宇宙是“人为制造”的？为(wèi)何会存在科学无法(fǎ)解释(shì)的“暗(àn)物(wù)质”？暗(àn)物质又(yòu)究竟(jìng)是什么？人类为了寻找暗(àn)物质存在的证据，科(kē)学家们(men)在(zài)过去的几十年当中进行了超过50次(cì)的长期实验，但(dàn)是却没(méi)有发现任何的有效证据。除了一个地方，在1687年出版的自然哲(zhé)学数(shù)学原理一书中，埃萨克牛(niú)顿(dùn)发表(biǎo)了(le)万有引力(lì)定律(lǜ)，它(tā)揭示(shì)了宇(yǔ)宙中天体运动的规律。往(wǎng)后的几百年来，当天文(wén)学家们发现某些天体运行轨道出现异常(cháng)，不符合万(wàn)有引力定律的时(shí)候，他们(men)就会知道，周围一定有未知的天体通(tōng)过(guò)引力在摄动(dòng)它的轨道。比如在1846年，奥(ào)本(běn)勒维耶就通(tōng)过天王星运行轨道的异常(cháng)，推算并(bìng)且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的(de)发(fā)现都是(shì)应(yīng)用万有(yǒu)引力定律所取(qǔ)得重大天文成(chéng)就的例(lì)子。但是这(zhè)些发现都(dōu)是在恒(héng)星系(xì)统的尺度当中，可当我们上升到星(xīng)系或者是星团的(de)尺度，事情就(jiù)开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正在(zài)研究(jiū)和(hé)测量后发星系团(tuán)的质量(liàng)。这是(shì)一个(gè)由数千个星系所(suǒ)组(zǔ)成的巨(jù)大(dà)星系团，这些(xiē)星系(xì)被(bèi)引力束缚在一起。测量星系(xì)团的(de)质量一般会使用(yòng)到两种(zhǒng)方法，当两种(zhǒng)方法结果一致，就可以(yǐ)确(què)定(dìng)其质量的范围。

第(dì)一种(zhǒng)是获得其"光度学的质量"，需(xū)要的数据是(shì)测(cè)量各个星系的光度。

第(dì)二种是动力学质量的(de)计算(suàn)，是利用光谱红移测量星系团中的各个星(xīng)系相对于星(xīng)系(xì)团(tuán)的运动速度。当测量结果出来(lái)之后，兹(zī)威基彻底懵了，“动力(lì)学质量”竟然是“光度学(xué)质(zhì)量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量并不以可见光的形式所(suǒ)存在，我们无法看到(dào)。最诡异的是，在测量速度(dù)的(de)过程中，兹威基发现星系团中很多星(xīng)系的速度比(bǐ)理论上要快(kuài)得多，按照牛(niú)顿的运动学定(dìng)律，仅靠这些可见(jiàn)星系(xì)的质量所产生的引力是(shì)无法将它(tā)们束(shù)缚在星(xīng)系团内的，它们早就(jiù)应该被抛(pāo)出星系团之外(wài)了，除非有一种神秘的力(lì)量在起(qǐ)作用，这种力量来源于某种隐形的物质。

据此，兹维(wéi)基提出了这样部分不(bù)可见(jiàn)的暗质，它不发散(sàn)光、吸光、反射光，但是它(tā)们却占据(jù)着宇宙中绝大部分的质量(liàng)。只是当时的人们对(duì)这(zhè)样的一(yī)种说法不屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物质”这(zhè)个词(cí)才再(zài)一次出现。天文学家维(wéi)拉鲁宾和肯特(tè)福特在观测(cè)仙女座(zuò)星(xīng)系中的恒星(xīng)运动。理论上来说，距离中心越远的恒星在其轨道(dào)上的运(yùn)行速(sù)度(dù)就会越慢。但(dàn)是(shì)他们(men)观测的结(jié)果却让人感(gǎn)到不(bù)可思议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转(zhuǎn)速度几乎保(bǎo)持不变。可是(shì)根据牛顿的(de)万有引力定律，在(zài)星系(xì)当(dāng)中如(rú)果没有足够(gòu)大的质量来(lái)吸(xī)引它们，这些外(wài)围的恒星早(zǎo)就被(bèi)甩到宇宙(zhòu)当(dāng)中了。基于这种现(xiàn)象，科学家(jiā)们会使用一种相对标准台湾是省还是市 台湾是省会吗(zhǔn)的(de)方法来解释暗物质的存在，这种方法就是(shì)测量星系当中气体在(zài)X轴上距离(lí)星系中心的距(jù)离，以及在Y轴上气(qì)体(tǐ)的旋转速度。如果出现异常的结果，就认(rèn)为是由暗物质(zhì)的力量进入(rù)其(qí)中。

