宇宙是(shì)“人为制造(zào)”的(de)？为(wèi)何会存在科学无(wú)法(fǎ)解释的“暗物质(zhì)”？暗(àn)物质又究竟是什么？人类为了寻(xún)找(zhǎo)暗物质存在的证据，科(kē)学家们(men)在过去的几十年当中进(jìn)行了超过50次(cì)的长期实验(yàn)，但是却没有发现(xiàn)任何的有效证据。除了一(yī)个(gè)地方，在1687年出版(bǎn)的自然哲(zhé)学(xué)数学原理一书(shū)中，埃萨克(kè)牛顿发表(biǎo)了万(wàn)有引力(lì)定律，它揭(jiē)示了宇宙中(zhōng)天体运动的规律。往后的几百(bǎi)年(nián)来，当天文学(xué)家(jiā)们发现某些天体运行轨道出现(xiàn)异常，不符合(hé)万(wàn)有引(yǐn)力定律的时(shí)候，他(tā)们(men)就会知(zhī)道，周围一(yī)定(dìng)有未知的天体通(tōng)过引力在(zài)摄动它的(de)轨道。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(suàn)并(bìng)且发现了海王(wáng)星的存(cún)在。另外，哈(hā)雷(léi)彗星、冥(míng)王星的发现都是应用万有引力(lì)定(dìng)律所取得(dé)重大(dà)天文成就的(de)例子。但(dàn)是这些发现都(dōu)是在恒星系统的尺(chǐ)度当中，可当(dāng)我们上升(shēng)到(dào)星系或者是(shì)星团的尺度，事(shì)情就开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里茨兹威基正在(zài)研(yán)究和测量后发(fā)星系团(tuán)的质量。这是一个(gè)由(yóu)数(shù)千个(gè)星系所(suǒ)组成的巨大(dà)星系团，这些星(xīng)系被(bèi)引力束缚在(zài)一起。测量星(xīng)系团的质量一般(bān)会使用到两种方法，当两种方法结果一致，就可以确定(dìng)其(qí)质量的范围。

第一种是获得其(qí)"光(guāng)度学的质量(liàng)"，需要的数(shù)据(jù)是测量(liàng)各(gè)个星(xīng)系的(de)光(guāng)度。

第二种是动力学质量的(de)计算，是利用光谱红移测量星系团中(zhōng)的各个星系相对于(yú)星系团的运动速度。当测量结(jié)果出(chū)来之后，兹威基彻(chè)底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质(zhì)量”的400倍(bèi)。这意味着(zhe)，后发座星(xīng)系团有(yǒu)99%的质量消(xiāo)失了，或者说(shuō)这99%的质量(liàng)并不以可见光的(de)形式所存(cún)在，我们无法看到。最诡异的(de)是，在测量速度(dù)的过程(chéng)中，兹威基发现星系团中很多星(xīng)系的速度比理论上要快得多，按照(zhào)牛顿的运动学(xué)定(dìng)律，仅靠这些可(kě)见星系的质量所产生(shēng)的引力是无(wú)法将它(tā)们(men)束(shù)缚在星系团(tuán)内的，它们早(zǎo)就应该被抛出星系(xì)团之(zhī)外了，除非有一(yī)种神秘的力量在起作用，这种力量(liàng)来(lái)源(yuán)于(yú)某种隐形的物质。

据此(cǐ)，兹(zī)维基提出了这样部分不可(kě)见(jiàn)的(de)暗质，它不(bù)发散(sàn)光、吸(xī)光、反射(shè)光(guāng)，但是它(tā)们却占据着宇宙中绝大部分(fēn)的质量。只是(shì)当时(shí)的人们对这样的一(yī)种说法(fǎ)不(bù)屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗(àn)物质”这个词才(cái)再一次出现。天文(wén)学家维拉鲁宾和肯特福(fú)特在(zài)观(guān)测仙女座星系中(zhōng)的恒(héng)星运动(dòng)。理论(lùn)上来说，距离中心越远的恒星(xīng)在其(qí)轨道上的运行速(sù)度就会越(yuè)慢。但是他们观测的结果(guǒ)却让人感到不可(kě)思议。

