宇宙(zhòu)是“人为制(zhì)造”的？为何会存在科(kē)学无法解释的“暗物质(zhì)”？暗物(wù)质又究竟是什(shén)么？人类为了(le)寻找暗(àn)物质(zhì)存在(zài)的证(zhèng)据，科学(xué)家们在过去的几十(shí)年当中进(jìn)行了超过50次的长期实验(yàn)，但是却没有发现(xiàn)任(rèn)何(hé)的有效证(zhèng)据。除了一个地方(fāng)，在1687年出版的自然哲(zhé)学数学(xué)原理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发表了万有引(yǐn)力(lì)定(dìng)律(lǜ)，它揭示(shì)了宇宙(zhòu)中天体运动的(de)规律。往后的(de)几百年来，当(dāng)天文学家们发现(xiàn)某(mǒu)些天体运行轨道(dào)出现异(yì)常，不符合万有(yǒu)引(yǐn)力(lì)定律的时候，他(tā)们就会(huì)知道(dào)，周围一定有未知的天体通过引力在摄动它的轨道。比(bǐ)如在(zài)1846年，奥本勒(lēi)维耶就(jiù)通(tōng)过(guò)天(tiān)王(wáng)星(xīng)运行轨(guǐ)道的异常，推算并且发现了海王星的存在。另(lìng)外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发现都是应用万有引力定(dìng)律所取(qǔ)得重(zhòng)大天文成就的例子(zi)。但是这(zhè)些(xiē)发现都(dōu)是在恒星(xīng)系统的尺度当中，可当我们(men)上升(shēng)到星(xīng)系或者是星团的尺(chǐ)度，事情就开始变得诡异了(le)。

1933年，瑞士的物理学家(jiā)弗里茨兹(zī)威基正在研究和测(cè)量后(hòu)发星系团的质(zhì)量。这是一个由(yóu)数千个星(xīng)系所组(zǔ)成的巨大星系(xì)团，这些星系被引力束缚在一起。测量星系团的质量一(yī)般会使用到两种方法，当(dāng)两种(zhǒng)方法(fǎ)结果(guǒ)一(yī)致，就可以确定(dìng)其质量的范(fàn)围。

第一种是(shì)获得其"光度(dù)学的质量"，需要的数据是测量各个(gè)星系的光度。

第二种是动(dòng)力学质量的计算，是利用光谱(pǔ)红移测量星系团中(zhōng)的(de)各个星系相对(duì)于星系团的(de)运动速度。当测(cè)量结果出来之后，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力学质(zhì)量”竟然是“光度学质量(liàng)”的(de)400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量并(bìng)不以可见(jiàn)光的形式所存在(zài)，我们无法看到。最(zuì)诡异的是，在(zài)测量速度(dù)的过程中，兹威基(jī)发现星系团(tuán)中很多星系的速度比(bǐ)理(lǐ)论上要快得多，按照牛顿的(de)运动学定(dìng)律，仅靠这些(xiē)可见(jiàn)星系的质量所(suǒ)产生的引力是(shì)无(wú)法将(jiāng)它们束缚在星系(xì)团(tuán)内的，它们早就应该被抛出(chū)星系团之外了，除非(fēi)有一种(zhǒng)神秘的力量在起作用，这种力量(liàng)来源(yuán)于某种隐形(xíng)的物质(zhì)。

重庆自白书是什么意思，渣滓洞自白书是什么意思ecoding="async" data-ratio="0.6186612576064908" data-type="jpeg" data-w="1479" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/46f985a9e4c3e7e.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

据此，兹维基提出(chū)了(le)这样(yàng)部分(fēn)不可见的暗质，它不发散光(guāng)、吸光、反射光，但是它(tā)们却占据着宇宙中绝(jué)大部分的质量。只是当时的人们对这样的(de)一种说法不屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗物质”这个(gè)词才再一(yī)次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福(fú)特在观测仙女座星系(xì)中的恒星运动。理论(lùn)上来(lái)说，距离(lí)中心(xīn)越远的恒星(xīng)在其轨道(dào)上的运行(xíng)速度就会越慢。但是他们(men)观测(cè)的结果却让人感到不可(kě)思议。

随(suí)着(zhe)与中心距离的增加，恒星的(de)旋转速(sù)度几乎保持(chí)不变。可是根据牛顿的(de)万有(yǒu)引力定律，在星(xīng)系当(dāng)中如果没有足(zú)够(gòu)大的质(zhì)量来吸引它们，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基(jī)于这种现象，科(kē)学家们会使(shǐ)用一种(zhǒng)相对标准的方法来解释暗物质(zhì)的存在(zài)，这(zhè)种方法(fǎ)就是(shì)测量星系(xì)当中气体在X轴上(shàng)距离星(xīng)系中心的距(jù)离，以及在Y轴上气(qì)体的旋转速度(dù)。如果出现(xiàn)异常的结果，就认为是由(yóu)暗(àn)物质的力量进入(rù)其(qí)中。

