宇宙是(shì)“人为制造”的？为何会存在科学无法解释(shì)的“暗物(wù)质”？暗物质(zhì)又究(jiū)竟是什么？人(rén)类为了寻找暗(àn)物质存在的证据，科学家们在过去(qù)的几(jǐ)十(shí)年当中进(jìn)行了超(chāo)过50次的(de)长期实(shí)验(yàn)，但是却(què)没有发现(xiàn)任(rèn)何的有(yǒu)效证据。除了一个地方，在1687年(nián)出版的自然(rán)哲(zhé)学数学原理(lǐ)一(yī)书中，埃萨克(kè)牛顿发表了万有引力定律，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往后的几百年来，当天文(wén)学家们发现(xiàn)某些天体运行轨道出现异(yì)常，不符合万(wàn)有引力定(dìng)律的(de)时候，他们就会知道，周围一(yī)定有(yǒu)未知(zhī)的天体通过引力在摄动它的轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶(yé)就通过天王(wáng)星运(yùn)行(xíng)轨道的异常，推算并且发现了海(hǎi)王星(xīng)的存(cún)在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发现都是应用万有引力定律所取(qǔ)得重大天文成就的例子。但(dàn)是(shì)这些(xiē)发现(xiàn)都(dōu)是在(zài)恒星系统的尺度(dù)当中，可当我们上升到星(xīng)系或者是(shì)星团的尺度，事(shì)情就开始变得(dé)诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理学家(jiā)弗里(lǐ)茨兹威(wēi)基正在研(yán)究和测量后发(fā)星系团的质量。这(zhè)是一个由数千个(gè)星系所组成的巨大(dà)星系团，这(zhè)些星系被引(yǐn)力束缚在一起。测量(liàng)星系团的质(zhì)量一般(bān)会(huì)使用到(dào)两(liǎng)种方法，当两(liǎng)种(zhǒng)方法结果一致，就可(kě)以确定其(qí)质量的范围。

第一种是获(huò)得其"光(guāng)度学的(de)质量"，需(xū)要的数据是测量各个(gè)星系的光度。

第二种是动力(lì)学质(zhì)量的(de)计算，是利(lì)用(yòng全都是泡沫下一句套路是什么，全都是泡沫的下一句套路答案)光(guāng)谱红移测量星(xīng)系团中的各个星系相对于星系团的运(yùn)动速度。当测量(liàng)结果出来(lái)之后，兹(zī)威基彻底懵了(le)，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发(fā)座(zuò)星系团有99%的质量(liàng)消(xiāo)失了，或者说这99%的质量并(bìng)不以(yǐ)可见光的形式所存在(zài)，我(wǒ)们无法看(kàn)到。最诡(guǐ)异(yì)的是，在测量速度(dù)的过程中，兹威基发现星系团中很多(duō)星(xīng)系的速度比(bǐ)理论上要快得多(duō)，按照牛(niú)顿的(de)运(yùn)动(dòng)学定律，仅靠(kào)这些(xiē)可见(jiàn)星系的质量(liàng)所产生的引(yǐn)力是无法将它们(men)束(shù)缚在星系团内(nèi)的，它们早就(jiù)应该被抛出星系团(tuán)之外了，除非有一种神秘的力量在起作用，这种力(lì)量来源(yuán)于某种(zhǒng)隐(yǐn)形的物质。

据此，兹维基(jī)提出(chū)了(le)这样部分不可见(jiàn)的暗(àn)质，它不发散光、吸光(guāng)、反射光，但是它(tā)们却占据(jù)着宇宙中绝(jué)大部分的质(zhì)量。只是当时(shí)的人们对这样的(de)一种(zhǒng)说法(fǎ)不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这(zhè)个(gè)词才再一次出现。天文学家维拉(lā)鲁宾和肯特福特(tè)在观测仙女座星系中的恒星运动。理论上来说(shuō)，距离中心越远(yuǎn)的恒星(xīng)在其轨道(dào)上的运(yùn)行速度就会越慢。但是他们观测的结果却(què)让(ràng)人感到不可(kě)思议。

随(suí)着与中心距离(lí)的(de)增加，恒星的(de)旋转速度几乎保持不变。可是根据(jù)牛顿的万有引力定律(lǜ)，在(zài)星(xīng)系当中(zhōng)如果没(méi)有足够大(dà)的质量来吸引它们，这些外围的恒星早就被甩到(dào)宇宙当中了。基于(yú)这种现象(xiàng)，科学(xué)家(jiā)们会使(shǐ)用一种相(xiāng)对标准的方(fāng)法来(lái)解释暗(àn)物质的存在，这种方法就是测(cè)量星系当中气体在X轴上距离星系中心(xīn)的距(jù)离，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋(xuán)转速度。如(rú)果出现异(yì)常的结果，就认为是由(yóu)暗物质的力量(liàng)进入其中(zhōng)。

