宇宙是“人为制造”的？为何会存(cún)在科学无法解(jiě)释的“暗物质”？暗物质又(yòu)究竟(jìng)是什么？人(rén)类为了寻找暗物质存(cún)在的证(zhèng)据(jù)，科学家(jiā)们在过去的几十年当中进行了超过50次(cì)的长期实验，但是却没有发现任何的有效证(zhèng)据。除了一个地方(fāng)，在(zài)1687年出版的(de)自然(rán)哲学(xué)数学原(yuán)理一书中，埃萨(sà)克牛顿发(fā)表了万有引力定(dìng)律，它揭示(shì)了宇宙中(zhōng)天体运(yùn)动的规律(lǜ)。往后的几百年来，当天文学家们(men)发现某些天(tiān)体运行轨道(dào)出现(xiàn)异常，不符合万有引(yǐn)力定律的时候(hòu)，他们就会知道，周(zhōu)围一(yī)定有未(wèi)知的天(tiān)体通过引力在(zài)摄动它的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥(ào)本(běn)勒维耶就通过天王星运行轨(guǐ)道(dào)的(de)异常，推(tuī)算并(bìng)且发现了海王星的存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王星(xīng)的发现都是应用(yòng)万有引(yǐn)力定律所取(qǔ)得重大天(tiān)文成就的例子。但是这些发现都是在恒星系统的尺度(dù)当中，可当我们上升到(dào)星系或者是星团的尺度(dù)，事情(qíng)就开始变得(dé)诡异了(le)。

1933年(nián)，瑞士(shì)的物理学(xué)家弗里(lǐ)茨兹威基(jī)正在研究和测量后发星系团(tuán)的质量。这是(shì)一个由数(shù)千个星系(xì)所组(zǔ)成的巨大星系团(tuán)，这些星系被引力束缚在一起。测(cè)量星系团的质量一般会使用到(dào)两种方法，当两种(zhǒng)方法结果一致，就(jiù)可以确定其质量的(de)范围。

第(dì)一种是获得其"光度(dù)学的质(zhì)量(liàng)"，需要(yào)的数(shù)据是测量各(gè)个星系的光(guāng)度(dù)。

第二种是(shì)动力学质量的计算，是利用光谱(pǔ)红移测量星系团中的(de)各个星系相对于星系团的运动(dòng)速度。当(dāng)测量结果出来之后，兹威(wēi)基(jī)彻(chè)底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质(zhì)量”的(de)400倍。这意味着，后发座星系团(tuán)有99%的质量消失了，或(huò)者说这(zhè)99%的质(zhì)量并不以可见光的形式所存在，我们无法看(kàn)到。最诡异的是，在测(cè)量速度的(de)过程中，兹威基发现星系团(tuán)中很多(duō)星系的速度比理论上要快得多(duō)，按照(zhào)牛顿的运动学(xué)定律，仅靠这些(xiē)可见星系的质量所产生的(de)引(yǐn)力是无法(fǎ)将它们束缚在(zài)星系(xì)团内的(de)，它们(men)早就(jiù)应(yīng)该被抛(pāo)出星(xīng)系团之外(wài)了，除非有一种神秘的力量在起作用，这种力量(liàng)来(lái)源于某(mǒu)种隐形的(de)物质。

据(jù)此，兹维基提出了这样(yàng)部分不可见的暗质，它不(bù)发散光、吸光、反(fǎn)射(shè)光，但是它们却占据着(zhe)宇宙(zhòu)中绝(jué)大部(bù)分的质量。只是(shì)当时的人们对(duì)这(zhè)样的一种说法不屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗物质”这(zhè)个词才再(zài)一(yī)次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特(tè)福特在观测仙女(nǚ)座(zuò)星系中(zhōng)的恒星运动。理论上(shàng)来说，距离中心(xīn)越远的恒星(xīng)在其(qí)轨道上的运行速度就会越(yuè)慢。但(dàn)是他们观测的结(jié)果却让人感到不可(kě)思议(yì)。

随着与(yǔ)中心距(jù)离的增(zēng)加，恒星(xīng)的旋转速度几乎保持不变。可是根据牛顿的万有引力(lì)定(dìng)律，在星系(xì)当中如果没有足够大的(de)质量来(lái)吸引它们，这些外围的恒星早就被甩到(dào)宇宙当中了。基于这种现象，科(kē)学家们(men)会使(shǐ)用一种相对标(biāo)准(zhǔn)的方法来解释暗物(wù)质的存在，这种方法就是测(cè)量(liàng)星系(xì)当中气(qì)体在X轴(zhóu)上距离星系中(zhōng)心的距离，以(yǐ)及在Y轴(zhóu)上气体的旋(xuán)转速度(dù)。如果出(chū)现(xiàn)异常(cháng)的(de)结果(guǒ)，就认为是由暗物质的力量(liàng)进入其中。

