宇宙(zhòu)是“人为制(zhì)造”的(de)？为何会(huì)存在(zài)科学无法解(jiě)释的“暗物(wù)质”？暗物质又(yòu)究竟是什么？人类为了寻找暗物质存在的证据(jù)，科学家们在过去的几(jǐ)十年当中(zhōng)进(jìn)行(xíng)了超过50次的长(zhǎng)期实验，但是却没有(yǒu)发(fā)现任何(hé)的有(yǒu)效证据(jù)。除(chú)了一个(gè)地方，在1687年出版的(de)自然哲学数学(xué)原理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有(yǒu)引力定律，它揭示(shì)了宇宙(zhòu)中天体运动的规律。往(wǎng)后(hòu)的(de)几百年(nián)来(lái)，当天文学家们发(fā)现某些天体运行轨道(dào)出(chū)现异常，不(bù)符合万有引力定律的时候，他们就会知(zhī)道(dào)，周围一定有未(wèi)知的(de)天体通过引力(lì)在摄动它的轨(guǐ)道。比如在(zài)1846年，奥本(běn)勒维耶就通(tōng)过(guò)天王星运行轨道(dào)的异常，推算并且发现了海王星(xīng)的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现(xiàn)都是应(yīng)用(yòng)万(wàn)有引力定律所取得重大天(tiān)文成就的例(lì)子。但是这些发现都是在恒星(xīng)系统的(de)尺度当中，可(kě)当我们(men)上升(shēng)到星系或者是(shì)星(xīng)团的(de)尺度，事情(qíng)就开始变(biàn)得(dé)诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物理学(xué)家弗里茨兹威基(jī)正在(zài)研究和测量(liàng)后发星系团的质(zhì)量。这是一个由数千个星系所(suǒ)组成的巨(jù)大星(xīng)系(xì)团(tuán)，这些(xiē)星系(xì)被(bèi)引(yǐn)力束缚在一起。测量星系团的(de)质量一般(bān)会使用到两种方(fāng)法(fǎ)，当(dāng)两种(zhǒng)方法结果一致，就(jiù)可(kě)以确定其(qí)质(zhì)量(liàng)的范围。

第一(yī)种是获(huò)得其"光(guāng)度(dù)学(xué)的质量"，需要的(de)数据(jù)是测量各个星(xīng)系的光度。

第二种是动力(lì)学质量的计(jì)算，是利(lì)用光谱红移测量星系团(tuán)中的各(gè)个星系(xì)相对于星系团的运动速度(dù)。当测量结果出(chū)来之后，兹威基彻底懵(měng)了，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度学质量”的400倍。这意味(wèi)着，后发座星系团有99%的(de)质量消(xiāo)失了，或者(zhě)说这99%的质量并不以可见光的形式所存在，我(wǒ)们无(wú)法看(kàn)到。最诡异的是，在测量速度的过程中，兹威基(jī)发(fā)现星系团(tuán)中很多星系的(de)速度比理论(lùn)上要快(kuài)得多(duō)，按照(zhào)牛顿(dùn)的运动学定(dìng)律(lǜ)，仅靠这些(xiē)可见(jiàn)星系的质量所(suǒ)产(chǎn)生的引(yǐn)力是无法将它们束缚在星(xīng)系(xì)团(tuán)内的，它们早就应该(gāi)被抛出(chū)星系团之外了，除(chú)非有一种神秘的力量在起作(zuò)用(yòng)，这(zhè)种力量来源于某种隐形的(de)物质。

据此，兹维基提(tí)出了这(zhè)样部分(fēn)不可见的(de)暗质，它不发(fā)散光、吸光、反射(shè)光，但是(shì)它们却占(zhàn)据着(zhe)宇(yǔ)宙(zhòu)中绝大(dà)部分的质量。只是当时的人们对这样(yàng)的一种说法不(bù)屑一(yī)顾(gù)。

直到40年(nián)之后，“暗物质(zhì)”这个(gè)词(cí)才(cái)再一次出(chū)现。天(tiān)文学家维拉(lā)鲁宾和(hé)肯特福特在观测(cè)仙女座星系中的(de)恒(héng)星运动。理论上来说(shuō)，距离中心越(yuè)远(yuǎn)的恒星在其轨道上的(de)运行速度(dù)就会越慢。但是他们观测的结果(guǒ)却(què)让人(rén)感(gǎn)到不(bù)可(kě)思议。

