宇宙是(shì)“人为制造”的？为何会(huì)存在(zài)科学无法(fǎ)解(jiě)释的“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟是什么？人(rén)类为了寻找(zhǎo)暗物(wù)质存在的证据(jù)，科学(xué)家们在过去的(de)几十年当(dāng)中进(jìn)行了超过50次的长期实验，但是却没有(yǒu)发现任何的有效(xiào)证据。除了(le)一个地方，在1687年出版的自然哲(zhé)学数(shù)学原(yuán)理一(yī)书中，埃萨克牛顿发表了(le)万有(yǒu)引力定律，它揭(jiē)示了宇宙(zhòu)中天体运动的规律。往后的(de)几百年来，当(dāng)天文学家们发现某些(xiē)天体运行轨道出现异常(cháng)，不(bù)符合万(wàn)有引力定律(lǜ)的时候(hòu)，他们就会知(zhī)道，周围一定有未知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)就通过天王星运行轨道的(de)异(yì)常，推算并且发(fā)现了海王(wáng)星的存(cún)在(zài)。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的(de)发现都是应用万有引力定律所取得重大天文成(chéng)就的例子。但是这些(xiē)发现都(dōu)是(shì)在恒星系统的尺(chǐ)度当(dāng)中，可当(dāng)我们(men)上(shàng)升(shēng)到星(xīng)系或(huò)者是星团的(de)尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的(de)物(wù)理学家弗里(lǐ)茨(cí)兹(zī)威基(jī)正在研(yán)究(jiū)和测量后发星(xīng)系(xì)团的质量。这是一(yī)个由(yóu)数千个星(xīng)系(xì)所组(zǔ)成的巨大星(xīng)系团(tuán)，这(zhè)些(xiē)星(xīng)系被引力(lì)束缚在一起。测量星系团的(de)质量(liàng)一般会使用到两种方法，当(dāng)两种方法结果一致，就可以(yǐ)确定(dìng)其质量的范围(wéi)。

第一种(zhǒng)是获得其(qí)"光(guāng)度学的质(zhì)量"，需要的数据是测量各个(gè)星系的(de)光度。

第二(èr)种(zhǒng)是动力学(xué)质量的计算，是(shì)利用(yòng)光(guāng)谱(pǔ)红(hóng)移(yí)测量星系团(tuán)中的各个星系相对(duì)于星系团的运动速度。当测量(liàng)结果出来之后，兹威(wēi)基彻底(dǐ)懵了，“动力学质(zhì)量”竟然(rán)是“光度(dù)学质量(liàng)”的(de)400倍。这意(yì)味(wèi)着，后(hòu)发座星(xīng)系团有99%的质(zhì)量消失了(le)，或者说这(zhè)99%的质(zhì)量并(bìng)不以可(kě)见光的(de)形式所存在(zài)，我(wǒ)们(men)无法看到(dào)。最诡异的是(shì)，在测(cè)量速度的过程中，兹威基(jī)发现星(xīng)系(xì)团中很多星系(xì)的速度比理论上要快(kuài)得多，按照牛(niú)顿的运动(dòng)学定律，仅(jǐn)靠(kào)这些可见星(xīng)系的质(zhì)量(liàng)所产生的引力是无法将它们束缚在(zài)星系(xì)团内的，它们早就应该被抛出星系团之外了(le)，除非有一种神(shén)秘(mì)的力(lì)量在起作用，这(zhè)种力量来源于(yú)某种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹维基提(tí)出了这(zhè)样部分不可(kě)见(jiàn)的(de)暗质(zhì)，它(tā)不发散光、吸光(guāng)、反射光，但是它(tā)们却占(zhàn)据着(zhe)宇宙(zhòu)中绝大部分的质量(liàng)。只是当时(shí)的人们对这样的一种(zhǒng)说法不屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物(wù)质”这个词才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座星(xīng)系中的恒星运动。理论上来说，距(jù)离中心越(yuè)远的恒星在其轨道上(shàng)的运行速度就会越慢(màn)。但是他(tā)们观测的结果却让人感到不可(kě)思(sī)议。

随着与中心距离(lí)的增加，恒星(xīng)的(de)旋转速度几(jǐ)乎保持不变。可是根据牛顿(dùn)的万有引力定律，在星系当中如果没有足够大(dà)的质量来吸(xī)引(yǐn)它们，这些外围的恒星早(zǎo)就被甩到宇宙当中(zhōng)了。基于这种现(xiàn)象，科(kē)学家(jiā)们会使用一(yī)种相对标准的方法(fǎ)来解释暗物质的存在，这种方(fāng)法(fǎ)就是测量星系(xì)当中(zhōng)气(qì)体(tǐ)在X轴上距离星(xīng)系中心(xīn)的距(jù)离，以及在Y轴(zhóu)上气体(tǐ)的旋(xuán)转速度(dù)。如(rú)果出现异(yì)常的结果，就认为是(shì)由暗物质的力量(liàng)进入其中。

