宇宙是(shì)“人为制造(zào)”的？为何会存在(zài)科学无法(fǎ)解(jiě)释(shì)的“暗(àn)物质(zhì)”？暗物质又究竟是(shì)什么？人类为(wèi)了(le)寻找(zhǎo)暗(àn)物质存在的证据，科学家们在过去的(de)几十年当中(zhōng)进(jìn)行了(le)超过50次(cì)的长期(qī)实验，但是却(què)没有(yǒu)发现(xiàn)任(rèn)何(hé)的有效证据。除了一个地方，在(zài)1687年出(chū)版的自(zì)然哲(zhé)学数(shù)学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定(dìng)律，它揭(jiē)示了宇宙中(zhōng)天体运动的规律(lǜ)。往后的几(jǐ)百年(nián)来，当天文学家们发现某些天体(tǐ)运行轨道出现异(yì)常，不符合万有引力定律(lǜ)的时候(hòu)，他们就会知道，周围一定有未知的天体通过引力在(zài)摄动(dòng)它的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶(yé)就通过天王星(xīng)运(yùn)行轨道的异(yì)常，推算(suàn)并且发(fā)现了海王星的存在。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发现都是应用万有引(yǐn)力定律所取(qǔ)得重大天文成(chéng)就的例子。但是这些发(fā)现都(dōu)是(shì)在恒星系(xì)统的(de)尺度(dù)当中，可当(dāng)我们上(shàng)升到(dào)星系或者(zhě)是(shì)星团(tuán)的尺度，事情就(jiù)开始变得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗(fú)里茨兹(zī)威基(jī)正在研究和(hé)测量后发星系团的质(zhì)量。这是一个由数千个星系(xì)所(suǒ)组成(chéng)的巨大(dà)星系团(tuán)，这些星(xīng)系(xì)被引(yǐn)力束缚在一(yī)起。测量星(xīng)系团的质量(liàng)一般会使用到两种方法(fǎ)，当两(liǎng)种(zhǒng)方法结果(guǒ)一致，就可以确定其质(zhì)量的范围(wéi)。

第(dì)一种是获得其"光度(dù)学的质量"，需要(yào)的数据是测量(liàng)各个(gè)星系的光(guāng)度(dù)。

第二种是动力学质量的计算，是利用光谱红移测量星系团中的各个星系相对于(yú)星系团的(de)运动速(sù)度。当(dāng)测量结果出(chū)来之(zhī)后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光(guāng)度学(xué)质(zhì)量”的(de)400倍(bèi)。这(zhè)意味着，后(hòu)发座星系(xì)团有99%的(de)质量(liàng)消失了，或(huò)者说这99%的质量并不以可见光(guāng)的形(xíng)式所存在，我们(men)无法(fǎ)看(kàn)到(dào)。最诡异的是，在测量速度的过程中，兹威基(jī)发现(xiàn)星系(xì)团(tuán)中很多星系的速(sù)度(dù)比(bǐ)理论上(shàng)要快(kuài)得多(duō)，按照牛顿的运动学定(dìng)律(lǜ)，仅靠(kào)这些可见星系的(de)质量所(suǒ)产生的引力是无法(fǎ)将它们束缚在星系团(tuán)内的，它们早就(jiù)应(yīng)该(gāi)被抛出(chū)星系团之外了，除非有一种(zhǒng)神秘的力(lì)量在起作用，这种力量来(lái)源(yuán)于某种隐形的物质。

据此，兹维基提出了这样部(bù)分(fēn)不可(kě)见的暗(àn)质(zhì)，它不发散光、吸光(guāng)、反射光，但(dàn)是它们却占(zhàn)据着宇宙中绝大部分的质(zhì)量。只(zhǐ)是当时的人们对这(zhè)样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物(wù)质”这个(gè)词才(cái)再一(yī)次(cì)出现。天文学(xué)家维拉鲁宾和肯特福(fú)特在观测(cè)仙女座星系(xì)中的恒星运动。理论上来说，距离中心越远(yuǎn)的恒星在其轨(guǐ)道(dào)上的运行速度就会越(yuè)慢(màn)。但(dàn)是他(tā)们观测的结(jié)果(guǒ)却让人(rén)感(gǎn)到(dào)不可思(sī)议(yì)。

随(suí)着(zhe)与中心距离的(de)增加，恒星的(de)旋转速度几乎保持不变(biàn)。可(kě)是根据牛(niú)顿的(de)万有引力定律，在星系当中如果没有(yǒu)足够(gòu)大的质量(liàng)来吸引它们，这(zhè)些外围的恒星早就被甩到宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)了(le)。基于这种(zhǒng)现(xiàn)象，科学家们会使用(yòng)一种(zhǒng)相对标(biāo)准的方法来(lái)解释(shì)暗(àn)物(wù)质的存在，这(zhè)种(zhǒng)方法就是测量星系当中气体在X轴上距离(lí)星系中心的距离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常的结果，就认(rèn)为是由暗(àn)物质的(de)力量进(jìn)入其中(zhōng)。

