宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学(xué)无法解(jiě)释的“暗物(wù)质”？暗(àn)物质又究竟是什么？人(rén)类(lèi)为了寻找暗物质(zhì)存在的证据，科学家们在过去的几十年当中进行了超过50次(cì)的长期实验，但是却没有(yǒu)发现任何(hé)的有(yǒu)效证(zhèng)据。除了一个地方，在1687年出(chū)版的自(zì)然哲(zhé)学数(shù)学(xué)原理一书中，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有引力(lì)定律，它揭示了宇(yǔ)宙中天体运(yùn)动的规律。往后的(de)几百年(nián)来，当天文学(xué)家们发现某些天体运行轨(guǐ)道出现(xiàn)异(yì)常，不符合(hé)万有(yǒu)引力(lì)定律(lǜ)的时候，他们就会知道，周围一定有未(wèi)知的天(tiān)体通过(guò)引力在摄(shè)动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行轨道的异常，推算(suàn)并且发现了海(hǎi)王星(xīng)的(de)存(cún)在。另(lìng)外(wài)，哈(hā)雷彗星(xīng)、冥(míng)王星的发现都是应用万(wàn)有引力定律(lǜ)所取得重大(dà)天文成(chéng)就的例子。但是这些发现都是在恒星(xīng)系统的尺(chǐ)度当中，可当(dāng)我们上升到星系或者是星团的尺度(dù)，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理学家弗里(lǐ)茨兹威基正在(zài)研究和(hé)测量(liàng)后发星系团的质量。这是一个(gè)由数(shù)千个星系所组(zǔ)成的(de)巨大星系团，这些星系被(bèi)引(yǐn)力束缚(fù)在一起(qǐ)。测量(liàng)星系团的质(zhì)量一般(bān)会(huì)使(shǐ)用到两种方法，当两种(zhǒng)方法结果一致，就(jiù)可以确定其质量的范围。

第(dì)一(yī)种(zhǒng)是(shì)获(huò)得其"光度学(xué)的质量(liàng)"，需要(yào)的(de)数(shù)据是(shì)测量各个星系的光(guāng)度。

第(dì)二种(zhǒng)是动力学质量的(de)计算，是利用光谱红移测量星系(xì)团中(zhōng)的各个星系相(xiāng)对(duì)于(yú)星系团的运(yùn)动速度。当测量结果(guǒ)出(chū)来(lái)之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟(jìng)然(rán)是(shì)“光(guāng)度学质量”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99%的质量(liàng)并(bìng)不(bù)以(yǐ)可见(jiàn)光的形式所存(cún)在，我们无法(fǎ)看到(dào)。最(zuì)诡异的是，在(zài)测量速度的过(guò)程中(zhōng)，兹(zī)威基发现(xiàn)星系团中很多星系的速度比(bǐ)理(lǐ)论上要(yào)快得多，按照牛顿的运动(dòng)学定律(lǜ)，仅靠这些可(kě)见星系的(de)质量所(suǒ)产生的引(yǐn)力是无(wú)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(tuán)之外(wài)了，除非有一种神秘(mì)的(de)力量在起(qǐ)作用，这种力量来源于某(mǒu)种隐形(xíng)的物质。

据此，兹维基提出了这(zhè)样部(bù)分不可见的(de)暗质，它不发散(sàn)光、吸(xī)光、反射光(guāng)，但(dàn)是它们却占据(jù)着宇宙中绝大部分(fēn)的质量。只(zhǐ)是当(dāng)时的(de)人们对这(zhè)样的(de)一种说法不(bù)屑一(yī)顾。

直(zhí)到40年之后，“暗(àn)物(wù)质(zhì)”这个词(cí)才再一(yī)次出现。天(tiān)文学(xué)家维(wéi)拉鲁宾和肯特福特(tè)在观测(cè)仙女座星系(xì)中(zhōng)的恒星(xīng)运(yùn)动(dòng)。理论上来说，距离中心越远的恒星(xīng)在其轨(guǐ)道(dào)上的(de)运(yùn)行速(sù)度就会越慢。但是他们观测的(de)结(jié)果却让(ràng)人感到不(bù)可思(sī)议。

