宇宙是“人(rén)为制(zhì)造”的？为何会(huì)存在科学无法(fǎ)解释的“暗物(wù)质(zhì)”？暗物质又究竟是(shì)什(shén)么？人(rén)类为了寻找(zhǎo)暗物质存在的(de)证据，科(kē)学(xué)家们在过(guò)去的几十年当中进行了超(chāo)过50次(cì)的长期实验，但是(shì)却没有发(fā)现任何的有(yǒu)效证据。除了一个地方，在1687年出(chū)版的自然哲学数学(xué)原理(lǐ)一书中，埃萨克(kè)牛顿发表了万有引力定律(lǜ)，它揭示了宇(yǔ)宙(zhòu)中天体运动的(de)规律(lǜ)。往后(hòu)的几百年(nián)来(lái)，当天(tiān)文学家们发(fā)现某些天体运行(xíng)轨道出现异常，不符合(hé)万有引力(lì)定律的时候，他(tā)们就会知道，周围一(yī)定有未(wèi)知的(de)天体通过引力在摄(shè)动它的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通过天王星运行轨道的(de)异(yì)常，推算并且发现了海王星(xīng)的存在(zài)。另外，哈雷彗星、冥王星的(de)发现(xiàn)都(dōu)是应用(yòng)万有引(yǐn)力(lì)定律所取得重大天文成就的例子(zi)。但是这(zhè)些发现都是在(zài)恒星系统的尺度当中，可当我们上(shàng)升到星系或者是星团的尺度(dù)，事情就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里茨兹威基(jī)正在研究和测(cè)量后发星系团的质(zhì)量。这是一个由数千个(gè)星(xīng)系所组成的巨大星系团，这些星系(xì)被引力束缚在一起。测量星系团的质量一(yī)般会使用到两种方法，当两(liǎng)种方法结果一致，就(jiù)可以确(què)定其质量的(de)范围。

第一种(zhǒng)是(shì)获得(dé)其"光度学的质量(liàng)"，需要的(de)数据(jù)是(shì)测(cè)量各(gè)个星(xīng)系的光度。

第二种(zhǒng)是动力学(xué)质(zhì)量的计算，是(shì)利用光谱红移(yí)测量星系团中(zhōng)的各个星系相对于星系(xì)团(tuán)的运动速度。当测(cè)量结果出来之后，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力学质量(liàng)”竟然是“光(guāng)度学(xué)质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的(de)质量消失了，或者说这99%的质量并不以(yǐ)可见光的(de)形式所存在，我们(men)无法看到。最(zuì)诡异的是，在测量速度的过(guò)程中，兹威(wēi)基发现星系(xì)团(tuán)中很多星系的速度比(bǐ)理(lǐ)论(lùn)上要快得(dé)多，按(àn)照(zhào)牛(niú)顿的(de)运动学定律(lǜ)，仅靠这些(xiē)可见(jiàn)星系的质量所产生(shēng)的(de)引力是无法将它们束(shù)缚在星系团内的，它们早(zǎo)就应该被抛出星系(xì)团之外了，除非有一种(zhǒng)神秘的(de)力(lì)量在起作(zuò)用，这种力(lì)量来源于某种隐形的物质。

据此，兹(zī)维基(jī)提出了这样部分不可见的暗质，它不发散光、吸(xī)光、反射光，但是它们(men)却占据着(zhe)宇宙(zhòu)中(zhōng)绝(jué)大部分(fēn)的质(zhì)量。只是当时的人们对这样的一种说法(fǎ)不屑一(yī)顾(gù)。

直到40年之后(hòu)，“暗(àn)物质(zhì)”这个词才再一次(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(xīng)系中的恒星运(yùn)动。理论上来说，距离中心(xīn)越远的恒星在其轨道上(shàng)的运行速度就会越慢。但是他们观测的结果却让人感到(dào)不可(kě)思议。

随着(zhe)与中(zhōng)心(xīn)距(jù)离的增加，恒星(xīng)的旋转速度(dù)几(jǐ)乎保持不变(biàn)。可(kě)是根据牛(niú)顿的万有引力(lì)定(dìng)律，在星系当中如果没有足够大的质量来吸引它(tā)们(men)，这些外(wài)围的恒星(xīng)早就被(bèi)甩到(dào)宇宙当中了。基于这种现象，科学(xué)家(jiā)们会(huì)使用(yòng)一种(zhǒng)相对标准的方法来(lái)解释暗物质的存在，这种方法就是测(cè)量星系当(dāng)中气体在(zài)X轴上距离星系(xì)中(zhōng)心的(de)距离，以及在Y轴上(shàng)气(qì)体的旋转速(sù)度。如果出现异(yì)常的(de)结果，就认为是由暗物质的力量进入其中。

