宇宙是“人为制造”的？为何会存(cún)在科(kē)学无法解释的“暗(àn)物质(zhì)”？暗物(wù)质又究竟是什么？人类为了寻找暗物(wù)质(zhì)存在的证据，科学(xué)家们在过去的几十年当中(zhōng)进行了超过(guò)50次的长期(qī)实(shí)验，但是却没有发现(xiàn)任何的有效证(zhèng)据。除了一个地(dì)方，在1687年出版的自然哲学数学原理一书(shū)中，埃萨克(kè)牛顿(dùn)发表了(le)万有引力定律，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往后的几(jǐ)百年(nián)来，当天(tiān)文学家们发现某些天体运(yùn)行轨道出现异常，不符合万有(yǒu)引力定律的时(shí)候(hòu)，他们就会知(zhī)道，周围(wéi)一定(dìng)有未知的天体通过引(yǐn)力在摄动(dòng)它的(de)轨道。比如(rú)在1846年，奥本勒维耶就通过天(tiān)王星运(yùn)行轨道的异常，推算并且发现了海(hǎi)王星的存(cún)在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发现都是应用万有引力定律所取得重大天文成就的(de)例子。但是这(zhè)些发现都是在恒星系(xì)统的尺度当中，可当我们上(shàng)升到星系(xì)或者(zhě)是(shì)星团的尺度(dù)，事情(qíng)就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家弗里茨兹威基正在研究和(hé)测量后(hòu)发星(xīng)系团的质(zhì)量。这是一个由(yóu)数(shù)千(qiān)个星系所组(zǔ)成的巨大星(xīng)系(xì)团，这些(xiē)星系(xì)被引力束缚在一(yī)起。测量(liàng)星(xīng)系团(tuán)的(de)质量一般(bān)会使用(yòng)到两种方法，当两种方法(fǎ)结果一(yī)致，就可以确(què)定(dìng)其质量的范围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需要的数据是测量各(gè)个(gè)星系的光度。

第二种是动力学质量的(de)计算，是(shì)利用(yòng)光(guāng)谱红移(yí)测量星系团(tuán)中的各个(gè)星系相对于星系(xì)团的运动速度。当测(cè)量结果(guǒ)出来之后，兹威(wēi)基彻底懵(měng)了，“动力学质(zhì)量”竟然是“光度学质量”的(de)400倍。这意(yì)味着，后发座星系团有99%的质量(liàng)消失了，或者说这99%的质量并不(bù)以可见光的(de)形式所存(cún)在(zài)，我们无法看到(dào)。最(zuì)诡异的是，在测量速度的过程中(zhōng)，兹威基(jī)发现星系团中很多星系的速度(dù)比理论上(shàng)要(yào)快(kuài)得多，按照牛(niú)顿的运动(dòng)学定(dìng)律，仅靠这些可见星系的质量所产生(shēng)的引力是无(wú)法将它们束缚在(zài)星系(xì)团内的，它(tā)们早就应该被(bèi)抛(pāo)出星系团之外了，除非有一种(zhǒng)神(shén)秘的力量在(zài)起作用，这种力量来(lái)源于某种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹维(wéi)基(jī)提出了这样部分不可(kě)见的暗质(zhì)，它不(bù)发散光(guāng)、吸光、反射光，但是它们(men)却占据着宇宙(zhòu)中(zhōng)绝(jué)大部分的(de)质量。只(zhǐ)是当时的人们对(duì)这样的(de)一(yī)种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和(hé)肯(kěn)特福特(tè)在观测仙女座星系中的(de)恒星运动。理论上来说，距离中(zhōng)心越远的恒星在其轨道上的运行(xíng)速度就会越慢(màn)。但是他们(men)观(guān)测的(de)结果(guǒ)却让人感到不可思(sī)议(yì)。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转速度(dù)几乎保(bǎo)持不变。可(kě)是(shì)根据牛顿的万(wàn)有(yǒu)引力定律(lǜ)，在星系当中如果没有足够大的质量来吸引它们，这(zhè)些外围的恒(héng)星(xīng)早(zǎo)就被甩到宇(yǔ)宙当中了。基于(yú)这种现象，科(kē)学家们会使用一(yī)种相(xiāng)对(duì)标准的方法来解释暗物质的(de)存在，这种(zhǒng)方法就是(shì)测量星系当中气体在(zài)X轴上距离星系中心(xīn)的距离，以及在(zài)Y轴(zhóu)上(shàng)气体的旋转速度。如果(guǒ)出(chū)现异常的(de)结(jié)果，就认为是由(yóu)暗物质的力量进(jìn)入(rù)其中。

