宇宙是(shì)“人(rén)为制造”的？为何会存在科学无(wú)法(fǎ)解释(shì)的“暗物质”？暗物质又究竟(jìng)是什么？人类为了(le)寻找暗物质存(cún)在(zài)的证据(jù)，科学家(jiā)们在过去的几十年当中进行了超过50次的长期实验，但是却没有发(fā)现任何的有效证据(jù)。除了一(yī)个地方iphone12换电池多少钱(fāng)，在1687年出(chū)版的自然(rán)哲学数(shù)学原(yuán)理一书中，埃萨(sà)克牛顿(dùn)发表了万有(yǒu)引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙中天(tiān)体运动的(de)规律。往(wǎng)后的几百年来，当(dāng)天文学家们发现某些天体运行轨(guǐ)道(dào)出现异常，不符合万(wàn)有引(yǐn)力(lì)定律的(de)时候，他们就(jiù)会知道，周围一(yī)定有未知的天体(tǐ)通过(guò)引力(lì)在摄动它的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过(guò)天王星(xīng)运(yùn)行轨道(dào)的(de)异(yì)常，推算(suàn)并且发现了(le)海王星的(de)存在。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发现都是应用万有引力定律(lǜ)所取得重(zhòng)大天文成就的例子。但(dàn)是(shì)这些(xiē)发现都是在恒(héng)星系统的尺度当中，可当我们上升到星(xīng)系或者是(shì)星(xīng)团的尺度，事情(qíng)就开始变得诡异(yì)了(le)。

1933年，瑞士的(de)物理学家弗里茨兹威基(jī)正在研究和测量后(hòu)发星系团(tuán)的(de)质量。这是一(yī)个由数千个星系(xì)所组成的巨大星(xīng)系团(tuán)，这些星系被引(yǐn)力束缚在一起。测量星系团(tuán)的质量一般会使(shǐ)用到两种方(fāng)法，当(dāng)两种方法结果一致，就可以(yǐ)确定其质量的范围。

第一种(zhǒng)是获得其"光度(dù)学的质量"，需要的数据是测量各个星系的光(guāng)度。

第二种是动力(lì)学质量的计算(suàn)，是(shì)利用光谱(pǔ)红移(yí)测量星系团中(zhōng)的各个星系(xì)相对于星系团(tuán)的运(yùn)动(dòng)速(sù)度。当测量结果出来之后(hòu)，兹(zī)威基彻底懵(měng)了，“动力学质(zhì)量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发(fā)座星系(xì)团有99%的质量消失(shī)了，或者说这99%的质量并不以可见光的(de)形式所存(cún)在，我(wǒ)们无法看到。最(zuì)诡(guǐ)异的(de)是，在测量速度的(de)过程中，兹威(wēi)基发(fā)现星系(xì)团中很(hěn)多(duō)星系(xì)的(de)速度比理论上要快得多，按照牛(niú)顿的运(yùn)动(dòng)学定律，仅(jǐn)靠这些(xiē)可见星系的(de)质量所产生的引力是无(wú)法将它(tā)们(men)束缚在(zài)星系(xì)团内的，它们(men)早就应该被抛(pāo)出星系团(tuán)之外了，除(chú)非(fēi)有一(yī)种神秘的力量(liàng)在起作(zuò)用，这种力(lì)量(liàng)来源于某种隐形的物(wù)质。

据此，兹维基提出了这样部(bù)分不可见的(de)暗质，它不发散光、吸光、反射光(guāng)，但(dàn)是它(tā)们却占(zhàn)据着宇宙中绝大部分的质量。只是当时的人们对这样(yàng)的一种说法不屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗(àn)物质(zhì)”这个(gè)词(cí)才再一(yī)次(cì)出现。天文(wén)学家维(wéi)拉鲁宾(bīn)和(hé)肯特福(fú)特(tè)在观测仙女座星(xīng)系中(zhōng)的恒星运动(dòng)。理(lǐ)论上(shàng)来说，距离中(zhōng)心越远(yuǎn)的恒(héng)星在其轨(guǐ)道(dào)上的(de)运(yùn)行速度就会(huì)越(yuè)慢。但是他(tā)们观测的结果(guǒ)却让人感(gǎn)到不可思议。

随着与中心距离的(de)增加，恒星的旋(xuán)转速度几(jǐ)乎保持不变。可是根据牛顿的(de)万(wàn)有引力定律，在星系(xì)当中(zhōng)如果(guǒ)没(méi)有足够大的(de)质量(liàng)来吸引它们，这些外围(wéi)的恒星早就被甩到宇宙当中了。基于这种(zhǒng)现(xiàn)象，科学家们会使用(yòng)一种相对(duì)标准的方法来解释(shì)暗物质(zhì)的存在，这种方法就是测量(liàng)星系当中气体在X轴上距离星(xīng)系中(zhōng)心的(de)距离，以及在Y轴上气(qì)体的旋(xuán)转速度。如果出现异常(cháng)的结果，就认为是由暗物质的力量进入其(qí)中(zhōng)。

