宇宙是“人为(wèi)制造”的？为何会存在科(kē)学无法解释的(de)“暗物(wù)质”？暗物(wù)质又究竟是什么？人类为了(le)寻找暗物质存在的(de)证(zhèng)据，科学家们在(zài)过(guò)去(qù)的几十年当中进(jìn)行了超过50次的(de)长期(qī)实验(yàn)，但是却(què)没(méi)有发现任何的有效证据。除了一个(gè)地方，在1687年出版的自然哲学(xué)数(shù)学原理一(yī)书中，埃萨克(kè)牛顿发(fā)表了万有引力定律，它揭示(shì)了宇宙中天体运动的规律。往后的几百年来，当天(tiān)文学家们发现某些天体运行(xíng)轨道出现异常，不(bù)符合(hé)万有引(yǐn)力定律的社会公益活动包括哪些，公益活动包括哪些方面时候，他们就会知道(dào)，周(zhōu)围一定(dìng)有未知(zhī)的天(tiān)体通过引力(lì)在摄动它的轨道(dào)。比如(rú)在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行轨道的异常，推算并且(qiě)发现了海王星的存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王星(xīng)的发现都是应用万(wàn)有引(yǐn)力定律所取得重(zhòng)大天文(wén)成就的例(lì)子。但是这些发现都(dōu)是在恒星系(xì)统的尺度当中，可(kě)当我们上升(shēng)到(dào)星系或者是星(xīng)团的(de)尺度(dù)，事情就(jiù)开(kāi)始变得诡异(yì)了(le)。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家弗里(lǐ)茨兹威(wēi)基(jī)正在(zài)研(yán)究(jiū)和测量后发星系团(tuán)的(de)质量。这是一个由(yóu)数千(qiān)个星系所组(zǔ)成的巨(jù)大星系团，这(zhè)些星系(xì)被引力束缚在一起。测量(liàng)星系团的(de)质量(liàng)一般会使用到两种方法，当两种方法结果一致(zhì)，就可以确(què)定其质量的范(fàn)围。

第一种是获得其"光(guāng)度学的质量"，需要的数(shù)据(jù)是测量各个星系的光度。

第二种(zhǒng)是(shì)动力学质量的计算(suàn)，是利用光谱红移测量星系团中的各个星系相对(duì)于星系团的运动(dòng)速度。当测量结果(guǒ)出来之后，兹威基彻(chè)底懵(měng)了，“动力学质量”竟然是“光度学(xué)质量(liàng)”的400倍。这意味着，后发座(zuò)星系团有99%的质(zhì)量消失(shī)了，或者说这99%的质量并不以可见光的(de)形式所存在，我们无法看(kàn)到。最(zuì)诡异的是，在(zài)测量(liàng)速(sù)度(dù)的过程(chéng)中(zhōng)，兹威基发现星系团中很多星系的速度比理论上要快得(dé)多，按照牛顿的运动学定律(lǜ)，仅(jǐn)靠这些可见(jiàn)星系的质量所(suǒ)产生(shēng)的(de)引力是无(wú)法(fǎ)将它们(men)束缚在(zài)星系团(tuán)内的，它(tā)们早就应该被(bèi)抛出星系团之外(wài)了，除(chú)非有一种神秘(mì)的力量(liàng)在起作(zuò)用，这种(zhǒng)力量来源于某(mǒu)种隐形的物质。

据此(cǐ)，兹维基提出(chū)了这(zhè)样部分(fēn)不可(kě)见的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它(tā)们却占据着宇宙(zhòu)中绝(jué)大部分的质量。只是当时的人们对这样的一(yī)种说(shuō)法(fǎ)不屑一顾。

直(zhí)到(dào)40年之(zhī)后，“暗物质”这个词(cí)才再(zài)一次出现。天文学家维拉(lā)鲁(lǔ)宾和肯特福(fú)特在观(guān)测仙女座星系(xì)中的恒星运动。理(lǐ)论上来说(shuō)，距离(lí)中心越远的恒星在其轨道上的运行速(sù)度就会越慢。但是他们观测的结果却让人感到(dào)不可思(sī)议。

随着与中心距离(lí)的增加，恒星的旋转速度几(jǐ)乎保持不变。可是根据(jù)牛顿的(de)万有引力(lì)定律，在星系当中如果没(méi)有足(zú)够大的(de)质量来吸引它们(men)，这些(xiē)外围的(de)恒(héng)星早(zǎo)就被甩到宇(yǔ)宙(zhòu)当中了(le)。基(jī)于这(zhè)种现象，科学(xué)家们(men)会使用(yòng)一种相对标(biāo)准(zhǔn)的方法来(lái)解释暗物质的(de)存在，这种方法(fǎ)就(jiù)是测量星系当中气体在X轴上距离星系(xì)中(zhōng)心的距离，以及(jí)在(zài)Y轴上气体的旋转速(sù)度(dù)。如果出现异常的结(jié)果(guǒ)，就认为(wèi)是由暗物质(zhì)的力量进入其(qí)中。