于是科学家(jiā)们(men)通过射(shè)电望(wàng)远镜(jìng)测量了距离(lí)星系中心更(gèng)远距(jù)离(lí)的氢元素，发(fā)现它们的旋(xuán)转速(sù)度(dù)并不符合牛顿(dùn)的力学定律。我们的太阳系也不例(lì)外，太阳系位于银河系的第三悬(xuán)臂之上，距(jù)离银河(hé)系中心(xīn)2.6万光年(nián)，根(gēn)据万有引力定律(lǜ)进行计(jì)算，太阳系的(de)运行(xíng)速度应该是160千(qiān)米/秒，但实(shí)际上，太阳(yáng)系正在以220千米/秒的速(sù)度围(wéi)绕银河系(xì)旋转，这个实际速度远远(yuǎn)大于理论速度，那么产生以(yǐ)上这(zhè)种(zhǒng)向(xiàng)心加速度的原因(yīn)很可(kě)能(néng)就是存(cún)在(zài)着(zhe)一(yī)种我(wǒ)们看(kàn)不到的物质(zhì)，是这些暗物(wù)质(zhì)的引力效应将星系聚(jù)集在(zài)了一起(qǐ)。

也是从这时开始(shǐ)，越(yuè)来(lái)越多的研究人员(yuán)开始相信(xìn)暗物(wù)质的(de)存在。科学家根据星系(xì)外(wài)恒星轨(guǐ)道的速度，估算在星系当(dāng)中暗物(wù)质的质量占整(zhěng)个星(xīng)系质量的85%。但是，暗物质并不(bù)是唯一可以解(jiě)释这个现(xiàn)象的(de)原因。在一(yī)项新的研究当中，科学家们发现，几乎没有(yǒu)引力(lì)效应的遥远恒(héng)星(xīng)之(zhī)间，也会出(chū)现速度上的微小(xiǎo)差异。另外(wài)，天文学家(jiā)还发现了一个反常(cháng)的(de)星系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距(jù)离地球(qiú)大(dà)约2.5亿光年，大小和(hé)银(yín)河系不多，但是星系当中存在的(de)恒星数量却(què)只(zhǐ)有银河系的(de)千分(fēn)之一(yī)。

所以在(zài)理(lǐ)论(lùn)上(shàng)，该星系(xì)必须存在暗物质，否则就(jiù)会(huì)分崩离析。但是(shì)科学家们使用最先进(jìn)的(de)望远(yuǎn)镜对其(qí)进行了40个小时的详细5公里世界纪录多少 5公里世界纪录是几分钟(xì)测量(liàng)之(zhī)后，发现星系中的恒星运动是可以用(yòng)正常的(de)物质(zhì)和力学(xué)定律来解释的。那(nà)么又(yòu)有人提出，也许该(gāi)星系的暗物质(zhì)，已经(jīng)被附近(jìn)的另一个大星(xīng)系剥离了。奇怪的是，它(tā)的(de)附(fù)近没有任何星系存在。造成这(zhè)些现象(xiàng)的除了暗(àn)物质的假(jiǎ)说之外，另一种可能(néng)就是人类对引力的理解还不够全(quán)面，引力很可能(néng)在不同尺(chǐ)度空间中的(de)工作(zuò)方(fāng)式是不(bù)同的，这意味着在行星系尺度中(zhōng)的天体(tǐ)会(huì)沿着它(tā)们(men)的轨道，按照我们(men)所(suǒ)理解的(de)方式运动。但是上(shàng)升到星系和星团的尺度(dù)，引(yǐn)力(lì5公里世界纪录多少 5公里世界纪录是几分钟)之间的相互作用则是(shì)不(bù)同的方式。对(duì)于在星系团之(zhī)间的相互作用，科学家(jiā)还(hái)引(yǐn)入了外部场效应(yīng)的概念，指的是(shì)在(zài)数(shù)百万光年的(de)规模上，巨大的(de)质量之间会产生对彼此特殊的效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙(méng)德理论(lùn)。如果MOND蒙(méng)德(dé)理论成立，这意(yì)味(wèi)着我们需要对现在的物(wù)理(lǐ)定律进(jìn)行修正，这些发现也让很(hěn)多人认为暗物(wù)质假说理论(lùn)就此终结。但是在(zài)宇宙当中还有关于(yú)暗物质存在(zài)的其他的理(lǐ)论证据，这些理论证(zhèng)据是蒙(méng)德理论所(suǒ)没法解释(shì)的“引(yǐn)力透(tòu)镜”。

