宇宙是(shì)“人为制造(zào)”的？为何会(huì)存在科(kē)学无法解释的“暗物(wù)质(zhì)”？暗物质又究竟是什(shén)么？人类为了寻找暗物(wù)质(zhì)存在(zài)的证据，科学家(jiā)们在过去的几十年(nián)当中(zhōng)进行了超过(guò)50次的(de)长(zhǎng)期实验，但是却没(méi)有发现(xiàn)任(rèn)何的(de)有效(xiào)证据。除了一(yī)个地方，在1687年(nián)出版的自然(rán)哲学数学原理(lǐ)一书中(zhōng)，埃萨(sà)克(kè)牛(niú)顿发表了万有引力定(dìng)律，它揭示了宇宙中(zhōng)天体运动(dòng)的规律(lǜ)。往后的几百年来，当(dāng)天文学家(jiā)们发现某些天体(tǐ)运行轨道出现(xiàn)异常，不符合万(wàn)有引力定律的时候，他们就(jiù)会知道，周围一定有未知的天体通过引力在摄动它(tā)的(de)轨道(dào)。比如在1846年，奥(ào)本(běn)勒维耶就通过天王星运(yùn)行轨道的异常，推算并且发(fā)现了海(hǎi)王(wáng)星的(de)存在。另(lìng)外(wài)，哈雷(léi)彗星、冥王星的发现都是应用万有引力(lì)定(dìng)律所取得(dé)重(zhòng)大天文成(chéng)就的(de)例子。但是这(zhè)些发现都是在恒(héng)星系统(tǒng)的尺度当中(zhōng)，可当我们上升(shēng)到(dào)星系或者是(shì)星(xīng)团的尺度，事情就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威(wēi)基正在研究和测量(liàng)后发星系团(tuán)的质量。这是一个由数千个星系所组成(chéng)的(de)巨大星系团，这些星(xīng)系被引力束缚在一起(qǐ)。测(cè)量星系团的质量一般会使用(yòng)到(dào)两(liǎng)种方法，当两种(zhǒng)方(fāng)法结(jié)果一致，就(jiù)可以确定其质(zhì)量的范(fàn)围(wéi)。

第一种是获得其"光度学的质量(liàng)"，需要(yào)的(de)数据是测量(liàng)各(gè)个(gè)星系(xì)的(de)光度。

第二种(zhǒng)是(shì)动力学质量的计(jì)算，是利(lì)用光谱红(hóng)移测量星系团中的各个星系(xì)相对于(yú)星系(xì)团的运动速度。当测量结(jié)果(guǒ)出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的(de)400倍。这(zhè)意味着，后发座星系团有99%的质量消失了，或者说(shuō)这99%的质量并不以(yǐ)可见(jiàn)光的形式所存在(zài)，我们(men)无法看(kàn)到。最诡(guǐ)异的是，在测量速度的过程中，兹威基发现星系团中很多星系的速度比理论上要快(kuài)得(dé)多，按照牛顿的运动(dòng)学定律(lǜ)，仅靠(kào)这些可见(jiàn)星系的(de)质(zhì)量所(suǒ)产生的引力(lì)是无法(fǎ)将(jiāng)它们束(shù)缚(fù)在星系团内的，它们(men)早就应(yīng)该被抛(pāo)出(chū)星系团之外(wài)了，除非有一种神(shén)秘(mì)的力量在起作用，这(zhè)种力量来源(yuán)于某(mǒu)种隐(yǐn)形的物质。

据此(cǐ)，兹维基提出了这(zhè)样部分不可见的暗(àn)质(zhì)，它不发散光、吸光、反射光，但是它(tā)们(men)却占据着宇宙中绝大部分(fēn)的质量(liàng)。只是当时的(de)人们(men)对这样(yàng)的一种说法(fǎ)不屑一顾。

直到40年(nián)之(zhī)后，“暗物质(zhì)”这个词才再一次出现。天文学家维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特(tè)在观测(cè)仙(xiān)女(nǚ)座星(xīng)系(xì)中(zhōng)的恒(héng)星运动。理(lǐ)论上来说，距离中心越远的恒星在其(qí)轨道上(shàng)的运行(xíng)速度就会(huì)越慢。但(dàn)是他们(men)观测的结(jié)果却(què)让人感到不(bù)可思议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转速度(dù)几(jǐ)乎(hū)保持不变。可是(shì)根据牛顿的万有引力定律，在星系(xì)当中如果没有足(zú)够大的质(zhì)量来吸引它们，这些外围的恒星(xīng)早就被甩到宇宙当中了。基于(yú)这种现(xiàn)象(xiàng)，科学(xué)家们会使用(yòng)一种相对标(biāo)准(zhǔn)的(de)方法来解释暗物质的存在，这种方法(fǎ)就是测量星(xīng)系当中气体在X轴(zhóu)上(shàng)距离(lí)星(xīng)系中心的距离，以及在Y轴上气体(tǐ)的旋转速度。如果出现(xiàn)异常的结(jié)果，就(jiù)认为是由暗(àn)物质的力量进入其(qí)中。

