宇(yǔ)宙是“人为制(zhì)造”的？为何会存在科学(xué)无法(fǎ)解释(shì)的“暗(àn)物质(zhì)”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找(zhǎo)暗物质存在(zài)的证据，科学家们在过(guò)去的几(jǐ)十年当(dāng)中进行了(le)超过50次的长期实验(yàn)，但是却没有发现任何(hé)的有效证据。除(chú)了一个地方，在1687年出版的自然(rán)哲学(xué)数(shù)学原理一书(shū)中，埃萨克牛(niú)顿发表了万有引力定律，它揭示了宇宙中天体运动(dòng)的(de)规律。往后的几百(bǎi)年来，当天文学家们发(fā)现某些天体运(yùn)行(xíng)轨道出现异(yì)常，不符合万有引力定律的(de)时候，他们就会知道，周围一定有未知的天体通过引力在摄(shè)动它的轨(guǐ)道。比如在1846年(nián)，奥本(běn)勒(lēi)维(wéi)耶就通过天王星运(yùn)行轨道的(de)异常，推算并且发现(xiàn)了海(hǎi)王星的存在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王星的发现(xiàn)都是应用万(wàn)有引力定(dìng)律所(suǒ)取得重(zhòng)大天(tiān)文成(chéng)就的(de)例子。但(dàn)是这些(xiē)发现都是在恒(héng)星系统的尺(chǐ)度当中(zhōng)，可当(dāng)我(wǒ)们(men)上升到星系(xì)或者是星团的尺度，事情(qíng)就开(kāi)始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物理学家弗里茨兹威(wēi)基(jī)正在研究和测(cè)量(liàng)后发星系团的质量(liàng)。这(zhè)是一个由数千个星系(xì)所组成(chéng)的巨大(dà)星系团上海为什么被称为魔都？传说......，上海为什么被称为魔都四大魔都分别为哪四个，这(zhè)些星系被引力束缚在(zài)一起。测量星(xīng)系(xì)团的质量(liàng)一般会使用到两种方法，当两种方法结果一致(zhì)，就可以确(què)定其质量的范围(wéi)。

第一种是获得其"光(guāng)度学的质量"，需(xū)要的数(shù)据是测量各(gè)个(gè)星系的光度(dù)。

第二种(zhǒng)是动(dòng)力学质量的计算，是(shì)利用(yòng)光谱红移(yí)测(cè)量星系团中的各个星系(xì)相对于(yú)星系团(tuán)的运(yùn)动速(sù)度。当(dāng)测量结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动(dòng)力学(xué)质量”竟然是“光(guāng)度(dù)学质量”的400倍。这意味着，后(hòu)发座星系团有99%的质量消失了，或者说(shuō)这(zhè)99%的质(zhì)量并(bìng)不(bù)以可见光的形(xíng)式所存在，我们无法看到。最诡(guǐ)异的是，在(zài)测量速度(dù)的过程中，兹威基发现星系团中很多星系的(de)速度比理论(lùn)上要快(kuài)得多，按照牛(niú)顿的运动(dòng)学(xué)定律，仅靠这些可见星系的质(zhì)量所产生的(de)引力是无法将它(tā)们(men)束缚在星系团内的，它们早就应该被抛出(chū)星系团之(zhī)外了(le)，除非(fēi)有一种(zhǒng)神秘(mì)的(de)力量在起作用，这种力量来源于某种隐形(xíng)的物质。

据(jù)此，兹维基提出(chū)了这样(yàng)部分(fēn)不(bù)可见的(de)暗质，它不发散光(guāng)、吸光、反射光，但是它们却(què)占据着(zhe)宇宙中绝大部分的质量。只是当时的(de)人们(men)对这(zhè)样的一(yī)种说(shuō)法不屑一顾(gù)。

