宇宙是“人为制造”的？为何(hé)会(huì)存在科学(xué)无法解释(shì)的“暗物(wù)质”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻(xún)找暗物质存在(zài)的证据(jù)，科学家们在(zài)过去的几十年当(dāng)中进行了超过(guò)50次的(de)长期实验，但是(shì)却没有发现任何的有效(xiào)证据。除了(le)一个地方，在1687年出版的自(zì)然哲学数(shù)学原理一(yī)书中，埃萨克牛(niú)顿发(fā)表了(le)万有引力定律，它揭示了(le)宇宙(zhòu)中(zhōng)天体运动的规律。往后(hòu)的几百年来，当天文学家们(men)发现某些天体运行轨道出现异常，不符合万有引(yǐn)力定律的时候，他(tā)们(men)就会知道，周围一(yī)定(dìng)有未知的天体通(tōng)过引(yǐn)力在摄动(dòng)它的轨道。比如在1发小是男的还是女的啊 发小是指什么关系846年，奥本勒(lēi)维耶就(jiù)通(tōng)过天王星运行轨(guǐ)道的异(yì)常，推算并且(qiě)发现了海王(wáng)星的存(cún)在。另外(wài)，哈雷彗星、冥(míng)王(wáng)星的发现都是(shì)应用万有引力定律所取得重大(dà)天文成就的例子。但是这些(xiē)发现都是在恒星系统(tǒng)的(de)尺(chǐ)度当中(zhōng)，可(kě)当我们(men)上升到星系或者是星团的尺(chǐ)度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理(lǐ)学(xué)家弗里茨兹威基正在研究和测量后发星系团的质量。这是一(yī)个由数千个星(xīng)系所(suǒ)组成(chéng)的巨(jù)大星系团，这些星系被引(yǐn)力束(shù)缚在一起。测量(liàng)星系(xì)团的(de)质量一般会使用到两种方法，当两种方(fāng)法结果(guǒ)一致，就可(kě)以确(què)定其质量(liàng)的范围(wéi)。

第一种(zhǒng)是(shì)获得其"光(guāng)度学(xué)的质量(liàng)"，需要的数据是测量各个星(xīng)系的光度。

第二种是动力学(xué)质量的(de)计算，是利(lì)用光谱(pǔ)红移测量星(xīng)系(xì)团中的各个(gè)星系相对于星(xīng)系团的运动速度。当测量结果(guǒ)出来(lái)之(zhī)后，兹威基彻底懵(měng)了，“动力学质量”竟然(rán)是“光度学(xué)质量”的(de)400倍(bèi)。这意味着，后发座星系团有(yǒu)99%的(de)质量消失了，或者说(shuō)这(zhè)99%的质量并不以可见(jiàn)光的形式所(suǒ)存(cún)在，我们无(wú)法(fǎ)看到。最诡异的(de)是，在测量(liàng)速度的过程中(zhōng)，兹威基发现星(xīng)系(xì)团中很(hěn)多(duō)星(xīng)系的速度比(bǐ)理论上(shàng)要快得多，按照牛(niú)顿的运动学定律，仅靠这些可见星系的(de)质量(liàng)所产生(shēng)的引力是无(wú)法将(jiāng)它(tā)们束缚(fù)在(zài)星系团内的，它们早就应该被抛出星系团(tuán)之(zhī)外了，除(chú)非有(yǒu)一(yī)种(zhǒng)神(shén)秘的力(lì)量在(zài)起作用，这(zhè)种力量来源于某(mǒu)种隐形的物质。

据(jù)此，兹维(wéi)基提出了这(zhè)样部(bù)分(fēn)不可见(jiàn)的(de)暗质，它不发散光、吸光、反(fǎn)射光(guāng)，但是它(tā)们却占据(jù)着宇宙中(zhōng)绝大(dà)部分的质量。只是(shì)当时的(de)人们(men)对这样(yàng)的一种说法不屑(xiè)一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗(àn)物质”这个词才再一(yī)次出现。天文学家维拉(lā)鲁(lǔ)宾和肯特福特在(zài)观测仙女座(zuò)星系(xì)中(zhōng)的(de)恒星运动。理论上来说(shuō)，距(jù)离中心越远的恒星在其轨道上(shàng)的运行速度就会越慢。但是他(tā)们(men)观测(cè)的(de)结果却让(ràng)人感(gǎn)到不可(kě)思议。

