宇宙是“人为制(zhì)造”的？为何会(huì)存在科学无(wú)法解释的(de)“暗物质”？暗(àn)物质又究竟是什(shén)么？人类为了寻(xún)找暗(àn)物质存(cún)在(zài)的(de)证据，科学家们在过去的几十年(nián)当(dāng)中(zhōng)进(jìn)行了超过(guò)50次(cì)的长期实验，但是却没有发现任何的有效证据(jù)。除了一个地(dì)方，在1687年出版的自然哲学(xué)数学原理一书中，埃萨克牛顿发表了(le)万有引力定律，它揭示了宇宙(zhòu)中天(tiān)体运动的规律。往后的几百年来，当天文学家们发(fā)现某些(xiē)天体(tǐ)运行轨(guǐ)道出现(xiàn)异常(cháng)，不符合(hé)万有引力(lì)定(dìng)律的时候，他们就会知道，周围(wéi)一(yī)定(dìng)有未(wèi)知的天(tiān)体通过引(yǐn)力(lì)在摄动它(tā)的(de)轨道。比(bǐ)如(rú)在(zài)1846年，奥本(běn)勒维(wéi)耶就通过天王星运(yùn)行轨道的(de)异常(cháng)，推算并且发现了(le)海王星(xīng)的存在。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星的发现都(dōu)是应用万有引力定律所(suǒ)取得重(zhòng)大天文成就的例子。但是这些发现都是在恒星系统的尺(chǐ)度当中，可当我们上升到(dào)星系或者是星团(tuán)的尺度，事情就开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞(ruì)士的物理(lǐ)学家(jiā)弗(fú)里茨(cí)兹威基(jī)正在研(yán)究和(hé)测量后发星系团(tuán)的质(zhì)量。这(zhè)是一个由数千(qiān)个星系所组成(chéng)的(de)巨大(dà)星系团，这些星(xīng)系被引力束缚在一起。测(cè)量(liàng)星系(xì)团的(de)质量一般会使用(yòng)到(dào)两种方法，当两种方法结果一(yī)致，就可以确定其质(zhì)量的(de)范围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需要的数(shù)据(jù)是测量各个星系(xì)的光度。

第二(èr)种是动力学质(zhì)量的计算，是(shì)利用(yòng)光谱红移测量(liàng)星系团中的各个(gè)星系相(xiāng)对于星系团的运动速度。当测量结果(guǒ)出来(lái)之后，兹威基彻(chè)底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星(xīng)系团有(yǒu)99%的质量消失了(le)，或者说这99%的质量(liàng)并不以可见光的形式所存在，我们无法看到。最诡异的是(shì)，在(zài)测量速度(dù)的过程中，兹威(wēi)基发现星系团中很(hěn)多星系的速度(dù)比理论上(shàng)要快得(dé)多，按照牛顿的运动(dòng)学定律，仅靠这些可见星系的(de)质量所产生的引力(lì)是无法将它们束缚在(zài)星系团内的(de)，它们早(zǎo)就应该被抛出星系(xì)团之(zhī)外了，除非有一种神秘的力量在起作用(yòng)，这(zhè)种力量来源于某种隐形的(de)物质。

面膜对脸真的有用吗，长期敷面膜和不敷面膜的区别ata-ratio="0.6186612576064908" data-type="jpeg" data-w="1479" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/46f985a9e4c3e7e.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

据此，兹维基提出了这(zhè)样部分不可见的暗质，它不(bù)发散光、吸光、反射光，但(dàn)是它(tā)们却占据着宇宙中绝大部分的(de)质量(liàng)。只是当时的人们(men)对这样的一种说法不屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词(cí)才再(zài)一次出现。天(tiān)文学(xué)家维拉鲁宾(bīn)和肯特福特在观测仙女座(zuò)星系中的(de)恒星运动。理(lǐ)论上来说，距离中(zhōng)心越远的(de)恒星在其(qí)轨道上的运行速度就会越(yuè)慢。但是他(tā)们(men)观测的结果却(què)让人(rén)感(gǎn)到不(bù)可思议。

随着与中心距离的增加，恒(héng)星(xīng)的旋(xuán)转速度几(jǐ)乎保持不变。可是根(gēn)据(jù)牛顿(dùn)的万有引力定律，在星(xīng)系(xì)当中(zhōng)如果没有足够大的(de)质量来吸引它们，这(zhè)些外围的恒星早就被甩到(dào)宇宙当中了(le)。基于(yú)这种现(xiàn)象，科(kē)学(xué)家们会(huì)使用(yòng)一(yī)种相对标准的(de)方(fāng)法来解(jiě)释暗物质的存(cún)在，这(zhè)种方法就是(shì)测(cè)量星(xīng)系当中气体在(zài)X轴上距离(lí)星系(xì)中心(xīn)的距离(lí)，以及在Y轴上(shàng)气体的旋转速度。如果出现(xiàn)异常的(de)结果，就认为是由暗物质(zhì)的(de)力(lì)量进入其中。

