宇宙是“人为制造”的(de)？为(wèi)何会存在科学无(wú)法解释的“暗(àn)物质”？暗物(wù)质又(yòu)究竟(jìng)是什么？人类(lèi)为(wèi)了寻(xún)找(zhǎo)暗物质(zhì)存在的证据(jù)，科学家们在过去的几十年(nián)当中进行了超过50次的长(zhǎng)期实验，但是(shì)却没有发现任何的有效证据。除了一个(gè)地(dì)方，在(zài)1687年(nián)出版的自然哲学数(shù)学原理一书中，埃萨克牛顿(dùn)发表了万有引(yǐn)力定律，它揭示了宇(yǔ)宙中天体运动的规律。往后的(de)几百年来，当天文学家(jiā)们发现某(mǒu)些天体运行轨道出现异常，不符合万有(yǒu)引(yǐn)力定(dìng)律的时(shí)候，他们(men)就会知(zhī)道，周(zhōu)围(wéi)一(yī)定有未知的天体通过引力在摄动(dòng)它的轨道。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就(jiù)通(tōng)过天王星运行轨道的异常，推算并且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥(míng)王星的发(fā)现都是(shì)应用万有引力定(dìng)律所取得重大天文成就的例子。但是这些发现都是在(zài)恒星(xīng)系统的尺度当中，可当我们(men)上(shàng)升到星系或者是(shì)星团的尺度，事情就开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物(wù)理学家弗里茨兹威基正在研究和(hé)测量(liàng)后发星系团的(de)质量(liàng)。这(zhè)是一个由数千个星系所组(zǔ)成的巨大(dà)星系团，这些星系被(bèi)引力束缚在(zài)一起。测量星系团的质(zhì)量(liàng)一般会使用到两种(zhǒng)方法，当两种方(fāng)法结(jié)果(guǒ)一致，就(jiù)可以确定其(qí)质量的范(fàn)围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需要的数据是测量各(gè)个星(xīng)系的光度。

第二(èr)种是动(dòng)力学质量的计算，是利用(yòng)光谱(pǔ)红移测(cè)量星系团中(zhōng)的各个(gè)星系相对于星系团的运动速(sù)度(dù)。当测(cè)量结果出来(lái)之(zhī)后(hòu)，兹威基彻(chè)底懵了(le)，“动力(lì)学质量”竟然是(shì)“光度学质(zhì)量”的(de)400倍。这意味着，后发座星(xīng)系团有(yǒu)99%的(de)质量消失了，或(huò)者说这99%的质量并(bìng)不以可见光的形(xíng)式所存在，我们无法看到。最诡异的是，在测(cè)量速度的过(guò)程(chéng)中，兹威基发现星系(xì)团中很多(duō)星(xīng)系的速度(dù)比理(lǐ)论上要(yào)快得多，按(àn)照(zhào)牛顿的运动学(xué)定(dìng)律，仅靠这些可(kě)见(jiàn)星系的质量所产(chǎn)生(shēng)的引力是无法将它们束(shù)缚(fù)在星系(xì)团内(nèi)的，它们早就应该被抛出(chū)星系团之外(wài)了，除(chú)非(fēi)有一(yī)种神秘的力量在起作(zuò)用，这(zhè)种(zhǒng)力量(liàng)来源(yuán)于某(mǒu)种隐形的物质。

据此，兹维基提出了这样部分不(bù)可见(jiàn)的暗质，它不发散(sàn)光、吸光(guāng)、反射光(guāng)，但是它们却占据着宇(yǔ)宙(zhòu)中绝大部(bù)分的(de)质量。只(zhǐ)是(shì)当时的人(rén)们对这样的一种说(shuō)法不(bù)屑(xiè)一顾(gù)。

