宇宙是“人为制造”的？为何会存(cún)在科(kē)学无(wú)法(fǎ)解释的“暗物质(zhì)”？暗物质(zhì)又究竟是什么(me)？人类为(wèi)了寻找(zhǎo)暗物质(zhì)存在的证(zhèng)据，科(kē)学家们在过去的几十年当中进行了超过50次的(de)长期实验，但是(shì)却没有发现任何的有效证(zhèng)据(jù)。除了一(yī)个地方(fāng)，在1687年出版(bǎn)的自然哲学数(shù)学(xué)原理一(yī)书中，埃萨克(kè)牛顿发表了万有(yǒu)引力定律，它(tā)揭示了宇宙中天体运动的规律。往后的几百年来，当天文学(xué)家们发(fā)现某(mǒu)些天(tiān)体运行轨(guǐ)道出(chū)现(xiàn)异(yì)常，不符合万有引力定(dìng)律的时(shí)候，他们就(jiù)会知道(dào)，周(zhōu)围一定(dìng)有未知的天体通过(guò)引力在摄动它的轨道。比(bǐ)如(rú)在1846年，奥本(běn)勒维耶就通过天王(wáng)星(xīng)运行轨道的异常，推算并(bìng)且发现了海王星的存在。另外，哈(hā)雷彗星(xīng)、冥王星的发现都是应用万有引力(lì)定律(lǜ)所取得重大天文成就的例(lì)子。但是这些(xiē)发现都是(shì)在恒星系统的(de)尺度当中，可当我们上升(shēng)到(dào)星系或(huò)者是星团(tuán)的尺度，事(shì)情就开(kāi)始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家(jiā)弗里茨兹(zī)威(wēi)基(jī)正在研究和测量后(hòu)发星系团的质量。这是一个由数千个星系所组成的巨大星系团，这些星系被引力束缚在(zài)一起。测量星系团的质量一般(bān)会使用到两种方法，当(dāng)两种(zhǒng)方(fāng)法结果一致，就可(kě)以确(què)定其质量的范围。

第一(yī)种是获得其"光度学(xué)的质量"，需要(yào)的数据是测量各个星系(xì)的光度。

第二(èr)种是乌克兰有中国人吗，在乌克兰的中国人安全吗动(dòng)力(lì)学质量(liàng)的计算，是利用光(guāng)谱红移测量(liàng)星(xīng)系团中(zhōng)的各个星系(xì)相对于星系(xì)团的运动速度。当测量结果出来(lái)之后(hòu)，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动(dòng)力学质(zhì)量”竟(jìng)然是(shì)“光度(dù)学质量”的(de)400倍。这意味(wèi)着，后发座星系(xì)团有99%的质量(liàng)消失了，或(huò)者(zhě)说这99%的质量并(bìng)不以(yǐ)可见光的形(xíng)式所存(cún)在，我们(men)无法看到。最诡异的(de)是，在测(cè)量速度(dù)的过程中(zhōng)，兹(zī)威基发现星系团中(zhōng)很多星系的(de)速(sù)度比(bǐ)理论上要快得多，按(àn)照牛顿的(de)运动(dòng)学(xué)定律(lǜ)，仅(jǐn)靠这些可见星系的质量所产(chǎn)生的引力(lì)是(shì)无法将它们束缚(fù)在(zài)星系团内的(de)，它(tā)们(men)早就应该被抛出星系团(tuán)之(zhī)外了，除非有一种神秘的力量在起作用，这种力量来源(yuán)于(yú)某种隐形的物质。

据此(cǐ)，兹维(wéi)基提出(chū)了(le)这(zhè)样(yàng)部分不(bù)可见(jiàn)的暗质(zhì)，它不发散光、吸(xī)光、反射光，但是(shì)它们却(què)占据着宇宙中绝大部分的质量(liàng)。只是当时的人(rén)们对这样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一(yī)次出现。天(tiān)文(wén)学家维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在观测仙(xiān)女座(zuò)星系中的恒星运(yùn)动。理论(lùn)上来说，距(jù)离中心越远的恒星在(zài)其轨道(dào)上的(de)运行(xíng)速度(dù)就会越慢(màn)。但是他们观测的结果(guǒ)却让人感到不可(kě)思议。

随(suí)着与(yǔ)中心距离(lí)的增加，恒星的旋(xuán)转速(sù)度几乎保(bǎo)持不变。可是根据牛顿的(de)万有引力(lì)定律，在星系当中如果没有足够(gòu)大的质量来吸(xī)引(yǐn)它们，这些外围的恒星早就被甩(shuǎi)到(dào)宇(yǔ)宙(zhòu)当中了。基(jī)于这(zhè)种现象，科学家们会使用(yòng)一种相(xiāng)对标准的方法来解(jiě)释(shì)暗(àn)物质的存(cún)在，这种方法(fǎ)就是(shì)测量星系(xì)当中气体在X轴上距离(lí)星系(xì)中心的(de)距离，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速度。如果(guǒ)出现(xiàn)异常(cháng)的结(jié)果，就认(rèn)为是由暗物质(zhì)的力量(liàng)进入其(qí)中。

