宇宙(zhòu)是(shì)“人为制造”的？为何会存在科学无法(fǎ)解释的“暗(àn)物质”？暗物(wù)质(zhì)又究竟是什(shén)么？人(rén)类为了寻找(zhǎo)暗物(wù)质(zhì)存(cún)在的证据，科学(xué)家们在过去的几十(shí)年当(dāng)中进行了超过50次的长期实验，但是却没有发现任何的(de)有效证据。除了(le)一个地方(fāng)，在1687年出版的自(zì)然哲学数学(xué)原理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了万有引力(lì)定律，它揭示了宇宙中天体运动(dòng)的(de)规律。往后的几百年来，当天文学(xué)家们(men)发现某些天(tiān)体运(yùn)行轨道出现异常，不符合(hé)万有引力(lì)定律的时候，他们就会(huì)知道，周围一定有未知的天体通过引力(lì)在摄动它的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本(běn)勒(lēi)维耶就通过(guò)天王星运行(xíng)轨道(dào)的(de)异常，推算并且(qiě)发现了(le)海王(wáng)星(xīng)的存在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥(míng)王星的发现都是应用万有引力定(dìng)律所取得重大天文(wén)成就的例子。但是(shì)这(zhè)些(xiē)发现(xiàn)都(dōu)是(shì)在恒星系统的(de)尺(chǐ)度当(dāng)中(zhōng)，可当我们(men)上升到星(xīng)系或者是星(xīng)团的尺度(dù)，事情就(jiù)开始(shǐ)变得(dé)诡(guǐ)异了(le)。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学(xué)家弗(fú)里茨(cí)兹威(wēi)基正在研究和(hé)测量后发(fā)星系团的质(zhì)量。这是一个由数千个星系(xì)所组成的(de)巨大星系团，这些星系被引力束(shù)缚在一起。测量星系团(tuán)的质量一(yī)般会使用到两种(zhǒng)方法，当两种方法结果一致，就(jiù)可(kě)以确定其质量的范(fàn)围。

第(dì)一种(zhǒng)是获(huò)得其"光度(dù)学的质(zhì)量(liàng)"，需要的数据是测量各个星系(xì)的光度。

第(dì)二种(zhǒng)是动力学质(zhì)量的计(jì)算(suàn)，是利用(yòng)光谱红移测量星系团中的各个星系相对于星系(xì)团(tuán)的运(yùn)动速度。当测量(liàng)结果出来之后，兹威基彻底懵(měng)了，“动力学(xué)质(zhì)量”竟然是(shì)“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有(yǒu)99%的质量消(xiāo)失了，或(huò)者说这(zhè)99%的质量并不以可(kě)见光的形式所存在，我们无(wú)法看到。最(zuì)诡异(yì)的是，在测量速度的过程(chéng)中，兹威基(jī)发现(xiàn)星系团中(zhōng)很多星系(xì)的速度比理论上(shàng)要快得多，按照牛顿(dùn)的运动学定(dìng)律，仅靠(kào)这些(xiē)可(kě)见星系的质量所产(chǎn)生的引力是无法将它们束缚在(zài)星(xīng)系(xì)团内的，它(tā)们早就应该(gāi)被抛出星系团之外了，除非(fēi)有一郭晶晶一胎为什么选择鬼节生，郭晶晶一胎什么时候出生的种神(shén)秘的(de)力量在起作用，这种(zhǒng)力量来(lái)源于某种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹(zī)维(wéi)基提出了这样(yàng)部(bù)分不(bù)可见的暗(àn)质，它(tā)不发(fā)散光、吸光、反射光，但(dàn)是它们却占据着宇宙(zhòu)中绝大(dà)部分的质(zhì)量。只是当时的(de)人们对这样(yàng)的(de)一种说法不屑一(yī)顾。

直到40年(nián)之(zhī)后，“暗物质(zhì)”这个词(cí)才再(zài)一次(cì)出现(xiàn)。天(tiān)文(wén)学(xué)家维拉鲁宾和肯特福特在观(guān)测仙女座星系中(zhōng)的恒星运动(dòng)。理论上(shàng)来说，距离中心(xīn)越远的恒(héng)星在其轨(guǐ)道上(shàng)的运(yùn)行速度就会越慢。但是他(tā)们观测的(de)结果却让(ràng)人感到不(bù)可思议。

随着与中心距离的(de)增加，恒(héng)星的旋转速度几乎保(bǎo)持不变。可是(shì)根据(jù)牛顿的(de)万有引力定律，在星系当中如果没(méi)有足够大的质量来吸(xī)引(yǐn)它们，这些外(wài)围的恒星(xīng)早就被(bèi)甩到宇宙当(dāng)中(zhōng)了。基于(yú)这种(zhǒng)现象，科学家们(men)会使(shǐ)用一种相对标准的方法来解释暗物质的(de)存在，这种方法就是测量(liàng)星系当中气(qì)体在X轴上距离星系中(zhōng)心的距(jù)离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如(rú)果出现异(yì)常的结果，就认为是由(yóu)暗物质的力(lì)量(liàng)进入其中。

