宇宙是“人为制造(zào)”的？为(wèi)何会存(cún)在科学无法解释的“暗物质”？暗物(wù)质又究竟是什(shén)么？人(rén)类为了寻找暗物质存在的证据，科学家们在过去(qù)的几十年当中进(jìn)行了(le)超过(guò)50次的(de)长期实(shí)验，但是却没(méi)有(yǒu)发现任何的有效证据。除了一个地方，在1687年出(chū)版的自然(rán)哲学数学(xué)原理一(yī)书中(zhōng)，埃萨克牛顿(dùn)发(fā)表了万有引力定律，它揭示了宇(yǔ)宙中天体运动(dòng)的规律。往后(hòu)的(de)几百年来(lái)，当天文(wén)学家们发(fā)现某些天体运行轨道出现异常，不符合万有引力定律的时候，他们就(jiù)会知道(dào)，周围一定有未知的天体通过(guò)引力在摄动它(tā)的轨(guǐ)道(dào)。比如在(zài)1846年，奥本(běn)勒维耶(yé)就(jiù)通过天王星运行(xíng)轨道(dào)的异(yì)常，推算(suàn)并且发现了海王星的存在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王星的发(fā)现都(dōu)是(shì)应用(yòng)万有引力定律所取(qǔ)得重大天(tiān)文成就的例(lì)子(zi)。但(dàn)是这些发现(xiàn)都是在恒星(xīng)系(xì)统的尺度当中，可当我们上升到星系(xì)或(huò)者(zhě)是星团的(de)尺度(dù)，事(shì)情就开始变得诡异了。

三氧化硫是酸性氧化物吗，二氧化碳和二氧化硫是酸性氧化物吗="0.5500910746812386" data-type="jpeg" data-w="1647" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/7e58e8fcd62ac7f.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家弗里茨兹威基正在研究和测量(liàng)后发星系团的质量。这是一个由数千个(gè)星系所(suǒ)组成(chéng)的巨大星(xīng)系团，这些星系被引力束缚在(zài)一(yī)起。测(cè)量星系团的质量一般会使用到(dào)两种方法，当两种方法结(jié)果一致，就可以确定其质(zhì)量的范围(wéi)。

第(dì)一种是(shì)获得(dé)其(qí)"光度学的质量"，需要(yào)的数据是测量各(gè)个星系(xì)的光度。

第二(èr)种是动力学质量的(de)计(jì)算，是利用光谱红移(yí)测量星(xīng)系(xì)团中(zhōng)的各个星系相(xiāng)对于星系(xì)团的运动速度。当(dāng)测量结(jié)果出(chū)来之后，兹威(wēi)基彻底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟然(rán)是(shì)“光度学质量”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星(xīng)系(xì)团有(yǒu)99%的质量消失(shī)了(le)，或者说(shuō)这99%的质量并不以可见光的(de)形式所(suǒ)存(cún)在，我们无法看(kàn)到。最诡异(yì)的是，在测量速度的(de)过(guò)程中，兹威基发现星(xīng)系团中很(hěn)多星(xīng)系的速度比(bǐ)理论上要快得(dé)多，按照牛顿的运动(dòng)学定律，仅靠这些可见星系(xì)的质量(liàng)所产生的引力是(shì)无法将它们束(shù)缚在星系团内的(de)，它们早就(jiù)应该(gāi)被抛(pāo)出星(xīng)系团(tuán)之(zhī)外了，除非有一种神秘的力量在起作用，这种力量来(lái)源于某种隐形的(de)物质。

据此，兹(zī)维基提出了这样部(bù)分不可见(jiàn)的暗质(zhì)，它(tā)不发散光、吸(xī)光、反(fǎn)射光(guāng)，但是它们却占据着(zhe)宇(yǔ)宙(zhòu)中绝大部分的(de)质量(liàng)。只(zhǐ)是当时的人(rén)们对这样的(de)一(yī)种说法不(bù)屑一顾(gù)。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这(zhè)个(gè)词才再一次出现。天文学家维(wéi)拉鲁宾和肯特福(fú)特在观(guān)测仙女座星系(xì)中的恒星运(yùn)动。理论上(shàng)来说(shuō)，距(jù)离中(zhōng)心越远的恒星在其轨道上的运行速度就(jiù)会越慢。但是他们(men)观测(cè)的结(jié)果却让人感到不可思(sī)议(yì)。

