宇宙是“人为制(zhì)造”的？为何(hé)会存在科学无法解释的“暗物(wù)质”？暗物质又究竟是什么？人类为了(le)寻找暗物质存(cún)在(zài)的证据，科学家们在(zài)过(guò)去的几十年当中进行了超过50次的长(zhǎng)期实(shí)验(yàn)，但是却(què)没(méi)有发现任何(hé)的有(yǒu)效证据。除了一个地(dì)方，在1687年出版的自然哲(zhé)学数学(xué)原理(lǐ)一(yī)书中(zhōng)，埃(āi)萨克(kè)牛顿发表了万(wàn)有引(yǐn)力定律，它(tā)揭(jiē)示了宇(yǔ)宙中天体运(yùn)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(yùn)行(xíng)轨(guǐ)道出现异常，不符合万有(yǒu)引力(lì)定律的(角鲨烷能天天用吗，为什么医生不建议用烟酰胺de)时候，他们就会知道，周围一定有未知的天体通过引力在(zài)摄动它的(de)轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通过(guò)天王星运行轨(guǐ)道(dào)的异常(cháng)，推算并且(qiě)发现了海(hǎi)王星(xīng)的存在。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发现都是应用万(wàn)有(yǒu)引力定(dìng)律(lǜ)所取得重大(dà)天文成就(jiù)的例子。但(dàn)是这些发现(xiàn)都是(shì)在恒星(xīng)系(xì)统的尺度(dù)当(dāng)中，可当我(wǒ)们(men)上升(shēng)到星(xīng)系(xì)或者是星团的尺度，事情(qíng)就(jiù)开(kāi)始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士(shì)的物理学家弗(fú)里茨兹威(wēi)基正(zhèng)在研究和测量(liàng)后发(fā)星系团(tuán)的质量。这是一个由数千个星系所(suǒ)组成的巨(jù)大星(xīng)系团(tuán)，这些星系被引力束缚在一(yī)起。测量(liàng)星系团的(de)质量一(yī)般会使(shǐ)用(yòng)到两种方法(fǎ)，当(dāng)两种方法结果一致，就可以确定其质量(liàng)的范围。

第一(yī)种是获(huò)得其(qí)"光度学的质量"，需要的数据是测(cè)量各(gè)个(gè)星系的光度。

第二种是动力学质量的计(jì)算(suàn)，是(shì)利(lì)用光谱红移测量星(xīng)系团(tuán)中的各个星系相对于星系团的运动速度。当测量结果(guǒ)出来之后(hòu)，兹(zī)威基彻底懵了，“动(dòng)力学质量(liàng)”竟然是“光度学(xué)质量”的400倍。这意味着(zhe)，后发座(zuò)星系团有99%的质量消失(shī)了，或者说这99%的(de)质量并不以可见(jiàn)光(guāng)的(de)形(xíng)式所存在，我们(men)无法看到。最诡(guǐ)异的是，在测量速度的过(guò)程中，兹威基发现星系团(tuán)中很多(duō)星(xīng)系的速度比理论上(shàng)要快得多，按(àn)照牛(niú)顿(dùn)的(de)运动(dòng)学定律，仅靠这些可见星系的质量(liàng)所产生的引(yǐn)力是无法将(jiāng)它们束缚在(zài)星系团(tuán)内的，它们早(zǎo)就应该被抛出星系(xì)团(tuán)之(zhī)外了(le)，除非有(yǒu)一种神秘(mì)的(de)力(lì)量在起作用，这种(zhǒng)力量(liàng)来源于(yú)某种隐形的物质(zhì)。

据(jù)此，兹维基提出了(le)这样部分不可见的暗(àn)质(zhì)，它不发散光、吸光、反射光，但是它们(men)却占据着宇宙中绝(jué)大部分的质量。只是当时(shí)的人(rén)们对这样(yàng)的一种说(shuō)法(fǎ)不(bù)屑一顾(gù)。

直(zhí)到40年之后，“暗(àn)物质”这个(gè)词才再一(yī)次出现。天文(wén)学家维(wéi)拉鲁宾和肯特福特在观测(cè)仙女座星系中的(de)恒(héng)星(xīng)运动。理论上来说，距离中心越远的(de)恒星在其轨道上的(de)运行速度就会越(yuè)慢(màn)。但是他(tā)们观测(cè)的结果却让(ràng)人感到(dào)不可(kě)思议。