于是(shì)科(kē)学家们通(tōng)过射电望远镜测量(liàng)了距离星系中心更远(yuǎn)距离(lí)的氢(qīng)元素，发现它们(men)的旋(xuán)转速度并不符合牛顿的力(lì)学定律。我们的太阳系也不例(lì)外，太阳系位于银河(hé)系的第三悬臂之上，距离银(yín)河系中心2.6万(wàn)光年，根据万有(yǒu)引力定律进(jìn)行计算，太阳系的运行速度应(yīng)该是160千(qiān)米/秒，但实(shí)际上，太(tài)阳(yáng)系(xì)正(zhèng)在以220千米(mǐ)/秒的速度(dù)围绕(rào)银(yín)河系旋(xuán)转，这个实际速度(dù)远远大于(yú)理论速度，那么产(chǎn)生以(yǐ)上这(zhè)种向心加速度的原因很可能就是存(cún)在着一种我们(men)看不到的物质，是这些暗物(wù)质的引力(lì)效应(yīng)将星系聚集(jí)在(zài)了一起。

也是从这时(shí)开始，越(yuè)来越多的研究人员开始相(xiāng)信(xìn)暗(àn)物质的存在(zài)。科学家根据(jù)星系外(wài)恒星轨道(dào)的速度(dù)，估算在星系(xì)当中暗(àn)物质的质量占(zhàn)整个星系质量的(de)85%。但是(shì)，暗物(wù)质并不(bù)是唯一(yī)可以(yǐ)解释这个现象(xiàng)的原因。在一项新(xīn)的(de)研究当(dāng)中，科学家们发现，几乎没有引力(lì)效应(yīng)的遥远恒星之间(jiān)，也会出现速度(dù)上的微小差(chà)异。另外，天文学(xué)家还发现(xiàn)了一个反常的(de)星系(xì)，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离地球(qiú)大约2.5亿光年(nián)，大小和银河系(xì)不多，但(dàn)是星系(xì)当中存在(zài)的(de)恒星数量却只有(yǒu)银河系的千分之一。

所以(yǐ)在理(lǐ)论上，该星系必须存在暗物质(zhì)，否(fǒu)则就会(huì)分崩离析(xī)。但是(shì)科学家们使(shǐ)用最先进的望(wàng)远镜对其(qí)进行了40个小时(shí)的详(xiáng)细测(cè)量之后，发现星系中的恒星运动(dòng)是可以用正常(cháng)的物质和(hé)力(lì)学定律(lǜ)来解(jiě)释的。那(nà)么又有人提出，也许该星系的暗物质，已经被附近的另(lìng)一个大星系(xì)剥离了。奇怪的是，它的附近没(méi)有(yǒu)任何星系存在。造(zào)成(chéng)这些现(xiàn)象的除了暗物质的假说之外，另一种可能就是人类对引力的(de)理解还不够全面，引(yǐn)力很可能在不(bù)同尺度空间中的工(gōng)作方式是不同的，这(zhè)意味(wèi)着(zhe)在行星(xīng)系(xì)尺(chǐ)度中的天体会沿着它们(men)的轨道，按照我们所(suǒ)理(lǐ)解的方式运动。但是上(shàng)升到星系和(hé)星团的尺度，引力之间(jiān)的相互作用则是不同(tóng)的方式。对于(yú)在(zài)星系团之(zhī)间的相互作用，科学家还引(yǐn)入(rù)了外部(bù)场效应(yīng)的概念(niàn)，指的是在数百万光年的(de)规(guī)模上(shàng)，巨大(dà)的质量之间会产生对彼(bǐ)此特殊的效果，这个理(lǐ)论叫(jiào)做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立(lì)，这(zhè)意味着我们需(xū)要对(duì)现在的物理定律进(jìn)行(xíng)修正，这些发(fā)现也(yě)让(ràng)很多人认为(wèi)暗物质假说理论(lùn)就(jiù)此终结。但是(shì)在宇宙当中还有关于暗物质存在的(de)其他(tā)的理论(lùn)证(zhèng)据(jù)，这(zhè)些理论证据是蒙德理论所没法解释的(de)“引力透镜”。

