宇宙是“人(rén)为制造(zào)”的？为(wèi)何会存在科(kē)学无法(fǎ)解释(shì)的(de)“暗物(wù)质”？暗物质又究(jiū)竟是(shì)什么(me)？人类为了(le)寻找暗物质存在的证(zhèng)据，科学家们在过去的几十年当中进(jìn)行了超过(guò)50次的(de)长期实验，但是却没有发现任何的(de)有效证(zhèng)据。除了(le)一个地方，在1687年出(chū)版的自然哲学数学原理一(yī)书中，埃萨克(kè)牛(niú)顿发表了(le)万有(yǒu)引(yǐn)力定律，它揭示(shì)了宇宙中天(tiān)体(tǐ)运动的规律。往后的几百(bǎi)年来，当天文(wén)学(xué)家们发现某(mǒu)些天体运行轨道出现异常，不符合(hé)万(wàn)有引力定律的时候(hòu)，他们就(jiù)会知道，周围(wéi)一(yī)定有未知的天(tiān)体通过引力在(zài)摄动它的(de)轨(guǐ)道(dào)。比如在1846年，奥(ào)本勒维耶就(jiù)通过天王星运行轨道的异常，推算并且发(fā)现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥(míng)王星的(de)发现(xiàn)都(dōu)是应用万(wàn)有引力(lì)定(dìng)律(lǜ)所(suǒ)取得重(zhòng)大天文成就的例子(zi)。但是这些发现都是在恒星系统的尺度当中，可(kě)当我们上升(shēng)到星系或者是星团的尺度(dù)，事情就开(kāi)始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗(fú)里茨兹威基正(zhèng)在研(yán)究和测量后发星系团(tuán)的(de)质量。这是(shì)一个由数千个(gè)星(xīng)系所组成(chéng)的巨大星系团，这些星系被引力(lì)束缚(fù)在一起。测量星系团的质量一般(bān)会使(shǐ)用到两(liǎng)种方法，当两种方法结果一致，就可以(yǐ)确定(dìng)其质量的(de)范围。

第一种(zhǒng)是获得其(qí)"光度学(xué)的(de)质量"，需要的数(shù)据是测量各(gè)个星系的光(guāng)度。

第二种是动力学质量的计算(suàn)，是利用光(guāng)谱(pǔ)红移测量星系团中的(de)各个星系相对于星系团(tuán)的运动速度。当测量结果出来之后(hòu)，兹威(wēi)基彻(chè)底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量(liàng)”的400倍。这意味着，后发座(zuò)星系团(tuán)有99%的质量消(xiāo)失(shī)了，或(huò)者说这99%的质(zhì)量并不以可(kě)见光的形式所存在，我们无(wú)法看到。最诡异的是，在测量速度的(de)过程中，兹威基发现星系团(tuán)中很多星系(xì)的速度比(bǐ)理(lǐ)论上要快得多，按照牛顿的运动(dòng)学定律，仅靠这些可见星系的质(zhì)量(liàng)所产生的引(yǐn)力是无法将它们束缚在星系(xì)团内的，它们早就应该被抛出星(xīng)系团之(zhī)外了，除非(fēi)有一种神(shén)秘的力量在起作用，这(zhè)种力量来(lái)源于(yú)某(mǒu)种隐形的物质。

据此，兹维基提(tí)出(chū)了这样部分不(bù)可见的暗质(zhì)，它(tā)不发散光、吸光(guāng)、反(fǎn)射光，但是它们却占据着宇宙中绝大部分的质量。只是当(dāng)时的人们对这样的一种说法(fǎ)不屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗物质”这个(gè)词才再(zài)一(yī)次出(chū)现。天(tiān)文(wén)学家维拉鲁宾和肯特福特在观(guān)测仙女座星(xīng)系中的恒(héng)星(xīng)运动。理论上来说，距离中心越远的恒(héng)星在其轨道上的运行速度就会越慢。但(dàn)是(shì)他(tā)们观测的结果却(què)让人感到不可思议(yì)。

随(suí)着(zhe)与中心距(jù)离的增加，恒星的(de)旋转速度几乎保持不变(biàn)。可是(shì)根据牛顿的万有(yǒu)引力定(dìng)律(lǜ)，在星系当中如果没有(yǒu)足(zú)够大的质(zhì)量来吸引它们(men)，这些(xiē)外围的恒星(xīng)早就被甩到宇宙当(dāng)中(zhōng)了。基(jī)于这种(zhǒng)现(xiàn)象，科(kē)学家们会使用一种相对标(biāo)准的方法来解(jiě)释(shì)暗(àn)物(wù)质(zhì)的存在，这(zhè)种(zhǒng)方法就是测量星系当中气体(tǐ)在X轴上距离星系(xì)中心的距离，以(yǐ)及鲨鱼裤和打底裤什么区别，鲨鱼裤跟打底有什么区别在Y轴上气体的(de)旋转速(sù)度。如果出现异常的(de)结(jié)果，就认为是由(yóu)暗物(wù)质的力(lì)量进入其中(zhōng)。

