宇宙是“人为制造”的？为何会存在科(kē)学无法解释的“暗物(wù)质(zhì)”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找(zhǎo)暗物(wù)质存(cún)在的证据(jù)，科(kē)学家们在过去的几十年当中进行了超(chāo)过(guò)50次(cì)的长期实验，但是却没有发现任何(hé)的有效证据。除了一(yī)个地方(fāng)，在1687年出版的自然哲学数学原理一书中，埃萨克(kè)牛顿发表了万有(yǒu)引力定律(lǜ)，它(tā)揭示了宇宙中天(tiān)体运(yùn)动(dòng)的规律(lǜ)。往(wǎng)后的(de)几百年来，当天文(wén)学(xué)家们发现某些(xiē)天(tiān)体运行轨道(dào)出现异常，不符合万有引力定律的(de)时候，他们就会(huì)知(zhī)道(dào)，周围(wéi)一定有未(wèi)知的天体通过引力(lì)在摄动它的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通过天(tiān)王星运行(xíng)轨道(dào)的异常，推(tuī)算并(bìng)且发现了海王(wáng)星的(de)存在(zài)。另(lìng)外，哈雷彗(huì)星(xīng)、冥王星的发现都是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的尺度当中，可当我们(men)上升到星系或者是星团的尺(chǐ)度，事情(qíng)就开始变得诡异(yì)了(le)。

1933年，瑞士的物理学家弗(fú)里茨兹威基正在研究和测量后发星系团的质量。这(zhè)是一(yī)个由数千个星系(xì)所组成(chéng)的(de)巨大星系团，这些(xiē)星系被引力束缚在一起。测量星系团(tuán)的质量一般会使用到两种(zhǒng)方法，当两种(zhǒng)方(fāng)法结果一致，就可(kě)以确(què)定(dìng)其质量的范围。

第(dì)一种是获得(dé)其"光(guāng)度学的质(zhì)量"，需要的数据是测量各(gè)个星系的光度。

第二种是动力学质(zhì)量的计算，是利用(yòng)光谱红移测量星系(xì)团中(zhōng)的各个星系相对于星(xīng)系(xì)团的运动速度。当(dāng)测量结果出来之(zhī)后，兹威基彻底懵了(le)，“动(dòng)力学(xué)质量”竟然(rán)是(shì)“光度学(xué)质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有(yǒu)99%的质量消失了，或者(zhě)说这(zhè)99%的质量并不以可见光的形式所存在(zài)，我(wǒ)们无法看到。最(zuì)诡(guǐ)异的是，在测量速(sù)度(dù)的(de)过程中(zhōng)，兹威基发现星系团中很多星系的速度比理论上要快(kuài)得多，按照牛顿的运动学定律，仅(jǐn)靠这些可见星系的(de)质量所产(chǎn)生(shēng)的引力是无法将它(tā)们束缚在星系团(tuán)内(nèi)的，它们早就应(yīng)该被抛出(chū)星(xīng)系(xì)团之外了(le)，除非(fēi)有一种神秘的力(lì)量在(zài)起作用，这种力量来(lái)源(yuán)于某种隐形的(de)物质(zhì)。

据此(cǐ)，兹维基提出了这样部分不可见(jiàn)的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是(shì)它们却占据着宇宙中绝(jué)大部(bù)分(fēn)的(de)质(zhì)量(liàng)。只是当时的人们对这样(yàng)的一种说法不屑(xiè)一(yī)顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这个词才再一次出现。天文(wén)学家维拉鲁(lǔ)宾和肯特福(fú)特在观测仙女座星系(xì)中的恒星运动。理论上来说，距离中心(xīn)越远的恒星在其轨道上的运行速度就会(huì)越(yuè)慢。但(dàn)是(shì)他(tā)们观测(cè)的结(jié)果却让(ràng)人感到不可思议(yì)。

随着与中心距离的增加，恒星的(de)旋转速度几乎(hū)保持不(bù)变。可是(shì)根据牛顿的万有(yǒu)引力定律，在星系当中如果(guǒ)没(méi)有足(zú)够大的(de)质量(liàng)来吸引它们，这些外(wài)围的恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于这(zhè)种现象，科学家(jiā)们会使用一种相对(duì)标准(zhǔn)的方(fāng)法来解释(shì)暗(àn)物质的存在，这种方法就(jiù)是测量星(xīng)系当中气体(tǐ)在X轴(zhóu)上(shàng)距离(lí)星系中心的(de)距离(lí)，以及在Y轴上(shàng)气(qì)体的(de)旋转(zhuǎn)速度。如果(guǒ)出现异常的结(jié)果(guǒ)，就(jiù)认(rèn)为是由(yóu)暗(àn)物质的力(lì)量进入其中。