径向距离(lí)为37亿光年的(de)子弹星系团，由两个碰撞的星系(xì)团所组成，类似这样(yàng)的星团，它们大部(bù)分的(de)普通(tōng)质量都在星系的气(qì)体(tǐ)当中(zhōng)。当星团以(yǐ)1000万公里/小(xiǎo)时发(fā)生(shēng)碰撞的(de)时候(hòu)，星际(jì)气(qì)体的相互作用(yòng)就会导致温(wēn)度(dù)的急剧升(shēng)高，速度(dù)大幅降低(dī)。所(suǒ)以在理论上(shàng)，在(zài)碰撞(zhuàng)之后，子弹(dàn)星(xīng)系团(tuán)大(dà)部分(fēn)的质量将(jiāng)位于(yú)所有这些气体所在的中间区(qū)域。那(nà)么我们通过(guò)什(shén)么来验证它的(de)质量区(qū)域到底是不是集中在(zài)中间呢(ne)？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太空望远(yuǎn)镜传回了(le)宇宙(zhòu)当中第(dì)一张全彩的高清照(zhào)片，在照片中(zhōng)我们可以明显地看(kàn)到很多星系似(shì)乎被拉伸产生了(le)巨大(dà)的形(xíng)变。其实(shí)这些(xiē)星(xīng)系本(běn)身并不是(shì)真的被(bèi)扭(niǔ)曲了(le)，也不是韦伯(bó)望远(yuǎn)镜出了(le)什(shén)么(me)问题，而是这样极遥远的天(tiān)体和我们地球上的观测(cè)者(zhě)之间。被一个质量(liàng)超级巨大的天体遮挡，这个(gè)超大(dà)质量的东(dōng)西的引力，会使身后(hòu)更遥远星系的光都发(fā)生了扭曲。这(zhè)个现象(xiàng)就(jiù)是引力(lì)透镜效应。这个(gè)巨大的(de)天(tiān)体可能是(shì)超大质量的黑洞(dòng)或者是暗物质。

所以当人们对子(zi)弹星系团(tuán)观(guān)测的时候，发现(xiàn)它的大质量区域并不是在中间，而是在两侧。所以最好的(de)解释方法(fǎ)就是当星(xīng)团发生(shēng)全(quán)部的碰撞时(shí)，可被观测(cè)到的质量(liàng)气(qì)体(tǐ)被卡在了中间，暗物(wù)质则(zé)直接通过了这个区域，并在两边形(xíng)成(chéng)了引力透(tòu)镜。对子弹星系团的(de)引力透镜研究也被认(rèn)为是暗物质存在的迄今(jīn)为止(zhǐ)最(zuì)好的理(lǐ)论证(zhèng)据。

除此之外，还(hái)有来自(zì)宇(yǔ)宙当中最古老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万年之后，可(kě)见(jiàn)光终于可以畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些(xiē)光在宇宙空间(jiān)背景上留下了各相同(tóng)性的微波辐射。其中红色(sè)的部分表示温度较(jiào)高的(de)区域，蓝色则表示相对较冷的区(qū)域(yù)，但实际上它们之间的温差只有万(wàn)分之一。

科学(xué)家(jiā)们通过(guò)对前(qián)景(jǐng)背景分离后的二值图(tú)像进行连通域提取(qǔ)和标记之后发现，如果宇宙当中没有(yǒu)暗物质，图形看起(qǐ)来不(bù)应该是这(zhè)样(yàng)的，而(ér)随着暗物质(zhì)的(de)增加，一(yī)些峰值的幅度会(huì)减小，才(cái)变得看起来“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙微波背景(jǐng)辐射的测量值，我们(men)需要的暗物质大约(yuē)是普通物质的(de)5倍。这(zhè)个(gè)数字(zì)与(yǔ)解(jiě)释(shì)星系(xì)当(dāng)中恒星(xīng)运动所需要(yào)的暗(àn)物质比例是(shì)一致的。这就意味着。

用了一个(gè)简单(dān)的理论框架，就(jiù)很好地(dì)解释了(le)很多不同的观测(cè)结果。而暗物(wù)质的本质就(jiù)是宇宙当中存在着某种(zhǒng)类型的粒子，它们(men)不参与任何其他的电磁作(zuò)用，只通(tōng)过引力来相互作用。所以如果(guǒ)能(néng)够找到这(zhè)种粒子的存在，就相(xiāng)当于(yú)找到了暗物质存(cún)在的(de)实际(jì)证据。这种粒子到底是什么？科学家们(men)已经提(tí)出了(le)数十种的(de)假想目标，而要寻找这(zhè)些(xiē)不同的(de)目标粒子(zi)所需(xū)要的实验(yàn)方式也不相(xiāng)同。在过去的几(jǐ)十年当(dāng)中，人类(lèi)为(wèi)了寻找这些看不(bù)见、摸(mō)不到，几乎不会与常规物质相(xiāng)互作用的(de)“暗物(wù)质”，科学家们已经进(jìn)行了超过50次的实(shí)验(yàn)，却没有(yǒu)任(rèn)何(hé)实(shí)质性的发现，除(chú)了一个(gè)地方(fāng)，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在(zài)山下(xià)1400米处(chù)的地(dì)下矿(kuàng)井(jǐng)当中，藏着地球上最(zuì)大(dà)的地学(xué)实验室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层(céng)楼高(gāo)的探测器，一直致力于寻找暗物质粒子的周(zhōu)期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观测到了某种(zhǒng)信(xìn)号(hào)。经过了20多年的数据收集，人们发现了一个有趣的事情(qíng)。探测率会(huì)在每年(nián)的(de)6月份达到峰值，然后(hòu)在11月降到最(zuì)低，而且(qiě)在20年当(dāng)中每年都是一样。一些科(kē)学家认为这(zhè)可能是人类发现暗物质(zhì)的第一个直接证(zhèng)据。

