宇宙是(shì)“人为制造”的？为何会存在科学(xué)无法解释的(de)“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人(rén)类为了寻找暗物质存(cún)在的证据(jù)，科学家们(men)在(zài)过去的几十年当中(zhōng)进行了超过(guò)50次的(de)长期(qī)实验，但是却(què)没有发现任(rèn)何的(de)有效证(zhèng)据(jù)。除了一个(gè)地方，在1687年出版(bǎn)的(de)自(zì)然哲学(xué)数学原(yuán)理一书(shū)中，埃萨克牛顿发表(biǎo)了(le)万有引力定律(lǜ)，它揭示(shì)了宇宙中天体(tǐ)运动的规(guī)律(lǜ)。往后的几百年来，当(dāng)天(tiān)文学(xué)家们发现某(mǒu)些(xiē)天体运行轨道出现异(yì)常，不符(fú)合万(wàn)有(yǒu)引力(lì)定律的时候，他们就(jiù)会知道，周围(wéi)一定有(yǒu)未(wèi)知的天(tiān)体通过引力在摄动它的(de)轨道(dào)。比如(rú)在1846年(nián)，奥本勒维耶就通(tōng)过天王星运行轨道(dào)的(de)异常，推算并(bìng)且发现了海王(wáng)星(xīng)的(de)存在(zài)。另外(wài)，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用(yòng)万(wàn)有引(yǐn)力(lì)定(dìng)律(lǜ)所(suǒ)取得重大天文成就的例子。但是这些发现都是在恒(héng)星系统(tǒng)的尺度当中，可(kě)当(dāng)我们(men)上升(shēng)到星系或者是星(xīng)团(tuán)的(de)尺度，事情(qíng)就开始(shǐ)变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞(ruì)士(shì)的物理学家弗里茨兹威基正在研究(jiū)和测量后发(fā)星系(xì)团的质量(liàng)。这(zhè)是一个由数千个星系(xì)所组(zǔ)成的(de)巨(jù)大星(xīng)系(xì)团，这些星系(xì)被引(yǐn)力束缚在一起。测量星系团(tuán)的质量一般会(huì)使(shǐ)用(yòng)到两种(zhǒng)方法，当两种方(fāng)法结果(guǒ)一致，就可以确定其质量的范围(wéi)。

第一(yī)种是(shì)获(huò)得其"光度学的质量"，需要的(de)数据是测量各个星系的光度(dù)。

第(dì)二种(zhǒng)是动力学(xué)质量的计算，是利(lì)用光谱红移测(cè)量星系团(tuán)中的各个星(xīng)系相对于星系(xì)团的运(yùn)动速(sù)度(dù)。当测(cè)量(liàng)结(jié)果出来之(zhī)后，兹威基彻底懵了，“动力学(xué)质量(liàng)”竟然是(shì)“光度学质量”的(de)400倍(bèi)。这意味着，后(hòu)发(fā)座星系(xì)团(tuán)有99%的质量消(xiāo)失了(le)，或(huò)者说这99%的质量并不(bù)以可见光的形式所(suǒ)存在，我们(men)无法看(kàn)到。最(zuì)诡异的是(shì)，在测量速度的过程中(zhōng)，兹威基发现星(xīng)系团中很多星系的速度(dù)比(bǐ)理(lǐ)论上要快得多，按照牛顿(dùn)的运(yùn)动(dòng)学定律(lǜ)，仅靠这些可见(jiàn)星系(xì)的质(zhì)量所产生(shēng)的引力(lì)是无(wú)法将它(tā)们束缚在(zài)星系(xì)团内的，它们早就应该被抛出(chū)星系团之外了，除非(fēi)有一(yī)种神秘(mì)的力量在起(qǐ)作用，这(zhè)种力量来源于某(mǒu)种隐形的物质。

