宇宙是“人为制造”的？为何会存在科(kē)学无法解释的“暗(àn)物质”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找暗物质存在的证据，科学家们(men)在过去的(de)几十(shí)年当中进行了超过50次的长期实验，但是却没有发现任何(hé)的有效证据。除了(le)一个(gè)地方，在1687年出(chū)版的自然(rán)哲学(xué)数学原理(lǐ)一书中(zhōng)，埃萨(sà)克牛顿发表(biǎo)了万有引力定律，它揭示了(le)宇宙中(zhōng)天体运(yùn)动(dòng)的规律。往(wǎng)后的几百年来，当天文(wén)学家们发现(xiàn)某些天(tiān)体运行轨道(dào)出现异(yì)常(cháng)，不符合万有引力定律的时候(hòu)，他们就会(huì)知道，周(zhōu)围一(yī)定有未知的(de)天(tiān)体通过引力在摄(shè)动(dòng)它的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通过天王星运行(xíng)轨道的(de)异常，推算并且发现了(le)海王(wáng)星的存在(zài)。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用万有(yǒu)引(yǐn)力(lì)定律所(suǒ)取(qǔ)得重大天文成就的例子。但是(shì)这些(xiē)发现都是在恒(héng)星系统的(de)尺度当中(zhōng)，可当我们上升到星系或者是星团的(de)尺度，事情就开始变得诡异(yì)了(le)。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正在(zài)研(yán)究和测量后发星系团(tuán)的质量。这是一个由数千个星系所(suǒ)组成的巨大星系团，这些星系被引(yǐn)力束缚在一起。测量(liàng)星系团的质(zhì)量一般会使用到两(liǎng)种方法(fǎ)，当两种方(fāng)法结果一致，就可以确定其(qí)质量的范围(wéi)。

第一种是获得其"光度学(xué)的质(zhì)量"，需要的数据(jù)是测量各个(gè)星系的光度。

第(dì)二种(zhǒng)是(shì)动力学(xué)质(zhì)量的(de)计(jì)算，是利用光(guāng)谱红移测量星系团中的各个星系相对于星系(xì)团的运动速度。当测量(liàng)结果(guǒ)出来之(zhī)后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后(hòu)发座星系团有99%的质量(liàng)消失了，或者说(shuō)这99%的质量并不以可见光(guāng)的形(xíng)式所存(cún)在，我们无(wú)法看到。最诡(guǐ)异(yì)的是，在测量速度(dù)的过程中(zhōng)，兹威基发现星系团中很多星系(xì)的速度比(bǐ)理论上(shàng)要快得多，按照(zhào)牛顿的运动学(xué)定律，仅靠这些(xiē)可见星(xīng)系的质量所(suǒ)产生(shēng)的引力是无法将它们束缚在星系团内的，它们早(zǎo)就(jiù)应该(gāi)被(bèi)抛出星系团之外了(le)，除非有一(yī)种神秘的力量在起作用，这种力量来源于某种隐形的物质。

据(jù)此(cǐ)，兹(zī)维基提出了这样部分不可见的暗质，它(tā)不(bù)发散光(guāng)、吸光、反射(shè)光，但是它们却占据着宇宙中(zhōng)绝大部(bù)分的质量。只是当时的人们对这(zhè)样的一种说法不屑(xiè)一顾。

直到(dào)40年(nián)之后，“暗物质”这个(gè)词才再一(yī)次出现。天文(wén)学家维拉鲁宾和(hé)肯特福特在观(guān)测仙女座星系中(zhōng)的恒星运动。理(lǐ)论上来说，距(jù)离中心(xīn)越远(yuǎn)的恒(héng)星在其轨道(dào)上的运行速度就会越慢。但是他们观测的(de)结果却让人感到不可思(sī)议。

随(suí)着(zhe)与中(zhōng)心距离的增加，恒星(xīng)的旋转速度几乎保持不(bù)变(biàn)。可是根据牛(niú)顿(dùn)的万(wàn)有引力定律，在星(xīng)系当中如果(guǒ)没有足够大的质量(liàng)来吸引它们，这些(xiē)外围的恒星(xīng)早(zǎo)就被甩到(dào)宇宙当中(zhōng)了。基于这种现象，科学家们会使用(yòng)一种相对标准的方(fāng)法来解释暗物质的存在，这种方法就是测量星系当中气体在X轴上距(jù)离星系中(zhōng)心的距(jù)离，以及(jí)在Y轴(zhóu)上(shàng)气体(tǐ)的旋转速(sù)度(dù)。如果出现异常的结果，就认为是(shì)由(yóu)暗(àn)物质的力量进入其中(zhōng)。

