宇宙是“人为制(zhì)造”的(de)？为何会存在(zài)科学无法解(jiě)释的“暗物质”？暗物质又究竟是(shì)什么？人类为(wèi)了寻找(zhǎo)暗物质存(cún)在的证据，科(kē)学(xué)家们在过去的几十年当中(zhōng)进行了超过(guò)50次的长期(qī)实(shí)验(yàn)，但(dàn)是(shì)却没有发现(xiàn)任何的有效证据。除了(le)一(yī)个地方，在(zài)1687年出版的自然(rán)哲学数学原(yuán)理一书(shū)中，埃萨(sà)克牛顿发表了万有引力定律，它(tā)揭示了宇宙中天体运(yùn)动(dòng)的规律。往后的(de)几百年来，当(dāng)天(tiān)文学(xué)家们发(fā)现某些天体运行轨道(dào)出现异常，不符(fú)合万有引力定律(lǜ)的时候，他们就会知道，周围一定有未知的天体通过引力在摄动它的轨道(dào)。比如在1846年，奥本勒(lēi)维(wéi)耶就通过天王星(xīng)运行轨道的异常，推(tuī)算并且发现了海王星的(de)存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都(dōu)是应用万有引力定(dìng)律(lǜ)所(suǒ)取得重大天文(wén)成(chéng)就的例子。但是这(zhè)些(xiē)发现都是在恒星系统的尺度当中，可当我们上升到星系或(huò)者(zhě)是星团的尺度，事情就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗里(lǐ)茨兹(zī)威基正(zhèng)在研(yán)究和测量后发星(xīng)系团的质量。这是一个(gè)由数千个星系所组成的巨(jù)大(dà)星系(xì)团，这些星系被引力束缚在一起。测(cè)量(liàng)星(xīng)系团的质量一般会使用到两(liǎng)种方法，当两(liǎng)种(zhǒng)方法结果一致，就可以确定其质(zhì)量的范围。

第一种是获得其"光度(dù)学的质量"，需要的(de)数(shù)据(jù)是测量各(gè)个星系的光度。

第二种是动(dòng)力学质量(liàng)的(de)计(jì)算，是利用光(guāng)谱红移测量星系(xì)团中的各个星系相(xiāng)对(duì)于星系团的(de)运动速度(dù)。当测量结果出(chū)来(lái)之后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动力(lì)学质量”竟然是“光(guāng)度学质量”的400倍。这意味着，后发座(zuò)星系团有99%的(de)质量消失了，或者说(shuō)这99%的(de)质量并不以可见光的形式所存在，我们(men)无(wú)法看到。最诡异的是，在测量速度的过程中，兹威(wēi)基发(fā)现星系团中(zhōng)很多星(xīng)系的(de)速度比理(lǐ)论(lùn)上要快得(dé)多(duō)，按照(zhào)牛顿的运动学定律，仅(jǐn)靠这些可见星系的质量所产生的引力是(shì)无法将(jiāng)它们束缚在星系团内(nèi)的，它们早就应该(gāi)被抛(pāo)出星系(xì)团之外了，除非有(yǒu)一种神秘的(de)力量(liàng)在起作用，这种力量来源(yuán)于某种隐形(xíng)的物质。

据此，兹(zī)维基提出了这(zhè)样部分(fēn)不可(kě)见的暗质，它不发散光、吸(xī)光、反射光，但(dàn)是它们却占(zhàn)据着(zhe)宇宙中绝(jué)大(dà)部分(fēn)的质(zhì)量。只(zhǐ)是当时(shí)的人们对这样的(de)一种说法不屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗物质”这个词(cí)才(cái)再一次(cì)出现。天文(wén)学家(jiā)维拉鲁(lǔ)宾(bīn)和(hé)肯(kěn)特福特(tè)在观测(cè)仙女座星系中的恒(héng)星运(yùn)动。理论上来说，距离中(zhōng)心越(yuè)远的恒星在其轨道上的运行速度(dù)就会越慢。但是他(tā)们(men)观测的结果却(què)让人感(gǎn)到不可思议。