据此，兹维基提出了这样部分不可见(jiàn)的暗(àn)质，它不(bù)发散光、吸(xī)光、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝大部分(fēn)的质量(liàng)。只是当时的人们对这样的一种说法不(bù)屑一顾(gù)。

直到40年之后，“暗物质”这(zhè)个词才再(zài)一(yī)次出现(xiàn)。天文学家(jiā)维拉(lā)鲁宾(bīn)和(hé)肯(kěn)特(tè)福特(tè)在观(guān)测仙女座星系中的恒星运动(dòng)。理论上(shàng)来说，距离中心(xīn)越远的恒星(xīng)在(zài)其轨道上的运(yùn)行速(sù)度(dù)就(jiù)会(huì)越慢。但是他们观测(cè)的结果(guǒ)却让人感到不(bù)可思(sī)议。

随(suí)着与中心距离的增加，恒星(xīng)的旋转速度(dù)几乎保持不(bù)变。可是根(gēn)据牛顿的万有引(yǐn)力定律，在星(xīng)系(xì)当中如果没有足够大的质量来吸引它们，这些(xiē)外围的恒星(xīng)早就被(bèi)甩(shuǎi)到宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中了。基于这种现象，科学家们(men)会使用一种相对标准(zhǔn)的方(fāng)法来解释暗(àn)物(wù)质的存在，这种方法就是测(cè)量(liàng)星系(xì)当中气体在X轴上(shàng)距离星系(xì)中心的距离，以及在Y轴上气体的旋(xuán)转速度。如果出(chū)现异常的(de)结果(guǒ)，就认为是由暗物质的力(lì)量(liàng)进入其中。

于是(shì)科(kē)学(xué)家们通过射电望远镜(jìng)测(cè)量了距离(lí)星(xīng)系(xì)中心更远(yuǎn)距离的氢元素，发现它们的(de)旋转(zhuǎn)速度并不符合牛顿的力学(xué)定律。我们的太(tài)阳系也(yě)不例外，太阳系(xì)位(wèi)于银河系的第三(sān)悬(xuán)臂之(zhī)上，距(jù)离银河系中(zhōng)心2.6万光年，根(gēn)据万有引力定(dìng)律(lǜ)进行计算，太(tài)阳(yáng)系的(de)运行速度应该是(shì)160千米/秒，但实际上，太阳系(xì)正在以220千米(mǐ)/秒的速度(dù)围绕银河系旋转，这个实际速度(dù)远远大于理(lǐ)论速度，那么产生以(yǐ)上(shàng)这(zhè)种向心加(jiā)速度的原因很(hěn)可能(néng)就(jiù)是存在着一种我们(men)看不(bù)到的物质，是这(zhè)些暗物质的引力效应将星系聚(jù)集在(zài)了一起。

也是从这时开始，越(yuè)来(lái)越多的研究(jiū)人员开(kāi)始相信暗物质的(de)存在。科学(xué)家根据星系外(wài)恒星轨(guǐ)道的(de)速度，估(gū)算在(zài)星(xīng)系当中(zhōng)暗物质的质量占整(zhěng)个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一(yī)可以解(jiě)释这个现象的(de)原因。在一项(xiàng)新的研究当中，科学家们发现，几乎没有引力(lì)效应的遥远恒星之(zhī)间，也会(huì)出现速度(dù)上的微小差(chà)异。另(lìng)外，天文学家还(hái)发现(xiàn)了一(yī)个反常(cháng)的(de)星(xīng)系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离地球(qiú)大(dà)约2.5亿光年(nián)，大小和银河系不(bù)多，但是星(xīng)系当中存在的恒星数量却只有银(yín)河(hé)系的千分之一(yī)。

