宇宙是“人为制造”的？为何会存(cún)在(zài)科学无法解(jiě)释的“暗物质”？暗物质又(yòu)究竟是什么(me)？人类为了寻(xún)找暗物(wù)质(zhì)存在的(de)证(zhèng)据，科学家(jiā)们(men)在过去(qù)的几十年当中进行了(le)超过50次的长期实验，但(dàn)是却没有发(fā)现任(rèn)何(hé)的有效证据。除(chú)了(le)一个地方，在1687年出版(bǎn)的(de)自然哲学数学原理(lǐ)一书(shū)中(zhōng)，埃(āi)萨克牛顿发表了万有引力定律(lǜ)，它(tā)揭(jiē)示了宇宙中天(tiān)体运动的(de)规律。往后(hòu)的(de)几(jǐ)百年来，当天文学(xué)家(jiā)们发现某些天体(tǐ)运(yùn)行轨(guǐ)道出现异(yì)常(cháng)，不符合万有(yǒu)引力定律的时候，他们就会知道，周围一定(dìng)有未知的天体通过(guò)引(yǐn)力在摄动它的轨(guǐ)道(dào)。比如(rú)在(zài)1846年，奥本勒维耶就通过天王星运(yùn)行轨道(dào)的异常，推算并(bìng)且发现(xiàn)了海(hǎi)王星的存在。另(lìng)外(wài)，哈(hā)雷彗星、冥(míng)王星的发现都(dōu)是(shì)应(yīng)用万有引力定律所取得重大天文成就的例子。但(dàn)是这(zhè)些发现都是(shì)在恒星系统的尺度当中(zhōng)，可当我们上(shàng)升到(dào)星系(xì)或者是(shì)星团(tuán)的(de)尺度，事(shì)情就开始(shǐ)变(biàn)得(dé)诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物(wù)理学家弗里茨(cí)兹(zī)威基正在研究和测量(liàng)后发星系团(tuán)的(de)质(zhì)量(liàng)。这是一个由数千个(gè)星(xīng)系(xì)所组成的巨(jù)大(dà)星系团，这些(xiē)星系(xì)被引力束缚在一起。测量星(xīng)系(xì)团(tuán)的质量一般会使用到两(liǎng)种方法，当(dāng)两种方(fāng)法结果一致，就可以确定其(qí)质量的范围(wéi)。

第(dì)一种是获得(dé)其"光度学的质量"，需要的(de)数据是(shì)测(cè)量各个星系的光度。

第(dì)二种是动力学质(zhì)量的计算，是利用光谱红(hóng)移测量星系团中的各个星系相对于(yú)星系团的运动速度(dù)。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光(guāng)度学质(zhì)量(liàng)”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星系(xì)团有99%的(de)质量消失了，或者(zhě)说(shuō)这99%的质(zhì)量并不以可(kě)见光的形式(shì)所存在(zài)，我(wǒ)们无法看到。最诡异(yì)的是(shì)，在测量速度的过程中(zhōng)，兹威基发现星系团中很多星(xīng)系的速(sù)度比(bǐ)理论上要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些(xiē)可见星系的(de)质(zhì)量所(suǒ)产(chǎn)生(shēng)的引力是无法将(jiāng)它们束缚在(zài)星系团内的，它们早就应该被(bèi)抛(pāo)出星系团之外了，除非有一种(zhǒng)神秘的力量(liàng)在起作用(yòng)，这种(zhǒng)力量来源(yuán)于(yú)某(mǒu)种(zhǒng)隐形的物质。

2024年房价会继续下跌吗e="jpeg" data-w="1479" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/46f985a9e4c3e7e.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

据(jù)此，兹维基提(tí)出了这样部(bù)分不可见的暗质，它不发散光、吸光、反(fǎn)射光，但是它们(men)却占据着宇宙中(zhōng)绝大部分的质量。只是(shì)当时的人们对这样的(de)一种说法不(bù)屑一顾。