于是科学(xué)家们通过射电(diàn)望远镜(jìng)测量了(le)距离(lí)星系中心更远(yuǎn)距离的氢(qīng)元素，发(fā)现(xiàn)它们的(de)旋转速度并不(bù)符合牛(niú)顿的力学(xué)定(dìng)律(lǜ)。我(wǒ)们的太(tài)阳系也不(bù)例外，太阳系位于银河(hé)系的第三悬(xuán)臂之(zhī)上，距(jù)离(lí)银河系(xì)中(zhōng)心2.6万光年，根据万有引力定(dìng)律(lǜ)进行计算(suàn)，太阳(yáng)系的运行速度(dù)应(yīng)该是160千(qiān)米/秒(miǎo)，但(dàn)实际上，太阳系正在以220千(qiān)米(mǐ)/秒的速度围(wéi)绕银河(hé)系旋转，这个(gè)实(shí)际速度远(yuǎn)远大于理论(lùn)速度，那么产生以上这种(zhǒng)向心加速度的原(yuán)因很可能就是存在(zài)着一(yī)种我们看不到的物质，是这些(xiē)暗物质的引力(lì)效(xiào)应(yīng)将星系聚集在(zài)了一起。

也(yě)是从这时开(kāi)始(shǐ)，越来(lái)越多的研究人员开始相信暗物质(zhì)的存在(zài)。科学家根据星系外恒星轨道的速度，估算在星系当中暗物(wù)质的质量占整个星(xīng)系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解(jiě)释这(zhè)个现(xiàn)象的原因。在一(yī)项新的研究当中，科学家们发(fā)现，几(jǐ)乎没有引力效应的遥远恒星之间，也会(huì)出现速度上的微小差异。另外，天文学家还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地(dì)球大约2.5亿光(guāng)年，大小和银(yín)河(hé)系不(bù)多，但是星系(xì)当(dāng)中(zhōng)存在(zài)的恒星(xīng)数量却只有(yǒu)银河系的千(qiān)分之一。

所(suǒ)以在理论上(shàng)，该星系必须存在暗物质，否则就(jiù)会分(fēn)崩(bēng)离析。但是科学家们使(shǐ)用最(zuì)先进(jìn)的望远镜(jìng)对其进行了40个小时的详(xiáng)细测量之(zhī)后(hòu)，发现星系中的(de)恒星运(yùn)动是(shì)可(kě)以用正(zhèng)常的物质(zhì)和力学定律来解释的(de)。那么(me)又有人提出，也许该星系的暗(àn)物(wù)质，已经被附近的另一个(gè)大星系剥离了。奇怪的(de)是，它的附近没有任(rèn)何星(xīng)系存(cún)在。造成这些现象的(de)除了暗(àn)物质的假说之外，另(lìng)一种可能就是(shì)人类对引力的理解还(hái)不够全面，引(yǐn)力很可能在不同(tóng)尺度(dù)空间(jiān)中的工作方式是不同的，这意味着在(zài)行星系尺度中的天体会沿着它们的轨道，按照我们所理解的方式运动。但是上升(shēng)到星系和星团(tuán)的(de)尺度，引(yǐn)力之间的相互作用则是不同的方式。对于(yú)在(zài)星系团之间的(de)相(xiāng)互作(zuò)用，科(kē)学家还引入了外部(bù)场(chǎng)效(xiào)应的(de)概念，指的是在数百万光年的规模上(shàng)，巨大(dà)的(de)质(zhì)量之间(jiān)会(huì)产(chǎn)生(shēng)对彼(bǐ)此特殊的效果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要对现在的物理(lǐ)定(dìng)律进行修正，这些发现也让很多(duō)人认为(wèi)暗物质社会公益活动包括哪些，公益活动包括哪些方面假说理论就(jiù)此终结。但是在宇宙当(dāng)中还有(yǒu)关于暗(àn)物质存在(zài)的其他(tā)的理论证据，这些理论证据是蒙(méng)德理论(lùn)所没(méi)法解释(shì)的“引力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光(guāng)年的子弹(dàn)星系(xì)团，由两(liǎng)个碰撞的星系团所组成，类似这样的星团，它们(men)大(dà)部分的普通质量都在星系的气体当中。当星团(tuán)以(yǐ)1000万公里/小时发(fā)生碰撞的时候(hòu)，星(xīng)际气(qì)体的相互作用就会导(dǎo)致温度的急剧(jù)升高，速(sù)度(dù)大幅降(jiàng)低。所以在(zài)理论上，在碰撞之后，子弹星系团大部分的质量将位于所有这些气体所在的中间区域。那么我们通过什么来验证(zhèng)它的(de)质量区(qū)域到底(dǐ)是不是(shì)集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第一张全彩(cǎi)的高清照片(piàn)，在(zài)照片中我们可以明显地看到很多(duō)星系似乎被拉伸产生了巨大的形变。其(qí)实(shí)这些星(xīng)系本(běn)身并不是(shì)真的被扭曲了(le)，也不是韦(wéi)伯望远镜出了什么问题，而是这样极遥远的天体和(hé)我(wǒ)们地(dì)球上的观测者之间。被一个质量超级巨大的天体遮挡(dǎng)，这个(gè)超大质量的东西的引(yǐn)力，会使身后更遥远星(xīng)系的(de)光都(dōu)发生(shēng)了(le)扭曲。这个现象就是引力透镜效应。这(zhè)个巨大的天体(tǐ)可能是超大质量的黑洞或(huò)者是暗物质(zhì)。