直(zhí)到40年之后，“暗物质”这(zhè)个词才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和(hé)肯特福特在(zài)观测(cè)仙女座星系中的恒星运动。理论(lùn)上来说(shuō)，距离中心越(yuè)远的(de)恒星在(zài)其轨(guǐ)道上(shàng)的运行速度(dù)就会越(yuè)慢。但是他(tā)们观测的结果却让人(rén)感(gǎn)到(dào)不可(kě)思议。

随着与中心距离(lí)的增加，恒(héng)星(xīng)的旋转(zhuǎn)速度几乎保持不(bù)变(biàn)。可是(shì)根据牛顿的万有引力定律，在星系(xì)当中如果没有足够(gòu)大的质(zhì)量来吸引它们，这些外围的恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于这种现象，科(kē)学家们会(huì)使用一种(zhǒng)相(xiāng)对标准的(de)方法来(lái)解释(shì)暗物质的(de)存在，这种(zhǒng)方法(fǎ)就是测(cè)量星系(xì)当(dāng)中(zhōng)气体在X轴上距离星(xīng)系(xì)中心的距离，以(yǐ)及在Y轴上气体的(de)旋转(zhuǎn)速度(dù)。如果出现(xiàn)异常的结果，就认为是由暗(àn)物(wù)质(zhì)的力量进入其中。

于是科学家们通过射(shè)电望远镜(jìng)测量(liàng)了距离星系中心更远距离的(de)氢元素，发现它们的(de)旋转速度并不符合牛顿的力学(xué)定律。我们的太阳系也不例外，太(tài)阳系(xì)位于(yú)银河系(xì)的(de)第三悬臂之上，距离银河(hé)系(xì)中心(xīn)2.6万光年，根据(jù)万(wàn)有引力定律进行计算，太阳(yáng)系(xì)的运行(xíng)速度应该是(shì)160千(qiān)米(mǐ)/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正在以220千(qiān)米/秒的速度围(wéi)绕银(yín)河系旋(xuán)转，这个(gè)实际速度远(yuǎn)远大于(yú)理论速度，那么产生以上这种向心加(jiā)速度的原因很可能就(jiù)是(shì)存在着一种我们(men)看不到的物质，是(shì)这些暗物质的引(yǐn)力效应将星系聚集在了(le)一起。

也是从(cóng)这时(shí)开始，越(yuè)来越(yuè)多的研究人(rén)员开始相信暗物质的存在。科学家根据星系外(wài)恒星(xīng)轨道的速度(dù)，估算在星系(xì)当中暗物质的质量占整个(gè)星系质量的85%。但是(shì)，暗物(wù)质并不是唯一可以解释这个(gè)现象的原因(yīn)。在(zài)一项新的研究当中，科学(xué)家们发(fā)现，几乎没(méi)有引力效应的遥远恒星之(zhī)间，也会出现速度上的(de)微小(xiǎo)差异(yì)。另外，天文学(xué)家还发现了一个反常(cháng)的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大小和银(yín)河系不多，但是星系当中存在的(de)恒星(xīng)数量却只有银河系的(de)千分(fēn)之一。