所以在理论上，该星系必须存在暗(àn)物质(zhì)，否则就会分崩离析(xī)。但是(shì)科学(xué)家们(men)使(shǐ)用最先(xiān)进的望远镜对其进行(xíng)了(le)40个小(xiǎo)时的详细(xì)测量之后(hòu)，发现星(xīng)系中的恒星运(yùn)动是可以用正常的(de)物质和力学(xué)定律来解(jiě)释(shì)的。那么又有人提出(chū)，也(yě)许该星系的暗物质，已(yǐ)经(jīng)被附近的另一(yī)个(gè)大星(xīng)系剥离了。奇(qí)怪的是(shì)，它的附(fù)近(jìn)没有任何星系存在。造(zào)成这些现(xiàn)象(xiàng)的(de)除了暗物质的假说之外(wài)，另一种可(kě)能就是人类(lèi)对引力的理(lǐ)解还不够全面，引力很可(kě)能(néng)在不同尺度空(kōng)间中的工作方式是不(bù)同的，这意味着在行星系尺度中的天体会沿着它(tā)们的轨道，按照我们所理解(jiě)的方式运动。但是上升到(dào)星系和(hé)星团(tuán)的(de)尺度，引力之间的相互作(zuò)用则是不同的方式。对于在星系团之间的相互作用，科学家(jiā)还(hái)引入了外部场(chǎng)效应的(de)概念，指(zhǐ)的是在数百万光年(nián)的规(guī)模上，巨大的质量之间(jiān)会产生(shēng)对彼(bǐ)此特殊的效果(guǒ)，这个(gè)理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立(lì)，这意味着我(wǒ)们(men)需要(yào)对(duì)现在(zài)的物理定律进行修正，这些(xiē)发现(xiàn)也让很(hěn)多人(rén)认(rèn)为暗物质(zhì)假(jiǎ)说理论就此终(zhōng)结。但是在宇宙当中(zhōng)还有(yǒu)关于暗物质存在的其他的理(lǐ)论证据，这些(xiē)理(lǐ)论证据是蒙德(dé)理论所没法(fǎ)解释的“引(yǐn)力(lì)透镜”。

径向距离为37亿光年的(de)子弹星系团，由两(liǎng)个碰撞(zhuàng)的星系团所组成，类似这样(yàng)的星团，它们大部分(fēn)的普通质量都在(zài)星系的气(qì)体当中(zhōng)。当星(xīng)团以1000万公里/小时发生(shēng)碰撞(zhuàng)的(de)时候，星际气体的相互作用就会导(dǎo)致温度的急(jí)剧升高，速度(dù)大(dà)幅(fú)降低。所以在(zài司马光好学文言文翻译及注释，司马光好学文言文翻译及原文)理论上，在碰撞之后，子弹星系团大部分(fēn)的质量(liàng)将位于(yú)所有(yǒu)这些气体所在的(de)中间区域。那么我们通过什么来验证它的质量区(qū)域到底是(shì)不(bù)是集中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦(wéi)伯太空(kōng)望(wàng)远镜传(chuán)回了(le)宇宙当中第一(yī)张全彩的高清(qīng)照(zhào)片(piàn)，在照片中我(wǒ)们可以(yǐ)明显(xiǎn)地看(kàn)到很(hěn)多(duō)星(xīng)系似乎被拉伸(shēn)产生(shēng)了巨大的形变(biàn)。其实这些星(xīng)系本身(shēn)并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而是这(zhè)样极遥远的天体(tǐ)和我们地球上的观测者之(zhī)间。被一个质量超(chāo)级巨大的(de)天体遮(zhē)挡，这个超大(dà)质(zhì)量的(de)东西的(de)引力，会(huì)使身后(hòu)更(gèng)遥远星(xīng)系的光都发生了扭曲(qū)。这个(gè)现象就是引力透镜效应。这个(gè)巨大的天体(tǐ)可能是超大质司马光好学文言文翻译及注释，司马光好学文言文翻译及原文量的黑(hēi)洞或者是暗物质。