于(yú)是科学家们通(tōng)过射电望远镜测量了距离星系(xì)中心更远距(jù)离的氢元素，发现它们的(de)旋转(zhuǎn)速(sù)度并不(bù)符合牛顿的力学定律。我们的太(tài)阳系也不(bù)例外，太阳系位于银河系的(de)第三悬臂(bì)之上，距(jù)离银河系中心2.6万(wàn)光(guāng)年(nián)，根据万有(yǒu)引力(lì)定律进行计算，太阳系的运(yùn)行速度应该(gāi)是(shì)160千米/秒，但(dàn)实际上，太阳(yáng)系正在以220千米/秒的(de)速度(dù)围绕银河系旋转，这个实(shí)际速度远远大于理论速度(dù)，那(nà)么产(chǎn)生以上这种(zhǒng)向心(xīn)加速度的原因很(hěn)可能就是存在(zài)着(zhe)一种我(wǒ)们看不到的物(wù)质(zhì)，是这些暗物质的引力效应将星系聚(jù)集在了一起(qǐ)。

也(yě)是从这时(shí)开(kāi)始，越来越(yuè)多的研究人员开始相信暗(àn)物(wù)质(zhì)的存在。科学家(jiā)根据星系外恒星(xīng)轨道的速2023年中国贫困地区有哪些，中国贫困地区有哪些县度，估算在(zài)星(xīng)系当中暗物质的(de)质量占整个(gè)星系质量的85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯一可以解释这个现象(xiàng)的原(yuán)因。在一项(xiàng)新(xīn)的研究当中，科学家们发(fā)现(xiàn)，几乎没有引力效应(yīng)的遥远恒星(xīng)之间，也会出(chū)现速度上的微小差(chà)异(yì)。另外(wài)，天(tiān)文学家还发现了(le)一个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离(lí)地球大约2.5亿光年，大小和银河(hé)系不多，但(dàn)是星(xīng)系当中存在的恒星数量却只(zhǐ)有银河(hé)系的千(qiān)分之一。

所以(yǐ)在理论上，该(gāi)星系(xì)必须存在暗物质，否(fǒu)则就会分崩离(lí)析(xī)。但(dàn)是科学(xué)家们使用(yòng)最先进的望远(yuǎn)镜对其进行了(le)40个(gè)小时(shí)的详细测(cè)量(liàng)之后，发现(xiàn)星系中的(de)恒星运动是可以(yǐ)用正(zhèng)常的物质和力学定律(lǜ)来解(jiě)释的。那(nà)么又有(yǒu)人(rén)提出(chū)，也许(xǔ)该星系的(de)暗(àn)物(wù)质，已(yǐ)经(jīng)被(bèi)附近的另一个大星(xīng)系剥(bō)离了。奇(qí)怪的是，它的(de)附近没有任何星系存在。造成这些现象的除了暗物质(zhì)的假(jiǎ)说之(zhī)外，另一种可(kě)能就是人(rén)类对引(yǐn)力的理解还不(bù)够全(quán)面(miàn)，引力(lì)很可能在不同(tóng)尺度空间(jiān)中的工(gōng)作方(fāng)式是不同的，这意(yì)味着在行(xíng)星(xīng)系(xì)尺度(dù)中(zhōng)的天体会沿着它们的(de)轨道，按照我们所理解的方(fāng)式运动(dòng)。但是上升到星系和星团的尺度，引力之间的相互作(zuò)用则是不同的(de)方式。对于在星系团之间的(de)相互作用，科(kē)学家还引入了外部场效应的概念，指的是在(zài)数(shù)百万光(guāng)年的规模上(shàng)，巨(jù)大的质(zhì)量之间(jiān)会产生对彼(bǐ)此特殊的效(xiào)果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理论(lùn)成立，这意(yì)味着我们需要对现在(zài)的(de)物理(lǐ)定律进行修正，这些发现(xiàn)也(yě)让很多(duō)人认为(wèi)暗物质假说理论就此终结。但是在宇宙(zhòu)当中(zhōng)还(hái)有关于暗物质(zhì)存在的其他的理论(lùn)证据(jù)，这些理(lǐ)论证据(jù)是(shì)蒙(méng)德理论所没法解释的“引力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光年的(de)子弹星系团，由两个碰(pèng)撞的星系团所组(zǔ)成，类似这样的星团，它们大部分的普通质量都在(zài)星(xīng)系的气体当中。当星(xīng)团以1000万公里/小时发(fā)生碰(pèng)撞(zhuàng)的时候，星际气体(tǐ)的相互作用就会导致温度的(de)急剧(jù)升(shēng)高，速度大幅降低(dī)。所以(yǐ)在理论上，在(zài)碰撞之(zhī)后，子(zi)弹星(xīng)系团大部分的质量将位于所有这些(xiē)气(qì)体所在的中间区域(yù)。那么我们通过什么(me)来验证它的质(zhì)量区(qū)域到底是不是集中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹(zhān)姆斯韦伯太(tài)空(kōng)望(wàng)远镜传回了(le)宇(yǔ)宙当中第一张全彩的高清照片，在(zài)照片中我们可以明显(xiǎn)地看到很多星系(xì)似乎被(bèi)拉(lā)伸产生(shēng)了(le)巨大的形变。其实(shí)这些星系本身并不是真的被扭(niǔ)曲(qū)了(le)，也(yě)不是韦伯望远镜(jìng)出(chū)了什么问题，而是这样(yàng)极遥远的天(tiān)体(tǐ)和我们地球上的(de)观测者之间。被一个质量超级巨大的天体遮挡(dǎng)，这(zhè)个超大质(zhì)量(liàng)的东西的引(yǐn)力，会使身后更(gèng)遥远(yuǎn)星(xīng)系的光(guāng)都发生了(le)扭(niǔ)曲。这个现(xiàn)象就是引力(lì)透镜效应(yīng)。这个巨大的天体可能是超大质(zhì)量的(de)黑洞或者是暗(àn)物质。