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所以在理论上，该星(xīng)系必须存(cún)在暗物(wù)质(zhì)，否则就会分崩(bēng)离析。但是科学(xué)家们使用(yòng)最先进的望远(yuǎn)镜对其进行了40个小时的详细测量之后，发(fā)现(xiàn)星系中的恒星运(yùn)动(dòng)是(shì)可以用(yòng)正常的物质和力学(xué)定律(lǜ)来解(jiě)释的。那么又有人(rén)提(tí)出，也许该星系的(de)暗物(wù)质，已经被附近的另一个大星(xīng)系剥离了。奇怪的是，它的附近没有任(rèn)何(hé)星系存在。造成这些现(xiàn)象的(de)除了(le)暗物质的假说之外，另一种可能就是人类对引(yǐn)力的理解还(hái)不够全面，引力很可能在不(bù)同尺度空间中的工作方(fāng)式是不同的，这意味着(zhe)在(zài)行星(xīng)系尺度中的天体会沿着它们(men)的(de)轨道，按照我(wǒ)们所理解的(de)方式运动(dòng)。但是上升到(dào)星系和星团(tuán)的尺度，引力之(zhī)间的相互作(zuò)用则是不同的方式。对于在星系(xì)团之间的相互(hù)作用，科(kē)学家还引入了外部场效应的(de)概念(niàn)，指的是(shì)在数百万(wàn)光年的规(guī)模上，巨大的质量之间(jiān)会产(chǎn)生对(duì)彼此特殊(shū)的效果，这(zhè)个(gè)理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙德理(lǐ)论成立(lì)，这意(yì)味(wèi)着我们需要对现在的物理定律进(jìn)行修正，这(zhè)些发现(xiàn)也让很多人认(rèn)为暗物(wù)质(zhì)假说理论就此(cǐ)终结(jié)。但(dàn)是在宇宙当(dāng)中还有关于(yú)暗物(wù)质(zhì)存在的其他(tā)的理论证据，这些理论证据是蒙德理论所没(méi)法解释的“引力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光年的子(zi)弹星(xīng)系团，由两个碰(pèng)撞的星系团所(suǒ)组成，类似这样的(de)星(xīng)团(tuán)，它们大部分的普通质量(liàng)都(dōu)在星系的气体当中。当星(xīng)团(tuán)以1000万公里/小时发(fā)生(shēng)碰撞的(de)时候(hòu)，星际气体(tǐ)的相互作用就会导(dǎo)致温度(dù)的(de)急剧升(shēng)高，速度大幅降低。所以在(zài)理论上，在碰撞之后(hòu)，子(zi)弹星系(xì)团大部分的(de)质量将(jiāng)位于所(suǒ)有这些气体所在的中间区域(yù)。那么(me)我(wǒ)们(men)通过什么(me)来验(yàn)证它(tā)的质量区(qū)域到底是(shì)不(bù)是集中(zhōng)在中间呢？前不(bù)久，詹姆斯(sī)韦伯太空(kōng)望远镜(jìng)传回了宇宙当中第一张全彩的高清照片，在照片中我们可以(yǐ)明显地看到很多(duō)星系似乎被拉伸产生了巨大(dà)的形变。其(qí)实这些星系本(běn)身并不是真(zhēn)的被扭曲了，也不是韦伯望(wàng)远镜(jìng)出了什么问题，而(ér)是这样极(jí)遥远(yuǎn)的天体和我们地球上的观(guān)测者之间。被一个(gè)质量超级巨大的天体遮挡，这个超(chāo)大质量(liàng)的东西的引力(lì)，会(huì)使(shǐ)身后更(gèng)遥(yáo)远星系的(de)光都发(fā)生了扭曲。这个现(xiàn)象(xiàng)就是引力(lì)透镜效应。这个巨大(dà)的天体(tǐ)可能是超(chāo)大质(zhì)量的黑洞或者是暗物质。

所以当(dāng)人们对子弹星系团观测的时候，发现它的大质(zhì)量(liàng)区域并不是在中间(jiān)，而是(shì)在两侧。所以最好的解释方法就是当星团发生(shēng)全(quán)部的碰撞时，可被观测到的质量(liàng)气体被(bèi)卡在(zài)了中间(jiān)，暗物质则直接(jiē)通过(guò)了这个区域，并在(zài)两边(biān)形成了引力透镜。对子弹(dàn)星系团的引力透镜(jìng)研究也被认为(wèi)是(shì)暗物质存在的(de)迄今为美团的肯德基会员卡收费吗多少钱 肯德基办会员要钱吗止最(zuì)好的理论证据。