随着(zhe)与中(zhōng)心距离的增加，恒星的旋(xuán)转(zhuǎn)速度几(jǐ)乎保持不变。可是根(gēn)据牛顿的万有(yǒu)引力定律，在星(xīng)系(xì)当中如果没有足够大的质量来(lái)吸引它们，这些外(wài)围的(de)恒(héng)星早(zǎo)就被甩到宇宙当中(zhōng)了。基于(yú)这种现象，科学家们会使用(yòng)一种相对标准的方法来解(jiě)释(shì)暗物质的(de)存(cún)在，这种方法就是测量(liàng)星系当中气体在(zài)X轴(zhóu)上(shàng)距离星系中心的距离(lí)，以及在Y轴上气(qì)体(tǐ)的旋转速度。如果出现异常的结(jié)果，就认(rèn)为是由暗物质的力量进入其中。

于是科学(xué)家们(men)通(tōng)过射电望(wàng)远镜测量了距离星系中心(xīn)更远距离(lí)的氢元(yuán)素，发现它们的(de)旋(xuán)转速度并不符合牛顿的(de)力学定律。我们(men)的太阳系也(yě)不例外，太阳系位(wèi)于银河系的(de)第三悬臂之上，距离银(yín)河系中心2.6万光年，根据万有(yǒu)引力(lì)定律进行计算，太阳系的(de)运(yùn)行速度(dù)应(yīng)该是160千米/秒，但实际上，太(tài)阳系(xì)正(zhèng)在以220千米/秒(miǎo)的(de)速(sù)度围绕(rào)银河系旋转，这个实际速(sù)度远远大于理论速度，那么(me)产生以上这种向心加(jiā)速(sù)度(dù)的原(yuán)因很(hěn)可能(néng)就是存(cún)在(zài)着一(yī)种我们看不到的物质，是这些暗物质的引力效应将星系(xì)聚集在了一(yī)起。

也是(shì)从这时(shí)开(kāi)始，越来越多的(de)研究人员(yuán)开始相(xiāng)信暗(àn)物(wù)质(zhì)的存(cún)在(zài)。科(kē)学(xué)家根据星系外(wài)恒星轨道的(de)速度，估算(suàn)在(zài)星系当中暗物(wù)质的质量占整个星(xīng)系质量的85%。但(dàn)是，暗(àn)物质(zhì)并不是唯一可(kě)以解释(shì)这(zhè)个(gè)现(xiàn)象的原因。在一项(xiàng)新的研究当(dāng)中，科学家们发现，几乎没有引(yǐn)力效应(yīng)的遥远(yuǎn)恒星之间，也会出现速度上的微小差异。另外，天文学(xué)家(jiā)还发现了(le)一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球(qiú)大约(yuē)2.5亿光年，大小和银河(hé)系不(bù)多，但是(shì)星系当中存在(zài)的恒(héng)星数量(liàng)却(què)只(zhǐ)有银河系的千分之一。

所以在理论上，该星系必须存在暗(àn)物质，否则(zé)就(jiù)会分崩离析(xī)。但是科学家们(men)使用(yòng)最先进(jìn)的(de)望远镜对其进行了40个小时的(de)详(xiáng)细测(cè)量之后，发现星系中的恒星运(yùn)动是(shì)可(kě)以用正常的物质和(hé)力学定律来(lái)解释的(de)。那么又有人提出(chū)，也许该星(xīng)系(xì)的暗物质，已经被附近的另一个(gè)大星(xīng)系(xì)剥离了(le)。奇怪的是，它的附近没(méi)有任何(hé)星(xīng)系存在。造成这些(xiē)现象(xiàng)的除了暗(àn)物质的假说之外，另一种可能(néng)就是人类对引力的理(lǐ)解还(hái)不够全面，引力很(hěn)可能在不同尺度空(kōng)间中的(de)工作方式是不同的(de)，这意味着在行(xíng)星系尺度中的天体会沿着它们的轨道，按照我们所(suǒ)理解的方式(shì)运动。但是上(shàng)升到星系和星团的尺度(dù)，引力之间(jiān)的相(xiāng)互作用则是不同的方式(shì)。对于在星(xīng)系团之间的相互作(zuò)用，科(kē)学家还引入了外部场效(xiào)应的(de)概念，指的是在(zài)数百万(wàn)光年的规模(mó)上(shàng)，巨(jù)大的质(zhì)量(liàng)之间(jiān)会产(chǎn)生对彼此特(tè)殊的效(xiào)果，这个理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立，这(zhè)意味着(zhe)我(wǒ)们需要对(duì)现在的物理(lǐ)定律进行(xíng)修正，这些发现(xiàn)也让很多人认(rèn)为暗物质假说理论就此(cǐ)终(zhōng)结。但是在宇宙当中还有关于暗物质存在的其他的理论证据，这些理论证据是蒙德理论所(suǒ)没(méi)法解释(shì)的“引力透镜”。

