宇宙是“人为制造”的？为(wèi)何会存在科学无法解(jiě)释的(de)“暗物质”？暗物质又究(jiū)竟是什么？人类为了寻找暗物质存在的证据，科学(xué)家们在过去的几十年当中进行了超(chāo)过50次的长期(qī)实验(yàn)，但是却没有发现任何的有(yǒu)效(xiào)证据。除(chú)了一个(gè)地方，在1687年(nián)出版的自然哲(zhé)学数学原(yuán)理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有(yǒu)引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙中天体运动(dòng)的规律(lǜ)。往后的(de)几百年来，当天(tiān)文学家(jiā)们发现某(mǒu)些天(tiān)体运行轨道出现异常，不符(fú)合(hé)万(wàn)有引力定律(lǜ)的时(shí)候，他们(men)就会知(zhī)道，周围(wéi)一定有未知的天体(tǐ)通(tōng)过引力在摄动(dòng)它(tā)的轨(guǐ)道。比如在(zài)1846年(nián)，奥(ào)本勒维耶(yé)就通过天王星运行轨道的(de)异常，推算(suàn)并且发现了海王星的存在(zài)。另外，哈雷彗星、冥(míng)王(wáng)星的发(fā)现都是应用万(wàn)有引力定律所取得重大(dà)天文(wén)成就的例子。但是这些发现(xiàn)都(dōu)是在恒星系(xì)统的(de)尺度当中，可当我们上升(shēng)到星系或者是星团的尺度，事情(qíng)就开始变得诡异(yì)了(le)。

1933年(nián)，瑞士的(de)物理(lǐ)学家弗里茨(cí)兹威基正(zhèng)在(zài)研究和测量后(hòu)发星系团的质(zhì)量。这是一个由数千个星系所组(zǔ)成(chéng)的巨大星(xīng)系团，这(zhè)些星系被引力束缚在一起(qǐ)。测量星(xīng)系团的(de)质量一般会使用到两种方法(fǎ)，当两种(zhǒng)方法结果一致，就可(kě)以(yǐ)确定其(qí)质量(liàng)的范(fàn)围。

第一(yī)种是获得其"光度学的质量"，需要的数据是测量各个星系的光度。

第二种是动力(lì)学质量的计算，是利用光谱红移测量星系团中(zhōng)的各个星系(xì)相对于星(xīng)系团的运动速(sù)度。当测量结果出来之后，兹威(wēi)基彻底懵了(le)，“动力(lì)学(xué)质量”竟然是“光度学(xué)质量”的(de)400倍(bèi)。这(zhè)意味着，后(hòu)发(fā)座星系(xì)团有99%的质量消失了，或者说(shuō)这99%的质量并不以可见光的(de)形式所(suǒ)存在(zài)，我(wǒ)们无(wú)法看到。最诡(guǐ)异的是，在测(cè)量(liàng)速度(dù)的过程(chéng)中，兹威基发现(xiàn)2024年房价会继续下跌吗星系团中很多星系的速(sù)度比理论上要快(kuài)得(dé)多，按照牛顿的(de)运动(dòng)学定律，仅(jǐn)靠这些可见(jiàn)星系的质量所产生的引力是无(wú)法将(jiāng)它们束(shù)缚在(zài)星(xīng)系团内的，它们(men)早就(jiù)应该被抛(pāo)出星系团之外了(le)，除非有一种神秘(mì)的力量(liàng)在起作用，这种力量来源于某种隐(yǐn)形的物(wù)质。

据此，兹维基提出(chū)了这样部分(fēn)不可见的(de)暗质(zhì)，它不发散光(guāng)、吸光、反射光，但是(shì)它们却占据(jù)着宇宙中绝大部分的质量。只是当时的人(rén)们对这样的一(yī)种说法不屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗(àn)物质(zhì)”这个词才再(zài)一(yī)次(cì)出现。天(tiān)文学家维拉鲁(lǔ)宾(bīn)和肯特福特在观测仙(xiān)女座星系(xì)中的恒星运动。理论上来(lái)说，距离中心越(yuè)远的(de)恒星在(zài)其轨道(dào)上的(de)运行(xíng)速度就会越(yuè)慢。但是他(tā)们观测(cè)的(de)结果却让人(rén)感到不可思议。