除此(cǐ)之外(wài)，还有来(lái)自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万年之后，可见光终(zhōng)于可以畅(chàng)通无阻地穿(chuān)越(yuè)在宇(yǔ)宙当中了。经(jīng)过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背(bèi)景上留下(xià)了各相同性的微波辐射。其中(zhōng)红(hóng)色的部分(fēn)表示(shì)温度较(jiào)高的(de)区(qū)域(yù)，蓝色则表示相(xiāng)对较(jiào)冷的区域，但实际上(shàng)它们之(zhī)间(jiān)的(de)温(wēn)差只有万分之(zhī)一。

科学家们通过对前景背景分离后(hòu)的二值图像进行(xíng)连通域提(tí)取(qǔ)和标记之后发现，如果宇宙当(dāng)中没有暗物质，图形看(kàn)起来不应(yīng)该是(shì)这样的，而随着(zhe)暗物质(zhì)的增(zēng)加(jiā)，一些峰值美团的肯德基会员卡收费吗多少钱 肯德基办会员要钱吗的(de)幅度会减(jiǎn)小，才变得看(kàn)起(qǐ)来“和(hé)谐(xié)”。为(wèi)了匹配宇宙(zhòu)微波背景辐(fú)射的测量值，我们需要(yào)的(de)暗物质(zhì)大约是普通物质的5倍。这(zhè)个(gè)数字与解释星(xīng)系(xì)当(dāng)中恒(héng)星(xīng)运动(dòng)所需要的(de)暗物(wù)质比例是一(yī)致的。这(zhè)就(jiù)意(yì)味着。

用了一(yī)个简单的理论(lùn)框架，就很好(hǎo)地(dì)解释了很多不同的(de)观测(cè)结果(guǒ)。而暗物(wù)质的本质(zhì)就是宇宙当(dāng)中存在着某种(zhǒng)类型的粒子，它们不参与任何其(qí)他的电(diàn)磁(cí)作用，只(zhǐ)通过引(yǐn)力来相互作用。所以如(rú)果能(néng)够找到这(zhè)种粒(lì)子的(de)存(cún)在，就相当(dāng)于找到了暗物(wù)质存在的实(shí)际证(zhèng)据。这种粒(lì)子到底(dǐ)是什么？科学家们已经提出(chū)了数十(shí)种的假(jiǎ)想目(mù)标，而要(yào)寻找(zhǎo)这些不同(tóng)的目标(biāo)粒子所需要的实验方式(shì)也(yě)不(bù)相同。在过去的几十年(nián)当中，人类(lèi)为了寻找这些看不见(jiàn)、摸不(bù)到，几乎不会与常规物(wù)质相互作用的“暗物质”，科学家们已经(jīng)进行(xíng)了超过50次的实验(yàn)，却没有任何(hé)实质(zhì)性的(de)发现，除了(le)一个地(dì)方，意大利的(de)格兰萨(sà)索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯(sī)山脉(mài)。

在山(shān)下1400米(mǐ)处(chù)的(de)地下矿井当中，藏着地球上(shàng)最大(dà)的地学(xué)实(shí)验室，这(zhè)个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高的探测器，一直致(zhì)力于(yú)寻找暗物质粒子(zi)的周期性震荡。

自1997年(nián)以来，这里的科学家声称观测到了(le)某种信(xìn)号。经(jīng)过了20多年(nián)的数据收集，人们发现了一个有趣的事情。探测率会在每年的(de)6月份达(dá)到峰值(zhí)，然后在11月降到最低，而且在(zài)20年当中每年都是一(yī)样。一些科学家认为这可能是人(rén)类发现暗(àn)物质的第一个直接证据。