随着与(yǔ)中心距离的增加，恒星的旋转速度(dù)几乎(hū)保持不变。可(kě)是根据牛顿的万有引力定律，在星系当中如果(guǒ)没有足够大的质(zhì)量(liàng)来吸(xī)引它们，这些外围的恒星早就被(bèi)甩到宇宙(zhòu)当中了。基(jī)于这种(zhǒng)现象，科学家们会使用一种相对(duì)标准的方法(fǎ)来(lái)解(jiě)释暗(àn)物质的存(cún)在，这(zhè)种(zhǒng)方法就是测量星系当中气体在(zài)X轴上距离(lí)星系(xì)中心的距(jù)离，以(yǐ)及(jí)在(zài)Y轴上气体(tǐ)的旋转速度。如果(guǒ)出现(xiàn)异(yì)常的结果，就认为(wèi)是由暗物(wù)质的力量进(jìn)入(rù)其中。

于是(shì)科学家(jiā)们通(tōng)过射电望远(yuǎn)镜测量了距(jù)离(lí)星系中心更远距离的氢元素，发现它们的旋转速度并不符合牛(niú)顿的力学定律。我(wǒ)们的太(tài)阳系(xì)也(yě)不例外，太阳系位于银河系(xì)的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根据万有(yǒu)引力定律进(jìn)行计算，太阳(yáng)系的(de)运行速度应(yīng)该是160千(qiān)米/秒，但实(shí)际上，太阳系正在以220千米(mǐ)/秒(miǎo)的速度围绕银(yín)河系旋转(zhuǎn)，这个实(shí)际(jì)速度远远大于理论速度，那么(me)产生以上(shàng)这种向心加速度的原(yuán)因很(hěn)可能就(jiù)是存(cún)在着(zhe)一种我(wǒ)们看不到的物质，是这些暗物质(zhì)的引力效应将星系(xì)聚集在(zài)了一起(qǐ)。

也是从这(zhè)时(shí)开始，越来(lái)越多的研究人(rén)员开始相(xiāng)信暗(àn)物质(zhì)的存在。科学家根据(jù)星(xīng)系外恒星轨道(dào)的速(sù)度，估算在星系当(dāng)中(zhōng)暗(àn)物质的质量占整个星系质量的85%。但(dàn)是，暗物质并(bìng)不是唯一(yī)可以(yǐ)解释(shì)这个(gè)现象的(de)原因。在一项(xiàng)新(xīn)的研(yán)究当中，科学家们发现，几乎没有引力效(xiào)应的(de)遥远恒星之间(jiān)，也(yě)会出现速度上的微小差异。另外，天文学家还发现了一个(gè)反常的星系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距(jù)离地球大(dà)约(yuē)2.5亿光(guāng)年，大(dà)小(xiǎo)和银河(hé)系不多，但(dàn)是(shì)星系当中存在的恒(héng)星数(shù)量却(què)只有银河系(xì)的千分之一。