于(yú)是(shì)科学家们(men)通过射电望远镜(jìng)测量了距离星(xīng)系中心更远距离的(de)氢元(yuán)素，发现它们的旋转速(sù)度并(bìng)不符合牛顿的力学(xué)定(dìng)律。我们的太(tài)阳系也不(bù)例外(wài)，太(tài)阳系位于(yú)银河系的第三悬臂之上，距(jù)离银(yín)河系(xì)中心2.6万光年，根(gēn)据(jù)万有(yǒu)引力定(dìng)律进行计算，太阳系的运行速度应(yīng)该(gāi)是160千米/秒，但实(shí)际上(shàng)，太阳(yáng)系正(zhèng)在以220千米(mǐ)/秒的速度围(wéi)绕银河系旋(xuán)转，这(zhè)个实际速度(dù)远远(yuǎn)大于理论速(sù)度，那么产生以上这种向心加速(sù)度(dù)的原因很可能就(jiù)是存在着一种我们看不到的物质，是(shì)这些暗物(wù)质的引力(lì)效应将星系聚(jù)集(jí)在了一起(qǐ)。

也是从(cóng)这时开始，越来越多的(de)研(yán)究人员开始相信(xìn)暗物质的(de)存在(zài)。科学家根(gēn)据星系外(wài)恒星轨道(dào)的速度，估算在星系当中(zhōng)暗物质的质量占(zhàn)整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯(wéi)一可以(yǐ)解释这个现象的(de)原因(yīn)。在一项(xiàng)新的研(yán)究当中，科(kē)学家们发(fā)现，几乎没有(yǒu)引(yǐn)力效应的遥(yáo)远恒星(xīng)之间，也会出现速度上的(de)微(wēi)小差(chà)异。另外，天文(wén)学家还(hái)发(fā)现了一个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地球大(dà)约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河系不多，但(dàn)是星系当(dāng)中存在的恒星数(shù)量却只(zhǐ)有(yǒu)银河系的千分之一。

所以(yǐ)在理论上，该星系必(bì)须存(cún)在(zài)暗物质，否则就会分崩离析。但是科学家们使(shǐ)用最先(xiān)进(jìn)的望远(yuǎn)镜对其进行了(le)40个小时(shí)的详细测量之后(hòu)，发现星系中的恒星(xīng)运(yùn)动是(shì)可以(yǐ)用正(zhèng)常的物质和力学(xué)定(dìng)律来解释的。那么又有人提出，也许该(gāi)星系的暗物质，已经(jīng)被附近(jìn)的(de)另一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没有(yǒu)任何星系存(cún)在。造成(chéng)这(zhè)些现象(xiàng)的除(chú)了暗物质的假说之外，另(lìng)一种可(kě)能就是人类(lèi)对引力的(de)理解还不够全面，引力很可(kě)能在不同尺度(dù)空间中的工作方式是(shì)不(bù)同的，这意(yì)味着在(zài)行星系(xì)尺度(dù)中的天体(tǐ)会沿着它(tā)们的轨道，按照(zhào)我们所(suǒ)理(lǐ)解的(de)方式运动。但是(shì)上升(shēng)到星(xīng)系和(hé)星团的(de)尺度，引力之间的相(xiāng)互作用则是不同的方式(shì)。对于在星(xīng)系团之(zhī)间的相(xiāng)互作用，科学(xué)家(jiā)还(hái)引入了外部场效应的概念，指的是在数百(bǎi)万(wàn)光年的规模上，巨(jù)大的质量之间会(huì)产生对(duì)彼此特殊的效果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德(dé)理论成立，这意味着我(wǒ)们需要对现在(zài)的物理定律进(jìn)行修正，这些发现(xiàn)也让很多(duō)人(rén)认为暗物质假说理(lǐ)论(lùn)就此终结。但是在宇宙当(dāng)中还有关于暗物质存(cún)在的其他的理论证据，这些理论证据是蒙德理论(lùn)所(suǒ)没法解释的“引力(lì)透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年(nián)的子弹(dàn)星系团(tuán)，由两个碰撞的星系团(tuán)所组成，类似这样的星团(tuán)，它(tā)们大部分的普(pǔ)通质(zhì)量都在星(xīng)系的气体当中。当星团以1000万公里/小时发(fā)生碰撞的时候，星际气体(tǐ)的相(xiāng)互作用就(jiù)会(huì)导致温度(dù)的急剧升高，速度大幅降(jiàng)低。所以在理(lǐ)论上，在(zài)碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团大部分(fēn)的质量将位于所有这些气体所在的中间区域。那么我们通过什么来验证它(tā)的质量区域到底是不是集中在(zài)中间呢(ne)？前不久(jiǔ)，詹姆斯(sī)韦伯太空望远(yuǎn)镜传(chuán)回了宇宙当中(zhōng)第一张全彩的高清照片，在照(zhào)片中我们(men)可以明显地看到很多(duō)星系似乎(hū)被拉伸产生了(le)巨大的形(xíng)变。其(qí)实这(zhè)些星系本(běn)身并不是真的被扭曲了(le)，也不是韦伯望(wàng)远镜(jìng)出了什么(me)问题(tí)，而是这样(yàng)极(jí)遥远的天体和(hé)我们地(dì)球(qiú)上(shàng)的(de)观测者之间。被一个质量超(chāo)级(jí)巨大的天体遮挡，这个超大质量的东(dōng)西的引力(lì)，会(huì)使身后(hòu)更(gèng)遥远(yuǎn)星系的光(guāng)都(dōu)发(fā)生了扭(niǔ)曲。这(zhè)个现象就(jiù)是引力透镜效应。这个巨大的天体可能是超大(dà)质量(liàng)的黑洞或者是暗物质(zhì)。