于(yú)是科学家们通过(guò)射电望远镜测量了距离星系(xì)中心更远距离的氢(qīng)元(yuán)素(sù)，发(fā)现它们的旋转速度并不符合牛顿的力学定律。我们的太阳系也不例外，太阳系位于(yú)银河系的第三悬臂之上，距离(lí)银河系(xì)中心2.6万(wàn)光年，根(gēn)据万有(yǒu)引力(lì)定律进行计算(suàn)，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正(zhèng)在以(yǐ)220千米/秒的速度围(wéi)绕银(yín)河系旋(xuán)转，这个实际速度远远(yuǎn)大于理论速(sù)度，那么产生以上这种向心加(jiā)速度(dù)的原(yuán)因(yīn)很(hěn)可能就是(shì)存在着一种(zhǒng)我(wǒ)们(men)看不到(dào)的物(wù)质，是这(zhè)些(xiē)暗物质的引力(lì)效应将星(xīng)系(xì)聚集在了一起。

也(yě)是从这时(shí)开始，越来越多的研(yán)究人(rén)员开(kāi)始(shǐ)相信暗物(wù)质的存在。科(kē)学家(jiā)根据星系外恒星(xīng)轨道(dào)的速度，估算(suàn)在(zài)星系当中暗物质的质量占整个星系(xì)质量的(de)85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释这个现(xiàn)象的原因。在一项新(xīn)的(de)研究当中，科学家们发现，几乎没有引(yǐn)力(lì)效应的遥远恒星之间，也会出现速度上的微小差异。另外，天文(wén)学家还发现(xiàn)了(le)一个反常的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系距离地球大约2.5亿光(guāng)年，大小和银河系不多，但是(shì)星系当中(zhōng)存(cún)在的恒(héng)星数量(liàng)却只有银河系的千(qiān)分之一。

所以在理论(lùn)上，该星系(xì)必须存(cún)在(zài)暗(àn)物(wù)质，否则就会分崩离析。但是科学家(jiā)们使用最先(xiān)进的(de)望远镜(jìng)对(duì)其进行了40个(gè)小时(shí)的详(xiáng)细测量之后，发(fā)现星系中(zhōng)的恒星运动是可以用正常的物质和力学(xué)定律来解释的。那么又有人提出，也许该(gāi)星(xīng)系的(de)暗物质，已经被附(fù)近的另一个大星(xīng)系(xì)剥离了。奇怪的是，它的(de)附(fù)近没有(yǒu)任何(hé)星系存在(zài)。造成这些现象的(de)除了(le)暗物质(zhì)的(de)假说之外(wài)，另一种可能就是人类(lèi)对引力的理解还不(bù)够(gòu)全面(miàn)，引力很可能在不(bù)同尺(chǐ)度空间中的工(gōng)作方式是不同(tóng)的，这意味着(zhe)在行(xíng)星系尺(chǐ)度中(zhōng)的(de)天(tiān)体会沿着(zhe)它们的轨道，按照(zhào)我们所理解的(de)方式运动。但是上升(shēng)到星系和星团的尺度(dù)，引力之间的相互作(zuò)用则(zé)是不同的方式(shì)。对于在星(xīng)系(xì)团之间的相(xiāng)互作用，科学家(jiā)还引入(rù)了外部场效应(yīng)的(de)概念，指的是(shì)在数百(bǎi)万(wàn)光(guāng)年的(de)规模上(shàng)，巨(jù)大的质量之间会产生对彼此特殊的(de)效果(guǒ)，这(zhè)个(gè)理(lǐ)论叫做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德(dé)理论(lùn)成立(lì)，这意味着(zhe)我(wǒ)们需要对现在的物(wù)理定律进(jìn)行修正，这(zhè)些发现也让很多人(rén)认为暗物质假说理(lǐ)论就此终结(jié)。但是在宇宙当中还有关于(yú)暗物质存(cún)在的其(qí)他的理论证据，这些理论证(zhèng)据是蒙德理论所(suǒ)没(méi)法解释(shì)的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年的子弹星系(xì)团，由两个碰(pèng)撞的星(xīng)系团所组成(chéng)，类(lèi)似这样(yàng)的星团(tuán)，它们大部分的普通质量(liàng)都在(zài)星系的(de)气体(tǐ)当中。当(dāng)星团以1000万公里(lǐ)/小(xiǎo)时发(fā)生(shēng)碰撞的时(shí)候，星(xīng)际气体的相(xiāng)互作(zuò)用就会导致(zhì)温(wēn)度(dù)的急剧升高，速度大幅降低(dī)。所(suǒ)以在理论上，在碰撞之(zhī)后，子(zi)弹(dàn)星系团大部分(fēn)的质量将位于所有(yǒu)这些气(qì)体所在的(de)中(zhōng)间区域。那么我们(men)通过什么来验证它的质(zhì)量区域(yù)到底是不是集中在中间呢？前(qián)不(bù)久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望远镜传(chuán)回了(le)宇宙当中第一张全彩的(de)高清(qīng)照片，在照片中我们可以(yǐ)明显地看到很多(duō)星系(xì)似乎被拉伸(shēn)产(chǎn)生了巨(jù)大的形变。其(qí)实这些星(xīng)系本(běn)身并不是真的被(bèi)扭曲了，也不是韦伯(bó)望远镜出了什么问题，而是这(zhè)样(yàng)极(jí)遥远(yuǎn)的天体和我们地球上的观测者之间。被一个(gè)质量超级巨大的天(tiān)体遮挡(dǎng)，这个超大质量的东西(xī)的引力，会(huì)使身后更遥远星(xīng)系(xì)的光都发生(shēng)了扭曲。这个现象就(jiù)是引(yǐn)力透镜效应。这个(gè)巨大的天(tiān)体可(kě)能是超大质量的黑(hēi)洞或者是暗物质(zhì)。

