宇宙是“人(rén)为制造”的(de)？为何会存在科学无法解(jiě)释(shì)的“暗物质”？暗(àn)物质又究竟是什(shén)么？人类为了寻(xún)找(zhǎo)暗物质存在的证据，科学家们(men)在过(guò)去(qù)的(de)几十年当中进行了超过50次的长期实验，但是却(què)没(méi)有发现任(rèn)何的有(yǒu)效证据(jù)。除了一个(gè)地方，在1687年出(chū)版的自然哲(zhé)学数学(xué)原(yuán)理一书中，埃萨克牛顿发表(biǎo)了万有引力定(dìng)律，它揭示了(le)宇宙(zhòu)中(zhōng)天体运动的规律。往后的几(jǐ)百(bǎi)年来(lái)，当天(tiān)文(wén)学(xué)家们发现某(mǒu)些天体运(yùn)行轨道(dào)出(chū)现异常(cháng)，不符合万有(yǒu)引力(lì)定律(lǜ)的(de)时候，他们就会知道(dào)，周(zhōu)围一定有未知的天体通过引力在摄动它的轨道(dào)。比如在(zài)1846年，奥本(běn)勒维耶就通过天(tiān)王星运行轨道的异常，推算并且发现(xiàn)了(le)海王星的(de)存在。另外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发现都是应用万有引(yǐn)力定律所取得重大(dà)天文(wén)成就(jiù)的例子。但是这些发现都是在恒星系统的尺度当中，可当我(wǒ)们上升到星系或者是(shì)星团(tuán)的(de)尺度，事情就(jiù)开始(shǐ)变得诡异了(le)。

1933年(nián)，瑞士的(de)物(wù)理(lǐ)学家弗(fú)里茨兹(zī)威基正在研究和(hé)测量后发(fā)星系团的(de)质量。这(zhè)是一个由数千(qiān)个星系所(suǒ)组成的(de)巨大(dà)星系团，这些(xiē)星系被引力(lì)束(shù)缚在一(yī)起。测量(liàng)星系团(tuán)的质量(liàng)一(yī)般(bān)会使用到两种方法，当两种方(fāng)法结果(guǒ)一致(zhì)，就可以确定其质(zhì)量的范(fàn)围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需要的数据是测量(liàng)各(gè)个(gè)星系(xì)的光度。

第二种是动力学质量的计算，是利用光谱红移测(cè)量星系团中的(de)各个(gè)星系(xì)相对于星系团的(de)运动速度。当测量结果(guǒ)出来之后，兹威(wēi)基彻(chè)底懵了，“动力学质量”竟然是“光(guāng)度(dù)学质量”的(de)400倍。这意味着(zhe)，后发座(zuò)星系团(tuán)有(yǒu)99%的质(zhì)量消失了，或(huò)者说这99%的质(zhì)量并不(bù)以可见光的形式(shì)所存在，我们无法看到(dào)。最诡(guǐ)异的是，在测量速度(dù)的过程中，兹(zī)威基发现星系团(tuán)中很(hěn)多星系的速度比(bǐ)理论上要快得多，按(àn)照牛顿(dùn)的运(yùn)动学定律，仅靠这些可见星系的(de)质量所产生(shēng)的引力是(shì)无法将它(tā)们束缚在星系团(tuán)内(nèi)的，它们(men)早就应该被抛出星(xīng)系团(tuán)之外了，除(chú)非有一(yī)种(zhǒng)神(shén)秘的力量在起作用，这种力(lì)量(liàng)来源(yuán)于某种隐形(xíng)的物质。

挂号信几天能到，一般什么情况会用挂号信 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(zī)维基提出了(le)这样部分不可见的暗质，它(tā)不发散光、吸光、反射光，但是它们(men)却占(zhàn)据着宇(yǔ)宙(zhòu)中绝大部分的(de)质量。只(zhǐ)是(shì)当时的人(rén)们对(duì)这样的一种(zhǒng)说法不屑一顾(gù)。

直到40年之后，“暗物质”这(zhè)个词才再一次出现。天(tiān)文学(xué)家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙(xiān)女座星系中的(de)恒(héng)星(xīng)运(yùn)动。理(lǐ)论上来说，距离中心(xīn)越远的恒星在(zài)其轨道上(shàng)的运行速度就(jiù)会越慢。但是他们观测的结(jié)果(guǒ)却让人感到不可思议。

随着与(yǔ)中心距离(lí)的增加，恒星(xīng)的旋转速度几乎保持(chí)不(bù)变。可是根据牛(niú)顿的万有(yǒu)引力(lì)定律，在星系当中如果没有足够大的质量来吸(xī)引(yǐn)它们，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当中了(le)。基于这种现象，科学家们(men)会使用一种相对标(biāo)准(zhǔn)的方法(fǎ)来解释(shì)暗物质(zhì)的存在，这(zhè)种(zhǒng)方法就(jiù)是测量星系当中气体在X轴上距离星系中(zhōng)心的距离，以(yǐ)及在Y轴上(shàng)气体的旋转速度。如果出现(xiàn)异(yì)常的结果，就认为是由(yóu)暗物质的力量进入其中。