于是科(kē)学家们通过射电望(wàng)远(yuǎn)镜测量(liàng)了距(jù)离星系(xì)中心更(gèng)远距(jù)离的氢元素，发现它们的旋转(zhuǎn)速度并不符合牛顿的力学定律。我们的太阳系也不例外，太阳系位于(yú)银河系的第三悬臂之(zhī)上(shàng)，距离(lí)银(yín)河系中(zhōng)心2.6万光(guāng)年(nián)，根据万有引力定律进行计算，太(tài)阳系的运行速(sù)度应该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳(yáng)系正在以(yǐ)220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这个(gè)实际速度远远大(dà)于理(lǐ)论速度，那么产生以上(shàng)这种向心加速度的原因很可能就是存(cún)在着一种我(wǒ)们(men)看不到的(de)物质，是(shì)这些暗(àn)物(wù)质(zhì)的引力效应将(jiāng)星系聚(jù)集(jí)在了(le)一(yī)起(qǐ)。

也是从鲨鱼裤和打底裤什么区别，鲨鱼裤跟打底有什么区别这(zhè)时开始，越来越多的(de)研究人员开(kāi)始相信暗(àn)物质(zhì)的存在。科学家根据星系外恒星轨道(dào)的速(sù)度(dù)，估算在星系当中暗物质(zhì)的质量(liàng)占整个星(xīng)系(xì)质量(liàng)的85%。但(dàn)是，暗物质(zhì)并不是(shì)唯一可(kě)以(yǐ)解释(shì)这(zhè)个(gè)现象的原(yuán)因。在一项(xiàng)新的研究当(dāng)中，科学家们发现，几乎没有引力效应的遥(yáo)远恒星(xīng)之间(jiān)，也会出(chū)现(xiàn)速度上的微小差异。另外，天文学家还发现了一(yī)个反常的星(xīng)系，叫做(zuò)Agc114905。这个(gè)星系(xì)距离地球大约2.5亿光年，大小和银河系(xì)不多(duō)，但是星系当中存(cún)在的恒星数量却只有银河系(xì)的千分(fēn)之一。

所(suǒ)以(yǐ)在理论上，该星系必须存在暗物质(zhì)，否则就会分崩离析。但是科(kē)学家们使用(yòng)最(zuì)先进(jìn)的望远镜(jìng)对其进行了(le)40个小时的详细测量之后，发(fā)现星系中的恒星运动是可以用正常的物(wù)质(zhì)和力学定律来解释的。那么又有(yǒu)人提(tí)出(chū)，也(yě)许该星系的暗(àn)物质，已经被附近的(de)另一个(gè)大星系(xì)剥离了。奇(qí)怪的是，它的附近没有(yǒu)任何星系存(cún)在。造成这些现象的除了暗物(wù)质的假说之外，另一(yī)种可能就是人类对引力的理解(jiě)还不够全面，引力(lì)很(hěn)可能在(zài)不(bù)同尺度空(kōng)间(jiān)中的工作方式(shì)是不同的(de)，这意味着在(zài)行星系(xì)尺(chǐ)度中的天体会沿着它们的轨道，按照(zhào)我们所理解(jiě)的方式运动。但是上升到(dào)星(xīng)系和星(xīng)团(tuán)的尺度，引力(lì)之间的相互(hù)作用则是(shì)不同(tóng)的(de)方式。对于(yú)在星(xīng)系团(tuán)之间的(de)相互作用，科(kē)学家还引入了外(wài)部场效(xiào)应的概念，指(zhǐ)的是在数百(bǎi)万光年的(de)规模上，巨(jù)大的质量之间会(huì)产生对彼此特殊的效(xiào)果(guǒ)，这个理论叫(jiào)做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立(lì)，这意味(wèi)着我们需要对现(xiàn)在的物理定律进行修(xiū)正，这些(xiē)发(fā)现也让很多(duō)人认(rèn)为(wèi)暗物质假说(shuō)理论就此终结。但是在宇宙当中还有关于暗物质存在的其他(tā)的理论证据，这些理论证据(jù)是蒙(méng)德理(lǐ)论所没法解(jiě)释的“引(yǐn)力(lì)透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光年的子弹(dàn)星系团(tuán)，由(yóu)两个碰撞(zhuàng)的星系团所(suǒ)组成，类似这(zhè)样的星团，它(tā)们大(dà)部分(fēn)的(de)普通质(zhì)量都(dōu)在(zài)星(xīng)系的气体当中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的时(shí)候，星际气(qì)体(tǐ)的相互(hù)作用就会(huì)导致温度的(de)急剧升(shēng)高，速度大幅降低。所(suǒ)以在(zài)理论(lùn)上，在碰撞之后，子弹(dàn)星系团大部分(fēn)的质量(liàng)将(jiāng)位于所有这些气体所在(zài)的中间(jiān)区域。那么我们通过什么(me)来(lái)验证它的质量区域到底是不(bù)是集中在中间呢？前(qián)不(bù)久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太(tài)空望(wàng)远镜传回了宇宙当中第一(yī)张(zhāng)全彩的高清照片，在照片中(zhōng)我们可以明显地(dì)看到很多星系似乎被拉伸产生了巨大的(de)形变(biàn)。其实这些星(xīng)系本身并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而是这样极遥(yáo)远的天体(tǐ)和我们(men)地球(qiú)上的观测者之(zhī)间。被一个质(zhì)量超级巨大的(de)天(tiān)体遮挡，这个超大质量的(de)东西的引力(lì)，会使(shǐ)身后(hòu)更遥(yáo)远星系的光都发(fā)生了扭(niǔ)曲。这个现象(xiàng)就(jiù)是引力(lì)透(tòu)镜效应(yīng)。这(zhè)个巨大的天(tiān)体可能是超大(dà)质(zhì)量的黑洞或者是暗(àn)物质(zhì)。