直(zhí)到40年之后(hòu)，“暗(àn)物质”这个词才再一(yī)次(cì)出(chū)现。天文学家(jiā)维拉鲁宾和(hé)肯(kěn)特(tè)福特(tè)在观测仙女座星系中的恒星运动(dòng)。理(lǐ)论上来说，距离中心越远(yuǎn)的恒星在其(qí)轨道上的运行速度(dù)就(jiù)会越慢。但是(shì)他们观测的结果却让(ràng)人感(gǎn)到不可思议。

随(suí)着与(yǔ)中心距离的增加，恒星的(de)旋(xuán)转速度几乎保持(chí)不变(biàn)。可是根据牛(niú)顿(dùn)的万有引力(lì)定律，在(zài)星(xīng)系当中如果没(méi)有足够大的质量来吸引它们(men)，这些外围的(de)恒星(xīng)早就被(bèi)甩到宇宙当中了(le)。基(jī)于这种现象，科(kē)学家们会使用一种相对标准的方法来(lái)解(jiě)释(shì)暗物质的存(cún)在，这种方法就是测量星系(xì)当中气(qì)体在X轴(zhóu)上距(jù)离星系中(zhōng)心的(de)距离，以及在(zài)Y轴上(shàng)气(qì)体的旋转速(sù)度(dù)。如果出现(xiàn)异常的结(jié)果，就认为是由暗物(wù)质的力量进(jìn)入其(qí)中。

于是科学家们通过射电(diàn)望远镜测量了距(jù)离星系中心更远(yuǎn)距离的氢元素，发(fā)现它(tā)们的旋转速度并(bìng)不符合牛(niú)顿的力(lì)学定律(lǜ)。我们的太阳系也(yě)不例外，太阳系位于(yú)银河(hé)系的第三悬臂之(zhī)上，距离银河系中心2.6万(wàn)光(guāng)年，根据万(wàn)有引力定律进(jìn)行计算(suàn)，太阳系(xì)的运(yùn)行速度应该是160千(qiān)米/秒，但实际上，太阳系正在以(yǐ)220千(qiān)米(mǐ)/秒的(de)速(sù)度(dù)围绕银河(hé)系旋转，这(zhè)个实际速度远远大于理论速度，那么产(chǎn)生(shēng)以上这种向心加速度的(de)原因(yīn)很可(kě)能就是存(cún)在着一(yī)种我们(men)看(kàn)不到(dào)的物质，是这(zhè)些暗(àn)物质的(de)引力效应将星(xīng)系聚集(jí)在(zài)了一起(qǐ)。

也是从这(zhè)时开(kāi)始，越来越多的研究人员(yuán)开始相信暗物质(zhì)的存在。科学家根据星系(xì)外恒星轨(guǐ)道(dào)的(de)速度，估算(suàn)在星系当(dāng)中(zhōng)暗物质的质量(liàng)占整个星系质量的85%。但是，暗物(wù)质(zhì)并(bìng)不(bù)是唯一可以解释这个现象的原因(yīn)。在一(yī)项新的研(yán)究当中(zhōng)，科学家们发(fā)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(de)微小(xiǎo)差异。另外，天(tiān)文学家还发现了一个反常的星(xīng)系，叫(jiào)做Agc114905。这个星(xīng)系距离地球大约2.5亿光年，大小和银(yín)河(hé)系不多(duō)，但是(shì)星系当中存(cún)在的恒星(xīng)数量却只有银河系的千分(fēn)之(zhī)一。