于是(shì)科(kē)学(xué)家们通过射电望远(yuǎn)镜测量了距离星系(xì)中心更远距离(lí)的(de)氢元素(sù)，发现它们的旋转速度并不符合(hé)牛顿的力学定(dìng)律。我们的太阳(yáng)系也不例外(wài)，太阳(yáng)系位于银河系(xì)的(de)第三(sān)悬臂之上(shàng)，距(jù)离银(yín)河系中心2.6万光年，根据万有引力定律进行计算，太阳系的(de)运行速(sù)度应(yīng)该是160千米/秒，但实际上，太阳系(xì)正(zhèng)在以(yǐ)220千米/秒的(de)速度(dù)围绕银河系旋转(zhuǎn)，这(zhè)个(gè)实际(jì)速度远远(yuǎn)大于理论速度，那么(me)产生以上这(zhè)种向心加速度(dù)的(de)原因很(hěn)可能就是存在着一种我们看不到的(de)物质，是这(zhè)些暗物质的引力(lì)效(xiào)应将(jiāng)星系聚集(jí)在了一起。

也(yě)是(shì)从(cóng)这时(shí)开始(shǐ)，越(yuè)来越多的研(yán)究(jiū)人员开(kāi)始相信暗(àn)物(wù)质的存在。科学家(jiā)根据星系外恒星轨道的速度，估算一呼百应吾独尊是什么意思生肖，一呼百应吾独尊代表什么生肖(suàn)在星系当中暗物质的质量(liàng)占(zhàn)整个(gè)星系质(zhì)量的85%。但(dàn)是，暗物质并(bìng)不是唯一可以解释(shì)这个现(xiàn)象的原(yuán)因。在一项新的研究当中(zhōng)，科学家们发现(xiàn)，几乎没有引力效应的遥远恒(héng)星之间，也(yě)会出现速度(dù)上(shàng)的微小差异。另(lìng)外，天文学家(jiā)还(hái)发现了(le)一个反常的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系距(jù)离地(dì)球大约2.5亿光年(nián)，大小和(hé)银河(hé)系不多(duō)，但是星系当(dāng)中存(cún)在的恒(héng)星数量却只有银河(hé)系的千分之一。

所以在(zài)理论上，该(gāi)星系必须存在(zài)暗物质(zhì)，否则就会(huì)分崩离析。但是(shì)科学家们使用最先进的望远镜(jìng)对(duì)其(qí)进(jìn)行了40个小时(shí)的详细测量之后，发现(xiàn)星系中的恒星运动是(shì)可以(yǐ)用(yòng)正常的物(wù)质和力(lì)学(xué)定律(lǜ)来解释(shì)的。那么又有人提出，也许该星系的暗物(wù)质，已经被(bèi)附(fù)近的(de)另一个大星系剥离(lí)了。奇(qí)怪的是，它的附(fù)近(jìn)没(méi)有任何星系存(cún)在。造成这(zhè)些现象(xiàng)的(de)除(chú)了暗物质的假说之外(wài)，另一种可能就(jiù)是人类(lèi)对引力的理解还不(bù)够全面，引力很可能在(zài)不同(tóng)尺度空间中的工作方式(shì)是不同(tóng)的，这意味(wèi)着在行星(xīng)系(xì)尺度中的天(tiān)体会(huì)沿着它(tā)们(men)的轨道，按照(zhào)我们所理解的方式(shì)运动。但是(shì)上(shàng)升到(dào)星系(xì)和星(xīng)团的尺度，引力之间的相互作用则(zé)是不同(tóng)的方式。对于在星系团之间的相(xiāng)互作(zuò)用，科学家(jiā)还引入了外部场(chǎng)效(xiào)应(yīng)的(de)概念，指(zhǐ)的是在数百(bǎi)万光(guāng)年的(de)规模上，巨大的质量之间会产生对(duì)彼此(一呼百应吾独尊是什么意思生肖，一呼百应吾独尊代表什么生肖cǐ)特殊(shū)的效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙(méng)德理(lǐ)论(lùn)成立，这意味着我们需要对现在的物理定(dìng)律进行修(xiū)正，这些发现也让(ràng)很多人认为(wèi)暗物质假说理论就此终结。但是在宇宙当中还有关于(yú)暗物质(zhì)存在的其他(tā)的理(lǐ)论证(zhèng)据，这些理论(lùn)证据是蒙德理论所没法解释的“引力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光年的子(zi)弹星系团，由两个碰撞的星系(xì)团(tuán)所组成，类似(shì)这(zhè)样(yàng)的星团，它们(men)大部分的普(pǔ)通质量都在星系(xì)的气体当中。当星团以1000万(wàn)公里/小时发生碰撞的时候，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。所(suǒ)以在理论上(shàng)，在碰(pèng)撞之后，子弹星系团大部(bù)分的质(zhì)量将位于所有(yǒu)这些气体所在的中间区域。那(nà)么我(wǒ)们通过什么来验(yàn)证(zhèng)它的质量区域到底是不是集中在中间呢(ne)？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯(bó)太空望(wàng)远镜传回了宇(yǔ)宙当中第一(yī)张全(quán)彩的(de)高(gāo)清照(zhào)片，在(zài)照片中我们可(kě)以明显地(dì)看到很多星系(xì)似乎被拉伸产(chǎn)生了(le)巨大的(de)形变。其实这些星系本身并不是真的(de)被扭(niǔ)曲了，也不是韦(wéi)伯(bó)望远镜出了什么问(wèn)题(tí)，而(ér)是这样极遥远的天体和(hé)我们地(dì)球上(shàng)的(de)观测者(zhě)之间(jiān)。被(bèi)一个质量(liàng)超(chāo)级巨大的天体遮挡，这个超(chāo)大质量的东西的引(yǐn)力，会使(shǐ)身(shēn)后(hòu)更遥远星系的光都发生了扭曲。这个现象就是引(yǐn)力透镜效应。这个巨大的(de)天(tiān)体可能是超大质量(liàng)的黑洞或者是(shì)暗物质。

