上(shàng)距离星系中(zhōng)心的(de)距离，以及(jí)在Y轴上气(qì)体的旋转(zhuǎn)速度(dù)。如果(guǒ)出现异常(cháng)的结果，就认为是由暗物质的力量进入(rù)其中(zhōng)。

于是科(kē)学家们(men)通过射电望(wàng)远(yuǎn)镜测量了距离(lí)星(xīng)系(xì)中(zhōng)心更远距离的氢元(yuán)素，发(fā)现它们的(de)旋转速度并不(bù)符合牛顿的力学定律。我们的太(tài)阳系也不例外，太(tài)阳系位于(yú)银河系的(de)第衣服为什么晾完会臭，衣服为什么晾完会臭呢三悬(xuán)臂之上，距离(lí)银河系中心(xīn)2.6万(wàn)光年，根据(jù)万有引力(lì)定(dìng)律(lǜ)进行(xíng)计算，太阳系的(de)运(yùn)行(xíng)速度应该是160千(qiān)米/秒，但(dàn)实际上，太阳系正在以220千米/秒的速度(dù)围绕银河(hé)系旋(xuán)转，这个(gè)实际(jì)速度远(yuǎn)远大于理论速(sù)度，那么产生(shēng)以上这(zhè)种向心加速度(dù)的(de)原因很可(kě)能就是存在着一种(zhǒng)我(wǒ)们看不到的物质，是这些(xiē)暗物质的引力效应将星系聚集在了一起。

也(yě)是从这时开始，越来越多的研究(jiū)人员开始相信暗物质的存在。科学家根据星系外恒(héng)星(xīng)轨(guǐ)道的速(sù)度，估算在星(xīng)系当中暗物质的质量占(zhàn)整个星系(xì)质量的85%。但(dàn)是(shì)，暗(àn)物质(zhì)并(bìng)不是唯一(yī)可(kě)以解释这个(gè)现象的原因。在一项新的研究(jiū)当中(zhōng)，科学家们发(fā)现，几(jǐ)乎没有引(yǐn)力效应的遥远(yuǎn)恒星之间，也会(huì)出现速度上的微小差异。另外，天文学家还发现了一个反常(cháng)的(de)星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大(dà)小和银河系不(bù)多(duō)，但是星系当中存在的恒星数(shù)量却(què)只有(yǒu)银河系的千分之(zhī)一。

所(suǒ)以在理论上，该星(xīng)系(xì)必须存(cún)在暗物质(zhì)，否则就会分(fēn)崩(bēng)离析。但是(shì)科学家们(men)使用最先(xiān)进的望(wàng)远镜对其进行了(le)40个小(xiǎo)时的详细测量之(zhī)后，发现星系中的(de)恒星运(yùn)动(dòng)是可以用正常的物质和(hé)力学定(dìng)律来解释的。那么(me)又有人(rén)提出，也许该星系的暗物质，已经被附(fù)近的另(lìng)一个大星(xīng)系剥离(lí)了。奇(qí)怪(guài)的是(shì)，它的附(fù)近没有(yǒu)任(rèn)何(hé)星系存(cún)在。造成这些现象(xiàng)的除了暗物质的假(jiǎ)说之外，另一种(zhǒng)可能就是人类对(duì)引力的理解还(hái)不够全面，引力很可能在不同尺度空间中的工作方式是不同(tóng)的，这意味着(zhe)在行(xíng)星系(xì)尺度(dù)中的天体会沿着(zhe)它们的轨道(dào)，按照我们所理解的方(fāng)式运动。但是(shì)上升到星系和星团的尺度，引(yǐn)力之间的相互作用则是不同的(de)方式(shì)。对于在(zài)星系团之间的相互作用，科学家还引入了(le)外部场效应的概念，指的(de)是在(zài)数百万光年的规(guī)模上，巨大的质量之间会产生对彼(bǐ)此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理论(lùn)成(chéng)立，这意味(wèi)着我们需要对现在的物理定律进行修正，这(zhè)些发现也让很多(duō)人认(rèn)为暗物质假说理论就此(cǐ)终(zhōng)结。但是在宇(yǔ)宙当中还有关于暗物(wù)质存在的其他的理(lǐ)论(lùn)证据(jù)，这些理论证据是(shì)蒙德(dé)理(lǐ)论所没(méi)法解释的“引力透(tòu)镜”。

