宇宙是(shì)“人为制造”的？为(wèi)何会存在科学无法解(jiě)释的“暗物(wù)质”？暗物质又究竟是什(shén)么？人类为了寻找暗物质存在的证据，科(k阴肖指的是哪几个生肖，阴肖指的是哪几个生肖呢ē)学(xué)家们在过(guò)去(qù)的(de)几十年当中进(jìn)行了超过50次的长(zhǎng)期(qī)实验，但是却没(méi)有发(fā)现任何的(de)有效证据(jù)。除了一个(gè)地(dì)方，在(zài)1687年出(chū)版的(de)自然哲学数学原理一书中，埃萨克牛(niú)顿发表了(le)万有引力(lì)定律，它揭示了宇宙中天体运动的规(guī)律。往后的几百年来，当(dāng)天文学(xué)家们发现某些天体运行轨道出(chū)现异常，不(bù)符合万(wàn)有引力定律的时(shí)候，他们就会(huì)知道，周围一定有未(wèi)知的(de)天体通阴肖指的是哪几个生肖，阴肖指的是哪几个生肖呢过引(yǐn)力在摄动(dòng)它的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天(tiān)王星运行轨道的异常，推算并且发(fā)现(xiàn)了海王星的(de)存在。另外，哈(hā)雷彗(huì)星、冥王星的发现都是应(yīng)用万有引力(lì)定律所取得重大天文成就(jiù)的例子(zi)。但是这些发现都是(shì)在(zài)恒星系(xì)统(tǒng)的(de)尺度(dù)当中，可当我们(men)上升到星系或者是星团的尺度，事情(qíng)就开始变得诡异了(le)。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里茨兹威(wēi)基正在研(yán)究和测量后发星(xīng)系团的质量。这是一个由数千(qiān)个星系所组成的巨大(dà)星系团，这些(xiē)星系(xì)被(bèi)引(yǐn)力束缚在一起。测量星系团的质(zhì)量一般会使用到两种方法，当两种方法结果一致，就可以确定其质量的范围(wéi)。

第一种(zhǒng)是获得其"光(guāng)度学的质量"，需(xū)要(yào)的数据是测量各(gè)个(gè)星系(xì)的光度。

第二种是(shì)动力学质量的计算，是利用(yòng)光谱红(hóng)移测量星系团中的(de)各个星系相对于(yú)星系团(tuán)的运动速度(dù)。当(dāng)测(cè)量(liàng)结果(guǒ)出来之后，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟然是“光度(dù)学质(zhì)量(liàng)”的400倍。这(zhè)意味着(zhe)，后发座星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量并不以(yǐ)可(kě)见光的形式(shì)所(suǒ)存在，我们无法(fǎ)看到(dào)。最(zuì)诡(guǐ)异的(de)是，在(zài)测量速度的过程(chéng)中，兹威基发(fā)现星(xīng)系团中很多(duō)星系的速(sù)度比(bǐ)理(lǐ)论上要快得(dé)多(duō)，按照牛顿(dùn)的运动学定律，仅靠这些可见星系(xì)的质量所产生的引力是无(wú)法将(jiāng)它们束缚在星系团内的，它们早就应该被抛出星系团之外了，除非有一种(zhǒng)神秘的力量在(zài)起作用，这(zhè)种力量来源于某(mǒu)种隐形的物质。

据此，兹(zī)维基(jī)提(tí)出了这样(yàng)部分不可见的暗质，它不(bù)发散光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇宙(zhòu)中绝(jué)大部分的(de)质(zhì)量。只是当时(shí)的人们对这样的一(yī)种说(shuō)法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯(kěn)特福特(tè)在观测仙女座(zuò)星系中的(de)恒星运动。理论上来说，距离中心越远的恒星在其轨道上(shàng)的运行(xíng)速度就会越慢(màn)。但(dàn)是他们(men)观测的(de)结果(guǒ)却(què)让人感到不(bù)可思议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转(zhuǎn)速度几(jǐ)乎保(bǎo)持(chí)不变。可是根据牛顿的(de)万(wàn)有(yǒu)引力定律，在星系当中如果没有(yǒu)足够大的质(zhì)量来吸引(yǐn)它们(men)，这些外(wài)围(wéi)的(de)恒星(xīng)早就被甩到宇宙当(dāng)中了。基于这种(zhǒng)现(xiàn)象(xiàng)，科(kē)学家们会(huì)使用(yòng)一种相对标准(zhǔn)的方法来解释暗物质的存在，这(zhè)种方法就是测(cè)量(liàng)星系当中气(qì)体(tǐ)在X轴上距离星系中心的距离(lí)，以及(jí)在(zài)Y轴上气(qì)体(tǐ)的(de)旋转速度(dù)。如果出现(xiàn)异常的结果(guǒ)，就认为是由暗(àn)物质的(de)力量进入其中。