于是科学家(jiā)们通过射(shè)电(diàn)望(wàng)远(yuǎn)镜测量了距离星系中(zhōng)心更远距离的氢元(yuán)素，发现它们的旋转速度并不(bù)符合牛顿(dùn)的力学定律。我们的太阳(yáng)系也不例外，太阳系位于银河系的第三悬臂之上，距(jù)离银河系(xì)中心2.6万光年，根(gēn)据万有(yǒu)引力定律进行计(jì)算，太阳系的运(yùn)行(xíng)速(sù)度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在(zài)以220千米(mǐ)/秒(miǎo)的速度围绕银河系旋转，这个实际速度远远大于(yú)理(lǐ)论速度(dù)，那么产生以上(shàng)这种(zhǒng)向(xiàng)心加速度的原因很可能就(jiù)是存在着一种我们看不到(dào)的物质，是这些暗物质的引力效应将星系聚集在了一起。

也是(shì)从(cóng)这时开始，越来越(yuè)多(duō)的研究人员开始相信暗(àn)物质的(de)存在。科学家根据星系(xì)外(wài)恒(héng)星(xīng)轨(guǐ)道面膜对脸真的有用吗，长期敷面膜和不敷面膜的区别的速(sù)度，估算在星(xīng)系当中暗物(wù)质的质量占(zhàn)整个(gè)星(xīng)系质量(liàng)的85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯一可(kě)以解释这个(gè)现象的原因。在一(yī)项新的研究(jiū)当中，科学家们发现，几乎没有引力效应的遥远恒星(xīng)之间，也会(huì)出现速度上的微小差异。另外，天(tiān)文学家还发现了(le)一个(gè)反常的(de)星系，叫做(zuò)Agc114905。这(zhè)个(gè)星系距(jù)离地球(qiú)大约2.5亿(yì)光(guāng)年，大小和银河系不(bù)多，但是(shì)星系当中存在的恒(héng)星(xīng)数量却(què)只有银河系的千分之一。

所以在理论上(shàng)，该(gāi)星系必须存在暗物质，否则就会分崩(bēng)离析。但是科学家们使用最先进的望远镜对其进行了40个(gè)小时的详细测量之后，发现星系(xì)中的恒(héng)星运动是(shì)可以用正(zhèng)常(cháng)的物(wù)质和力学定律来解释的。那(nà)么又有人提(tí)出，也许该星系的暗物质，已经(jīng)被附近的另(lìng)一个大(dà)星系(xì)剥(bō)离了。奇怪(guài)的是，它的附近没有(yǒu)任何星系存在(zài)。造成这些现象(xiàng)的除了(le)暗物质(zhì)的假说之外，另(lìng)一(yī)种可能就是(shì)人类对引(yǐn)力(lì)的理解(jiě)还不够(gòu)全面，引力很可(kě)能在不(bù)同尺(chǐ)度空间中的工作方式(shì)是不(bù)同的，这(zhè)意味(wèi)着(zhe)在行星系(xì)尺度中的天(tiān)体会沿(yán)着它们的轨(guǐ)道，按(àn)照(zhào)我们所理解的方式运动(dòng)。但是上升到星系和星(xīng)团的尺度(dù)，引力之(zhī)间(jiān)的(de)相(xiāng)互作用则是不同的方(fāng)式(shì)。对于(yú)在星系团之间的相互作用，科学家还引入了(le)外部场(chǎng)效应(yīng)的(de)概念，指的是在(zài)数(shù)百万光年的规模上(shàng)，巨大(dà)的质量之间(jiān)会产生对彼(bǐ)此特殊的效果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意味着我们(men)需(xū)要对现在的物理定律进行修正，这(zhè)些(xiē)发现也(yě)让很多人(rén)认为暗物质假(jiǎ)说(shuō)理论就此(cǐ)终结。但是(shì)在(zài)宇宙当中还有关(guān)于暗物质存(cún)在的其他的理论证据(jù)，这些理(lǐ)论证据是蒙德理(lǐ)论所没法(fǎ)解释的“引力透(tòu)镜(jìng)”。

