宇宙是“人为制造(zào)”的(de)？为何会存在科学无法解释的“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟(jìng)是什么？人类为(wèi)了寻找暗物质存在(zài)的证据，科学(xué)家们在过去的几(jǐ)十年当中进行了超过50次的长(zhǎng)期实验，但是却没有(yǒu)发现任何的有效证(zhèng)据。除了一个(gè)地方(fāng)，在1687年(nián)出版的自然哲学数学原理一书中，埃萨克牛(niú)顿发(fā)表了万有引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往(wǎng)后的几(jǐ)百年来，当天文学家们发(fā)现某(mǒu)些(xiē)天体运行(xíng)轨(guǐ)道出现(xiàn)异常，不符合(hé)万有引(yǐn)力定律(lǜ)的时候(hòu)，他们就会知道，周围一定有未知的(de)天体通(tōng)过引(yǐn)力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过(guò)天王星运行轨(guǐ)道的异常，推算(suàn)并且发现了(le)海王星的存在。另外，哈雷(léi)彗星(xīng)、冥王星的发(fā)现都是(shì)应用万有引(yǐn)力定律所(suǒ)取得重大天文成就(jiù)的(de)例子。但是这些发现都是在恒星系统的尺(chǐ)度当中(zhōng)，可当我(wǒ)们上升到星系或者是星团的(de)尺度，事情就开始变(biàn)得(dé)诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理(lǐ)学家弗里(lǐ)茨(cí)兹(zī)威基正在(zài)研(yán)究和测量后发星系(xì)团的(de)质量。这(zhè)是一(yī)个由(yóu)数千(qiān)个星系所组(zǔ)成的(de)巨大星系(xì)团，这些(xiē)星系被引力束缚在一起。测量星(xīng)系团的(de)质量一般会使用到两(liǎng)种方法，当两种方法结果一致，就(jiù)可(kě)以确定(dìng)其质量(liàng)的(de)范(fàn)围。

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

第二种是动(dòng)力学质量的计算，是利用光谱红(hóng)移(yí)测(cè)量星系团(tuán)中的各个(gè)星(xīng)系相对(duì)于星系团的运动速度。当测量结(jié)果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然(rán)是“光度学质(zhì)量”的400倍。这意味着，后发座星系团有(yǒu)99%的质量消(xiāo)失(shī)了(le)，或者说这99%的(de)质(zhì)量并不(bù)以可见光(guāng)的形式所存在，我们无法看(kàn)到。最诡异的是(shì)，在测量速(sù)度的过程中(zhōng)，兹威基发(fā)现星系团中很多(duō)星(xīng)系的速度比理论上要快得多，按(àn)照牛(niú)顿的运动学定(dìng)律，仅靠这些可见星系的质量所产生的引力是无(wú)法将它们束缚(fù)在星系团内的，它们早(zǎo)就应该被抛出星(xīng)系团之外了，除非有一种(zhǒng)神秘(mì)的力量在起作用，这种力量来源于某(mǒu)种隐形的(de)物质。

据此，兹(zī)维基提出了这样部(bù)分不可见的暗质，它不发散(sàn)光、吸光、反射光，但(dàn)是它们却占据着宇宙中绝(jué)大部(bù)分的质量。只是(shì)当时(shí)的人们对这(zhè)样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这个(gè)词才再一次出现。天文(wén)学家维(wéi)拉鲁宾(bīn)和肯特福特在观测仙女(nǚ)座星系中的恒星运动。理(lǐ)论上(shàng)来说，距离(lí)中心(xīn)越(yuè)远(yuǎn)的恒星在其轨道上的运(yùn)行速度就会越慢。但是他们观测的(de)结果却让人感到不(bù)可思议。

随着与(yǔ)中心距离的(de)增(zēng)加，恒星的旋转速度几(jǐ)乎保持(chí)不变(biàn)。可是(shì)根据牛顿的万有引力(lì)定律，在星(xīng)系当(dāng)中(zhōng)如果(guǒ)没有足(zú)够(gòu)大的质量(liàng)来吸引它们，这些外围的恒星(xīng)早就被甩到(dào)宇(yǔ)宙当中了(le)。基于这(zhè)种现象(xiàng)，科学家们会使用一种相(xiāng)对(duì)标准的方法来解释暗(àn)物(wù)质的(de)存在，这种方法就是测(cè)量(liàng)星系当(dāng)中气体在(zài)X轴上距离星系中心的距离(lí)，以及在Y轴(zhóu)上气(qì)体的旋转速度。如果(guǒ)出现异常的结果，就认(rèn)为是由暗物质的力量进入其中。