直到40年之(zhī)后，“暗物(wù)质”这个词才再一(yī)次(cì)出现。天文(wén)学家维拉鲁宾(bīn)和肯特福(fú)特在观测仙女座星(xīng)系中的恒星运动。理论(lùn)上来说，距离中心越远的(de)恒(héng)星(xīng)在其轨道上的运行速度就会越慢。但是他们观(guān)测的结果(guǒ)却(què)让人(rén)感(gǎn)到不可思议。

随着(zhe)与(yǔ)中(zhōng)心距离的增加，恒星的旋转速度几乎保持(chí)不(bù)变。可是根据(jù)牛(niú)顿的万(wàn)有引力定律，在星系当中(zhōng)如果没有足够(gòu)大的质(zhì)量(liàng)来吸引(yǐn)它们，这(zhè)些外(wài)围的恒星早就被甩到宇宙(zhòu)当中了。基于这种现象，科学家们会(huì)使用一(yī)种相对标准的方法来解释暗物质的存在，这(zhè)种方法就是测(cè)量星系(xì)当中(zhōng)气体(tǐ)在X轴上距离(lí)星系(xì)中(zhōng)心的(de)距离，以及在Y轴上气(qì)体的旋(xuán)转速度。如果出现(xiàn)异常的结果，就认为是由暗物质(zhì)的力量进(jìn)入其中。

于(yú)是科学家(jiā)们(men)通(tōng)过射电(diàn)望远镜测(cè)量(liàng)了距离星(xīng)系中心更远距(jù)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(lǜ)。我们的太阳系也不(bù)例外(wài)，太阳系(xì)位于银河系(xì)的第三(sān)悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根据万有引(yǐn)力定律进行(xíng)计算，太阳系的运行(xíng)速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正(zhèng)在(zài)以220千(qiān)米/秒的速度围绕(rào)银河系旋(xuán)转，这个(gè)实(shí)际速度远远(yuǎn)大(dà)于理论速度，那(nà)么(me)产生以上这种(zhǒng)向(xiàng)心加速度的(de)原(yuán)因很可(kě)能(néng)就是存在着(zhe)一(yī)种(zhǒng)我(wǒ)们看不(bù)到的(de)物质，是(shì)这(zhè)些暗物质的(de)引(yǐn)力效应将星系聚集在了一起(qǐ)。

也是从(cóng)这时开始，越来越多的研究人员(yuán)开始(shǐ)相(xiāng)信暗物质(zhì)的(de)存在。科学家根据星系外(wài)恒星轨道(dào)的速度，估算在星系当中暗物质的质量占整个星系质量的(de)85%。但是，暗(àn)物质并(bìng)不是唯一可以解释这个(gè)现象的原因。在(zài)一项新的研究当中，科学家们发现，几乎没有引力效(xiào)应的遥(yáo)远恒星之间，也会出(chū)现速度上的微小差异(yì)。另外，天文学家还发现了一个反常的(de)星系(xì)，叫(jiào)做(zuò)Agc114905。这(zhè)个星系距离地球大(dà)约2.5亿(yì)光年，大小和银河系不多(duō)，但(dàn)是星系当中(zhōng)存(cún)在的恒星数量却只有银河系的千分(fēn)之一。