于是科学(xué)家们通过射电望远镜测量了距离(lí)星系中(zhōng)心更远距(jù)离的氢元素，发现它们(men)的旋转速度并不符合(hé)牛顿的(de)力学定律。我们的太阳系也不例外，太阳系位于银河系的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万(wàn)光年(nián)，根据(jù)万有(yǒu)引(yǐn)力定律(lǜ)进(jìn)行计(jì)算，太阳(yáng)系的运(yùn)行速度(dù)应该是160千米(mǐ)/秒，但实(shí)际上，太阳(yáng)系(xì)正(zhèng)在以220千米/秒的速度围绕银河(hé)系(xì)旋转，这个实际速度(dù)远远大于理论(lùn)速度，那么(me)产生(shēng)以上这种向心加速度(dù)的原因很(hěn)可能就是存在(zài)着(zhe)一种我们看不(bù)到的物质(zhì)，是这些暗物(wù)质的引力(lì)效应将星系聚集在了一起(qǐ)。

也是从这(zhè)时开始，越(yuè)来越多的(de)研究人员开(kāi)始相信(xìn)暗物(wù)质的存在。科学家根(gēn)据星系外恒星轨道的速(sù)度，估算在(zài)星系当中暗(àn)物(wù)质的质(zhì)量占整个(gè)星系质量的85%。但是(shì)，暗物(wù)质并不是(shì)唯一可以解释这个现象的原因。在一项新的研究(jiū)当中(zhōng)，科学家们发现，几(jǐ)乎没有(yǒu)引力效(xiào)应(yīng)的遥(yáo)远恒(héng)星之间，也会出现速度(dù)上的微小差异。另外(wài)，天文(wén)学家还发现了一个反常的(de)星系，叫(jiào)做Agc114905。这(zhè)个(gè)星系距离(lí)地球大约2.5亿光年，大小和银河系不(bù)多，但是星(xīng)系当中存在的恒(héng)星数(shù)量却只有(yǒu)银河系的千分之(zhī)一。

所以在理论(lùn)上(shàng)，该(gāi)星系必须存(cún)在(zài)暗(àn)物质，否(fǒu)则就会分(fēn)崩(bēng)离析。但是科学家们使用最先进的望远镜(jìng)对(duì)其进行了40个小时的详细测(cè)量之后，发现(xiàn)星系(xì)中的恒(héng)星(xīng)运动(dòng)是可以用正常的物质(zhì)和(hé)力学定(dìng)律来(lái)解释的。那么(me)又(yòu)有人提出，也许该星系的暗物(wù)质，已经被(bèi)附近的另(lìng)一个(gè)大星系剥离了。奇怪的是，它(tā)的(de)附近没有任何星系存在。造成这(zhè)些现象的除了暗物质的假(jiǎ)说之外，另一(yī)种可(kě)能(néng)就(jiù)是人类对引力的理解还不够全(quán)面，引力很可(kě)能在不同尺度空间中(zhōng)的(de)工作方式是不同(tóng)的，这意味着在行(xíng)星系尺(chǐ)度(dù)中的天(tiān)体会沿着它们的(de)轨道，按(àn)照我们所(suǒ)理解的方式运动(dòng)。但是上升到星系和星(xīng)团的尺度，引力之间(jiān)的(de)相互(hù)作(zuò)用(yòng)则是不同(tóng)的(de)方(fāng)式。对于在星系团(tuán)之(zhī)间的相互作用，科学(xué)家还引入了外部场(chǎng)效应的概念，指的是在数百万光年的规模(mó)上(shàng)，巨大的质量之间(jiān)会产生对彼(bǐ)此特殊的效(xiào)果(guǒ)，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意味着我们(men)需要(yào)对(duì)现在的(de)物理定律进行(xíng)修正，这些发现也(yě)让很多人认为暗物质假说理论就此终(zhōng)结。但是在宇(yǔ)宙当中(zhōng)还有关于暗物质存在的其他(tā)的理论证据，这些理论证据是蒙德(dé)理(lǐ)论(lùn)所没法解释(shì)的“引力透镜(jìng)”。

