宇宙是“人为制造”的？为何(hé)会(huì)存在科(kē)学无法解释的(de)“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟是(shì)什(shén)么？人类为了寻找暗物(wù)质存在的证据，科学(xué)家们在过去的几十(shí)年(nián)当中进行了超过(guò)50次的(de)长期实验(yàn)，但(dàn)是(shì)却没有发现任何(hé)的有效(xiào)证据(jù)。除了一个地方，在1687年出版的自(zì)然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿(dùn)发表了万有引力定(dìng)律，它(tā)揭示(shì)了宇宙中天体(tǐ)运动的规(guī)律。往(wǎng)后的几百(bǎi)年来，当天文学家们发(fā)现某些天体运行轨道(dào)出现异常，不符合(hé)万有引力定律(lǜ)的时候(hòu)，他们就会知道(dào)，周围一定(dìng)有(yǒu)未知的(de)天体通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶(yé)就通过天王星运行轨道的异常，推算并且发现了(le)海王(wáng)星的存(cún)在。另外(wài)，哈雷彗星、冥王星的发现都(dōu)是(shì)应用(yòng)万(wàn)有引力定(dìng)律(lǜ)所取得重大天(tiān)文成就的例子。但是这些发(fā)现都是在恒星系(xì)统(tǒng)的尺(chǐ)度当中(zhōng)，可当我们(men)上升到星(xīng)系或者(zhě)是星团(tuán)的尺度(dù)，事情就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物理学家弗里茨兹(zī)威基正在研究(jiū)和(hé)测(cè)量后发星系团的质量。这是一个由数千(qiān)个星系所组成的巨大星系团，这些星系(xì)被引(yǐn)力束缚在一起。测量星系团的质量一般会使(shǐ)用(yòng)到(dào)两种方(fāng)法，当两种方法结果一致，就可以确定其质量的(de)范围。

第一种是获得其"光(guāng)度学的质量"，需要的数据是测(cè)量各个星系的光(guāng)度。

第二种是动力(lì)学质量的计(jì)算，是利用(yòng)光(guāng)谱红移测量星系团中(zhōng)的各个星系相对于(yú)星系(xì)团的运动速度。当(dāng)测量结果出来之后(hòu)，兹(zī)威(wēi)基(jī)彻底懵了，“动力学(xué)质量”竟(jìng)然是(shì)“光度学质(zhì)量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失(shī)了，或者说这(zhè)99%的质量(liàng)并不(bù)以(yǐ)可见光(guāng)的形(xíng)式所存在，我们无法看到。最诡异(yì)的是，在测量速度的过程中，兹(zī)威基(jī)发现星系团中很多星系的速度比理论上要快得多，按照牛顿的运动学(xué)定律(lǜ)，仅靠这些可(kě)见星系(xì)的质量所产生的引力是(shì)无法将它们(men)束缚(fù)在(zài)星系团内的(de)，它们早就(jiù)应(yīng)该被抛出星(xīng)系团之外了，除非有一种神秘(mì)的力(lì)量在起作用，这(zhè)种(zhǒng)力量(liàng)来源于某种(zhǒng)隐形(xíng)的物质(zhì)。

据此，兹维基提出了这(zhè)样部分不可见的暗质，它不发散光(guāng)、吸光(guāng)、反(fǎn)射光，但是它们却占据着宇宙中绝大(dà)部分的质量(liàng)。只是当时的人们对这样的(de)一种说法(fǎ)不屑(xiè)一顾(gù)。

直到40年之后，“暗物质(zhì)”这个词才再一(yī)次出现。天文学家维拉(lā)鲁宾和肯(kěn)特福特在观测仙女座(zuò)星系(xì)中的恒星(xīng)运动。理(lǐ)论上(shàng)来说(shuō)，距离(lí)中心越远的恒(héng)星在其轨道上的运行(xíng)速(sù)度就会(huì)越(yuè)慢。但是(shì)他(tā)们观测的(de)结果却(què)让人感到不可思议。

随着(zhe)与中心距离(lí)的增加(jiā)，恒星的旋转速(sù)度几乎保持不变。可(kě)是根据牛顿(dùn)的万有引力(lì)定律，在星系当中如果(guǒ)没(méi)有(yǒu)足(zú)够大(dà)的(de)质量(liàng)来吸引它们，这些外围(wéi)的恒星早就被甩到宇宙当中了。基于这种现象，科学家们会使用一种相对标准的(de)方法来解释暗物质的存(cún)在，这种方法就是测量星(xīng)系当中气体在X轴上距(jù)离星系中心的距离，以(yǐ)及在(zài)Y轴(zhóu)上气(qì)体的旋转速度。如(rú)果出现异常的结果，就认为(wèi)是由暗物质(zhì)的(de)力量(liàng)进入其(qí)中。