所(suǒ)以当人们(men)对子弹星系团观(guān)测(cè)的时候，发(fā)现它(tā)的(de)大(dà)质(zhì)量区域并不是(shì)在(zài)中间，而是在(zài)两侧(cè)。所(suǒ)以(yǐ)最好(hǎo)的(de)解释(shì)方法就是当(dāng)星团发生(shēng)全部的碰撞时(shí)，可被(bèi)观测到的质量气(qì)体被卡在了中间，暗(àn)物(wù)质则(zé)直接通过了这个区域，并在两(liǎng)边(biān)形成了引力透(tòu)镜。对子弹(dàn)星系团的(de)引力(lì)透镜研究也(yě)被认(rèn)为是暗物质存在的(de)迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还有来(lái)自宇(yǔ)宙当(dāng)中最古老的光。从宇宙大爆(bào)炸(zhà)开(kāi)始，38万年之后(hòu)，可见光终于可以畅通(tōng)无阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多(duō)亿年之后，这些光(guāng)在宇宙空(kōng)间背景上留下了各相同(tóng)性的微(wēi)波辐射。其中红色的部分表示温度较(jiào)高(gāo)的(de)区域，蓝色则表示相对较冷的(de)区域(yù)，但实(shí)际上它们之间的温差只(zhǐ)有万分之(zhī)一。

科学家们通(tōng)过对前景背(bèi)景分(fēn)离后的二值图像进行连(lián)通域(yù)提取和(hé)标(biāo)记(jì)之后(hòu)发现，如果宇宙当中没有暗物质(zhì)，图形看起来不应该是这样的，而随着暗物(wù)质的(de)增加，一些峰值的幅度会减(jiǎn)小，才变得看起来(lái)“和谐”。为(wèi)了匹配(pèi)宇宙(zhòu)微波背景(jǐng)辐射的测量值，我们需要的(de)暗物质大约是(shì)普通物质的5倍。这个数字(zì)与解释(shì)星系当中恒星运动(dòng)所需要的(de)暗物质比例是一致的(de)。这(zhè)就(jiù)意味着(zhe)。

用了一个(gè)简单的理(lǐ)论框架，就很好地解释了很(hěn)多不同(tóng)的观测结果。而暗物质的本质就是宇宙当中存在着某种(zhǒng)类型的粒子，它们不参(cān)与任何(hé)其他(tā)的电磁作用，只通过引(yǐn)力来相互(hù)作(zuò)用(yòng)。所(suǒ)以如果能够(gòu)找(zhǎo)到这种粒子的(de)存(cún)在，就相当于找到了(le)暗物质存在的(de)实(shí)际(jì)证据。这种粒子到底是什么(me)？科(kē)学家们已经(jīng)提出了数十种(zhǒng)的假想目标(biāo)，而(ér)要寻(xún)找这些不同的目标粒子所需要的实(shí)验方(fāng)式(shì)也不相(xiāng)同(tóng)。在(zài)过去的几十年(nián)当中，人类(lèi)为了寻找这些看(kàn)不(bù)见、摸不到(dào)，几乎不会与常规物质(zhì)相(xiāng)互作(zuò)用的“暗(àn)物质”，科学(xué)家们已经(jīng)进行了(le)超过50次的实验，却没有任何(hé)实质(zhì)性的发(fā)现，除了一个(gè)地(dì)方，意(yì)大(dà)利的(de)格兰萨(sà)索山，隶属(shǔ)于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下1400米处的(de)地下矿(kuàng)井当中，藏着地(dì)球上最大(dà)的(de)地学实(shí)验室(shì)，这个(gè)实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测(cè)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(lái)，这里的科学家声称观测到(dào)了(le)某(mǒu)种信号。经过了20多年(nián)的数据收集，人们(men)发(fā)现(xiàn)了一(yī)个有趣的事情。探测率(lǜ)会在每(měi)年的6月份达到峰值，然后在(zài)11月降到最低(dī)，而且(qiě)在20年当(dāng)中每年都是一样。一(yī)些科学家认(rèn)为这可(kě)能是人类发现暗(àn)物质的(de)第一个直接证据。