径(jìng)向距离(lí)为37亿光年的子弹(dàn)星(xīng)系团，由两个(gè)碰(pèng)撞(zhuàng)的星系团所组成，类似这样(yàng)的星团，它们大部分的普(pǔ)通质量都在星系(xì)的气体当(dāng)中。当星团以(yǐ)1000万公里/小时发生碰撞的时候，星际(jì)气体(tǐ)的相互作(zuò)用就(jiù)会导(dǎo)致(zhì)温(wēn)度的急(jí)剧升高，速度大幅降低。所(suǒ)以在理(lǐ)论(lùn)上，在碰撞之后，子弹星系团(tuán)大(dà)部分的(de)质量将位于(yú)所有这些气体所在的中间区域(yù)。那么我们通过什么(me)来验证它的质量区域(yù)到底(dǐ)是不(bù)是集中在中(zhōng)间呢？前(qián)不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传回了宇宙当中第一张全彩的高清照片(piàn)，在照片(piàn)中我们可以明显(xiǎn)地看(kàn)到很多(duō)星系(xì)似(shì)乎被拉伸(shēn)产生了巨大(dà)的形变(biàn)。其(qí)实这(zhè)些星(xīng)系本身并不是真的被扭曲(qū)了，也不(bù)是韦(wéi)伯(bó)望(wàng)远镜出了什么问题，而是这(zhè)样极(jí)遥远的天体和(hé)我们地球上的观测(cè)者之间(jiān)。被一个(gè)质量超级(jí)巨大的(de)天体(tǐ)遮挡，这个超大质量的东(dōng)西的引力，会(huì)使身后更遥(yáo)远(yuǎn)星系的(de)光都发生了扭曲。这个现象就是引力透镜效应。这(zhè)个巨大的天体可能是超(chāo)大质量的(de)黑洞或者(zhě)是暗物质(zhì)。

所以当(dāng)人们对子弹星系团(tuán)观测的时候，发现它的大(dà)质(zhì)量区域并不是在(zài)中间，而是在两侧(cè)。所以最好的解释方法就是当(dāng)星团(tuán)发(fā)生全部的碰撞时，可被(bèi)观(guān)测到的质量气(qì)体(tǐ)被卡在了(le)中间，暗(àn)物(wù)质则直接通过了这个区(qū)域，并(bìng)在两边形成(chéng)了(le)引力透镜。对子弹星系团的引力透镜研究也被认为是暗物质存在的迄(qì)今为止最好(hǎo)的理论证据。

除此之(zhī)外，还有来自(zì)宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终于可以畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些光(guāng)在宇宙空(kōng)间背景(jǐng)上留(liú)下了各(gè)相同性的微波(bō)辐射。其(qí)中红(hóng)色的部分表示温度较高(gāo)的区(qū)域，蓝色则表示相对较(jiào)冷的区(qū)域(yù)，但实际上它们(men)之间的温(wēn)差(chà)只有万分之一。

科(kē)学(xué)家们通(tōng)过对(duì)前景背景分离后的二值图像(xiàng)进行(xíng)连(lián)通域(yù)提取(qǔ)和标记之后发现，如果(guǒ)宇宙当中没(méi)有暗物(wù)质，图形(xíng)看(kàn)起来(lái)不(bù)应(yīng)该是(shì)这样的，而随(suí)着暗物质的增加，一(yī)些峰(fēng)值的幅(fú)度会减小，才变得(dé)看起来“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背景辐射的测(cè)量值，我们需要(yào)的暗物(wù)质大约(yuē)是普通物(wù)质的(de)5倍。这个数字(zì)与解释星系当中恒星运动所(suǒ)需要的暗物质比例是一致的。这(zhè)就意味着。

用了一个简单的理论框架，就很好地解释(shì)了(le)很多(duō)不同的观(guān)测(cè)结果(guǒ)。而暗物质的(de)本质就是宇(yǔ)宙当中存在(zài)着某种类型的粒子，它们(men)不参(cān)与(yǔ)任何其他的电磁作用，只通过(guò)引力(lì)来相互(hù)作(zuò)用。所以如(rú)果能够找到这种粒子的存(cún)在，就(jiù)相当(dāng)于找到了暗(àn)物质存在的实际(jì)证据。这(zhè)种粒子到(dào)底是什么？科学家们(men)已经提出了数十种的假想(xiǎng)目标，而要寻找这(zhè)些不同的目标(biāo)粒子(zi)所需(xū)要(yào)的(de)实验方式也不(bù)相同(tóng)。在过去的几十年(nián)当中，人类(lèi)为了寻找这些(xiē)看不见、摸不到，几(jǐ)乎不会与常规物质相互作用(yòng)的“暗(àn)物质”，科(kē)学(xué)家(jiā)们已经进行了超过50次的实验，却没有任何(hé)实质性的发现，除了一个地方，意大利(lì)的格兰萨索(suǒ)山，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下往事不堪回首月明中什么意思解释，往事不堪回首月明中下一句是什么1400米处的地下矿井(jǐng)当(dāng)中(zhōng)，藏着地球上(shàng)最(zuì)大(dà)的地学(xué)实验室，这个实(shí)验(yàn)室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直致力于寻找(zhǎo)暗物质粒子(zi)的(de)周(zhōu)期(qī)性震荡。