于是(shì)科学家们通过射电望远镜测(cè)量(liàng)了(le)距离星系中心更远距离的(de)氢元(yuán)素，发现(xiàn)它(tā)们的旋转速度并不符合牛顿的(de)力学定律。我(wǒ)们的太阳系也不例外(wài)，太(tài)阳(yáng)系位于银河系的第(dì)三悬臂之上，距离银河系中心(xīn)2.6万光年，根据(jù)万有引力定律进行计算，太阳(yáng)系的运行速(sù)度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系(xì)正在以220千米/秒(miǎo)的速度(dù三氧化硫是酸性氧化物吗，二氧化碳和二氧化硫是酸性氧化物吗)围绕(rào)银河系旋转，这个实际速度(dù)远远(yuǎn)大(dà)于理论(lùn)速度，那么产生以上三氧化硫是酸性氧化物吗，二氧化碳和二氧化硫是酸性氧化物吗(shàng)这种向心加速度的原因很(hěn)可能(néng)就(jiù)是(shì)存在着一(yī)种我们(men)看不(bù)到的物质，是这些暗物质的引力效应(yīng)将星系聚集在了一起。

也是从这时开始，越来越多的研究人员(yuán)开始相信暗物质的(de)存(cún)在。科(kē)学家(jiā)根据星系外(wài)恒星(xīng)轨道(dào)的速(sù)度，估算在(zài)星系当(dāng)中暗(àn)物质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗(àn)物质并(bìng)不(bù)是唯(wéi)一可以(yǐ)解释这个现象的原(yuán)因。在一项新的研(yán)究(jiū)当中，科学家们发现，几乎没有引力效应的遥(yáo)远恒(héng)星之间，也会出现速度上的微(wēi)小差(chà)异。另外，天文学家还发现了(le)一(yī)个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距离地球(qiú)大约2.5亿(yì)光年，大小和银河(hé)系不(bù)多，但(dàn)是(shì)星系当(dāng)中存在的恒星数(shù)量却只有银河(hé)系的千分之(zhī)一(yī)。

所以在理论上(shàng)，该星系必(bì)须存(cún)在暗物质，否则就会分(fēn)崩离析。但(dàn)是(shì)科学家(jiā)们使用最先进的望远镜对其进行了40个(gè)小(xiǎo)时的(de)详细测量(liàng)之后，发现(xiàn)星系中的恒星(xīng)运动是(shì)可以用正常的(de)物质和(hé)力学定律来(lái)解释的。那么又(yòu)有人(rén)提出(chū)，也许该星系(xì)的暗(àn)物质(zhì)，已经被附(fù)近(jìn)的另一(yī)个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没有(yǒu)任何星系(xì)存在。造成这些(xiē)现象(xiàng)的(de)除了(le)暗物质的(de)假(jiǎ)说之外，另一种(zhǒng)可能就(jiù)是人类对引力的理解还不(bù)够全面，引力很可能(néng)在不(bù)同尺度空间中的工作方(fāng)式是(shì)不同的(de)，这意味着在行星系尺度中的(de)天(tiān)体(tǐ)会沿着它们的轨道，按照我们所(suǒ)理解的方式运动。但是上(shàng)升到星系(xì)和星团的尺度，引(yǐn)力之间的相互作用则(zé)是不(bù)同的方(fāng)式。对于在星系团之间的相互作(zuò)用，科学家还引入(rù)了(le)外(wài)部场(chǎng)效应(yīng)的概(gài)念，指的是(shì)在数百万光(guāng)年的规(guī)模上，巨(jù)大的(de)质(zhì)量之间会产生对彼此(cǐ)特殊(shū)的效(xiào)果，这个理论叫(jiào)做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立(lì)，这意味(wèi)着我(wǒ)们需要对现(xiàn)在的物理定(dìng)律进(jìn)行修(xiū)正(zhèng)，这些(xiē)发(fā)现(xiàn)也让(ràng)很多人认为暗物(wù)质假说(shuō)理论就此终结。但是在宇(yǔ)宙当中(zhōng)还有(yǒu)关于暗物质存在的其他(tā)的理论证据，这些理论(lùn)证据是蒙德(dé)理论所没法解释(shì)的“引力透(tòu)镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年(nián)的子弹星(xīng)系团，由(yóu)两个碰撞的(de)星系团所组(zǔ)成，类似这样的星团，它们(men)大部分的(de)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(zhuàng)的时候(hòu)，星际(jì)气(qì)体(tǐ)的相互(hù)作用就会导致温度的急剧升高，速度(dù)大(dà)幅降(jiàng)低。所以(yǐ)在理论上，在碰撞之后，子弹(dàn)星系团大部(bù)分的质量将(jiāng)位于所有这些气体所(suǒ)在的中间(jiān)区(qū)域。那么我们(men)通过什么来验(yàn)证它的质量区域到底是不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空(kōng)望远镜(jìng)传回了宇(yǔ)宙当中第一张全彩的高清照片，在(zài)照片中我们可以(yǐ)明显地(dì)看到很多星系似(shì)乎被拉伸产生了(le)巨大的(de)形变。其(qí)实(shí)这些星系(xì)本身(shēn)并(bìng)不是真的被(bèi)扭曲了，也不(bù)是韦伯望远镜出了什(shén)么(me)问题，而(ér)是这样极遥远的天(tiān)体(tǐ)和(hé)我们地(dì)球上的观测者之间。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这个超大质(zhì)量的东西的(de)引力，会(huì)使身后(hòu)更遥远星系(xì)的光都(dōu)发生了扭曲。这(zhè)个现象就是引力(lì)透镜效应。这个巨大的天体可能是超大质(zhì)量的黑洞或者(zhě)是暗物质。