所(suǒ)以在理(lǐ)论上，该星(xīng)系必须存在暗物质，否则就会分崩(bēng)离析。但是科学家(jiā)们使用最先(xiān)进的望远镜对(duì)其进行了(le)40个小时(shí)的详(xiáng)细(xì)测量之后，发现星(xīng)系中(zhōng)的恒星运动(dòng)是可以(yǐ)用正常(cháng)的物质和(hé)力学(xué)定律(lǜ)来(lái)解释的。那么又有人提(tí)出，也许该星系的暗物质，已(yǐ)经(jīng)被附(fù)近的另一个大星系剥离了。奇怪的是(shì)，它的附近没有任何(hé)星系存(cún)在。造(zào)成这些现(xiàn)象(xiàng)的除了暗(àn)物质的假说(shuō)之外，另一种可能就是人类对引力的理解还不够全面(miàn)，引力(lì)很可(kě)能在(zài)不同(tóng)尺度空间中的(de)工作(zuò)方式是不同的，这意味着(zhe)在行星系尺度中(zhōng)的(de)天体会沿着(zhe)它(tā)们的(de)轨道，按照我们所理(lǐ)解(jiě)的方式运动(dòng)。但(dàn)是(shì)上升到(dào)星系和星(xīng)团(tuán)的尺度，引力(lì)之间(jiān)的相互作用则是(shì)不同的方式。对于在星系(xì)团之间的相互作用，科学家还引入了(le)外(wài)部(bù)场效应的概念，指的是(shì)在数百万光年的规模上，巨大的(de)质量(liàng)之间会产生(shēng)对彼(bǐ)此特殊(shū)的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味(wèi)着我们(men)需要(yào)对(duì)现在的物理定律进行(xíng)修正(zhèng)，这(zhè)些发(fā)现(xiàn)也让很多人(rén)认为暗物质假说理(lǐ)论就此终结。但(dàn)是在宇宙当中还有关于暗(àn)物质(zhì)存在的其他的(de)理(lǐ)论证据，这些理论证(zhèng)据是蒙德理论所没(méi)法(fǎ)解(jiě)释的“引(yǐn)力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光(guāng)年的子弹(dàn)星(xīng)系团，由两个碰撞的星(xīng)系(xì)团所组成，类似(shì)这样的(de)星团，它们大部分(fēn)的普通质量都(dōu)在(zài)星系(xì)的气体当中。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时(shí)发(fā)生碰撞的时(shí)候，星际(jì)气(qì)体(tǐ)的相互作(zuò)用就会导致温(wēn)度的急(jí)剧升(shēng)高，速度大幅降低。所以在理论上(shàng)，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系(xì)团大部分的(de)质(zhì)量将(jiāng)位于所有(yǒu)这些气体所在的中间区域。那么我们(men)通过什么来(lái)验证(zhèng)它的质量区域到底是不是集中在(zài)中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远镜传(chuán)回了宇宙(zhòu)当中第一张全彩(cǎi)的高清照片，在照片中我们可以明(míng)显地(dì)看(kàn)到(dào)很多(duō)星系似(shì)乎被(bèi)拉伸产生(shēng)了巨大(dà)的形变。其实这(zhè)些星系本(běn)身并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么(me)问题，而(ér)是这样极(jí)遥远的天体(tǐ)和我们地球(qiú)上的观(guān)测(cè)者之间。被一(yī)个质量超级巨大的(de)天体遮(zhē)挡，这(zhè)个超大质量的东西(xī)的(de)引力，上海为什么被称为魔都？传说......，上海为什么被称为魔都四大魔都分别为哪四个会(huì)使身后更(gèng)遥远(yuǎn)星系的光都发生了扭曲。这个现象就(jiù)是(shì)引力透(tòu)镜效(xiào)应(yīng)。这(zhè)个巨大的天(tiān)体可能是(shì)超大质(zhì)量的黑(hēi)洞或者(zhě)是暗(àn)物质。

所(suǒ)以当人们(men)对子弹星系团观测的(de)时候，发现它的大质量(liàng)区域并不(bù)是在中间，而(ér)是在(zài)两侧。所以最好的解(jiě)释方法就是当星团发(fā)生全部的碰撞(zhuàng)时，可被观测到的质量气体被(bèi)卡在(zài)了中间，暗物质则(zé)直接通过(guò)了这个(gè)区(qū)域，并在两边形成(chéng)了(le)引力透镜。对子弹星系(xì)团(tuán)的引力透(tòu)镜研究也被认(rèn)为是(shì)暗物质存在(zài)的迄今(jīn)为止最好的理论(lùn)证据。