于是科学家(jiā)们通(tōng)过射电望远镜测(cè)量了距离(lí)星系中(zhōng)心更远(yuǎn)距离的(de)氢元素(sù)，发现它们的旋(xuán)转速度并(bìng)不符合牛顿的力学定(dìng)律。我们的太阳系(xì)也不例(lì)外(wài)，太阳系位(wèi)于银河系的第三悬(xuán)臂之上，距离银河系中心2.6万(wàn)光(guāng)年，根据万有引(yǐn)力定律进行计算(suàn)，太阳系的运行速度(dù)应(yīng)该(gāi)是160千(qiān)米/秒，但实际上，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒的速(sù)度围绕银河系旋转，这个实际速度远(yuǎn)远大于(yú)理(lǐ)论速度，那(nà)么产生以上这种向心加速(sù)度(dù)的原因很可能(néng)就是存在着一种我(wǒ)们看不到的(de)物质，是这些暗物质的引力效应(yīng)将星系(xì)聚集在了一起。

也是从这时开始，越来越多的研究人(rén)员开始相信暗物质的存(cún)在(zài)。科学(xué)家(jiā)根据星系外恒(héng)星轨道的速度，估算在星系当中暗物质的质量占整个星系质量的(de)85%。但(dàn)是(shì)，暗物质并不是唯一(yī)可以解释这个(gè)现象的原因。在一项(xiàng)新的研究当中，科学家们发(fā)现，几乎(hū)没(méi)有引力效应的遥(yáo)远恒(héng)星之间，也会(huì)出现速(sù)度上的微小(xiǎo)差异。另外，天文(wén)学家还发现(xiàn)了一个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约(yuē)2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河(hé)系(xì)不多(duō)，但是星(xīng)系当中(zhōng)存在的(de)恒星数量却只有(yǒu)银河(hé)系(xì)的千分之一(yī)。

所以在理(lǐ)论上(shàng)，该星系必须存在暗(àn)物(wù)质，否则就(jiù)会(huì)分崩离(lí)析。但是(shì)科学(xué)家(jiā)们(men)使用最先(xiān)进的(de)望远镜对其进行了40个(gè)小(xiǎo)时的详细测量之后，发(fā)现星(xīng)系中的(de)恒星运动是可(kě)以(yǐ)用正常的物质和力学(xué)定律来(lái)解释(shì)的(de)。那么又(yòu)有人提(tí)出，也许该星系的暗物质(zhì)，已(yǐ)经(jīng)被附近(jìn)的(de)另一个大星系(xì)剥离了。奇怪的是，它的附近没(méi)有任何星系存(cún)在。造(zào)成这些现象的除了暗(àn)物质的假说之外，另一种可能就是(shì)人类对引力的理解还不(bù)够全面(miàn)，引力很(hěn)可(kě)能在(zài)不同尺度空间中(zhōng)的(de)工作方式是不同的，这意味(wèi)着在行(xíng)星系(xì)尺度(dù)中的(de)天体会沿(yán)着它们的轨道，按照我(wǒ)们所(suǒ)理解的方式运动(dòng)。但(dàn)是上升(shēng)到(dào)星(xīng)系和星团的尺度，引力之间的相互(hù)作用则是不同(tóng)的方式。对于在星系团之间的相互作用，科学家还引入(rù)了外部场效应的概念，指的是(shì)在数(shù)百(bǎi)万光年(nián)的规(guī)模上，巨大(dà)的质量之间会产(chǎn)生对彼此特殊的效果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理论(lùn)。如(rú)果MOND蒙德理论(lùn)成立，这意味着我们需(xū)要(yào)对现(xiàn)在的物理定律进行修正，这些发现也让很多人认为(wèi)暗(àn)物质(zhì)假(jiǎ)说理(lǐ)论就此终结。但是在宇宙当中还有关于(yú)暗物(wù)质(zhì)存(cún)在的(de)其他的(de)理论证据(jù)，这些理(lǐ)论(lùn)证据(jù)是(shì)蒙(méng)德(dé)理论所没(méi)法解(jiě)释(shì)的“引力(lì)透镜(jìng)”。