随着与(yǔ)中心距离的增(zēng)加，恒星的旋(xuán)转速度几(jǐ)乎保(bǎo)持不变。可是根据牛顿的万有引力定律，在星系当中(zhōng)如果没(méi)有足(zú)够(gòu)大(dà)的质量来吸引(yǐn)它(tā)们，这些外围的(de)恒星早(zǎo)就被甩到(dào)宇宙当中(zhōng)了。基于这种现象(xiàng)，科(kē)学家们会使用一(yī)种相对标准的(de)方法来(lái)解释暗物质(zhì)的存(cún)在，这种方法就(jiù)是测量星系(xì)当中气体在X轴上距离(lí)星(xīng)系中心的距离，以及(jí)在(zài)Y轴(zhóu)上气体(tǐ)的旋转速(sù)度。如(rú)果出现(xiàn)异常的(de)结果，就认为是(shì)由暗物质的力量进入(rù)其中。

于是(shì)科(kē)学家们通过射电望(wàng)远(yuǎn)镜测量了距(jù)离星系(xì)中心更(gèng)远距离的氢元素，发(f发小是男的还是女的啊 发小是指什么关系ā)现它(tā)们的旋转速度并不(bù)符合牛顿的力学定律。我们的(de)太阳系也不例(lì)外，太阳(yáng)系(xì)位于(yú)银河系的第三(sān)悬臂之(zhī)上(shàng)，距离银河系(xì)中心2.6万光年，根据(jù)万有引力定律(lǜ)进行计算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实(shí)际上，太阳系正在以(yǐ)220千米(mǐ)/秒的(de)速度围绕(rào)银河(hé)系旋转(zhuǎn)，这个实(shí)际速度远远大于理论速度，那么产生以上这种向(xiàng)心加速度(dù)的(de)原因(yīn)很(hěn)可(kě)能就是(shì)存在(zài)着(zhe)一种我们看不到的物(wù)质(zhì)，是这些暗物质的引(yǐn)力效应将(jiāng)星系聚(jù)集在了一起。

也是从这时(shí)开始，越来(lái)越多的研(yán)究(jiū)人员(yuán)开始相信暗物质的存在。科学家(jiā)根据星系外恒星轨道的速度，估算在星系当(dāng)中暗(àn)物质(zhì)的质量占整(zhěng)个星系质量的85%。但(dàn)是，暗(àn)物质并不是唯一(yī)可以(yǐ)解释这个现象的(de)原因。在一项新的(de)研(yán)究(jiū)当(dāng)中，科学家们发现，几乎没有(yǒu)引力效应的遥远恒星之间(jiān)，也会出(chū)现速度上的微小差异(yì)。另外(wài)，天文学家还发现(xiàn)了一个反常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系(xì)距离地球大约(yuē)2.5亿光年，大小和银河(hé)系不(bù)多，但是星(xīng)系(xì)当中(zhōng)存在的恒星数量却只(zhǐ)有银河系(xì)的千(qiān)分之(zhī)一。

