宇宙是“人为制造(zào)”的？为何会存在科(kē)学(xué)无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类为(wèi)了寻找暗物质存(cún)在的证据，科学家(jiā)们在过去的(de)几(jǐ)十年当独善其身是什么意思啊 独善其身是褒义还是贬义中进行了(le)超过50次的长(zhǎng)期实(shí)验，但是却没有发现任何的有效(xiào)证据。除了(le)一个地方，在(zài)1687年出(chū)版的自然哲学数学原理(lǐ)一书(shū)中(zhōng)，埃萨克牛(niú)顿发表了万(wàn)有(yǒu)引(yǐn)力定律(lǜ)，它揭(jiē)示了宇(yǔ)宙中天体运动的规律(lǜ)。往后的几百(bǎi)年来，当(dāng)天文学家们发现某些天体运(yùn)行轨道出现异常，不符(fú)合万有引力定律(lǜ)的时候，他们就(jiù)会(huì)知道，周围(wéi)一定有未知的天体通过(guò)引力在摄动它的轨道(dào)。比如在1846年，奥(ào)本勒(lēi)维(wéi)耶就通过天王星(xīng)运行轨道(dào)的异常，推算并(bìng)且(qiě)发(fā)现(xiàn)了海王星的存在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王星的发(fā)现都是应用万有引力定律所取得重大天文成就的例(lì)子。但(dàn)是这(zhè)些(xiē)发(fā)现都是在恒星系统的(de)尺度当(dāng)中，可(kě)当我们上升到星系或者是星团的尺(chǐ)度，事情(qíng)就开始变得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里茨兹威基正在研究(jiū)和测量后发星(xīng)系团的质量。这是一个由数千个(gè)星(xīng)系所组成的巨大星系团，这些(xiē)星(xīng)系被引力束缚在一起。测量(liàng)星系(xì)团(tuán)的质量一(yī)般(bān)会使用到两种方法，当两种方法结果一致，就可(kě)以确定其质量的范围。

第一(yī)种是获得(dé)其(qí)"光度学的(de)质量"，需要的数据是测量各个星系(xì)的光度。

第二种是动力学(xué)质量的计(jì)算(suàn)，是(shì)利用光(guāng)谱(pǔ)红移测量星系团中的各个星系(xì)相对于星系团(tuán)的运动速(sù)度。当测量结果出来之后，兹威基彻底(dǐ)懵了(le)，“动力学(xué)质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团(tuán)有99%的质量消失了，或者说(shuō)这99%的质量并不以可见光(guāng)的形式所存(cún)在，我(wǒ)们无(wú)法看到。最诡(guǐ)异(yì)的(de)是(shì)，在测量速度的过程中(zhōng)，兹威(wēi)基发现星系团(tuán)中(zhōng)很多(duō)星系的速度比理论上要(yào)快得多，按(àn)照牛顿的运动学定律(lǜ)，仅靠这些可见星系的质(zhì)量所产生的引力是无(wú)法将它们束(shù)缚在星系团内的，它们(men)早(zǎo)就应该被抛出(chū)星系团(tuán)之(zhī)外了，除非有一种神秘的力量在起作用，这种(zhǒng)力量来源于某种(zhǒng)隐形的(de)物质。

据(jù)此，兹维基(jī)提出了这(zhè)样部分不(bù)可见(jiàn)的(de)暗质，它不发散光、吸(xī)光、反射光，但是(shì)它们却占据着宇宙(zhòu)中绝大部分的质(zhì)量。只是(shì)当(dāng)时(shí)的人们对(duì)这(zhè)样(yàng)的一种说法不屑一(yī)顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质(zhì)”这个词才(cái)再一(yī)次出(chū)现。天文学家(jiā)维拉鲁宾(bīn)和肯特福特(tè)在观测仙女座(zuò)星系(xì)中(zhōng)的恒星运动。理论上来说，距(jù)离中心越远的恒星在其轨道上的(de)运行速度(dù)就会(huì)越慢。但是(shì)他们观测的结果(guǒ)却让人感到不可思(sī)议。

随着(zhe)与中心距离的增加，恒星的旋转速度几(jǐ)乎保持不(bù)变。可是(shì)根据牛顿的万有引(yǐn)力(lì)定律，在星(xīng)系当中如果没有足够大的质量来吸引它们(men)，这些外围的恒星早就被甩到宇宙(zhòu)当(dāng)中了。基于这种现象，科学(xué)家们会使用(yòng)一种相对标准的方法(fǎ)来解(jiě)释暗物质的存在(zài)，这种方(fāng)法(fǎ)就是(shì)测量星系当中气体(tǐ)在(zài)X轴上距离星系(xì)中心的距离，以及(jí)在(zài)Y轴(zhóu)上气体的旋转速(sù)度(dù)。如果出(chū)现异常的结(jié)果，就认为是由暗物质的力量进入其中。