所以当人(rén)们对(duì)子弹星系团(tuán)观(guān)测的时候，发(fā)现它(tā)的大质量区域并不是(shì)在中(zhōng)间，而是在两(liǎng)侧。所以最好的解释方(fāng)法就(jiù)是当星团发生全部的碰撞时，可(kě)被观测到的质量气(qì)体被卡在了中间，暗物质则(zé)直接通(tōng)过(guò)了这个区域，并在(zài)两边形(xíng)成了引力透镜。对子弹星系(xì)团的引力透镜(jìng)研究也被认为(wèi)是暗物质存(cún)在的迄今为止最好的理(lǐ)论证据。

除此(cǐ)之外(wài)，还有来自宇宙当中最古老的(de)光(guāng)。从(cóng)宇(yǔ)宙(zhòu)大爆炸开始，38万(wàn)年之后，可见光终于可以畅通(tōng)无(wú)阻地穿越在宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中了。经过了130多亿(yì)年(nián)之后，这(zhè)些光在(zài)宇宙空间(jiān)背景上(shàng)留下了各相同性的(de)微波辐射(shè)。其中红(hóng)色的部(bù)分表(biǎo)示(shì)温度较高的区域(yù)，蓝色则表示相对较冷的(de)区域，但(dàn)实际(jì)上它们之间的温(wēn)差只有万分之一(yī)。

科学(xué)家们通过对前(qián)景背景分(fēn)离后(hòu)的二值图像(xiàng)进行连通(tōng)域提取和(hé)标记之后发现(xiàn)，如果宇宙当中(zhōng)没(méi)有暗(àn)物质，图(tú)形看起来不应该(gāi)是这样的，而随着暗物(wù)质的增加，一些峰值的幅度会减小(xiǎo)，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背(bèi)景辐(fú)射(shè)的(de)测量值，我们需(xū)要的暗物质大约是普(pǔ)通(tōng)物(wù)质的(de)5倍(bèi)。这个数字与解释(shì)星系当中恒星运动所需要(yào)的暗物质(zhì)比例是一致的。这就(jiù)意味着。

用了(le)一个简单的理论(lùn)框架，就很(hěn)好地解(jiě)释了很多不同的观测结(jié)果。而暗物质的本质(zhì)就是宇宙当中存在着某种类型的(de)粒子(zi)，它们不参与任何其他的(de)电(diàn)磁(cí)作(zuò)用，只通过引力来相互作用。所以如果能够(gòu)找到这种粒子(zi)的存在，就(jiù)相当(dāng)于找到了暗物质(zhì)存在的实际(jì)证据。这种粒子到底是什么？科学家们已经提出(chū)了(le)数十(shí)种(zhǒng)的假想目标，而要寻找这些不同的(de)目(mù)标粒子所需要的实验方式也不相同。在过去的几十年当中，人类为了寻(xún)找这些(xiē)看不(bù)见、摸不到，几乎不会与常规(guī)物质(zhì)相(xiāng)互作(zuò)用的“暗物质”，科学家们(men)已经(jīng)进行了超过(guò)50次的实验，却没有任何实质(zhì)性的发现，除了一个地(dì)方，意大利(lì)的格兰萨索山，隶(lì)属(shǔ)于阿尔卑(bēi)斯(sī)山(shān)脉。

在山下1400米处的地下(xià)矿井当中，藏着地球(qiú)上(shàng)最大的地学实验室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个(gè)三层楼高的探测器，一直(zhí)致力(lì)于寻找暗物质粒子的周期性震(zhèn)荡(dàng)。