随(suí)着与中(zhōng)心距离的增(zēng)加，恒星的旋(xuán)转速(sù)度几乎保持不(bù)变(biàn)。可(kě)是(shì)根据牛顿(dùn)的万有引力定律(lǜ)，在星(xīng)系当中如果没(méi)有足够大(dà)的质(zhì)量来吸(xī)引(yǐn)它们，这(zhè)些外围(wéi)的恒星(xīng)早就被甩到(dào)宇宙当中了(le)。基于这种现象，科(kē)学(xué)家们会使(shǐ)用(yòng)一种相对标准的方法来解释暗(àn)物(wù)质的存在，这种方法就是(shì)测量星(xīng)系当(dāng)中(zhōng)气体在X轴(zhóu)上距离星系(xì)中心的(de)距离，以及(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(jié)果，就认为(wèi)是由暗物(wù)质的力量(liàng)进入(rù)其中。

于(yú)是科(kē)学家(jiā)们通过射电望远镜(jìng)测量(liàng)了距(jù)离星系中心更远距(jù)离的氢元素，发现它们的旋转(zhuǎn)速度(dù)并不(bù)符合牛顿的(de)力(lì)学(xué)定律(lǜ)。我们的(de)太阳(yáng)系也不例外，太阳系位于银河系的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根据万有引力定律进行计算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系(xì)正在以220千米/秒的(de)速度围绕银河系旋转，这(zhè)个实际速(sù)度远远大(dà)于理论速度，那么产生以上这种向心加速(sù)度的原因很(hěn)可能就是存在着一种我们看不到的物质，是这些暗物质的引力效应(yīng)将星系聚集(jí)在(zài)了一起。

也(yě)是(shì)从这时开始，越来越多的研究(jiū)人员(yuán)开始(shǐ)相信暗物(wù)质的(de)存在(zài)。科(kē)学(xué)家根据星系外恒星(xīng)轨道的速度，估算(suàn)在(zài)星(xīng)系当中暗物(wù)质(zhì)的质量(liàng)占整个星系(xì)质量的85%。但是，暗物质并不是唯一(yī)可以(yǐ)解(jiě)释这(zhè)个现象的原因。在一项新的研究当中，科学(xué)家们(men)发现，几乎(hū)没有引力效应的遥远恒星之(zhī)间，也会出现速度(dù)上的微小差异(yì)。另外，天文学家(jiā)还发现了(le)一个反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距(jù)离(lí)地球大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星系当中存在的(de)恒星数量却只有银河系的千分之一。

所以在理论上，该星系必须存在暗物质(zhì)，否则(zé)就会分崩离析。但(dàn)是科学家们使(shǐ)用最(zuì)先(xiān)进的(de)望远镜(jìng)对其进行了(le)40个小时的(de)详(xiáng)细测量(liàng)之后，发现星系(xì)中的恒星运动是可以用(yòng)正常的物质和力学定律来解释(shì)的。那么(me)又(yòu)有人提出(chū)，也许该星系的暗物质，已经被附(fù)近(jìn)的另一个大星系剥离了。奇(qí)怪的是，它的附近没有任何星系存在。造(zào)成这些现象的除了暗(àn)物质的假说之外，另一种可(kě)能就是人(rén)类对引力的理解还不(bù)够(gòu)全面，引力很(hěn)可能在不同尺(chǐ)度空间中的工作(zuò)方式是不(bù)同(tóng)的，这意味(wèi)着在(zài)行星系(xì)尺度中的天体(tǐ)会(huì)沿着它们的轨道，按照我们(men)所理解(jiě)的方(fāng)式运动。但是上升到(dào)星系和星团的尺度，引力(lì)之间的(de)相互作用则是不同的(de)方(fāng)式。对于(yú)在星(xīng)系团(tuán)之间(jiān)的(de)相互作用，科学家还引入了外部场(chǎng)效应的概念，指的是在数百(bǎi)万光年的规模(mó)上，巨大的质量之间(jiān)会产生(shēng)对彼此特殊的效果，这个(gè)理论叫(jiào)做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立(lì)，这(zhè)意味着我们需要对现在的物理定(dìng)律进行修正(zhèng)，这(zhè)些发现也让(ràng)很多(duō)人(rén)认为暗物质假说(shuō)理(lǐ)论就此终结。但(dàn)是(shì)在宇(yǔ)宙当中还有关于(yú)暗物(wù)质存在的(de)其(qí)他的(de)理论证据，这(zhè)些理(lǐ)论证据是蒙德理论所没法解释(shì)的“引(yǐn)力(lì)透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光年的子(zi)弹星系团，由(yóu)两个碰撞的星系团所组成，类似这样的星团(tuán)，它们大部分的普通质量(liàng)都(dōu)在星(xīng)系的(de)气体当中。当星(xīng)团以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰(pèng)撞的时候(hòu)，星(xīng)际气体(tǐ)的(de)相互作用就会导致温度(dù)的急剧(jù)升(shēng)高，速(sù)度大幅降低(dī)。所(suǒ)以(yǐ)在理(lǐ)论上，在碰撞之(zhī)后(hòu)，子弹星系团大部(bù)分的(de)质量将位(wèi)于所(suǒ)有(yǒu)这些(xiē)气(qì)体所在的中(zhōng)间区域。那么我们通过(guò)什么来验证它的质(zhì)量(liàng)区域(yù)到(dào)底是不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太空望远镜(jìng)传回(huí)了宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)第一张全彩的高清(qīng)照(zhào)片，在照片中我(wǒ)们可以明显地看(kàn)到很(hěn)多星系似乎被拉伸产生了巨(jù)大的形变。其实这(zhè)些星系(xì)本身并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出(chū)了什么问题，而是这样极遥远的天体和我们(men)地球上的观测(cè)者之间。被一个质量超级巨大的天体遮挡(dǎng)，这个(gè)超大质量的东西的(de)引(yǐn)力，会使身后(hòu)更(gèng)遥远(yuǎn)星系的光都发(fā)生了扭曲(qū)。这个现象就是引(yǐn)力透镜(jìng)效应。这个巨大的天体可(kě)能是超大质量的黑(hēi)洞或者是暗物(wù)质。