随着与中心(xīn)距离的增加，恒星的旋转(zhuǎn)速度几乎保持不变。可是根据(jù)牛顿的万有引力定律(lǜ)，在星(xīng)系(xì)当中如果没有足够(gòu)大的质量来吸引它们，这些外围的恒(héng)星早就被甩到宇宙当中(zhōng)了。基于这种(zhǒng)现象(xiàng)，科学家们会使用一种(zhǒng)相对标准(zhǔn)的方(fāng)法来解释暗物质的存在(zài)，这种方法就(jiù)是(shì)测量星系当中气体在X轴上距离星系(xì)中心的距离，以(yǐ)及在Y轴上(shàng)气体的旋转速度。如(rú)果(guǒ)出现异(yì)常的结果，就认为是(shì)由(yóu)暗(àn)物质的力量进(jìn)入(rù)其中。

于(yú)是科学家(jiā)们通过(guò)射电望远镜测(cè)量了距离星系(xì)中心更远距离的氢元(yuán)素，发现它们(men)的旋(xuán)转速度并不符合牛顿的力学定律(lǜ)。我们的太(tài)阳系也不(bù)例外，太阳(yáng)系位(wèi)于银河系(xì)的(de)第三悬臂之上(shàng)，距离(lí)银(yín)河系(xì)中(zhōng)心2.6万光(guāng)年，根据(jù)万有引力定(dìng)律进行计算，太阳系(xì)的运行速(sù)度应(yīng)该是160千米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正在以(yǐ)220千米(mǐ)/秒的速度围(wéi)绕银河系旋转，这个实际速度远远大于(yú)理论速度(dù)，那么产生以(yǐ)上(shàng)这种向心加速度(dù)的原因很可能就(jiù)是存(cún)在着一种我们(men)看不到的物质，是这(zhè)些暗物(wù)质的引力效应将星(xīng)系(xì)聚集在了一(yī)起。

也是从(cóng)这时开始(shǐ)，越来越多的(de)研究人员开始相信暗物质的(de)存在。科学(xué)家根据星系外恒星(xīng)轨道(dào)的速度，估算在(zài)星系当中暗物质的质量占整个星系质量的85%。但是(shì)，暗物(wù)质并不是唯一(yī)可以解释这(zhè)个现(xiàn)象的原因。在一项新的研究当中，科学家们发现(xiàn)，几乎没有引(yǐn)力效应(yīng)的遥远恒星之(zhī)间，也(yě)会(huì)出现速(sù)度上的微小差异。另(lìng)外，天文学家还发(fā)现了一(yī)个反常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约2.5亿光(guāng)年，大小和银河系不多，但(dàn)是星(xīng)系当中(zhōng)存在的恒星数量却(què)只有(yǒu)银河系(xì)的(de)千分之一。

