宇宙是“人为制造”的？为何会存(cún)在科(kē)学无法解释(shì)的(de)“暗物质”？暗物(wù)质又究竟是什么？人(rén)类为了寻(xún)找暗物质(zhì)存在的(de)证据，科学家(jiā)们(men)在过去的几(jǐ)十年当中进(jìn)行了超过(guò)50次(cì)的长期实验，但是却没有发现任何的(de)有效证(zhèng)据。除(chú)了一(yī)个地方，在1687年出版的自然哲学数学(xué)原理一(yī)书(shū)中，埃萨克(kè)牛顿(dùn)发表了万有(yǒu)引力定律，它揭示了(le)宇宙中天体运(yùn)动的规(guī)律。往后的几(jǐ)百年来，当天文学(xué)家们(men)发现某些天体运行轨道出(chū)现异常(cháng)，不符合万有引力定律的时候，他们就会知道，周围一定有未知的天体通过引力在摄(shè)动它的(de)轨道。比如在1846年，奥本勒维耶(yé)就通过(guò)天王星运行轨道的异常，推算(suàn)并且(qiě)发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥(míng)王星的发现都(dōu)是应用万有引力定律所取得重大天文成(chéng)就的例子。但是这些发现都是在恒星(xīng)系(xì)统的尺度当(dāng)中，可当我们(men)上升到星系或者(zhě)是(shì)星(xīng)团的尺度，事(shì)情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家(jiā)弗里(lǐ)茨兹威基正在研究和测量后发星系团的质量。这是(shì)一个由数(shù)千个星系所组(zǔ)成的巨大星系团，这些星系被引力束(shù)缚在一(yī)起。测量星(xīng)系团的质量一般(bān)会使用到两种方法，当两种方(fāng)法(fǎ)结果一致，就可以确定其(qí)质量的范围(wéi)。

第一种是获(huò)得其(qí)"光度学的质(zhì)量(liàng)"，需(xū)要的数据是测量各个星系的光度。

第二种是动力(lì)学质量(liàng)的计算，是利用光谱(pǔ)红移(yí)测量星系(xì)团中(zhōng)的各(gè)个星系(xì)相对于星系团的运动速度。当测量结果出来之(zhī)后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度(dù)学质量(liàng)”的(de)400倍。这意(yì)味(wèi)着，后(hòu)发座星(xīng)系团(tuán)有99%的质量消(xiāo)失了(le)，或(huò)者说(shuō)这99%的(de)质量并不以可见光的形式所存在，我们无法看到。最(zuì)诡异的是，在测量(liàng)速度(dù)的(de)过(guò)程(chéng)中(zhōng)，兹(zī)威基(jī)发现星系团中很(hěn)多星(xīng)系的武昌起义的历史意义是什么，辛亥革命武昌起义的历史意义(de)速度(dù)比理论上(shàng)要(yào)快得多，按照牛(niú)顿的运(yùn)动(dòng)学定律，仅靠这(zhè)些可见星系(xì)的(de)质(zhì)量(liàng)所(suǒ)产生的引力(lì)是无法(fǎ)将它(tā)们(men)束缚在(zài)星(xīng)系团(tuán)内的，它们早就(jiù)应该被抛(pāo)出(chū)星系团之外了，除非(fēi)有一(yī)种神(shén)秘的力量在起作用，这种力量来源于(yú)某种隐形的(de)物质。

据此，兹维(wéi)基提出了这样(yàng)部(bù)分不可(kě)见(jiàn)的暗质，它不发散光、吸光、反(fǎn)射光(guāng)，但是它们却占据着宇宙中绝大部(bù)分(fēn)的质量。只是(shì)当(dāng)时(shí)的人们对(duì)这(zhè)样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗(àn)物(wù)质”这个词才再一次出(chū)现。天文学家维拉(lā)鲁宾和肯特福(fú)特(tè)在(zài)观测仙女座星系中的恒星运(yùn)动。理论上(shàng)来说(shuō)，距(jù)离中(zhōng)心越远的(de)恒星在其轨道上的运行速度就会越慢。但是他们观(guān)测的(de)结(jié)果却让人感到不可思议(yì)。

随着与中(zhōng)心距离的(de)增(zēng)加，恒星的旋(xuán)转速(sù)度几乎保(bǎo)持不(bù)变。可是(shì)根据牛顿(dùn)的万有引力定律，在星系(xì)当中如果没(méi)有足够大的(de)质量来吸(xī)引它们(men)，这些外(wài)围的恒星早就(jiù)被甩到(dào)宇宙当中了武昌起义的历史意义是什么，辛亥革命武昌起义的历史意义。基于这种现(xiàn)象，科学家们(men)会(huì)使用一种相(xiāng)对标准的方(fāng)法来解释暗(àn)物质的存在，这种方法就是测(cè)量星系当(dāng)中气体在X轴(zhóu)上距离星系中心的距离(lí)，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果出(chū)现异(yì)常的结果，就(jiù)认为是由(yóu)暗物质(zhì)的力量进入其中。