于是科学家(jiā)们通过射(shè)电望远镜测量了距离星系(xì)中心更远距(jù)离的氢(qīng)元(yuán)素，发现它们的旋转速度并不符合牛顿的力学(xué)定律。我们的太阳系也不例外，太阳系位(wèi)于银河系的(de)第三悬臂之(zhī)上(shàng)，距离银河系中心2.6万光年，根据万(wàn)有引力(lì)定律进行(xíng)计算，太阳系的运行速(sù)度应该是160千米/秒，但实际(jì)上(shàng)，太阳系正在(zài)以220千米/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕银河系旋转(zhuǎn)，这(zhè)个实际速度(dù)远远大于(yú)理论速度(dù)，那么(me)产生以上这种(zhǒng)向心加速(sù)度的(de)原因很可能(néng)就是存(cún)在着一种我们看(kàn)不到的物质(zhì)，是这(zhè)些暗物(wù)质(zhì)的引(yǐn)力效应将(jiāng)星系聚集(jí)在了一起。

也是从这(zhè)时开始(shǐ)，越来越(yuè)多的研究(jiū)人员开始相信(xìn)暗(àn)物质(zhì)的存在。科学家(jiā)根据星系外恒星轨道的速度(dù)，估算在星系当(dāng)中暗物(wù)质(zhì)的质量占整(zhěng)个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释这(zhè)个(gè)现(xiàn)象的(de)原因(yīn)。在(zài)一项新的研究当中，科学(xué)家们发现，几乎没有引力效应(yīng)的遥(yáo)远(yuǎn)恒星之(zhī)间，也(yě)会出现速度上的微(wēi)小差异。另外(wài)，天文(wén)学家还发(fā)现了一个反常(cháng)的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距(jù)离(lí)地球大(dà)约2.5亿光年，大小和银河系不多，但(dàn)是星系当中存在的恒星数量却只有银河(hé)系的(de)千分之一。

所以(yǐ)在理论上，该星系必须存在(zài)暗物质，否则就会分崩离(lí)析(xī)。但是科学家(jiā)们使用最(zuì)先进的望远镜对其进行了(le)40个(gè)小时的(de)详(xiáng)细测量(liàng)之后，发现星系中的(de)恒星运(yùn)动是可以用正常的物质(zhì)和力学定律来解(jiě)释的。那么又有(yǒu)人提出，也许该(gāi)星系的(de)暗物质，已经被附近的(de)另一个大星系剥离了。奇怪(guài)的是，它的附近(jìn)没有任何星系存在。造成这些现象的除了(le)暗物(wù)质的假说之外，另一种可(kě)能就是人类对(duì)引力的理解还不够全面(miàn)，引力很可(kě)能在(zài)不同尺度空(kōng)间(jiān)中的(de)工作方(fāng)式是(shì)不同的，这意味着在行星系尺(chǐ)度中(zhōng)的天体会沿着它们的轨(guǐ)道(dào)，按照我(wǒ)们所(suǒ)理解的方式运动。但是上升(shēng)到星系和(hé)星团的尺(chǐ)度，引力之间的相互作(zuò)用则是不同的方式。对于在星系团之(zhī)间的相互作用(yòng)，科学家还引入了外部场效应的(de)概念，指的是在数(shù)百万(wàn)光年的规模上，巨大的质量之(zhī)间会产(chǎn)生(shēng)对彼此特(tè)殊(shū)的效(xiào)果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙(méng)德理(lǐ)论成立，这意味着我们需要对现在的(de)物理定律(lǜ)进行(xíng)修正，这些发现也让很(hěn)多人认为暗(àn)物(wù)质(zhì)假说理论就(jiù)此终结。但是在宇(yǔ)宙当中还有关于暗物质(zhì)存在的其他的理论(lùn)证据(jù)，这些(xiē)理论证据是蒙德理论(lùn)所没法(fǎ)解释的(de)“引力透镜”。