于是科学(xué)家(jiā)们通过射电(diàn)望(wàng)远镜(jìng)测量了距(jù)离星系中心(xīn)更(gèng)远距(jù)离的氢元素，发现它们(men)的旋(xuán)转(zhuǎn)速度并不符合牛(niú)顿(dùn)的力学(xué)定律(lǜ)。我(wǒ)们的太阳系也(yě)不例外(wài)，太阳系位于银河(hé)系的第三悬臂之上，距离(lí)银(yín)河系中心(xīn)2.6万光年，根据万有引(yǐn)力定(dìng)律进行计算，太阳系的运行速度(dù)应该是(shì)160千米/秒，但实际(jì)上，太(tài)阳系正在以220千(qiān)米(mǐ)/秒的速度围绕银河系旋转，这个(gè)实际(jì)速度远远大于理论(lùn)速度，那么(me)产生(shēng)以上这种向(xiàng)心(xīn)加(jiā)速度的原因很(hěn)可能就(jiù)是(shì)存在着一种我(wǒ)们看不到的物(wù)质，是这些暗物(wù)质的引力效应(yīng)将星(xīng)系聚集在了一(yī)起。

也是从这时(shí)开始，越来(lái)越多(duō)的研究人(rén)员开始相信暗物质的存在。科学家根据星系外恒(héng)星(xīng)轨道的(de)速度，估算在(zài)星系(xì)当(dāng)中暗物质的质量占整个星系质(zhì郭晶晶一胎为什么选择鬼节生，郭晶晶一胎什么时候出生的)量的(de)85%。但是，暗物质并不是(shì)唯一可以解释(shì)这(zhè)个现象的原因。在一项新(xīn)的研究当中(zhōng)，科学家们发现(xiàn)，几(jǐ)乎没有引力效应的遥远恒星之间，也会出现速度上的微小差(chà)异。另外，天文学家还发现了(le)一个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿(yì)光年，大(dà)小和(hé)银(yín)河系不多，但是星系当(dāng)中存在的恒星数量却只有银河系的千分(fēn)之一。

所以在理论(lùn)上，该星系必须存在暗物质，否则就会分崩(bēng)离析。但是科学家(jiā)们使用最先(xiān)进的(de)望远镜对(duì)其进行了40个小时的详细(xì)测量之(zhī)后，发现星系中(zhōng)的恒星运动是可以用正常的物质和(hé)力学定律(lǜ)来(lái)解释的(de)。那么又有人(rén)提出，也许该星系的暗物质(zhì)，已经被附(fù)近的另(lìng)一个大星(xīng)系剥离了。奇怪(guài)的是(shì)，它的附近没(méi)有任何星系存在(zài)。造成这(zhè)些(xiē)现象的除了暗物质(zhì)的(de)假说之(zhī)外，另一种可能就是人类对引力的理解(jiě)还不够全面，引(yǐn)力很可(kě)能在不同尺度空间中的工作(zuò)方式(shì)是不(bù)同的，这意(yì)味着在行星系尺(chǐ)度中的天体会沿着它们(men)的轨道(dào)，按照我们所(suǒ)理(lǐ)解的方式运(yùn)动。但是上升到星系和星(xīng)团的(de)尺(chǐ)度，引力之间的相(xiāng)互作用则是不同(tóng)的方(fāng)式(shì)。对于在星系团之间的相(xiāng)互作用(yòng)，科学家(jiā)还引入了外部场效应(yīng)的(de)概念，指的是在数百万光年的规模(mó)上，巨大的质量之间(jiān)会产生对彼此特殊(shū)的(de)效果，这个理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果(guǒ)MOND蒙德理论成立(lì)，这意味着我们(men)需要对现在的物理定律(lǜ)进行修(xiū)正(zhèng)，这些发(fā)现(xiàn)也(yě)让(ràng)很多人认为暗物质(zhì)假说(shuō)理论就此终结。但(dàn)是(shì)在宇宙当中还有(yǒu)关(guān)于暗(àn)物(wù)质存在(zài)的其他的理论证据，这些理论证据是蒙德理论(lùn)所(suǒ)没法解(jiě)释(shì)的(de)“引力透镜”。