径向距离为37亿(yì)光年的(de)子弹星系团，由两个碰撞的星(xīng)系团(tuán)所组成，类似(shì)这(zhè)样的星(xīng)团，它们大部分(fēn)的普通质量(liàng)都在星系的气体当中。当(dāng)星团以1000万公里/小时挂号信几天能到，一般什么情况会用挂号信发(fā)生碰撞(zhuàng)的(de)时候，星际(jì)气体的相互(hù)作用就会导致温度的急剧升高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系团大部分的质量(liàng)将(jiāng)位于所有这些气体所(suǒ)在的中间(jiān)区域。那么我们通过什么来验证它的质量区域到底是不是集中(zhōng)在(zài)中间呢(ne)？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯(bó)太空望远(yuǎn)镜传(chuán)回了宇宙当中第一张全彩的高清照片，在照(zhào)片中我们可以明显地看(kàn)到很多星系似乎(hū)被拉伸产(chǎn)生了(le)巨大的(de)形变(biàn)。其(qí)实这(zhè)些星系(xì)本(běn)身并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而(ér)是这样极(jí)遥远的天体和(hé)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(gè)超大质量的东西的引力，会(huì)使身(shēn)后(hòu)更遥(yáo)远星系的光都发生了扭曲。这个(gè)现象(xiàng)就是引(yǐn)力透镜效(xiào)应(yīng)。这(zhè)个巨大的(de)天体(tǐ)可能(néng)是(shì)超大质(zhì)量的黑洞(dòng)或(huò)者是暗物质。

所以(yǐ)当人们对子弹星(xīng)系团(tuán)观测的时候，发现它的大(dà)质量区域(yù)并不(bù)是(shì)在中间，而是在两(liǎng)侧。所以最好的(de)解释方法(fǎ)就是当(dāng)星(xīng)团发生全部的(de)碰(pèng)撞(zhuàng)时，可被观测到的质(zhì)量气体(tǐ)被卡在了(le)中(zhōng)间，暗物质(zhì)则(zé)直接(jiē)通过了这(zhè)个(gè)区域，并(bìng)在两边形(xíng)成(chéng)了引力透镜(jìng)。对子弹(dàn)星系团的引力透镜研(yán)究也(yě)被(bèi)认为是(shì)暗物(wù)质存在(zài)的迄今为(wèi)止最好的理(lǐ)论证(zhèng)据。

除(chú)此之外，还有来自宇宙(zhòu)当中最古老的光。从宇(yǔ)宙大(dà)爆(bào)炸开始，38万年之后，可见(jiàn)光终于可以(yǐ)畅通无阻地(dì)穿越在宇宙当(dāng)中了(le)。经过(guò)了(le)130多亿年之后，这些光在宇(yǔ)宙(zhòu)空间背景上留下了各(gè)相(xiāng)同性的微波辐射。其中红色的部分表示温度较(jiào)高的区(qū)域，蓝色则表示相对较冷的区域，但实际上它们(men)之(zhī)间的温差(chà)只有万分(fēn)之一(yī)。

科学家们通(tōng)过(guò)对(duì)前景背景分(fēn)离后的(de)二值图像进行连通(tōng)域提(tí)取(qǔ)和标记(jì)之后(hòu)发现(xiàn)，如(rú)果宇(yǔ)宙当中没(méi)有暗物质，图形看起来不应(yīng)该是这样的(de)，而(ér)随着暗物质的增(zēng)加，一些峰值的幅度会(huì)减小，才变得看起来(lái)“和(hé)谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微波背景(jǐng)辐射的测量值，我(wǒ)们(men)需要的暗物(wù)质大约是普(pǔ)通物质的5倍。这个数字与(yǔ)解释星系(xì)当中恒星运动所需要(yào)的暗物质比例(lì)是一致的。这就意味着。

用(yòng)了一(yī)个简单的(de)理论(lùn)框架，就很(hěn)好地解释了很(hěn)多不同的观(guān)测(cè)结果。而暗(àn)物质的本(běn)质就是宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)存在(zài)着某(mǒu)种类(lèi)型的(de)粒(lì)子，它们不参与任何其他的(de)电磁作用，只通过引(yǐn)力来相互(hù)作用。所以(yǐ)如果能够找到这种粒子(zi)的存在，就相当于找到(dào)了暗物质存在的实际证据(jù)。这(zhè)种粒子到(dào)底是什么？科(kē)学家们已经提出了数十种的假(jiǎ)想目标，而要寻找(zhǎo)这些不同(tóng)的目标粒子所需要的实验方式(shì)也不相同。在(zài)过去的几(jǐ)十年当(dāng)中，人类(lèi)为了寻找(zhǎo)这(zhè)些(xiē)看不见、摸不(bù)到(dào)，几乎不(bù)会与常规物质相互作用的“暗物质”，科学家们已(yǐ)经进行(xíng)了超过50次的实验(yàn)，却没有任何实质性的发现，除了一个地方，意大利的(de)格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿(ā)尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米处的地(dì)下矿井当中，藏着地球上最大的地(dì)学实(shí)验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层(céng)楼高(gāo)的探(tàn)测(cè)器，一直(zhí)致(zhì)力(lì)于(yú)寻找暗物质粒子的周(zhōu)期性震(zhèn)荡。