所以当(dāng)人们对(duì)子(zi)弹星系(xì)团观测(cè)的时候，发现它(tā)的(de)大质量区(qū)域并(bìng)不(bù)是在中(zhōng)间(jiān)，而(ér)是(shì)在两侧。所以最好的解释方(fāng)法(fǎ)就是当(dāng)星团发生(shēng)全部的碰撞时，可被观测到的(de)质量气体被卡在(zài)了(le)中间，暗物质则直(zhí)接通过了(le)这个(gè)区域(yù)，并在两边形(xíng)成(chéng)了引(yǐn)力透(tòu)镜。对子弹星系团(tuán)的引力(lì)透镜研究也被认为是暗物质存在的迄今为止最(zuì)好(hǎo)的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇(yǔ)宙大爆(bào)炸(zhà)开始(shǐ)，38万年之(zhī)后(hòu)，可见光终(zhōng)于可以畅通无(wú)阻地穿越在宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。经过了130多(duō)亿年之后，这些光在宇宙空间背景(jǐng)上留(liú)下了各相同性(xìng)的微波辐射。其(qí)中红色的部(bù)分表示温度较高的(de)区域(yù)，蓝色则(zé)表(biǎo)示(shì)相对较冷(lěng)的区域，但实际(jì)上它们之间的(de)温(wēn)差只有万分之一。

科学家们通过对前景背景分离(lí)后的二值(zhí)图像(xiàng)进行连通域提取和标(biāo)记之后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图(tú)形看起来不应该是这样的，而随着暗物质的增加(jiā)，一(yī)些峰值的幅度会减小，才变得(dé)看起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇(yǔ)宙(zhòu)微波背景辐射(shè)的(de)测量值，我们需要的暗物质大约是(shì)普通物质的5倍。这个数字与解释星(xīng)系当(dāng)中恒星运(yùn)动所需要的暗物(wù)质(zhì)比例是一致的。这就意味着。

用了一个(gè)简(jiǎn)单(dān)的理论框架，就很好地解释了很多不同的(de)观测结果。而暗物(wù)质的本质就是宇宙(zhòu)当中存在着某种类型的粒子，它们不参与任(rèn)何(hé)其他的电磁作(zuò)用，只通(tōng)过(guò)引力来相互作用。所以(yǐ)如果能够找到这种粒(lì)子的存在，就(jiù)相当于找到了暗(àn)物(wù)质存在的实际证据。这种粒子到(dào)底是(shì)什么？科学家们已经(jīng)提(tí)出(chū)了数(shù)十种的(de)假想目标，而要(yào)寻找这(zhè)些不(bù)同的目标粒子所(suǒ)需要的实验方(fāng)式也不(bù)相同。在过去的几十年当(dāng)中，人类为了寻找这些看不见、摸(mō)不(bù)到，几(jǐ)乎不会与常规(guī)物质相互作(zuò)用(yòng)的(de)“暗物质”，科(kē)学家们(men)已经进行了超过(guò)50次的(de)实验，却没(méi)有(yǒu)任何实质性的(de)发现，除(chú)了一个地方，意大利(lì)的格兰萨(sà)索山，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在(zài)山下1400米(mǐ)处的地下矿(kuàng)井当(dāng)中，藏着地球上最(zuì)大的地学实(shí)验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高(gāo)的探测(cè)器，一直致(zhì)力(lì)于寻(xún)找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观测到了某种信号。经过了20多年(nián)的数据收集，人们发现了一个有趣的事情。探测率会在(zài)每年的6月份达到峰(fēng)值，然后在11月降到最(zuì)低，而且在(zài)20年当中每年都是一样。一(yī)些科学家认为这可能是人类发现暗物质(zhì)的第一个直接(jiē)证据。