于是科学家们通过(guò)射电望远镜(jìng)测量了距离星系(xì)中心更远距(jù)离的氢元素，发现它们的旋转速度(dù)并不符合牛顿的力(lì)学定律。我们的太阳系也不例外，太(tài)阳(yáng)系位于银河系(xì)的第三(sān)悬臂(bì)之上，距离银河(hé)系中(zhōng)心2.6万光年(nián)，根据万有引力定律进行计算(suàn)，太阳系(xì)的(de)运(yùn)行速度应该(gāi)是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳(yáng)系正在以220千米/秒(miǎo)的(de)速度围绕银河系旋转，这个实际速度(dù)远远(yuǎn)大于理论(lùn)速度，那么产生以上这种向心加(jiā)速(sù)度的原因很可能就是存在(zài)着一种我们看不到的物(wù)质，是这些暗物质(zhì)的引力效应将星系聚集在了一起。

也是(shì)从这时开始，越(yuè)来越(yuè)多(duō)的研究人员开始相信(xìn)暗(àn)物(wù)质(zhì)的存(cún)在。科学家根据星系外恒(héng)星轨道的速度，估算在星系当中暗(àn)物质的质量占整个星(xīng)系质(zhì)量(liàng)的85%。但是，暗物(wù)质并不是唯(wéi)一可以(yǐ)解释这个(gè)现象的原(yuán)因。在一项新的研究(jiū)当中，科学(xué)家们发现，几乎没有引力效应的遥(yáo)远恒星之间，也(yě)会出现速度上的微小(xiǎo)差异。另外，天文学(xué)家还发现了一个(gè)反(fǎn)常(cháng)的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地(dì)球大约2.5亿光年，大小和(hé)银河系(xì)不多，但(dàn)是(shì)星(xīng)系当中存在(zài)的(de)恒星(xīng)数量却(què)只有(yǒu)银河系的千(qiān)分之一(yī)。

所以在理论上，该(gāi)星系必须存在暗物质(zhì)，否则就会分崩离析。但是(shì)科学家们使用最先进的望远(yuǎn)镜对(duì)其进行了(le)40个(gè)小时的详细测量之(zhī)后，发现(xiàn)星系中的(de)恒星运动(dòng)是可以(yǐ)用(yòng)正常的物质和力学定律来解释的。那么又(yòu)有人提(tí)出，也许该星系(xì)的(de)暗物质，已经(jīng)被附近的另一个大星系剥(bō)离(lí)了(le)。奇怪(guài)的是(shì)，它(tā)的附近(jìn)没(méi)有任何星系存(cún)在。造成这(zhè)些现(xiàn)象的除了(le)暗物质的假(jiǎ)说之外，另一种可(kě)能就是人(rén)类对引力(lì)的(de)理解还不够(gòu)全面，引力很可能(néng)在不同尺度空(kōng)间中的(de)工(gōng)作方(fāng)式是不同的(de)，这(zhè)意味着在行星(xīng)系(xì)尺(chǐ)度中的天体会沿着它(tā)们的轨(guǐ)道，按照我们所理解的方式运动。但是上升到星(xīng)系(xì)和星(xīng)团的尺度，引力之间(jiān)的相互作用则是不(bù)同的方式。对于在星系团(tuán)之(zhī)间的相互(hù)作用，科(kē)学家还引入了(le)外(wài)部场效应的概念，指的是在数百万光年的规模上，巨大的质(zhì)量之间会(huì)产生对彼此特殊的效果(guǒ)，这个理论叫做(zuò)MOND蒙(méng)德(dé)理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着(zhe)我(wǒ)们需(xū)要对现在的物理定律进行修正，这些发现也让很多人认为暗物质(zhì)假说理论就此终结。但是在宇(yǔ)宙当中(zhōng)还有(yǒu)关于暗(àn)物质存在的其他的理论证(zhèng)据，这(zhè)些理论(lùn)证据是蒙德(dé)理论所没法解释(shì)的“引力透镜”。