于是科学(xué)家们通过射电望远(yuǎn)镜测(cè)量了距离星系中心更远距离的氢元素，发现它们的旋转速(sù)度并(bìng)不符合牛(niú)顿(dùn)的力学定律。我(wǒ)们的太(tài)阳系也不例外，太阳系(xì)位于银河系的第三悬臂之上，距离银河(hé)系中心2.6万光(guāng)年，根据万(wàn)有引力定律进行计算，太阳系的运行(xíng)速(sù)度应该是160千(qiān)米(mǐ)/秒，但实(shí)际上，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒的(de)速度围绕(rào)银(yín)河系旋(xuán)转，这个实(shí)际速(sù)度远(yuǎn)远大(dà)于理论速(sù)度(dù)，那么(me)产生以上这种向心加(jiā)速度的原因很可能(néng)就是(shì)存在着一种我们看不(bù)到的物(wù)质，是这些暗物(wù)质的引力(lì)效应将星(xīng)系聚集在(zài)了一起。

也是(shì)从(cóng)这时开始，越来越(yuè)多的研(yán)究人员开始相信暗(àn)物(wù)质(zhì)的存(cún)在。科学家(jiā)根据星系外恒(héng)星(xīng)轨道的速度，估算(suàn)在星系当中暗物质的质量占(zhàn)整个星(xīng)系质(zhì)量(liàng)的85%。但是(shì)，暗物质并不(bù)是唯一可以解释(shì)这(zhè)个现象的原(yuán)因。在一项新(xīn)的(de)研究当中(zhōng)，科学家们(men)发(fā)现，几乎没有引力效应的(de)遥远恒星(xīng)之(zhī)间，也会(huì)出现速(sù)度(dù)上(shàng)的(de)微小差异。另外，天文学家还发现了一(yī)个反常(cháng)的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离(lí)地(dì)球大约2.5亿光年(nián)，大小和银河系不(bù)多，但是星(xīng)系当中存在的恒星(xīng)数(shù)量却只有银(yín)河系的千(qiān)分之一。

所以(yǐ)在理论(lùn)上，该星系必须存在暗(àn)物质，否则就会分崩离(lí)析(xī)。但是科学家们使用最先进的望远镜(jìng)对其进(jìn)行(xíng)了(le)40个小时(shí)的详细测量之(zhī)后，发现星系中的恒(héng)星运动(dòng)是(shì)可以用正常的物质和(hé)力学定(dìng)律来解(jiě)释(shì)的。那么又有人提出，也许该星系的暗物质，已(yǐ)经被(bèi)附近的另一个(gè)大星系剥(bō)离了。奇怪的是，它的附(fù)近没有任何星系存在。造成这些现象的(de)除了(le)暗物质的(de)假(jiǎ)说之外，另(lìng)一种可能就是人(rén)类对(duì)引力的理(lǐ)解还不够全面，引力很可能在不同尺度空间中(zhōng)的工作(zuò)方式是不同的，这(zhè)意味着在行星系尺度(dù)中的天体会沿着它们的轨道，按照我(wǒ)们(men)所理解的(de)方式(shì)运(yùn)动。但是上(shàng)升到星系和星团的尺度，引力(lì)之间(jiān)的相互作用(yòng)则(zé)是不同的方式。对于在星系(xì)团(tuán)之间(jiān)的相(xiāng)互作用(yòng)，科(kē)学家还引入(rù)了(le)外部场效应的概念(niàn)，指的(de)是(shì)在数百万光年的规模上，巨(jù)大的质量(liàng)之间会产(chǎn)生对彼此(cǐ)特殊(shū)的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意味着我们需要对现在的(de)物理定律进行修正，这些发现也让很多(duō)人认(rèn)为(wèi)暗物质假说理论就此终结。但(dàn)是在(zài)宇宙当中还有(yǒu)关于暗(àn)物质存在的(de)其(qí)他的理论证据，这些理论证据是蒙德(dé)理论所没法(fǎ)解释的“引力(lì)透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年的子弹星系团，由(yóu)两(liǎng)个(gè)碰撞的星(xīng)系团所组成，类似(shì)这样的(de)星团，它们大部分的普通质量都在(zài)星系的气体当中。当星团以1000万公里/小时(shí)发生碰撞的时候(hòu)，星际气体的相互作用就会(huì)导致温度的急剧升高，速度大幅(fú)降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星(xīng)系团大部分的质(zhì)量将位于所有(yǒu)这些气(qì)体所在的中间区(qū)域。那(nà)么我们通(tōng)过什(shén)么来(lái)验(yàn)证它的质量区域到底(dǐ)是不(bù)是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传回了宇宙(zhòu)当中第一(yī)张全彩的高清(qīng)照片，在照片中(zhōng)我们可以明显地看到很多星系似乎被拉(lā)伸(shēn)产生(shēng)了巨大(dà)的形变。其实这些星系(xì)本身并不是真的被扭曲了，也(yě)不是韦(wéi)伯望远镜(jìng)出了(le)什么问题，而是这样极遥远的(de)天体和我们地球上的(de)观测者之间。被一个质(zhì)量超级巨大的(de)天体(tǐ)遮(zhē)挡(dǎng)，这个(gè)超大质量的东西的引力，会使身(shēn)后更(gèng)遥远星系的光都发(fā)生了扭曲。这(zhè)个(gè)现象就(jiù)是引力透镜效应。这个(gè)巨(jù)大(dà)的天体可能是超(chāo)大质(zhì)量的黑(hēi)洞(dòng)或者是暗物质(zhì)。