但是为什么暗物质会(huì)产生(shēng)周期性的年度信(xìn)号呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公里/秒的速度(dù)围绕着银河(hé)系进行(xíng)移动(dòng)，那么(me)如果(guǒ)暗物质存(cún)在宇宙当(dāng)中，这意(yì)味着我们也在以这样的速度在穿(chuān)越着(zhe)暗物质(zhì)流，这个过程中(zhōng)会产生(shēng)相应的振荡，同时地球又以30公里(lǐ)/秒的速度围绕太阳进行旋(xuán)转。所(suǒ)以(yǐ)有半年(nián)的时间，地球围(wéi)绕太阳的方向与太阳环(huán)绕银河系的方向(xiàng)是一(yī)致的(de)，而另外半年则与(yǔ)之相反。

而在6月份的时候，地(dì)球与太阳的方向(xiàng)正好达到完全一致(zhì)，这是理论上地球穿越暗(àn)物质(zhì)流最快的时段。而在11月份，又恰好(hǎo)达到了最慢值。尽管在(zài)实(shí)际的情况中，太阳系(xì)相(xiāng)对银河系的平(píng)面呈(chéng)现了60度的倾斜，但(dàn)是这(zhè)并不影响这个理(lǐ)论的(de)有(yǒu)效性。

因此科学家认为这可以用来解释，研究人员们(men)所观测到(dào)的(de)周期性(xìng)信号。当然(rán)也可能有其他的情况(kuàng)，造成这种年度周期信号的差异(yì)也可能(néng)是(shì)温度、湿度、土壤中的水分、高山上的(de)积雪，甚至(zhì)连(lián)意大利游客的数量也(yě)符(fú)合这个(gè)周期的规律。

所以(三氧化硫是酸性氧化物吗，二氧化碳和二氧化硫是酸性氧化物吗yǐ)，科(kē)学家们(men)又在南(nán)半(bàn)球建立了一(yī)个(gè)几乎(hū)相同的(de)实验室(shì)，这里(lǐ)的(de)季(jì)节与之前(qián)的实验(yàn)室正好相(xiāng)反，而在这里，地球穿过暗物(wù)质流的(de)运(yùn)动特征(zhēng)和第一个实验室是一样的(de)。

因此，如(rú)果在这里可以得到相同的信号，就(jiù)可以成为暗物(wù)质所存在的非常(cháng)有力的(de)证据了。但(dàn)是(shì)由于这个实验室刚刚建成不久，所以截(jié)至目(mù)前还无法(fǎ)提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望(wàng)远镜(jìng)，这(zhè)台太空(kōng)望远镜叫(jiào)做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟(gēn)哈勃望远镜(jìng)相同，但它的宽视场仪器提供的视野是(shì)哈勃红外仪器的100倍。南希格雷(léi)斯罗曼太空望(wàng)远镜(jìng)其中(zhōng)一(yī)个关(guān)键的用途就是探索暗(àn)物质背后的(de)奥秘，对(duì)于探测(cè)的结(jié)果(guǒ)，我们只能拭目以待了。费米实验室粒子(zi)天体物理(lǐ)中心的(de)科学家(jiā)丹(dān)琥珀和(hé)贾森斯(sī)特芬(fēn)研究(jiū)发现(xiàn)，如(rú)果暗物质(zhì)存(cún)在，它们极有可能拥(yōng)有(yǒu)另一种神秘的效(xiào)应(yīng)，这种暗物质效应，会支持宇宙当中(zhōng)生命的诞生，或(huò)者(zhě)说是生命进化的一个重(zhòng)要因素。

如果这一(yī)理(lǐ)论得(dé)到(dào)进一步的证实，那么遍布宇(yǔ)宙当中的暗物质会不会意味(wèi)着人类并不孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当(dāng)中某个角(jiǎo)落的行(xíng)星上，暗物质(zhì)正(zhèng)在通过这样的效应创造(zào)生命。当然，这(zhè)些推论的大(dà)前提(tí)是(shì)要先找到暗物质存在的实(shí)际证(zhèng)据。那么小伙伴们，你们觉得暗物(wù)质(zhì)到(dào)底(dǐ)存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更(gèng)新的动力(lì)！

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