所以(yǐ)当(dāng)人们对子弹星系团(tuán)观测的时候，发(fā)现它的大质(zhì)量区域并不(bù)是在中(zhōng)间，而是在两侧。所(suǒ)以(yǐ)最(zuì)好的(de)解释方法就是(shì)当星团发生(shēng)全部的碰(pèng)撞(zhuàng)时，可被观测到的质量(liàng)气体(tǐ)被卡在了(le)中间，暗物质则直(zhí)接通过了这个区域，并在两边(biān)形成了引力透(tòu)镜。对子弹星系团(tuán)的引力透镜研究也被认为是暗物质存在的迄今为止最好的理(lǐ)论证(zhèng)据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古(gǔ)老的光。从宇宙大爆炸(zhà)开始，38万年之后，可见光终于可以畅通无(wú)阻地穿(chuān)越在宇(yǔ)宙(zhòu)当中了。经过了(le)130多亿年之后，这些光在宇(yǔ)宙空间背(bèi)景上留下了各相同性的微波辐射。其中红色的部分表示温度(dù)较高的区域，蓝(lán)色(sè)则(zé)表示相对较冷(lěng)的区(qū)域，但实际上它们之间的温差只有(yǒu)万(wàn)分之一(yī)。

科(kē)学家们通过对前(qián)景背景分离(lí)后(hòu)的二值图像进行连通域提取和标(biāo)记之后发现，如果宇宙当中没有(yǒu)暗(àn)物(wù)质，图形看(kàn)起来不应该是(shì)这样(yàng)的，而(ér)随着暗物质的增(zēng)加(jiā)，一些峰值的幅度会减(jiǎn)小(xiǎo)，才变得看起来(lái)“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测(cè)量(liàng)值(zhí)，我们需要的暗物质大约是(shì)普(pǔ)通物(wù)质的5倍(bèi)。这个数字(zì)与解释星系当(dāng)中恒星运动所需要(yào)的(de)暗(àn)物(wù)质比例是一致的。这(zhè)就意味(wèi)着。

用(yòng)了一个简单的理(lǐ)论(lùn)框(kuāng)架，就很好地(dì)解释了(le)很(hěn)多不同的观测结果。而(ér)暗物(wù)质的(de)本质就是宇宙(zhòu)当中存在着某(mǒu)种类型的(de)粒(lì)子，它们不参与任(rèn)何其他的(de)电磁作用，只通过引(yǐn)力来(lái)相互(hù)作(zuò)用(yòng)。所(suǒ)以如果能够找到这种粒子的存(cún)在，就相当于找到了暗物(wù)质存在的(de)实际证(zhèng)据。这种粒子到底是什么？科学家们已经提出了数(shù)十(shí)种(zhǒng)的假(jiǎ)想目标，而要(yào)寻找这(zhè)些不(bù)同的目(mù)标粒(lì)子所(suǒ)需(xū)要的(de)实验(yàn)方式也不相同。在过去的(de)几十年(nián)当中，人类(lèi)为了(le)寻找这(zhè)些看不见、摸不到(dào)，几乎不会与常规物(wù)质相互作(zuò)用(yòng)的“暗物质”，科学家们已经(jīng)进行(xíng)了超过(guò)50次的(de)实验(yàn)，却(què)没有任何(hé)实质(zhì)性的发现，除了一个(gè)地方，意(yì)大利的(de)格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在(zài)山下(xià)1400米(远则怨近则不逊是什么意思解释，远则怨,近则不逊mǐ)处的地(dì)下矿井当(dāng)中，藏(cáng)着地球(qiú)上最大(dà)的地(dì)学实验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一(yī)个三(sān)层楼高的(de)探测(cè)器，一(yī)直致力于(yú)寻找暗(àn)物(wù)质粒子的周期性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观(guān)测(cè)到了某种信号。经过了20多年的数(shù)据收集，人们发现了一个有趣的事情。探测率会(huì)在每年的6月份达到(dào)峰值(zhí)，然后在(zài)11月降到最低，而且在20年当中(zhōng)每年都是一样。一些科学家认为这可(kě)能是人类(lèi)发现暗物质的第一个直接证据。