于是科学(xué)家们通过(guò)射电望(wàng)远镜(jìng)测量了距离星系中心更远距离的氢元素，发现它们的旋转速度并不符合牛顿的力学定律。我们的太阳(yáng)系也不例外，太(tài)阳系(xì)位于银河系的第三悬臂之上，距(jù)离(lí)银河系中(zhōng)心2.6万光(guāng)年，根据(jù)万有(yǒu)引力定律(lǜ)进(jìn)行计算，太阳系(xì)的(de)运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系(xì)正在(zài)以(yǐ)220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这个实(shí)际速度远远大于理论速度，那(nà)么产生以上(shàng)这种向心(xīn)加速度的原因(yīn)很可能就是存在着一种我们看不(bù)到的物(wù)质，是这些(xiē)暗物质(zhì)的引力(lì)效应将星系聚集在了一起(qǐ)。

也(yě)是(shì)从这时(shí)开始，越来越多的研(yán)究人(rén)员开始相信暗物质的(de)存在。科学(xué)家根(gēn)据星(xīng)系外恒星轨道(dào)的速(sù)度，估算在星系当中暗物(wù)质的质(zhì)量占(zhàn)整个(gè)星(xīng)系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以(yǐ)解释这个现(xiàn)象的原(yuán)因。在一项新(xīn)的研究当中(zhōng)，科学家们发(fā)现，几(jǐ)乎(hū)没有引力(lì)效应的遥远(yuǎn)恒星之(zhī)间，也会(huì)出现速度上的微(wēi)小(xiǎo)差异。另外，天文学家还发现了一个(gè)反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这(zhè)个(gè)星系(xì)距离地球大约(yuē)2.5亿(yì)光年，大(dà)小和银河系不(bù)多(duō)，但(dàn)是星系(xì)当中存(cún)在的(de)恒星数量却只有银河(hé)系的千分之一。

所(suǒ)以在(zài)理论上，该星系(xì)必(bì)须存在暗物质，否则就会分(fēn)崩离析。但是科学家们(men)使用最(zuì)先进的望远镜对其(qí)进行了(le)40个小时的详(xiáng)细测量之后，发现星系中的恒星运动是可以用(yòng)正(zhèng)常的物质和力学定律(lǜ)来解释的(de)。那么又(yòu)有人提出，也许该星系的(de)暗(àn)物质，已(yǐ)经(jīng)被附(fù)近的另一个大星系剥离(lí)了。奇怪的是，它的附近没(méi)有任何星(xīng)系(xì)存在。造成这些(xiē)现象(xiàng)的除了暗物质的(de)假说之外，另一种可能就(jiù)是人类(lèi)对引力的理解还不够全(quán)面(miàn)，引力(lì)很可能在不同(tóng)尺(chǐ)度空间(jiān)中的工作(zuò)方式是(shì)不同的(de)，这意味着在(zài)行星系尺度中的天体(tǐ)会沿着它们的轨道，按照我们所理(lǐ)解的方式运动。但是(shì)上升(shēng)到星系和星团的尺度，引力(lì)之(zhī)间的相互(hù)作用则是不同(tóng)的方式。对于在星系团之间(jiān)的(de)相互作用(yòng)，科学家(jiā)还引入(rù)了外部场效(xiào)应的概念，指的是在(zài)数百万光年的规模上，巨大(dà)的质量之间会产生(shēng)对彼此(cǐ)特殊的(de)效果，这个(gè)理论叫(jiào)做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成(chéng)立，这意味(wèi)着我们需要对现在的物(wù)理定律进行修正，这(zhè)些(xiē)发(fā)现也(yě)让很多人认为暗物质假说(shuō)理论就(jiù)此终结。但是(shì)在宇宙当中(zhōng)还有关于暗(àn)物质存在的(de)其他的理论(lùn)证(zhèng)据，这些(xiē)理论证据是蒙德(dé)理论所没法解(jiě)释的“引力透镜”。

