宇宙(zhòu)是(shì)“人为制造”的？为何会存在科学无(wú)法解(jiě)释的“暗物质”？暗物质又究(jiū)竟是什么？人(rén)类为(wèi)了寻找暗物质存在(zài)的(de)证(zhèng)据，科学家们在过去的几十年当中进(jìn)行(xíng)了超过50次的(de)长期实(shí)验，但是(shì)却没有发现任(rèn)何的有效证据。除了一(yī)个地(dì)方，在1687年出版的自然(rán)哲学数学原理一书(shū)中，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有引力定律(lǜ)，它揭(jiē)示了宇宙中天体运(yùn)动的规(guī)律(lǜ)。往后(hòu)的几百年来，当(dāng)天文学家(jiā)们发现某(mǒu)些天体运行轨道出现异常，不符合万有引(yǐn)力定(dìng)律(lǜ)的时候(hòu)，他们就(jiù)会知道，周围(wéi)一定有(yǒu)未(wèi)知的(de)天体通过(guò)引力在摄动它的轨(guǐ)道。比如(rú)在(zài)1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过天王星(xīng)运行轨道的(de)异常，推算并且(qiě)发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥(míng)王(wáng)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(lì)子。但(dàn)是这些发现都是在恒星系统的尺度当中，可当我们上升到(dào)星系或者是星团(tuán)的尺度，事情就开始变得诡(guǐ)异(yì)了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗里(lǐ)茨兹威基正在研(yán)究(jiū)和测量后发星系团的质(zhì)量。这(zhè)是一个由数千个星系所组成的(de)巨大星系团(tuán)，这些(xiē)星系被引(yǐn)力(lì)束缚在一起(qǐ)。测量星系团的质量(liàng)一般会使用到两(liǎng)种方(fāng)法，当(dāng)两(liǎng)种方(fāng)法结果(guǒ)一致，就可以确定其(qí)质量的范(fàn)围。

第(dì)一(yī)种是获得其"光度学(xué)的质量"，需要的数据(jù)是测(cè)量各个(gè)星系的光度。

第二种是动(dòng)力学质量的(de)计算，是(shì)利用光(guāng)谱红移测量星(xīng)系团中的各个星系相对于星系团的运动速(sù)度。当(dāng)测量结果出来之后，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力学质(zhì)量(liàng)”竟然(rán)是“光度(dù)学质(zhì)量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消(xiāo)失了，或者说(shuō)这99%的质量(liàng)并不以可见光(guāng)的形式所存(cún)在，我(wǒ)们无(wú)法看(kàn)到。最(zuì)诡异的(de)是，在测量速度(dù)的过程中，兹威基(jī)发(fā)现星系团中很(hěn)多星(xīng)系(xì)的速度比(bǐ)理论(lùn)上要快(kuài)得多，按照牛顿(dùn)的运动学定(dìng)律，仅靠(kào)这些可(kě)见(jiàn)星系的质(zhì)量所产生的(de)引(yǐn)力(lì)是无法将它们(men)束缚在星系团内(nèi)的(de)，它(tā)们早(zǎo)就应该被抛(pāo)出(chū)星系团(tuán)之外了，除非有一种神秘的力量在起(qǐ)作(zuò)用，这(zhè)种(zhǒng)力量(liàng)来源于某种隐形的物质。

据(jù)此，兹维基提出了这样部分不可见的(de)暗质(zhì)，它不发散光、吸光、反(fǎn)射(shè)光(guāng)，但是它们却占据着(zhe)宇宙中绝大部分的质量。只是当(dāng)时的人们对(duì)这样的一种说法不屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗物质”这(zhè)个词才再一(yī)次出现。天文学家维(wéi)拉(lā)鲁(lǔ)宾和肯特福特在观测仙(xiān)女座星(xīng)系中的恒(héng)星运动。理论上来说，距离中(zhōng)心越远的恒星在(zài)其轨道上的运行速(sù)度(dù)就会越慢。但(dàn)是他(tā)们观测的结(jié)果(guǒ)却让人(rén)感到不可(kě)思议。

随着(zhe)与中心距离的增加(jiā)，恒星的旋转速(sù)度(dù)几乎保持不变。可是根据牛顿的(de)万有引力定律，在星系(xì)当中如果(guǒ)没有(yǒu)足够大的质量来吸(xī)引它们，这些外围的(de)恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基(jī)于这种现象，科学家们会使(shǐ)用一种相对标准的方法来解释暗物质(zhì)的存在，这种方法就是测(cè)量星系当中气(qì)体在X轴上(shàng)距离星系中心的(de)距离(lí)，以及在(zài)Y轴上气体(tǐ)的(de)旋转速度。如果出现异(yì)常(cháng)的结果，就认为是由暗物质的力量进入其中。