径向距(jù)离为37亿光年的子(zi)弹星系团，由两个碰撞的星系(xì)团所组成，类似这样的星团，它(tā)们大部分的普通质量(liàng)都在星(xīng)系(xì)的(de)气体当中。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时发生(shēng)碰撞的时候，星际气体的相互(hù)作(zuò)用就会导(dǎo)致(zhì)温度的急剧升高，速度大幅降低。所以在(zài)理论上，在碰撞之(zhī)后(hòu)，子弹(dàn)星系团大部分(fēn)的质量将位(wèi)于所(suǒ)有这(zhè)些气体所在(zài)的中(zhōng)间区域。那(nà)么我们通过什么来验证它的质(zhì)量区(qū)域到底是不是(shì)集中在(zài)中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空(kōng)望(wàng)远镜(jìng)传回了宇宙当中第一张(zhāng)全彩的高清照片(piàn)，在照片中我们可以明显地看(kàn)到(dào)很多星系似(shì)乎被(bèi)拉伸产生了巨大的形变(biàn)。其(qí)实这些星系本身并不是真的被扭曲(qū)了，也(yě)不是韦伯(bó)望远镜(jìng)出了什么(me)问题，而是这(zhè)样极(jí)遥远的(de)天体和我们地球上的(de)观(guān)测(cè)者之(zhī)间(jiān)。被一(yī)个质量超级巨大(dà)的天(tiān)体遮挡，这个超大质量的(de)东西的引力(lì)，会使身后(hòu)更遥远星(xīng)系的光都发生了扭(niǔ)曲。这(zhè)个现象就(jiù)是引力透(tòu)镜效应。这个巨大的天(tiān)体可能是超(chāo)大(dà)质(zhì)量的黑洞或(huò)者是暗物质。

所以当人(rén)们对子弹星系团观测的时候(hòu)，发现它的(de)大质量区域并不(bù)是(shì)在中间，而是在两(liǎng)侧(cè)。所(suǒ)以最(zuì)好(hǎo)的解(jiě)释方法(fǎ)就是当星(xīng)团(tuán)发生(shēng)全部的碰撞时，可被观测到(dào)的质量气(qì)体被卡在(zài)了中间，暗物质则直接通过了(le)这个区域，并在两(liǎng)边形成(chéng)了引力(lì)透镜。对子弹星系团的引力透镜研究也被认为是(shì)暗物质(zhì)存(cún)在的迄今为止最好(hǎo)的(de)理论证(zhèng)据。

除此之外，还(hái)有(yǒu)来自宇宙当中最(zuì)古(gǔ)老的光。从宇(yǔ)宙(zhòu)大爆炸开始，38万年之后，可(kě)见光(guāng)终于可(kě)以(yǐ)畅通无阻地穿(chuān)越(yuè)在宇宙当中(zhōng)了。经过了130多亿年之后，这些光(guāng)在宇宙空间背(bèi)景上留下了(le)各相同性(xìng)的微波(bō)辐射(shè)。其中红色的部分表示温度较高(gāo)的区域，蓝色则表示相对较冷的区域(yù)，但实际上它(tā)们之(zhī)间的温差只有万分之一(yī)。

科学家们通过(guò)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(rú)果宇宙当中没有暗物(wù)质，图形看起来不应该是这样的，而随着暗物质的增加，一(yī)些峰值的幅(fú)度会减小(xiǎo)，才变得看起来(lái)“和谐”。为了(le)匹配宇宙微波背景辐(fú)射的测(cè)量值，我们(men)需要(yào)的(de)暗物质大约是普通物质的(de)5倍。这个(gè)数字与解释星系(xì)当(dāng)中恒星运(yùn)动所(suǒ)需要的暗物(wù)质比(bǐ)例是(shì)一致的。这(zhè)就(jiù)意味着(zhe)。

用了一个简单的理论(lùn)框架，就很好地解(jiě)释了(le)很多不同的观(guān)测结果。而(ér)暗(àn)物质的本质就是宇(yǔ)宙(zhòu)当中存在着某种(zhǒng)类(lèi)型的粒子，它们不(bù)参与任何其他的电磁(cí)作用，只(zhǐ)通过(guò)引力来(lái)相互作用。所以如果能够找到这种粒子(zi)的(de)存在，就(jiù)相当于找到了(le)暗物质(zhì)存在的实际证(zhèng)据(jù)。这种粒子到底是(shì)什么？科(kē)学家们已经提出了数十种的假想目(mù)标(biāo)，而要寻找这些不同的(de)目标粒子所需要(yào)的实验方(fāng)式也不相同。在过去的(de)几十年(nián)当中，人(rén)类为了寻找这(zhè)些(xiē)看不(bù)见、摸(mō)不到，几乎(hū)不会(huì)与常规物质(zhì)相互作用的“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次(cì)的实验，却没有任何实质性的(de)发现，除了一个地(dì)方，意(yì)大利的格兰萨(sà)索山(shān)，隶属(shǔ)于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下(xià)矿井当中，藏着地球上最大的地学实验室(shì)，这(zhè)个(gè)实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直(zhí)致力(lì)于(yú)寻(xún)找暗物质粒子的周期(qī)性震荡。

