宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学无法解(jiě)释的“暗物质”？暗物质又究竟是什(shén)么(me)？人类为了(le)寻找暗物质存(cún)在的证据，科(kē)学(xué)家们在过去(qù)的(de)几十(shí)年当中进行了超(chāo)过(guò)50次的长期实验，但是却没有(yǒu)发(fā)现(xiàn)任何的(de)有效证据。除了一个地方，在(zài)1687年(nián)出(chū)版的自然(rán)哲学数学(xué)原(yuán)理一书(shū)中，埃(āi)萨克牛顿(dùn)发表了万(wàn)有引力定律，它揭示了(le)宇宙(zhòu)中天体运动(dòng)的(de)规律。往后(hòu)的几百(bǎi)年来(lái)，当天文学(xué)家们发(fā)现某些天体运行轨道出现异(yì)常(cháng)，不符合(hé)万有(yǒu)引力定律(lǜ)的时候(hòu)，他们就会知道(dào)，周围一定有未知的天体通过引力(lì)在摄(shè)动它的轨(guǐ)道。比(bǐ)如在1846年(nián)，奥本勒维耶(yé)就通过(guò)天王(wáng)星运行轨(guǐ)道的异常，推算并(bìng)且发现了(le)海王星的(de)存在。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星的发现(xiàn)都(dōu)是应用万有(yǒu)引力定(dìng)律所(suǒ)取得重大(dà)天(tiān)文成就的(de)例子。但是这些发现都是(shì)在恒(héng)星系统(tǒng)的尺度当(dāng)中，可当我(wǒ)们上升到(dào)星系或者是星团的尺度，事情就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学(xué)家弗(fú)里茨(cí)兹威基正在研(yán)究和测量后发(fā)星(xīng)系团的质量。这是一个(gè)由数千个星系所组(zǔ)成的巨大星(xīng)系团，这(zhè)些星系被引力束(shù)缚(fù)在一起。测量星系团的质量一般会使用到两(liǎng)种方法，当两种方法结果一致，就可以确(què)定其质量的范围。

第(dì)一种是(shì)获(huò)得其"光(guāng)度学的质量"，需要的(de)数据是测量各个星系的光度。

第二种是动(dòng)力(lì)学(xué)质量的计算，是(shì)利用光谱红(hóng)移(yí)测(cè)量(liàng)星系团中的各个星系(xì)相(xiāng)对(duì)于星系团的(de)运动速度(dù)。当测量(liàng)结果出来之后，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动(dòng)力学质量(liàng)”竟然(rán)是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失了，或者(zhě)说(shuō)这99%的质(zhì)量并不(bù)以(yǐ)可见光的形式所(suǒ)存(cún)在，我(wǒ)们无法看(kàn)到。最诡异的是，在(zài)测量速(sù)度的(de)过程中，兹威基(jī)发现(xiàn)星系团中很多星系的速度比理(lǐ)论上要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些可(kě)见星系的(de)质量所产生(shēng)的引力是无法(fǎ)将它们(men)束缚在星系团(tuán)内的，它(tā)们(men)早就(jiù)应该被抛(pāo)出(chū)星系团之(zhī)外了(le)，除非有一种神(shén)秘的力量在(zài)起(qǐ)作用(yòng)，这(zhè)种(zhǒng)力(lì)量来源于某种(zhǒng)隐形(xíng)的物质。

据此，兹维基提出了这样部分不可见的暗质，它不发散光、吸光、反射光(guāng)，但是它们却(què)占据着宇宙中绝大(dà)部(bù)分(fēn)的质(zhì)量。只是当时的人(rén)们对这样的一种说法不屑(xiè)一顾。

直到(dào)40年之后(hòu)，“暗物质”这(zhè)个词才(cái)再(zài)一次(cì)出现。天文学(xué)家维拉(lā)鲁(lǔ)宾和肯(kěn)特福特在(zài)观(guān)测(cè)仙女座星系中的恒(héng)星运(yùn)动。理论上来说，距(jù)离中心(xīn)越远的恒星在其轨道上(shàng)的运行(xíng)速度(dù)就会越慢(màn)。但是他们观(guān)测的结(jié)果(guǒ)却让人感到(dào)不可思(sī)议(yì)。

随着与中心距离(lí)的增加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是(shì)根据牛顿(dùn)的万有引力定律，在星系当中如(rú)果(guǒ)没有足够大的(de)质量(liàng)来吸引(yǐn)它们(men)，这些外围的恒星(xīng)早就被甩到(dào)宇宙当中(zhōng)了。基于这种(zhǒng)现象，科学家们(men)会使用一(yī)种相对标准的方法(fǎ)来(lái)解释暗(àn)物质的存在，这种方(fāng)法(fǎ)就(jiù)是测量星系当(dāng)中气体(tǐ)在X轴(zhóu)上距离星(xīng)系中(zhōng)心的距离，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋转速度(dù)。如果出现异常的结果，就认(rèn)为(wèi)是由暗物质(zhì)的力量进入(rù)其中。