于是科学家们通过(guò)射(shè)电望(wàng)远镜测量(liàng)了距离星系中心更远距离的氢元(yuán)素，发现(xiàn)它(tā)们(men)的旋转速度并(bìng)不(bù)符合牛顿的力(lì)学定律。我们的太阳文章千古事得失寸心知是谁的诗句名句，文章千古事 得失寸心知是谁的名句系也不(bù)例外，太阳系位于(yú)银河系的第三(sān)悬臂(bì)之上，距离银(yín)河系中心(xīn)2.6万光年(nián)，根据万有(yǒu)引力定律(lǜ)进行计算，太阳(yáng)系(xì)的运行速度应该是160千米/秒文章千古事得失寸心知是谁的诗句名句，文章千古事 得失寸心知是谁的名句，但(dàn)实际上，太(tài)阳系(xì)正(zhèng)在以220千米/秒的速度围绕银河系旋(xuán)转，这(zhè)个(gè)实(shí)际速度远(yuǎn)远大于理论速度，那么产生(shēng)以上这种(zhǒng)向心加速度(dù)的原因很可(kě)能就是存在着一种我们看不到的物质，是这些(xiē)暗物质的引力效(xiào)应将星(xīng)系聚集在了一起。

也是从(cóng)这时(shí)开始，越来越多的研(yán)究人员开始(shǐ)相信暗(àn)物(wù)质(zhì)的存(cún)在。科学家根据星系外恒星轨道(dào)的速度，估算(suàn)在(zài)星系(xì)当(dāng)中暗物质的质量占整个星系质(zhì)量的85%。但是，暗物质并(bìng)不是(shì)唯(wéi)一可以解释(shì)这(zhè)个现象(xiàng)的原因。在一项(xiàng)新的研(yán)究当中，科学(xué)家(jiā)们发(fā)现，几乎没有引力效应的遥远恒星之间(jiān)，也会出(chū)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(xì)，叫(jiào)做(zuò)Agc114905。这个星(xīng)系距离地球大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星系当中存在的恒星数量却只有银河(hé)系(xì)的千分之(zhī)一。

所(suǒ)以(yǐ)在理论上，该星(xīng)系必须存在暗物质，否(fǒu)则就(jiù)会分崩(bēng)离析。但是科学家们使用(yòng)最先(xiān)进的望(wàng)远(yuǎn)镜对其(qí)进(jìn)行了40个小时的(de)详(xiáng)细测量之后，发现(xiàn)星系(xì)中的恒星运动(dòng)是(shì)可以用正常的物(wù)质和力学定律来解释的。那么又(yòu)有人提出，也许该星系的暗物(wù)质，已经被附(fù)近的另一(yī)个大星系剥(bō)离了。奇怪的(de)是，它(tā)的附(fù)近没有任(rèn)何星系存在。造成这些现象的除(chú)了暗(àn)物质的假说之外，另一种可能就是人类对引力(lì)的理解还(hái)不够全面，引力很可能在(zài)不同尺度空间中的工作方式(shì)是不(bù)同的，这意味着在行星(xīng)系尺度中(zhōng)的天体会沿着它们的轨(guǐ)道，按照我们所理(lǐ)解的(de)方(fāng)式(shì)运动。但是上升到星系和星团的尺度，引力之间的相互作(zuò)用则是不同(tóng)的方式(shì)。对于在星系团之间的(de)相互作用，科学家(jiā)还引(yǐn)入了(le)外部场效应的概念(niàn)，指的是(shì)在数百万(wàn)光年的规模上，巨大的(de)质量之间(jiān)会产生对彼此(cǐ)特殊的效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如(rú)果(guǒ)MOND蒙德理(lǐ)论成立(lì)，这意味着我(wǒ)们需要(yào)对现(xiàn)在的物(wù)理定(dìng)律进行修正，这些发(fā)现也让很(hěn)多人认为暗物质假说理论(lùn)就此终(zhōng)结。但是在宇宙(zhòu)当中还有关于暗物(wù)质存在(zài)的其他的理(lǐ)论证据，这些理论证据是蒙德理(lǐ)论所(suǒ)没法解释的(de)“引力透(tòu)镜”。