所(suǒ)以在(zài)理(lǐ)论上，该星系必须存(cún)在暗(àn)物质，否(fǒu)则(zé)就会分崩(bēng)离(lí)析。但是科学家们使用最(zuì)先进的(de)望远(yuǎn)镜对(duì)其进行了40个(gè)小时的详细测量(liàng)之后，发(fā)现星系中的恒(héng)星运动是可以(yǐ)用正常的物(wù)质(zhì)和力学定律来解(jiě)释的。那(nà)么又有(yǒu)人提出，也许该星系的暗物(wù)质，已经被附近的另一个大星系(xì)剥离了。奇(qí)怪的是，它的(de)附近没有任何星系存在(zài)。造(zào)成这些(xiē)现(xiàn)象的除(chú)了(le)暗物(wù)质的假说(shuō)之外，另一种可能(néng)就是(shì)人类对引力的理(lǐ)解还不够全面，引力很可能在(zài)不同(tóng)尺度空(kōng)间中的(de)工作方式(shì)是不同的，这意味着(zhe)在行星系尺度中的天(tiān)体会沿着它们的(de)轨(guǐ)道，按照我们所(suǒ)理解的(de)方式(shì)运(yùn)动。但是上(shàng)升到(dào)星系和星(xīng)团的尺度，引力之间(jiān)的相互作用则是不同的方式(shì)。对于在(zài)星(xīng)系团之间的相互作(zuò)用(yòng)，科学(xué)家还引入了外(wài)部场效应的(de)概念，指的是(shì)在数百(bǎi)万(wàn)光年的规模上，巨(jù)大的质量(liàng)之间会产生对彼此特殊(shū)的效果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果(guǒ)MOND蒙德(dé)理论成立，这(zhè)意味着我们需要对(duì)现在的物理定(dìng)律进行修正(zhèng)，这些发现也让(ràng)很多人认为暗(àn)物质假说理论就此(cǐ)终结(jié)。但是(shì)在宇宙当(dāng)中(zhōng)还有关于暗物质存在的其(qí)他的理(lǐ)论(lùn)证据(jù)，这些理论证据是蒙德理论所没法解释的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光年的子弹星系团，由(yóu)两(liǎng)个碰撞(zhuàng)的(de)星系团所组成，类似这样(yàng)的星团，它们(men)大(dà)部分(fēn)的普通质量(liàng)都在星系的(de)气体当中(zhōng)。当(dāng)星团以1000万公里/小时发生碰(pèng)撞的时候，星际气体的相互作用就会导致温度的急剧升高，速度大幅降低(dī)。所(suǒ)以在理论(lùn)上，在碰撞之(zhī)后，子弹星系(xì)团大部(bù)分的(de)质量将位于所有这(zhè)些气体所在的中(zhōng)间区域。那么我们通过(guò)什么来验证(zhèng)它(tā)的质(zhì)量区域到(dào)底是(shì)不是集(jí)中在中间呢？前(qián)不久，詹(zhān)姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜传(chuán)回了宇(yǔ)宙当中第(dì)一张全彩(cǎi)的高清照片，在照片中我们可以明显地看到很(hěn)多星系(xì)似乎被(bèi)拉(lā)伸产(chǎn)生了巨大的形(xíng)变。其实这些星系本(běn)身并不是(shì)真(zhēn)的被扭曲(qū)了，也(yě)不(bù)是韦伯望远镜出了(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者之(zhī)间(jiān)。被一个(gè)质量超级巨(jù)大的天体遮挡，这个超(chāo)大质(zhì)量(liàng)的东西(xī)的引力(lì)，会使身(shēn)后更遥远星系(xì)的光都发生了(le)扭曲。这个(gè)现象就是(shì)引力(lì)透(tòu)镜效(xiào)应(yīng)。这个巨大(dà)的天体可能是(shì)超大(dà)质量(liàng)的(de)黑洞或者是(shì)暗物质。

所以当人(rén)们对子(zi)弹(dàn)星系团观测的(de)时候，发现(xiàn)它的(de)大质量区域(yù)并不是在中间，而是(shì)在两侧。所(suǒ)以最好的解释方法就是当星(xīng)团(tuán)发生全部的碰撞时，可被观测(cè)到(dào)的质量气体被卡在(zài)了(le)中间，暗物质则直接通过了这个(gè)区域，并在(zài)两(liǎng)边形成了引力透镜。对子弹(dàn)星系(xì)团(tuán)的引力(lì)透镜(jìng)研(yán)究也被认为是暗(àn)物质存在的迄(qì)今为(wèi)止最好(hǎo)的理论证(zhèng)据(jù)。