于(yú)是科(kē)学家们通过射(shè)电望远镜测量了(le)距离星系中心更远距离(lí)的氢(qīng)元素，发现它(tā)们的旋转速度并不符合牛(niú)顿(dùn)的力学(xué)定律。我们(men)的(de)太阳系也(yě)不例外，太(tài)阳系位于银河系的第(dì)三(sān)悬臂之上，距离银河系中心2.6万光(guāng)年，根(gēn)据(jù)万有(yǒu)引力定律(lǜ)进行计算，太阳系的(de)运行(xíng)速(sù)度(dù)应(yīng)该是160千米(mǐ)/秒，但实际(jì)上，太(tài)阳系(xì)正在以220千(qiān)米/秒的速(sù)度围(wéi)绕银河系旋转，这个实际速(sù)度远(yuǎn)远(yuǎn)大于理论速度，那(nà)么产生以上这种向心(xīn)加速度的原(yuán)因很可能就是(shì)存在着一种我们看不到的(de)物(wù)质(zhì)，是这些(xiē)暗物质的引力(lì)效(xiào)应将星系聚集在了一(yī)起。

也是(shì)从这时开始，越来越多的研究人(rén)员开始(shǐ)相(xiāng)信暗物(wù)质(zhì)的存在。科(kē)学家根据星系外(wài)恒星轨(guǐ)道(dào)的速度，估算在星系(xì)当(dāng)中暗物质的质(zhì)量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯(wéi)一可(kě)以解释这个现象的原因。在一项新的研(yán)究当中，科(kē)学家们发现，几乎没(méi)有引力效应的遥远(yuǎn)恒星之间，也会出现速度上的微小差异。另外，天文学家还发现了一个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距(jù)离地球大约2.5亿光年(nián)，大(dà)小和银河系不多，但是星系当中存在的(de)恒星数(shù)量却只(zhǐ)有银河系的千分(fēn)之一。

所以在理论(lùn)上，该星(xīng)系(xì)必须存在(zài)暗物质，否则就会分崩离(lí)析。但是科学(xué)家们(men)使(shǐ)用(yòng)最(zuì)先(xiān)进(jìn)的望(wàng)远镜对其进(jìn)行了40个小时的详(xiáng)细测量之后，发(fā)现星系中的(de)恒(héng)星运动是(shì)可以用正常的(de)物质和力(lì)学定律来解释的。那(nà)么又有人提出，也许(xǔ)该星系的(de)暗物质(zhì)，已(yǐ)经被附近的另一(yī)个(gè)大(dà)星系剥离了。奇怪的是，它的(de)附近没(méi)有任何星系存在。造(zào)成这些(xiē)现象的除了暗物质(zhì)的假说之(zhī)外，另一种可能就(jiù)是人类对引(yǐn)力的理解还不够全面，引力(lì)很可能(néng)在(zài)不(bù)同尺度空间中的工作方式是不(bù)同(tóng)的，这(zhè)意味着在行(xíng)星系尺度(dù)中的天体会沿着它们的轨道，按照我们(men)所(suǒ)理(lǐ)解的方式运(yùn)动。但是(shì)上升到星(xīng)系和星(xīng)团的尺(chǐ)度，引(yǐn)力之间的相互作用则是不同的方式。对于在(zài)星系团之间的相互(hù)作(zuò)用，科学家还引入了外部(bù)场效应的(de)概念，指的是在数(shù)百万光年的规(guī)模上(shàng)，巨大的质量之间会产生对(duì)彼此特殊(shū)的效果，这个理(lǐ)论(lùn)叫(jiào)做MOND蒙(méng)德理论。如果(guǒ)MOND蒙(méng)德理论(lùn)成(chéng)立，这意味着我们(men)需要对现在的物理定律进行修正，这些发现(xiàn)也让很多人认为暗物(wù)质假说(shuō)理论(lùn)就此终结(jié)。但是在宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)还有关(guān)于暗物(wù)质存在的其他的理论证据，这(zhè)些理论证据是蒙德(dé)理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距(jù)离为37亿光年的子弹(dàn)星系团(tuán)，由两个(gè)碰撞(zhuàng)的(de)星系团所组成，类似这样(yàng)的(de)星团，它们大部(bù)分的(de)普通质(zhì)量(liàng)都在星(xīng)系的气(qì)体当中。当星团以1000万公(gōng)里/小(xiǎo)时发(fā)生碰撞的时候，星际气(qì)体的相互作用就(jiù)会导致(zhì)温度的急剧(jù)升(shēng)高，速度(dù)大(dà)幅降低(dī)。所以在理论上，在(zài)碰撞之后，子(zi)弹星系团大部分的质量将位(wèi)于所有(yǒu)这些气体所(suǒ)在(zài)的(de)中间区域。那么(me)我们(men)通(tōng)过什么来验证它的质(zhì)量区(qū)域到底是不(bù)是(shì)集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远镜传回了宇宙当中第一张全彩的(de)高清(qīng)照片，在照片(piàn)中我(wǒ)们可以明显地看(kàn)到很多星系(xì)似(shì)乎被拉伸(shēn)产生(shēng)了巨(jù)大的形变。其实这些星(xīng)系本身(shēn)并(bìng)不是真的被扭曲了(le)，也(yě)不是韦(wéi)伯望(wàng)远镜出了什(shén)么问题，而(ér)是这样极遥远的(de)天体和我们(men)地球上的观测(cè)者(zhě)之(zhī)间。被一个质量超级巨大的(de)天体(tǐ)遮挡(dǎng)，这(zhè)个(gè)超大质量(liàng)的(de)东西(xī)的引力，会使身(shēn)后更(gèng)遥远(yuǎn)星系(xì)的光都(dōu)发生了扭曲。这个现象(xiàng)就是引力(lì)透(tòu)镜效(xiào)应。这个巨大的天体可能(néng)是超大质(zhì)量的黑洞(dòng)或者是暗物质。