所以(yǐ)当人(rén)们对子(zi)弹星系团观测(cè)的时候(hòu)，发现它的大质量区域并(bìng)不是(shì)在中(zhōng)间(jiān)，而是在两侧。所(suǒ)以最好的(de)解释方法就是当(dāng)星团(tuán)发生全部的碰撞时，可被观测到的质(zhì)量气体(tǐ)被(bèi)卡在了中间，暗物质则直接通过(guò)了这(zhè)个(gè)区域，并在两边形(xíng)成了引(yǐn)力透镜。对子(zi)弹(dàn)星系团的引力透镜研究也被认为是暗物质存在的(de)迄今为止最好的理论(lùn)证据(jù)。

除此之外，还有来(lái)自宇(yǔ)宙当中(zhōng)最古老的(de)光。从宇(yǔ)宙(zhòu)大爆炸开始，38万年之后(hòu)，可见光终于可以畅通无(wú)阻地(dì)穿越(yuè)在宇宙当中了。经过了130多亿年之后(hòu)，这(zhè)些光在宇宙(zhòu)空间背景上(shàng)留下了各(gè)相同(tóng)性的微波辐(fú)射。其中(zhōng)红色的部分表示温度(dù)较高的区域，蓝色则表示相对(duì)较冷的区域(yù)，但实际上(shàng)它们之间的温差只有万分之一。

科学家们通过对前(qián)景(jǐng)背景(jǐng)分离后的二值图像进行连通域提取和(hé)标记之后发(fā)现，如果宇宙当中没有暗物质(zhì)，图形看起来不应(yīng)该是(shì)这样的，而随着暗物质的增加，一些峰值的幅(fú)度会减小，才变得(dé)看(kàn)起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微(wēi)波(bō)背景辐射的(de)测(cè)量(liàng)值，我们需要(yào)的(de)暗物质大约是普(pǔ)通物质的5倍。这个数字与解释(shì)星(xīng)系当中恒星运动所需要的暗物(wù)质比(bǐ)例是一致的。这就意味着。

用了一(yī)个简单的理论(lùn)框(kuāng)架，就很好(hǎo)地解释了很多(duō)不同的观(guān)测结果(guǒ)。而暗(àn)物质的本质(zhì)就是宇宙当中(zhōng)存在着(zhe)某种类型的粒(lì)子(zi)，它们不参与任(rèn)何其(qí)他的电磁作(zuò)用，只通(tōng)过引力来相互作用。所以如果能够找到这种粒子(zi)的存在，就相当于找(zhǎo)到了暗物质存在的实际证据。这种粒子到底是什(shén)么？科学(xué)家(jiā)们已经提出了(le)数十(shí)种的假想目标(biāo)，而要寻(xún)找(zhǎo)这(zhè)些不同的目标粒子所需要的(de)实验方式也不相同。在过去的几十年(nián)当(dāng)中，人类为(wèi)了寻(xún)找这些(xiē)看不见、摸(mō)不到，几乎不会与常规(guī)物(wù)质相互作用的“暗物质”，科(kē)学家们已经进行了超过50次的实验，却没有(yǒu)任何(hé)实(shí)质性(xìng)的发现，除了(le)一个地方(fāng)，意大利的(de)格兰萨索山(shān)，隶属(shǔ)于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下(xià)矿(kuàng)井当中，藏着地球上最(zuì)大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼高的探测器(qì)，一(yī)直致力于寻找(zhǎo)暗物质(zhì)粒子的周期性震荡(dàng)。