于是(shì)科学家们通过射电望远镜测量了(le)距离星系中心更远距离的氢元素，发现它(tā)们的(de)旋转速(sù)度并不符合牛顿的(de)力学定律。我们的太阳系也不(bù)例外(wài)，太(tài)阳系位(wèi)于银河系的第三悬臂之上，距离(lí)银河系中心2.6万光年，根(gēn)据万有引力定律进行计算(suàn)，太阳(yáng)系的运行速度应该是160千米/秒，但实(shí)际上(shàng)，太阳系正在(zài)以(yǐ)220千(qiān)米(mǐ)/秒的速(sù)度围(wéi)绕银河(hé)系(xì)旋转，这个实(shí)际速度(dù)远远大于理论速度，那么产(chǎn)生(shēng)以上(shàng)这(zhè)种向心加速(sù)度的原(yuán)因很可能就是(shì)存在着(zhe)一种我们看(kàn)不到的物质(zhì)，是这些暗物质的引力效应将星系(xì)聚集(jí)在了一起。

也是从这时开始，越来越多的研究人员开始(shǐ)相信暗物质的存在(zài)。科(kē)学家根据(jù)星系外恒星轨道(dào)的速(sù)度，估算在(zài)星系当中暗物(wù)质的质量占(zhàn)整个星系质量(liàng)的85%。但是(shì)，暗物(wù)质并不(bù)是唯一可以解释这个(gè)现(xiàn)象的原因。在一(yī)项新的研(yán)究当(dāng)中，科学家们发现，几(jǐ)乎没有引力效(xiào)应的遥远恒星(xīng)之间，也会出现(xiàn)速度(dù)上的微小差异(yì)。另外，天文学(xué)家(jiā)还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离(lí)地球大约2.5亿光年，大小和银河系不(bù)多，但是星系(xì)当中存在(zài)的(de)恒星数量却只(zhǐ)有银河系的(de)千分之一。

所以在(zài)理论(lùn)上，该星(xīng)系(xì)必须存(cún)在(zài)暗(àn)物质，否则就会分(fēn)崩离析。但是科学家(jiā)们(men)使用最先进的(de)望远镜对其进(jìn)行了40个小时的(de)详细(xì)测(cè)量之(zhī)后，发(fā)现星系中的恒星运动是可以用正常的物质(zhì)和力(lì)学定(dìng)律(lǜ)来解释的。那么又有人提出(chū)，也许(xǔ)该星系的暗物质，已经被附(fù)近的另一个(gè)大星(xīng)系剥离了。奇(qí)怪的(de)是，它的附近没有任何星系存在。造成这些现象(xiàng)的(de)除了(le)暗物质的假说之外(wài)，另一种可能(néng)就是人(rén)类对引力的理解还不(bù)够全面(miàn)，引(yǐn)力很可(kě)能在不同(tóng)尺(chǐ)度空间中的工作方(fāng)式(shì)是不同的，这(zhè)意(yì)味(wèi)着在(zài)行(xíng)星系尺度中的(de)天体会沿着它们(men)的轨(guǐ)道(dào)，按照我们(men)所理(lǐ)解的方式运动。但是上升到星系和星(xīng)团的尺度，引力(lì)之间的相互作用则是(shì)不同的方式。对于(yú)在星系团之间的相互(hù)作用(yòng)，科学家还(hái)引入了外(wài)部场效应的概(gài)念，指的是在数百万(wàn)光年(nián)的规模上，巨大的质量(liàng)之间(jiān)会产(chǎn)生对彼(bǐ)此特殊的(de)效果，这(zhè)个(gè)理论叫做东隅已逝桑榆非晚是什么意思MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙(méng)德理论成(chéng)立，这意(yì)味着我(wǒ)们需要对(duì)现在的物理定律进行修正(zhèng)，这些(xiē)发现也让(ràng)很多人认为暗物质假说理(lǐ)论就此终结(jié)。但是(shì)在宇(yǔ)宙当(dāng)中还有关于(yú)暗物质存(cún)在的其他的(de)理论证据，这些(xiē)理(lǐ)论(lùn)证据是(shì)蒙德理论所没(méi)法解释(shì)的“引力(lì)透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹(dàn)星系团，由(yóu)两个碰撞的星系团所组成，类似这样的星团(tuán)，它们大部分的普通质量(liàng)都在星(xīng)系的(de)气体当(dāng)中。当星(xīng)团以1000万公里(lǐ)/小时发生(shēng)碰撞的时候(hòu)，星际气体的相互(hù)作用(yòng)就(jiù)会导致温(wēn)度(dù)的急剧升高，速度大(dà)幅降低。所(suǒ)以(yǐ)在理论(lùn)上，在碰撞之后，子弹星系团大部(bù)分的(de)质量将位于所有这些气体所在的(de)中间区域(yù)。那(nà)么我们通过什么(me)来验证它(tā)的质量区域到(dào)底是不是集中在中间呢(ne)？前不久，詹姆(mǔ)斯韦(wéi)伯太空(kōng)望远镜传回了宇(yǔ)宙当(dāng)中第一张全彩的高清照片，在照片(piàn)中我们可以明显地看到很(hěn)多星系似乎被拉伸(shēn)产(chǎn)生(shēng)了巨大的形变(biàn)。其实这些星系本身(shēn)并不是真(zhēn)的被扭曲(qū)了，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出(chū)了什(shén)么问题，而是这样极遥远的天(tiān)体和我们地(dì)球上(shàng)的观测者(zhě)之间。被(bèi)一个质量(liàng)超(chāo)级巨大(dà)的天体遮(zhē)挡(dǎng)，这个超大质量的东西的(de)引力，会使身后更(gèng)遥远星系的光都发生了扭曲。这个现象就是引力(lì)透镜效应。这个巨大的天体可(kě)能是超大质量的黑洞或者是暗物东隅已逝桑榆非晚是什么意思质(zhì)。