所以在理论上，该(gāi)星系必须存在暗(àn)物质，否则就会分崩离析。但(dàn)是(shì)科(kē)学家们使用最先进(jìn)的望远镜对(duì)其进行了40个小时的(de)详细测(cè)量之后，发现(xiàn)星系(xì)中(zhōng)的恒星运动是可以用正常的物(wù)质和力学定(dìng)律来解释(shì)的。那(nà)么又有(yǒu)人提出，也许该星系的暗(àn)物质，已经被附近的(de)另一(yī)个大星系(xì)剥(bō)离了。奇怪的是，它的附近没有任何(hé)星系存在。造成(chéng)这些现(xiàn)象的除了暗(àn)物(wù)质的假说之(zhī)外，另(lìng)一种可能(néng)就是(shì)人(rén)类(lèi)对引(yǐn)力的理解还不够全面，引力很可能(néng)在不同尺(chǐ)度空间(jiān)中的(de)工作方式是(shì)不同的，这(zhè)意味着在行星系尺度(dù)中的天体会沿(yán)着它们的轨道，按照我们(men)所理解(jiě)的(de)方式运(yùn)动。但是上升到星系和(hé)星团的尺度，引力(lì)之间的相互作(zuò)用则是(shì)不同的方式(shì)。对于在星系团之间(jiān)的相互作用，科学家(jiā)还引入(rù)了外部(bù)场效应的概念，指(zhǐ)的是在数(shù)百万光年的规模上，巨(jù)大的质量之间(jiān)会(huì)产生对彼此特殊的(de)效果(guǒ)，这个理论叫(jiào)做MOND蒙(méng)德理论。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这意味着我们(men)需要(yào)对现在的(de)物理定(dìng)律进行修正(zhèng)，这(zhè)些(xiē)发现(xiàn)也让(ràng)很多人认为暗物质假说理论就此(cǐ)终结。但(dàn)是在(zài)宇宙当(dāng)中还(hái)有(yǒu)关于暗物质(zhì)存在的其他的理论证据，这些理论证(zhèng)据是蒙德理论所没法(fǎ)解释的“引力透(tòu)镜”三氧化硫是酸性氧化物吗，二氧化碳和二氧化硫是酸性氧化物吗。

径向(xiàng)距离为37亿光(guāng)年(nián)的子弹(dàn)星系(xì)团，由两个碰撞的星系团所组(zǔ)成(chéng)，类似这(zhè)样的星团(tuán)，它们大部(bù)分的普(pǔ)通质量都在星系(xì)的(de)气(qì)体当(dāng)中。当(dāng)星团以1000万公里(lǐ)/小时(shí)发(fā)生碰撞的时候，星际气体的相互(hù)作用(yòng)就会导(dǎo)致温(wēn)度的急剧(jù)升高，速度大幅降(jiàng)低。所以(yǐ)在理论(lùn)上，在(zài)碰撞之后，子弹星系团大(dà)部分的质(zhì)量将位于所(suǒ)有这些气(qì)体(tǐ)所(suǒ)在的中间区域。那么我们(men)通过什么来验证它的(de)质量区(qū)域到底(dǐ)是不(bù)是(shì)集中(zhōng)在中间呢(ne)？前不久(jiǔ)，詹(zhān)姆斯韦伯(bó)太空望远镜传(chuán)回(huí)了宇宙(zhòu)当中第一张全彩(cǎi)的(de)高清(qīng)照(zhào)片，在(zài)照片中我们可以明显地看到很多星(xīng)系似乎被拉伸(shēn)产(chǎn)生了巨(jù)大的形变。其实这些星系(xì)本身并不(bù)是真的被扭曲了，也不是韦伯望(wàng)远(yuǎn)镜出了什么问题，而是这样极遥远(yuǎn)的天体(tǐ)和我们地球上的观(guān)测(cè)者之间。被一(yī)个质量超级巨大的天体遮挡，这个超(chāo)大质量的东西的引力，会使(shǐ)身后更遥远星(xīng)系的光都发(fā)生了扭曲。这(zhè)个现象就是(shì)引(yǐn)力透镜(jìng)效应。这个巨大的天体(tǐ)可能是超大质量的(de)黑洞或者是暗物质(zhì)。