随着与中心距离的(de)增加，恒(héng)星的(de)旋转速度几乎保持不变。可是根(gēn)据牛(niú)顿的万有引力定律，在星系当中如果没有足够大的(de)质(zhì)量来吸引它(tā)们，这些(xiē)外围的恒星(xīng)早就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于这种(zhǒng)现象，科学家们会使用(yòng)一种相对标准(zhǔn)的方(fāng)法来解释暗物质的(de)存(cún)在，这(zhè)种(zhǒng)方法(fǎ)就是测量(liàng)星系当中气体在X轴(zhóu)上距离星系(xì)中心的距离，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋转速度。如果出现(xiàn)异常的(de)结(jié)果(guǒ)，就(jiù)认为是由暗物质(zhì)的力量(liàng)进(jìn)入其(qí)中(zhōng)。

于是(shì)科学家们通过射电(diàn)望远镜测(cè)量了距离星系中心(xīn)更远距离的氢(qīng)元素，发现它(tā)们(men)的旋转速(sù)度并不符合牛顿的力学定律(lǜ)。我们的太(tài)阳(yáng)系也不例外，太阳系位于银河系的第三(sān)悬臂之上，距离银河系中(zhōng)心2.6万光年，根(gēn)据万有(yǒu)引力定律进(jìn)行计算，太阳系(xì)的(de)运(yùn)行速(sù)度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕银河系旋(xuán)转，这个(gè)实际(jì)速度(dù)远远大(dà)于理论(lùn)速度，那(nà)么(me)产生以上(shàng)这(zhè)种向心加速度的(de)原因(yīn)很可能就是存在着一种我(wǒ)们看不到(dào)的物质，是(shì)这(zhè)些暗(àn)物质的(de)引力效应将星系聚集在了一起(qǐ)。

也是(shì)从这时开始，越来越多的研(yán)究人员开始相信暗物质的存在。科学家(jiā)根据星系外恒星轨道(dào)的速度(dù)，估算(suàn)在星系当中(zhōng)暗物质的质(zhì)量占整个星(xīng)系(xì)质量的85%。但(dàn)是(shì)，暗(àn)物质并不(bù)是(shì)唯一可以解(jiě)释(shì)这(zhè)个现象的原因。在一项新的研究当中，科学(xué)家们(men)发现，几乎没有引(yǐn)力效应的遥(yáo)远恒星之(zhī)间，也会出(chū)现速度上(shàng)的微小(xiǎo)差异。另外，天文学(xué)家还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系距(jù)离地(dì)球大约2.5亿光年，大小和(hé)银河系不多(duō)，但是星系当中存(cún)在的恒(héng)星数量却只(zhǐ)有银河系的千分之一(yī)。

所以在理论上(shàng)，该星系必须存在暗物(wù)质，否(fǒu)则就会分崩离析。但(dàn)是科学家们使用最先(xiān)进的望(wàng)远镜对其进行了40个小时的详细测量之(zhī)后，发现星系中的(de)恒星运动是可(kě)以用正(zhèng)常的物质和力学定律来解释的。那么又有(yǒu)人提(tí)出，也许该星系的(de)暗物质，已经(jīng)被附近(jìn)的另一个大星系剥离了(le)。奇(qí)怪的是，它(tā)的(de)附近没有任何星系存在。造成这些现象的除了暗物质(zhì)的(de)假说之(zhī)外，另(lìng)一种可能就(jiù)是人类对引力的(de)理解还不够全(quán)面，引(yǐn)力很可(kě)能(néng)在不同尺度(dù)空间中的工作方式(shì)是不同的(de)，这意(yì)味着在行星系尺度中的天体会沿着它们的轨道(dào)，按照我们所理解的(de)方式运动(dòng)。但是上(shàng)升到星系和星团的尺(chǐ)度，引力之(zhī)间的相互作(zuò)用则是(shì)不同的方式。对(duì)于在星(xīng)系团之间的相互作(zuò)用，科学家还(hái)引(yǐn)入了外部场效(xiào)应的(de)概念，指(zhǐ)的(de)是在数(shù)百万光年的规模上，巨大的质(zhì)量之间(jiān)会产生对(duì)彼(bǐ)此(cǐ)特殊的效(xiào)果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙(méng)德理(lǐ)论(lùn)成立，这意味着我们(men)需要(yào)对(duì)现在的物理定律进行修正(zhèng)，这些发现(xiàn)也让很多(duō)人认为暗(àn)物质假说理论就(jiù)此终(zhōng)结。但(dàn)是在宇宙当中还有关于暗(àn)物质存在的其他的理论证据，这些(xiē)理论(lùn)证据是蒙德理(lǐ)论所没(méi)法解释的(de)“引力透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光(guāng)年的子弹星系团，由两个碰撞的星系团所(suǒ)组成，类似这样(yàng)的星团，它们大部分的普通质(zhì)量都在(zài)星(xīng)系(xì)的气体当中。当星团以1000万(wàn)公里/小时发(fā)生碰撞的时候，星(xīng)际气体的相(xiāng)互作用就会导致温度(dù)的急剧升高，速度大幅(fú)降低。所以(yǐ)在(zài)理论上(shàng)，在碰(pèng)撞之后(hòu)，子弹星系团(tuán)大(dà)部分(fēn)的质量将位于(yú)所(suǒ)有这些气体所在的中(zhōng)间区域。那么(me)我们通过什么来验证(zhèng)它的(de)质量(liàng)区(qū)域到底是不是集中(zhōng)在中(zhōng)间呢(ne)？前(qián)不(bù)久，詹姆(mǔ)斯韦(wéi)伯太空望远(yuǎn)镜传回了(le)宇宙当中第一张全彩的高(gāo)清照片，在照片(piàn)中(zhōng)我们可以明显地看到(dào)很多星(xīng)系似(shì)乎被拉伸(shēn)产生了巨大(dà)的(de)形变。其实这些星系本身并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出(chū)了什(shén)么问题，而是这样(yàng)极遥(yáo)远的(de)天(tiān)体和我们地球(qiú)上(shàng)的观(guān)测者之间(jiān)。被(bèi)一个质(zhì)量超级巨大的天体遮挡，这个(gè)超大质量的(de)东西的引力(lì)，会(huì)使(shǐ)身后更遥远星系的光都发生了扭曲。这个现象就是引力透镜效应。这个(gè)巨(jù)大(dà)的天体可能(néng)是超大质量的(de)黑洞或(huò)者是暗物质。