自1997年(nián)以来(lái)，这里(lǐ)的科学家声称观测到了某种(zhǒng)信号。经过(guò)了20多(duō)年的数据收集(jí)，人们发现(xiàn)了一(yī)个有(yǒu)趣的事情。探测(cè)率会在每年的6月份达到(dào)峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当中每年都是一(yī)样(yàng)。一些科学家认为这(zhè)可能是(shì)人类(lèi)发现暗物(wù)质的第(dì)一个(gè)直接(jiē)证据。

但(dàn)是为(wèi)什么暗物质会产生周(zhōu)期性的年(nián)度信号呢？刚才(cái)我们讲了(le)太阳系正(zhèng)在(zài)以220公里(lǐ)/秒的速度(dù)围绕(rào)着银河系(xì)进行移动，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意味着我们也在以这样的速度(dù)在穿越着暗物质流，这个过(guò)程中会(huì)产生相应的振荡，同时地(dì)球又(yòu)以30公里/秒的(de)速度(dù)围绕太阳进行旋转。所以(yǐ)有半年(nián)的时间，地(dì)球围绕太(tài)阳的方向与太阳环绕银河系的方向是一致的，而(ér)另外半年则与(yǔ)之(zhī)相反。

而(ér)在6月份的(de)时候，地球与太阳的方向(xiàng)正(zhèng)好(hǎo)达到完全(quán)一致，这是理论上(shàng)地(dì)球(qiú)穿(chuān)越暗(àn)物质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值(zhí)。尽管在实际(jì)的(de)情况中，太阳系相对银河系(xì)的平面呈(chéng)现了60度(dù)的倾斜，但(dàn)是这并(bìng)不影响这个(gè)理(lǐ)论(lùn)的有效(xiào)性。

因此科学家认为这(zhè)可以用来解(jiě)释，研(yán)究人员们所观测(cè)到的(de)周期性信(xìn)号。当然也可能有其他的情况，造成(chéng)这种年(nián)度周期信(xìn)号(hào)的(de)差(chà)异也可能(néng)是(shì)温度、湿(shī)度、土壤中的水分(fēn)、高山上(shàng)的积雪，甚至连意大利游客的数量也符(fú)合这个周期的规律。

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所(suǒ)以，科学(xué)家们(men)又(yòu)在南半球建(jiàn)立(lì)了一个几乎相同的实验室，这里的季节与之(zhī)前的实验室(shì)正好相(xiāng)反(fǎn)，而在这里，地(dì)球穿过暗(àn)物质流(liú)的运动特征和第一个实验室是一(yī)样的。

因(yīn)此(cǐ)，如果在这里可以得到相同的信号，就可以(yǐ)成为暗物质所存在的非常有力的证(zhèng)据了。但(dàn)是由于这个实验室刚(gāng)刚建成(chéng)不久，所以(yǐ)截至(zhì)目前还无法提供相应的数据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一(yī)台新(xīn)的望远镜，这台(tái)太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大小(xiǎo)跟(gēn)哈勃望(wàng)远镜相同，但它的宽视(shì)场仪(yí)器提供的视野是哈勃红外(wài)仪器的(de)100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太(tài)空望(wàng)远镜其中一个关键的用途就(jiù)是探索暗物质背后的奥秘，对于(yú)探测的结果(guǒ)，我们只能拭目以(yǐ)待(dài)了。费米实验室粒(lì)子天体(tǐ)物(wù)理(lǐ)中心(xīn)的科学家丹琥珀和(hé)贾森斯(sī)特芬研究发现，如(rú)果暗物(wù)质存在，它们极有可(kě)能拥(yōng)有另一种(zhǒng)神秘的(de)效应，这种(zhǒng)暗物(wù)质效(xiào)应，会支持宇宙当中生命的诞生(shēng)，或者(zhě)说是生命进化的一个重要因(yīn)素。

如果这一理论得到进一步的证实，那(nà)么遍布(bù)宇宙当中的暗物质会(huì)不会意味着人类并(bìng)不孤单呢？或(huò)许在宇宙当中某个角落(luò)的行星(xīng)上，暗物质正在通过这样的效(xiào)应创造(zào)生(shēng)命(mìng)。当然，这些推论的(de)大前(qián)提是要先找到暗物质存(cún)在的实际证据。那么小(xiǎo)伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物质到底存不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你(nǐ)的支持是我更(gèng)新的动(dòng)力！

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