所以(yǐ)当人们(men)对子弹(dàn)星系团观(guān)测的时(shí)候，发现(xiàn)它的(de)大(dà)质(zhì)量区域并不是(shì)在中间，而是在两(liǎng)侧。所(suǒ)以最(zuì)好的(de)解(jiě)释方法就是当星团(tuán)发生全部(bù)的碰撞(zhuàng)时(shí)，可被(bèi)观测(cè)到的(de)质量气体被卡在了(le)中(zhōng)间(jiān)，暗物质则直(zhí)接通过了这个(gè)区域(yù)，并在两边(biān)形成(chéng)了(le)引力透(tòu)镜。对子弹星系(xì)团的引力透(tòu)镜研(yán)究也(yě)被认为是暗物质(zhì)存在的迄(qì)今为(wèi)止最好的理(lǐ)论证据(jù)。

除(chú)此之外(wài)，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇(yǔ)宙(zhòu)大爆炸(zhà)开始，38万年之后，可见光终(zhōng)于(yú)可以畅通无阻(zǔ)地(dì)穿越在宇宙当中了。经过(guò)了(le)130多亿年(nián)之(zhī)后，这些光(guāng)在宇宙(zhòu)空间(jiān)背景(jǐng)上留下了各相同性的微波(bō)辐(fú)射。其中(zhōng)红色的部分表(biǎo)示(shì)温(wēn)度较高的区域，蓝色则(zé)表示相(xiāng)对较冷的区(qū)域，但实际上它(tā)们之间的温差(chà)只有万分之一。

科(kē)学家们通过对前景背景分(fēn)离后的二值图像进行连通域提取和(hé)标记之后发现，如果宇宙当中没有暗物质(zhì)，图形看(kàn)起来不应该是这样(yàng)的，而(ér)随(suí)着暗物(wù)质的增(zēng)加，一(yī)些(xiē)峰值的幅度(dù)会(huì)减小，才变得看(kàn)起来“和谐(xié)”。为了匹(pǐ)配宇宙微波背景辐射的(de)测量值，我(wǒ)们需要的(de)暗物质大约是(shì)普通(tōng)物质(zhì)的5倍。这个数字(zì)与解释星系当(dāng)中恒星运(yùn)动所需要的暗物质比例是(shì)一致的。这就意味(wèi)着。

用了一个简单(dān)的理论(lùn)框架，就很好地(dì)解释了(le)很多不同的观测(cè)结果。而暗物质的(de)本质就是宇宙(zhòu)当中(zhōng)存在着某种类型(xíng)的(de)粒(lì)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(suǒ)以如(rú)果能够找到这种粒子的存(cún)在，就相当于找到了(le)暗物质(zhì)存在的实际证据。这种粒子到(dào)底是(shì)什么？科学家们已经提(tí)出了(le)数十种的假想目(mù)标，而要(yào)寻找这些不同的目标粒子所(suǒ)需要(yào)的实验方式也不相同(tóng)。在过(guò)去的几十年当中(zhōng)，人类为了寻(xún)找这些看不见、摸不(bù)到，几乎不(bù)会与常(cháng)规物质相互作(zuò)用(yòng)的“暗物(wù)质”，科(kē)学(xué)家们已经进行(xíng)了超过50次(cì)的实验，却没有任何实(shí)质性的发现(xiàn)，除了一个地方，意大(dà)利的格兰萨(sà)索山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的(de)地下矿井当中(zhōng)，藏着地(dì)球上最大的地学实验室(shì)，这(zhè)个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直致力于(yú)寻找暗物(wù)质粒(lì)子的(de)周期(qī)性震荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的科学家声称观测到了某(mǒu)种信号。经(jīng)过了20多(duō)年的数(shù)据收集，人们发(fā)现了(le)一个有趣的事情。探测率(lǜ)会在每年(nián)的6月份(fèn)达到峰(fēng)值，然(rán)后在11月(yuè)降到最低，而且(qiě)在(zài)20年当中每年都是一样。一些科学家认为这(zhè)可能是(shì)人类发现暗(àn)物质的(de)第一(yī)个(gè)直接证(zhèng)据。