自1997年(nián)以来，这里(lǐ)的科学家声称观(guān)测到(dào)了(le)某(mǒu)种(zhǒng)信号。经(jīng)过了(le)20多(duō)年的数据收集(jí)，人们发现了一个(gè)有趣(qù)的(de)事(shì)情(qíng)。探测率会在每年(nián)的(de)6月份达到(dào)峰值，然后在(zài)11月降到最(zuì)低，而且在(zài)20年当(dāng)中(zhōng)每(měi)年都是一样。一(yī)些科学家认(rèn)为这(zhè)可能(néng)是(shì)人类发(fā)现(xiàn)暗物(wù)质的第一个直(zhí)接证(zhèng)据。

但(dàn)是为(wèi)什么暗物质会产生周(zhōu)期性的年度(dù)信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了(le)太阳系正在以220公里(lǐ)/秒的速度(dù)围(wéi)绕着银河系(xì)进行移动，那么如果暗物质存在宇(yǔ)宙(zhòu)当中，这(zhè)意味着我们也(yě)在以(yǐ)这样的速度(dù)在穿越着暗物质(zhì)流，这(zhè)个过(guò)程中会产生相应的振(zhèn)荡，同时地球(qiú)又以(yǐ)30公(gōng)里/秒的(de)速度围绕太(tài)阳进行旋转(zhuǎn)。所以有半年(nián)的(de)时间，地球围绕太阳(yáng)的方向与太阳环(huán)绕银河系的(de)方(fāng)向是一致的，而(ér)另(lìng)外半年则与之相反。

而在(zài)6月份的时候，地(dì)球与(yǔ)太阳的方向正好达(dá)到完全一致，这是理论上地球穿越暗物质流最快的时(shí)段。而(ér)在11月份(fèn)，又恰好达到(dào)了(le)最慢(màn)值。尽管在(zài)实际的情况(kuàng)中，太阳系(xì)相对银河系的平面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是(shì)这并(bìng)不影响这(zhè)个理论的有效性。

因(yīn)此科(kē)学家认为这可以用来解释，研究(jiū)人(rén)员(yuán)们所观测(cè)到的周期性信号。当然(rán)也可能有(yǒu)其他(tā)的情况，造成这种(zhǒng)年(nián)度周期信号(hào)的差(chà)异也可能是温度、湿(shī)度、土壤(rǎng)中的水分(fēn)、高山上的积雪，甚至(zhì)连意大利游客的数量也(yě)符合(hé)这个周期的规律(lǜ)。

所以(yǐ)，科学(xué)家们又在南半球建立了一个几(jǐ)乎相(xiāng)同的实验室，这里的季(jì)节与(yǔ)之前(qián)的(de)实验室正(zhèng)好相反(fǎn)，而在这里，地(dì)球穿(chuān)过暗物质流的运动(dòng)特(tè)征和(hé)第一个实(shí)验室是一样的(de)。

因此，如果在这里(lǐ)可以得到相同的信号(hào)，就(jiù)可(kě)以成为暗物质所存在的非常有力的(de)证据了。但是由于这(zhè)个实(shí)验室(shì)刚(gāng)刚建成不久，所以截至目(mù)前还无法提(tí)供相应(yīng)的数(shù)据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的(de)望远镜，这台太空望远镜叫做“南(nán)希格雷斯(sī)罗曼(màn)”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场(chǎng)仪(yí)器提供的视野是哈勃(bó)红外仪器的(de)100倍。南希格雷(léi)斯罗曼太空(kōng)望远镜其中一(yī)个关键的用途就是探索暗物质背后的(de)奥秘，对(duì)于探测的(de)结(jié)果，我们只能(néng)拭目以待(dài)了。费米实验(yàn)室(shì)粒子天体(tǐ)物理中心的科学家丹琥珀(pò)和贾森斯特芬研(yán)究发现，如(rú)果暗(àn)物质(zhì)存在(zài)，它(tā)们(men)极有可能拥有另一种神秘的(de)效应(yīng)，这种暗物质效应，会(huì)支持(chí)宇宙当中生命(mìng)的诞生，或者说是生命进化的一个重(zhòng)要因素(sù)。

如(rú)果这一理论得到进一步(bù)的证实(shí)，那么遍布宇宙当中的(de)暗物质(zhì)会不(bù)会意(yì)味(wèi)着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中某(mǒu)个角落的行星上(shàng)，暗物质正(zhèng)在(zài)通过这样的效应创造生命。当然，这(zhè)些(xiē)推论的大前提是要先找(zhǎo)到暗物质存在的(de)实(shí)际证据。那么(me)小伙伴们，你们觉得暗物(wù)质到底存不存在(zài)呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是我更新的动力！

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