随着与中心(xīn)距离(lí)的增加，恒星的旋(xuán)转速度几乎保持不变。可(kě)是根(gēn)据牛(niú)顿(dùn)的万有引力定律，在星系当中如果没有(yǒu)足够大的质(zhì)量来吸(xī)引它们(men)，这些外围的(de)恒(héng)星早就被甩到宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。基于这种现象，科学家们(men)会使(shǐ)用一种相对(duì)标(biāo)准(zhǔn)的方法来解(jiě)释暗物质的存在，这种方法就是测量星系当中气体在X轴上距离(lí)星系中心(xīn)的距离，以(yǐ)及在Y轴(zhóu)上(shàng)气(qì)体的旋转(zhuǎn)速度。如果(guǒ)出现异常的(de)结果(guǒ)，就认为是由暗(àn)物质(zhì)的(de)力量进入其中。

于是科学(xué)家们通过射(shè)电望远镜测量了距离星系中心更远(yuǎn)距离的(de)氢元素，发(fā)现它们的(de)旋转速度并不符合牛顿的力学(xué)定律。我们(men)的太阳系也不(bù)例外(wài)，太(tài)阳系位(wèi)于(yú)银河(hé)系的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年(nián)，根据万有引力定律进(jìn)行计(jì)算，太阳系的运行速度应该是(shì)160千米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正(zhèng)在以(yǐ)220千米/秒的速度(dù)围绕银河系旋转，这个(gè)实际(jì)速度远远大于理论速度，那么(me)产生(shēng)以上这(zhè)种(zhǒng)向心加(jiā)速(sù)度的(de)原因很可能就(jiù)是存(cún)在着一种(zhǒng)我们看不到的物质，是这些暗物质(zhì)的引(yǐn)力效应将星系聚(jù)集在了一起。

也是从这(zhè)时(shí)开始，越来(lái)越多的(de)研(yán)究人员开始相(xiāng)信(xìn)暗物质的存在。科学家根(gēn)据星(xīng)系外恒(héng)星轨道的速度，估算在星系当中暗物质的(de)质量占整个星系质量的(de)85%。但(dàn)是(shì)，暗物(wù)质并不是唯(wéi)一可以解(jiě)释这个现象的(de)原因。在一项新的研究当中，科学(xué)家们发现，几(jǐ)乎没有引(yǐn)力效应的遥远恒星之间，也(yě)会(huì)出现速度上的微(wēi)小差异。另外(wài)，天(tiān)文学家还发(fā)现了一个反常(cháng)的星系(xì)，叫做(zuò)Agc114905。这个(gè)星系(xì)距离地(dì)球大约(yuē)2.5亿光年(nián)，大小(xiǎo)和银(yín)河系不多，但是星系当(dāng)中(zhōng)存在的恒星数(shù)量(liàng)却只有(yǒu)银(yín)河系(xì)的千分之一。