但是为(wèi)什么暗物质会产生周期性的年度(dù)信(xìn)号呢？刚才(cái)我们(men)讲了(le)太(tài)阳系正在(zài)以220公里/秒的速(sù)度围绕着(zhe)银河系进(jìn)行移动，那么(me)如果暗物质存在宇(yǔ)宙当中，这意味着(zhe)我(wǒ)们(men)也在以这样的(de)速度(dù)在(zài)穿(chuān)越着暗物质流，这个过(guò)程中会产生相应的振荡(dàng)，同时地球(qiú)又以30公(gōng)里(lǐ)/秒的速度围绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有(yǒu)半年(nián)的(de)时间，地(dì)球(qiú)围(wéi)绕太阳的方向与太阳环绕银(yín)河(hé)系的方(fāng)向是一致的，而(ér)另(lìng)外半年则与之相反。

而在6月(yuè)份的时候，地球与太(tài)阳的方向正好达到完全一致(zhì)，这是(shì)理(lǐ)论上地球穿越(yuè)暗物质流最快的时段(duàn)。而在11月份(fèn)，又(yòu)恰好达(dá)到(dào)了最慢值。尽管(guǎn)在实际的情况中(zhōng)，太阳系相对银(yín)河系的平(píng)面呈现了(le)60度的倾斜(xié)，但是这并(bìng)不影响这个理(lǐ)论(lùn)的有(yǒu)效性。

因此科学家(jiā)认为这可以(yǐ)用来解(jiě)释，研(yán)究人员们所(suǒ)观测到的(de)周期性(xìng)信号。当(dāng)然也可(kě)能有(yǒu)其(qí)他的情况，造成这种(zhǒng)年度周期信号(hào)的差异也可能是温度、湿度、土壤中的水(shuǐ)分、高山(shān)上的(de)积雪，甚至连意大利游客的数量也符合这个周(zhōu)期的规律。

所(suǒ)以，科学(xué)家们(men)又在南半球建立了一个几乎(hū)相(xiāng)同的实验(yàn)室，这里(lǐ)的季(jì)节与之前的实验室正好相反，而在这里，地球(qiú)穿(chuān)过暗(àn)物质流的运动特(tè)征和(hé)第一个实验室(shì)是一样的。

因此(cǐ)，如果在这(zhè)里可以得到相同的信号，就可以成为暗物(wù)质所存在的非常有力的证据了。但(dàn)是由于这个(gè)实验室刚刚建成不久(jiǔ)，所以(yǐ)截至目前(qián)还无法提供相应的(de)数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的望远镜(jìng)，这台太(tài)空望(wàng)远(yuǎn)镜叫做“南希格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃(bó)望远镜相同，但它的宽视场仪器提(tí)供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太(tài)空望(wàng)远镜其中(zhōng)一个关键(jiàn)的(de)用途就是探索(suǒ)暗物(wù)质背后(hòu)的奥秘(mì)，对于探测(cè)的结(jié)果，我们只能(néng)拭目以待了。费(fèi)米实验室(shì)粒子天体物理中心的(de)科学家丹琥(hǔ)珀(pò)和贾森斯(sī)特芬研(yán)究发现，如(rú)果暗物(wù)质存在，它们极有(yǒu)可能拥有(yǒu)另(lìng)一种神(shén)秘的效应，这(zhè)种暗物质(zhì)效应，会(huì)支(zhī)持(chí)宇宙(zhòu)当中生命的(de)诞(dàn)生，或者(zhě)说(shuō)是(shì)生命进化的(de)一个重要因(yīn)素。

如果这一理(lǐ)论(lùn)得到进一步的证实，那么遍布(bù)宇宙(zhòu)当中的暗物质会不会意味着人类(lèi)并(bìng)不孤(gū)单呢(ne)？或许在宇宙当中某个角落的行(xíng)星上，暗物质正在(zài)通过这样的效应(yīng)创(chuàng)造生命(mìng)。当然，这(zhè)些推论的大前(qián)提是要先(xiān)找(zhǎo)到暗物质存在的实际(jì)证据。那么小伙伴们，你们觉(jué)得暗物质(zhì)到底存不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞(zàn)，你的支持是我(wǒ)更新的动力！

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