径向(xiàng)距离为(wèi)37亿光(guāng)年的(de)子弹星系团，由两个碰(pèng)撞的星系团(tuán)所组成，类(lèi)似这样的(de)星团，它们大部分的普通质量都在星(xīng)系(xì)的气体当中。当星团以1000万(wàn)公里(lǐ)/小时发生碰撞的时候(hòu)，星际(jì)气(qì)体的相互作用就会(huì)导致(zhì)温度的急剧升高，速度大幅降低。所以在理论上，在(zài)碰(pèng)撞之后，子弹星系团大部分的(de)质量将位于所有这些气(qì)体所在(zài)的中间(jiān)区域。那么(me)我们通过什么(me)来(lái)验(yàn)证(zhèng)它(tā)的质量区(qū)域到底是不是(shì)集中在中间(jiān)呢？前不(bù)久，詹姆斯韦(wéi)伯太空望(wàng)远镜传回了宇宙(zhòu)当中第(dì)一张(zhāng)全彩的高清照(zhào)片，在(zài)照片中我们可以明(míng)显地看到很多星系似乎(hū)被(bèi)拉伸产生了巨大的形变。其实这些星系本身并不是真的(de)被扭曲(qū)了，也不是韦伯望远镜出了什么问(wèn)题，而是这(zhè)样极遥远的天体和我(wǒ)们(men)地球上的(de)观测者之间。被一个质量超级巨大(dà)的天体遮挡(dǎng)，这个超大质(zhì)量(liàng)的东西的引力，会使身(shēn)后更遥远(yuǎn)星(xīng)系(xì)的光都发生了扭曲。这个(gè)现象就(jiù)是引(yǐn)力透镜(jìng)效(xiào)应。这个(gè)巨大的天体可能是超大质量(liàng)的黑洞或者是暗物(wù)质。

所以当(dāng)人们(men)对子弹(dàn)星系团(tuán)观(guān)测的时候，发(fā)现它的大质量区(qū)域(yù)并不是在中(zhōng)间，而(ér)是在(zài)两侧。所以(yǐ)最(zuì)好的解释方法就是当星(xīng)团发生全部的碰撞时，可被观测到的(de)质量气体(tǐ)被卡在了中间，暗(àn)物质则直(zhí)接通过了这个(gè)区域(yù)，并在两边形成了引(yǐn)力透镜。对子弹(dàn)星(xīng)系团的引(yǐn)力透镜研究也被认为是暗物质存在的迄今为止最好的理论(lùn)证据。

除此之(zhī)外，还有来自(zì)宇宙当中最古老的光。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万(wàn)年之后，可(kě)见光终于可以畅通(tōng)无阻地(dì)穿越在宇宙当中了。经过了(le)130多(duō)亿年之(zhī)后，这些(xiē)光在宇宙空(kōng)间背景(jǐng)上(shàng)留下了各相同性的微波(bō)辐射。其中(zhōng)红色(sè)的部(bù)分表(biǎo)示温度较高的区域，蓝(lán)色(sè)则表(biǎo)示相(xiāng)对较冷(lěng)的(de)区域，但(dàn)实际上它们之间的温差只有万(wàn)分之一。

科学家(jiā)们通过对前(qián)景(jǐng)背景分离(lí)后的二值图(tú)像进(jìn)行(xíng)连通(tōng)域提取和(hé)标记之(zhī)后(hòu)发现，如果宇宙当中没(méi)有(yǒu)暗物质，图(tú)形看起来(lái)不应该是这(zhè)样(yàng)的，而随着暗(àn)物质的增加(jiā)，一(yī)些峰(fēng)值的(de)幅度会减(jiǎn)小，才变得(dé)看起来(lái)“和谐”。为了(le)匹配宇(yǔ)宙(zhòu)微波背景(jǐng)辐射的测量值，我们需要(yào)的暗物质大约是普通(tōng)物(wù)质的5倍。这(zhè)个数字与解(jiě)释星系当中恒星(xīng)运动所需要的暗物(wù)质比例是(shì)一致(zhì)的。这(zhè)就意味着。

用了一个简单的(de)理论框(kuāng)架，就很好(hǎo)地解释了(le)很多不(bù)同的观(guān)测(cè)结果(guǒ)。而暗(àn)物质的本(běn)质就是宇宙当中存在(zài)着某种类型(xíng)的粒子(zi)，它们不参与(yǔ)任何其(qí)他的电磁作用，只通过引力来相互作用(yòng)。所以如果能够找(zhǎo)到这种粒子的存在，就(jiù)相当于(yú)找到了暗物质存在的实际证据。这种粒子到(dào)底(dǐ)是什么？科学(xué)家们已经提出(chū)了数(shù)十种的假想目(mù)标，而(ér)要寻(xún)找这些不同的目标粒子(zi)所需要的实验方式也不相同。在过去的几(jǐ)十年当中，人类为了寻找(zhǎo)这些看(kàn)不见、摸不到，几乎不会与(yǔ)常规物质相互作用的“暗(àn)物质”，科学(xué)家(jiā)们(men)已经进行了超(chāo)过50次的实验，却没有任何实质性(xìng)的发现，除了一个(gè)地方，意大(dà)利的格兰(lán)萨索山，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处(chù)的(de)地下矿井当(dāng)中，藏着地(dì)球(qiú)上(shàng)最大的地(dì)学实验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼高的(de)探测器，一直致力于寻找暗物质粒(lì)子的周期性(xìng)震荡(dàng)。