所以当人(rén)们(men)对子弹星系团观测的时候，发(fā)现它的(de)大质(zhì)量区域(yù)并不(bù)是在(zài)中间，而是在两侧。所(suǒ)以最好的解(jiě)释方法就(jiù)是当星(xīng)团发生全部的(de)碰撞时，可被观测到的质量气体被卡(kǎ)在了中间，暗(àn)物质则直接通过了这个区域，并(bìng)在(zài)两边(biān)形(xíng)成了引力透镜。对子弹(dàn)星系(xì)团的引力透(tòu)镜研究也被认为是暗物质存(cún)在(zài)的迄今为(wèi)止最好的理论(lùn)证(zhèng)据。

除此之外(wài)，还(hái)有来(lái)自(zì)宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万年之后，可见光终于可以畅通无阻地穿越在宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。经过了130多亿年之后，这些光(guāng)在宇(yǔ)宙空间(jiān)背景上(shàng)留下(xià)了各相同性的(de)微波辐射(shè)。其中(zhōng)红色的(de)部(bù)分表示温度较高的区域，蓝(lán)色则表示(shì)相(xiāng)对较冷(lěng)的区(qū)域，但实际上它们之(zhī)间(jiān)的温差只(zhǐ)有万分(fēn)之(zhī)一。

科学(xué)家们通过对(duì)前景背(bèi)景分离后的二(èr)值图像进行(xíng)连通(tōng)域提取和标记之后发现(xiàn)，如果宇宙当(dāng)中没(méi)有暗(àn)物质，图形看起来不应该是这样的，而(ér)随着暗物质(zhì)的增加，一些峰值的(de)幅(fú)度会减(jiǎn)小，才(cái)变(biàn)得看起(qǐ)来(lái)“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐(fú)射的测量值，我们需要(yào)的暗(àn)物质大约是(shì)普通物质的(de)5倍。这(zhè)个数(shù)字(zì)与(yǔ)解释星系当中(zhōng)恒星运动所(suǒ)需要的暗物质比例是一致的。这就意(yì)味着(zhe)。

用了一个简单(dān)的理论(lùn)框架，就很(hěn)好地解释了很多不同的观(guān)测(cè)结(jié)果(guǒ)。而(ér)暗(àn)物(wù)质的本(běn)质就是宇宙当中存在着某种类型(xíng)的粒子，它们(men)不参与任何其他(tā)的电磁作(zuò)用，只(zhǐ)通过引力来相互作用(yòng)。所以如果能(néng)够找到这种(zhǒng)粒(lì)子(zi)的存在，就相当于找到了暗物(wù)质(zhì)存在的实际证据。这种粒子(zi)到底是什么？科(kē)学家们已经提出了数十种(zhǒng)的假(jiǎ)想目标，而要(yào)寻找这些不同的目(mù)标粒子所需要的实验方式也不(bù)相同(tóng)。在过去的几(jǐ)十年(nián)当(dāng)中，人类为了寻(xún)找这些看不见、摸不到(dào)，几乎(hū)不会(huì)与常规(guī)物质(zhì)相互作用的“暗(àn)物质”，科学家们已经(jīng)进行了超过50次的实验，却没(méi)有任何实质(zhì)性的发(fā)现(xiàn)，除了一个(gè)地方，意大(dà)利的格(gé)兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米(mǐ)处的地下矿(kuàng)井当中(zhōng)，藏着地球上(shàng)最大的地学实验室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高(gāo)的探测器，一直致(zhì)力于(yú)寻(xún)找暗物质(zhì)粒子(zi)的周(zhōu)期性震荡。