所(suǒ)以在理论上，该星(xīng)系(xì)必须存在暗物质(zhì)，否则就会(huì)分崩离析(xī)。但是科学家们使用(yòng)最先(xiān)进的望远镜(jìng)对(duì)其进(jìn)行(xíng)了(le)40个小时的详细(xì)测量(liàng)之(zhī)后，发现星系中(zhōng)的(de)恒星运动(dòng)是可以用正(zhèng)常(cháng)的物(wù)质和(hé)力学定律来解释的。那么又有人(rén)提出，也许该星系的暗物质(zhì)，已(yǐ)经(jīng)被(bèi)附(fù)近的另一(yī)个大星系剥离了。奇(qí)怪的是，它的附近没有任何星系存(cún)在。造成这(zhè)些现象的除(chú)了暗物质的假说之外，另(lìng)一种可能就是(shì)人类对引力的(de)理解还不(bù)够全面，引力很可(kě)能(néng)在不同尺度空间(jiān)中的工作方式(shì)是不同的，这意味(wèi)着在行星系尺度中的天体会沿着(zhe)它们的(de)轨道，按照我们所理解的方式运(yùn)动。但(dàn)是上升到星系和星团的尺度，引力之(zhī)间的相互作用(yòng)则是(shì)不同的(de)方式。对于在星系团之(zhī)间(jiān)的(de)相互作(zuò)用，科学家还引入了外(wài)部(bù)场(chǎng)效(xiào)应的概念(niàn)，指(zhǐ)的是在数百万光年的(de)规模上，巨大(dà)的质量(liàng)之间会产(chǎn)生对彼此(cǐ)特殊的(de)效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这意味着我们(men)需要对(duì)现在的(de)物(wù)理定律进(jìn)行修正，这些发现也(yě)让很(hěn)多人认为(wèi)暗物质假说理论就此终(zhōng)结。但是在宇宙(zhòu)当中还有关于暗物质存在(zài)的其他的理论证据，这(zhè)些理论证据(jù)是蒙德理论所(suǒ)没法解释的“引力透镜(jìng)”。

径(jìng)向距(jù)离为37亿光年(nián)的(de)子(zi)弹星(xīng)系团，由(yóu)两个碰撞的星系团(tuán)所组成，类(lèi)似这样的星团，它们大部分(fēn)的(de)普通(tōng)质量都在星(xīng)系的(de)气(qì)体当中。当星团(tuán)以(yǐ)1000万公里(lǐ)/小时发生碰撞(zhuàng)的时(shí)候，星际气体的相互作用就会导致温度的急剧升高(gāo)，速度大幅降低。所以在(zài)理论上(shàng)，在(zài)碰撞之后，子弹星(xīng)系团大(dà)部分的质量(liàng)将位(wèi)于所(suǒ)有这些(xiē)气体(tǐ)所在的中间区域。那(nà)么我(wǒ)们通过什么(me)来验证(zhèng)它的质量(liàng)区域到底是不(bù)是集中在(zài)中(zhōng)间呢？前(qián)不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空望(wàng)远镜传(chuán)回了宇宙当中第一张全彩的高清照片，在照片中我们可以明(míng)显地看到很多星系似(shì)乎被拉(lā)伸产生(shēng)了巨大(dà)的形变(biàn)。其(qí)实这些星系本身并不是真(zhēn)的被(bèi)扭(niǔ)曲了，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出了什么(me)问题，而是这样极(jí)遥远的天体和我们地球上的观测者之间(jiān)。被一(yī)个质量超级巨大的天体遮(zhē)挡，这个超大(dà)质量的东西的引(yǐn)力，会使身后更遥(yáo)远(yuǎn)星系的光都发生(shēng)了扭曲。这(zhè)个现(xiàn)象就是引力透镜效应。这个巨(jù)大的天体可(kě)能是超大质量的黑(hēi)洞或(huò)者是暗物质。

所以(yǐ)当人们对子弹星系(xì)团观测的时候，发(fā)现(xiàn)它的大质量区域并不是在中(zhōng)间，而是(shì)在两侧(cè)。所以最好的解释方法就是当星(xīng)团发生(shēng)全(quán)部的碰撞时(shí)，可(kě)被观测到的质量气体被卡(kǎ)在了中(zhōng)间，暗物质(zhì)则(zé)直接通(tōng)过了这个区域，并在两(liǎng)边形成了(le)引力透镜。对子弹(dàn)星系(xì)团(tuán)的引力透镜研究也被认为是(shì)暗(àn)物(wù)质(zhì)存在的迄(qì)今(jīn)为止最好的理论证(zhèng)据。