径向距离(lí)为(wèi)37亿光(guāng)年的子弹星(xīng)系(xì)团，由两个碰撞的星(xīng)系团所组成(chéng)，类似这样的(de)星团，它们(men)大部分(fēn)的普通(tōng)质量都在星系的气(qì)体当中。当星(xīng)团以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞(zhuàng)的(de)时候，星(xīng)际气体的相互作用(yòng)就会导(dǎo)致温度的急(jí)剧升高，速度大幅降低。所以在理论上(shàng)，在碰撞之后(hòu)，子弹星系(xì)团大部分的质量(liàng)将位于(yú)所有这些气体所(suǒ)在的中间区(qū)域。那么我们通过什么(me)来验(yàn)证它的质量区域到底是不是集(jí)中在中间呢？前不(bù)久，詹姆斯(sī)韦(wéi)伯(bó)太(tài)空望远镜(jìng)传回了宇宙当中第一张(zhāng)全彩的高清照片，在(zài)照片中我(wǒ)们可以明显(xiǎn)地(dì)看到很多(duō)星系似(shì)乎被拉伸产生了巨大的形变。其实这些星系本身并(bìng)不是真(zhēn)的被扭曲了，也不是韦伯望远镜(jìng)出了什么问题(tí)，而是(shì)这(zhè)样极遥(yáo)远的(de)天体和我们地(dì)球上(shàng)的观测者(zhě)之间。被一个(gè)质量超级巨大的(de)天体遮挡，这个(gè)超大质量的东西(xī)的(de)引力，会使身后更(gèng)遥远星系(xì)的(de)光都(dōu)发生了扭曲。这个现(xiàn)象就是引力透镜效应。这个巨大的天体可(kě)能(néng)是超大质量的黑洞(dòng)或者是暗物质。

所以(yǐ)当人们对(duì)子弹星系(xì)团观测的时候，发现它的大(dà)质量区域并不是(shì)在中间，而是(shì)在两侧。所以最好的(de)解(jiě)释方法就是(shì)当星团发生全部的碰(pèng)撞时，可(kě)被观测(cè)到的(de)质量气体被卡在了中(zhōng)间，暗物质(zhì)则直接通过了(le)这个区域(yù)，并在两边形成了引力透镜。对(duì)子弹(dàn)星系(xì)团的引力透(tòu)镜研究也被认为是暗物质存在的迄今为止最(zuì)好的理论证据。

除此(cǐ)之(zhī)外，还有来自(zì)宇宙当中最古(gǔ)老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万年之后，可(kě)见光终于可以(yǐ)畅通无阻地穿(chuān)越在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些(xiē)光(guāng)在宇宙空(kōng)间背景(jǐng)上留(liú)下了各相同性的微(wēi)波辐射(shè)。其中红色的(de)部分表(biǎo)示温度较高的区(qū)域(yù)，蓝色则表示相对较冷的(de)区域，但实(shí)际上它(tā)们之间的(de)温差只(zhǐ)有万(wàn)分之(zhī)一。

科学家们通过对前景背(bèi)景分离后的二值(zhí)图像进行连通域提(tí)取和(hé)标记(jì)之后发现(xiàn)，如果宇(yǔ)宙当中没有暗(àn)物质，图形看起来不应该是这样的，而随(suí)着暗(àn)物质的增加，一些峰值的(de)幅度会(huì)减小，才变得看起来“和(hé)谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射(shè)的测(cè)量值，我们需要的暗物质(zhì)大(dà)约是普通物(wù)质的5倍。这个数字(zì)与解释星(xīng)系当(dāng)中恒(héng)星运动所需要的暗物质比例是一致的。这就意味着。

用了一(yī)个简单的理论框架，就很好(hǎo)地解释了很多不同的(de)观测结果。而暗物质的本(běn)质就(jiù)是宇宙当中存在着某种类型的粒子，它们(men)不(bù)参与任何其他(tā)的电磁作用，只通过引(yǐn)力来相互作用。所以如(rú)果(guǒ)能够找(zhǎo)到这种粒子的存(cún)在，就相当于找到了暗物质存在(zài)的实(shí)际证据。这种粒(lì)子到(dào)底是什(shén)么(me)？科学家(jiā)们已经(jīng)提出了数十种(zhǒng)的假(jiǎ)想目标，而要寻找这些不(bù)同的目(mù)标(biāo)粒子所需要的(de)实验方式也不(bù)相同。在过去的几十(shí)年(nián)当中，人类为了寻找(zhǎo)这(zhè)些看不见、摸不到(dào)，几乎不会与(yǔ)常规物质相互作用(yòng)的(de)“暗物质”，科学家们已经进(jìn)行了(le)超(chāo)过50次的实验，却没(méi)有任何实质性的(de)发(fā)现，除了一(yī)个地方，意大(dà)利的格(gé)兰萨索山(shān)，隶属于阿尔(ěr)卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当(dāng)中，藏着地球上(shàng)最大的地学实(shí)验室，这(zhè)个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的(de)探测(cè)器(qì)，一直致(zhì)力于寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自(zì)1997年(nián)以来，这里的科学家(jiā)声称观测(cè)到(dào)了某(mǒu)种信号(hào)。经过(guò)了20多年的数据收(shōu)集，人们发现了(le)一个有(yǒu)趣的事(shì)情。探(tàn)测率会在每年(nián)的6月份达到峰值，然(rán)后在(zài)11月降到最(zuì)低(dī)，而且在20年当中每年都(dōu)是一样。一些科学家认为这(zhè)可能(néng)是(shì)人类发现暗(àn)物质的第一个直接证据。