所以在理论(lùn)上，该星系必须存在暗物质，否则就会(huì)分崩离析。但是科学(xué)家们使(shǐ)用(yòng)最(zuì)先(xiān)进的(de)望远镜对其进行了(le)40个小(xiǎo)时的详细测量之后，发现星系中的恒(héng)星运动是可以用正常的物质和力(lì)学定(dìng)律(lǜ)来解(jiě)释(shì)的(de)。那么(me)又(yòu)有人提出(chū)，也许该星系的暗(àn)物质，已经被附近的另一个大(dà)星(xīng)系剥离(lí)了。奇怪的是，它(tā)的附近没(méi)有任何星系存在。造成(chéng)这些现象(xiàng)的除了暗物质(zhì)的假说之外，另一种(zhǒng)可能就(jiù)是人类(lèi)对引力的理解(jiě)还不够全(quán)面，引力很可能(néng)在不同尺(chǐ)度空间中(zhōng)的工(gōng)作方式是不同(tóng)的，这意(yì)味着在行星系尺度中(zhōng)的天体会(huì)沿着它(tā)们(men)的轨道(dào)，按照(zhào)我们所(suǒ)理(lǐ)解的方式(shì)运动。但是上升到(dào)星系和星团的(de)尺度，引力之间的相(xiāng)互作用则是不同的方式。对于在星系团(tuán)之(zhī)间的(de)相互作用，科学(xué)家还(hái)引入了外部(bù)场(chǎng)效(xiào)应的概(gài)念，指(zhǐ)的是在数百(bǎi)万光年(nián)的规模(mó)上，巨(jù)大的质量之间(jiān)会产生对彼(bǐ)此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论成立，这(zhè)意味着我们(men)需要对现在(zài)的物(wù)理定律进行修正，这些发现(xiàn)也让很多人(rén)认(rèn)为(wèi)暗物(wù)质(zhì)假说理论(lùn)就此(cǐ)终结。但是在宇宙当中还(hái)有关于(yú)暗物质存在的(de)其他的理论证据，这些(xiē)理论证(zhèng)据(jù)是蒙德理论所没法解释(shì)的“引力(lì)透镜”。

笑颜如花和笑靥如花有什么区别呢，笑靥如花还是笑颜如花o="0.5597331716191631" data-type="jpeg" data-w="1649" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/18fc0a6e444b507.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

径向(xiàng)距离为37亿光年的(de)子弹星系(xì)团，由两个碰撞(zhuàng)的星系团所组(zǔ)成，类(lèi)似这样的星团，它(tā)们大部分的(de)普(pǔ)通质(zhì)量都在星系的气(qì)体当中。当(dāng)星团(tuán)以1000万公里(lǐ)/小时发生碰撞的(de)时候，星际气体的相互作用就会导致温度的急剧升(shēng)高，速度(dù)大幅降低。所(suǒ)以在理论上，在碰撞(zhuàng)之后，子(zi)弹星系团(tuán)大部(bù)分(fēn)的质量将位(wèi)于所有(yǒu)这(zhè)些气(qì)体所(suǒ)在(zài)的中间区域。那么我(wǒ)们通过什么(me)来验证(zhèng)它的质量(liàng)区域到底是不是集中在中(zhōng)间呢(ne)？前不久，詹(zhān)姆斯(sī)韦伯太(tài)空望远镜传(chuán)回(huí)了宇宙当中第一张全彩的(de)高清照片，在照片(piàn)中我们可以明显地看到很多(duō)星系似乎被拉伸(shēn)产生了巨大的形变。其实这些星系本身并不是真的被扭曲了，也(yě)不是(shì)韦伯望远(yuǎn)镜(jìng)出了什(shén)么问题，而是这样极(jí)遥远(yuǎn)的天体和我们地球(qiú)上的观测者(zhě)之间(jiān)。被一个质量超(chāo)级(jí)巨大的天体遮挡，这个超大(dà)质量的东(dōng)西的引力，会使身后更(gèng)遥远(yuǎn)星系的光都发(fā)生了扭(niǔ)曲。这个现(xiàn)象就是引力透镜效应。这个巨大的天体可能是(shì)超大质量的黑(hēi)洞(dòng)或者(zhě)是暗物质。

所以当人们对子弹(dàn)星(xīng)系(xì)团观测的时候，发(fā)现它(tā)的大质量(liàng)区域并不是在中(zhōng)间(jiān)，而是(shì)在(zài)两(liǎng)侧。所(suǒ)以(yǐ)最好(hǎo)的解(jiě)释(shì)方法就是(shì)当星团发(fā)生全部(bù)的碰撞(zhuàng)时，可(kě)被观测(cè)到的质(zhì)量(liàng)气(qì)体被卡在了中间，暗物质则直接通(tōng)过(guò)了这个区域，并在两边(biān)形成了引力透镜(jìng)。对子弹(dàn)星系团的引力(lì)透镜研(yán)究也被认为是暗(àn)物质(zhì)存(cún)在的(de)迄今为止最好(hǎo)的(de)理论证(zhèng)据。