所以当人们对2024年房价会继续下跌吗子弹星(xīng)系团观(guān)测的时候，发现它的大质量区(qū)域并不是在中间，而(ér)是在两侧(cè)。所以最好的解释方(fāng)法就是当(dāng)星团发生全部的(de)碰(pèng)撞时，可被观测到的(de)质量(liàng)气体被卡在了中间，暗物(wù)质(zhì)则直接(jiē)通过了这个区域，并在两边形成了引力透镜(jìng)。对(duì)子弹星系(xì)团的引力透镜研(yán)究(jiū)也被(bèi)认为是暗物质存(cún)在的迄今为止(zhǐ)最好的理(lǐ)论(lùn)证据。

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除此之外(wài)，还有来自宇宙当中最(zuì)古老的光。从宇(yǔ)宙(zhòu)大爆炸开始，38万年(nián)之后(hòu)，可见光终于可以畅通(tōng)无阻(zǔ)地穿(chuān)越(yuè)在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些光在宇(yǔ)宙空间背景上留下了各相同性的微波辐射(shè)。其中红色的(de)部分表示(shì)温度较(jiào)高(gāo)的(de)区域，蓝色则表示相对较冷的区(qū)域(yù)，但实际上它(tā)们之间的温(wēn)差只有万分(fēn)之(zhī)一。

科学家们通过对(duì)前景背景分离后(hòu)的二值图像进(jìn)行(xíng)连通域提取和标(biāo)记之后发现(xiàn)，如果宇宙当中没有暗物质，图形看(kàn)起来不(bù)应该是这样的，而随着暗物质的(de)增加(jiā)，一些(xiē)峰值的(de)幅度会减小，才变(biàn)得(dé)看起来“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背(bèi)景辐射(shè)的测量值，我们需要的(de)暗物质大(dà)约是普通物质的5倍。这(zhè)个(gè)数字与(yǔ)解释星系当(dāng)中恒星运动(dòng)所需要的暗物质比例是一致的(de)。这就意味着。

用了一个简单的(de)理论框架，就很好地(dì)解释(shì)了很(hěn)多不同的观测结果。而暗(àn)物质的本(běn)质就是宇宙当中存(cún)在着(zhe)某种类型的粒子，它们不参(cān)与任何其他的(de)电磁作用，只通过引力来(lái)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(zhǎo)到(dào)了(le)暗(àn)物质(zhì)存在的实际(jì)证据。这(zhè)种粒子到底是什么？科学家(jiā)们已经提(tí)出了数十种的(de)假想目标，而要(yào)寻找这些不同的目标(biāo)粒(lì)子所需要的实验方(fāng)式也不相同(tóng)。在过去的几十年当(dāng)中，人类(lèi)为了寻找这(zhè)些(xiē)看不见、摸不到(dào)，几乎不会与常规物质(zhì)相互(hù)作(zuò)用的“暗物质”，科学家们(men)已经进(jìn)行了(le)超过50次的(de)实验，却没(méi)有任何实质性的发现，除(chú)了一个地(dì)方(fāng)，意大(dà)利的格兰萨索山，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿(kuàng)井当(dāng)中(zhōng)，藏着地球(qiú)上最大的地学实验室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三(sān)层楼(lóu)高的探测(cè)器(qì)，一直(zhí)致力于寻(xún)找暗物质粒(lì)子的周期性震(zhèn)荡。