除此(cǐ)之外，还有来自宇(yǔ)宙当中最(zuì)古老的光。从宇(yǔ)宙(zhòu)大爆(bào)炸开始，38万年之后，可见光(guāng)终于可以(yǐ)畅通无(wú)阻地穿越在(zài)宇宙(zhòu)当中了。经过(guò)了130多(duō)亿年之(zhī)后，这些(xiē)光在(zài)宇宙(zhòu)空间背(bèi)景上留下(xià)了各相同性的微(wēi)波辐射。其中红色的部分表示温度较高的区域，蓝色(sè)则(zé)表示(shì)相对较冷(lěng)的区域，但实际(jì)上它们之(zhī)间(jiān)的温(wēn)差只有万分之一(yī)。

科(kē)学(xué)家(jiā)们通过对前景背景分离后的二值图像进行(xíng)连通域提取和标(biāo)记之后发现，如果(guǒ)宇宙当中(zhōng)没有暗(àn)物质，图形看起来不(bù)应该(gāi)是这样的，而随着暗物质的(de)增加，一些(xiē)峰值(zhí)的幅度会减小(xiǎo)，才变得看(kàn)起(qǐ)来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测量值，我(wǒ)们需要的暗物质大约(yuē)是普通物质的5倍。这个数字与解释星(xīng)系当中(zhōng)恒星运动所需要的暗物质比例(lì)是一(yī)致的。上海为什么被称为魔都？传说......，上海为什么被称为魔都四大魔都分别为哪四个这就意味着。

用了一(yī)个简单的理论(lùn)框架，就很好地解(jiě)释(shì)了很(hěn)多不同的观(guān)测结果(guǒ)。而暗物质的本质就是宇(yǔ)宙(zhòu)当中存在着(zhe)某(mǒu)种(zhǒng)类型(xíng)的(de)粒(lì)子，它们(men)不参与任(rèn)何(hé)其(qí)他的电(diàn)磁作用，只通过(guò)引力来(lái)相(xiāng)互(hù)作用。所以如果(guǒ)能(néng)够(gòu)找(zhǎo)到这种粒(lì)子的存在(zài)，就相当于找到了暗物质存在的(de)实际证(zhèng)据。这种粒子到底是什么？科(kē)学家(jiā)们(men)已经提出(chū)了(le)数十种的假想目标，而要寻找这些(xiē)不同的目标粒子所(suǒ)需(xū)要的实验(yàn)方式也不相同。在过(guò)去的几十(shí)年当中(zhōng)，人类为了寻找这些(xiē)看不见、摸不到，几乎不会(huì)与常规物(wù)质相互作(zuò)用的“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次(cì)的(de)实验(yàn)，却没(méi)有任(rèn)何实质性的发现，除了一(yī)个地方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿(ā)尔(ěr)卑斯(sī)山脉。

在山下(xià)1400米处的地下矿井当中，藏着地球上(shàng)最大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三(sān)层楼高的探测器，一直致力于寻找暗物质粒子(zi)的周(zhōu)期性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里(lǐ)的(de)科学(xué)家声称(chēng)观测(cè)到了某种(zhǒng)信号(hào)。经过了(le)20多年的数(shù)据收集，人们(men)发现(xiàn)了(le)一个(gè)有趣的事(shì)情。探测率会在每年(nián)的6月份达到峰值，然(rán)后在(zài)11月(yuè)降到最低(dī)，而且在20年当中每年都是(shì)一样。一(yī)些科学家(jiā)认为这可(kě)能是人类发(fā)现暗物质的第一(yī)个直接证据。