除(chú)此之外，还有来自宇宙当中(zhōng)最(zuì)古(gǔ)老的(de)光(guāng)。从宇宙大(dà)爆(bào)炸开始(shǐ)，38万年之(zhī)后，可见光终于可以畅通无(wú)阻地穿越在宇宙当中了(le)。经过了130多亿年之(zhī)后，这些光(guāng)在宇宙空间背景上(shàng)留下了(le)各相同性的(de)微波(bō)辐射(shè)。其中红(hóng)色的部分表(biǎo)示温度较高(gāo)的区域，蓝色则表示相(xiāng)对较冷的区域，但实际上它(tā)们之间的温差只有(yǒu)万分之一。

科学(xué)家们(men)通过对(duì)前景背景分离(lí)后(hòu)的(de)二值图(tú)像进(jìn)行连通域提(tí)取2024年房价会继续下跌吗和标记之(zhī)后发现(xiàn)，如果宇宙(zhòu)当中(zhōng)没有暗物质，图形(xíng)看起来不应该是这(zhè)样(yàng)的(de)，而随着暗物质的增加，一些峰值的幅度会减小，才变得看起(qǐ)来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微波背景辐射的(de)测量(liàng)值，我们需要的暗(àn)物质大约(yuē)是(shì)普通(tōng)物质的5倍(bèi)。这(zhè)个数(shù)字与解释(shì)星系(xì)当中恒星运动所需要的暗物质比例是一(yī)致的(de)。这就(jiù)意味着。

用(yòng)了一(yī)个简单(dān)的理(lǐ)论框架(jià)，就很好地解(jiě)释了很多不同的观测结果。而暗物质的(de)本(běn)质就是宇宙当中存在着(zhe)某种类型(xíng)的粒子，它们不参与任何其他的电磁作用，只通过引力来相互作(zuò)用。所以如果能(néng)够(gòu)找到(dào)这种粒子的存在，就(jiù)相(xiāng)当于找到了暗物质存在的实际证(zhèng)据。这种粒子到底(dǐ)是什(shén)么？科学家(jiā)们已(yǐ)经提出了数(shù)十种(zhǒng)的假想目(mù)标(biāo)，而要寻找(zhǎo)这(zhè)些(xiē)不同(tóng)的目(mù)标(biāo)粒(lì)子所(suǒ)需要(yào)的实验方(fāng)式(shì)也不相(xiāng)同(tóng)。在过去(qù)的几(jǐ)十(shí)年当中，人类为了寻找(zhǎo)这些看不(bù)见(jiàn)、摸不到，几乎不会与常规物质相互作用的“暗物质(zhì)”，科学家们已经进行了超过50次(cì)的实验(yàn)，却没有任何实质性(xìng)的发现，除了一个地方，意大利的格(gé)兰萨索山，隶属于(yú)阿尔卑斯(sī)山脉。

在山下(xià)1400米(mǐ)处(chù)的地下矿(kuàng)井当中，藏(cáng)着地球(qiú)上最大的地学实验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的(de)探测器，一直致力于(yú)寻(xún)找暗(àn)物质粒子的周期性震荡(dàng)。

自1997年以来，这里的科(kē)学家(jiā)声(shēng)称观测到了某种信号。经过了20多年(nián)的数(shù)据收集(jí)，人们(men)发现了(le)一个有趣的事情。探测率(lǜ)会在每年的6月份达到峰值，然(rán)后在(zài)11月降到最低，而且在20年当中每(měi)年都(dōu)是(shì)一样。一些(xiē)科(kē)学家认为(wèi)这可能是人类发现暗物质的(de)第一个直(zhí)接证据。

