宇(yǔ)宙是“人为(wèi)制造(zào)”的？为何会存在科学无法(fǎ)解释(shì)的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类为了(le)寻找暗物质存在的证(zhèng)据(jù)，科学家们在过(guò)去(qù)的几十(shí)年当(dāng)中进行了超过50次(cì)的长期实(shí)验，但是却没有发(fā)现(xiàn)任(rèn)何的(de)有效证据。除了一(yī)个地方，在(zài)1687年(nián)出(chū)版的自(zì)然(rán)哲学(xué)数学原理一书(shū)中，埃萨(sà)克牛顿发表了万有引力(lì)定律，它揭示了(le)宇(yǔ)宙(zhòu)中天体运动的规律。往后的几百年(nián)来，当(dāng)天文学(xué)家们发现某些天体运行(xíng)轨道(dào)出现异常(cháng)，不符合万有(yǒu)引(yǐn)力定律的(de)时候，他(tā)们就会知道，周围(wéi)一定有未(wèi)知的天体通(tōng)过引(yǐn)力在摄动它的(de)轨道。比(bǐ)如(rú)在1846年(nián)，奥本勒维(wéi)耶(yé)就通过天王星运行轨道的异常，推(tuī)算并(bìng)且(qiě)发现了海王星(xīng)的存在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发现(xiàn)都是(shì)应(yīng)用万有(yǒu)引力定律所取得重大天文成(chéng)就的例子。但是(shì)这(zhè)些发现(xiàn)都(dōu)是(shì)在(zài)恒星系统的尺度当中，可当(dāng)我们上升到星系或者是星团的尺度(dù)，事(shì)情就开始(shǐ)变得(dé)诡异了(le)。

1933年，瑞士的物理学(xué)家弗(fú)里茨兹(zī)威(wēi)基正在研究和(hé)测量后发星系团的质量(liàng)。这(zhè)是一个(gè)由数千个(gè)星系所组成的巨大星系(xì)团，这(zhè)些星系(xì)被引力束(shù)缚在一(yī)起(qǐ)。测量星系(xì)团的质量一般会使(shǐ)用到两种方(fāng)法，当两种方法结果一致，就可以确(què)定其质量的范围。

第一种是获得其"光度学的(de)质量"，需要(yào)的数据是测量各(gè)个星(xīng)系(xì)的光(guāng)度。

第二种是(shì)动力学(xué)质(zhì)量的(de)计算，是利用光谱(pǔ)红移测(cè)量星系团中的各个星系相对于星系团(tuán)的(de)运动速度。当(dāng)测量结(jié)果出来之后(hòu)，兹威(wēi)基彻底懵了(le)，“动力学质(zhì)量”竟然(rán)是“光度学质量”的400倍。这意味着，后(hòu)发座星(xīng)系团有99%的(de)质量(liàng)消失了，或者说这99%的质量并不以可见(jiàn)光的形(xíng)式(shì)所存在，我(wǒ)们无(wú)法看到。最诡异的是，在测(cè)量速度的过程中，兹威基(jī)发现(xiàn)星系团中很多星系的(de)速度比理论上要快(kuài)得(dé)多(duō)，按照牛顿的运动(dòng)学定律，仅靠(kào)这(zhè)些可(kě)见星(xīng)系的(de)质量(liàng)所(suǒ)产生的引力(lì)是无(wú)法将它们(men)束缚在星系团内的，它(tā)们早(zǎo)就应该被抛出(chū)星系团之(zhī)外了，除非有(yǒu)一种(zhǒng)神(shén)秘的力量在起作用，这(zhè)种力量来源于某种隐形的物质。

据此，兹(zī)维(wéi)基(jī)提(tí)出了这样部分不(bù)可见(jiàn)的(de)暗质，它不发散光、吸光(guāng)、反(fǎn)射光，但是它(tā)们却占(zhàn)据着(zhe)宇宙中绝大(dà)部(bù)分的质量。只(zhǐ)是当(dāng)时的(de)人们对这样的一种(zhǒng)说(shuō)法不屑一(yī)顾。

直(zhí)到40年(nián)之后，“暗物质”这个词才再一次出现。天文(wén)学家维拉(lā)鲁宾和(hé)肯特福特在(zài)观测仙女座星系中(zhōng)的恒星运动(dòng)。理(lǐ)论上来说(shuō)，距离(lí)中心越远的(de)恒星在其轨道上的运行速度就会(huì)越慢(màn)。但是他(tā)们观(guān)测的结果却让(ràng)人感到不可思议。