于(yú)是科学家(jiā)们(men)通(tōng)过射电望(wàng)远镜测(cè)量了(le)距(jù)离星(xīng)系中心更远(yuǎn)距离的氢(qīng)元素，发现它们的(de)旋转速度(dù)并不符(fú)合牛顿的力学定律。我们的太阳系也(yě)不例外(wài)，太阳系位于银河系的(de)第三悬臂之上(shàng)，距离银河系中心2.6万光年，根据(jù)万有引力定律(lǜ)进行计算，太阳系的运行速(sù)度(dù)应(yīng)该是160千米/秒，但实际(jì)上，太阳系正在以220千(qiān)米/秒的速度围绕银河系旋转，这个实际速度远(yuǎn)远大于理(lǐ)论速(sù)度，那(nà)么产生以上这(zhè)种向心加速度的原因很可能(néng)就(jiù)是(shì)存在着一(yī)种我(wǒ)们看(kàn)不到的(de)物质(zhì)，是这些暗物质的(de)引力效应(yīng)将星(xīng)系聚集在了一起。

也是(shì)从这时开(kāi)始，越来越多的研(yán)究人员开始(shǐ)相信暗物(wù)质(zhì)的存在。科学家(jiā)根据星系外恒(héng)星轨(guǐ)道(dào)的速度(dù)，估算在星(xīng)系当中暗物质的质(zhì)量占整个星系质(zhì)量的(de)85%。但是，暗物(wù)质(zhì)并不是唯一可以解释这(zhè)个现象的原因(yīn)。在一(yī)项新的研究当(dāng)中(zhōng)，科(kē)学家们(men)发现，几乎没有引力(lì)效应的遥远恒星之间，也会(huì)出现速度上(shàng)的微小(xiǎo)差异(yì)。另外，天文(wén)学家还发现了一个反(fǎn)常的(de)星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约(yuē)2.5亿(yì)光年，大小和银(yín)河系不多，但(dàn)是星系(xì)当中存在的恒星(xīng)数量却只有(yǒu)银河(hé)系的千分之一。

所以在理(lǐ)论(lùn)上，该(gāi)星(xīng)系必须存在暗(àn)物质，否则就会分崩离析(xī)。但是科(kē)学家们使用最先进的望(wàng)远镜对其进行了40个小时(shí)的详细(xì)测(cè)量(liàng)之后，发现星(xīng)系中的恒星(xīng)运(yùn)动是(shì)可以用正常的(de)物质(zhì)和(hé)力(lì)学定(dìng)律来解释的。那么又有人提出，也(yě)许该星系的暗(àn)物质，已经被(bèi)附近的另一个大星系剥(bō)离了。奇怪的是，它的附近没有任何星系存在。造(zào)成这(zhè)些现(xiàn)象的除(chú)了暗(àn)物(wù)质的假(jiǎ)说之外，另一种(zhǒng)可能(néng)就是(shì)人类(lèi)对引力的理解(jiě)还不够全面，引力很(hěn)可能在不同尺度空间中的(de)工作方式是(shì)不(bù)同(tóng)的，这意味(wèi)着在行星系尺(chǐ)度中的天体(tǐ)会沿着它们的(de)轨道(dào)，按照(zhào)我们所(suǒ)理解的(de)方式运(yùn)动。但是(shì)上升(shēng)到星系(xì)和星团的尺度，引力之间的相互(hù)作用则(zé)是不同的方式。对于在(zài)星(xīng)系团之间的相互作用(yòng)，科学家还引入了外部场(chǎng)效应的概念，指的是(shì)在数百(bǎi)万(wàn)光年的规模上，巨大的质(zhì)量(liàng)之间会产生对彼此特殊的效果，这个理(lǐ)论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德理论成立，这意味着我(wǒ)们需要对现在的物理定律进行修正，这些发现也让很(hěn)多(duō)人认(rèn)为(wèi)暗物质假说(shuō)理论(lùn)就(jiù)此(cǐ)终(zhōng)结。但是在宇宙当中还有关于(yú)暗物质存在(zài)的其他的理论证(zhèng)据，这些理论(lùn)证据是蒙德理(lǐ)论所(suǒ)没(méi)法(fǎ)解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团(tuán)，由两(liǎng)个碰(pèng)撞的(de)星系团所组成，类似(shì)这(zhè)样的(de)星团(tuán)，它(tā)们(men)大部分的普通质量都在星(xīng)系的气体当(dāng)中(zhōng)。当(dāng)星团以(yǐ)1000万公里/小时发生碰(pèng)撞的时候，星际气体的相互作(zuò)用(yòng)就(jiù)会(huì)导致(zhì)温度的急剧升高，速度大幅降低(dī)。所以在理论上，在碰撞之(zhī)后(hòu)，子弹星(xīng)系团大(dà)部分(fēn)的质量将位于所有这些气(qì)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域到底是(shì)不是集中在中间呢(ne)？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太(tài)空望远镜传(chuán)回了(le)宇宙当中第一张全彩(cǎi)的高清照片，在照片(piàn)中我们可以明(míng)显地看到很多星(xīng)系似乎被拉(lā)伸产生了巨(jù)大的形变。其实这些星系本身并不是真的被扭曲了，也不是(shì)韦伯望远(yuǎn)镜出了什(shén)么问(wèn)题(tí)，而是这样(yàng)极遥远的天体和我们地(dì)球上的观(guān)测者之间。被(bèi)一个质量超级巨大(dà)的天体遮挡，这(zhè)个超(chāo)大(dà)质量的东西的引力，会(huì)使身后更遥(yáo)远(yuǎn)星系的(de)光(guāng)都发生了扭曲。这个现象就是引(yǐn)力透镜效应(yīng)。这(zhè)个巨大的天(tiān)体(tǐ)可(kě)能(néng)是超大质量的黑(hēi)洞或者是暗物质。