除此之外，还有(yǒu)来自宇宙当中(zhōng)最古老的光(guāng)。从宇宙(zhòu)大爆(bào)炸开始，38万年之后，可(kě)见光(guāng)终于可以畅通无阻地穿越在宇(yǔ)宙当(dāng)中了。经(jīng)过(guò)了130多亿年之后，这(zhè)些光(guāng)在(zài)宇宙空间背景上(shàng)留下(xià)了各相同性的微波辐射(shè)。其中红(hóng)色的部分(fēn)表示温(wēn)度较高的区(qū)域，蓝色则表示相对(duì)较(jiào)冷的区域，但实际上它(tā)们之间(jiān)的温(wēn)差只有万分之一。

科(kē)学(xué)家(jiā)们通过对(duì)前景(jǐng)背景(jǐng)分(fēn)离后(hòu)的(de)二值(zhí)图像进(jìn)行连(lián)通域提取和标(biāo)记之(zhī)后(hòu)发现(xiàn)，如果宇宙(zhòu)当中没有暗(àn)物质，图形看起来不应该是这样的，而(ér)随着暗物质的(de)增加，一些(xiē)峰值的幅度会(huì)减小(xiǎo)，才变得看(kàn)起来“和谐(xié)”。为(wèi)了(le)匹配宇宙(zhòu)微波背景辐(fú)射的测(cè)量值，我们(men)需要的暗物(wù)质大约是普通(tōng)物质的5倍(bèi)。这(zhè)个(gè)数(shù)字与解释星系当中恒(héng)星运动所需要的暗(àn)物质比例是(shì)一(yī)致的。这(zhè)就意味着。

用(yòng)了一(yī)个简单的理论框架，就很好地解释了很(hěn)多不同(tóng)的观测结果(guǒ)。而暗物(wù)质的本质就是宇宙当中存在(zài)着某种(zhǒng)类型的(de)粒子，它们不参与(yǔ)任何(hé)其他的电磁作用，只通(tōng)过引力来相互作用(yòng)。所以如果能够找到这种粒子的存(cún)在，就相(xiāng)当于找到(dào)了暗(àn)物质存在的(de)实际证据(jù)。这种粒子到(dào)底是什(shén)么？科学家们已经(jīng)提出了数十(shí)种的假想目(mù)标(biāo)，而(ér)要寻(xún)找这些(xiē)不同的目标粒子(zi)所需要的实验方式(shì)也不相(xiāng)同。在过去的几十年当中(zhōng)，人类(lèi)为了寻找(zhǎo)这些(xiē)看(kàn)不(bù)见、摸(mō)不到，几乎不会与常规物(wù)质相互作用(yòng)的(de)“暗物质”，科学家们已(yǐ)经进行了超过50次(cì)的实(shí)验，却没有(yǒu)任何实质性的发现，除(chú)了一(yī)个(gè)地方，意大利的格兰萨索(suǒ)山，隶(lì)属于阿尔卑斯山(shān)脉(mài)。

在(zài)山下1400米处的地下矿(kuàng)井当中，藏着地球上最(zuì)大(dà)的地学实验室(shì)，这(zhè)个(gè)实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直致(zhì)力于寻找(zhǎo)暗物质粒子的(de)周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学(xué)家声称观测到了某种信(xìn)号。经过了20多年的数据收集，人们发现(xiàn)了一个有趣的事情。探测率会在每(měi)年的6月份(fèn)达到(dào)峰值，然后在11月(yuè)降到最低(dī)，而且在20年当中(zhōng)每年都是一(yī)样(yàng)。一些(xiē)科学家认(rèn)为这可能是人类发现(xiàn)暗物质的第一(yī)个直接证(zhèng)据。