所(suǒ)以当人们对子弹星系团观测的时候，发现它(tā)的(de)大质(zhì)量(liàng)区域并(bìng)不是在(zài)中(zhōng)间(jiān)，而(ér)是在(zài)两侧。所以最好的解释方法就是(shì)当(dāng)星(xīng)团发生全(quán)部的碰(pèng)撞时，可被观测到的质量气体被卡在了(le)中间(jiān)，暗(àn)物(wù)质则直接通过了这(zhè)个区域，并在两边形(xíng)成(chéng)了引(yǐn)力透镜。对子(zi)弹星(xīng)系团的引(yǐn)力透镜研究(jiū)也被(bèi)认为是暗物(wù)质存在的(de)迄今为止最(zuì)好的理论(lùn)证据(jù)。

除此之外，还有来自(zì)宇宙当中最古老(lǎo)的光。从宇宙大(dà)爆(bào)炸开始(shǐ)，38万年(nián)之(zhī)后(hòu)，可见光(guāng)终于可以畅(chàng)通无阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多(duō)亿年之后，这些光在宇(yǔ)宙空间背景上(shàng)留下了(le)各相(xiāng)同性(xìng)的微波辐(fú)射(shè)。其中红色(sè)的(de)部分表示温度较高的区域，蓝(lán)色则表(biǎo)示(shì)相对较冷的区域(yù)，但实(shí)际上(shàng)它(tā)们之间(jiān)的温(wēn)差只有万(wàn)分之一。

科学家们通过(guò)对前景(jǐng)背景分离后的二值(zhí)图像进行连通域提取(qǔ)和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形看(kàn)起来不应该是这样(yàng)的，而随(suí)着暗物质(zhì)的增加，一些(xiē)峰值的幅度(dù)会减小，才变得看起来“和(hé)谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波背景辐射(shè)的测量值，我们需要的暗物质大约是普通物质的5倍。这(zhè)个数字(zì)与(yǔ)解(jiě)释星系当中恒星(xīng)运动(dòng)所需(xū)要的(de)暗物质比例是(shì)一致(zhì)的。这就意味着。

用了一个简单的理论框架(jià)，就很好(hǎo)地解释(shì)了很多不同的观(guān)测结果。而(ér)暗物质的本质就是宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)存在着某种(zhǒng)类型的粒子(zi)，它们不参与(yǔ)任(rèn)何其(qí)他的电磁作用，只通过引力(lì)来相互作(zuò)用。所以如果能够找到这种粒子的存在，就相(xiāng)当于找到了暗物(wù)质存(cún)在的实际证据。这种(zhǒng)粒子到底(dǐ)是什(shén)么？科学家们已经(jīng)提(tí)出了(le)数十种的假(jiǎ)想(xiǎng)目标，而要寻找这些不同(tóng)的目标粒子所需要的实(shí)验方式(shì)也不(bù)相同。在(zài)过去的(de)几(jǐ)十年当(dāng)中，人类为了寻(xún)找这些看不见、摸不到(dào)，几乎不会与常(cháng)规物质(zhì)相互作(zuò)用的(de)“暗物质(zhì)”，科(kē)学(xué)家(jiā)们已经进行了超过(guò)50次的(de)实验，却没有任何(hé)实(shí)质性的(de)发(fā)现(xiàn)，除了一个地方(fāng)，意大利的格兰萨(sà)索(suǒ)山(shān)，隶属(shǔ)于阿(ā)尔卑斯山(shān)脉。