于是科学家(jiā)们(men)通(tōng)过射电(diàn)望远镜(jìng)测量了距离(lí)星系(xì)中心更远(yuǎn)距(jù)离的(de)氢(qīng)元素，发现它们的(de)旋转速(sù)度并(bìng)不(bù)符(fú)合(hé)牛(niú)顿的力学定律。我们的太(tài)阳系(xì)也(yě)不例外，太阳系位于银河系的第三(sān)悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年(nián)，根据万(wàn)有引力定律进(jìn)行(xíng)计算，太(tài)阳(yáng)系的运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太(tài)阳系正在(zài)以220千米/秒的速度围绕银(yín)河(hé)系旋转，这(zhè)个实际速度(dù)远(yuǎn)远大于理论速度，那么产(chǎn)生(shēng)以上这种向(xiàng)心加速度(dù)的原因很可能就是存在着一种我(wǒ)们看(kàn)不到的物质，是(shì)这些暗物质(zhì)的引(yǐn)力效应(yīng)将星系聚集在了一起。

也是(shì)从这时(shí)开始，越(yuè)来越多的研究人(rén)员开始相(xiāng)信暗物质的(de)存(cún)在。科学家根据星系外恒星轨道的速度(dù)，估算在星系当中暗物质的质量占整(zhěng)个星系质量的85%。但是，暗(àn)物质并(bìng)不是唯一可(kě)以解释这个现象的原因。在一项新(xīn)的研究当中，科学家们发现，几乎没有引(yǐn)力效应的遥远恒(héng)星之(zhī)间，也会出(chū)现速度上的(de)微(wēi)小差异。另(lìng)外，天文学(xué)家还发现了一个(gè)反常的(de)星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地球大约2.5亿(yì)光年，大小和银(yín)河(hé)系(xì)不多，但(dàn)是星系当中(zhōng)存在的恒(héng)星数量却只有(yǒu)银河系的(de)千分(fēn)之一。

所(suǒ)以在理论上(shàng)，该(gāi)星系必须存在暗物质，否则(zé)就会分崩离析。但是科学家(jiā)们使(shǐ)用最先进的(de)望远镜对其(qí)进(jìn)行(xíng)了(le)40个小时的详细测(cè)量之后，发现星(xīng)系中的(de)恒星运动是可以用(yòng)正常的物质和力学(xué)定律来解释(shì)的。那么又有人提出，也许(xǔ)该星系的暗物质，已经被附近的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它的(de)附(fù)近没有任何星系存在。造(zào)成这些现象的除(chú)了暗(àn)物质(zhì)的假说之外，另一(yī)种(zhǒng)可能就是(shì)人类对引力的理解还(hái)不够全面，引力很(hěn)可能在不同尺度(dù)空间中的工作方式是不(bù)同的，这(zhè)意味着在(zài)行星系尺度中的天体会沿(yán)着它们的轨道，按(àn)照(zhào)我们所(suǒ)理(lǐ)解的方式运(yùn)动。但是(shì)上独善其身是什么意思啊 独善其身是褒义还是贬义升到星系和星团的(de)尺(chǐ)度，引力之间的相(xiāng)互作(zuò)用则(zé)是不同的方式。对于在星系团(tuán)之间的(de)相互作用(yòng)，科学家还引入了外部场效(xiào)应的概念，指的是在数百(bǎi)万光年的规模上，巨(jù)大(dà)的质量(liàng)之间会产(chǎn)生对彼此特殊的(de)效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙(méng)德(dé)理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们(men)需要(yào)对现(xiàn)在的(de)物理定律进行修正，这(zhè)些(xiē)发现(xiàn)也让很多(duō)人认为(wèi)暗物(wù)质(zhì)假说理(lǐ)论(lùn)就(jiù)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(lǐ)论证据，这(zhè)些理论证(zhèng)据是(shì)蒙(méng)德理(lǐ)论所没法解释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距离(lí)为37亿光(guāng)年的子弹星系团，由两个碰(pèng)撞的星系团所组成，类似这样的星(xīng)团，它们大部分的普通质量都在(zài)星系的(de)气体当(dāng)中。当(dāng)星(xīng)团以1000万公里/小时发生碰(pèng)撞的时候(hòu)，星际(jì)气体的相互作用就(jiù)会导致(zhì)温度的急剧升高，速度大幅降低。所以在理论上，在(zài)碰撞之后，子弹星系团(tuán)大(dà)部分的质(zhì)量将位(wèi)于所有这些气(qì)体所在的中(zhōng)间区域。那么我们通过(guò)什么来(lái)验证它(tā)的(de)质量区域到(dào)底是不是集中在中间(jiān)呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当(dāng)中第一张全彩的高(gāo)清照片，在照片中我(wǒ)们可以明(míng)显地看到很多星(xīng)系似(shì)乎被拉(lā)伸产生了(le)巨大的形变。其(qí)实这些星系本身并不是真的被(bèi)扭曲了，也不(bù)是韦伯望(wàng)远镜出了什么问题(tí)，而(ér)是这样极遥远的天体(tǐ)和我们地(dì)球(qiú)上的观(guān)测者之间(jiān)。被一(yī)个(gè)质(zhì)量(liàng)超级巨大的天体遮挡，这(zhè)个超(chāo)大质量的东西的引力，会使身后更遥(yáo)远(yuǎn)星系的光都发生(shēng)了扭曲。这个现象(xiàng)就是(shì)引(yǐn)力透镜效应。这个巨(jù)大的(de)天体可能是超(chāo)大质量(liàng)的黑洞或(huò)者是暗物质。