自(zì)1997年以来，这里(lǐ)的(de)科学(xué)家声称(chēng)观测到了某种信号。经(jīng)过了20多(duō)年(nián)的(de)数据收集，人们(men)发现了(le)一个有趣的事情(qíng)。探测率(lǜ)会在每年的6月(yuè)份达到峰值，然后在(zài)11月降(jiàng)到最低(dī)，而(ér)且在(zài)20年当中每年都(dōu)是(shì)一样(yàng)。一些(xiē)科(kē)学家认为这可能是人类(lèi)发现(xiàn)暗物(wù)质(zhì)的第一个直接证(zhèng)据。

但(dàn)是(shì)为什么暗物质(zhì)会(huì)产(chǎn)生周期(qī)性的年度信号呢？刚(gāng)才我(wǒ)们讲了太阳系正在以220公里/秒的速度围绕着银河系进行移(yí)动(dòng)，那(nà)么如果暗物质存(cún)在宇宙(zhòu)当中(zhōng)，这意味着(zhe)我们也在以这样的速度在穿越(yuè)着暗物质流，这个过程中会产生相(xiāng)应的振荡，同时地(dì)球又以30公(gōng)里/秒的速度围绕太阳进行(xíng)旋转。所以有半年的时间，地球(qiú)围绕太阳的方向(xiàng)与太(tài)阳环绕银河系的方向是一致的，而另外半年(nián)则与之相反。

而在6月份的时候(hòu)，地球与太阳的方向正(zhèng)好达到完全一(yī)致，这是理(lǐ)论上(shàng)地球(qiú)穿越暗物质流最快的时段。而在11月份(fèn)，又恰(qià)好达到了最慢值。尽管(guǎn)在实际的情况中(zhōng)，太(tài)阳(yáng)系相对银(yín)河系的平面呈现了60度(dù)的(de)倾斜(xié)，但是这并(bìng)不影响这个理论的(de)有效性。

因此科学(xué)家认为这可以用来解释，研究(jiū)人员(yuán)们所观测到的周期(qī)性信号。当(dāng)然也可能(néng)有(yǒu)其他的(de)情况，造(zào)成(chéng)这种(zhǒng)年(nián)度周期信号的差(chà)异也可(kě)能(néng)是(shì)温(wēn)度(dù)、湿度、土(tǔ)壤中的水分、高山上的积雪，甚至连(lián)意大利(lì)游客的数量(liàng)也符合这个周(zhōu)期的(de)规律。

所以，科(kē)学家们又在南半球建立(lì)了一个几乎相同(tóng)的实验室，这(zhè)里(lǐ)的季节与之前的实验室正(zhèng)好相反，而在(zài)这里(lǐ)，地球穿(chuān)过暗物质流的运动特征和(hé)第(dì)一个实验室是一样的。

因此，如果在这(zhè)里可以得到相同的信号(hào)，就可以成为(wèi)暗物质(zhì)所存在的非常有力的证据(jù)了。但是由于(yú)这个实(shí)验(yàn)室刚刚建成不久，所(suǒ)以截至目前(qián)还无法提供相应的数据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射(shè)一台新的(de)望远镜，这(zhè)台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的主(zhǔ)镜大小(xiǎo)跟哈勃望远镜相(xiāng)同，但它的(de)宽(kuān)视场仪(yí)器提供的(de)视野是哈勃红外仪器(qì)的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼(màn)太空望(wàng)远镜其(qí)中一(yī)个关键(jiàn)的用途(tú)就是探(tàn)索暗物质背后的奥秘，对于探(tàn)测的结果，我们只(zhǐ)能拭目以待了。费(fèi)米实验室(shì)粒子天体物理中心的(de)科学(xué)家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果(guǒ)暗物质存(cún)在，它(tā)们极有可能拥有另一种神秘的(de)效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当(dāng)中(zhōng)生命的(de)诞生，或者说(shuō)是生命进化(huà)的一个(gè)重要因素。

如果(guǒ)这一理(lǐ)论(lùn)得到进(jìn)一步的证(zhèng)实(shí)，那么遍(biàn)布宇(yǔ)宙(zhòu)当中的暗物(wù)质会不(bù)会(huì)意(yì)味着人类并不孤单(dān)呢？或许(xǔ)在宇宙当中某个角落的行星上，暗(àn)物质(zhì)正在通(tōng)过这样的效(xiào)应(yīng)创造生命。当然，这(zhè)些推(tuī)论的大前提是要先找到暗物质存(cún)在的实际证据。那(nà)么小伙伴们(men)，你(nǐ)们觉(jué)得暗物(wù)质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力！角鲨烷能天天用吗，为什么医生不建议用烟酰胺p>

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