径向(xiàng)距离(lí)为(wèi)37亿光(guāng)年的子弹星系团，由两个碰撞的(de)星(xīng)系团所组成，类(lèi)似这样的星团，它(tā)们大(dà)台湾是省还是市 台湾是省会吗部分的普通质(zhì)量都在星系的(de)气体当中(zhōng)。当星团(tuán)以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰(pèng)撞的时候，星际气体的(de)相(xiāng)互作(zuò)用(yòng)就会导致温度的急剧升高，速度(dù)大幅降低。所以在理论上，在碰(pèng)撞之(zhī)后，子弹星(xīng)系(xì)团大部(bù)分的(de)质(zhì)量将(jiāng)位于所有这些气(qì)体所在(zài)的中间区域。那么(me)我(wǒ)们通过什(shén)么来验(yàn)证它的质量区(qū)域(yù)到(dào)底是不是(shì)集(jí)中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空(kōng)望远镜传回了宇宙当中(zhōng)第一张全彩(cǎi)的高清(qīng)照片，在照片中我们可以明(míng)显(xiǎn)地看到很多星系似(shì)乎被拉(lā)伸产生了巨大的形变。其(qí)实这些(xiē)星系(xì)本(běn)身并不是真的被扭曲了，也不(bù)是韦伯望远镜(jìng)出(chū)了什(shén)么问题，而是这样极遥远的天(tiān)体和我(wǒ)们地球上的观测者之间。被一(yī)个(gè)质(zhì)量(liàng)超(chāo)级巨大的天体遮挡(dǎng)，这个超(chāo)大(dà)质(zhì)量的东西的引力，会使身(shēn)后更(gèng)遥(yáo)远星系的光都发生了扭(niǔ)曲。这个现象就是(shì)引力透镜效(xiào)应。这个(gè)巨大的(de)天体可能是超大质量(liàng)的黑洞(dòng)或者是暗物质。

所以当人们对子弹星系团观(guān)测的时候，发现(xiàn)它(tā)的大(dà)质(zhì)量(liàng)区域并不(bù)是在中间(jiān)，而是在两(liǎng)侧(cè)。所以最好的解释方法(fǎ)就是当(dāng)星团发生全部的碰撞时，可(kě)被(bèi)观测到的(de)质(zhì)量(liàng)气体被(bèi)卡在了中间，暗(àn)物(wù)质则直接通过了这个(gè)区域，并(bìng)在两(liǎng)边形成了(le)引力透镜。对子弹星(xīng)系团的引(yǐn)力透镜(jìng)研究也(yě)被认为是暗物质存在的迄今为止最好的理论证据。

除此之外(wài)，还(hái)有来自(zì)宇宙当(dāng)中最(zuì)古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终于可以畅通(tōng)无(wú)阻(zǔ)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(kōng)间背(bèi)景上留下了各相同性(xìng)的(de)微波辐射。其中红色(sè)的部分(fēn)表示温(wēn)度较高的区域，蓝色则(zé)表示相对较冷的区域(yù)，但(dàn)实(shí)际上它(tā)们之间(jiān)的温(wēn)差只(zhǐ)有万分之一。

科(kē)学家(jiā)们(men)通过对前景背景分离后(hòu)的二值图像进行连通域(yù)提取和标记之后发(fā)现(xiàn)，如果宇宙当中没有(yǒu)暗物质，图形看起来不应该是(shì)这样的，而随着暗物质的增加，一(yī)些峰值的幅度会减小，才变得看起来(lái)“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的(de)测量(liàng)值，我们需要的暗物质大约是普通物质的(de)5倍。这(zhè)个数(shù)字与解释星系当中恒星运动(dòng)所需要的暗(àn)物质(zhì)比例(lì)是一致(zhì)的。这就意味着。

用(yòng)了一个简单的理论框架，就很好(hǎo)地解释了很多不(bù)同的观(guān)测结果(guǒ)。而暗物质的(de)本(běn)质就是宇(yǔ)宙当中存在着某种类(lèi)型(xíng)的粒子，它们不参与任何其(qí)他的电磁作用，只通过引力来(lái)相互作(zuò)用。所以如果能够找到这种粒子(zi)的存在(zài)，就相当于找(zhǎo)到了暗台湾是省还是市 台湾是省会吗物质存(cún)在的实际证据(jù)。这种粒(lì)子(zi)到底是什么(me)？科学家们已经提出了数十种的假(jiǎ)想(xiǎng)目标，而要寻找这些不同的目(mù)标粒子所需(xū)要的实(shí)验方式也不相同(tóng)。在过去(qù)的(de)几(jǐ)十(shí)年当中，人(rén)类为了寻找这(zhè)些看不见、摸不到，几乎不会(huì)与常规物质相互作用的“暗物质”，科学家们(men)已(yǐ)经进(jìn)行了超过50次的(de)实验，却没有任(rèn)何实(shí)质性(xìng)的(de)发现，除(chú)了(le)一个地方(fāng)，意(yì)大(dà)利的格兰萨索山(shān)，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处(chù)的地下矿井(jǐng)当中，藏着地球上最大的地学(xué)实(shí)验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)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的周期(qī)性震荡。