在(zài)山下1400米(mǐ)处的地下矿(kuàng)井当(dāng)中，藏(cáng)着(zhe)地球上最(zuì)大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探(tàn)测(cè)器，一直致(zhì)力(lì)于寻找暗物质粒(lì)子的周期性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观测到了某种信号(hào)。经过了20多年的(de)数(shù)据收集(jí)，人们(men)发现了(le)一个有趣的(de)事情。探测(cè)率(lǜ)会在每年的6月份达(dá)到(dào)峰(fēng)值，然后(hòu)在11月降到最低，而且(qiě)在20年当中每年都是(shì)一(yī)样。一些科学家认为这(zhè)可能是人类(lèi)发(fā)现暗(àn)物(wù)质的第(dì)一(yī)个直接证据。

但是为什么暗物质(zhì)会产生周期性的年度(dù)信(xìn)号呢？刚才我们讲了(le)太阳系正在(zài)以(yǐ东隅已逝桑榆非晚是什么意思)220公(gōng)里/秒(miǎo)的速度围绕着(zhe)银河系进行移(yí)动(dòng)，那(nà)么如果(guǒ)暗物质存在宇宙当中，这意味着(zhe)我(wǒ)们也在(zài)以这样的(de)速(sù)度在(zài)穿(chuān)越着暗物质流，这个过程中(zhōng)会产生相应的振荡(dàng)，同时(shí)地球又以30公里(lǐ)/秒的速(sù)度围绕太阳进行旋(xuán)转。所以有半(bàn)年的时间，地球围绕太阳(yáng)的方向与太阳(yáng)环绕(rào)银河系的方向是一(yī)致的，而(ér)另外半年则与(yǔ)之相反。

而在6月(yuè)份的时候(hòu)，地球与太阳的方(fāng)向正(zhèng)好达(dá)到(dào)完全(quán)一致，这是理论上地球穿越暗物质流最快的时段。而在(zài)11月份，又恰好达到(dào)了最慢值。尽(jǐn)管在实际的情况中，太阳系(xì)相对(duì)银河系(xì)的平面呈现(xiàn)了(le)60度的倾斜，但是(shì)这(zhè)并不影响这个理论(lùn)的(de)有效(xiào)性。

因(yīn)此科(kē)学家认为这可以(yǐ)用来(lái)解(jiě)释，研(yán)究人员们所(suǒ)观(guān)测到的周期性信号。当然也可能有其他的情况，造成这种(zhǒng)年度(dù)周期(qī)信号的差(chà)异也可能(néng)是温(wēn)度、湿(shī)度、土(tǔ)壤中的水分、高(gāo)山上的积雪，甚至连意大利游(yóu)客的(de)数量也(yě)符(fú)合这个周(zhōu)期的规律。

所(suǒ)以，科(kē)学(xué)家们(men)又在南半球(qiú)建立了一(yī)个几乎相同的实验室，这里的季节与之前的实验室正(zhèng)好相(xiāng)反，而在(zài)这(zhè)里(lǐ)，地(dì)球穿过暗物质流的运动特(tè)征和第(dì)一个(gè)实验室是一样的。

因(yīn)此，如果在这里可以得到相同(tóng)的信号，就可以成为暗物质所存在的(de)非常有力的证(zhèng)据了(le)。但是由于这个实验室刚(gāng)刚建成(chéng)不久，所以(yǐ)截至目前还无法提供相应的数据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射一台新的(de)望远镜(jìng)，这台太空望远镜叫做“南希(xī)格雷斯(sī)罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟(gēn)哈勃望远镜相同，但它的宽(kuān)视场(chǎng)仪器提(tí)供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远(yuǎn)镜(jìng)其中一(yī)个关键的用途就是探索暗物质背后的奥秘，对于探(tàn)测的结(jié)果，我们只能拭目以(yǐ)待了。费(fèi)米(mǐ)实(shí)验室(shì)粒子天(tiān)体(tǐ)物理(lǐ)中(zhōng)心的(de)科学家丹琥珀和贾森(sēn)斯特芬(fēn)研究发现，如(rú)果暗物(wù)质存在，它们(men)极有可能拥有另(lìng)一种神(shén)秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生命的诞生(shēng)，或者说是(shì)生命进(jìn)化的(de)一(yī)个重要(yào)因素(sù)。

如果这一理(lǐ)论(lùn)得到进(jìn)一步的证实，那(nà)么遍布宇宙当中(zhōng)的暗物质会不(bù)会意味着人类并不孤单呢(ne)？或许(xǔ)在宇宙当中某个角落(luò)的行星上(shàng)，暗物质正在通过这(zhè)样的(de)效(xiào)应创造(zào)生(shēng)命(mìng)。当然(rán)，这些推论的大前提是要先(xiān)找到暗物质(zhì)存在的(de)实际证据。那(nà)么小伙伴们，你们(men)觉(jué)得暗(àn)物质到底存不存在呢(ne)？喜欢请点赞(zàn)，你(nǐ)的(de)支持是(shì)我(wǒ)更新的动力！

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