宇(yǔ)宙是“人为制造(zào)”的？为何(hé)会存(cún)在(zài)科(kē)学(xué)无法解释的“暗(àn)物质”？暗物(wù)质又究竟是什么(me)？人(rén)类为了寻找暗物质存在(zài)的证(zhèng)据，科(kē)学家(jiā)们在过去(qù)的(de)几十年当中进行了(le)超过50次的长期实验，但是却(què)没有发现任何的有效(xiào)证据。除了(le)一个地方(fāng)，在1687年出版的(de)自然哲(zhé)学数学原(yuán)理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有引力定律，它揭示了宇宙中天体运动(dòng)的规(guī)律。往后的几(jǐ)百(bǎi)年(nián)来，当(dāng)天(tiān)文学家们发现某(mǒu)些天(tiān)体运行轨道出现异常(cháng)，不符合万(wàn)有引力定律的时(shí)候(hòu)，他们就(jiù)会知道，周(zhōu)围一定(dìng)有未知的天体通过引(yǐn)力在摄动(dòng)它的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥(ào)本勒维耶就通过天王星运(yùn)行轨道(dào)的异常，推算并且发现了(le)海(hǎi)王星的存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王星的发现都是应用万有(yǒu)引力定律所(suǒ)取得(dé)重(zhòng)大天文成(chéng)就的(de)例子。海南是什么气候类型特点，海南是什么气候类型区但是这些发现都是在恒星系统(tǒng)的尺度当中，可当我(wǒ)们上升到(dào)星系或者是星团的尺(chǐ)度，事情就开始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物理学(xué)家弗里茨兹威基正(zhèng)在研(yán)究和测量后(hòu)发星系团(tuán)的质量。这(zhè)是一个由数千(qiān)个(gè)星系所组成的(de)巨大星(xīng)系(xì)团，这(zhè)些星系(xì)被引(yǐn)力束(shù)缚在一起。测(cè)量星(xīng)系(xì)团(tuán)的质量(liàng)一般(bān)会使用到两种方法，当两种方法(fǎ)结果一致，就可以确定其(qí)质量(liàng)的(de)范围(wéi)。

第一种是(shì)获得其"光度学的质量(liàng)"，需要的数据(jù)是测量各个星系的光度。

第二种(zhǒng)是动(dòng)力学质量(liàng)的计算，是利(lì)用光谱红移测量星系团中的各个星(xīng)系相(xiāng)对于星系团的运(yùn)动速度(dù)。当(dāng)测量结果出来之后(hòu)，兹(zī)威(wēi)基(jī)彻底懵了(le)，“动力学质量”竟然(rán)是“光(guāng)度学质量”的(de)400倍(bèi)。这(zhè)意味着(zhe)，后发座(zuò)星系团有99%的(de)质量消失(shī)了，或(huò)者说这99%的质量并(bìng)不以(yǐ)可见光的形式所存在，我们(men)无法看到。最诡(guǐ)异的(de)是，在测量速度的过(guò)程(chéng)中，兹威基发(fā)现星系团中很多星(xīng)系(xì)的(de)速度比理论上要快得多，按照(zhào)牛顿(dùn)的运动学定律(lǜ)，仅(jǐn)靠这些可见星系的质量所产(chǎn)生的引力是无法将它们束缚在星系(xì)团内的，它们早就应该(gāi)被抛出(chū)星(xīng)系团之外了，除非有一(yī)种神秘的力量在起作用(yòng)，这种(zhǒng)力量来源于某种隐形的物质。

据(jù)此，兹维基提出(chū)了这样(yàng)部分不(bù)可(kě)见的暗质，它不(bù)发散光、吸光、反射(shè)光(guāng)，但是它们(men)却占(zhàn)据着宇宙中绝(jué)大部分的(de)质量(liàng)。只是当时的人(rén)们对这(zhè)样的一种说法(fǎ)不(bù)屑(xiè)一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物质”这(zhè)个词才再一次出现。天文学家维拉(lā)鲁(lǔ)宾和肯特福特(tè)在(zài)观测仙女座(zuò)星系中的恒(héng)星运动(dòng)。理论上来说，距离中心越远的恒(héng)星在其轨道上的运行(xíng)速度就会越(yuè)慢(màn)。但是(shì)他们观(guān)测的(de)结(jié)果却(què)让人感到不(bù)可思(sī)议。