但是为什么(me)暗(àn)物质会产生周期性的(de)年度(dù)信号呢？刚才(cái)我们讲了太阳系正在以220公里/秒(miǎo)的速(sù)度围(wéi)绕着银河(hé)系进行移动(dòng)，那么如果(guǒ)暗(àn)物质存在宇宙当中(zhōng)，这意味着我们(men)也在以(yǐ)这样的速度在(zài)穿越着暗(àn)物(wù)质流，这个过程中会产生(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转。所以(yǐ)有半(bàn)年的(de)时(shí)间，地球围(wéi)绕太(tài)阳的方向(xiàng)与太阳环绕银(yín)河系的(de)方向是一致的，而另外半年(nián)则(zé)与之(zhī)相(xiāng)反。

而在6月(yuè)份(fèn)的时候，地球(qiú)与太阳(yáng)的方向正好达(dá)到完全一致，这是理论上(shàng)地球穿越(yuè)暗(àn)物质(zhì)流最快的时段。而在11月份，又恰(qià)好达到了最慢值。尽(jǐn)管(guǎn)在实(shí)际的情(qíng)况中，太阳系相对银河系的平面(miàn)呈(chéng)现了(le)60度的(de)倾斜(xié)，但是这并不(bù)影响(xiǎng)这个理论的(de)有效性。

因此(cǐ)科(kē)学家认为这可以用来(lái)解释，研究人员(yuán)们所观测到的周(zhōu)期性信号。当然也(yě)可能有(yǒu)其他的(de)情况，造成这种年度周期信号的差异也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高(gāo)山上的积(jī)雪，甚至连意大利游客的数量也符合这个周(zhōu)期(qī)的规律。

所以(yǐ)，科学(xué)家们又在(zài)南半球建(jiàn)立(lì)了一个几乎相同的实验室，这里的季节与之前的实验室正好相反，而(ér)在这里(lǐ)，地球穿过暗物质(zhì)流的运(yùn)动特征和第一个实验室是一样的。

因此(cǐ)，如果在这(zhè)里可以得到相同的信号，就可(kě)以成为(wèi)暗物质所存在的非常有力(lì)的证(zhèng)据了。但(dàn)是(shì)由于这个实验室刚刚(gāng)建成(chéng)不久，所以截至目前还无法提供相应(yīng)的数据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射一(yī)台(tái)新的(de)望远(yuǎn)镜，这(zhè)台太空望远镜叫做“南希格(gé)雷斯(sī)罗曼”，它(tā)的主镜(jìng)大(dà)小跟哈(hā)勃望(wàng)远镜(jìng)相同，但它的宽视场仪器(qì)提供的视野(yě)是哈勃红外(wài)仪器的100倍。南希格雷(léi)斯罗曼太空望远(yuǎn)镜其中一个关键的用途就是探索暗物(wù)质背后的奥秘，对于探(tàn)测的结果，我们只能拭(shì)目以待了。费米实验室(shì)粒子天体物(wù)理中心(xīn)的科(kē)学(xué)家丹琥珀(pò)和贾森(sēn)斯特芬研究发现，如果暗(àn)物质存在，它们极有可能拥(yōng)有另一种神秘的(de)效应(yīng)，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生命的(de)诞生，或者说是(shì)生命进(jìn)化的一个重要(yào)因素。

如果这一理论得到进一步的(de)证(zhèng)实，那(nà)么遍布宇宙当中的暗物质(zhì)会不会(huì)意(yì)味着人类并不孤单呢？或(huò)许在宇宙当中某个角(jiǎo)落的(de)行星上，暗物质正(zhèng)在(zài)通过(guò)这样的效应(yīng)创(chuàng)造(zào)生命。当然，这些推论的大远则怨近则不逊是什么意思解释，远则怨,近则不逊前提是要先找(zhǎo)到暗物质(zhì)存(cún)在(zài)的实际证据。那(nà)么小伙伴(bàn)们，你们觉得暗物质到底存不存(cún)在呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的支持是我(wǒ)更新的动力！

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