所以当人们对子弹星系团(tuán)观测的时候，发现它的大质量区域并不是在中(zhōng)间，而是(shì)在两侧。所以最(zuì)好的解释方法就(jiù)是当(dāng)星团发生(shēng)全部的碰(pèng)撞时(shí)，可被(bèi)观测(cè)到的质量(liàng)气体被卡在了中(zhōng)间，暗物质则直(zhí)接通过了这(zhè)个区域，并在两边形成了引力透镜。对子(zi)弹(dàn)星系团的引力透镜研究也被认为是(shì)暗物质存(cún)在的迄今为(wèi)止(zhǐ)最好的理(lǐ)论证据(jù)。

除此之外，还(hái)有来自宇宙(zhòu)当中最(zuì)古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后(hòu)，可见光(guāng)终于可以畅通无阻(zǔ)地穿(chuān)越在宇宙当(dāng)中了。经过了130多亿年之后(hòu)，这些(xiē)光(guāng)在宇宙空间背景(jǐng)上留下了各(gè)相同性(xìng)的微波辐射。其中红(hóng)色的部分表示温度较高的(de)区域，蓝(lán)色(sè)则(zé)表(biǎo)示(shì)相对较冷的区(qū)域，但实际上它们之间的(de)温差只有万分之一。

科学家们通过(guò)对前景背景(jǐng)分(fēn)离后(hòu)的二值(zhí)图(tú)像进行连通(tōng)域提取和(hé)标记之后发现，如果(guǒ)宇宙当中(zhōng)没有(yǒu)暗物(wù)质，图形看起(qǐ)来不应该是(shì)这样的，而随着暗物质的增(zēng)加(jiā)，一些峰值的幅(fú)度会(huì)减小，才变得看起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波(bō)背景辐射(shè)的测(cè)量值(zhí)，我们需(xū)要的暗物质(zhì)大约是普通物质的(de)5倍(bèi)。这个数字与解释星(xīng)系当中恒(héng)星运(yùn)动所需要的暗(àn)物(wù)质比(bǐ)例是(shì)一(yī)致的。这就意味着。

用了一个简单的理(lǐ)论框架，就很(hěn)好(hǎo)地解释了很多不同的(de)观(guān)测结果。而暗物质(zhì)的本(běn)质就(jiù)是宇宙当(dāng)中存在着某种类型的粒子，它们不参与任(rèn)何(hé)其他的电磁作用，只通(tōng)过(guò)引(yǐn)力来相互作用。所以如(rú)果能够找到这种(zhǒng)粒子的存在，就相当于(yú)找到了暗物质(zhì)存在(zài)的实际证据。这(zhè)种粒子到(dào)底是(shì)什么？科学家们已经(jīng)提出(chū)了(le)数十种(zhǒng)的假想目标(biāo)，而要寻找这些(xiē)不同的(de)目标粒子(zi)所需要(yào)的(de)实验方式也(yě)不相(xiāng)同。在过去(qù)的几十年当中(zhōng)，人(rén)类为(wèi)了寻找这些(xiē)看(kàn)不见、摸不(bù)到(dào)，几乎不会与常规物质相互作(zuò)用的(de)“暗(àn)物质”，科学家(jiā)们已经进(jìn)行了超过(guò)50次的实验(yàn)，却没有任何实质性的发现(xiàn)，除(chú)了(le)一个地方，意大利(lì)的格兰(lán)萨索山，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米(mǐ)处(chù)的地下矿(kuàng)井当中，藏(cáng)着(zhe)地球上(shàng)最大(dà)的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高的(de)探测器(qì)，一直致力于寻(xún)找暗(àn)物质(zhì)粒子的(de)周期性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这(zhè)里的科学家声称(chēng)观测(cè)到(dào)了某种信号。经过了(le)20多年(nián)的(de)数据收集，人们发现了一个(gè)有趣的事情。探测率会在每年的6月(yuè)份达到峰值，然后在11月降到(dào)最低，而且在20年当中(zhōng)每年都是一样。一些科学家认(rèn)为这可能是人类发现暗物质的第(dì)一个直接证(zhèng)据。