径向距(jù)离为37亿光年的子(zi)弹星系(xì)团，由两(liǎng)个(gè)碰撞的星系(xì)团所组成，类似(shì)这样(yàng)的星(xīng)团，它们大部分的普(pǔ)通质(zhì)量都(dōu)在星系的气体当中。当星团以1000万(wàn)公里/小时(shí)发生碰撞的时候(hòu)，星际气体的相互作用(yòng)就会导致(zhì)温度的急(jí)剧升高，速(sù)度(dù)大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子(zi)弹星(xīng)系团大部分的质量将位(wèi)于所有这些气体所(suǒ)在的中(zhōng)间(jiān)区域。那么我们通过什(shén)么来验证它(tā)的质量区域到底是不是集(jí)中(zhōng)在中间呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空望远镜(jìng)传回(huí)了(le)宇宙当(dāng)中(zhōng)第(dì)一张全彩的高清(qīng)照片，在照片中我们可以(yǐ)明显(xiǎn)地看(kàn)到很多星系(xì)似(shì)乎被拉伸产(chǎn)生了巨大的形(xíng)变。其实这些星系本身并不是真的被扭(niǔ)曲了，也(yě)不(bù)是韦伯望远(yuǎn)镜出(chū)了什么问(wèn)题，而(ér)是这样极遥远的天(tiān)体和我(wǒ)们地球上(shàng)的观测者之间。被一(yī)个质(zhì)量超级巨(jù)大的天体遮挡，这个超大质量(liàng)的(de)东西的引力，会使身后更遥远星系(xì)的(de)光都发(fā)生了扭(niǔ)曲。这(zhè)个(gè)现象就是引力(lì)透镜效应。这个巨大的天体(tǐ)可能是(shì)超大质量的(de)黑洞或者(zhě)是暗(àn)物(wù)质。

所以当人们对(duì)子(zi)弹(dàn)星(xīng)系(xì)团观(guān)测的时(shí)候(hòu)，发现它的大质量区域并不是在中间，而(ér)是(shì)在两侧。所以最好的(de)解释方(fāng)法就是当星团发(fā)生(shēng)全(quán)部(bù)的碰撞时，可(kě)被观测到的质量(liàng)气体被卡(kǎ)在了(le)中间，暗(àn)物质则(zé)直接通(tōng)过了这(zhè)个区域，并(bìng)在两边形成了引力透镜。对子弹星系团的(de)引力透镜研究也被认为是暗物质存(cún)在的迄今为止(zhǐ)最好的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当(dāng)中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后(hòu)，可见光终(zhōng)于可以畅通无阻地穿(chuān)越在(zài)宇宙当中了。经过了130绿肥红瘦暗指什么感情和意思，绿肥红瘦暗指什么意思多亿年之后，这(zhè)些光在宇(yǔ)宙空间背景上留下(xià)了(le)各相同(tóng)性的微波辐射。其中红色的部分(fēn)表示温度较高的(de)区域，蓝(lán)色则表示相对较冷的区域，但实际上它们之(zhī)间的温差只有万分之一。

科(kē)学家们通(tōng)过对(duì)前(qián)景背景分离后(hòu)的二值图像进行连通域(yù)提(tí)取和标(biāo)记之后(hòu)发现(xiàn)，如果(guǒ)宇(yǔ)宙当(dāng)中没(méi)有暗物质，图形看起来不应(yīng)该是这样的(de)，而随着暗(àn)物(wù)质(zhì)的增加(jiā)，一(yī)些峰值(zhí)的幅度会(huì)减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测(cè)量(liàng)值，我们需要的暗物质大约是普通物质(zhì)的5倍。这个(gè)数(shù)字与解(jiě)释星系当中恒星运动(dòng)所需要(yào)的暗物质(zhì)比例是一(yī)致的(de)。这就意味着。

用(yòng)了(le)一(yī)个简单的(de)理论框架，就(jiù)很好地(dì)解释了很多(duō)不同的观测结果。而(ér)暗(àn)物质的本质就是(shì)宇宙当中存在着某(mǒu)种类(lèi)型的(de)粒(lì)子，它们不(bù)参与任何其他(tā)的电磁作用(yòng)，只通过引(yǐn)力来相(xiāng)互作用。所以如果(guǒ)能够找到这种粒子的存在(zài)，就(jiù)相当于找(zhǎo)到了(le)暗(àn)物质存在的实际证据。这种(zhǒng)粒子(zi)到底是什么？科(kē)学家们已(yǐ)经提出了数十种的(de)假想目标，而要寻找这些不同(tóng)的(de)目(mù)标粒子(zi)所需(xū)要的实(shí)验方式(shì)也不相同。在过(guò)去的几十年当中(zhōng)，人类(lèi)为(wèi)了寻找(zhǎo)这(zhè)些看不见、摸不(bù)到，几乎不会与常规物质相互作用的“暗(àn)物质”，科学家们已经进行了(le)超过50次的(de)实验，却没(méi)有任何实质性的(de)发(fā)现，除了一个地(dì)方，意大利的(de)格(gé)兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在(zài)山下1400米处的地(dì)下(xià)矿井当(dāng)中，藏(cáng)着地球上最(zuì)大的地学(xué)实验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有(yǒu)一个(gè)三层楼高的探测器，一(yī)直致力于(yú)寻找暗物质粒(lì)子的(de)周期(qī)性震荡。