随着与(yǔ)中心距离(lí)的增加，恒星的(de)旋(xuán)转速度几(jǐ)乎保持不变(biàn)。可是根据牛顿的万(wàn)有引力定律(lǜ)，在星(xīng)系当中如果没有足(zú)够(gòu)大的(de)质量来(lái)吸(xī)引(yǐn)它们，这(zhè)些外(wài)围的恒星早(zǎo)就被甩到宇宙当中了。基于这种现象(xiàng)，科学家们会使用一种相对标准的方(fāng)法(fǎ)来(lái)解释(shì)暗物(wù)质的存在，这(zhè)种方(fāng)法(fǎ)就是(shì)测量(liàng)星(xīng)系当中气(qì)体在X轴上(shàng)距离星(xīng)系中(zhōng)心的距离，以(yǐ)及(jí)在Y轴上气体的(de)旋转速度。如果出(chū)现异常(cháng)的(de)结果，就认为是由暗物质(zhì)的力量进入其中。

于是科学(xué)家们通过射(shè)电望远镜测量了距离星(xīng)系中心更远距离的氢元素，发(fā)现它们的旋转速度并不符合牛顿(dùn)的力学定律。我们(men)的太阳(yáng)系(xì)也不例外，太(tài)阳系位(wèi)于银河系的第三悬臂之上，距离(lí)银河系中心2.6万光年，根据万有引力(lì)定律(lǜ)进(jìn)行计算，太阳(yáng)系的运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳(yáng)系正在以220千(qiān)米/秒的(de)速度围绕(rào)银(yín)河系旋转，这个(海南是什么气候类型特点，海南是什么气候类型区gè)实际速度远远(yuǎn)大于(yú)理论速度，那么产生以上这种向心加速度的(de)原(yuán)因很可能就是存在着(zhe)一种我们看不到的物质，是(shì)这些暗物质的引力(lì)效应将星系聚集在了(le)一起。

也是从这时开(kāi)始，越来越多的研究(jiū)人员开(kāi)始相(xiāng)信暗(àn)物质(zhì)的存(cún)在。科学家根据星系外恒星轨道(dào)的速度，估(gū)算(suàn)在(zài)星系当中暗物质的质量占整个星系质量的85%。但是(shì)，暗(àn)物质并不是唯一可以(yǐ)解(jiě)释这(zhè)个现(xiàn)象的(de)原因。在一项新的研(yán)究当中，科学家们发现，几乎没有(yǒu)引力效应的遥远恒(héng)星(xīng)之间，也会出现速度上的微(wēi)小(xiǎo)差异(yì)。另外(wài)，天文(wén)学家还(hái)发(fā)现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系(xì)距离(lí)地球大约2.5亿光年，大小和银(yín)河系不(bù)多，但是星(xīng)系当中存在的恒星数量却只有银(yín)河(hé)系的千分之一。

所以在理论(lùn)上(shàng)，该星(xīng)系必须存(cún)在(zài)暗物(wù)质，否(fǒu)则就会分崩离析。但是科学家们使用最先进的望远(yuǎn)镜对其进行了40个小时(shí)的详细(xì)测量之后，发现星系中(zhōng)的恒(héng)星运动(dòng)是(shì)可以用正常的物质和(hé)力学(xué)定律来解释的。那(nà)么又(yòu)有人提出，也许该星系的暗物(wù)质，已经被附近的另一个大星系(xì)剥(bō)离了。奇怪的是(shì)，它的附近没(méi)有任(rèn)何星系存在。造成这些现(xiàn)象的除了暗物质的假(jiǎ)说之外，另一(yī)种可能就(jiù)是人类对引(yǐn)力的理解(jiě)还不够全面，引(yǐn)力很可能在不同尺度空间中的工作方式是不同的，这意味着在行星(xīng)系尺度中(zhōng)的(de)天体会沿着它们的轨道，按照我们所理解的方(fāng)式运动。但是(shì)上升(shēng)到星系(xì)和星团(tuán)的尺度(dù)，引力之间的相互作用(yòng)则是不同的方式。对于在星系团之间的相互作用，科学家还(hái)引入了外部场效应的概念，指的是(shì)在数百(bǎi)万光年的(de)规模上(shàng)，巨(jù)大的质量之(zhī)间(jiān)会(huì)产生对彼此特(tè)殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需(xū)要对(duì)现在的物理定(dìng)律进行修正，这些发现也让(ràng)很(hěn)多人(rén)认为(wèi)暗物质(zhì)假说理论就此终结(jié)。但是(shì)在宇宙当中还有关于暗物质存在的其他(tā)的理论证据，这些(xiē)理论证据是蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年的(de)子弹星系团，由两个碰撞的星系(xì)团所组(zǔ)成(chéng)，类似这样的星(xīng)团(tuán)，它们大(dà)部(bù)分的普通质量都在(zài)星(xīng)系的气体当(dāng)中。当星团以1000万(wàn)公里/小时发生碰撞(zhuàng)的时候，星(xīng)际气体的相(xiāng)互作用就会导(dǎo)致温度的急剧升高，速度大幅(fú)降低。所以在理(lǐ)论上，在(zài)碰(pèng)撞之后(hòu)，子(zi)弹星系团大部分的质(zhì)量将位于所有这些气体所在的中间(jiān)区域。那么我们通过什(shén)么来验证它的质量(liàng)区(qū)域(yù)到底是不是集中在(zài)中间呢(ne)？前不久，詹姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传回了宇宙当中(zhōng)第一张(zhāng)全(quán)彩的高清(qīng)照片，在照片中(zhōng)我们(men)可以(yǐ)明显(xiǎn)地(dì)看到(dào)很多星(xīng)系(xì)似乎被拉伸产生了(le)巨大的形(xíng)变。其实这些(xiē)星系本身并不(bù)是真的被扭曲了，也不(bù)是(shì)韦伯望远镜出了什么问题，而是(shì)这样极遥远的天体(tǐ)和我们地(dì)球上的观测者之间。被一个质量(liàng)超(chāo)级巨大的(de)天(tiān)体遮挡，这(zhè)个超(chāo)大(dà)质(zhì)量(liàng)的东西(xī)的(de)引(yǐn)力，会使身后更遥远星系的光都发生了扭(niǔ)曲。这个现象就(jiù)是引力(lì)透镜效应。这个巨(jù)大的天体可能(néng)是超(chāo)大质量的黑(hēi)洞或者是(shì)暗物质。