自1997年(nián)以来，这里的科学家声(shēng)称观(guān)测(cè)到了某(mǒu)种信号。经过了20多(duō)年的(de)数据收集，人们发现了一个有趣的事情。探测率会在每年的(de)6月份达到峰值(zhí)，然后(hòu)在11月降到最低，而且在20年(nián)当中每年都是一(yī)样。一(yī)些科(kē)学(xué)家认为这可能是人(rén)类发现暗物质的第一个直接(jiē)证据(jù)。

但是为什(shén)么暗物质会产(chǎn)生(shēng)周(zhōu)期(qī)性的年度(dù)信号呢？刚才我全都是泡沫下一句套路是什么，全都是泡沫的下一句套路答案们讲了(le)太阳系正在以220公里/秒的速度围绕着银(yín)河(hé)系(xì)进行移(yí)动，那么如果暗物(wù)质存在宇宙当全都是泡沫下一句套路是什么，全都是泡沫的下一句套路答案(dāng)中(zhōng)，这意味(wèi)着我(wǒ)们也在以这样的速(sù)度(dù)在(zài)穿越着暗物质流，这(zhè)个过程中会(huì)产生(shēng)相应的(de)振荡，同(tóng)时地球又以30公里/秒的速度(dù)围绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有半年的时间(jiān)，地球围绕太阳的方向(xiàng)与太阳(yáng)环绕银(yín)河系的方向是一致(zhì)的(de)，而另外半年则与之(zhī)相反。

而在6月(yuè)份的时(shí)候，地球与太阳(yáng)的方向正(zhèng)好达到完全一致，这(zhè)是理论上(shàng)地球穿越暗物质(zhì)流(liú)最快(kuài)的时段。而在11月(yuè)份，又恰好达(dá)到了最(zuì)慢值(zhí)。尽管在实际(jì)的情况(kuàng)中，太阳系(xì)相对(duì)银河系的平面(miàn)呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是(shì)这并不影响这(zhè)个理论的(de)有效性。

因此科学家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(dāng)然也(yě)可能有(yǒu)其他的情况，造成这种年度周期(qī)信号的差异也可能是温(wēn)度、湿度、土(tǔ)壤(rǎng)中的水(shuǐ)分、高山上的积雪，甚至连(lián)意(yì)大利游客的(de)数量也符合这(zhè)个周期的规律(lǜ)。

所以，科学家们又在南半(bàn)球建立了一个几乎(hū)相同的实验(yàn)室，这(zhè)里的(de)季节与(yǔ)之前的实验室正(zhèng)好相反，而(ér)在(zài)这里，地球穿过暗物质流的运动特征和第一个实验室(shì)是一样的。

因此，如(rú)果(guǒ)在这里可以得到相同的信号，就可以成为暗物质所存在的非常有(yǒu)力的证据了。但(dàn)是由于这个实(shí)验(yàn)室(shì)刚刚建成(chéng)不(bù)久，所(suǒ)以截至(zhì)目前(qián)还无法提供相应的数据支持。另(lìng)外，在(zài)2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这(zhè)台太空望远镜叫做“南(nán)希格雷斯(sī)罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但(dàn)它(tā)的宽视场仪器提供的视野是哈勃红外仪器(qì)的(de)100倍。南希格雷(léi)斯(sī)罗曼太空(kōng)望远镜其中一个关键的(de)用途(tú)就是探索暗物质背后(hòu)的奥秘，对于探(tàn)测的结果，我们只能拭目以(yǐ)待了。费米实验室(shì)粒子天体(tǐ)物理中心的科(kē)学家丹琥珀和贾森斯(sī)特芬研究发(fā)现，如果暗物(wù)质存在，它们极有可能拥有另一种(zhǒng)神(shén)秘的效(xiào)应(yīng)，这种暗物(wù)质效应，会(huì)支持宇宙(zhòu)当中(zhōng)生命的诞(dàn)生，或者(zhě)说是生命(mìng)进化(huà)的(de)一个(gè)重要因(yīn)素。

如(rú)果这一理(lǐ)论得(dé)到进(jìn)一(yī)步的证实，那么遍布(bù)宇宙当中的暗(àn)物质会(huì)不会意味着人类并(bìng)不孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的行星上，暗物质(zhì)正在通过这样的效应创造生命(mìng)。当然，这些推论的(de)大(dà)前(qián)提(tí)是要先找到暗物质存(cún)在(zài)的(de)实际证据。那么小伙伴们，你们觉得(dé)暗物质到底存(cún)不存在呢？喜欢(huān)请(qǐng)点赞，你的支持是(shì)我(wǒ)更新的动力！

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