除此(cǐ)之外，还有(yǒu)来自宇(yǔ)宙当中最(zuì)古(gǔ)老(lǎo)的(de)光。从宇(yǔ)宙(zhòu)大(dà)爆炸开始，38万年之后，可见光(guāng)终于可以畅通无(wú)阻地穿越在宇宙当中了。经(jīng)过了130多亿(yì)年(nián)之后，这些光在宇宙空间(jiān)背景(jǐng)上留(liú)下了(le)各相(xiāng)同性的微波辐(fú)射。其中红(hóng)色的部分表示温(wēn)度较高的区域，蓝色则(zé)表示相对较冷的区(qū)域，但实际上它们之(zhī)间的温差(chà)只(zhǐ)有(yǒu)万(wàn)分之一。

科学家们通过对前景背景分离后的二值图(tú)像进(jìn)行连(lián)通域提取和标记之后发现，如果宇宙当(dāng)中(zhōng)没(méi)有暗物质，图形看起来不(bù)应该是这样的，而随着暗(àn)物质(zhì)的增加，一些峰值的幅度会减(jiǎn)小，才变得看(kàn)起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背(bèi)景(jǐng)辐射的测量值，我(wǒ)们需要的暗物质大约是普通物(wù)质的5倍。这个数字与解(jiě)释星系当中(zhōng)恒星运动所(suǒ)需要的(de)暗物(wù)质(zhì)比(bǐ)例是一致的。这就意味着。

用了一个(gè)简单(dān)的理论框架，就很(hěn)好地解释了很多不(bù)同的(de)观测结果(guǒ)。而暗物质(zhì)的本质(zhì)就是宇宙当中存在(zài)着某种(zhǒng)类(lèi)型的粒子，它(tā)们(men)不参与任(rèn)何其他的电磁作用，只通过引(yǐn)力来相(xiāng)互作用(yòng)。所以(yǐ)如果能够找(zhǎo)到这种粒(lì)子(zi)的存在(zài)，就相当于(yú)找到了暗物质(zhì)存在(zài)的(de)实际证据。这种粒子(zi)到底(dǐ)是什么？科(kē)学家们已经提出了数十(shí)种的假(jiǎ)想目标，而要寻找这些(xiē)不同的目标(biāo)粒子(zi)所需(xū)要的实验方式也(yě)不相同(tóng)。在过去的几十年当中，人类为了寻找这些看不见、摸不到，几(jǐ)乎(hū)不会与常规(guī)物(wù)质相互作用(yòng)的“暗物(wù)质”，科学家(jiā)们已经进行了超(chāo)过50次(cì)的(de)实(shí)验，却(què)没(méi)有任(rèn)何实质(zhì)性的发(fā)现(xiàn)，除了一个地方，意大利(lì)的格兰萨(sà)索山，隶属于阿(ā)尔卑(bēi)斯(sī)山脉。

在(zài)山下1400米处的地下矿井当中，藏着地(dì)球上最大的地学(xué)实验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高的探测器，一直(zhí)致力于寻找暗物(wù)质粒子的周期(qī)性震荡。

自(zì)1997年以来，这里的科(kē)学家声(shēng)称观测到了某(mǒu)种信号。经过了20多(duō)年(nián)的数(shù)据收集，人们(men)发现了(le)一(yī)个有(yǒu)趣(qù)的事情。探测率会在每年的6月份(fèn)达到峰值，然(rán)后在11月(yuè)降到最低(dī)，而(ér)且在20年当中每年都是一(yī)样。一些科学家认为(wèi)这(zhè)可能是人类(lèi)发(fā)现(xiàn)暗物质的第一个直接证据。