所以当人(rén)们对子弹星系团观测的时候，发现(xiàn)它的大质量区域并不(bù)是在中间，而是在两侧。所以最好的解释(shì)方法就是当星团发生全部的(de)碰撞时，可被观测到的质量(liàng)气体(tǐ)被卡在了中间，暗(àn)物质(zhì)则直接通过(guò)了这个(gè)区域，并在两边形(xíng)成了引力透(tòu)镜。对子弹星系团的引力透镜研究也被(bèi)认为(wèi)是暗物(wù)质存在的迄(qì)今为止最好的理论证据。

除(chú)此之外，还(hái)有(yǒu)来自宇宙当中最古老的(de)光。从宇(yǔ)宙大(dà)爆炸开始(shǐ)，38万年之后，可(kě)见光终于可以(yǐ)畅(chàng)通无阻地(dì)穿越在宇宙当中(zhōng)了。经过了(le)130多亿年之后(hòu)，这(zhè)些光在宇(yǔ)宙空间背景上(shàng)留下了(le)各相同性的微波(bō)辐(fú)射。其中红色(sè)的部分(fēn)表示温度较高的区域(yù)，蓝(lán)色则表(biǎo)示相对较(jiào)冷的(de)区域，但实际(jì)上它们之(zhī)间(jiān)的温差只(zhǐ)有万(wàn)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(xíng)连(lián)通域(yù)提(tí)取(qǔ)和标记之后发现，如果(guǒ)宇宙当(dāng)中(zhōng)没有暗物质，图(tú)形看起来不应该是这(zhè)样的，而(ér)随着(zhe)暗物(wù)质的增加，一(yī)些(xiē)峰值的幅度会减小，才变(biàn)得看起(qǐ)来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微波背(bèi)景辐射的测量值，我们需要的暗物质(zhì)大约是(shì)普通物质的5倍。这个数字与(yǔ)解(jiě)释星系当中(zhōng)恒星运动所需要的暗(àn)物质(zhì)比例是一致的。这就意味着。

用了一(yī)个(gè)简单的理论框(kuāng)架，就很好地解释了很多不同的观测结(jié)果。而暗物质的本质就是宇(yǔ)宙(zhòu)当中存在着某种类(lèi)型的粒子，它们不参与(yǔ)任何其他的电磁作用，只通(tōng)过(guò)引力(lì)来相互作用。所以如果(guǒ)能够找到这(zhè)种粒子的(de)存在，就相当于找到(dào)了(le)暗物质(zhì)存在的实际证据。这种(zhǒng)粒子到底是什么(me)？科学家们已经(jīng)提出(chū)了数十种的假想目标(biāo)，而要(yào)寻(xún)找这些不同(tóng)的目标粒子所(suǒ)需要的实验方式也不(bù)相同。在过去(qù)的几十年当中(zhōng)，人类为(wèi)了寻找这(zhè)些(xiē)看不见、摸(mō)不到，几乎不(bù)会与常规(guī)物质相互(hù)作用的“暗物(wù)质”，科学(xué)家们已经进行了超过50次的实验，却(què)没有任何(hé)实质性的发(fā)现，除了一(yī)个地方，意(yì)大利的(de)格(gé)兰萨索(suǒ)山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处的地(dì)下矿(kuàng)井当中，藏着地球上(shàng)最大的地学(xué)实验室，这(zhè)个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三(sān)层楼高(gāo)的探测器(qì)，一直致力于寻找(zhǎo)暗物(wù)质粒子的周期(qī)性震荡。