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)团所组成，类似这样的(de)星团，它们大(dà)部分的普通质量都在(zài)星系(xì)的气体(tǐ)当中。当星团(tuán)以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星际气(qì)体的相(xiāng)互作用就会导致温(wēn)度的急剧升高，速度大幅降低(dī)。所以在理论上，在(zài)碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团大部分的质量(liàng)将位于所有这些气体所在的中间区(qū)域。那(nà)么我们(men)通(tōng)过什(shén)么(me)来(lái)验证它的质量区域到底是不是集中在(zài)中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦(wéi)伯(bó)太空望远镜传回了宇宙(zhòu)当中(zhōng)第一张全彩的高(gāo)清照片，在照片中我们可以明显地(dì)看到很多星(xīng)系似(shì)乎(hū)被拉伸(shēn)产生了(le)巨大(dà)的形变。其实这些星系本身并不是真(zhēn)的被扭曲了，也不是韦伯望远镜(jìng)出了(le)什么问题，而是这样极遥远的(de)天(tiān)体(tǐ)和我(wǒ)们地球(qiú)上的观测者之(zhī)间。被(bèi)一个质量超级巨大的天体遮挡，这个超大质量的东西(xī)的引(yǐn)力，会(huì)使身后更(gèng)遥远星(xīng)系(xì)的光都发(fā)生了扭(niǔ)曲。这个现象(xiàng)就是引力透镜效应。这个(gè)巨大的天体(tǐ)可能是超大质(zhì)量的黑洞或(huò)者是暗(àn)物(wù)质。

所以当人们对子弹星系团观测的(de)时候(hòu)，发现它的大质(zhì)量区域并(bìng)不是在中间，而是在两侧。所以最(zuì)好的解释方法就(jiù)是当星团发(fā)生全部的碰撞(zhuàng)时，可被观测到的(de)质量气体被卡在了(le)中间，暗物质则(zé)直接通过了这个(gè)区域，并在两边形成(chéng)了(le)引力透镜(jìng)。对子弹星系(xì)团的引力(lì)透镜(jìng)研究(jiū)也被认(rèn)为是暗物质(zhì)存(cún)在的迄今为止最(zuì)好的理论证(zhèng)据(jù)。

除此之外(wài)，还有来自宇宙(zhòu)当中最古老的光。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万年(nián)之后(hòu)，可见光终(zhōng)于可以畅(chàng)通无阻(zǔ)地穿越(yuè)在宇宙当中(zhōng)了。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景上留(liú)下了各相同(tóng)性(xìng)的微波辐(fú)射。其中(zhōng)红(hóng)色的部(bù)分表示温度较高(gāo)的(de)区域(yù)，蓝色则表示相(xiāng)对较冷的区域，但实(shí)际(jì)上它们之间的温差(chà)只有万分之一。

科学(xué)家们通(tōng)过对前景背(bèi)景(jǐng)分(fēn)离(lí)后的二值(zhí)图像进行连通域提(tí)取和标记之(zhī)后发(fā)现，如果宇宙当中没有(yǒu)暗物质，图形看(kàn)起来(lái)不应(yīng)该(gāi)是这样的(de)，而(ér)随着暗物质的增加，一些峰值(zhí)的幅度会减小，才变得看(kàn)起来“和谐(xié)”。为(wèi)了匹(pǐ)配宇宙微波背(bèi)景(jǐng)辐射(shè)的测量值，我们(men)需要的暗物质大约是普通物(wù)质的5倍(bèi)。这(zhè)个数字与解释(shì)星系当中恒星(xīng)运动所需(xū)要的(de)暗物(wù)质比例是一致的。这就意(yì)味着。

用了一个简单的(de)理论框架(jià)，就很好地解释了很多不同的观测结果。而暗(àn)物质的(de)本质就是宇(yǔ)宙当中存在着某种类型的粒(lì)子，它(tā)们不参(cān)与任何其他的电磁作用，只通过引(yǐn)力来(lái)相(xiāng)互作用。所以(yǐ)如果能(néng)够(gòu)找到这种粒(lì)子(zi)的(de)存(cún)在，就(jiù)相当于找到(dào)了(le)暗物质存在的(de)实际证据。这种粒子到底是什么？科(kē)学(xué)家(ji乌克兰有中国人吗，在乌克兰的中国人安全吗ā)们已经提出了数十种的(de)假想目标，而要寻找这些不同的(de)目标粒子所需要(yào)的实验方(fāng)式也不相同(tóng)。在(zài)过去的(de)几(jǐ)十年当(dāng)中，人类为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不(bù)会与常规物质相互(hù)作用的“暗物质(zhì)”，科学(xué)家们已(yǐ)经进行了超过50次的实验(yàn)，却没有任何(hé)实质(zhì)性的发现，除了一个地方，意(yì)大(dà)利的格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿尔(ěr)卑斯(sī)山脉。