于是科学家们(men)通过射电望远镜测量了(le)距离(lí)星系中心更(gèng)远(yuǎn)距离的(de)氢元素，发现它(tā)们的(de)旋转(zhuǎn)速意映卿卿如晤什么意思，意映卿卿如晤读音度并不符合牛(niú)顿的力学定律。我们的(de)太阳系也(yě)不例外，太阳(yáng)系位于银(yín)河系的第三悬(xuán)臂之上，距(jù)离银河系中心2.6万光年，根据(jù)万有引(yǐn)力(lì)定律进行计算，太(tài)阳(yáng)系的(de)运(yùn)行速(sù)度应该是(shì)160千米/秒，但实(shí)际上(shàng)，太阳系正在以220千米(mǐ)/秒的速度围绕银河系旋转，这个实际速(sù)度(dù)远远大于理论速度，那(nà)么产(chǎn)生以(yǐ)上这种(zhǒng)向心加(jiā)速度(dù)的(de)原因很可能就是存在着一种我们看不到的物质，是这些暗物质的引力效应将星(xīng意映卿卿如晤什么意思，意映卿卿如晤读音)系聚集在了一起。

也是从(cóng)这时开始，越来(lái)越多的研究人员(yuán)开始相信暗物质(zhì)的存在。科学家根据星系外恒星轨(guǐ)道的速度，估算在星系当中暗(àn)物质的(de)质量占整个星系质量的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(yīn)。在一(yī)项新的研究当中，科学(xué)家们发现，几乎没有引力(lì)效应的遥远恒星之间，也会(huì)出现速度上的微小差异。另外(wài)，天文学家还发现了一个(gè)反常(cháng)的星系，叫(jiào)做(zuò)Agc114905。这个星系距(jù)离(lí)地球大约2.5亿(yì)光年，大小和(hé)银河系不多(duō)，但是(shì)星系当中存在的恒星(xīng)数量却只有银河(hé)系的千分(fēn)之一。

所以在(zài)理(lǐ)论(lùn)上，该星系必须存(cún)在(zài)暗物(wù)质，否则就(jiù)会分(fēn)崩(bēng)离(lí)析(xī)。但是科学家(jiā)们使用最先进的望远镜对其进(jìn)行(xíng)了40个(gè)小时的详细测量之后，发(fā)现星(xīng)系(xì)中(zhōng)的(de)恒星运动是(shì)可以(yǐ)用(yòng)正常的物(wù)质和力学定(dìng)律(lǜ)来解释的。那么又(yòu)有人提(tí)出，也许该星系的暗物质，已经被附近的另一(yī)个大星(xīng)系剥离(lí)了。奇怪的是，它的附(fù)近没有任何星系存在(zài)。造(zào)成这些(xiē)现象(xiàng)的除(chú)了暗物质的假说之外，另一种可(kě)能(néng)就是人类对引力的理解还不够全(quán)面，引(yǐn)力(lì)很(hěn)可能(néng)在(zài)不同尺度空(kōng)间中的工作方式是不同的，这意味(wèi)着在(zài)行星系尺度中的天体会沿(yán)着(zhe)它们的轨道，按照我们(men)所理解(jiě)的方式运动(dòng)。但是上升到(dào)星系和星团的尺度，引力之间的(de)相互作用(yòng)则是不同的方式。对于(yú)在星系团(tuán)之间的(de)相互作用，科(kē)学家还引(yǐn)入(rù)了(le)外部场效(xiào)应的(de)概(gài)念，指的(de)是在数百(bǎi)万光年的规模(mó)上，巨(jù)大的质量之间会产生(shēng)对彼(bǐ)此特殊(shū)的效果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理论(lùn)成立，这意味着我们(men)需要对现在的物(wù)理定律进(jìn)行修(xiū)正，这些(xiē)发现也(yě)让(ràng)很(hěn)多人认为暗物质假说理(lǐ)论就(jiù)此终结。但(dàn)是在宇宙当中还有关(guān)于暗物质存在(zài)的其他的理(lǐ)论证据，这些理(lǐ)论证据(jù)是蒙德理(lǐ)论所没法解释的(de)“引力透镜”。