但是为什(shén)么暗物质会产(chǎn)生(shēng)周期性的年度信(xìn)号呢？刚才我们讲了太阳系正在以(yǐ)220公里/秒的速度围绕着银河系进行移动，那么如果暗物质(zhì)存在(zài)宇宙当(dāng)中，这意味(wèi)着我(wǒ)们也在以这样的速度在穿(chuān)越(yuè)着暗物(wù)质流，这个(gè)过程中(zhōng)会产生(shēng)相应(yīng)的振荡，同时(shí)地球又以(yǐ)30公里/秒的(de)速度围绕太(tài)阳进行旋转。所以(yǐ)有(yǒu)半年的(de)时(shí)间(jiān)，地球围绕太阳的方向与太阳环(huán)绕银河系的方向(xiàng)是一致的，而另外(wài)半年则与之相反。

而(ér)在6月份的时候，地球(qiú)与太阳的(de)方向正好达到完全一致，这是理论上地球穿越暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰(qià)好达到了最慢值。尽管在实际的情况中，太阳系相对(duì)银(yín)河(hé)系(xì)的平面(miàn)呈现了60度(dù)的倾斜(xié)，但是这(zhè)并不(bù)影响这个理(lǐ)论的有效性。

因(yīn)此科(kē)学(xué)家认(rèn)为这可以(yǐ)用来解释，研究人员们(men)所(suǒ)观测(cè)到的周期性信号。当然也可能有其他的情况，造成这种(zhǒng)年度周(zhōu)期信(xìn)号的差(chà)异(yì)也可能是(shì)温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪(xuě)，甚(shèn)至连意大利游(yóu)客(kè)的数量也符(fú)合这(zhè)个(gè)周期的规律。

所以，科学家们又在南(nán)半球建(jiàn)立了一个几乎相同的(de)实验(yàn)室，这(zhè)里(lǐ)的季节与之前的实(shí)验室(shì)正好相反(fǎn)，而在这里，地球(qiú)穿过暗(àn)物质(zhì)流的运动(dòng)特征和第一个实验室(shì)是一样的。

因此，如果在这里可(kě)以得(dé)到(dào)相同(tóng)的信号(hào)，就(jiù)可(kě)以(yǐ)成(chéng)为(wèi)暗物质所存在的非(fēi)常(cháng)有力的(de)证据了。但是由于这个实验室刚刚建成不久，所以截至目前(qián)还无法提供相应的(de)数据支持(chí)。另外(wài)，在2025年(nián)，NASA将会发射一台新的望远(yuǎn)镜，这台太空望远镜(jìng)叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈(hā)勃(bó)望(wàng)远镜相同，但它(tā)的宽视场仪器提(tí)供的(de)视野(yě)是哈勃红外仪器(qì)的100倍。南希格雷斯罗(luó)曼(màn)太(tài)空望远镜其中一个关(guān)键的用途(tú)就是探索暗物(wù)质背后的奥(ào)秘，对于探(tàn)测的结(jié)果，我们(men)只能(néng)拭目以(yǐ)待了。费(fèi)米实验室粒子天体物理中心的科学5公里世界纪录多少 5公里世界纪录是几分钟家丹琥(hǔ)珀和贾森斯(sī)特芬研究(jiū)发现，如果暗物(wù)质(zhì)存在，它们极有(yǒu)可能(néng)拥有另一种神秘(mì)的效应(yīng)，这种暗物质效应，会支持(chí)宇宙当中(zhōng)生命(mìng)的(de)诞生(shēng)，或(huò)者说是生命进化的(de)一个重(zhòng)要因素。

如果这一理论得到(dào)进一步的证实(shí)，那么遍布(bù)宇(yǔ)宙当中的暗(àn)物(wù)质会不会意味着人类并不孤单呢？或许在(zài)宇宙当中某个(gè)角落的行星上，暗(àn)物质正在通过这(zhè)样的效应创造生命(mìng)。当然(rán)，这些推论的大前提是要先找到暗物(wù)质存在(zài)的实(shí)际证据。那么小伙伴(bàn)们(men)，你们(men)觉得(dé)暗物质到底存不(bù)存(cún)在呢(ne)？喜欢请点赞，你的(de)支(zhī)持(chí)是我更新的动力！

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