所以当人们对子(zi)弹星系(xì)团观(guān)测的时候，发现(xiàn)它的大质量区(qū)域并(bìng)不是在中间(jiān)，而是(shì)在两侧(cè)。所以(yǐ)最好的(de)解释方法就是当星团发生全部的(de)碰撞时(shí)，可被(bèi)观测到的质量气体被卡(kǎ)在了中间，暗物质则(zé)直(zhí)接通过了这个(gè)区域，并在两边形成了引力(lì)透镜。对子弹星系团的引力透(tòu)镜研究也被认为是暗(àn)物质存在的迄(qì)今为止最好的理(lǐ)论(lùn)证据。

除(chú)此之外，还有(yǒu)来(lái)自宇宙当中最古老的光(guāng)。从(cóng)宇(yǔ)宙(zhòu)大(dà)爆炸开始，38万年之(zhī)后(hòu)，可(kě)见光终于可以畅通无阻地(dì)穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景(jǐng)上留(liú)下(xià)了各(gè)相同性的微波辐射。其中红色的(de)部分(fēn)表(biǎo)示温(wēn)度较高的区域，蓝色(sè)则表(biǎo)示相(xiāng)对较(jiào)冷的(de)区域(yù)，但实际上它(tā)们之间的温(wēn)差只(zhǐ)有万分之一。

科学家们通过对前景背景分离后的(de)二值图像进行连(lián)通域提取和标(biāo)记之后发(fā)现(xiàn)，如果宇(yǔ)宙当中没有(yǒu)暗物(wù)质(zhì)，图(tú)形(xíng)看起(qǐ)来不应该(gāi)是这样的，而随着暗物质的增(zēng)加(jiā)，一些峰值的幅度会(huì)减小，才变得看起(qǐ)来“和(hé)谐”。为(wèi)了匹配宇宙(zhòu)微(wēi)波背景辐射的测量值，我们需要的暗物质大(dà)约(yuē)是普通(tōng)物质的5倍。这个数字与(yǔ)解释(shì)星系当中恒星运动(dòng)所需要的暗物(wù)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，就很(hěn)好地(dì)解(jiě)释了很多(duō)不同的观测结果(guǒ)。而暗物质的(de)本质就是宇(yǔ)宙当(dāng)中存在着某种类型的粒子(zi)，它们不参与任何其他的电(diàn)磁作用，只通过引力来相互(hù)作用(yòng)。所以如果能(néng)够找到这种粒子的存在，就相(xiāng)当(dāng)于(yú)找到了暗物质存在的实际证据(jù)。这种粒子到底是什(shén)么(me)？科(kē)学家们已经提出了数十种的假想目标，而要(yào)寻找这些不同(tóng)的目标粒(lì)子(zi)所需要的(de)实验方式也不相同。在过去的(de)几十年当中，人类为(wèi)了寻找这(zhè)些看不见、摸不到，几乎(hū)不(bù)会与(yǔ)常规(guī)物质相互作用的“暗(àn)物质”，科学家们已经(jīng)进行了超(chāo)过(guò)50次的(de)实验，却没有(yǒu)任何实质性的发现，除(chú)了一(yī)个地(dì)方(fāng)，意(yì)大(dà)利的(de)格兰萨索(suǒ)山(shān)，隶属于阿(ā)尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最大的地学实(shí)验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测(cè)器，一直致(zhì)力于寻找暗物质粒子的(de)周期性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观测(cè)到了某种信号。经过(guò)了20多年的(de)数(shù)据收(shōu)集，人们发(fā)现了一个有趣的(de)事情。探测率会(huì)在每年的6月份达到峰值(zhí)，然(rán)后在11月(yuè)降到最低，而(ér)且在20年当中每(měi)年(nián)都是一样。一些科学家认为这可(kě)能是(shì)人类(lèi)发现暗物质的第一(yī)个直(zhí)接证据(jù)。

