宇(yǔ)宙是“人(rén)为制造”的(de)？为何会存在科学无法解释的(de)“暗物质”？暗物质又究竟是什么(me)？人类为了寻找暗物质存在的证据，科学(xué)家们在过(guò)去的几十年当中进行了超过50次的(de)长期(qī)实验，但是却没有发现任(rèn)何(hé)的有效证据。除了一个地方，在1687年(nián)出(chū)版的(de)自(zì)然哲(zhé)学(xué)数学原(yuán)理(lǐ)一书(shū)中，埃萨克(kè)牛顿发(fā)表(biǎo)了(le)万有引(yǐn)力定律，它(tā)揭示了宇宙中天体运动的规律(lǜ)。往后(hòu)的几(jǐ)百年(nián)来，当天(tiān)文学(xué)家们(men)发现某些天体运行(xíng)轨道(dào)出现异常，不符合万有引(yǐn)力定律的(de)时候，他们就会知道，周围(wéi)一(yī)定(dìng)有未知的天(tiān)体通过引禁脔是啥意思，女人的玉露是什么意思力在(zài)摄动它的轨道(dào)。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行(xíng)轨道的异常(cháng)，推算(suàn)并且发现了海(hǎi)王星的存(cún)在。另外(wài)，哈雷彗星、冥王星的发现(xiàn)都是应用万有引力定律所(suǒ)取得重(zhòng)大天文成就的例子。但是(shì)这些发(fā)现(xiàn)都是在恒星系统(tǒng)的尺度当(dāng)中，可当我们上升到星系或者(zhě)是星(xīng)团(tuán)的尺度，事情就开始(shǐ)变(biàn)得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物理学(xué)家(jiā)弗(fú)里茨兹威(wēi)基正在研究和(hé)测(cè)量后发(fā)星系(xì)团的质量。这(zhè)是一个由数千(qiān)个星系所组成的巨大星系(xì)团，这些星系(xì)被引力(lì)束缚在(zài)一(yī)起。测量(liàng)星系团的质量一般会使(shǐ)用到两种方法，当两种方法结(jié)果(guǒ)一致，就可以(yǐ)确定其质量(liàng)的范围。

第一种是获得其"光(guāng)度学的质量(liàng)"，需要的数据(jù)是测量各个(gè)星系的光度。

第二种是动力学(xué)质量(liàng)的计算(suàn)，是利用光谱红移测量星系(xì)团中(zhōng)的各个星系相对于星系团的运动速度(dù)。当测量结果出(chū)来(lái)之后(hòu)，兹(zī)威基彻底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟然(rán)是(shì)“光度学质量”的(de)400倍。这意(yì)味着，后发座星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量并(bìng)不以(yǐ)可见光的(de)形式(shì)所存在(zài)，我(wǒ)们无法看到。最诡异的是，在(zài)测(cè)量速度的过程中(zhōng)，兹威基发现(xiàn)星系团(tuán)中(zhōng)很多星系的速度比(bǐ)理论上(shàng)要(yào)快(kuài)得(dé)多，按照牛顿的(de)运(yùn)动学定律，仅(jǐn)靠(kào)这些可(kě)见星系的(de)质量所产(chǎn)生的引力是(shì)无法(fǎ)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(chú)非有一(yī)种神秘的力(lì)量在起作用，这种力量来源于某种隐形的物质(zhì)。

据(jù)此(cǐ)，兹维基提出了这(zhè)样(yàng)部(bù)分(fēn)不可见的暗质，它不发散光、吸光、反射(shè)光，但是它(tā)们(men)却占(zhàn)据着宇宙(zhòu)中绝(jué)大(dà)部(bù)分的(de)质量(liàng)。只是当时的人们对这(zhè)样的(de)一种说法不屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗(àn)物质”这个词(cí)才再一次(cì)出(chū)现。天文学(xué)家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女(nǚ)座星系中的恒星运动。理论上来说，距离(lí)中(zhōng)心越(yuè)远的恒(héng)星在其轨道上(shàng)的运行速度就(jiù)会越慢。但是他们观测的(de)结果却让(ràng)人感(gǎn)到不可思议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转速度(dù)几乎保持不(bù)变。可是根据(jù)牛顿的万有引力定律，在星系当中如(rú)果没(méi)有足够大的质量来吸引它们，这些外围的恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙(zhòu)当中了(le)。基于这种现(xiàn)象，科学家们会使用一种相对标准的方法来解释暗(àn)物质的存在，这种方法就(jiù)是(shì)测量(liàng)星系当(dāng)中(zhōng)气体(tǐ)在X轴(zhóu)上距离星系中心的距离，以及在Y轴上气体的旋(xuán)转速度。如果(guǒ)出(chū)现(xiàn)异常(cháng)的结果，就认为是(shì)由暗(àn)物(wù)质的力量进(jìn)入其中。