所以(yǐ)在(zài)理论上，该星系必须存在暗物质，否则就会分崩离(lí)析。但是科学家(jiā)们使用最(zuì)先(xiān)进(jìn)的望(wàng)远镜对(duì)其(qí)进行了40个小时的详细测量之(zhī)后，发现星系中的恒星运动(dòng)是可以用(yòng)正常(cháng)的(de)物质和力(lì)学定律来(lái)解释的。那(nà)么(me)又有(yǒu)人提出，也许该星系的暗(àn)物质，已(yǐ)经被附(fù)近的(de)另一个大星系剥离(lí)了。奇怪的是，它的附近(jìn)没有任(rèn)何星(xīng)系存在。造成这些(xiē)现象的(de)除了暗物质的假说之外，另(lìng)一种(zhǒng)可能就是(shì)人类对引力的(de)理解还不够全面，引(yǐn)力很可能在不同尺度空间中的(de)工(gōng)作方式是不同的，这意味(wèi)着在行星系(xì)尺度中(zhōng)的天(tiān)体(tǐ)会沿(yán)着它们的轨道，按(àn)照我们(men)所理解的方式运动。但是上升到星系和星团的(de)尺度，引力之间的相(xiāng)互作(zuò)用则是不同的方式(shì)。对于(yú)在星系团之间(jiān)的(de)相(xiāng)互(hù)作用，科学家还引(yǐn)入(rù)了(le)外部场(chǎng)效应(yīng)的概念，指的是在数百万(wàn)光(guāng)年的规模(mó)上，巨大的质量(liàng)之(zhī)间会产生对彼(bǐ)此特殊的效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德(dé)理论(lùn)。如果MOND蒙(méng)德(dé)理论成立(lì)，这意味着我们需要对现在的物理(lǐ)定(dìng)律进行修(xiū)正(zhèng)，这些发现也让(ràng)很多(duō)人认为暗物质假说理论就此终结。但是(shì)在(zài)宇宙当中(zhōng)还有关于暗(àn)物质存(cún)在的(de)其他的理论证据，这(zhè)些(xiē)理论证据是蒙德理论所没法解(jiě)释的“引力透(tòu)镜”。

径(jìng)向(xiàng)距离为37亿光年(nián)的子弹星系团，由两个碰撞的星系团所组成，类似这样(yàng)的星团，它们(men)大部(bù)分的普通(tōng)质量都在星系(xì)的气体当中。当星(xīng)团(tuán)以1000万公(gōng)里(lǐ)/小时发生(shēng)碰撞的(de)时候，星(xīng)际气体的相互作用就会(huì)导致温(wēn)度的急剧升高(gāo)，速度大幅降低。所以在理论上，在碰(pèng)撞之后，子(zi)弹星系(xì)团(tuán)大部分的质量将(jiāng)位于所(suǒ)有这些气体所在的中(zhōng)间区域(yù)。那么我(wǒ)们(men)通过什(shén)么来验证它的质量区域到底是不是集中在中(zhōng)间呢？前不(bù)久(jiǔ)，詹(zhān)姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜(jìng)传回了(le)宇宙(zhòu)当中(zhōng)第一张(zhāng)全彩的高清照片(piàn)，在照片中我们可以明显(xiǎn)地看到(dào)很多星(xīng)系似乎被拉伸(shēn)产生了巨大的形(xíng)变。其实这些星系(xì)本身并不是真的被(bèi)扭(niǔ)曲了，也(yě)不(bù)是韦(wéi)伯望远镜出(chū)了什么问题(tí)，而(ér)是这(zhè)样极遥(yáo)远的天体和(hé)我们(men)地(dì)球上的(de)观测者(zhě)之间。被一个质量超级(jí)巨大的天(tiān)体遮挡(dǎng)，这个超大质量的东西的引力，会使身后更(gèng)遥远星系的光都发(fā)生了扭曲(qū)。这个现象就是引(yǐn)力透镜效(xiào)应。这个巨(jù)大的天体可能是(shì)超(chāo)大质量(liàng)的黑洞或者是暗物(wù)质。

所以当人们对(duì)子弹星(xīng)系团观测的时候，发现它的(de)大质量区域并不是在(zài)中间，而是在两(liǎng)侧。所(suǒ)以最(zuì)好的解释方法就是当星(xīng)团发生全部(bù)的碰撞时，可被观测到的(de)质(zhì)量气体被卡在了中间，暗物质(zhì)则直接(jiē)通(tōng)过了这个区域(yù)，并在两边形成了引力透(tòu)镜(jìng)。对子弹星(xīng)系团的引力(lì)透镜研(yán)究(jiū)也被认为是暗(àn)物质存在的迄今为止最(zuì)好的理论证(zhèng)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(kāi)始，38万(wàn)年之后，可见光终于(yú)可以畅通无(wú)阻地穿越(yuè)在宇宙当中了。经过(guò)了(le)130多亿年之(zhī)后(hòu)，这些光在宇宙(zhòu)空间背景上(shàng)留下了各相同性的(de)微波辐射。其中红(hóng)色的(de)部分表示温度较高的区(qū)域，蓝色则(zé)表(biǎo)示相(xiāng)对较冷的区域，但(dàn)实际上它们之间的温差(chà)只有(yǒu)万分之一。