但是(shì)为(wèi)什么暗物质会产(chǎn)生周期(qī)性的年度信号(hào)呢？刚才我们讲(jiǎng)了太(tài)阳系(xì)正在以220公里/秒(miǎo)的速度围绕(rào)着银河系进行移(yí)动，那么如果(guǒ)暗物质存在(zài)宇宙当中，这意(yì)味着我们也在以这样的速(sù)度(dù)在穿越着暗物质流，这个(gè)过程中会产(chǎn)生相应的振荡，同时地(dì)球又以30公里/秒的速度围绕太阳进(jìn)行旋转(zhuǎn)。所以有(yǒu)半年的时(shí)间，地(dì)球围绕太(tài)阳的方向与太阳环绕银河系的方向是一致的，而另外半(bàn)年(nián)则与(yǔ)之相反。

而在6月份的时候，地球与太(tài)阳(yáng)的(de)方向正好达到完(wán)全一致，这是理论(lùn)上地球(qiú)穿越暗物质流最(zuì)快的时(shí)段。而在11月份，又恰(qià)好达(dá)到了最慢(màn)值。尽管(guǎn)在实际的情况中(zhōng)，太(tài)阳系相(xiāng)对银河(hé)系的平面呈(chéng)现了60度的倾(qīng)斜(xié)，但(dàn)是这并不影响(xiǎng)这(zhè)个(gè)理论的(de)有效性。

因此科学家认为这可以用来解释(shì)，研究(jiū)人员们所观测到的周(zhōu)期性(xìng)信(xìn)号。当然也可(kě)能有其(qí)他的情况，造成这(zhè)种年(nián)度(dù)周(zhōu)期信(xìn)号的差异也可能是(shì)温度、湿度、土壤中的水分、高(gāo)山上(shàng)的积雪，甚至连(lián)意大利游客(kè)的数量(liàng)也符合这个周(zhōu)期的(de)规律。

所以，科学家们又在南半球(qiú)建立了一个几乎(hū)相同的(de)实(shí)验室，这里的(de)季节(jié)与之前的实验室正好(hǎo)相(xiāng)反，而(ér)在这里，地球穿过暗物质流的运动(dòng)特征(zhēng)和第一(yī)个实验室(shì)是一(yī)样的。

因此，如(rú)果在这里可以得(dé)到相同的信号(hào)，就可以成为暗物质所存在的非常有力的(de)证据了。但是由于这个实验室刚刚建成(chéng)不久，所以截至目前还无法提供相(xiāng)应的数据支持(chí)。另外(wài)，在2025年，NASA将(jiāng)会发(fā)射(shè)一(yī)台新的望(wàng)远镜，这(zhè)台太(tài)空望远镜叫做“南希格雷(léi)斯罗曼”，它的(de)主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但(dàn)它的宽视场仪(yí)器提供的视(shì)野是哈勃红外(wài)仪器(qì)的100倍。南(nán)希格(gé)雷斯罗曼太空(kōng)望远镜其中一个关键的用途就是探索暗物质背后(hòu)的奥(ào)秘，对于(yú)探测的结(jié)果，我们只能拭目(mù)以(yǐ)待(dài)了。费(fèi)米实(shí)验室(shì)粒子天体(tǐ)物理(lǐ)中心(xīn)的科学(xué)家丹琥(hǔ)珀和(hé)贾森(sēn)斯特芬研(yán)究(jiū)发现，如果暗物质存在，它们极(jí)有可能拥有另一种神秘的(de)效应，这种暗物质效应(yīng)，会支持宇宙当(dāng)中生命的(de)诞生，或(huò)者说是生命进化的一个(gè)重(zhòng)要因素。

如果这一理论得到(dào)进一步的(de)证实，那(nà)么遍布宇(yǔ)宙当中的暗物质(zhì)会不会(huì)意味着(zhe)人类并(bìng)不孤单(dān)呢？或(huò)许在(zài)宇宙当(dāng)中某个角落(luò)的行星上，暗物(wù)质正在通过这样(yàng)的效(xiào)应创造(zào)生命。当然，这(zhè)些推论的大前提(tí)是要先找到暗物质存在(zài)的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物(wù)质到底存不存在呢？喜欢(huān)请(qǐng)点赞(zàn)，你的支持是我(wǒ)更新的(de)动力！

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