衣服为什么晾完会臭，衣服为什么晾完会臭呢"0.7504051863857374" data-type="jpeg" data-w="1234" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/82fd8b93a96870b.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

自1997年以来，这(zhè)里的科学家声称(chēng)观测(cè)到了某(mǒu)种(zhǒng)信号。经过了20多年(nián)的数据收集，人们发现了一个有趣的事情。探测率会(huì)在每(měi)年的6月份达到峰值，然后在(zài)11月降到最低(dī)，而且在20年当中每年(nián)都是(shì)一样。一些科(kē)学(xué)家认为这可能是人(rén)类发现暗物质的第一个直接证据。

但是为什么暗物质会产生(shēng)周期性的年度(dù)信(xìn)号呢(ne)？刚才我(wǒ)们讲了太(tài)阳(yáng)系(xì)正在以220公里(lǐ)/秒的速度围绕(rào)着(zhe)银河系进行(xíng)移动(dòng)，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意味着我们也(yě)在以这样的速度(dù)在穿越着(zhe)暗(àn)物(wù)质流，这个过程中会产生(shēng)相应的振荡，同时(shí)地球又以30公里/秒的速度围绕(rào)太阳进行旋转。所以有半年的时间，地球围绕太阳(yáng)的方向与太阳环绕银(yín)河系(xì)的方向是(shì)一致(zhì)的，而另(lìng)外半年则与之相反。

而在6月(yuè)份(fèn)的(de)时候，地(dì)球(qiú)与太(tài)阳的方向正好达到完全一致，这是(shì)理(lǐ)论上地球穿越暗物质流最快的时(shí)段。而(ér)在11月份，又恰好(hǎo)达到了最慢值。尽管在实际(jì)的(de)情(qíng)况中，太(tài)阳系(xì)相(xiāng)对银河系的平面呈现了60度的(de)倾斜，但是这并不影响这个理论的有效性(xìng)。

因此科学家(jiā)认(rèn)为这可以用来解释，研究(jiū)人员们所观(guān)测到的周期性信(xìn)号。当然(rán)也可能有其他(tā)的(de)情况，造成这(zhè)种年度周期信号的差异也可能是温度、湿度、土壤中的水分(fēn)、高山上的积雪，甚至连意大利游客的数量也符合这个周期的规律。

所以，科学家们(men)又(yòu)在南半球建立了一个(gè)几乎相同的(de)实验室，这里的季节与之前的实验(yàn)室正好相反，而在这里，地球穿过暗物质(zhì)流的运动特(tè)征和第一个实验(yàn)室是一样(yàng)的。

因此，如果在这(zhè)里可以得(dé)到(dào)相同(tóng)的信号，就可以成为暗物质所存在的非常有(yǒu)力的(de)证据了。但(dàn)是由于(yú)这个实验(yàn)室刚刚建(jiàn)成不久，所以(yǐ)截至目(mù)前还无法提供(gōng)相(xiāng)应(yīng)的数据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的(de)望远(yuǎn)镜(jìng)，这(zhè)台(tái)太空(kōng)望(wàng)远镜叫做“南希格雷斯(sī)罗(luó)曼”，它(tā)的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望(wàng)远镜相(xiāng)同，但它的宽视场(chǎng)仪器提供的视野是哈勃(bó)红(hóng)外仪器(qì)的100倍。南希(xī)格(gé)雷(léi)斯罗曼太空望远镜其中一个关键的用途就(jiù)是(shì)探(tàn)索暗(àn)物质背(bèi)后(hòu)的(de)奥秘，对于探测的结(jié)果，我们只(zhǐ)能(néng)拭(shì)目以(yǐ)待了。费米实验室粒子天体物理中心的科学家丹琥珀和(hé)贾森斯特芬(fēn)研(yán)究发现，如果(guǒ)暗物质存在，它(tā)们极(jí)有可能拥有另(lìng)一种(zhǒng)神(shén)秘的效应(yīng)，这种暗物质效应，会支持(chí)宇宙当中生命的诞生，或者说是生命进化的一个重要因素。

如(rú)果这一理论得到进一步的证实(shí)，那么遍布宇宙当中的(de)暗(àn)物(wù)质会不会意味(wèi)着(zhe)人类并不孤单呢？或(huò)许(xǔ)在(zài)宇宙当(dāng)中(zhōng)某个角落的行星上，暗物(wù)质正在通过这(zhè)样的效应创造生命(mìng)。当然(rán)，这(zhè)些推论的大前提是要先找到暗物质(zhì)存在的实(shí)际证据。那么小伙伴(bàn)们，你们觉得暗(àn)物质到底(dǐ)存不(bù)存在呢？喜(xǐ)欢请点赞(zàn)，你的支持是我更新的动力！

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