自1997年以来(lái)，这里(lǐ)的科学家声称观测到了某种信(xìn)号。经过了20多年的(de)数(shù)据收(shōu)集，人们发现了一个有(yǒu)趣的事情。探测(cè)率会(huì)在每年的6月份达到峰值(zhí)，然后在(zài)11月(yuè)降到最低，而且在20年当(dāng)中每年(nián)都是一样。一些科学(xué)家认为(wèi)这可能(néng)是人类发现暗物质的第一个直接(jiē)证(zhèng)据(jù)。

但是为(wèi)什么暗物(wù)质会产生周期性的年(nián)度(dù)信(xìn)号(hào)呢？刚才我们讲了太阳系(xì)正在(zài)以220公里/秒(miǎo)的(de)速度围绕着银河(hé)系进(jìn)行移(yí)动，那么如果暗物质存在宇宙当中，这(zhè)意味着我们(men)也在以这样的速度在穿越着(zhe)暗物质流，这个过程中(zhōng)会产生相(xiāng)应的振(zhèn)荡，同时地球(qiú)又以30公里/秒的(de)速度(dù)围(wéi)绕太(tài)阳(yáng)进行旋转。所以有半(bàn)年的时间，地球(qiú)围绕太阳的(de)方向(xiàng)与太阳环(huán)绕银河(hé)系的方向是一致的(de)，而另外半年则与之相反。

而在6月份的时(shí)候，地球(qiú)与太(tài)阳的方向正好达到完全(quán)一致(zhì)，这是理论上地球穿越暗(àn)物质流最快的时段。而(ér)在11月份，又(yòu)恰好(hǎo)达到(dào)了最慢值。尽管在实际的(de)情况中，太阳系相对银河系的平(píng)面呈(chéng)现了60度的倾斜，但是(shì)这并不影响这个理论(lùn)的有(yǒu)效性(xìng)。

因此科学家认(rèn)为这可(kě)以(yǐ)用来解释，研究人员们(men)所观测(cè)到(dào)的周期性信号(hào)。当然也可能有其他的情(qíng)况(kuàng)，造成这种年度周期信号的(de)差异也可能是温度、湿(shī)度、土(tǔ)壤中的水分、高山上(shàng)的积(jī)雪，甚至连意大利游客的(de)数(shù)量也(yě)符合(hé)这个周(zhōu)期的规律。

所以(yǐ)，科学家们(men)又(yòu)在南半球建立(lì)了一个几乎相(xiāng)同(tóng)的实(shí)验室，这里(lǐ)的季节与(yǔ)之前(qián)的(de)实验室正好相反，而在这里，地球(qiú)穿过(guò)暗物质(zhì)流的运动特(tè)征(zhēng)和第一个实验室是(shì)一样的。

因此，如(rú)果在这里可以得到相同的信号，就可(kě)以成为暗物质所(suǒ)存在的(de)非(fēi)常有(yǒu)力(lì)的证据了。但(dàn)是由于这个实验室刚刚建成不久(jiǔ)，所以截至目前还无法(fǎ)提供(gōng)相应(yīng)的(de)数据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射一台新的望远镜，这台(tái)太(tài)空望(wàng)远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大(dà)小(xiǎo)跟哈(hā)勃望远镜相同，但(dàn)它的宽(kuān)视场仪器提供的(de)视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格(gé)雷斯(sī)罗曼太空望远镜(jìng)其中一个关(guān)键的用途就是(shì)探(tàn)索暗(àn)物质背(bèi)后的奥(ào)秘，对于探测(cè)的结果，我们只(zhǐ)能拭(shì)目以待了。费米实验室粒子(zi)天体物理(lǐ)中心(xīn)的科学家丹琥珀和贾森斯特芬(fēn)研究发现，如果暗(àn)物质(zhì)存在，它们极有可能拥(yōng)有另一种(zhǒng)神(shén)秘的效应，这种暗(àn)物质效应，会支(zhī)持宇宙当(dāng)中生命的(de)诞生，或(huò)者说是生命进(jìn)化的一个(gè)重要因素。

如果这一理(lǐ)论(lùn)得到进一步的证实，那么(me)遍布(bù)宇(yǔ)宙当中的暗物质会不会意味着人类并(bìng)不(bù)孤单呢(ne)？或(huò)许在宇宙(zhòu)当中某个角落的(de)行(xíng)星(xīng)上，暗物质正(zhèng)在通(tōng)过(guò)这样的效应创造生命。当然(rán)，这些推论的大前提是要先找到暗(àn)物质存在的实际证据(jù)。那(nà)么小伙伴们，你(nǐ)们觉(jué)得(dé)暗(àn)物质到(dào)底存(cún)不存(cún)在呢(ne)？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动(dòng)力(lì)！

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