所以当(dāng)人们对(duì)子弹星系团(tuán)观测的时候，发现它的大质量区域(yù)并不是在中间，而(ér)是(shì)在(zài)两侧。所以最好的解释方法就(jiù)是当星团发生全(quán)部(bù)的(de)碰撞时，可被观测到的质量气体被卡在了中间，暗物质则(zé)直接通过了这个区域，并在两边形成了引力(lì)透(tòu)镜(jìng)。对子弹星系(xì)团(tuán)的引力(lì)透镜研(yán)究也被(bèi)认为(wèi)是暗物质(zhì)存在的迄今为(wèi)止最好的理(lǐ)论证据。

除此之外，还(hái)有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终于可以(yǐ)畅通无(wú)阻地穿越在宇宙(zhòu)当中了。经过了130多亿年之(zhī)后，这些光在宇宙空间背景上留下了(le)各相同(tóng)性的微波辐射(shè)。其中(zhōng)红色的部分表示温度(dù)较高的区域(yù)，蓝色则表示相对较冷的(de)区域，但(dàn)实际上它们之间的温差只有万(wàn)分之一。

科(kē)学家(jiā)们通过对前景背景分离后的(de)二值图像(xiàng)进行(xíng)连通域提取和标记之后发现，如果宇宙当中(zhōng)没有暗(àn)物质(zhì)，图形(xíng)看起来不应该是这(zhè)样的，而随着暗物质的增加，一些峰值(zhí)的幅度会减小，才变得看(kàn)起(qǐ)来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微(wēi)波背景辐射的(de)测(cè)量值(zhí)，我们(men)需要的暗物(wù)质大约是普通物质的5倍。这(zhè)个数字与解(jiě)释星系当(dāng)中恒星运动所需要的暗物质(zhì)比(bǐ)例是一致的(de)。这就(jiù)意味着(zhe)。

用了(le)一个简单(dān)的理论框架，就很好(hǎo)地解释了很多(duō)不(bù)同的(de)观测结果。而暗(àn)物质的本质就是宇宙(zhòu)当中(zhōng)存在着某种类型的粒子，它们不参与任(rèn)何其他的电磁作用(yòng)，只通过引(yǐn)力来相互作用(yòng)。所(suǒ)以如果能(néng)够找到这种粒子(zi)的存(cún)在，就相当于找到了暗物质存(cún)在的实际证据。这种粒子到底(dǐ)是什(shén)么(me)？科学家(jiā)们已经提出(chū)了数(shù)十种的假(jiǎ)想目(mù)标，而要(yào)寻找这些不同(tóng)的目标粒子(zi)所需要的实验方(fāng)式也不相同。在过去(qù)的几十年当中，人类为了(le)寻找这些看不见、摸不(bù)到，几(jǐ)乎不会与(yǔ)常规物(wù)质相互(hù)作用的“暗物质”，科学家们(men)已经进行了超过50次的(de)实验，却没有任(rèn)何实质性的发现(xiàn)，除了一个(gè)地方(fāng)，意大利的(de)格兰萨索山，隶(lì)属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下(xià)1400米处的地下矿井当(dāng)中，藏着(zhe)地球上最大的地学(xué)实验室(shì)，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三(sān)层(céng)楼高的(de)探测器(qì)，一直致力于寻找暗物质粒子的周期性(xìng)震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观测(cè)到了某(mǒu)种信(xìn)号。经过了(le)20多年的数据(jù)收集，人们发现了一个(gè)有趣的事(shì)情。探测(cè)率会在每年的6月(yuè)份(fèn)达到峰值，然后在11月降(jiàng)到(dào)最低，而(ér)且在20年当(dāng)中每年都是一样。一(yī)些科学家认为(wèi)这可(kě)能是人类发现暗(àn)物(wù)质(zhì)的第一(yī)个直接证据。