随(suí)着与(yǔ)中心距(jù)离的增加，恒(héng)星的旋转速度几(jǐ)乎保(bǎo)持(chí)不变。可是根(gēn)据(jù)牛(niú)顿(dùn)的万有引力定律，在星系当中(zhōng)如果没有足够大的质(zhì)量来(lái)吸引它们(men)，这些(xiē)外(wài)围(wéi)的恒星早(zǎo)就被甩到宇宙当中(zhōng)了。基于这种现象，科学家们会使用一种相对标准的方法来解释暗物质(zhì)的存(cún)在(zài)，这种方法就是(shì)测量星系当中气体在(zài)X轴上距离星系中心的(de)距离(lí)，以(yǐ)及在Y轴上气(qì)体的旋转(zhuǎn)速度。如果出现(xiàn)异常(cháng)的(de)结果(guǒ)，就认为是由(yóu)暗物质的(de)力量(liàng)进(jìn)入(rù)其(qí)中。

于是科学家(jiā)们(men)通过射电望(wàng)远镜测量了(le)距离星系中心更远距(jù)离(lí)的(de)氢元(yuán)素，发现它们的旋转(zhuǎn)速度(dù)并不(bù)符合(hé)牛顿的力(lì)学定律(lǜ)。我们的太阳(yáng)系也不例外(wài)，太阳系位于银河(hé)系的(de)第三悬臂之(zhī)上，距离银河系中心2.6万(wàn)光年，根据(jù)万(wàn)有引力定律进(jìn)行(xíng)计算，太阳系的运行(xíng)速(sù)度应该(gāi)是160千(qiān)米/秒，但实(shí)际(jì)上，太阳系正在(zài)以220千米/秒(miǎo)的速(sù)度围绕银河系(xì)旋转，这个实际(jì)速度远(yuǎn)远大于理(lǐ)论(lùn)速度，那(nà)么产生以上这(zhè)种(zhǒng)向心加(jiā)速度(dù)的原(yuán)因很可能就是存在着一种我(wǒ)们(men)看不(bù)到(dào)的(de)物质，是这(zhè)些暗物质的引力效应(yīng)将(jiāng)星系聚(jù)集在了一起。

也(yě)是(shì)从这时开始，越来越多的(de)研究人员开始相信暗物(wù)质的存在。科学家根据(jù)星系外恒星轨道的(de)速度(dù)，估算在星系当中暗(àn)物质(zhì)的质量占整个星系(xì)质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以(yǐ)解释(shì)这(zhè)个现象的原因。在(zài)一项新的研究当中，科(kē)学家们发现(xiàn)，几乎没有引力效应的遥远恒(héng)星之间，也会出现速度上的微小(xiǎo)差异。另外，天(tiān)文学家(jiā)还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿(yì)光年，大小(xiǎo)和(hé)银河(hé)系不(bù)多，但(dàn)是(shì)星系当中(zhōng)存在的恒星数量却(què)只(zhǐ)有(yǒu)银河系的千分之一(yī)。