径向(xiàng)距离为37亿(yì)光年的子弹星系团(tuán)，由两个碰撞的星系团所(suǒ)组成，类似这样的(de)星(xīng)团，它们大部分的普通质量都在星系的气(qì)体当中。当星团以1000万(wàn)公里/小时发生碰撞的时(shí)候(hòu)，星际气体的相互作用就会导致温度的(de)急剧(jù)升(shēng)高，速(sù)度大幅降(jiàng)低。所以(yǐ)在理论(lùn)上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团大部分(fēn)的(de)质量(liàng)将位于所有这些气(qì)体所(suǒ)在的(de)中(zhōng)间(jiān)区域。那么我们通过什么来验证(zhèng)它的(de)质量(liàng)区域到底是(shì)不是(shì)集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太空望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)传(chuán)回(huí)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(hěn)多星系似乎被拉伸产生了巨大(dà)的(de)形变。其实这些星系本身并不(bù)是真的被扭曲(qū)了，也不是韦伯望远镜出(chū)了什么问(wèn)题，而是这样极遥远的天体和我们地球上的观测者(zhě)之间。被一(yī)个质量超级巨大的天体遮(zhē)挡，这个超大质量的(de)东西的引力(lì)，会使身后(hòu)更遥远星系(xì)的光都发(fā)生了扭曲。这个现象就是(shì)引(yǐn)力(lì)透(tòu)镜效(xiào)应(yīng)。这(zhè)个巨大的天(tiān)体可能是超大质量的黑洞或者是暗(àn)物质。

所以(yǐ)当人(rén)们对子弹星(xīng)系团(tuán)观测的时(shí)候(hòu)，发现它的大质(zhì)量区域并不是在中(zhōng)间，而是在两侧。所以最好的解释(shì)方法就是当星团(tuán)发(fā)生(shēng)全部的(de)碰撞时(shí)，可被观测(cè)到的(de)质(zhì)量(liàng)气体被卡在(zài)了中间，暗物质则直接(jiē)通过了这(zhè)个区域，并在(zài)两边形成(chéng)了引力透(tòu)镜。对子弹星系团的(de)引力(lì)透镜研究也被认(rèn)为是暗物质存在的(de)迄今为止最好(hǎo)的理论证据。

除此之(zhī)外，还有来(lái)自宇(yǔ)宙当中最古老(lǎo)的光。从(cóng)宇宙大爆炸(zhà)开(kāi)始，38万年之后(hòu)，可(kě)见光终于(yú)可以畅通无阻地穿越在宇宙(zhòu)当中了(le)。经过了130多亿年之后，这些光在宇(yǔ)宙空间背(bèi)景(jǐng)上留下了各相同性(xìng)的微(wēi)波辐射。其中(zhōng)红(hóng)色的部分表(biǎo)示温度较(jiào)高的区域，蓝色则表示相对较冷(lěng)的区域，但实际上它(tā)们之间的(de)温差只有万(wàn)分之(zhī)一。

科(kē)学家(jiā)们(men)通过(guò)对前景背景分离(lí)后的(de)二值图(tú)像(xiàng)进行连通域(yù)提(tí)取(qǔ)和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗物(wù)质，图(tú)形看起来(lái)不应该(gāi)是这样的(de)，而随着暗物质的增加，一些峰值的(de)幅度会减小，才变得看起来(lái)“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波背景(jǐng)辐(fú)射的测量值，我们需要(yào)的暗(àn)物质大(dà)约(yuē)是普通物(wù)质的5倍。这(zhè)个数字与(yǔ)解释星系当(dāng)中恒星运(yùn)动(dòng)所需要的暗物质比例是一致(zhì)的(de)。这就意味着。

用了一个简单的理(iphone12换电池多少钱lǐ)论框架，就很好(hǎo)地解释了很多不同的观(guān)测结果。而暗(àn)物质的本质就是宇宙当中存(cún)在(zài)着某种类型(xíng)的粒子(zi)，它们不参与任何其他的(de)电磁(cí)作用(yòng)，只通过引力来相互作用(yòng)。所以如果能够找到这种粒子(zi)的存在，就相当(dāng)于找(zhǎo)到了暗物质存在的实际(jì)证(zhèng)据(jù)。这(zhè)种粒(lì)子到(dào)底是(shì)什么？科学家们(men)已经提出了数十种的假(jiǎ)想目标，而要(yào)寻找这些不同的(de)目(mù)标粒子所(suǒ)需要的实验(yàn)方式也不相同。在过去(qù)的几十年(nián)当中，人类为(wèi)了寻(xún)找这些看不见、摸不到，几乎不(bù)会(huì)与(yǔ)常(cháng)规物(wù)质相(xiāng)互(hù)作用的“暗物(wù)质(zhì)”，科(kē)学家(jiā)们已(yǐ)经(jīng)进(jìn)行了超过50次的实验，却没有任何实质(zhì)性的发现，除了一个地方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔(ěr)卑(bēi)斯(sī)山脉。