但是为(wèi)什么暗物质会产(chǎn)生(shēng)周期性(xìng)的年(nián)度信(xìn)号呢？刚才我们讲了(le)太(tài)阳(yáng)系正在以220公里(lǐ)/秒的速(sù)度(dù)围绕着银(yín)河系进行移动(dòng)，那么如果暗物质存在宇宙当中(zhōng)，这意味着(zhe)我(wǒ)们也在以这样的速度在穿越着暗(àn)物(wù)质流，这(zhè)个过程(chéng)中会产生相应的振荡，同时地(dì)球又(yòu)以30公里/秒的速度围绕太阳进(jìn)行旋转。所以有半年的(de)时间，地(dì)球围绕太阳的方向(xiàng)与太(tài)阳(yáng)环(huán)绕银(yín)河系的方向是一致的，而(ér)另(lìng)外半(bàn)年则与之(zhī)相反。

而在(zài)6月份(fèn)的时候，地球与太阳的方向正(zhèng)好达到完全一致，这是理论上地球穿越暗物质流最(zuì)快的时段。而在11月份，又恰好(hǎo)达(dá)到了最慢值。尽(jǐn)管在实际的情况中，太阳系相对银河(hé)系的平面呈现了60度的倾斜，但(dàn)是这并不影响(xiǎng)这个理论的有(yǒu)效性(xìng)。

因此科学家认为(wèi)这可(kě)以用来解释，研究人(rén)员(yuán)们所(suǒ)观测到的周期性(xìng)信(xìn)号(hào)。当然也可能有(yǒu)其他的情(qíng)况，造成这种年度周(zhōu)期(qī)信号的差异(yì)也可能(néng)是温度、湿度、土壤(rǎng)中的水(shuǐ)分、高山上的(de)积雪，甚至连意大利游客的(de)数量也(yě)符合这个周期的规律。

所以，科学家们又在南(nán)半球建立了(le)一个几乎(hū)相同(tóng)的(de)实验(yàn)室，这(zhè)里的(de)季节与之前的实验(yàn)室正好相(xiāng)反，而(ér)在这里，地球穿过(guò)暗物质流的(de)运(yùn)动(dòng)特征和第一个实验室是一样的。

因此，如果在这(zhè)里可(kě)以得(dé)到相(xiāng)同的(de)信号，就(jiù)可以成为暗物(wù)质所存在的(de)非(fēi)常有力的证(zhèng)据了。但是(shì)由(yóu)于这个实验室刚刚(gāng)建成不久，所以截至目前(qián)还(hái)无法(fǎ)提供相应的数据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射一台(tái)新(xīn)的望远镜，这(zhè)台太(tài)空望远镜叫做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜大小跟(gēn)哈(hā)勃望远镜(jìng)相同(tóng)，但它的(de)宽视场(chǎng)仪器提供的(de)视野是(shì)哈勃红外仪器的100倍。南(nán)希(xī)格雷斯(sī)罗曼太空(kōng)望远(yuǎn)镜(jìng)其中一个关(guān)键的(de)用(yòng)途就是探索暗物质背(bèi)后(hòu)的(de)奥秘，对于探(tàn)测的(de)结果，我们只能拭(shì)目以(yǐ)待了。费(fèi)米实验室粒(lì)子天体物理中心的(de)科(kē)学家(jiā)丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗物质存在，它们极(jí)有(yǒu)可能拥(yōng)有另(lìng)一种神秘的效应，这(zhè)种暗物质效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或(huò)者(zhě)说是生(shēng)命进化的一个重要因素。

如果这(zhè)一理论(lùn)得到(dào)进一步的(de)证(zhèng)实，那么遍布(bù)宇(yǔ)宙(zhòu)当中的暗物(wù)质会不(bù)会意(yì)味着人类并不(bù)孤单(dān)呢？或许在宇(yǔ)宙当中某(mǒu)个角落的行星上，暗物质正(zhèng)在通(tōng)过(guò)这样的效应创造生命。当然，这(zhè)些(xiē)推论(lùn)的大前提是要(yào)先找到暗物质存在的实际(jì)证(zhèng)据(jù)。那(nà)么小伙伴们，你们觉得暗物质到底存不存在(zài)呢？喜欢请点(diǎn)赞，你(nǐ)的支持是我(wǒ)更新的动力！

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