于(yú)是科学家们(men)通过(guò)射电望(wàng)远镜测量了距离星系中心更远距离的氢(qīng)元素，发现它们(men)的(de)旋转速(sù)度(dù)并不符合牛顿的力学定(dìng)律(lǜ)。我们的太(tài)阳(yáng)系也不(bù)例外，太(tài)阳系(xì)位(wèi)于(yú)银河系的第三(sān)悬臂之(zhī)上(shàng)，距离银河系中(zhōng)心2.6万光年(nián)，根据万有引力定律进行(xíng)计算，太阳系的运行(xíng)速度应(yīng)该是(shì)160千(qiān)米/秒，但实际(jì)上，太阳(yáng)系正在以220千米/秒的速度围绕银河系(xì)旋转，这个实际速度远远(yuǎn)大于(yú)理论速度，那么产生以上(shàng)这(zhè)种向心加速(sù)度的原因很可(kě)能就是存在着一种我(wǒ)们看不到(dào)的物质，是这些暗物质的引力(lì)效应将星系聚集在了一起。

也是从这时开(kāi)始，越来越多的研究人员(yuán)开始相信暗物质的存在。科学家根据(jù)星系外恒(héng)星轨(guǐ)道的速度，估算在星(xīng)系当(dāng)中暗物质的质(zhì)量占整(zhěng)个星系质(zhì)量的(de)85%。但(dàn)是(shì)，暗物质(zhì)并不是(shì)唯一(yī)可以解释这个现(xiàn)象的原因。在一项新的研究当中，科学家们发现，几乎没有引力效应的遥远恒星之间，也(yě)会出现速度上的(de)微(wēi)小差异。另(lìng)外，天(tiān)文学家还发现(xiàn)了(le)一个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系距(jù)离地(dì)球大(dà)约2.5亿光年，大小和银河系(xì)不多，但(dàn)是星系当中存在的恒星数(shù)量却只有银河系的千分之一。

所以在(zài)理论上，该星系必须存(cún)在暗(àn)物(wù)质，否则就会分崩离析。但是科(kē)学家们使(shǐ)用最先进的望(wàng)远镜对其进行了40个小时的详细测量之后，发现星系中的恒星运动是可(kě)以用正常的物质(zhì)和力学定律来解释的。那(nà)么又有人提出，也许该星系的暗物(wù)质，已(yǐ)经被附近的另一个大星系(xì)剥(bō)离了(le)。奇怪(guài)的是(shì)，它(tā)的附近没有任何星系存在。造成这些(xiē)现象的除(chú)了暗物质(zhì)的(de)假说之外，另一(yī)种可能就是人类对引力的(de)理解还不够全面，引力很可能在不同尺度空(kōng)间禁脔是啥意思，女人的玉露是什么意思中的工作方式是不同的，这意味(wèi)着在行星(xīng)系(xì)尺度(dù)中的天(tiān)体(tǐ)会沿着它们的轨道，按照我们所理解(jiě)的方(fāng)式运动。但是上升到星系和星团的尺度，引力(lì)之间(jiān)的相互(hù)作用则是不同的(de)方式。对于在星系团(tuán)之间的(de)相互作用，科学(xué)家还(hái)引(yǐn)入了外部场(chǎng)效应的概念，指的是在数百(bǎi)万光年的规模上，巨大的质量之间会产生(shēng)对彼此特(tè)殊(shū)的效果，这个(gè)理(lǐ)论(lùn)叫做(zuò)MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立，这意味着(zhe)我们需要对现在的物理定律进行修正，这些发现也让很多人认为暗物质假说理论(lùn)就此(cǐ)终结。但是在(zài)宇宙当中还有关(guān)于暗(àn)物(wù)质存在的其他(tā)的(de)理论证据(jù)，这些理(lǐ)论证据是蒙(méng)德理论所没法(fǎ)解释的“引力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿(yì)光年的(de)子弹星系团，由两个(gè)碰撞(zhuàng)的星系(xì)团(tuán)所组成，类似(shì)这样的星团(tuán)，它(tā)们大部分的普(pǔ)通质量(liàng)都在星系的气体当中。当星团(tuán)以1000万公里(lǐ)/小时发(fā)生(shēng)碰(pèng)撞的时候(hòu)，星(xīng)际气体的相互作用就会(huì)导致温度的急剧(jù)升(shēng)高，速度大(dà)幅降低。所以(yǐ)在理论上(shàng)，在(zài)碰撞之后(hòu)，子(zi)弹(dàn)星系(xì)团大(dà)部分(fēn)的质量将(jiāng)位(wèi)于所有这些气体(tǐ)所在的中间区(qū)域。那么我们(men)通过什么(me)来验证它的质量区域到底是不是集中(zhōng)在中间呢？前(qián)不久，詹姆斯韦伯(bó)太空(kōng)望远镜传回了宇宙当中(zhōng)第一张全彩的高清(qīng)照片(piàn)，在照片中我们可(kě)以(yǐ)明显地看到很多(duō)星系似乎(hū)被拉伸产生了巨大的形变。其实(shí)这些星系本身并不是真(zhēn)的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什(shén)么(me)问题，而(ér)是这样极遥远的(de)天体和我们地(dì)球上的观测(cè)者之间。被一个质量(liàng)超级巨大(dà)的(de)天体遮(zhē)挡，这个超大质(zhì)量的(de)东西的引力，会使身后更遥远星系的光都发生了扭曲。这(zhè)个现象就(jiù)是引力(lì)透镜效应。这个巨大的天体可能是超大质量的黑洞(dòng)或(huò)者(zhě)是(shì)暗物质(zhì)。