但(dàn)是为(wèi)什么暗物(wù)质会产(chǎn)生周期性的(de)年度信号呢？刚(gāng)才我们讲了(le)太阳系正在以(yǐ)220公里/秒的速度围绕(rào)着银河系(xì)进行移动，那么如(rú)果暗物质存(cún)在宇宙当中(zhōng)，这意味着我们(men)也(yě)在以这(zhè)样的速度(dù)在穿越着暗物质流，这个过程中会(huì)产生(shēng)相应(yīng)的振荡，同时地球(qiú)又(yòu)以30公里/秒(miǎo)的(de)速度(dù)围绕(rào)太阳进行旋(xuán)转(zhuǎn)。所以有半年(nián)的时间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银河系的(de)方向是一致的，而(ér)另外半(bàn)年则与之相反。

而在笑颜如花和笑靥如花有什么区别呢，笑靥如花还是笑颜如花(zài)6月份(fèn)的时候，地球与(yǔ)太(tài)阳的方向正好达(dá)到完全一致，这是理论上(shàng)地球穿越暗物(wù)质流最快的时段(duàn)。而(ér)在11月份，又恰好达到了最慢值。尽(jǐn)管在实际的情况(kuàng)中，太(tài)阳(yáng)系相对银河系的平面(miàn)呈现了60度的倾(qīng)斜，但(dàn)是这(zhè)并(bìng)不影响这(zhè)个(gè)理(lǐ)论的有效性。

因此科学家认为这可以用来(lái)解释，研究(jiū)人员们(men)所观测到的(de)周期性信号。当然也可能有其他(tā)的情况，造成(chéng)这种年度周期信号的差(chà)异也可能是(shì)温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至连意(yì)大利游客的(de)数量(liàng)也符合这个周期的规(guī)律。

所(suǒ)以，科学家们(men)又在(zài)南半球建立了一个(gè)几乎相同的实验室，这(zhè)里的季节与之前(qián)的(de)实验室(shì)正好相反(fǎn)，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(guǒ)在这里(lǐ)可以得到相同(tóng)的信号，就可以成为暗物(wù)质所存在的(de)非常有力的证据了(le)。但是由于(yú)这个实验室刚刚建成不久，所以截至目前还无法(fǎ)提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一(yī)台新的(de)望远(yuǎn)镜，这台太空望(wàng)远镜叫做“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟(gēn)哈(hā)勃望远镜相同(tóng)，但它的宽视场仪器(qì)提供(gōng)的(de)视野(yě)是哈(hā)勃红外仪(yí)器(qì)的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜(jìng)其(qí)中一个关键的用途(tú)就是探索(suǒ)暗物(wù)质背后的(de)奥秘，对于探测的结果，我们(men)只能(néng)拭目以(yǐ)待(dài)了(le)。费米实验(yàn)室粒子天体物理中心的科学家丹琥珀(pò)和(hé)贾森斯特芬研究发现(xiàn)，如果(guǒ)暗物(wù)质(zhì)存在，它们极有(yǒu)可能拥有(yǒu)另一种神秘的效应，这种暗物(wù)质效应，会支持宇(yǔ)宙当中(zhōng)生命的诞(dàn)生，或者说是生命进化的一个重(zhòng)要因素。

如果这一理(lǐ)论得到进一步(bù)的(de)证实，那(nà)么遍(biàn)布宇宙当中的暗物质会不(bù)会(huì)意(yì)味着人类(lèi)并(bìng)不孤单(dān)呢？或许(xǔ)在宇(yǔ)宙(zhòu)当中某个角落(luò)的行星上(shàng)，暗物(wù)质正在通过这样的效应创造(zào)生(shēng)命。当然(rán)，这(zhè)些推论的大前提是要(yào)先找到暗物(wù)质存在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物(wù)质到(dào)底(dǐ)存(cún)不存(cún)在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支持是我更(gèng)新的动力！

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