自1997年以来(lái)，这里(lǐ)的科(kē)学(xué)家声称观测(cè)到(dào)了某种(zhǒng)信(xìn)号。经过了20多年的数据收集，人(rén)们发(fā)现了一个有(yǒu)趣的事情(qíng)。探测率会在每年的6月(yuè)份达到(dào)峰值，然后在11月降到最低，而且在20年(nián)当中(zhōng)每(měi)年都是一(yī)样。一些科学(xué)家认(rèn)为这可(kě)能是人类发现暗物质(zhì)的第(dì)一个直接证据。

但是(shì)为什么暗物(wù)质会(huì)产生周期性的年度信(xìn)号呢？刚才(cái)我们讲了(le)太阳系正在以(yǐ)220公里/秒的速度围(wéi)绕着(zhe)银河系进行移(yí)动，那(nà)么如果暗物质存在(zài)宇宙(zhòu)当中，这(zhè)意味着我们也在以这样的(de)速(sù)度在(zài)穿越着(zhe)暗物质流，这个过程中会产(chǎn)生相应的(de)振荡，同(tóng)时地球又(yòu)以30公里/秒的速(sù)度围绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有半(bàn)年的时间，地球围绕太阳的方向与太阳(yáng)环绕(rào)银(yín)河系的方向是一致的，而(ér)另外半(bàn)年则与之相(xiāng)反(fǎn)。

而在6月份的时候，地球与太(tài)阳的方向正好达到(dào)完全一致，这是理论上地球穿越暗物质流最快的时(shí)段。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管(guǎn)在实际的情况(kuàng)中，太阳(yáng)系相(xiāng)对银河系(xì)的平面呈现了60度的倾斜(xié)，但是这(zhè)并不影响这个(gè)理论(lùn)的有(yǒu)效性。

因此(cǐ)科学家认为这可以用来解释，研究人员们所观测到(dào)的周期性信(xìn)号。当然也可能有其他(tā)的情况(kuàng)，造成这种年度周期信号的(de)差绿肥红瘦暗指什么感情和意思，绿肥红瘦暗指什么意思异也可(kě)能是温度、湿(shī)度、土壤(rǎng)中的水分(fēn)、高山上的积(jī)雪，甚(shèn)至连意大利游客的(de)数量也符(fú)合(hé)这个周(zhōu)期的(de)规(guī)律。

所以(yǐ)，科学家们又在南(nán)半球(qiú)建立(lì)了一个几乎相同的实验(yàn)室(shì)，这里的季节与之前的实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗(àn)物质流的(de)运动(dòng)特征和第(dì)一个实验室是一(yī)样(yàng)的。

因此，如果在这里(lǐ)可以得到相同(tóng)的信号，就可以成(chéng)为暗物质所存在的(de)非常有(yǒu)力的证据了。但是由于这个(gè)实验室刚刚(gāng)建成不久，所以截至目前还无法提供(gōng)相应的数据支持(chí)。另(lìng)外，在2025年，NASA将(jiāng)会(huì)发射一(yī)台新的望远镜(jìng)，这台太空(kōng)望远(yuǎn)镜叫(jiào)做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜(jìng)相同，但它的(de)宽视场仪器提供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼(màn)太(tài)空望远镜其中一个(gè)关键的用途就(jiù)是探(tàn)索暗物质背后的奥秘，对于(yú)探(tàn)测的(de)结(jié)果，我(wǒ)们只(zhǐ)能拭目以待了。费米实验(yàn)室(shì)粒子天体物理中心的科学家(jiā)丹琥珀和贾森(sēn)斯(sī)特芬研究发(fā)现，如果暗物质(zhì)存在，它们极(jí)有可(kě)能拥有另(lìng)一种(zhǒng)神秘的效应，这(zhè)种暗物质效应，会支持宇宙当中生(shēng)命的诞生(shēng)，或(huò)者(zhě)说是生命(mìng)进化(huà)的一(yī)个重(zhòng)要因(yīn)素(sù)。

如果这(zhè)一理论得到进一步的证实，那么遍布(bù)宇(yǔ)宙当(dāng)中的(de)暗物质会不(bù)会(huì)意(yì)味(wèi)着人(rén)类(lèi)并不孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当中(zhōng)某个角落的行星上(shàng)，暗物质正(zhèng)在通过这样的效应创造(zào)生命。当然，这(zhè)些(xiē)推论的大前提是要先找到暗(àn)物(wù)质存在的(de)实(shí)际证据。那么(me)小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗物质(zhì)到底(dǐ)存不存在呢(ne)？喜欢请点(diǎn)赞，你的支(zhī)持是我更新的动力！

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