科学(xué)家们通过对前景背景(jǐng)分离后的二值图像(xiàng)进行连通域提取和标记之后发(fā)现，如果宇宙(zhòu)当中没有暗物质(zhì)，图形(xíng)看起来不应该是这样的(de)，而随着暗物质的增加，一些峰值的幅度会减小，才变得看(kàn)起来“和谐”。为了(le)匹配宇宙微(wēi)波背景(jǐng)辐射的(de)测(cè)量值，我(wǒ)们需要的暗物质大约是普通物(wù)质的5倍。这个(gè)数字与解释(shì)星系当中(zhōng)恒星运动所需要(yào)的暗物(wù)质比例是一(yī)致的。这就意味着。

用了一个(gè)简单的(de)理论框架，就很好地解释了很多不同的观测结果。而暗物(wù)质(zhì)的本质就是宇宙当中存(cún)在(zài)着(zhe)某种类型的粒(lì)子，它们不参(cān)与任何其他(tā)的电(diàn)磁作用，只通过(guò)引(yǐn)力来相互作用。所以(yǐ)如果能够找(zhǎo)到这种粒子的(de)存在，就相当(dāng)于找到了暗物质存在的实际(jì)证据(jù)。这种粒子到底是(shì)什么？科学家们已经提出了数十种的假想目标，而要寻找(zhǎo)这些(xiē)不(bù)同的(de)目标(biāo)粒子所需(xū)要(yào)的实验(yàn)方式也不相同。在过去的几(jǐ)十年当中，人类(lèi)为了(le)寻找这些(xiē)看(kàn)不见、摸不(bù)到，几乎不(bù)会与常规(guī)物质相互作用的“暗(àn)物质”，科学家们已经进行(xíng)了超过50次的实验，却没有任何实质性的发现，除了一个地(dì)方(fāng)，意大利(lì)的格兰萨索山，隶(lì)属于阿(ā)尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地(dì)浙f车牌号是哪个城市 浙J车牌号是哪个城市下矿井当(dāng)中，藏(cáng)着(zhe)地球上最大(dà)的(de)地学(xué)实验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直致力于(yú)寻找暗物质(zhì)粒子的周期性震(zhèn)荡。

自(zì)1997年(nián)以来，这里的科学家声称观(guān)测到(dào)了某种(zhǒng)信(xìn)号(hào)。经过了20多年的数据收(shōu)集，人(rén)们发现了一个有趣的事情。探测(cè)率会(huì)在每年的6月份达到峰值，然后在11月降到(dào)最(zuì)低(dī)，而(ér)且在20年当中(zhōng)每年都是一(yī)样。一些科学家认为这可(kě)能(néng)是人类(lèi)发现暗物质的第一个直接证(zhèng)据(jù)。

但是为什么暗(àn)物(wù)质(zhì)会产(chǎn)生周期性的年(nián)度信号(hào)呢？刚才我们(men)讲(jiǎng)了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒的速度围绕着(zhe)银河(hé)系(xì)进行移动，那么如果暗物质存在宇(yǔ)宙(zhòu)当中，这意味着(zhe)我们也(yě)在(zài)以这样的速度在穿越着暗物质流，这个过程(chéng)中(zhōng)会产(chǎn)生相(xiāng)应的振(zhèn)荡(dàng)，同时地球又以(yǐ)30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所(suǒ)以有(yǒu)半年的(de)时间，地球(qiú)围绕太阳的方向与太阳环绕(rào)银河系的方向是一致的，而另外半(bàn)年则(zé)与之相反。