在(zài)山下1400米处(chù)的(de)地下矿(kuàng)井当中，藏(cáng)着地(dì)球上最大的(de)地学(xué)实验室，这(zhè)个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的(de)探测器，一直致力于寻找暗(àn)物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这(zhè)里的科学家(jiā)声称(chēng)观测到(dào)了(le)某种信号。经过了(le)20多年的数据收集，人们(men)发现了一(yī)个有趣的事情。探测率会在每年的(de)6月份达到峰值，然后在11月降到(dào)最低，而且在20年当中每年都是一样。一些科学(xué)家认为这可能是人类(lèi)发现暗(àn)物(wù)质的第一个直(zhí)接证据。

但是为什么暗物质会产生周期(qī)性的(de)年(nián)度信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了(le)太(tài)阳系(xì)正在以220公里(lǐ)/秒的速度(dù)围绕着银(yín)河系进(jìn)行(xíng)移动，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意味着我们也(yě)在以(yǐ)这样的速度在穿越(yuè)着暗物质流，这个过程中会产生相应的振(zhèn)荡，同时(shí)地球又以(yǐ)30公里/秒的速度围绕太阳进(jìn)行旋转。所以(yǐ)有半年的时间，地球围绕太(tài)阳的方向与(yǔ)太阳环绕银河系的方向是一致(zhì)的，而另外半(bàn)年(nián)则与之相反(fǎn)。

而(ér)在6月份(fèn)的时候，地球与太(tài)阳的方(fāng)向正好达到(dào)完全一致，这是(shì)理论上地(dì)球穿越暗(àn)物质流最快(kuài)的时段(duàn)。而在11月份，又(yòu)恰好达到(dào)了最慢值。尽管在实际的(de)情(qíng)况中，太阳系相对银(yín)河系(xì)的平面呈现了60度(dù)的倾斜，但是(shì)这并不影响这个理论(lùn)的(de)有效(xiào)性。

因此(cǐ)科(kē)学家认(rèn)为这(zhè)可以用来解释(shì)，研究人员们所观测到的周期性信(xìn)号。当然也(yě)可能有其(qí)他的情况，造成这种年度周期信(xìn)号的差异也可(kě)能是(shì)温度(dù)、湿度、土壤(rǎng)中(zhōng)的水分、高山上的积雪，甚至连意(yì)大利(lì)游客的数量也符合这个(gè)周期的规律。

所以，科学家们(men)又在南(nán)半球建立了一个几乎相同的实验室，这(zhè)里的季(jì)节与之前的实验室正好相(xiāng)反，而(ér)在这里，地球穿过暗物质(zhì)流的运动特(tè)征(zhēng)和(hé)第(dì)一个(gè)实验室是一(yī)样的。

因此，如果在这(zhè)里可以(yǐ)得到相(xiāng)同(tóng)的信号，就可以成(chéng)为(wèi)暗物质所存(cún)在的非常有力的证(zhèng)据了。但是由于这个实验室(shì)刚刚建成不久(jiǔ)，所以截(jié)至目前还(hái)无法提(tí)供相应的数据(jù)支持(chí)。另外(wài)，在2025年，NASA将会(huì)发射(shè)一台新的望远镜，这台太空望远镜(jìng)叫做(zuò)“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的(de)主镜大小跟(gēn)哈勃望远(yuǎn)镜相(xiāng)同，但它的宽(kuān)视场仪器(qì)提供(gōng)的(de)视(shì)野(yě)是(shì)哈勃红外仪器(qì)的100倍。南(nán)希(xī)格雷斯(sī)罗(luó)曼太(tài)空望远镜其中一(yī)个关键的(de)用途就(jiù)是探索(suǒ)暗物质背后的(de)奥秘(mì)，对于探测的结果，我们只能拭目(mù)以待了。费米(mǐ)实验室粒(lì)子天体物理(lǐ)中心的(de)科学(xué)家丹琥珀(pò)和(hé)贾(jiǎ)森斯(sī)特芬研究发现，如果暗物质存(cún)在，它(tā)们极有可(kě)能拥(yōng)有另(lìng)一种神(shén)秘的效(xiào)应，这种暗(àn)物(wù)质效应，会支持(chí)宇宙当中生命的诞生，或(huò)者说(shuō)是生命进化的一个重要(yào)因素。

如果(guǒ)这一理论得到进(jìn)一(yī)步的(de)证(zhèng)实，那么(me)遍布(bù)宇宙当中的暗物(wù)质会不(bù)会意味着人类并不孤单呢？或(huò)许在宇(yǔ)宙当中某个角落的行星上，暗物质正在通过这样(yàng)的效应创造(zào)生命(mìng)。当然，这些推论的大前提是要先找到暗物质存在(zài)的实(shí)际(jì)证(zhèng)据。那(nà)么小(xiǎo)伙伴们(men)，你(nǐ)们觉得暗物质到底(dǐ)存不存在(zài)呢(ne)？喜欢请点赞(zàn)，你的支持是(shì)我更新(xīn)的动力！

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