随着(zhe)与(yǔ)中心(xīn)距离的(de)增(zēng)加，恒星(xīng)的旋转速度几乎保持不(bù)变。可是根据牛(niú)顿(dùn)的万有引(yǐn)力定(dìng)律，在星系当中如果没(méi)有(yǒu)足够大的质量来吸引(yǐn)它们，这些外围的恒(héng)星早就(jiù)被甩到宇(yǔ)宙当中了。基(jī)于这(zhè)种现象(xiàng)，科学家们会(huì)使用(yòng)一种相对标准的方(fāng)法来解释(shì)暗物质的(de)存在，这种方法就是(shì)测(cè)量星系当中气体在X轴上距(jù)离星系(xì)中心(xīn)的距离，以及在Y轴(zhóu)上(shàng)气体的旋转速度。如果出现(xiàn)异常(cháng)的结果，就认(rèn)为(wèi)是由暗(àn)物质的力量进入其中。

于(yú)是科学(xué)家(jiā)们通过(guò)射电望远镜测(cè)量了距离星系中心更远距离的(de)观摩和观看的区别和联系，观摩和观看的区别在哪氢元素，发(fā)现它(tā)们的旋转速度并不符合牛顿的力学定(dìng)律。我们的太阳(yáng)系(xì)也不例外，太阳(yáng)系位(wèi)于银河系的第三悬臂之上(shàng)，距离银河系中心2.6万光年，根据(jù)万有(yǒu)引力定律进行计算，太阳系的(de)运行速度应该是(shì)160千米/秒，但实(shí)际上，太阳系正在以220千(qiān)米(mǐ)/秒的速度围绕(rào)银河系(xì)旋转(zhuǎn)，这个(gè)实际速度(dù)远远大(dà)于理论(lùn)速度，那么产生(shēng)以上(shàng)这种向心加速度的原因很可(kě)能就是存(cún)在着一(yī)种我们看不到的物质，是这(zhè)些暗物质的引力效应(yīng)将星系聚集在了一起。

也是从(cóng)这(zhè)时开始，越来越多的研究人员开(kāi)始相信(xìn)暗物质的存在。科学家根据星系(xì)外恒星轨道的(de)速(sù)度，估(gū)算在(zài)星系(xì)当(dāng)中暗物质的(de)质(zhì)量占整个星系质(zhì)量的85%。但是，暗物质并不是唯一可(kě)以解释这个现(xiàn)象(xiàng)的原因。在(zài)一项新的研(yán)究当中，科学家(jiā)们发现，几乎(hū)没有引力效应(yīng)的遥远恒星之(zhī)间，也会出现速度(dù)上(shàng)的(de)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)个星系距离(lí)地球大约2.5亿光年，大小和(hé)银河系(xì)不(bù)多(duō)，但是星(xīng)系当中(zhōng)存(cún)在的(de)恒星数量却只有银河系的千(qiān)分(fēn)之一(yī)。