所以当人们对子弹(dàn)星系团观测的时候(hòu)，发现它的大(dà)质量区域并不(bù)是在中间，而是在两侧。所以最好(hǎo)的解释方法就是当星团发生全部的碰(pèng)撞时，可被观测到的(de)质量气体被卡在了中间(jiān)，暗物质则直(zhí)接通过了这(zhè)个区域(yù)，并在两边形成了(le)引(yǐn)力透镜。对子弹星系团(tuán)的(de)引(yǐn)力透镜研究也被认(rèn)为是(shì)暗物质存(cún)在(zài)的迄今为止最(zuì)好的理论证据(jù)。

除此之外，还有来自(zì)宇(yǔ)宙当中最古老(lǎo)的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见(jiàn)光终(zhōng)于可(kě)以(yǐ)畅通无阻(zǔ)地穿越在宇宙当中(zhōng)了。经过(guò)了130多亿年之后，这些光在宇宙(zhòu)空间(jiān)背景上留下了(le)各(gè)相(xiāng)同性的(de)微波辐射。其中红色的部分表(biǎo)示温度较高的区域，蓝色(sè)则表示相(xiāng)对较冷的区域(yù)，但实际上它们之间的温(wēn)差只有万分之一。

科学家们通过(guò)对前(qián)景背景分离(lí)后的二值(zhí)图像(xiàng)进(jìn)行连通域提(tí)取(qǔ)和标记(jì)之后发现，如果宇宙当中没(méi)有暗(àn)物质，图(tú)形看起来(lái)不应(yīng)该是这样的，而随着暗物质的增加，一些峰值的幅度会减小，才变得(dé)看起来“和谐(xié)”。为(wèi)了(le)匹配宇宙(zhòu)微波背景辐射的测(cè)量值(zhí)，我(wǒ)们需要的暗物质大(dà)约(yuē)是普通物质的(de)5倍。这个数字(zì)与解(jiě)释星系当(dāng)中恒星运动所需要的暗物(wù)质比例是一(yī)致的。这就意味着。

用了一(yī)个(gè)简单的理论框(kuāng)架(jià)，就很好(hǎo)地解释了很多不(bù)同的观测结果。而暗物质(zhì)的本质就是宇宙当中(zhōng)存在(zài)着某种类型的(de)粒子(zi)，它们不参与任何其他的电磁作用(yòng)，只通(tōng)过引(yǐn)力来相互作用(yòng)。所以如(rú)果能够找(zhǎo)到这种(zhǒng)粒(lì)子(zi)的存在，就相当于找到了暗物质存在的(de)实际证据。这种粒子到底是什么？科学家们已经提出(chū)了数(shù)十种的(de)假想目标，而要(yào)寻找(zhǎo)这些不同的目标粒子所需要的实验(yàn)方式也不相同。在过(guò)去的几十年(nián)当中，人类为了寻找这些看(kàn)不见、摸(mō)不到，几乎不(bù)会(huì)与(yǔ)常规物质相互作(zuò)用的“暗物质”，科学家们已(yǐ)经(jīng)进行(xíng)了超过50次(cì)的(de)实验(yàn)，却没有任何(hé)实质(zhì)性的发现，除(chú)了一个地方，意大利的格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米(mǐ)处(chù)的(de)地(dì)下矿井当中(zhōng)，藏着地球上(shàng)最大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三(sān)层(céng)楼高的探鲨鱼裤和打底裤什么区别，鲨鱼裤跟打底有什么区别(tàn)测(cè)器，一直致力于寻找暗物(wù)质(zhì)粒子(zi)的周(zhōu)期性震荡。