但是为什(shén)么暗(àn)物质会产生周(zhōu)期性的年(nián)度信(xìn)号呢？刚才(cái)我们讲了太阳系(xì)正在以220公(gōng)里/秒的速度围绕着(zhe)银河系进行(xíng)移动(dòng)，那么如果(guǒ)暗(àn)物质存在宇宙(zhòu)当(dāng)中，这(zhè)意味着我(wǒ)们也在以这样的速度(dù)在穿越着(zhe)暗物质流，这(zhè)个过程中会产生相应(yīng)的振荡(dàng)，同时地球又以30公里/秒的速度围绕(rào)太阳进行旋(xuán)转。所以有半(bàn)年的时间，地(dì)球围绕太阳(yáng)的方向与太阳环(huán)绕银(yín)河系的方向是(shì)一(yī)致的(de)，而另外半年则与之相(xiāng)反(fǎn)。

而在(zài)6月份(fèn)的时候，地球与太阳(yáng)的方(fāng)向正(zhèng)好达到完全(quán)一致(zhì)，这是理论上地球穿(chuān)越暗物质(zhì)流最快的时段。而在11月(yuè)份，又恰好达到(dào)了最慢值。尽管在实际的情况(kuàng)中，太阳系相对银(yín)河系的平面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是(shì)这并不影响(xiǎng)这个理论的有效(xiào)性。

因(yīn)此(cǐ)科(kē)学家认为这可以(yǐ)用来(lái)解(jiě)释(shì)，研究人员们所观(guān)测到的周期性信号。当(dāng)然也可能(néng)有其他的情况，造成这(zhè)种年度周(zhōu)期信号的(de)差异也可(kě)能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的(de)积雪，甚至连意(yì)大利游客(kè)的数(shù)量也符合这个周(zhōu)期的规律(lǜ)。

所以，科学家们又在南(nán)半球建立(lì)了一个几乎(hū)相同的实验室，这里的(de)季节与之(zhī)前(qián)的实(shí)验(yàn)室正(zhèng)好相反(fǎn)，而在这里(lǐ)，地球穿(chuān)过暗物质(zhì)流的(de)运动特(tè)征和第一个实验室是(shì)一样的。

因此(cǐ)，如(rú)果在这(zhè)里可(kě)以得到相同的信号，就可(kě)面膜对脸真的有用吗，长期敷面膜和不敷面膜的区别以成为暗物(wù)质所存在的非常有(yǒu)力的(de)证据了。但是由于这个实验(yàn)室刚刚建成不久，所以截至(zhì)目前(qián)还无法提供相应的数据(jù)支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发(fā)射一台新的望远镜，这台太空望(wàng)远(yuǎn)镜叫做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它的主镜(jìng)大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场(chǎng)仪器提供的视野是哈(hā)勃红外仪器的(de)100倍。南希格雷斯罗(luó)曼太(tài)空望(wàng)远镜其中一(yī)个(gè)关(guān)键的用途就是探索暗物质背后的奥秘，对于探测的结果，我(wǒ)们(men)只(zhǐ)能(néng)拭目以待了。费米实(shí)验室粒子天体物(wù)理中心的科学(xué)家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗物(wù)质存(cún)在(zài)，它(tā)们(men)极有可能拥有另一种神(shén)秘的效应，这种暗(àn)物质效应，会(huì)支持宇宙(zhòu)当中生(shēng)命的(de)诞生，或者说是生命进化的一个(gè)重要因素。

如果这一理(lǐ)论得(dé)到进一(yī)步的证实，那么遍(biàn)布宇宙当中的(de)暗(àn)物质会不(bù)会意味(wèi)着人(rén)类并(bìng)不孤(gū)单呢？或许在(zài)宇宙当中某个角落的(de)行星上，暗物质正在通(tōng)过这样的(de)效应创造生命。当然，这些推论的大前提(tí)是要先找到暗物质存在(zài)的实际证据。那么小(xiǎo)伙伴们，你(nǐ)们觉得(dé)暗物质到底存不存在呢？喜欢(huān)请(qǐng)点赞，你(nǐ)的支(zhī)持是我更新的(de)动力！

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