意映卿卿如晤什么意思，意映卿卿如晤读音coding="async" data-ratio="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(yì)光(guāng)年的子弹(dàn)星系团(tuán)，由两个碰撞的星系团所组(zǔ)成，类似这样(yàng)的星团，它们大部分的普通质(zhì)量都在星系(xì)的气(qì)体当中。当星(xīng)团以(yǐ)1000万(wàn)公里/小时发生碰撞的时(shí)候，星际气(qì)体(tǐ)的(de)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(lǐ)论(lùn)上，在碰撞(zhuàng)之(zhī)后，子(zi)弹(dàn)星系团大部分的质量将位(wèi)于所有这些气体所在(zài)的中间区域。那么我们(men)通过什(shén)么(me)来验证它的质量区域到底是(shì)不是(shì)集中在中间呢(ne)？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太(tài)空(kōng)望远镜传(chuán)回了宇宙(zhòu)当中第一张全彩(cǎi)的(de)高(gāo)清照(zhào)片，在照(zhào)片中我们可(kě)以明显地看到很多星系(xì)似乎(hū)被(bèi)拉伸产生了巨大的形变。其(qí)实(shí)这(zhè)些星系本身并不是真的被扭曲(qū)了，也不是韦伯望(wàng)远镜出了什么问题，而是这样极遥远的(de)天(tiān)体和我们地球(qiú)上的(de)观测者(zhě)之间。被一个质(zhì)量超级巨大的天(tiān)体遮挡，这个超大质量的东(dōng)西的引力，会使身后更遥(yáo)远星系的(de)光都发生了扭曲(qū)。这个现象(xiàng)就是引(yǐn)力透镜效应。这个巨大(dà)的天体可能是超大质量(liàng)的黑洞(dòng)或者(zhě)是(shì)暗物质。

所(suǒ)以当人们对子弹星系团观测(cè)的时候，发现它的(de)大(dà)质量(liàng)区(qū)域并不是在中间，而是在(zài)两侧。所(suǒ)以(yǐ)最(zuì)好的解释方法就(jiù)是当星团发生全(quán)部(bù)的碰撞(zhuàng)时，可被观(guān)测到的(de)质量气体被卡在了中(zhōng)间，暗物质则直接通过了(le)这个区域，并(bìng)在两(liǎng)边(biān)形成(chéng)了引力透镜。对子弹星系团(tuán)的引力透镜(jìng)研究也被认为是暗物质(zhì)存(cún)在的(de)迄今为止最好的理(lǐ)论证据。

除此(cǐ)之(zhī)外(wài)，还(hái)有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大(dà)爆炸开始，38万年之后，可见光终于可以畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经过了(le)130多(duō)亿年之后，这些光在宇宙空(kōng)间背(bèi)景上留下了各相同性的微波辐(fú)射。其(qí)中红色的部分表示温度较(jiào)高的(de)区域，蓝色则表示相(xiāng)对较冷的(de)区域，但实际上它们(men)之间的温差只(zhǐ)有(yǒu)万分之一。

科(kē)学家们通过对前(qián)景背景分离后(hòu)的(de)二值图像进行(xíng)连(lián)通域提取(qǔ)和标记(jì)之后发现，如果宇(yǔ)宙(zhòu)当中没有暗物质，图形看起(qǐ)来不应该是这样(yàng)的，而随着暗物质的增加(jiā)，一些峰值的幅(fú)度会减小(xiǎo)，才变(biàn)得看起(qǐ)来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波背景辐射的测(cè)量值(zhí)，我们需要的暗物质大约是普通(tōng)物质的5倍。这个数字与解释星系当中恒(héng)星运动所需要的暗物质比例是一致的(de)。这就意味着。

用了一个(gè)简单(dān)的理论框架，就很好地解(jiě)释(shì)了很多(duō)不同(tóng)的观(guān)测结果。而暗(àn)物质的本质就是宇宙当中(zhōng)存在着(zhe)某种(zhǒng)类型的粒子，它(tā)们不参(cān)与任何其(qí)他的电磁作用，只通(tōng)过引力来(lái)相互作用。所以如果能够找(zhǎo)到这种粒子(zi)的存在(zài)，就相(xiāng)当(dāng)于找(zhǎo)到了暗物质存在的实际证(zhèng)据。这种粒子到底是什么？科学家们已经提出了数十种的假想目标，而要寻(xún)找这些不同(tóng)的目(mù)标粒子所需要(yào)的实验方式也不相同(tóng)。在(zài)过去的(de)几十(shí)年当中，人(rén)类(lèi)为(wèi)了寻找这些(xiē)看(kàn)不见、摸不到，几乎不会与常规物质相互(hù)作用的“暗物质(zhì)”，科学家们(men)已经进行了超过50次的实验，却(què)没有任何实(shí)质(zhì)性的发现(xiàn)，除了一个地(dì)方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在(zài)山下1400米处(chù)的地下矿井(jǐng)当中，藏(cáng)着地球上最大(dà)的地学实验(yàn)室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层(céng)楼高的(de)探测(cè)器，一直致力于寻(xún)找(zhǎo)暗物质粒(lì)子的周期性震(zhèn)荡(dàng)。