但是为(wèi)什么暗(àn)物(wù)质会产生周期(qī)性的(de)年度信(xìn)号呢(ne)？刚才(cái)我们讲了太阳(yáng)系正在以(yǐ)220公里/秒的(de)速(sù)度围绕着(zhe)银河系进行移动，那么如果暗物质存在宇宙当中(zhōng)，这意味(wèi)着我们也在以这样的(de)速度在穿越着(zhe)暗物质流，这个过程中会(huì)产生相应的(de)振荡，同时地球又以30公(gōng)里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有半(bàn)年的时间(jiān)，地(dì)球围绕(rào)太阳的方向与(yǔ)太阳环绕银河系的方向(xiàng)是一致的(de)，而(ér)另外半年(nián)则与之相反。

而在6月(yuè)份的时(shí)候，地球与太阳的方向正好(hǎo)达到完全(quán)一致，这是理(lǐ)论上地球(qiú)穿越暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰(qià)好达到(dào)了最(zuì)慢值(zhí)。尽管在(zài)实际的情况中，太阳系(xì)相(xiāng)对银河(hé)系的平面呈现了60度的倾斜，但(dàn)是这(zhè)并(bìng)不影响这个理论的有(yǒu)效性。

因此科学家认为这可以用来解释(shì)，研究人员们所观测到的周期性(xìng)信号。当(dāng)然(rán)也可能有其他的情况，造成(chéng)这种年度(dù)周期信号(hào)的差异也(yě)可能是温度、湿(shī)度、土(tǔ)壤中的水分、高(gāo)山上(shàng)的(de)积雪(xuě)，甚至连(lián)意大利游客的数量也符合(hé)这个周期的规(guī)律(lǜ)。

所以，科学家们(men)又在南半球(qiú)建立了一个几乎相同的实验室(shì)，这里的季节与之前的实验室(shì)正好相反，而在这里，地球(qiú)穿(chuān)过(guò)暗(àn)物质流(liú)的运(yùn)动(dòng)特征和(hé)第(dì)一个实验室(shì)是(shì)一样(yàng)的。

因此(cǐ)，如果(guǒ)在这里可以得到相(xiāng)同的(de)信号，就可以成为(wèi)暗物质所存在的(de)非常(cháng)有力的(de)证据了。但是由于这个(gè)实验室刚刚建成不久(jiǔ)，所以(yǐ)截至(zhì)目前(qián)还无法提供相应(yīng)的(de)数据支(zhī)持。另外，在(zài)2025年(nián)，NASA将会发射(shè)一台新的望远镜，这台(tái)太(tài)空望远镜叫做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大小跟(gēn)哈勃望远镜相同，但它(tā)的(de)宽视场(chǎng)仪器(qì)提供的视野是哈勃红(hóng)外仪(yí)器(qì)的100倍。南希格(gé)雷(léi)斯罗(luó)曼太(tài)空(kōng)望(wàng)远镜其中(zhōng)一个关键的(de)用途就是探索(suǒ)暗物质背后的奥秘，对于探(tàn)测的结果，我们只(zhǐ)能(néng)拭目以待了。费米实验室粒子天体物理(lǐ)中(zhōng)心的科(kē)学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗物质(zhì)存在(zài)，它们(men)极有可能拥(yōng)有另(lìng)一种神秘的效应，这种暗(àn)物质(zhì)效应，会(huì)支持宇宙当中生(shēng)命的诞生，或者说是生命(mìng)进化的一(yī)个(gè)重要因(yīn)素。

如(rú)果这一理(lǐ)论得到进(jìn)一步的证(zhèng)实，那么遍(biàn)布(bù)宇(yǔ)宙当中的暗物质会不会(huì)意(yì)味着人(rén)类并不(bù)孤单呢(ne)？或(huò)许在宇宙当(dāng)中(zhōng)某个角(jiǎo)落的行星上，暗(àn)物质正在通过(guò)这样的效应创造(zào)生(shēng)命。当然(rán)，这些(xiē)推(tuī)论的大(dà)前提(tí)是要先找到暗物质存在的实际证(zhèng)据(jù)。那么小(xiǎo)伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物质(zhì)到底存不(bù)存在呢(ne)？喜(xǐ)欢请点赞，你的支持是我更(gèng)新(xīn)的动力！

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