但是为什(shén)么暗物质会产(chǎn)生周期性的年度信号(hào)呢？刚才(cái)我(wǒ)们讲(jiǎng)了太阳系正在以220公里/秒的(de)速度(dù)围绕着银(yín)河系进行(xíng)移动，那(nà)么如果暗物质存(cún)在宇宙当中，这意味着我们也在以这样的速(sù)度在穿(chuān)越着暗物质流，这个(gè)过程中会产(chǎn)生相应(yīng)的振荡，同时地球(qiú)又以30公(gōng)里/秒的速度围(wéi)绕(rào)太阳进行旋转。所以(yǐ)有半(bàn)年的(de)时间，地(dì)球围绕太阳(yáng)的方向与太阳环绕银河系(xì)的方向是一致(zhì)的，而(ér)另外半年则(zé)与之相反。

而在6月份的(de)时候，地(dì)球与太(tài)阳(yáng)的方向(xiàng)正好达到(dào)完全一致，这(zhè)是理论上地(dì)球穿越暗物质流最快(kuài)的(de)时段。而(ér)在11月(yuè)份，又恰好达到了最(zuì)慢值。尽(jǐn)管在实际的(de)情况中，太阳系相对银(yín)河系(xì)的平面呈(chéng)现了60度的倾斜(xié)，但是这并不影响这个理论的有效(xiào)性。

因此科学家认为(wèi)这可以(yǐ)用来解(jiě)释，研究人(rén)员们所观测到的周期性信(xìn)号。当(dāng)然(rán)也(yě)可能(néng)有其他的情况，造成这种(zhǒng)年度(dù)周期信号的差异也可能是(shì)温度、湿度、土壤中(zhōng)的水分、高(gāo)山上的积雪，甚至连(lián)意大利游(yóu)客的数量也符合这个周期的规(guī)律。

所以，科学(xué)家们又在南半球建立了一个几(jǐ)乎相同的实(shí)验室，这里(lǐ)的季节与之前的实验(yàn)室正(zhèng)好相反，而在这(zhè)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)一样的。

因此，如果(guǒ)在这里(lǐ)可以得到相同(tóng)的(de)信号，就可以成为暗物质所存在的非(fēi)常有力(lì)的证(zhèng)据(jù)了(le)。但是由(yóu)于(yú)这个实验室刚刚(gāng)建成不久，所以截至(zhì)目前还无法提(tí)供相应的(de)数(shù)据支持(chí)。另外(wài)，在2025年，NASA将(jiāng)会发射(shè)一台(tái)新的望远镜，这台太空(kōng)望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的(de)主镜大小(xiǎo)跟(gēn)哈勃望远镜相同，但(dàn)它的(de)宽视场仪器(qì)提(tí)供的视(shì)野是哈勃红外仪器的100倍。南希格(gé)雷斯(sī)罗曼太空(kōng)望远(yuǎn)镜其中一个关键(jiàn)的用途就是探(tàn)索(suǒ)暗(àn)物(wù)质(zhì)背后的(de)奥秘，对于(yú)探(tàn)测的结果，我们只能拭目以待(dài)了。费(fèi)米实验室粒子天体物理中心(xīn)的科学家丹琥珀和贾森(sēn)斯特芬研究(jiū)发现，如(rú)果(guǒ)暗物质存在，它们极有可(kě)能拥有另一种(zhǒng)神秘的效应，这种暗物质效应，会支(zhī)持宇宙当中生命的诞生，或者说是生命进化的一个(gè)重要因素。

如果这一理论得到进一步的证实，那么遍布宇(yǔ)宙当中的暗物质会(huì)不会意味着(zhe)人类并不(bù)孤(gū)单(dān)呢？或许在宇宙(zhòu)当中(zhōng)某个角落的(de)行星上，暗物质正在通(tōng)过(guò)这样的效应创造生命(mìng)。当然，这些(xiē)推(tuī)论的大(dà)前提是要(yào)先找(zhǎo)到暗物质(zhì)存在(zài)的(de)实际(jì)证据(jù)。那么小伙(huǒ)伴们，你们(men)觉得暗(àn)物质(zhì)到(dào)底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支(zhī)持(chí)是我(wǒ)更新的动力！

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