所以当人们对子弹星系团观测的时候(hòu)，发(fā)现(xiàn)它(tā)的大质(zhì)量区(qū)域并不(bù)是在中(zhōng)间，而是在两侧。所以最好的解释(shì)方法(fǎ)就是当星(xīng)团发生全部的(de)碰撞时，可(kě)被观测到的质(zhì)量气体被卡在了中间，暗(àn)物质(zhì)则直接通过了这个(gè)区域，并(bìng)在两边形(xíng)成了引(yǐn)力透镜。对子(zi)弹星(xīng)系团的(de)引力透镜研(yán)究也被认为是暗物质(zhì)存在的迄今为止最好的(de)理论证据。

除此之外，还(hái)有来(lái)自宇(yǔ)宙当中最古(gǔ)老的(de)光。从宇宙大(dà)爆(bào)炸开(kāi)始，38万年之后，可见光终于可以畅通无(wú)阻地穿越在宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中了(le)。经过(guò)了130多亿年(nián)之(zhī)后(hòu)，这些(xiē)光在宇宙空间背景(jǐng)上(shàng)留(liú)下了(le)各相同性的微(wēi)波辐射。其(qí)中(zhōng)红色的部分表(biǎo)示温(wēn)度较高的区域(yù)，蓝(lán)色则表示相对较(jiào)冷(lěng)的区域，但实际上它们之间的(de)温差(chà)只有万分之一(yī)。

科学家们通过对前景(jǐng)背(bèi)景分离后的二值(zhí)图像进(jìn)行(xíng)连通(tōng)域提取(qǔ)和标记(jì)之后发(fā)现，如(rú)果(guǒ)宇宙(zhòu)当(dāng)中没有(yǒu)暗物质，图形(xíng)看(kàn)起来不应该是(shì)这样的，而随着暗物质的增加，一些峰值的幅度会减小，才变(biàn)得看起来“和(hé)谐”。为了匹配(pèi)宇宙微波背景辐射的(de)测量(liàng)值，我们需(xū)要的暗物(wù)质大(dà)约是普通物质的5倍。这个数字与解释(shì)星(xīng)系当中恒星运动所需要(yào)的(de)暗(àn)物质比(bǐ)例是一致的。这就意味(wèi)着。

用了一个简单的理论框(kuāng)架，就(jiù)很好地(dì)解(jiě)释了很多不同的观(guān)测结果。而(ér)暗物(wù)质(zhì)的本质就是(shì)宇宙当中(zhōng)存在着某种类(lèi)型的(de)粒子(zi)，它(tā)们不参与任何其他的(de)电磁(cí)作用，只(zhǐ)通过引力来相(xiāng)互作用(yòng)。所以如(rú)果能(néng)够找到这种粒子(zi)的存在，就相当于找到(dào)了(le)暗物质存在的实际(jì)证据。这种粒子到(dào)底(dǐ)是什么？科学家们已经提出(chū)了数十种的(de)假想目(mù)标(biāo)，而(ér)要寻找(zhǎo)这些不同的目标粒子所需要的实验(yàn)方式也(yě)不相同。在过去的(de)几十年当中，人类为了寻找这些看不(bù)见(jiàn)、摸不到，几乎不会与(yǔ)常规物质相互作用的“暗物(wù)质”，科(kē)学家(jiā)们已经(jīng)进行了超过50次的实验，却(què)没有任(rèn)何(hé)实质(zhì)性的发现，除了一个地方(fāng)，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯(sī)山脉(mài)。