自1997年(nián)以来，这里的(de)科(kē)学(xué)家声称(chēng)观测(cè)到(dào)了某种信号。经(jīng)过了20多(duō)年(nián)的数据收集，人们发现了一个有(yǒu)趣的(de)事情。探测率(lǜ)会在每年的6月份(fèn)达(dá)到峰(fēng)值，然(rán)后在11月降到最(zuì)低，而且在(zài)20年当(dāng)中每(měi)年(nián)都(dōu)是一样。一些科学家认为这可能是人(rén)类发现(xiàn)暗(àn)物质的第一(yī)个(gè)直接证据。

但是为什么暗物(wù)质会产生(shēng)周(zhōu)期(qī)性的(de)年度信号呢？刚(gāng)才我们讲了(le)太阳(yáng)系正在以220公(gōng)里/秒(miǎo)的速(sù)度围绕着银河系进行移动，那么(me)如果暗物质存在宇宙(zhòu)当中(zhōng)，这意味着我们也在以(yǐ)这样(yàng)的速度在穿越着暗(àn)物质流(liú)，这个过(guò)程中会(huì)产生相应的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围绕(rào)太阳进(jìn)行旋转。所以有(yǒu)半年的时间，地球围绕太阳(yáng)的方向(xiàng)与太阳环绕银(yín)河(hé)系的方向(xiàng)是一(yī)致的，而另外半年(nián)则与(yǔ)之(zhī)相反。

而在(zài)6月份(fèn)的时(shí)候，地球与太阳的(de)方向正好达(dá)到完全一致，这是理论(lùn)上地球穿越暗物质流(liú)最(zuì)快(kuài)的时段。而在11月份，又(yòu)恰好达到了最慢值。尽管(guǎn)在(zài)实际(jì)的情况中，太阳(yáng)系相对银河系的平面呈现了60度的倾斜(xié)，但是这并不影响(xiǎng)这个理论的有效性。

因此(cǐ)科学家认为这可(kě)以用(yòng)来解释，研究人员们(men)所观测到的(de)周期性信号。当然也(yě)可(kě)能有其(qí)他(tā)的情况(kuàng)，造成这种年度周期信号的(de)差异也可能是温度、湿(shī)度、土壤(rǎng)中的水分、高(gāo)山上的(de)积雪，甚至连意(yì)大利游客的数(shù)量也(yě)符合这(zhè)个周(zhōu)期的规(guī)律。

所以，科学家(jiā)们又在(zài)南半球建立(lì)了一个几乎(hū)相(xiāng)同的实验室，这里(lǐ)的季节与之前的(de)实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗物质流(liú)的运动特征和第(dì)一个实验室是一样(yàng)的(de)。

因此，如(rú)果在这里可以(yǐ)得到相同的信号(hào)，就可(kě)以成为暗物质所存(cún)在的非常有力的(de)证据了。但是由(yóu)于这(zhè)个实(shí)验室刚刚(gāng)建成(chéng)不久，所以(yǐ)截至目(mù)前还无法提供相应的数据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的(de)望远镜，这台(tái)太空望远镜(jìng)叫(jiào)做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它的主镜(jìng)大小跟哈勃望远镜(jìng)相(xiāng)同，但它的宽视场仪器提(tí)供的视(shì)野是(shì)哈勃(bó)红外仪(yí)器的100倍。南(nán)希格雷斯(sī)罗(luó)曼太空望(wàng)远镜其中一个关(guān)键的用途就(jiù)是探索暗物质背后的奥秘，对于探测的(de)结果，我们只能(néng)拭目以待了。费米实验(yàn)室粒(lì)子天(tiān)体(tǐ)物理中心的科学(xué)家丹琥(hǔ)珀和贾森斯特(tè)芬研究发现，如果(guǒ)暗物质存(cún)在，它们极有(yǒu)可能拥有另一种神(shén)秘的效应，这种暗物质(zhì)效应，会支(zhī)持宇宙当(dāng)中(zhōng)生命(mìng)的诞(dàn)生，或者说是生命(mìng)进化的(de)一(yī)个重要(yào)因(yīn)素。

如果这一理论(lùn)得到进一步的证实，那么遍(biàn)布宇(yǔ)宙(zhòu)当中的暗物(wù)质会不会意味着(zhe)人类并不孤单呢(ne)？或许在宇宙(zhòu)当(dāng)中某个角落的行(xíng)星上，暗物质正在通过这样的效应创造生命。当然，这些推论的大前提是(shì)要先(xiān)找到(dào)暗物质(zhì)存在的(de)实际证据。那么小伙伴们(men)，你们觉得(dé)暗(àn)物质到(dào)底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持(chí)是(shì)我更新的动力(lì)！

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