49是质数还是合数为什么是奇数，49是质数还是合数为什么不是奇数ratio="0.46758039008961516" data-type="jpeg" data-w="1897" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/67429f249a21ea5.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

于是科学(xué)家们通过射电望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)测量了(le)距离星系中心(xīn)更远(yuǎn)距(jù)离的氢元素，发现它(tā)们的(de)旋转速度并(bìng)不符(fú)合牛顿的力(lì)学定(dìng)律。我们(men)的太阳(yáng)系也不例外，太阳系位(wèi)于银河(hé)系的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万(wàn)光年(nián)，根(gēn)据万有引力定律进行计算(suàn)，太(tài)阳系的运行速度应该是(shì)160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的速度围(wéi)绕(rào)银河系旋转，这个实际速度远远大于理论速度，那么产(chǎn)生以上这种(zhǒng)向心加速度的原因很可能就是(shì)存(cún)在着一种(zhǒng)我(wǒ)们看不到的物质(zhì)，是(shì)这些暗物(wù)质的引力效(xiào)应将星系聚集在了一起。

也(yě)是从这时(shí)开始(shǐ)，越(yuè)来越多的研究人员开始相信暗物(wù)质的存在。科学家根据星系外恒(héng)星轨道的速度，估算在星系当(dāng)中暗物(wù)质(zhì)的质量占整个星系质量的85%。但(dàn)是，暗物质并不(bù)是唯一可(kě)以解释(shì)这个(gè)现(xiàn)象的(de)原因。在(zài)一项新(xīn)的研究(jiū)当中(zhōng)，科学(xué)家们发现，几乎没(méi)有引力效应的遥远恒星之间，也(yě)会出现速度(dù)上的微小差(chà)异。另外，天文(wén)学家还发现(xiàn)了一个反常(cháng)的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大(dà)小和银河系不(bù)多，但是星系(xì)当中存在(zài)的恒星(xīng)数量却只有银(yín)河系的千分(fēn)之一。

所以(yǐ)在理论上(shàng)，该(gāi)星系必须(xū)存在暗(àn)物质，否则就会分崩离析(xī)。但是科(kē)学(xué)家们使用(yòng)最先进的望远镜对其(qí)进行了40个小时(shí)的详细测量之后，发现星(xīng)系(xì)中(zhōng)的恒星运动是可以(yǐ)用正常的物质和力学定律(lǜ)来解释的。那(nà)么又有人提出，也许该星(xīng)系的暗物质，已经(jīng)被附(fù)近的另一个(gè)大星系剥离(lí)了。奇怪的是，它的附近没有任何星系存在。造成这些现象(xiàng)的除了暗物质的(de)假说之外，另(lìng)一种可能(néng)就是人类对引力的理解还不够全面，引力很可能在不同尺度空(kōng)间中的(de)工(gōng)作方(fāng)式(shì)是不同(tóng)的，这意味着在(zài)行(xíng)星系(xì)尺(chǐ)度中的天体会沿着(zhe)它们的轨道，按照我们所理解的方式(shì)运(yùn)动。但是(shì)上升(shēng)到星系和星(xīng)团的尺度(dù)，引力(lì)之间的相互作用则是不同的方式。对于在星系团之间的相互作用，科学(xué)家(jiā)还引入了(le)外(wài)部场效应的概念(niàn)，指的是在数百(bǎi)万(wàn)光(guāng)年的规模上(shàng)，巨大的(de)质(zhì)量(liàng)之间(jiān)会产生对彼此(cǐ)特殊的(de)效果(guǒ)，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要对现在的物理定律进(jìn)行修正，这些发现(xiàn)也让很多(duō)人认为暗物质(zhì)假说理论就此终结。但是在宇宙当中(zhōng)还有关于暗(àn)物质(zhì)存在的其他的理论证据，这些(xiē)理(lǐ)论证据(jù)是蒙德理论所没法解释(shì)的(de)“引力透镜”。