于是科学家们(men)通过(guò)射电望远镜测量了距离(lí)星系中心(xīn)更远距离(lí)的氢元素，发现它们的旋(xuán)转速度(dù)并不符合牛顿的力学定(dìng)律。我们(men)的太阳(yáng)系(xì)也不例外，太阳系(xì)位(wèi)于银(yín)河(hé)系的第三悬臂之上，距离银(yín)河系中(zhōng)心2.6万(wàn)光年，根据万(wàn)有引力定(dìng)律进行计(jì)算，太阳(yáng)系的运行速(sù)度应该是160千米/秒，但实(shí)际上，太阳系(xì)正在以220千米/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕银河系旋转，这个实(shí)际速度远(yuǎn)远大(dà)于理论速度(dù)，那么(me)产生以上(shàng)这种向心(xīn)加速度的原因很可能就是存在着一种我们看不到的物质，是这些(xiē)暗物质的(de)引力(lì)效应将(jiāng)星系聚集在了一起。

也是(shì)从(cóng)这时开始(shǐ)，越来(lái)越多的研究人员开始(shǐ)相信暗物质(zhì)的存(cún)在。科学家根(gēn)据星系外恒星轨道的(de)速度，估算在星系当中暗物质的质量(liàng)占(zhàn)整个(gè)星(xīng)系(xì)质量的85%。但是，暗物(wù)质并不(bù)是唯一(yī)可以解(jiě)释这(zhè)个现(xiàn)象的原(yuán)因(yīn)。在一项新的研究当中，科学家们(men)发现，几乎没有引力效应的遥远(yuǎn)恒星之(zhī)间，也会出(chū)现速度(dù)上的微小(xiǎo)差(chà)异。另(lìng)外，天文学家还发(fā)现了一个反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离地球(qiú)大约2.5亿光年，大(dà)小(xiǎo)和银河系不多，但是星(xīng)系(xì)当中存在的恒星数量却只有银河系的千分之一。

所(suǒ)以在理(lǐ)论上，该星系必须存在暗物质，否则就会分崩离析(xī)。但是(shì)科学(xué)家们使用最先(xiān)进的望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)对其进行(xíng)了40个小时的详细测量(liàng)之后，发现星系(xì)中(zhōng)的(de)恒星运(yùn)动(dòng)是可以用正常的物(wù)质(zhì)和力(lì)学(xué)定律来解释(shì)的(de)。那么(me)又有人提出，也许(xǔ)该星系的(de)暗物质，已经被附(fù)近(jìn)的(de)另一(yī)个大星系剥(bō)离了(le)。奇怪(guài)的是，它的(de)附近(jìn)没有任(rèn)何(hé)星系存在。造成这些现象(xiàng)的除了暗物(wù)质的假(jiǎ)说(shuō)之外，另一种可能就是人类对引(yǐn)力的理解(jiě)还不够全面(miàn)，引力很可能(néng)在不同尺度(dù)空间中的工作方(fāng)式是不同的，这意(yì)味着在(zài)行(xíng)星系尺度中的(de)天体会沿(yán)着它们的轨道，按照我们所理解的方式运动。但是上升到(dào)星(xīng)系和星团的尺度，引力之(zhī)间的(de)相互作用则是(shì)不同的方式。对于(yú)在星系(xì)团之间(jiān)的相(xiāng)互作(zuò)用，科(kē)学(xué)家还引入了(le)外部场效(xiào)应(yīng)的概念，指的是在(zài)数百万光(guāng)年的规模上，巨大的(de)质量之间会产生对彼此特殊(shū)的(de)效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德理论成立，这(zhè)意味着我们需(xū)要对现在的物理定律(lǜ)进(jìn)行修正，这(zhè)些发现也让(ràng)很多人认为暗物质假说理(lǐ)论就此终结(jié)。但是在宇宙当中还有关于暗物质存在的其他的理(lǐ)论证(zhèng)据(jù)，这些理论证据是蒙德理论所没法解(jiě)释的“引力透镜”。