但是为什么暗物质会(huì)产生(shēng)周期性的(de)年度(dù)信号呢(ne)？刚才我们讲(jiǎng)了太(tài)阳(yáng)系正在以220公里/秒的速度围(wéi)绕(rào)着(zhe)银河系进(jìn)行移(yí)动，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意味着(zhe)我们(men)也在以这样的速度在穿(chuān)越着(zhe)暗物(wù)质流，这(zhè)个(gè)过(guò)程中会产生(shēng)相应的(de)振荡，同(tóng)时地球又以30公里/秒的速度围(wéi)绕太阳进行旋转。所以(yǐ)有半年的时间，地球围绕太阳的(de)方(fāng)向与(yǔ)太(tài)阳环绕银河(hé)系的方(fāng)向是(shì)一致(zhì)的，而另(lìng)外(wài)半年则与(yǔ)之相反。

而在6月份的时候，地(dì)球与太阳(yáng)的方(fāng)向正好达到(dào)完全一致(zhì)，这是理论(lùn)上(shàng)地球穿越(yuè)暗物质(zhì)流最(zuì)快的时段。而(ér)在11月份(fèn)，又(yòu)恰好(hǎo)达到(dào)了最慢值。尽管在实际的情况中，太阳系(xì)相对银河系的(de)平面呈现了60度的(de)倾(qīng)斜，但是这并不影响(xiǎng)这个理论的有效性。

因此科学家认为(wèi)这可(kě)以用来解释，研(yán)究人员们所观测(cè)到的周(zhōu)期性信号。当然(rán)也可能有其他的情况(kuàng)，造成这种年度周(zhōu)期(qī)信(xìn)号的差异也可能(néng)是温(wēn)度、湿度(dù)、土壤中(zhōng)的水分、高山上的积雪，甚至连意大利(lì)游(yóu)客的数量也符(fú)合这个周期的(de)规(guī)律。

所以，科学家们又(yòu)在南半球建(jiàn)立了(le)一个几乎相(xiāng)同的实验室，这里的季节与之前的实验室正好(hǎo)相反，而在这(zhè)里，地(dì)球穿过暗物质流的运(yùn)动特征(zhēng)和第(dì)一个(gè)实(shí)验室是一样(yàng)的。

因此，如果在这里(lǐ)可以得(dé)到相同的信号，就可(kě)以成(chéng)为暗(àn)物质所存在(zài)的非常(cháng)有(yǒu)力的(de)证(zhèng)据了。但是由于这(zhè)个实验室刚刚(gāng)建成不(bù)久，所(suǒ)以截至目前还无法提供相应的数据支(zhī)持。另外，在(zài)2025年，NASA将(jiāng)会发(fā)射(shè)一台(tái)新(xīn)的望远镜，这台太空望(wàng)远镜(jìng)叫做(zuò)“南希格雷斯(sī)罗(luó)曼”，它(tā)的主镜大小(xiǎo)跟哈勃(bó)望远镜相同，但它(tā)的(de)宽视场仪(yí)器提供的(de)视野是(shì)哈勃红(hóng)外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜(jìng)其中一个关键的用途就是探(tàn)索(suǒ)暗物质背后的奥秘，对于探测的结(jié)果，我们只能(néng)拭目以(yǐ)待了。费米实验室(shì)粒子天体(tǐ)物理中心的科学家丹琥(hǔ)珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗物质存在，它们极有可能(néng)拥(yōng)有(yǒu)另一种神秘的效应，这种(zhǒng)暗物质效应，会支持宇(yǔ)宙当中生(shēng)命的诞(dàn)生，或者说是生命进化(huà)的一个重要(yào)因素。

如(rú)果这一理论得到(dào)进一步的(de)证实，那么(me)遍(biàn)布宇宙当(dāng)中的暗物质会(huì)不会意味(wèi)着人(rén)类并不孤(gū)单呢？或许在宇(yǔ)宙当中某个角落的行星上，暗物质正在通过这样(yàng)的(de)效应创造生命。当然，这(zhè)些推论的大前(qián)提是要先找到暗物质存在的实(shí)际证据。那么小(xiǎo)伙伴(bàn)们，你们觉得暗物质(zhì)到底存不存在呢？喜欢(huān)请点赞，你的(de)支持是我更(gèng)新的动力！

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