径(jìng)向距离(lí)为37亿光年的子(zi)弹星系团，由两个碰撞的星系团(tuán)所组成，类似(shì)这样的星团，它们(men)大(dà)部分的(de)普通质(zhì)量都在(zài)星系的气体当中。当星团(tuán)以1000万公里/小时发生(shēng)碰撞的时候(hòu)，星际气体的相互作用就会导致温度(dù)的急剧升(shēng)高，速(sù)度大幅降低(dī)。所以在理(lǐ)论上，在碰撞之后，子弹星系团大部分的质量将位于所有这些(xiē)气体所(suǒ)在的中间区域。那么(me)我(wǒ)们通过(guò)什么来验证它的质量区域到底(dǐ)是不是(shì)集中在中间(jiān)呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太空(kōng)望远镜(jìng)传回了宇(yǔ)宙当中第一张全彩的高清照片，在照片中我们可以明显(xiǎn)地看(kàn)到很(hěn)多星系似乎被(bèi)拉伸产生了巨(jù)大(dà)的(de)形(xíng)变(biàn)。其(qí)实这些星系本身并(bìng)不是真的被扭曲(qū)了，也不(bù)是韦伯望远镜(jìng)出了什么问题，而是这样极遥远的(de)天体和我们地球上的观测者之间。被一个质量超(chāo)级巨大的天(tiān)体遮挡，这个超大质量的(de)东(dōng)西的引力(lì)，会使身后更遥(yáo)远星系的光(guāng)都发生了扭曲。这个现象就(jiù)是(shì)引(yǐn)力透镜效应。这个巨大(dà)的天体可能是超大(dà)质量(liàng)的(de)黑洞或者是暗(àn)物质(zhì)。

所以当人们对子弹星系团(tuán)观(guān)测(cè)的时候，发现(xiàn)它的(de)大质量区域(yù)并不是在中间，而是在(zài)两侧。所以最好的解释方法(fǎ)就(jiù)是当星团发生全部的(de)碰撞(zhuàng)时，可被观(guān)测到的质量气(qì)体被卡在了中间，暗物质则直接(jiē)通过了这个区(qū)域，并在两边形成了引力(lì)透(tòu)镜(jìng)。对子弹星系团(tuán)的引力透镜(jìng)研究也被认为是暗物质存在(zài)的迄(qì)今为止最好(hǎo)的理论证据。

除此之外，还有(yǒu)来自宇宙(zhòu)当中最(zuì)古老(lǎo)的光。从宇宙大爆炸(zhà)开始，38万年49是质数还是合数为什么是奇数，49是质数还是合数为什么不是奇数之后，可见光终于可以畅通无阻地(dì)穿(chuān)越在(zài)宇宙(zhòu)当中了。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景上(shàng)留下了各(gè)相同(tóng)性的(de)微波辐射。其(qí)中(zhōng)红色的部(bù)分(fēn)表示温(wēn)度较(jiào)高的区域，蓝色(sè)则表示相对(duì)较冷的区域，但(dàn)实(shí)际上它们之间(jiān)的温(wēn)差只(zhǐ)有万分(fēn)之(zhī)一。

科(kē)学家们通过对前景背景(jǐng)分离后(hòu)的二值(zhí)图像进(jìn)行连(lián)通域提(tí)取和标记(jì)之后(hòu)发现(xiàn)，如果宇宙当中(zhōng)没(méi)有暗(àn)物质，图形看起(qǐ)来不应该是这(zhè)样的，而(ér)随着(zhe)暗物质的增加，一(yī)些(xiē)峰值的幅度会减小，才变得(dé)看起来“和(hé)谐(xié)”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背景辐射的测量值，我(wǒ)们需要的暗物质大约是(shì)普通物质(zhì)的5倍。这(zhè)个(gè)数字与(yǔ)解释星系当中恒星(xīng)运动所(suǒ)需要的(de)暗(àn)物质比例(lì)是一致的。这就(jiù)意味(wèi)着。

用了(le)一个简单的理论框(kuāng)架，就很(hěn)好地解释了很多不同的观测结果。而暗物质的本质就是宇宙(zhòu)当(dāng)中存在着某种(zhǒng)类型(xíng)的粒子，它们不(bù)参与任何(hé)其他的电磁作用(yòng)，只通过引力来相互作(zuò)用。所以如果能够找到这(zhè)种粒子的存在，就相当(dāng)于找到了暗物(wù)质存(cún)在的实际(jì)证据。这种粒(lì)子(zi)到底是什么？科(kē)学家们已经提出了数十种的假想目标，而要(yào)寻(xún)找这些不同的目标粒子(zi)所需(xū)要(yào)的实(shí)验(yàn)方式也不相同。在过去(qù)的几十年当(dāng)中，人类为了寻找(zhǎo)这(zhè)些看不(bù)见、摸不到，几乎不(bù)会与常规(guī)49是质数还是合数为什么是奇数，49是质数还是合数为什么不是奇数物(wù)质相互(hù)作用的“暗(àn)物(wù)质”，科学家们已经进(jìn)行了超(chāo)过50次(cì)的(de)实(shí)验，却没有(yǒu)任何(hé)实(shí)质性的发(fā)现，除了一个地方，意大利(lì)的格(gé)兰萨索山，隶属于(yú)阿尔卑斯(sī)山(shān)脉。