径向距(jù)离为37亿光年(nián)的子弹星系团，由两(liǎng)个碰撞的星系(xì)团所组成，类似这样的星团，它们大部分的普通质量都在星系的气体(tǐ)当中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的时(shí)候，星(xīng)际气体的相互作用就会导致温度的急剧升高，速度大幅降(jiàng)低。所(suǒ)以在理论上，在碰撞之(zhī)后(hòu)，子弹星系团大部分的质量将位于(yú)所有这些气体所在(zài)的中间区域(yù)。那么我(wǒ)们通过什么来验证它的质量区域到底是不是集中在中(zhōng)间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太(tài)空望远镜传(chuán)回了(le)宇宙当中第(dì)一(yī)张全(quán)彩(cǎi)的高清照片，在照片中我们可(kě)以明(míng)显地(dì)看到很多(duō)星系(xì)似乎被(bèi)拉伸产(chǎn)生了巨大的形变。其实这些星系本身并不是真的被扭曲了，也不是韦(wéi)伯望(wàng)远镜出了什么问题，而(ér)是这(zhè)样极遥远(yuǎn)的天体(tǐ)和我们地球上的观测者之间。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这个超大质量的东西(xī)的引力，会(huì)使身后更遥远星系的(de)光都(dōu)发生(shēng)了扭曲。这(zhè)个现(xiàn)象就是引力透镜效应。这(zhè)个巨大的天体可能是(shì)超(chāo)大质量的黑洞或者(zhě)是暗物质。

所以当人们(men)对子弹星系团观测的时候，发现它的大质量区域(yù)并(bìng)不是(shì)在中间(jiān)，而是在两侧。所以最好的(de)解(jiě)释(shì)方法就是当星团发生全部(bù)的(de)碰(pèng)撞(zhuàng)时，可(kě)被观测到的质量气(qì)体(tǐ)被卡在(zài)了中间，暗(àn)物质(zhì)则(zé)直接通过了这个区域，并在(zài)两边(biān)形(xíng)成了引力透镜。对子弹星系团的(de)引(yǐn)力透镜研究也被认为是暗物质存在的迄今为(wèi)止最好(hǎo)的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年之后，可(kě)见光终于可以畅通无(wú)阻地穿越在(zài)宇宙当(dāng)中(zhōng)了。经过(guò)了(le)130多亿年之后，这(zhè)些光在宇宙空间背景上留下了各相同性的微波(bō)辐射(shè)。其中红色的部分表(biǎo)示温度较高的区(qū)域，蓝色则表示(shì)相对较冷的区域(yù)，但实际上它们之间的温差只有(yǒu)万(wàn)分之一。

科学(xué)家(jiā)们通过对(duì)前(qián)景背景分离后的(de)二值图像进行连通域提取和标记(jì)之后发(fā)现，如(rú)果宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)没有暗(àn)物质，图形看(kàn)起来不应该是这样的，而(ér)随着暗物质的增加，一些峰值(zhí)的幅(fú)度(dù)会减小(xiǎo)，才(cái)变得看起来“和谐”。为了(le)匹配宇宙微波背景辐(fú)射的测量值，我们需要的暗物质(zhì)大约是普通物质的(de)5倍(bèi)。这个数(shù)字与解释(shì)星系当中恒星(xīng)运动(dòng)所(suǒ)需要(yào)的暗物质比例是(shì)一致的(de)。这就意味着。

用了一(yī)个简单的理(lǐ)论框架，就很(hěn)好地解释了很(hěn)多不同的观测(cè)结果。而暗物质(zhì)的本质就(jiù)是宇宙当(dāng)中存在着某种类型的粒子(zi)，它们不参与任何其(qí)他的电磁作(zuò)用，只(zhǐ)通过引力(lì)来相互作用(yòng)。所(suǒ)以如果能够找到这种粒子的存在，就相(xiāng)当于(yú)找到(dào)了暗物(wù)质存在的实际(jì)证据。这种粒子到底(dǐ)是(shì)什么？科(kē)学家们已(yǐ)经提出(chū)了数(shù)十种(zhǒng)的假想(xiǎng)目标，而(ér)要寻找这些不同的目标(biāo)粒子(zi)所需要的实验(yàn)方式也不(bù)相同。在过(guò)去(qù)的几(jǐ)十年当中，人类为(wèi)了寻(xún)找这些看(kàn)不见、摸(mō)不到，几(jǐ)乎(hū)不会(huì)与常规(guī)物质相互作用的“暗物(wù)质(zhì)”，科学家们已经(jīng)进行了超过(guò)50次的实验，却没有任(rèn)何实质(zhì)性的发现，除了一个地方，意(yì)大(dà)利的格兰萨索山，隶属于阿尔(ěr)卑斯山(shān)脉。

在山下(xià)1400米处的地下(xià)矿(kuàng)井当中，藏着(zhe)地球上最(zuì)大的地学(xué)实验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有(yǒu)一个三层楼高的探测器(qì)，一直致力(lì)于寻找(zhǎo)暗物质粒子(zi)的周期性震荡。