所以在理论上，该(gāi)星(xīng)系必须存在暗物(wù)质，否则(zé)就会(huì)分(fēn)崩离析。但是科学家(jiā)们使用最先进(jìn)的(de)望远镜对(duì)其进行了40个小时的(de)详细测(cè)量之后，发(fā)现星系中的恒星(xīng)运动是(shì)可以用正常的物质和(hé)力学定律来解释的。那么(me)又(yòu)有人提出，也(yě)许该星系的(de)暗(àn)物质，已经(jīng)被附(fù)近的(de)另(lìng)一个大星系(xì)剥(bō)离了。奇怪的是，它的附近没有任何星系存在。造成这些现象的(de)除了暗物质的假说之(zhī)外，另一种(zhǒng)可能就是人类对引力的理(lǐ)解还不够全面，引(yǐn)力很可能在不同(tóng)尺度空间中的工(gōng)作(zuò)方式是不同的，这意味(wèi)着(zhe)在行星(xīng)系尺度中(zhōng)的天体(tǐ)会(huì)沿着(zhe)它们的轨道，按(àn)照我们所(suǒ)理(lǐ)解的方式运(yùn)动。但是上(shàng)升到星系和(hé)星团的尺度，引力之(zhī)间的相互作用则是不(bù)同(tóng)的方(fāng)式。对(duì)于(yú)在星系团(tuán)之间的相互(hù)作用，科学家还引入了外部场效(xiào)应的概念，指(zhǐ)的是在数百(bǎi)万光年(nián)的规模(mó)上，巨大的质量之间会产生对彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意味着我(wǒ)们需要对现在的物理定律进行(xíng)修正，这些发现也让(ràng)很(hěn)多人认为暗物质假说理(lǐ)论就(jiù)此终结。但(dàn)是在宇宙当中还有关于暗(àn)物质(zhì)存(cún)在(zài)的其他的(de)理(lǐ)论(lùn)证据，这些理论证据是蒙德(dé)理论(lùn)所没法解(jiě)释(shì)的(de)“引(yǐn)力(lì)透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光年(nián)的子弹星系团，由两个碰撞(zhuàng)的星系团(tuán)所组(zǔ)成，类似(shì)这样的(de)星(xīng)团，它(tā)们大部分的普通质量都在星系的气体当中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星际气体(tǐ)的相互(hù)作用就会(huì)导致(zhì)温度的(de)急(jí)剧升高，速度(dù)大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子(zi)弹星系团(tuán)大部分的质量将位于所(suǒ)有(yǒu)这些气体所(suǒ)在(zài)的中间区域。观摩和观看的区别和联系，观摩和观看的区别在哪那么我们通过什么来(lái)验证它的质量区域到底(dǐ)是不是集中在中(zhōng)间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回(huí)了宇宙当中第一张(zhāng)全彩的高清照片(piàn)，在(zài)照(zhào)片(piàn)中我(wǒ)们可以明显地看(kàn)到(dào)很多星(xīng)系似乎被(bèi)拉伸(shēn)产生(shēng)了(le)巨大的形变。其实这些星(xīng)系本身并(bìng)不是(shì)真的被(bèi)扭曲了，也不是韦伯望(wàng)远镜(jìng)出了什么问题(tí)，而是这样极遥远的天体(tǐ)和我们地球(qiú)上的观测者之(zhī)间。被一(yī)个质量(liàng)超级巨大的天(tiān)体遮挡(dǎng)，这个超大(dà)质量的东西的引力，会使身后更遥远星系的光都(dōu)发(fā)生了扭曲(qū)。这个现(xiàn)象就是(shì)引力透(tòu)镜(jìng)效应。这个巨大(dà)的(de)天(tiān)体可能是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所以当人们对(duì)子弹星系(xì)团观测的(de)时候，发(fā)现它的大质量区域(yù)并不(bù)是在中间，而(ér)是(shì)在两侧。所以最好的解释方法(fǎ)就是当星团发生全部(bù)的碰撞时(shí)，可被观测到的质量气体被卡在了中间，暗(àn)物质则(zé)直接通过了这个区域(yù)，并(bìng)在两边形成了(le)引力透镜。对子(zi)弹星(xīng)系团的(de)引(yǐn)力透镜研究也被认为是暗物(wù)质存在的(de)迄今为止最好的理(lǐ)论证据。

除此之外，还有(yǒu)来自(zì)宇宙当中最古老的光。从宇宙大(dà)爆炸开始，38万年(nián)之后，可见(jiàn)光终于(yú)可以(yǐ)畅通无阻(zǔ)地(dì)穿越在宇宙当中了。经过(guò)了(le)130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景上留下了各相同性(xìng)的(de)微波(bō)辐射。其中红色的部分表(biǎo)示温度较高的区(qū)域(yù)，蓝(lán)色则表(biǎo)示相对较冷的区域，但实(shí)际上它们之间(jiān)的温(wēn)差只(zhǐ)有(yǒu)万(wà观摩和观看的区别和联系，观摩和观看的区别在哪n)分之一。

科学家们通(tōng)过对(duì)前景背景(jǐng)分离后的二值图像进行(xíng)连通(tōng)域提取和(hé)标记之后(hòu)发现，如果宇(yǔ)宙当中(zhōng)没有暗物质，图形看起来不(bù)应该(gāi)是这样(yàng)的，而随着暗(àn)物质的增加，一(yī)些(xiē)峰值的幅(fú)度(dù)会减小，才(cái)变得看起来“和谐”。为(wèi)了匹(pǐ)配(pèi)宇宙微波背景辐射的测量(liàng)值，我(wǒ)们需(xū)要的暗物质大约是(shì)普通物(wù)质(zhì)的(de)5倍。这个数字(zì)与(yǔ)解释星系当中恒星运动所需要的暗物质比例是一致的。这就意味着。

用(yòng)了一个(gè)简单(dān)的理论框架，就很好(hǎo)地解释了很(hěn)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(lèi)型的(de)粒子，它们不参与任何其(qí)他的电磁作(zuò)用，只通过引(yǐn)力来(lái)相互作(zuò)用。所以如果能够(gòu)找到这种(zhǒng)粒子的存(cún)在，就相当于找到了(le)暗(àn)物质存在的实际证据。这种(zhǒng)粒子到底是什(shén)么？科学家们已经提出了数(shù)十(shí)种的假想目标，而(ér)要寻找这些(xiē)不同的(de)目(mù)标粒(lì)子所需要的实(shí)验方式也不(bù)相同。在过去(qù)的几十年当中(zhōng)，人(rén)类(lèi)为了(le)寻找(zhǎo)这些看不(bù)见(jiàn)、摸不到，几乎(hū)不会与(yǔ)常规物质(zhì)相互作(zuò)用的“暗物(wù)质”，科学家们(men)已经(jīng)进行了超(chāo)过(guò)50次的实验，却没有任何实(shí)质性的发(fā)现，除(chú)了(le)一个地方，意大利的格兰萨(sà)索(suǒ)山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿(kuàng)井当中，藏(cáng)着地球上(shàng)最大的地学实验室，这个(gè)实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一(yī)个三(sān)层楼高的探测器，一直致力于(yú)寻(xún)找暗(àn)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到(dào)了某种信号。经过了20多(duō)年的数据收集，人们发现(xiàn)了一个(gè)有趣(qù)的事情。探测率会在每年的6月(yuè)份达到峰值，然后在11月(yuè)降到(dào)最低，而(ér)且在20年(nián)当中(zhōng)每年都是一样。一些科学(xué)家认为(wèi)这(zhè)可能是(shì)人(rén)类发现暗物质的第一个直接(jiē)证(zhèng)据。