自1997年(nián)以来，这里的科学家声称(chēng)观测到(dào)了(le)某种信(xìn)号。经过了20多年(nián)的数据收集，人们发(fā)现了一个有趣的(de)事(shì)情。探测率(lǜ)会在(zài)每年的6月份达到(dào)峰值(zhí)，然(rán)挂号信几天能到，一般什么情况会用挂号信后(hòu)在11月降到最低，而且(qiě)在20年当中每(měi)年都(dōu)是一(yī)样。一些科学家认为这可能是人类(lèi)发现暗(àn)物质的第一个直接证据。

但是为什么暗物质会产生周期性(xìng)的年度(dù)信号呢？刚才我(wǒ)们讲(jiǎng)了太阳系正(zhèng)在(zài)以220公里/秒(miǎo)的速度(dù)围绕着(zhe)银河系进行移动，那么如果暗物质存在宇宙当(dāng)中，这意味着我们也在(zài)以这(zhè)样的速度在穿越(yuè)着暗物(wù)质流(liú)，这个过程中(zhōng)会产生(shēng)相应的(de)振(zhèn)荡，同时地球(qiú)又(yòu)以30公里/秒的速度围绕太阳进(jìn)行旋转。所以有半年的时(shí)间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕(rào)银(yín)河系的方向是一致的，而另外半(bàn)年(nián)则与(yǔ)之(zhī)相反。

而(ér)在6月份的时候，地球与(yǔ)太阳的方(fāng)向正好达(dá)到(dào)完(wán)全一致，这是理论上(shàng)地球穿越(yuè)暗物质流最快的(de)时段。而(ér)在11月份，又恰好达到了最(zuì)慢值。尽管在实际的情况(kuàng)中，太阳系(xì)相对银河系的平面呈现了(le)60度的倾斜，但是这并不影响这个理论的有效性。

因此科学(xué)家认(rèn)为这可(kě)以用(yòng)来解释(shì)，研究人(rén)员们所观测到的周期(qī)性信(xìn)号。当然也(yě)可(kě)能有其他的(de)情况，造成(chéng)这种年度(dù)周期信号的差异也(yě)可能是温度、湿度、土壤中(zhōng)的水(shuǐ)分、高山上的积雪(xuě)，甚至连意大利(lì)游(yóu)客的数量也符合这个周期的规律。

所以，科学家们又在南半球建立了一个几乎相同的实验(yàn)室，这里的季(jì)节与之前(qián)的实验室正(zhèng)好相反，而在(zài)这(zhè)里，地球穿过暗(àn)物质流的运动特(tè)征和(hé)第一个实验(yàn)室是一样的(de)。

因此，如果(guǒ)在(zài)这(zhè)里可(kě)以得到(dào)相同的信号，就可(kě)以成(chéng)为暗物质所存在的非常有力的证据了。但(dàn)是由于这个实验室刚刚(gāng)建成不久，所以截至目前还无法提供相应的数据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望(wàng)远镜，这台太空望远镜叫做“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜(jìng)相(xiāng)同，但它(tā)的宽视场(chǎng)仪器提(tí)供的视野是哈(hā)勃红外仪器的100倍。南(nán)希(xī)格雷斯(sī)罗曼太空(kōng)望远镜其中一个关键的用途就是探索暗物质背(bèi)后(hòu)的奥秘，对(duì)于探测(cè)的结果，我们只(zhǐ)能拭目(mù)以待了。费米实验(yàn)室(shì)粒(lì)子天体物理(lǐ)中心的(de)科学家丹琥珀和贾森(sēn)斯特芬研究发现，如(rú)果暗(àn)物质存在(zài)，它们(men)极有可能(néng)拥有另(lìng)一种神秘的效应，这种暗物质效应(yīng)，会(huì)支持宇宙当(dāng)中(zhōng)生命的诞生，或者说是生(shēng)命(mìng)进(jìn)化的一个重要因素。

如果这一(yī)理论(lùn)得到进一步(bù)的证(zhèng)实，那(nà)么遍布宇宙当中的(de)暗物质会不会(huì)意味着(zhe)人类并不孤单呢？或(huò)许(xǔ)在宇宙(zhòu)当(dāng)中某个(gè)角落的行星上，暗物质正(zhèng)在(zài)通过这样的效(xiào)应创造生命。当然，这些推论的大前(qián)提是要先(xiān)找到暗物质存(cún)在的实际证据。那么小伙(huǒ)伴们(men)，你们(men)觉得(dé)暗物质到底存(cún)不存在(zài)呢(ne)？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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