在山下1400米处的(de)地(dì)下矿井(jǐng)当中，藏着(zhe)地(dì)球上最大的地学实验室(shì)，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼高的探测(cè)器，一直致(zhì)力于寻找暗物质(zhì)粒子(zi)的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称(chēng)观测到了(le)某种信号。经过了(le)20多年的数(shù)据收集(jí)，人们发现了一个(gè)有趣的事情。探测率会在(zài)每年(nián)的6月份达(dá)到峰值(zhí)，然后在11月降到最低，而且在20年当(dāng)中每年都是一(yī)样。一些(xiē)科学家认为(wèi)这(zhè)可能是人类发现(xiàn)暗物质的第一(yī)个直接(jiē)证(zhèng)据。

但是(shì)为什么暗物质会产生周(zhōu)期性的(de)年度信号呢？刚(gāng)才我们讲了太阳系正在(zài)以220公里(lǐ)/秒的速(sù)度围绕着银河系进行移(yí)动，那么如果暗物质存在宇宙(zhòu)当中，这意味着我们也在以这样的速度在穿越着暗物(wù)质(zhì)流，这(zhè)个过程中会产(chǎn)生(shēng)相应的振荡，同时(shí)地(dì)球又以30公里/秒的速度围绕(rào)太(tài)阳(yáng)进行旋转。所以有半年的时间，地球围绕太阳的方向与太阳(yáng)环(huán)绕银(yín)河系的方(fāng)向是(shì)一致的，而另外(wài)半年则与之相反。

而在6月份的(de)时(shí)候，地球与太阳的方向正好达到完全一致，这是理论上地(dì)球穿越(yuè)暗(àn)物质流最快的时段(duàn)。而在11月(yuè)份，又(yòu)恰好达(dá)到了最(zuì)慢值。尽管在实际的情(qíng)况(kuàng)中，太阳系相对银河(hé)系的(de)平面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是这并(bìng)不影响这个理论的有效(xiào)性。

因此科学家认为这可以用来(lái)解释(shì)，研(yán)究人员(yuán)们所观测(cè)到的周期(qī)性信号。当(dāng)然(rán)也可能有(yǒu)其他(tā)的情况，造成这种(zhǒng)年度(dù)周期信号的差(chà)异也可能是温(wēn)度、湿度、土壤中的水分、高山上的(de)积(jī)雪(xuě)，甚至连(lián)意大利游客(kè)的数量也符合这个周(zhōu)期(qī)的规律。

所以，科学(xué)家们(men)又在南半球建(jiàn)立了一个几(jǐ)乎(hū)相(xiāng)同的实验室，这里的(de)季节与之(zhī)前的(de)实验室正(zhèng)好相反(fǎn)，而(ér)在这里，地球穿(chuān)过暗物(wù)质流的运(yùn)动特征和第(dì)一个实(shí)验(yàn)室是一样的。

因此，如(rú)果(guǒ)在(zài)这里(lǐ)可(kě)以得到相同(tóng)的信(xìn)号，就可(kě)以(yǐ)成为(wèi)暗物质所存在的非(fēi)常有(yǒu)力的证据了。但是(shì)由于(yú)这个实验室刚(gāng)刚(gāng)建成不久，所(suǒ)以截至(zhì)目前(qián)还无法提供相(xiāng)应的数据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射一(yī)台新的望远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈勃望远镜(jìng)相同，但它的宽视场仪器提供的视野(yě)是哈勃红(hóng)外(wài)仪器的100倍。南希格雷斯罗(luó)曼太空望远镜其中一个(gè)关(guān)键的用途(tú)就是探索暗物(wù)质背(bèi)后的(de)奥秘，对于探测的(de)结果，我们只(zhǐ)能拭目以待了。费米实验室粒(lì)子(zi)天体物理中心的科学家丹(dān)琥珀和贾森斯(sī)特(tè)芬(fēn)研究发现，如果暗物质存(cún)在(zài)，它们极有可能(néng)拥有另一种神秘(mì)的效应，这种暗物(wù)质效应，会(huì)支(zhī)持(chí)宇宙当中(zhōng)生命(mìng)的诞(dàn)生，或者说是生命进化的(de)一个重要因素。

如(rú)果这一理论得到进(jìn)一步的(de)证实，那么遍布宇宙当(dāng)中的(de)暗物质会(huì)不会意味着人类(lèi)并不孤(gū)单(dān)呢？或许在宇宙当中某个角落(luò)的行星上，暗物(wù)质正在通(tōng)过(guò)这样的效应创造生命。当然，这(zhè)些推(tuī)论(lùn)的(de)大前(qián)提是要先找(zhǎo)到暗物质存(cún)在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物(wù)质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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