所以当人们(men)对子弹星系团观(guān)测(cè)的时(shí)候，发现它的大质量(liàng)区(qū)域(yù)并不是在(zài)中间(jiān)，而是在两侧(cè)。所以最好的解释方法就是当(dāng)星(xīng)团发生全部的碰(pèng)撞时(shí)，可被观测到的质(zhì)量气(qì)体(tǐ)被卡(kǎ)在了中间，暗物质则直接通过(guò)了这个区(qū)域，并在两边形成了(le)引力透镜。对子弹星系团的引(yǐn)力透镜研究也被认为是暗物质存在(zài)的迄(qì)今为止(zhǐ)最好的理论证(zhèng)据。

除此之(zhī)外，还有来自(zì)宇(yǔ)宙当中(zhōng)最古老的(de)光。从宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年之后，可(kě)见光终于可以畅通(tōng)无(wú)阻地(dì)穿越在宇宙当中了。经过(guò)了130多亿年之(zhī)后，这些光(guāng)在宇(yǔ)宙(zhòu)空(kōng)间背景(jǐng)上(shàng)留下了各(gè)相同性的微(wēi)波辐射(shè)。其中红(hóng)色的部分表示(shì)温度(dù)较高(gāo)的区域，蓝色则表示相对(duì)较冷的区域，但(dàn)实际上它们之间的温差只(zhǐ)有(yǒu)万分(fēn)之一。

科学家们通过对前景背景分离后的二值图像进行连通域提取和标记之后发现，如果宇(yǔ)宙当(dāng)中没有暗物(wù)质，图形看起来不应该是这样的(de)，而随(suí)着暗物质的增加(jiā)，一些峰值的(de)幅度会减小，才变得(dé)看起(qǐ)来(lái)“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐(fú)射的(de)测量值，我们(men)需要的暗物质大约是(shì)普通物质(zhì)的5倍。这个数字与解(jiě)释(shì)星系当(dāng)中(zhōng)恒(héng)星(xīng)运(yùn)动所需要的暗物质比例(lì)是一致的。这就意(yì)味着。

用(yòng)了(le)一个简单的理论框架，就很好地解释(shì)了很多不同的观测结果。而暗物质(zhì)的本质就是(shì)宇宙当中存在着某种类型的粒子，它们不参与任何其他的电磁作用，只通过引力来相互作用。所以(yǐ)如(rú)果能够(gòu)找到这种粒子的存在，就相当于找到了暗物质存(cún)在的(de)实(shí)际(jì)证据(jù)。这(zhè)种粒子到底是什么？科学家们已经提出了数十种的假想目标，而要寻找这些不同的目标(biāo)粒子所需要的实(shí)验(yàn)方式也不(bù)相同。在过去的几十年(nián)当中(zhōng)，人(rén)类为(wèi)了(le)寻找这些看不见(jiàn)、摸(mō)不到，几乎(hū)不会与常(cháng)规(guī)物(wù)质相互作用的“暗物(wù)质”，科学(xué)家们已(yǐ)经进行(xíng)了超过50次的实验，却(què)没有任(rèn)何(hé)实质性(xìng)的(de)发(fā)现，除了(le)一个地方，意大利的格兰萨索山，隶(lì)属于阿尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处(chù)的地下矿井当中，藏着地球(qiú)上最大的地学(xué)实(shí)验室，这个(gè)实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的(de)探(tàn)测器，一直致力于寻找(zhǎo)暗物质(zhì)粒子的周期性震荡。