但是为什么暗物(wù)质会产生周期性的年度信(xìn)号(hào)呢？刚(gāng)才我(wǒ)们讲(jiǎng)了(le)太阳系正在以220公里/秒的速度围绕(rào)着银河系进司马光好学文言文翻译及注释，司马光好学文言文翻译及原文行(xíng)移动，那么如果暗物(wù)质存(cún)在宇(yǔ)宙当中(zhōng)，这意味着(zhe)我们也在以这样的速度在穿越着(zhe)暗物质流，这(zhè)个过程中会产生相应的(de)振荡(dàng)，同时地(dì)球又以30公里/秒的速度(dù)围绕太(tài)阳进行旋(xuán)转(zhuǎn)。所(suǒ)以有半年的时间，地球(qiú)围(wéi)绕太(tài)阳的(de)方向与太阳(yáng)环绕银河系(xì)的(de)方向是一致的，而另外半年则与之相反。

而在(zài)6月(yuè)份的(de)时(shí)候，地球与(yǔ)太阳的方(fāng)向正好达到完全(quán)一致(zhì)，这是理论上地球穿(chuān)越(yuè)暗(àn)物质(zhì)流最快的(de)时(shí)段。而在11月份(fèn)，又恰好达到(dào)了最慢值。尽管(guǎn)在(zài)实(shí)际(jì)的(de)情况(kuàng)中，太阳系相对(duì)银河系的(de)平面呈(chéng)现了60度(dù)的倾斜，但(dàn)是这并不影响这(zhè)个理(lǐ)论(lùn)的有效性。

因此科学家认为这可以(yǐ)用来解释，研究(jiū)人员们所观测(cè)到的周(zhōu)期性(xìng)信号。当然也可(kě)能有其他的情况，造成这种年度周期信号的差异也可(kě)能是温度、湿度、土壤(rǎng)中(zhōng)的水分(fēn)、高山上的积(jī)雪，甚至连意大利游客的数量也符合这个(gè)周期的规律(lǜ)。

所以(yǐ)，科学家们又(yòu)在南半(bàn)球建立了一个几乎相同的(de)实验室(shì)，这里的季节与之前(qián)的实验室正好相(xiāng)反，而(ér)在这里，地球穿过暗物质流的运(yùn)动特征和第(dì)一个实验室是(shì)一(yī)样(yàng)的。

因此，如果(guǒ)在这(zhè)里可以(yǐ)得到相同的(de)信号(hào)，就可以成为暗(àn)物(wù)质所存在的非常有力的证(zhèng)据了。但是由于这个实验室(shì)刚刚建成不(bù)久，所以(yǐ)截(jié)至目前(qián)还无(wú)法提供(gōng)相应的数据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会(huì)发射一台新的望远镜，这(zhè)台太空望远镜叫做“南希格雷(léi)斯罗曼”，它(tā)的(de)主镜大小跟哈勃望远镜相同(tóng)，但它的宽视场仪器提供的视(shì)野是(shì)哈勃红外(wài)仪器(qì)的(de)100倍。南希(xī)格雷斯罗(luó)曼太(tài)空(kōng)望远镜其(qí)中一个关键(jiàn)的用途就(jiù)是(shì)探(tàn)索暗物(wù)质背后的奥秘，对(duì)于探测的结果，我们只能拭目以待了。费米实验(yàn)室粒子天体物理中心的科学家(jiā)丹琥珀(pò)和贾(jiǎ)森斯特芬研究发现(xiàn)，如果暗物(wù)质存(cún)在，它们极有(yǒu)可能(néng)拥有另一种神秘的效应(yīng)，这(zhè)种暗物质效(xiào)应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说是生命进(jìn)化的一个重要因素。

如果(guǒ)这一理论得到进一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会(huì)不会意味着人类并不孤(gū)单(dān)呢？或许(xǔ)在(zài)宇宙当(dāng)中某个(gè)角(jiǎo)落的行星上，暗物质正在通过这样的效应创造(zào)生命。当然，这些推论(lùn)的大(dà)前提(tí)是要先找(zhǎo)到暗物质存在的实(shí)际证(zhèng)据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质(zhì)到底存(cún)不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我(wǒ)更新的动力！

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