自1997年以来(lái)，这里(lǐ)的科学家声(shēng)称观测到了某种(zhǒng)信号。经过了20多年的(de)数据(jù)收集，人们发现了一个有(yǒu)趣的事情。探(tàn)测率会在每年的6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当中每年(nián)都(dōu)是一样。一些科学(xué)家认为这(zhè)可(kě)能是人类发现暗物质(zhì)的第一个直接(jiē)证(zhèng)据(jù)。

但是为什(shén)么暗物质会(huì)产生周期性(xìng)的(de)年度信号呢？刚才我们(men)讲了太阳(yáng)系正在以(yǐ)220公(gōng)里(lǐ)/秒的速度围绕着(zhe)银河(hé)系进行移动，那么(me)如果(guǒ)暗物质存在宇宙(zhòu)当中(zhōng)，这(zhè)意味着(zhe)我们也在以这(zhè)样的速度在穿越着暗物质(zhì)流，这个过程中会产生相(xiāng)应的振荡(dàng)，同(tóng)时地球又以30公里/秒(miǎo)的速度(dù)围(wéi)绕太阳进行旋转。所以有半年(nián)的时间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银河系的方向是一致的，而另外(wài)半年则(zé)与之相(xiāng)反(fǎn)。

而在(zài)6月份的(de)时候，地球与(yǔ)太(tài)阳的方向正好达到完全一致，这是理(lǐ)论(lùn)上地球穿越暗(àn)物(wù)质流最快的时段。而在11月份，又恰好达(dá)到了(le)最慢值。尽管(guǎn)在实际(jì)的情况中，太阳系(xì)相对(duì)银河系的平(píng)面呈现了60度的倾斜，但是这并(bìng)不(bù)影(yǐng)响这个理论的有效性。

因此科学家认为这(zhè)可(kě)以用来解释，研究人(rén)员们所观测(cè)到(dào)的周期性信号。当然也可(kě)能有其他的情况，造成这种年度周期信号的(de)差(chà)异(yì)也(yě)可能是温(wēn)度、湿度(dù)、土(tǔ)壤中的水分、高山上的积雪，甚至连意大利游客的(de)数量也符(fú)合(hé)这个(gè)周期的规(guī)律。

所以(yǐ)，科学家(jiā)们又在南半球(qiú)建立了一(yī)个几乎相同的实验室，这里的(de)季节与之(zhī)前的实验室正好(hǎo)相反，而在这里，地球穿过(guò)暗物质流的运动(dòng)特征和第一个实验(yàn)室是一(yī)样的。

因此(cǐ)，如果在这里(lǐ)可以得到相同的信(xìn)号，就(jiù)可以成(chéng)为暗物质所存在(zài)的非常有力的证据了。但(dàn)是由于这个(gè)实验(yàn)室(shì)刚(gāng)刚建成不久，所以截至目前还无法提(tí)供相(xiāng)应(yīng)的数据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会(huì)发射(shè)一台新的望远(yuǎn)镜(jìng)，这台太空望远镜叫(jiào)做(zuò)“南(nán)希格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但(dàn)它(tā)的宽视场仪器提供(gōng)的视野是哈(hā)勃红外仪器(qì)的(de)100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太空望远镜(jìng)其中一个(gè)关键的用途就是(shì)探索暗物(wù)质背(bèi)后的奥秘，对(duì)于探测的结果，我们只能拭目以待了。费米实验室粒子天体物理中(zhōng)心的科学家丹(dān)琥珀和贾森(sēn)斯(sī)特(tè)芬研究(jiū)发现，如果暗物质存在，它们极有可能拥有(yǒu)另一(yī)种神秘(mì)的(de)效(xiào)应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说是生命进化的一(yī)个重要(yào)因素。

如果这一(yī)理论得(dé)到进(jìn)一步的证实，那么遍布(bù)宇(yǔ)宙当中的暗物质会(huì)不会意味着(zhe)人类并(bìng)不孤单呢？或许在(zài)宇宙当(dāng)中某个(gè)角(jiǎo)落的行星上，暗物质(zhì)正在通过(guò)这样的效应创(chuàng)造生命。当然，这(zhè)些(xiē)推论(lùn)的(de)大前(qián)提是(shì)要(yào)先找到暗物(wù)质存在(zài)的实(shí)际证(zhèng)据。那么小伙伴们，你们(men)觉得(dé)暗物质到底存不存在呢(ne)？喜欢请(qǐng)点赞(zàn)，你的支(zhī)持是我更新(xīn)的动力！

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