自1997年以来(lái)，这里的科学家声称观测(cè)到了某(mǒu)种信号。经(jīng)过了20多年的(de)数据收集，人们发现了一(yī)个有(yǒu)趣的事情。探测率会(huì)在每年的(de)6月份(fèn)达(dá)到峰值，然后在11月降到(dào)最低，而且在20年当中(zhōng)每年(nián)都(dōu)是一样。一(yī)些科(kē)学(xué)家(jiā)认为这可(kě)能是人类(lèi)发现暗物质的(de)第一个直接证(zhèng)据。

但是为什么暗物(wù)质会产生周(zhōu)期性的年(nián)度信号呢？刚才(cái)我(wǒ)们讲了太阳(yáng)系(xì)正在(zài)以220公里/秒的速度(dù)围(wéi)绕着银河(hé)系进行移(yí)动，那么如果暗物质存在宇(yǔ)宙(zhòu)当中，这意味(wèi)着我们也在以这(zhè)样的速(sù)度在穿越着暗物质流，这个(gè)过程中会产生相应的振荡，同时地球又以30公里/秒的速(sù)度围绕太阳进行(xíng)旋转。所以有半年(nián)的(de)时间(jiān)，地球(qiú)围绕太阳的(de)方向与太(tài)阳(yáng)环绕银河系(xì)的方(fāng)向是一致的，而另外(wài)半年则与(yǔ)之(zhī)相(xiāng)反。

而在6月份的时候(hòu)，地球与太阳的方向正(zhèng)好(hǎo)达到(dào)完全一致，这是理(lǐ)论(lùn)上地球(qiú)穿越暗(àn)物质(zhì)流最快(kuài)的时段(duàn)。而在(zài)11月份，又恰好达到(dào)了(le)最慢值(zhí)。尽(jǐn)管(guǎn)在实(shí)际的情况中(zhōng)，太阳(yáng)系(xì)相对银河系的平面(miàn)呈(chéng)现了60度的倾斜，但(dàn)是这并不影响这(zhè)个理论的有效性。

因此科学家(jiā)认为(wèi)这可以(yǐ)用(yòng)来解释，研究人员们所观测到的周期性信(xìn)号(hào)。当然也(yě)可能有其他(tā)的情况，造(zào)成(chéng)这种年度周期信(xìn)号(hào)的差异也可能是温度、湿度(dù)、土(tǔ)壤中(zhōng)的水分、高山上的积雪(xuě)，甚至连(lián)意大(dà)利游客的数(shù)量也符合这个周期的规律。

所以，科学家们又在南半球建(jiàn)立了一个几乎相(xiāng)同的实(shí)验(yàn)室(shì)，这里的季节(jié)与之前的(de)实(shí)验室正好相反，而在这里，地球穿过(guò)暗物质(zhì)流的运动特征和第(dì)一个实验室是一样的。

因此，如果在这里可(kě)以得到相同的信号，就可以成(chéng)为暗(àn)物质所(suǒ)存在的非常有力的证据了(le)。但是(shì)由于这个(gè)实验室(shì)刚刚建成不(bù)久，所以截至目前还无(wú)法提(tí)供相(xiāng)应(yīng)的数据(jù)支持。另(lìng)外，在2025年(nián)，NASA将会发射(shè)一台新的望远镜，这台太(tài)空望(wàng)远镜叫做“南希格雷斯罗(luó)曼”，它的(de)主镜大小(xiǎo)跟哈(hā)勃望(wàng)远镜相同，但它的宽视(shì)场仪(yí)器(qì)提供的视野是哈勃红外仪(yí)器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗(luó)曼太空(kōng)望远镜其中一个关键的(de)用途就是探索暗物(wù)质背后的(de)奥(ào)秘，对于(yú)探(tàn)测(cè)的结果，我们(men)只能拭目以(yǐ)待(dài)了。费米实验(yàn)室粒子天体(tǐ)物理中心的科学家丹琥珀(pò)和贾(jiǎ)森斯特(tè)芬研(yán)究发现，如果暗物质存在(zài)，它们极有可能拥有另一种神秘(mì)的效应(yīng)，这种暗物质效应(yīng)，会支持宇宙当(dāng)中生命的诞生，或者说(shuō)是(shì)生命进化的(de)一个重要因素(sù)。

如果这(zhè)一理(lǐ)论得(dé)到进一(yī)步的(de)证(zhèng)实，那么遍布宇宙当中(zhōng)的暗(àn)物质会不(bù)会(huì)意(yì)味着人类并(bìng)不孤(gū)单呢？或许(xǔ)在宇宙当中某个角落的(de)行(xíng)星上，暗物质(zhì)正在通过这样的效(xiào)应创造生命(mìng)。当然，这些推(tuī)论的(de)大前提是要(yào)先找(zhǎo)到暗物质存在的实际证据。那么(me)小伙(huǒ)伴们，你(nǐ)们觉得暗物质到底存不存在呢(ne)？喜欢请点赞(zàn)，你的支持(chí)是(shì)我更新的(de)动力！

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