而在6月份的时候(hòu)，地(dì)球与太阳的(de)方向正(zhèng)好达(dá)到完全一致(zhì)，这是理论上地球穿越(yuè)暗物质流最快的时段。而(ér)在11月份，又恰好达到了最慢值(zhí)。尽管在实际的情况中(zhōng)，太(tài)阳系(xì)相(xiāng)对银河系的平面呈现了60度(dù)的倾(qīng)斜，但是这(zhè)并不影响(xiǎng)这个理论的有效性。

因此科(kē)学(xué)家认为(wèi)这可(kě)以(yǐ)用来解释，研究人员们所观测(cè)到的周期(qī)性信(xìn)号(hào)。当然也可能有(yǒu)其他的情况，造成这(zhè)种年度周期信号的差异也可能是温度、湿度、土壤(rǎng)中的水(shuǐ)分、高山上的积雪(xuě)，甚至连(lián)意大利游(yóu)客的数量也符合这(zhè)个(gè)周期(qī)的规律。

所以(yǐ)，科学家们又在南半球建立(lì)了一个几乎相同(tóng)的实验室，这里的季节与(yǔ)之前的实(shí)验室正好相反，而(ér)在这里，地(dì)球穿过(guò)暗物(wù)质(zhì)流的运动特征和第(dì)一(yī)个(gè)实验(yàn)室是一样的。

因此，如果在这浙f车牌号是哪个城市 浙J车牌号是哪个城市里(lǐ)可以得(dé)到相同的(de)信号，就可以(yǐ)成为暗物(wù)质所存在(zài)的(de)非常有力的证据了。但是(shì)由于这个实验(yàn)室(shì)刚刚建成不久(jiǔ)，所以截至目前还无法提供相应的数据(jù)支持(chí)。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一台新的望远(yuǎn)镜，这台太(tài)空望远镜叫做“南(nán)希格雷斯(sī)罗(luó)曼”，它的主(zhǔ)镜(jìng)大小跟哈(hā)勃望远(yuǎn)镜相同，但它(tā)的宽(kuān)视场仪(yí)器提供的视野是哈(hā)勃红(hóng)外仪器的(de)100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太空(kōng)望远镜其(qí)中一(yī)个(gè)关键(jiàn)的用途就是探索暗(àn)物质背(bèi)后的奥秘，对于探测的结果(guǒ)，我们(men)只(zhǐ)能(néng)拭(shì)目(mù)以待(dài)了。费米实(shí)验(yàn)室粒(lì)子天体物理中心的科学家丹琥(hǔ)珀(pò)和贾森斯特芬(fēn)研(yán)究发现，如果(guǒ)暗物(wù)质存在，它们极有可能拥有另(lìng)一种神秘(mì)的效应(yīng)，这(zhè)种(zhǒng)暗物质效应，会支持宇宙(zhòu)当中生命(mìng)的(de)诞生，或(huò)者说是(shì)生命进化的一(yī)个(gè)重要(yào)因素。

如(rú)果这一理论得到进(jìn)一步(bù)的证实，那(nà)么(me)遍布宇宙当中的暗(àn)物质会不会意味着人类并(bìng)不孤(gū)单呢？或许(xǔ)在(zài)宇(yǔ)宙(zhòu)当中某个(gè)角落(luò)的行星上，暗(àn)物质正在通过(guò)这样的效应创造生命(mìng)。当然，这些推论的大前提是要先找到暗物(wù)质存(cún)在的实际证(zhèng)据(jù)。那么小伙(huǒ)伴们，你们觉得(dé)暗(àn)物质到底(dǐ)存不(bù)存(cún)在呢？喜欢请(qǐng)点赞(zàn)，你(nǐ)的支持是我更新(xīn)的动力！

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