自1997年以(yǐ)来(lái)，这里的科学家(jiā)声称观测到了某种信号。经过了(le)20多年(nián)的(de)数据收(shōu)集，人们发现了(le)一个有趣的事情。探测(cè)率会在每年的6月份达到(dào)峰值(zhí)，然后(hòu)在11月降到最(zuì)低，而且(qiě)在20年当中(zhōng)每年(nián)都是一样。一些(xiē)科学家认为这(zhè)可能(néng)是人(rén)类发(fā)现暗物(wù)质的第一个直接(jiē)证据。

但是为什么暗物质会产生(shēng)周期性(xìng)的年度信号(hào)呢？刚才(cái)我们讲了太阳系正在以220公里/秒的速度围绕着银河系进行(xíng)移(yí)动(dòng)，那么如(rú)果暗物质存在宇宙当(dāng)中，这意味着我们也在以这(zhè)样的速度在穿越着暗物质流，这个过程中会(huì)产生(shēng)相应的振荡，同时地球又(yòu)以30公里/秒的(de)速(sù)度围绕太阳(yáng)进行旋转(zhuǎn)。所以(yǐ)有半年的(de)时间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银河系的(de)方(fāng)向是一致(zhì)的，而另外半年则(zé)与之相反。

而(ér)在(zài)6月份的时候，地球(qiú)与太(tài)阳的方向正好达到完全(quán)一致，这是理论上地(dì)球穿越暗(àn)物质流最快的时段。而在11月份，又(yòu)恰好达到(dào)了最慢值(zhí)。尽管在(zài)实际的情况中，太阳系(xì)相对(duì)银河系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影响这(zhè)个理论的有效性。

因(yīn)此科(kē)学家认为(wèi)这可以用来解释，研究人员(yuán)们所观测到(dào)的周期性(xìng)信(xìn)号。当然也可能有其他的情况，造成这种年(nián)度周期信号的差异也可(kě)能是温(wēn)度、湿度、土壤中(zhōng)的水分、高山上(shàng)的积雪，甚至连意大利(lì)游(yóu)客的(de)数(shù)量也符合这个周期(qī)的规律。

所(suǒ)以，科学(xué)家们又在南(nán)半球建立了一个几乎相同的实验室，这里的季节与之前(qián)的实(shí)验(yàn)室正(zhèng)好相(xiāng)反(fǎn)，而在这里，地球(qiú)穿过暗物质(zhì)流(liú)的运(yùn)动特(tè)征和第一个实验室是一样(yàng)的。

因此，如果在这(zhè)里可以得到(dào)相同(tóng)的(de)信(xìn)号，就可以成为暗(àn)物质所(suǒ)存(cún)在的非常有力的(de)证据(jù)了。但是由(yóu)于这个(gè)实验室(shì)刚(gāng)刚建成不久，所以截(jié)至目前还无法提供相应的数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一台新的望远镜(jìng)，这台(tái)太(tài)空望远镜(jìng)叫做“南希格雷斯(sī)罗(luó)曼(màn)”，它(tā)的(de)主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同(tóng)，但(dàn)它的(de)宽(kuān)视场仪器提(tí)供的视野(yě)是哈勃(bó)红外(wài)仪器的(de)100倍。南(nán)希格雷斯罗(luó)曼太空望远镜其(qí)中一个(gè)关键的用途就是探(tàn)索暗物质背后(hòu)的奥秘，对于(yú)探测的结果，我们只能拭(shì)目以待(dài)了(le)。费米实(shí)验室(shì)粒子天(tiān)体物理中心的科学家丹(dān)琥(hǔ)珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究发现，如果暗物质存在(zài)，它们极有可能拥有(yǒu)另一种神(shén)秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙(zhòu)当中(zhōng)生命的诞生，或者说是生命进化(huà)的一个重要因素。

如果这一理论得到进(jìn)一(yī)步的证(zhèng)实，那么遍布宇宙当中的暗物质(zhì)会不(bù)会意(yì)味着人类并不孤单呢？或许在宇宙(zhòu)当中某个角落(luò)的行星上，暗物质正在通(tōng)过这样的效(xiào)应(yīng)创造生命。当然，这(zhè)些推论的大(dà)前提是要先找到(dào)暗物质存(cún)在的实际证据。那(nà)么(me)小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗(àn)物质到底(dǐ)存(cún)不存在呢？喜欢请点赞，你的支持(chí)是我更新的动力！

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