自1997年以(yǐ)来，这里的科学家声称观测到了(le)某种信号。经过(guò)了(le)20多年(nián)的数据收集(jí)，人(rén)们发现了一个有趣的事(shì)情。探测率会在(zài)每年的6月(yuè)份达到峰(fēng)值，然后在2023年过年是哪一天，2023年春节是哪天一天11月降到最(zuì)低，而且在20年当中每年都是一样。一些科学家认为这(zhè)可(kě)能是人类发现暗(àn)物质的第一个直(zhí)接(jiē)证据(jù)。

但是为(wèi)什么(me)暗物质(zhì)会产(chǎn)生周期(qī)性的年度信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系正在以220公里/秒的速度围(wéi)绕着银河系进行(xíng)移动，那么如果(guǒ)暗物质存在宇(yǔ)宙当中，这意味着我们也在以(yǐ)这(zhè)样的速度在穿越着暗物质(zhì)流(liú)，这个过(guò)程中会产生相应的振荡，同时地球(qiú)又以30公里/秒的速度围(wéi)绕太(tài)阳进行旋转。所以有半(bàn)年的(de)时间，地球围绕太阳(yáng)的方向(xiàng)与太阳环(huán)绕(rào)银河系(xì)的方(fāng)向是一(yī)致的，而另外半年则与(yǔ)之(zhī)相反。

而在6月份(fèn)的时候，地(dì)球(qiú)与太阳的方向正好达到(dào)完全(quán)一(yī)致，这是理论上(shàng)地(dì)球穿越暗物质流(liú)最快(kuài)的时段。而在11月份，又恰好达到了最(zuì)慢值。尽管(guǎn)在实(shí)际的情况中，太阳系相对(duì)银河系的平面(miàn)呈现了60度的(de)倾斜，但是这并(bìng)不影响这个理论(lùn)的有效性。

因(yīn)此科学家认为这可以用来解释，研究人(rén)员们所(suǒ)观测到的(de)周期(qī)性(xìng)信号。当然也(yě)可能(néng)有其他的情况，造成这种年度周期(qī)信号的(de)差(chà)异也可能是温度、湿度、土壤中的(de)水分(fēn)、高山上(shàng)的积雪(xuě)，甚至连意(yì)大(dà)利游客的数量也符合这个周(zhōu)期(qī)的规律。

所以，科学家们又在南(nán)半球(qiú)建立了一个(gè)几(jǐ)乎相同(tóng)的实验(yàn)室，这里的季节与之前的(de)实验室(shì)正(zhèng)好相反，而在(zài)这(zhè)里，地球(qiú)穿(chuān)过(guò)暗物质流(liú)的运动特(tè)征和第(dì)一个实(shí)验室是(shì)一(yī)样的。

因此，如(rú)果在这里可以得到相同的(de)信号，就可以成(chéng)为暗物质(zhì)所(suǒ)存在(zài)的(de)非常(cháng)有力的证(zhèng)据了。但(dàn)是(shì)由于(yú)这个实验(yàn)室刚刚建成不久，所以截至目前还无法(fǎ)提供(gōng)相应(yīng)的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望(wàng)远镜，这(zhè)台太空望远镜叫做“南(nán)希格雷(léi)斯罗(luó)曼”，它(tā)的(de)主(zhǔ)镜大小跟哈勃望(wàng)远镜相同(tóng)，但(dàn)它的宽(kuān)视场仪器提供(gōng)的(de)视野是哈勃红外仪(yí)器的100倍。南希格雷斯罗曼太(tài)空望(wàng)远镜(jìng)其中一个关键的用途就是探索暗物质(zhì)背后的奥秘，对于(yú)探测的结果，我(wǒ)们只能拭(shì)目以待了(le)。费(fèi)米(mǐ)实验室粒子天体物(wù)理中心的(de)科学(xué)家丹琥(hǔ)珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗物质(zhì)存在(zài)，它们(men)极有可能拥有另一(yī)种(zhǒng)神秘的效应，这(zhè)种暗物质效应，会支持(chí)宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)生(shēng)命的(de)诞生，或者(zhě)说(shuō)是生命进化的一个重要因素。

如果(guǒ)这一理论得(dé)到进一步的(de)证实(shí)，那(nà)么遍布宇宙当中的暗物质(zhì)会不会意(yì)味着人类并不(bù)孤单(dān)呢？或许在(zài)宇宙当中(zhōng)某个角落的行星(xīng)上(shàng)，暗(àn)物质正在通(tōng)过这样的效(xiào)应创造生命。当然，这些推论的大前提是2023年过年是哪一天，2023年春节是哪天一天(shì)要先(xiān)找(zhǎo)到暗物质(zhì)存在(zài)的实(shí)际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到底(dǐ)存(cún)不(bù)存在(zài)呢？喜(xǐ)欢请点赞，你的(de)支持是我更新的动力！

未经允许不得转载：绿茶通用站群 2023年过年是哪一天，2023年春节是哪天一天