所以当人们对子(zi)弹星(xīng)系团观测的(de)时候，发现它(tā)的大(dà)质量区域并不是在中间，而是在(zài)两侧。所以最好的解释方法就(jiù)是当星团(tuán)发生(shēng)全部的碰撞(zhuàng)时，可(kě)被观测(cè)到的质量气体被(bèi)卡(kǎ)在了中间，暗物(wù)质(zhì)则直接通过了这个区域(yù)，并在两边形(xíng)成(chéng)了引力(lì)透镜。对子弹星(xīng)系(xì)团的引(yǐn)力透镜研究也被(bèi)认为是暗物质存(cún)在的迄今为止最好的(de)理(lǐ)论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古(gǔ)老(lǎo)的光。从宇宙大爆炸(zhà)开(kāi)始，38万年之后，可见(jiàn)光终于可以畅通无阻地穿越在宇宙(zhòu)当中了(le)。经过了130多(duō)亿年之后，这些(xiē)光在宇(yǔ)宙空(kōng)间背景上留(liú)下了各相(xiāng)同性的(de)微波辐射。其中红色的部分表(biǎo)示(shì)温度较高的区域，蓝色则(zé)表示相对较冷(lěng)的区域，但实际上它们(men)之间的温差只(zhǐ)有(yǒu)万分(fēn)之一。

科学家们通(tōng)过对前景(jǐng)背景(jǐng)分离后(hòu)的二(èr)值图像进(jìn)行连(lián)通域提取和标(biāo)记(jì)之后发现，如(rú)果宇宙当(dāng)中没有暗(àn)物(wù)质，图形看起(qǐ)来不应该是这样的，而(ér)随着暗物质的增加，一些(xiē)峰值的幅度会减小，才变得看起(qǐ)来“和谐”。为了匹配宇宙微波(bō)背景(jǐng)辐射的(de)测量值(zhí)，我们需要(yào)的暗(àn)物质大约是普通物质(zhì)的5倍。这个数字与解释星系当中恒星运(yùn)动所需要的暗物质比例是一致的。这就意味(wèi)着。

用了一个(gè)简单的理论(lùn)框架(jià)，就很好(hǎo)地(dì)解释了很(hěn)多不同的观测结果。而(ér)暗(àn)物(wù)质的本质就是宇宙当中(zhōng)存在着某种类型的粒子，它们不(bù)参与(yǔ)任何其他的电磁作用(yòng)，只通过引力来相互作用。所以(yǐ)如果能够(gòu)找到这种粒子(zi)的存(cún)在，就相当(dāng)于找(zhǎo)到了暗物质存在的实(shí)际证据。这种粒子到底是(shì)什(shén)么？科学家们已经提出了数十种的假想目标，而要(yào)寻找这些不(bù)同的目标粒(lì)子所需要的实(shí)验方式也不相同。在过去的几十年当中，人类为了寻找这些看不见、摸不(bù)到，几乎不会与常规物质(zhì)相(xiāng)互作用(yòng)的“暗(àn)物(wù)质”，科(kē)学家们已经进行了超过50次的实验，却没有任何实质性的(de)发现，除了一个地(dì)方(fāng)，意(yì)大利(lì)的格(gé)兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处的地下矿井当中，藏着(zhe)地球(qiú)上最(zuì)大的地(dì)学实(shí)验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有(yǒu)一个(gè)三(sān)层楼高的探测器，一(yī)直致力于寻找(zhǎo)暗物质粒子(zi)的(de)周期性震荡。

自1997年(nián)以来，这里的科学家(jiā)声称观测到了某种信号。经过了20多年(nián)的(de)数据收集，人(rén)们发(fā)现了(le)一个有趣的事情。探(tàn)测率(lǜ)会在(zài)每年的6月份达到峰值，然后在(zài)11月降到最低(dī)，而且在20年当(dāng)中(zhōng)每年都是一样(yàng)。一些科学家认为(wèi)这可(kě)能(néng)是人类(lèi)发现(xiàn)暗物质(zhì)的第一(yī)个直接证据。