所以在理(lǐ)论(lùn)上(shàng)，该星系必须存在(zài)暗物质，否则就会分崩离析(xī)。但是科学家们使(shǐ)用最先进的望远镜对其进行了40个小时的详(xiáng)细测量之后，发现星(xīng)系中(zhōng)的恒星(xīng)运动是(shì)可以(yǐ)用正常的物质和(hé)力学定律来(lái)解释的。那么又有人(rén)提出，也许(xǔ)该(gāi)星(xīng)系(xì)的暗物(wù)质，已经被(bèi)附近的另(lìng)一个大星系剥(bō)离(lí)了。奇怪的是，它(tā)的附近没有任何星系存(cún)在。造(zào)成这些现象的除了暗物质的假(jiǎ)说之(zhī)外，另一种可能就是人(rén)类对引力(lì)的理解还不(bù)够全面，引(yǐn)力很可(kě)能在不同尺度(dù)空间中(zhōng)的工作方式是不同的，这(zhè)意味着在行星系尺度中的天体(tǐ)会沿着它们的(de)轨(guǐ)道，按照我们所理解的方式运(yùn)动(dòng)。但是上升到(dào)星系和星团的尺度，引力之间的相互作用则是不同的方式。对(duì)于在星系团之间的相互作用，科学家还引入了外部场效应的概念(niàn)，指的是在(zài)数百万(wàn)光(guāng)年的规(guī)模上，巨大的(de)质量之间会(huì)产生(shēng)对(duì)彼此特殊的(de)效果(guǒ)，这个理(lǐ)论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德理(lǐ)论成立，这(zhè)意味着我们需要对(duì)现在的物(wù)理定律进行(xíng)修正，这些发现也让(ràng)很多人(rén)认为暗物(wù)质(zhì)假说理论就此终结。但是在宇(yǔ)宙当中还(hái)有关于暗物质存(cún)在的其(qí)他(tā)的理论(lùn)证据，这些理论证(zhèng)据是蒙(méng)德理论所没法解(jiě)释的“引力透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光年的子(zi)弹星系团，由两个碰撞的星系团所(suǒ)组成(chéng)，类(lèi)似这样的星团，它们大部(bù)分的普通(tōng)质量(liàng)都(dōu)在星系的气体当中。当(dāng)星团以1000万(wàn)公里/小时发生碰撞(zhuàng)的时候，星际(jì)气体(tǐ)的相互作用就会导(dǎo)致温度的急(jí)剧升(shēng)高，速度大幅降低。所(suǒ)以在(zài)理论上，在碰撞之后，子(zi)弹(dàn)星系(xì)团大部分的质量将(jiāng)位于(yú)所有这些气(qì)体所在的中间区(qū)域。那么我们通过什么来验证它的(de)质量(liàng)区(qū)域到底(dǐ)是不是集中(zhōng)在中间呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太(tài)空望远镜(jìng)传回了宇宙(zhòu)当中第一(yī)张全彩的高清照(zhào)片，在(zài)照(zhào)片中我们可以明显(xiǎn)地看到很(hěn)多(duō)星系似乎被拉(lā)伸产(chǎn)生了巨大的形变。其实(shí)这(zhè)些星(xīng)系本身并不是真(zhēn)的被扭曲(qū)了，也不是韦(wéi)伯望(wàng)远镜出了什么问题，而是这样(yàng)极遥远(yuǎn)的天体和我们地球上的(de)观测者之(zhī)间。被一个质量超级巨(jù)大的(de)天体遮挡，这个超大质量的东西的(de)引力，会使身后更遥远星(xīng)系的(de)光都发生了扭(niǔ)曲。这个(gè)现(xiàn)象(xiàng)就是引力(lì)透镜(jìng)效应。这个巨大的天体可(kě)能(néng)是(shì)超(chāo)大质(zhì)量的(de)黑洞或者是暗物质(zhì)。

所以当(dāng)人们对子(zi)弹(dàn)星系(xì)团观测的时候，发(fā)现它的大质量区域并不(bù)是在(zài)中(zhōng)间，而是在两侧。所(suǒ)以最(zuì)好的解(jiě)释(shì)方(fāng)法(fǎ)就是(shì)当(dāng)星(xīng)团发生全部的碰撞时，可(kě)被观测(cè)到的质量(liàng)气(qì)体(tǐ)被卡在了中间，暗物质则直接通过了这个区(qū)域，并在两边形成了(le)引力透(tòu)镜。对子弹星系团的(de)引力透镜研究也(yě)被(bèi)认为是暗物质存在的迄今为止最好的理论(lùn)证据(jù)。