自1997年以来，这里的(de)科学家(jiā)声称观测到了某种信号(hào)。经(jīng)过(guò)了20多年的数据收(shōu)集(jí)，人们发现(xiàn)了一个有(yǒu)趣的事情。探(tàn)测率会在(zài)每年的6月份达到峰值(zhí)，然后(hòu)在11月(yuè)降到最低，而且(qiě)在(zài)20年当中(zhōng)每年都是一样(yàng)。一(yī)些科学家认为这可能是人类(lèi)发现暗物质的第(dì)一个直接证(zhèng)据(jù)。

但是为什(shén)么(me)暗物质(zhì)会产生周期(qī)性的年度(dù)信(xìn)号(hào)呢？刚才(cái)我们(men)讲了(le)太阳(yáng)系(xì)正在以(yǐ)220公里(lǐ)/秒的速度(dù)围(wéi)绕着银河系进(jìn)行移动，那么如果(guǒ)暗物质存在宇宙当中，这(zhè)意(yì)味(wèi)着我(wǒ)们也在以(yǐ)这样的速(sù)度在穿越着暗(àn)物质流，这个过程(chéng)中会产(chǎn)生相应的振荡，同时地(dì)球又以30公里/秒的速度(dù)围绕(rào)太阳进行旋(xuán)转。所以有半年的时间，地球(qiú)围绕太阳的方向与太阳环绕银河系(xì)的方(fāng)向(xiàng)是一致(zhì)的，而另外半年则(zé)与之相反。

而在6月份的时候，地球(qiú)与太阳(yáng)的(de)方向正(zhèng)好达到完全一致，这是理论上地球穿越暗物质(zhì)流最快的(de)时(shí)段。而在11月份，又恰好达(dá)到(dào)了最慢值。尽管在实际的情况(kuàng)中，太阳系相对(duì)银河系的平面呈现了60度的倾斜(xié)，但是这(zhè)并不(bù)影响这(zhè)个理论的有效性。

因(yīn)此科学家(jiā)认为这可以用来解释，研究人员们所观测(cè)到的周(zhōu)期性信号。当(dāng)然也可能有(yǒu)其他的情(qíng)况，造成这种年度周期信号的差异也可能是温度、湿(shī)度、土(tǔ)壤中的水分、高山(shān)上的积雪，甚至连(lián)意大利(lì)游客的数量(liàng)也符合这个(gè)周期的规律。

所(suǒ)以，科学家们又在南半(bàn)球(qiú)建立了一(yī)个几乎相同(tóng)的实验室，这里(lǐ)的(de)季节(jié)与之前的实验室正好(hǎo)相反，而在这(zhè)里(lǐ)，地球穿过暗物质流的运(yùn)动特征和第(dì)一个实(shí)验室是一样的。

因此，如果在这(zhè)里可以得到相同的(de)信号，就可以成为暗物(wù)质所存在的非常有力(lì)的证(zhèng)据了。但是由于这个(gè)实(shí)验室刚刚建成(chéng)不久，所以截至目前(qián)还无法提供(gōng)相应的数据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射一台(tái)新的望远镜，这(zhè)台太空望远镜叫做“南希(xī)格雷(léi)斯罗曼(màn)”，它的主镜大(dà)小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它的宽视场仪器提供的(de)视野是哈勃红外仪(yí)器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太(tài)空(kōng)望远(yuǎn)镜其中一个关键(jiàn)的用途就(jiù)是探索(suǒ)暗物质背(bèi)后(hòu)的奥(ào)秘(mì)，对于探(tàn)测的结果，我们只能拭(shì)目以待了(le)。费米实验室粒子天体物理中心的科学家丹琥(hǔ)珀和贾森(sēn)斯特芬研究发(fā)现，如果暗物质存(cún)在，它们极有(yǒu)可能拥(yōng)有另一(yī)种(zhǒng)神秘(mì)的效应，这(zhè)种暗物(wù)质效应，会(huì)支持宇宙当中生命的诞生，或者说是生(shēng)命进化(huà)的一个重(zhòng)要(yào)因素。

如果这一理论得到进一步(bù)的证实，那么遍布宇宙当中(zhōng)的(de)暗物质(zhì)会不会意味(wèi)着人类并不(bù)孤单(dān)呢？或许在宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中某个(gè)角落的行星上(shàng)，暗物(wù)质(zhì)正在通过这样的效应创造生命(mìng)。当然(rán)，这些推论(lùn)的(de)大前提是要(yào)先(xiān)找到暗物质存在(zài)的(de)实际证据。那(nà)么小伙伴们，你们(men)觉(jué)得暗物质到底存(cún)不存在(zài)呢？喜欢请(qǐng)点赞，你(nǐ)的支持是我更新的动力(lì)！

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