所以(yǐ)当人们对(duì)子弹星系团观(guān)测的(de)时候，发现它(tā)的大质量区域并不是在中(zhōng)间，而是在(zài)两侧。所以最好的解释方法就是当星(xīng)团发生全部(bù)的碰撞时，可被观(guān)测到的(de)质量(liàng)气体被卡(kǎ)在(zài)了中间，暗物质(zhì)则直接通过(guò)了这(zhè)个区域，并在两(liǎng)边形成了引力透镜。对(duì)子弹星(xīng)系团的引力透镜研究(jiū)也(yě)被认(rèn)为(wèi)是暗物质存在的迄今为止(zhǐ)最好的理(lǐ)论证据。

除(chú)此之外(wài)，还(hái)有来自宇宙当中最古老(lǎo)的光。从宇宙大(dà)爆炸开(kāi)始，38万年之后，可见光(guāng)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，这些光在宇宙空间背景上(shàng)留下了各相同性的(de)微波辐射。其中(zhōng)红色的部(bù)分表示(shì)温度较高(gāo)的区域，蓝色则表示(shì)相对较冷的区域(yù)，但(dàn)实(shí)际上它(tā)们之间的温(wēn)差(chà)只有万(wàn)分之一。

科(kē)学家们(men)通过对前景背景(jǐng)分(fēn)离后的二值(zhí)图像(xiàng)进行连通域提取和(hé)标记(jì)之(zhī)后发现，如(rú)果宇宙(zhòu)当中没有暗(àn)物(wù)质，图形看起来不(bù)应该是这样的(de)，而随着暗物(wù)质的(de)增加，一些(xiē)峰值的幅度会(huì)减小，才变得(dé)看起来“和(hé)谐”。为了匹(pǐ)配宇宙(zhòu)微波背景辐射的测量值，我们需要(yào)的暗物质大约是普通(tōng)物(wù)质的5倍。这个数字与解释星系当中恒星运动所需要的暗物质比例是(shì)一致的。这就意味着。

用了一个简单的理论框架，就很好地(dì)解释了(le)很多不同(tóng)的(de)观(guān)测结果。而暗物质的本(běn)质就是(shì)宇宙当中存在着(zhe)某种(zhǒng)类(lèi)型的粒子，它(tā)们(men)不参与任何其他的电磁(cí)作用，只通过引力(lì)来相(xiāng)互作用。所(suǒ)以如果能够找(zhǎo)到这种粒子的(de)存(cún)在，就相当于(yú)找到了暗物(wù)质存在的(de)实际(jì)证据。这(zhè)种粒子到底(dǐ)是什(shén)么？科学(xué)家们已经提出(chū)了数十种的假(jiǎ)想(xiǎng)目标，而要寻找(zhǎo)这(zhè)些(xiē)不同(tóng)的目标粒子所需要的实验(yàn)方式也不(bù)相同。在过去的几十年当中，人类为(wèi)了寻找这(zhè)些看(kàn)不见(jiàn)、摸不到(dào)，几乎不会(huì)与常规物质相互作用的“暗物质”，科(kē)学家(jiā)们已经进行了超过50次的(de)实验，却没有任何(hé)实质性的发现，除了一个地方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处的地下矿井当(dāng)中(zhōng)，藏着地球上最大(dà)的(de)地学实验室(shì)，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有一个三层(céng)楼(lóu)高(gāo)的(de)探测(cè)器，一直致力(lì)于寻找暗物质粒子的(de)周期性震荡(dàng)。