在山下(xià)1400米(mǐ)处的(de)地下矿(kuàng)井当中，藏(cáng)着地球上最大(dà)的(de)地学(xué)实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼(lóu)高的探测(cè)器，一直致力于寻找暗(àn)物质粒(lì)子(zi)的周期(qī)性震荡(dàng)。

自1997年以来(lái)，这里的科学家声(shēng)称观测到了某(mǒu)种(zhǒng)信号。经过了20多年的数据(jù)收(shōu)集，人们发现了一个有趣的事情(qíng)。探测率会在每年(nián)的6月份(fèn)达到峰值，然后在(zài)11月降到最低，而且在20年当(dāng)中每年都(dōu)是一样(yàng)。一些(xiē)科学家认为这可能是人类发现暗物(wù)质的第一个(gè)直接(jiē)证(zhèng)据。

但是为什(shén)么暗物质会产生周期(qī)性的年度信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系正在以220公(gōng)里(lǐ)/秒的速度(dù)围绕着银河系进行移动，那么如果暗物质存在宇宙(zhòu)当中，这意(yì)味着我们也在以这样的速度在(zài)穿越着暗物质流(liú)，这个过程(chéng)中会产生相应(yīng)的振荡，同(tóng)时地(dì)球又以(yǐ)30公里/秒的(de)速(sù)度(dù)围绕太阳进(jìn)行旋转(zhuǎn)。所以有(yǒu)半(bàn)年的(de)时间(jiān)，地球围(wéi)绕太阳的方向与太阳环绕银河系的方向是(shì)一致的(de)，而另(lìng)外(wài)半年(nián)则与之相反。

而在6月份的时候，地(dì)球(qiú)与太阳的方(fāng)向正好达(dá)到完全(quán)一致，这是(shì)理论(lùn)上地球(qiú)穿越暗物质流(liú)最快的时段(duàn)。而在(zài)11月(yuè)份，又恰好达到了(le)最慢值。尽管在实际的情况(kuàng)中，太阳系相对银河系(xì)的(de)平面呈现了60度的倾斜，但是这(zhè)并(bìng)不(bù)影响(xiǎng)这个理论的有效(xiào)性。

因此科学家(jiā)认为这(zhè)可以用来解释，研究人员们所观(guān)测到(dào)的周期(qī)性信(xìn)号。当然也可能有其他的情况，造成(chéng)这种年度周期(qī)信号的差异(yì)也可能是温(wēn)度(dù)、湿度(dù)、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至连意大利游客的数量(liàng)也符合这(zhè)个周期的规律。

所以，科(kē)学家们又(yòu)在(zài)南半球建立了一个几乎相同的实验室，这里(lǐ)的季(jì)节与之前的实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗物质流的运动特征和第一个(gè)实验(yàn)室是(shì)一样的。

因此，如果在这里可以(yǐ)得到相同的信号，就可以成为暗物质(zhì)所存在的非常(cháng)有力(lì)的证据了。但是由(yóu)于这个实验室刚刚(gāng)建成(chéng)不久，所以截至目前还(hái)无(wú)法提供(gōng)相(xiāng)应的数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发(fā)射一台新的望远镜(jìng)，这台太空望远镜(jìng)叫做“南希格(gé)雷斯(sī)罗曼”，它的(de)主(zhǔ)镜大小跟哈勃望(wàng)远镜相同，但它的宽视场仪(yí)器提供的视野是哈勃(bó)红外仪(yí)器的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太空望远(yuǎn)镜其中(zhōng)一个关(guān)键(jiàn)的用途就是探(tàn)索暗物质(zhì)背后的奥秘，对于探测的(de)结果，我(wǒ)们只能拭目以(yǐ)待了。费(fèi)米实(shí)验室(shì)粒子天体物理中心的(de)科学家丹(dān)琥(hǔ)珀和贾森斯(sī)特芬研究发现，如果暗物质存在，它们极有可能拥有另一种神秘的效应(yīng)，这(zhè)种暗物质(zhì)效(xiào)应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说是生(shēng)命(mìng)进化的一(yī)个重要因素。

如(rú)果这一(yī)理论得到进(jìn)一步(bù)的(de)证(zhèng)实，那么遍布宇宙当中的暗物(wù)质会不会意(yì)味着人类并不孤单呢？或许在宇宙(zhòu)当中(zhōng)某个角(jiǎo)落的(de)行星上，暗物质正在通过这样的效应创造生命(mìng)。当然，这(zhè)些推论的大前提(tí)是要先找到暗物质存在的(de)实际证据。那么小伙伴们，你们(men)觉得(dé)暗物(wù)质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持(chí)是我更新的(de)动力(lì)！

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