但是为什么(me)暗物质会产(chǎn)生周期性(xìng)的年(nián)度信号(hào)呢(ne)？刚才我们讲了太阳系正在以220公里(lǐ)/秒(miǎo)的速度围绕着银河系进行移动，那么(me)如(rú)果暗物(wù)质存在宇宙当中，这意味着(zhe)我们也(yě)在以这样的速度在穿越着(zhe)暗(àn)物质流，这(zhè)个过程中会产生相应的振荡(dàng)，同(tóng)时地球又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以(yǐ)有(yǒu)半年的(de)时间，地球(qiú)围绕太阳的方向(xiàng)与太阳环绕银(yín)河系(xì)的方向(xiàng)是一致的(de)，而另外半(bàn)年(nián)则(zé)与之相(xiāng)反。

而在6月份的(de)时候，地球与太阳的方(fāng)向(xiàng)正(zhèng)好达到完(wán)全一致(zhì)，这(zhè)是理论上地球穿(chuān)越暗物质流最(zuì)快的(de)时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在实际的情(qíng)况(kuàng)中，太阳系相对银(yín)河系(xì)的平面(miàn)呈现了(le)60度(dù)的倾斜，但是(shì)这并不(bù)影(yǐng)响这(zhè)个理论(lùn)的有效性。

因此科学家认为这可以用来(lái)解释，研究人员们(men)所观测到的(de)周期性信号。当(dāng)然也可能有(yǒu)其(qí)他的(de)情况，造成这种(zhǒng)年(nián)度(dù)周期信号(hào)的差异也可能是(shì)温度、湿度、土(tǔ)壤中的水(shuǐ)分、高山上的积雪，甚至连意大利游(yóu)客的数(shù)量也(yě)符合(hé)这个周(zhōu)期的规律。

所以，科学家们又在南半球(qiú)建立(lì)了一个几乎相(xiāng)同的实验室，这里(lǐ)的季节与(yǔ)之前(qián)的实验室正好相反，而(ér)在这里，地球穿过暗物质流的(de)运动特征和第一(yī)个实验(yàn)室是(shì)一样的。

因此，如果在(zài)这里可以得(dé)到(dào)相同的信号，就可以成为暗物质所存(cún)在的非常(cháng)有(yǒu)力的(de)证据了。但(dàn)是由于这(zhè)个实验(yàn)室刚刚建成不久，所(suǒ)以截至目前还(hái)无法提供相应的数(shù)据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜(jìng)，这(zhè)台太空望远镜(jìng)叫做“南希(xī)格雷斯(sī)罗(luó)曼(màn)”，它的主镜(jìng)大小跟哈勃望(wàng)远镜相同，但它的宽视场仪(yí)器提供的视野是哈勃红外(wài)仪(yí)器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗(luó)曼太(tài)空望远镜其中一(yī)个关键的(de)用途就是(shì)探索暗物质背后(hòu)的(de)奥秘，对于探测(cè)的结(jié)果，我们只(zhǐ)能拭目(mù)以(yǐ)待(dài)了。费米实验室粒子(zi)天体物理(lǐ)中(zhōng)心的科学家丹琥珀和(hé)贾森斯特芬研究发现，如果暗物质存在，它(tā)们极(jí)有可(kě)能拥有另一种神秘的效应，这种暗物质效应，会(huì)支持宇宙当中(zhōng)生(shēng)命的诞生，或者说是生命进(jìn)化的一个重要因素。

如(rú)果这一(yī)理论得到进一步的证实，那么遍布宇(yǔ)宙当中(zhōng)的暗物(wù)质(zhì)会不会意味着人(rén)类并不孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的行星上，暗物质(zhì)正在(zài)通过这(zhè)样的效(xiào)应创(chuàng)造生命。当然，这些推论的大前提是(shì)要先找到暗物质存在的实际证(zhèng)据。那(nà)么小(xiǎo)伙伴(bàn)们，你们觉得暗(àn)物(wù)质到底存不存在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支持是我(wǒ)更新的(de)动(dòng)力！

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