自1997年以来，这(zhè)里的(de)科学家声(shēng)称观测到了某种信号。经过了20多(duō)年的数据收(shōu)集(jí)，人们发现了一(yī)个(gè)有趣(qù)的(de)事情。探测率会在每(měi)年的6月份达(dá)到峰(fēng)值，然后在11月降到(dào)最(zuì)低，而且在20年(nián)当中每年都是一样。一些科学(xué)家认为这可能是(shì)人(rén)类发现暗物质(zhì)的第(dì)一个直接证(zhèng)据。

但是为什(shén)么(me)暗物质会(huì)产(chǎn)生(shēng)周期性的年(nián)度信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系正(zhèng)在以220公里(lǐ)/秒的速度围绕着银(yín)河系进行移动，那么如果暗物(wù)质存在宇宙当(dāng)中(zhōng)，这意味(wèi)着我们也(yě)在以(yǐ)这样的速(sù)度在穿越着暗物质流，这个过程中会产生(shēng)相应的振荡，同(tóng)时地球又以30公里/秒的速度围绕太阳进行(xíng)旋(xuán)转。所以有半年的时间(jiān)，地(dì)球围绕太(tài)阳的方向(xiàng)与太阳环绕银(yín)河(hé)系的方向是一致的，而(ér)另外半(bàn)年则(zé)与之相反。

而在(zài)6月份的时候，地球与(yǔ)太阳的方向(xiàng)正好达到完全一致，这是理论上地球穿越暗物质流最(zuì)快的时段(duàn)。而在(zài)11月份，又恰好达(dá)到了最慢值(zhí)。尽(jǐn)管在实(shí)际的情况(kuàng)中，太(tài)阳系相对银河(hé)系的(de)平面呈现了60度的倾(qīng)斜，但是这并不(bù)影(yǐng)响这个理(lǐ)论的有效性(xìng)。

因此科学家认为(wèi)这(zhè)可以用来解释，研究人员们所观测到的周期(qī)性信号。当然也可能有其他的情况，造成这种年度周期(qī)信(xìn)号的(de)差异也(yě)可能是温度、湿(shī)度、土壤中的水分、高(gāo)山上的积(jī)雪，甚至连意(yì)大利游客的(de)数量也(yě)符(fú)合这个周期的规(guī)律(lǜ)。

所(suǒ)以(yǐ)，科(kē)学家(jiā)们又在南半球建立了一个几乎相(xiāng)同的实验室，这里的季节与(yǔ)之前的实验室正(zhèng)好相(xiāng)反(fǎn)，而在这(zhè)里(lǐ)，地球穿过(guò)暗物质流的运动特征和第一(yī)个实(shí)验室是一样的。

因(yīn)此，如(rú)果在这里可以(yǐ)得到相同的信号，就(jiù)可以(yǐ)成为暗物质所存在的非常有力(lì)的证据了(le)。但是由于这个实验室刚刚建成(chéng)不(bù)久，所以截(jié)至目前还无法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发(fā)射一台(tái)新的望远镜(jìng)，这台太空望远镜叫做(zuò)“南(nán)希格雷斯罗曼(màn)”，它的主镜(jìng)大小跟(gēn)哈勃望远镜相(xiāng)同，但它的(de)宽视(shì)场(chǎng)仪器提供的视(shì)野是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南(nán)希格雷斯(sī)罗(luó)曼(màn)太空望远镜其中一(yī)个关键(jiàn)的用途(tú)就(jiù)是探索(suǒ)暗物质背(bèi)后的(de)奥秘，对于探测的结果(guǒ)，我们只能拭目以(yǐ)待了。费米实(shí)验室粒子天体物(wù)理中心的科学家丹(dān)琥珀和贾森(sēn)斯(sī)特芬研究发现，如(rú)果暗物质存在，它们极有可(kě)能拥有(yǒu)另(lìng)一种神秘的效应，这种暗物质效应，会支持(chí)宇宙(zhòu)当中生命的诞生，或者(zhě)说是(shì)生(shēng)命进化的一个重要因素(sù)。

如果这一理论(lùn)得到进一步(bù)的(de)证实(shí)，那么遍布宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)的暗物(wù)质会不会意(yì)味着人(rén)类并不孤单呢(ne)？或许(xǔ)在宇宙当中某个角落(luò)的行星上(shàng)，暗(àn)物质正在(zài)通过这(zhè)样的(de)效应创造生(shēng)命(mìng)。当然，这些(xiē)推(tuī)论的大前提是要(yào)先找到暗物质存在(zài)的实际证据(jù)。那么小(xiǎo)伙伴们，你们觉(jué)得暗物质(zhì)到底存(cún)不存在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你的(de)支持是我更新的(de)动力！

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