但是为什么暗物(wù)质会产生周(zhōu)期性的年度信号呢？刚才(cái)我们讲了(le)太阳系(xì)正在以220公里/秒的(de)速度围绕着银河系(xì)进(jìn)行移动，那么如果暗物质(zhì)存在宇宙当(dāng)中，这意味着我们(men)也(yě)在以这样的速度在穿越着暗物质流，这个(gè)过程中会(huì)产生相应的振荡，同(tóng)时(shí)地球又以30公里/秒的速度围绕太阳(yáng)进(jìn)行旋转。所以有半年(nián)的时间，地球(qiú)围绕太(tài)阳的(de)方向与(yǔ)太(tài)阳环(huán)绕银河(hé)系(xì)的(de)方(fāng)向是一致的，而另外(wài)半年则与之相反(fǎn)。

而在6月份的(de)时(shí)候，地(dì)球与太阳的方向正好达(dá)到完全一致，这是理论上地球(qiú)穿越暗物质流最快的(de)时段。而(ér)在11月份(fèn)，又恰(qià)好达到了(le)最慢值。尽管在(zài)实际的(de)情(qíng)况中，太阳系(xì)相对(duì)银河(hé)系的(de)平面呈现了(le)60度的倾斜，但是这并(bìng)不影响这(zhè)个理论的(de)有效(xiào)性。

因此(cǐ)科学(xué)家认为这可以用来解释，研究人员们(men)所观测到的(de)周(zhōu)期性信号(hào)。当然也可能有其他的情况，造(zào)成这种年度周期信(xìn)号的(de)差异也可能是温度(dù)、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至(zhì)连(lián)意大利(lì)游(yóu)客的(de)数量(liàng)也符(fú)合这个周(zhōu)期(qī)的规律。

所以，科学(xué)家(jiā)们又在南半球建立(lì)了一个几乎相同的实验室，这里(lǐ)的季节(jié)与之前的实验室正好相反，而(ér)在这里，地球穿过暗物质流的运动特征和第一个实验室(shì)是(shì)一样的。

因此，如(rú)果在这里可以(yǐ)得到相同的(de)信号，就可以成(chéng)为暗物质所(suǒ)存(cún)在的(de)非常有力(lì)的证据了。但是由于这个实验室刚刚建成不(bù)久，所以截至目前还(hái)无法(fǎ)提供相应的数据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将(jiāng)会(huì)发射一台新的望远(yuǎn)镜，这台(tái)太(tài)空望(wàng)远镜(jìng)叫做“南社会公益活动包括哪些，公益活动包括哪些方面希格(gé)雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大小跟哈勃(bó)望远镜(jìng)相(xiāng)同，但它的宽视场仪器(qì)提供的(de)视野是哈勃红外仪(yí)器的100倍。南希格(gé)雷(léi)斯罗曼太空(kōng)望(wàng)远镜其中一个关键(jiàn)的(de)用途就是(shì)探索(suǒ)暗物质背(bèi)后的奥秘，对于探测的结(jié)果，我(wǒ)们只能拭(shì)目以待了。费(fèi)米实验室粒子(zi)天体物理中心的科学家丹(dān)琥(hǔ)珀和(hé)贾(jiǎ)森(sēn)斯特芬(fēn)研究发现，如果(guǒ)暗物质存在，它们极有可能拥(yōng)有另一种神秘的(de)效应，这(zhè)种(zhǒng)暗物(wù)质(zhì)效应，会(huì)支(zhī)持宇宙当中生命的诞生，或者说是生(shēng)命进化(huà)的一个重要因素(sù)。

如果(guǒ)这(zhè)一理论得(dé)到进(jìn)一步的(de)证实，那么(me)遍布宇宙当中的暗物质会不会意味(wèi)着人类并不(bù)孤单(dān)呢？或许(xǔ)在(zài)宇宙当中(zhōng)某个角落的(de)行星上，暗物质(zhì)正在通(tōng)过这样(yàng)的效应创造生命。当然(rán)，这些推(tuī)论的大前(qián)提是要先找到暗物质存在的实(shí)际(jì)证(zhèng)据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质(zhì)到底存不存在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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