径向(xiàng)距离为37亿光年(nián)的子弹(dàn)星(xīng)系团，由两(liǎng)个碰(pèng)撞的星系团所组(zǔ)成(chéng)，类似这(zhè)样的星团，它们(men)大(dà)部分的普(pǔ)通质量都在星系的气(qì)体当中。当星团(tuán)以(yǐ)1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞的时(shí)候，星际(jì)气体的相(xiāng)互(hù)作用就会(huì)导(dǎo)致(zhì)温度(dù)的(de)急(jí)剧升高，速度大(dà)幅降(jiàng)低(dī)。所以在(zài)理论上(shàng)，在碰撞之后(hòu)，子弹星系团大部(bù)分的质(zhì)量将(jiāng)位(wèi)于所(suǒ)有这些气体所在的中(zhōng)间(jiān)区(qū)域。那么我们通(tōng)过什么来验证它的质量区域到底是不是集(jí)中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太(tài)空望远镜(jìng)传回了(le)宇宙当中第一张(zhāng)全(quán)彩的(de)高清照片，在照片中(zhōng)我们可(kě)以(yǐ)明(míng)显(xiǎn)地看到很多星(xīng)系(xì)似乎被拉(lā)伸产生了巨(jù)大的(de)形(xíng)变。其实这些(xiē)星系本(běn)身并(bìng)不(bù)是(shì)真的被扭曲了(le)，也不是(shì)韦(wéi)伯望远镜出文章千古事得失寸心知是谁的诗句名句，文章千古事 得失寸心知是谁的名句了什(shén)么问题，而是(shì)这(zhè)样极遥远的(de)天体(tǐ)和我们地球上的观测(cè)者之间。被一(yī)个质量超级巨大的天(tiān)体遮挡，这个(gè)超大质(zhì)量的东西(xī)的引力，会使(shǐ)身后更(gèng)遥远(yuǎn)星系(xì)的光(guāng)都发生了扭曲。这个现象就是(shì)引力透镜效应。这(zhè)个(gè)巨大(dà)的天体可(kě)能(néng)是超大质量的黑洞或者是(shì)暗(àn)物质。

所以当人们(men)对子弹星系团(tuán)观(guān)测的时(shí)候，发现(xiàn)它(tā)的大(dà)质量(liàng)区(qū)域并不是在中(zhōng)间(jiān)，而是(shì)在两侧。所以最好的解释方法就是当星团发生全部的碰撞时，可被观测到的(de)质量气体被卡在了中间(jiān)，暗(àn)物质(zhì)则直接通过(guò)了这(zhè)个区(qū)域，并在两边形成了引力透镜。对子弹星系(xì)团的引(yǐn)力透镜研(yán)究也被认为是暗物质(zhì)存在(zài)的(de)迄(qì)今为止(zhǐ)最好的理(lǐ)论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后(hòu)，可见光(guāng)终于(yú)可以(yǐ)畅(chàng)通无阻地穿(chuān)越在宇宙当中了。经过了(le)130多(duō)亿年之后，这(zhè)些光在宇宙空间(jiān)背景(jǐng)上留下了各(gè)相(xiāng)同性的微(wēi)波辐射。其(qí)中红色的部(bù)分表示温度较(jiào)高(gāo)的(de)区域，蓝色则表示相对较冷的区域(yù)，但(dàn)实际上它们之间的温差只有万分之一。

科学家们通过对前景背景分(fēn)离后(hòu)的二值图像进行(xíng)连通域提取和标(biāo)记之后发现，如果宇宙当(dāng)中没(méi)有暗物质，图形看起来不(bù)应该是这(zhè)样的，而随着暗物质的增(zēng)加，一些峰值的幅度(dù)会减小，才变得(dé)看起来“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙微波背景(jǐng)辐射的测量值，我们需(xū)要的(de)暗物(wù)质(zhì)大(dà)约是普通物质的5倍(bèi)。这个数(shù)字(zì)与(yǔ)解释星系当中(zhōng)恒星(xīng)运动所需要的暗物质比例是一致的。这就意味着。

用了一(yī)个简单的理论框架，就很好地解(jiě)释(shì)了(le)很(hěn)多不(bù)同(tóng)的观测结果。而(ér)暗物质的本质就是宇宙当中存在(zài)着某种类型的粒子，它们不参与任(rèn)何(hé)其他的(de)电磁作用，只通过引力来相互作(zuò)用。所以如果能够(gòu)找到这种(zhǒng)粒子的存(cún)在，就(jiù)相当于找到了暗物质存(cún)在的实(shí)际证据。这(zhè)种粒(lì)子到底是(shì)什么？科学家们已经(jīng)提出了数十种的假想目标，而要寻找这些不同(tóng)的目(mù)标粒子所需要的(de)实验(yàn)方式也(yě)不相同(tóng)。在过去的几十年当中(zhōng)，人类为(wèi)了寻(xún)找这些看不见(jiàn)、摸不到，几乎不会与常规物质相(xiāng)互作用(yòng)的“暗物(wù)质”，科学家们已(yǐ)经进行了(le)超过(guò)50次的实验，却没有任何实质性(xìng)的发现(xiàn)，除了一个地(dì)方，意大(dà)利的格(gé)兰萨索山，隶属(shǔ)于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地(dì)下矿井当中，藏着地球上最(zuì)大的地(dì)学实验室，这(zhè)个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼(lóu)高的探测器，一直(zhí)致力于(yú)寻(xún)找暗物质粒(lì)子的周期性震荡。