但是为什么暗物(wù)质会产生周期性(xìng)的年度信号呢？刚(gāng)才(cái)我们讲了(le)太(tài)阳系(xì)正在以220公里/秒的速度围绕着银河系进行移(yí)动，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意味着(zhe)我们(men)也在(zài)以这样(yàng)的速度在穿越着暗物(wù)质流，这个(gè)过程(chéng)中(zhōng)会产生相(xiāng)应的(de)振(zhèn)荡，同(tóng)时(shí)地球(qiú)又以30公里(lǐ)/秒的(de)速度围绕太阳进(jìn)行旋转。所(suǒ)以有半年(nián)的(de)时间，地球围绕(rào)太阳的(de)方向与太阳环绕银河(hé)系的方向是一致的(de)，而另(lìng)外半(bàn)年则与之(zhī)相反。

而在6月份的时候(hòu)，地球与太阳的方向正好(hǎo)达(dá)到完(wán)全(quán)一致，这(zhè)是理论上地球穿越暗(àn)物质流最快(kuài)的时段。而在11月(yuè)份，又恰(qià)好达到了(le)最慢值。尽管在(zài)实际的情(qíng)况中，太阳系相对(duì)银(yín)河系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影响(xiǎng)这个理论(lùn)的有(yǒu)效(xiào)性(xìng)。

因此科学家(jiā)认为这可以用来解释，研究人员们所观测(cè)到的周期性信号。当然也可能有其他的情况，造成这(zhè)种(zhǒng)年度周期信(xìn)号的差异也(yě)可能是温度、湿(shī)度、土(tǔ)壤中的水分、高山(shān)上的积雪，甚至连意大利游客(kè)的数量(liàng)也(yě)符合这个2023年中国贫困地区有哪些，中国贫困地区有哪些县周期的规律。

所以，科学家们又在(zài)南(nán)半(bàn)球(qiú)建立了一个(gè)几(jǐ)乎相同的实验室，这(zhè)里的季(jì)节与之前的(de)实验(yàn)室正好相反，而(ér)在这里，地(dì)球穿(chuān)过(guò)暗物质流的运(yùn)动特征和第一个实验室是一(yī)样的(de)。

因此，如果在这里可以得到(dào)相同的信号(hào)，就(jiù)可以成为(wèi)暗物质(zhì)所存在的非常有力的证据(jù)了(le)。但是由于这个实(shí)验室刚刚建成不久，所以截至目前还无(wú)法提供相应的数据(jù)支持(chí)。另(lìng)外，在2025年，NASA将(jiāng)会(huì)发射一台新的望远镜，这台太空望远镜(jìng)叫做“南(nán)希(xī)格雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大(dà)小跟(gēn)哈勃望远镜相同，但它的宽(kuān)视场仪器提供(gōng)的视(shì)野(yě)是哈勃红外仪器的100倍。南希格(gé)雷(léi)斯(sī)罗(luó)曼太(tài)空(kōng)望(wàng)远镜其(qí)中一(yī)个关键的(de)用途就(jiù)是探索暗(àn)物质背后的奥秘(mì)，对(duì)于探测的结(jié)果(guǒ)，我们只(zhǐ)能拭(shì)目以待了。费米实验室粒子天体物理中心的科学(xué)家(jiā)丹琥珀和贾森斯(sī)特芬研究发现(xiàn)，如果暗物质存(cún)在，它们极有可能拥有另一(yī)种神(shén)秘的效应(yīng)，这种暗物(wù)质效应，会支(zhī)持宇宙当中生命(mìng)的诞生，或者说是生命进化的一个重要因(yīn)素(sù)。

如果(guǒ)这一理论(lùn)得到进一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质(zhì)会不会意(yì)味着(zhe)人类并(bìng)不孤单呢(ne)？或许在宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)某(mǒu)个角落(luò)的行星上，暗物质正在(zài)通过这样的(de)效应创造生命。当(dāng)然，这些推论的大前提(tí)是要先找到暗物质存在的实际(jì)证据(jù)。那么(me)小伙伴们，你们觉(jué)得(dé)暗物(wù)质到底存不存在(zài)呢(ne)？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是我更新的动(dòng)力(lì)！

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