除此之外，还有来自宇宙当(dāng)中最古老的光。从宇宙大(dà)爆炸开始，38万年之后，可见光(guāng)终于可以(yǐ)畅(chàng)通无阻地(dì)穿(chuān)越在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这(zhè)些光在宇宙空间背景上(shàng)留(liú)下了各(gè)相同性的微波辐(fú)射。其中红(hóng)色的部分(fēn)表示温度较高的区(qū)域，蓝色(sè)则表示(shì)相(xiāng)对较(jiào)冷的区域，但实际上它们之间(jiān)的(de)温差(chà)只有万分之一。

科学家们通(tōng)过对前(qián)景背景分离(lí)后(hòu)的二值图像(xiàng)进行连通域(yù)提取和(hé)标记之后发现，如果(guǒ)宇(yǔ)宙当中没有暗物质，图形看起来不应该是这样(yàng)的，而随(suí)着暗物质(zhì)的增加，一些峰(fēng)值的(de)幅度(dù)会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配(pèi)宇宙微波背景(jǐng)辐射的测量(liàng)值，我们需要(yào)的暗(àn)物质大约是(shì)普通物质的(de)5倍。这个数字(zì)与(yǔ)解释星系当中恒星运动所需要的暗物(wù)质比例是一致的。这(zhè)就意味着。

用了一个简单的理(lǐ)论框(kuāng)架，就很好地解释了很(hěn)多(duō)不同的观(guān)测结(jié)果。而暗物质(zhì)的(de)本质就是(shì)宇宙当中存在着某种类型的(de)粒(lì)子，它们不参与任何其他(tā)的电磁作用，只通过引力来相(xiāng)互作用(yòng)。所(suǒ)以如果能够找到这种粒子(zi)的存(cún)在，就相当于找到了暗物质(zhì)存在的实际证据。这种(zhǒng)粒子到底是什么？科学家们已经(jīng)提出了数十(shí)种的假想目标，而要寻找这些不同的目标粒(lì)子所需要的实验(yàn)方式也不(bù)相(xiāng)同。在过去的几十年当(dāng)中(zhōng)，人类为了寻找这些看不见、摸(mō)不到，几乎不会与常规物质相互作用的“暗物(wù)质”，科(kē)学(xué)家(jiā)们已经进行了超过50次的实验，却没(méi)有(yǒu)任何实(shí)质性的发现，除了(le)一个(gè)地方(fāng)，意大(dà)利的(de)格兰(lán)萨索山，隶属于阿尔卑(bē唐舞桐为什么叫王冬儿 唐舞桐可以晋升一级什么i)斯山脉。

在山下1400米处的地(dì)下矿井当(dāng)中，藏着地球上最大的地学实验室，这(zhè)个实(shí)验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼高的探测(cè)器(qì)，一直致力于寻找(zhǎo)暗物质粒子的周(zhōu)期性震(zhèn)荡。

自(zì)1997年以来(lái)，这里的科学家声称观测到(dào)了某种(zhǒng)信号。经过了20多(duō)年(nián)的数据收(shōu)集，人们发现了一(yī)个有趣的事情。探测(cè)率会(huì)在每年(nián)的6月份(fèn)达到峰值，然(rán)后在11月降到最(zuì)低，而且在20年当中每年都(dōu)是一样。一些科学家认为(wèi)这(zhè)可能是(shì)人(rén)类发(fā)现(xiàn)暗物质的第一个直(zhí)接证据。

但(dàn)是为什么(me)暗物质会产生(shēng)周(zhōu)期性的年度信号(hào)呢？刚才我(wǒ)们讲了(le)太阳系正在以220公里/秒的速度围(wéi)绕着银(yín)河系(xì)进行(xíng)移(yí)动，那么(me)如果(guǒ)暗(àn)物质存在(zài)宇宙当中，这意(yì)味着(zhe)我们(men)也在以这样的(de)速度在穿(chuān)越着暗物质流，这(zhè)个过程(chéng)中会产生相应的振荡，同时(shí)地球(qiú)又(yòu)以30公里/秒(miǎo)的速度围绕太阳进行旋转。所以有(yǒu)半年的时(shí)间，地球围绕太阳的方向(xiàng)与太阳环绕银河(hé)系的方向是一(yī)致的，而另外半年则与(yǔ)之相反。