自1997年以(yǐ)来(lái)，这里的科(kē)学家声称观(guān)测到了(le)某种信(xìn)号。经过了20多(duō)年的数(shù)据收集(jí)，人(rén)们发现了一个(gè)有趣的(de)事情(qíng)。探测率会在(zài)每(měi)年的6月份达到峰值(zhí)，然(rán)后(hòu)在11月(yuè)降(jiàng)到最低，而(ér)且在(zài)20年当中每年都是一样。一些科学家认为这(zhè)可能是人(rén)类发现暗物质的(de)第(dì)一(yī)个直接(jiē)证据。

但是为什么暗物质会产生周期性的年度信(xìn)号呢？刚(gāng)才我(wǒ)们讲了太(tài)阳(yáng)系正在以220公里/秒的速度(dù)围(wéi)绕着银河系进行移动(dòng)，那(nà)么如果(guǒ)暗物(wù)质存(cún)在宇宙当中，这(zhè)意味(wèi)着(zhe)我们也在以这样的速度在穿越着暗(àn)物(wù)质流，这(zhè)个过程中(zhōng)会产生相应的振荡，同时地球又(yòu)以30公里/秒的速度围绕太(tài)阳进行旋转。所以有(yǒu)半年的时(shí)间(jiān)，地球围绕太阳的方向与(yǔ)太阳(yáng)环绕(rào)银河系的方(fāng)向是一(yī)致(zhì)的(de)，而(ér)另外半年则与之相反(fǎn)。

而在6月(yuè)份的时候，地(dì)球与太阳的方向正(zhèng)好达到完全一致，这是理(lǐ)论(lùn)上地(dì)球穿越暗物质流最快(kuài)的时(shí)段。而在(zài)11月(yuè)份，又恰好达到了最慢值。尽管在实际的情况中，太(tài)阳系相对银河系(xì)的(de)平面呈(chéng)现(xiàn)了60度的倾斜，但(dàn)是这并不影响这个理论(lùn)的(de)有效(xiào)性。

因此科学家(jiā)认为(wèi)这可(kě)以用(yòng)来(lái)解释，研(yán)究人员们所观测到的周期(qī)性信号。当然(rán)也(yě)可能有(yǒu)其他的情况，造(zào)成这种年度周期信号(hào)的差异也可能(néng)是温度(dù)、湿度(dù)、土壤中的水分(fēn)、高山上的(de)积雪，甚至连意(yì)大利游客的数量也符合这个周期的规(guī)律。

所以，科学家们又在南半球建立了一个几乎相(xiāng)同(tóng)的实验室，这(zhè)里的(de)季节与(yǔ)之前的实验室(shì)正好相反，而在这里，地球穿过暗物(wù)质流的运动特(tè)征和第一个实验室是一样的(de)。

因此，如果在(zài)这里可(kě)以(yǐ)得到相同(tóng)的信号，就可以成为暗物质所存在(zài)的(de)非常有(yǒu)力(lì)的证据了。但是(shì)由于(yú)这个实验室(shì)刚刚建(jiàn)成不久，所以截(jié)至目前还无法(fǎ)提供相应的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一(yī)台新的望(wàng)远镜，这台(tái)太空望远镜叫做“南(nán)希(xī)格(gé)雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它(tā)的宽视(shì)场仪器提供(gōng)的(de)视野是哈(hā)勃红外仪器的100倍。南(nán)希格(gé)雷斯罗曼(màn)太空(kōng)望远(yuǎn)镜其中一个关(guān)键的(de)用途(tú)就是探(tàn)索暗物质背后的奥秘，对于(yú)探(tàn)测的结果(guǒ)，我们只能拭目(mù)以待了。费米实(shí)验室粒子天(tiān)体物(wù)理中心的科学家丹(dān)琥珀和贾(jiǎ)森(sēn)斯特芬研究(jiū)发现，如果暗物质存在，它们极有可能拥(yōng)有另一(yī)种(zhǒng)神秘的效应，这种(zhǒng)暗(àn)物质效应，会支持宇宙当(dāng)中生命的诞生(shēng)，或者说是(shì)生(shēng)命(mìng)进化的(de)一个重要(yào)因素。

如果(guǒ)这一理论得到进一步的证实(shí)，那么(me)遍布宇宙当中的暗物质(zhì)会不会意味着(zhe)人类并不(bù)孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当中某个角落(luò)的行(xíng)星上，暗(àn)物质正(zhèng)在(zài)通过这样(yàng)的效应创造生命。当然，这些(xiē)推论的大(dà)前提是要(yào)先(xiān)找(zhǎo)到暗物质存在的实际证据。那(nà)么(me)小伙伴们，你们(men)觉(jué)得(dé)暗物质到(dào)底存不(bù)存在呢(ne)？喜欢请点赞，你(nǐ)的支持是(shì)我更新(xīn)的动力！

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