自1997年以来，这里(lǐ)的科学家声称观(guān)测到(dào)了某(mǒu)种(zhǒng)信号。经过了20多年的数据收集，人们发现了(le)一个(gè)有趣的事情。探(tàn)测率会(huì)在每年的6月(yuè)份达到峰值，然(rán)后在11月(yuè)降到最低，而且在(zài)20年(nián)当中每(měi)年都(dōu)是一(yī)样。一些科(kē)学家(jiā)认为(wèi)这可能(néng)是人类(lèi)发现暗物质的第一个直(zhí)接(jiē)证据。

但是为(wèi)什么(me)暗物质会产(chǎn)生周期性(xìng)的年(nián)度信号呢？刚(gāng)才我们讲了(le)太阳(yáng)系正(zhèng)在以(yǐ)220公里/秒(miǎo)的速(sù)度围绕(rào)着银(yín)河系进(jìn)行移动，那么如果(guǒ)暗物(wù)质存(cún)在宇宙(zhòu)当(dāng)中，这意味着我们也(yě)在(zài)以(yǐ)这样的(de)速度在(zài)穿(chuān)越着暗(àn)物质流(liú)，这个过程中(zhōng)会产生相(xiāng)应的振荡(dàng)，同时(shí)地(dì)球又以(yǐ)30公里/秒的(de)速(sù)度围绕太阳进(jìn)行旋(xuán)转(zhuǎn)。所(suǒ)以(yǐ)有半年的时间，地球(qiú)围绕太(tài)阳的方向与太阳环(huán)绕银河系的方向是一致的，而另外半年则与之相反。

而在6月份的(de)时候，地球(qiú)与太阳的(de)方向(xiàng)正好(hǎo)达到完(wán)全一(yī)致，这是理论上地球穿越暗物质(zhì)流(liú)最快的时段。而在(zài)11月份，又恰好达到(dào)了最慢值。尽(jǐn)管(guǎn)在实际(jì)的情况(kuàng)中，太阳系相对银河(hé)系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影(yǐng)响这个理论(lùn)的(de)有效性(xìng)。

因此科(kē)学(xué)家(jiā)认(rèn)为这可(kě)以用(yòng)来(lái)解释，研究人(rén)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(chéng)这种年度周期信号的差异也(yě)可能是(shì)温度、湿度、土(tǔ)壤中的水分、高(gāo)山(shān)上的积雪，甚至连意(yì)大利游(yóu)客的数(shù)量也(yě)符合(hé)这(zhè)个周期的规律。

所以，科学(xué)家们又(yòu)在南半球建立(lì)了一个几乎相同的实(shí)验室，这里(lǐ)的季节与之前的实验室正好相反，而(ér)在(zài)这里，地球(qiú)穿(chuān)过暗物质流的运动特征和(hé)第一个实验室(shì)是一样(yàng)的。

因此，如果在这里(lǐ)可(kě)以得到(dào)相同的(de)信(xìn)号，就可以成为暗物质所存在的非常有(yǒu)力(lì)的证(zhèng)据了。但是由于这个实验室刚刚建成不(bù)久，所以截(jié)至目前还无法(fǎ)提(tí)供相应的数据(jù)支(zhī)持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一(yī)台(tái)新(xīn)的望远镜(jìng)，这台太空(kōng)望远镜叫做“南(nán)希(xī)格(gé)雷(léi)斯罗曼”，它的主镜大小跟(gēn)哈勃望(wàng)远镜(jìng)相同，但它的(de)宽视场仪器提供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南(nán)希格雷斯罗曼太空望(wàng)远镜其中一(yī)个关键的用途就(jiù)是探(tàn)索暗物质背(bèi)后的(de)奥秘，对于探测的结(jié)果，我们只能(néng)拭目以待了。费米实验室粒子天体物理中心的科学(xué)家丹琥珀(pò)和贾森斯(sī)特(tè)芬研究发现，如果暗(àn)物质(zhì)存(cún)在，它们极有(yǒu)可能拥有(yǒu)另一种神(shén)秘的效(xiào)应，这种(zhǒng)暗(àn)物质效应(yīng)，会(huì)支持宇宙当中生命的诞(dàn)生(shēng)，或者(zhě)说是(shì)生命(mìng)进化的一个重要因(yīn)素。

如果这一理(lǐ)论得到(dào)进一(yī)步的证(zhèng)实，那(nà)么遍布宇宙(zhòu)当中的暗物质会不(bù)会意味着人类并不孤单呢(ne)？或许在(zài)宇(yǔ)宙当中某个角落的行星(xīng)上，暗(àn)物(wù)质正在通过(guò)这样(yàng)的效(xiào)应创造生命。当然，这(zhè)些推论的大前提是要先找(zhǎo)到暗(àn)物质存在的实(shí)际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质(zhì)到底存不存(cún)在呢？喜欢请点赞，你的支持是我(wǒ)更新(xīn)的动(dòng)力！

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