而(ér)在6月份的时候，地球与太阳的(de)方(fāng)向正好达到(dào)完全一(yī)致(zhì)，这是(shì)理论上地(dì)球穿越暗物质流最快(kuài)的时段。而(ér)在11月份，又恰好达到(dào)了最慢值。尽管在实际的情况中，太(tài)阳系(xì)相对银河系(xì)的平面呈(chéng)现了60度的倾斜，但是这并不(bù)影(yǐng)响这个理(lǐ)论(lùn)的有效(xiào)性(xìng)。

因此科(kē)学家认(rèn)为这可以用来解(jiě)释(shì)，研究人(rén)员们(men)所观测(cè)到的(de)周(zhōu)期(qī)性信号。当然也可(kě)能(néng)有其他的情况(kuàng)，造成(chéng)这种(zhǒng)年度周期信号的差异也可能(néng)是温度、湿(shī)度、土壤中的(de)水分、高山上的(de)积(jī)雪，甚至连(lián)意大利(lì)游客的数(shù)量(liàng)也符合这个周期的规律。

所以，科学家(jiā)们(men)又在南半球建立了一个几乎(hū)相同的实验(yàn)室，这里的季节与之(zhī)前的实验(yàn)室正好相反，而在这里，地(dì)球穿过(guò)暗物质流的运(yùn)动特征(zhēng)和第一个实(shí)验(yàn)室是一样的。

因此，如果在(zài)这里可以得到相同的信号，就(jiù)可以成为暗物质所存(cún)在的非(fēi)常(cháng)有(yǒu)力的证据了。但是由于这个实(shí)验(yàn)室刚(gāng)刚建(jiàn)成(chéng)不久，所(suǒ)以(yǐ)截至目前还无(wú)法提供相(xiāng)应的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的望远镜，这台太空望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)叫做“南希格(gé)雷(léi)唐舞桐为什么叫王冬儿 唐舞桐可以晋升一级什么斯罗(luó)曼”，它的主镜大小跟(gēn)哈勃望远镜相同，但(dàn)它的宽视场仪器提供(gōng)的(de)视(shì)野是(shì)哈勃(bó)红外仪器(qì)的(de)100倍。南希(xī)格雷(léi)斯(sī)罗曼太(tài)空望(wàng)远镜(jìng)其(qí)中(zhōng)一个关(guān)键的用途就是探索暗物质背后的奥秘，对于探(tàn)测的结果，我们(men)只能拭(shì)目以(yǐ)待了。费(fèi)米(mǐ)实验室粒子(zi)天(tiān)体物(wù)理中心的科学家(jiā)丹(dān)琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬(fēn)研究发现，如果暗物质存在，它(tā)们极有(yǒu)可(kě)能(néng)拥有另一种神秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生命的诞生(shēng)，或(huò)者(zhě)说(shuō)是生(shēng)命(mìng)进化(huà)的一个重要因素。

如果(guǒ)这一理(lǐ)论得到进一步(bù)的证实，那么遍布宇宙当(dāng)中的暗物质会不会意味着人类并不(bù)孤(gū)单(dān)呢？或(huò)许在宇宙当中(zhōng)某个角(jiǎo)落的行(xíng)星上，暗(àn)物质正在通过(guò)这样的效应创造生命。当然，这些推论的(de)大前提是要先找到暗(àn)物质(zhì)存(cún)在的(de)实际(jì)证(zhèng)据。那么(me)小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的(de)支(zhī)持(chí)是我更新的动力！

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