但(dàn)是(shì)为(wèi)什么暗物(wù)质会(huì)产生周期性(xìng)的年度信号呢？刚(gāng)才我们讲了(le)太阳系正在以(yǐ)220公里/秒的速度(dù)围(wéi)绕(rào)着银河系进行移动，那么如果暗(àn)物质存在宇(yǔ)宙当中(zhōng)，这(zhè)意(yì)味着我们也在以这样的速度(dù)在穿越(yuè)着暗(àn)物(wù)质流(liú)，这个过(guò)程中会产(chǎn)生相应的振荡，同时地球又以30公里(lǐ)/秒的速(sù)度围绕(rào)太阳进行旋(xuán)转。所以有半年的时间，地球围(wéi)绕太阳的方(fāng)向与(yǔ)太阳环绕银河(hé)系(xì)的方(fāng)向是一致的(de)，而另外(wài)半年则与之相反。

而在6月(yuè)份(fèn)的时(shí)候，地球与(yǔ)太阳(yáng)的方(fāng)向(xiàng)正好达到完全一致(zhì)，这是理论上(shàng)地(dì)球穿越暗物(wù)质流(liú)最快的时段(duàn)。而在(zài)11月(yuè)份，又(yòu)恰好达到了最慢值(zhí)。尽(饱和什么意思网络用语，国内市场饱和什么意思jǐn)管在(zài)实(shí)际的(de)情况(kuàng)中(zhōng)，太阳系相对银河(hé)系(xì)的(de)平面呈(chéng)现了60度(dù)的倾斜，但是这并(bìng)不影响(xiǎng)这个理论的有效性(xìng)。

因此科学(xué)家认为这可(kě)以用(yòng)来解释，研(yán)究(jiū)人员们所观测(cè)到的周期性信号。当然也可能有(yǒu)其他的情况，造成这种年(nián)度周(zhōu)期信号(hào)的差异(yì)也可能是(shì)温度、湿度、土壤中的水分、高山上(shàng)的积雪，甚至(zhì)连意大利游客的数量也(yě)符合这个周期的规律。

所以(yǐ)，科学(xué)家们又在南(nán)半球建立(lì)了一个几乎(hū)相同的实验室(shì)，这里的季节(jié)与(yǔ)之前的实验(yàn)室正好相反，而在(zài)这里，地(dì)球穿(chuān)过暗物质流的运动特(tè)征和第一个(gè)实验室是一(yī)样的(de)。

因此，如果在这里(lǐ)可以(yǐ)得到(dào)相同的信号(hào)，就可以成为暗物质所存在的非常有力的证据(jù)了(le)饱和什么意思网络用语，国内市场饱和什么意思。但是由于这个实验室刚刚建成(chéng)不久，所以(yǐ)截至目(mù)前还无法(fǎ)提供相应(yīng)的数据(jù)支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远(yuǎn)镜，这台太空望远镜叫做(zuò)“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟(gēn)哈(hā)勃(bó)望远镜相同，但它的宽(kuān)视场仪器提供的(de)视野是哈勃(bó)红外仪器的(de)100倍。南(nán)希格雷斯(sī)罗曼太空望远镜其(qí)中一个关键的用途就是探(tàn)索暗(àn)物质背后的奥(ào)秘，对于探测的结果(guǒ)，我们(men)只能拭目以待了。费米实验室粒子天体物理(lǐ)中心的(de)科(kē)学家(jiā)丹琥珀和(hé)贾(jiǎ)森斯特芬研究(jiū)发(fā)现，如果暗物质存(cún)在，它们极有可能拥有另一种神(shén)秘的(de)效应，这种暗物质效(xiào)应(yīng)，会支持(chí)宇(yǔ)宙当中生命(mìng)的(de)诞(dàn)生，或者说(shuō)是(shì)生命进化的一个(gè)重(zhòng)要因素(sù)。

如果这一理论得到(dào)进(jìn)一步的证(zhèng)实，那么遍布宇宙当中的暗物质(zhì)会(huì)不(bù)会意味(wèi)着人类并不孤单呢？或许在宇(yǔ)宙(zhòu)当中某个(gè)角落的行星上，暗物质正在(zài)通(tōng)过(guò)这样的效应(yīng)创(chuàng)造生命。当然，这(zhè)些推论(lùn)的大前提是要先找到暗物(wù)质存在的实际证据(jù)。那么小伙伴们(men)，你们觉得暗物质(zhì)到(dào)底存不存在呢(ne)？喜欢请点赞，你的支(zhī)持是我更新的动力！

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