在山下1400米处的地下矿(kuàng)井当中(zhōng)，藏着地(dì)球上最大的地学实(shí)验室，这个实(shí)验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有(yǒu)一个三层楼高的探测器，一(yī)直致力于寻找(zhǎo)暗物(wù)质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称(chēng)观(guān)测到(dào)了某(mǒu)种信号。经过了20多(duō)年的数(shù)据收集，人们发现了一个有趣的(de)事情。探测率会在每年(nián)的6月份达到(dào)峰值，然后在11月降到(dào)最低，而(ér)且在20年当中(zhōng)每年都(dōu)是(shì)一样。一些科学(xué)家(jiā)认为这可能是人类发现(xiàn)暗(àn)物质的第一个直(zhí)接(jiē)证据(jù)。

但是为什么暗物质会产生(shēng)周(zhōu)期(qī)性的年度信号(hào)呢(ne)？刚才(cái)我们(men)讲(jiǎng)了(le)太阳系正在以220公里/秒的(de)速度围绕着银河(hé)系进(jìn)行移动，那么如(rú)果暗物(wù)质存在宇宙当中，这意味着我们也在以(yǐ)这样的速度在(zài)穿越着(zhe)暗物质流，这个过程中会产(chǎn)生(shēng)相应(yīng)的振荡，同时(shí)地球又(yòu)以30公里/秒的(de)速度围绕太阳(yáng)进行旋转。所以有半年的时(shí)间，地球围(wéi)绕太阳的方向与太(tài)阳环绕银河系(xì)的(de)方向是一致的，而另外半年则与之相反(fǎn)。

而在6月份(fèn)的时(shí)候，地球与太阳的方向正好达到完全一致(zhì)，这是理论上地球穿越暗(àn)物(wù)质(zhì)流最快的时段(duàn)。而在11月份，又恰好达到了最(zuì)慢值。尽管在(zài)实际的情况(kuàng)中，太阳系(xì)相对银河系的平面(miàn)呈(chéng)现了60度的(de)倾斜，但是这(zhè)并不(bù)影响这个(gè)理论的有效性。

因此科学(xué)家认为这(zhè)可以用(yòng)来解释，研究人员们所(suǒ)观测(cè)到的周期性信号。当(dāng)然也可能有其(qí)他的情(qíng)况，造成(chéng)这(zhè)种年度周期信号的差异也可能是温度(dù)、湿(shī)度(dù)、土壤中(zhōng)的水分、高山上的(de)积雪，甚至连意大(dà)利游客的数量(liàng)也符合这个(gè)周期的规律。

所以，科(kē)学家们又在南半球建立了一个几(jǐ)乎相同的(de)实验(yàn)室，这里的(de)季节与之前的实验室正好(hǎo)相反，而在(zài)这里，地球穿(chuān)过暗物质流的运动特征(zhēng)和第一个(gè)实验室是一(yī)样的。

因此，如果(guǒ)在这里可以(yǐ)得到相同的信号，就可以成(chéng)为暗物质所(suǒ)存在的非常(cháng)有力(lì)的证据(jù)了(le)。但是由于这个实验室(shì)刚刚建成不久(jiǔ)，所以截至(zhì)目前(qián)还无法提(tí)供相应的数据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新(xīn)的望远(yuǎn)镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷(léi)斯罗(luó)曼(màn)”，它的主(zhǔ)镜(jìng)大小跟哈勃望远镜相同，但它(tā)的(de)宽视场仪器(qì)提供的视野是哈勃红外仪(yí)器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜(jìng)其中一(yī)个关键的(de)用(yòng)途(tú)就是探索暗物质背后的(de)奥秘(mì)，对于探测的结果(guǒ)，我们只能拭目(mù)以待了。费米实验室粒子天体(tǐ)物理中(zhōng)心的科(kē)学家(jiā)丹琥珀和贾森(sēn)斯特芬研(yán)究发现，如果暗物质存在，它们极(jí)有可能拥有另一(yī)种神(shén)秘的效应，这种暗(àn)物(wù)质效(xiào)应(yīng)，会支持宇(yǔ)宙当中(zhōng)生(shēng)命的(de)诞(dàn)生，或者说是生命进化的一(yī)个重要因素(sù)。

如果这一理论得到(dào)进一步的(de)证实，那么遍布宇宙当中的暗(àn)物质会不(bù)会(huì)意味着人类并(bìng)不孤单呢？或许在宇宙(zhòu)当中某个角落的行(xíng)星上，暗物质正在通过这样的效应创造生命。当然，这些(xiē)推论的(de)大前禁脔是啥意思，女人的玉露是什么意思提是要先(xiān)找到(dào)暗物质存在(zài)的实(shí)际证(zhèng)据。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物质到底存不(bù)存(cún)在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你(nǐ)的支持是我更新的动力！

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