径向距离(lí)为37亿(yì)光年的子弹星系团，由两个碰撞(zhuàng)的星系(xì)团所组(zǔ)成，类似这样的星团，它(tā)们大部分的普通(tōng)质(zhì)量(liàng)都在星系的气体当中。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时发(fā)生碰撞(zhuàng)的时候(hòu)，星际气体的相互作用就会导致温度(dù)的急剧升高(gāo)，速度(dù)大幅降(jiàng)低(dī)。所以在理论(lùn)上，在(zài)碰撞(zhuàng)之后，子(zi)弹星系团大(dà)部(bù)分的质量将(jiāng)位于所有这些(xiē)气体所在的中间区域。那么我们(men)通过什(shén)么来验证(zhèng)它(tā)的质量区域(yù)到(dào)底是不是集中在(zài)中间呢？前(qián)不(bù)久，詹(zhān)姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第(dì)一张全彩(cǎi)的高清照片(piàn)，在(zài)照片(piàn)中我(wǒ)们可以明显地看到很多星系似乎被拉伸产生了巨(jù)大的形(xíng)变。其实这些(xiē)星系本身并不是真(zhēn)的(de)被扭(niǔ)曲了(le)，也不是韦伯望远镜出了什么问题(tí)，而是这样(yàng)极遥远的天体和我们地球上的观测者之间。被(bèi)一个质量超(chāo)级巨大(dà)的天体(tǐ)遮挡(dǎng)，这个超(chāo)大质量的东西(xī)的引力(lì)，会使身后更遥(yáo)远星系的光都发生了扭曲(qū)。这个现象就是(shì)引力透镜效应。这个巨大的(de)天体可能是(shì)超大质(zhì)量(liàng)的黑洞或者是暗物(wù)质。

所(suǒ)以当人(rén)们对子(zi)弹星系团观测的时候，发现它的大质(zhì)量区(qū)域并不是在中间，而是在两侧。所以最好的(de)解(jiě)释(shì)方法就是(shì)当星团发生全部的(de)碰撞时，可被观(guān)测到的质量(liàng)气体被卡(kǎ)在了(le)中间，暗物(wù)质则直接通(tōng)过了这个区域(yù)，并在两边形成(chéng)了引(yǐn)力透镜。对子弹星系团的(de)引力透镜研(yán)究也被认为是(shì)暗物(wù)质(zhì)存在(zài)的迄今为止最好的理论证据(jù)。

除此之外，还有来自(zì)宇宙(zhòu)当中最古老的光(guāng)。从宇(yǔ)宙(zhòu)大爆炸开(kāi)始(shǐ)，38万年之后，可(kě)见光终于可以畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间(jiān)背景上留下了各相同性的微(wēi)波辐射(shè)。其中红色的部分表(biǎo)示温度(dù)较高的区域，蓝色则表示相对(duì)较冷(lěng)的区域(yù)，但实(shí)际上它(tā)们之间(jiān)的温差(chà)只有万分之一。

科学家们通(tōng)过对前景背景分离后(hòu)的二值图像进行连通域提取和(hé)标记之后(hòu)发现，如果宇(yǔ)宙当中(zhōng)没有暗物质(zhì)，图形看起来不应该是这样的，而随着暗(àn)物质的增加，一(yī)些峰值的(de)幅度会减小，才变得(dé)看起(qǐ)来“和谐(xié)”。为(wèi)了匹配宇宙微(wēi)波背(bèi)景辐射的(de)测量值，我们需要的暗(àn)物质大约是普通(tōng)物质的(de)5倍。这个数字与解释星系当中恒星(xīng)运动所(suǒ)需要的暗物质比例是一致(zhì)的(de)。这(zhè)就意味着。

用了(le)一个简单的(de)理(lǐ)论框架，就很(hěn)好地(dì)解(jiě)释了很多(duō)不(bù)同(tóng)的(de)观测结果。而暗物质的本质(zhì)就(jiù)是宇宙当中存在着某种类型的粒(lì)子，它们不参与任何其他的电磁作用，只(zhǐ)通过引力来(lái)相互(hù)作用。所以如果能够找到这(zhè)种(zhǒng)粒(lì)子的存(cún)在，就相(xiāng)当于找到了暗物质存(cún)在的实际证(zhèng)据(jù)。这种(zhǒng)粒子到(dào)底是什(shén)么？科学(xué)家们已经(jīng)提(tí)出了数十种的假想(xiǎng)目标，而要寻找这些不同(tóng)的目标粒子所需(xū)要(yào)的实验方式(shì)也不相同。在(zài)过(guò)去的几十年当中，人类为了(le)寻找这些看不见、摸(mō)不(bù)到，几乎不会(huì)与常规物质相互作用的“暗(àn)物质”，科学家们已经进(jìn)行了超过50次的实验，却没有任何实质(zhì)性的发现，除了一(yī)个地方，意大(dà)利的格兰(lán)萨索山，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下(xià)1400米处的(de)地下矿(kuàng)井当中，藏着地球上(shàng)最大的地学实(shí)验室，这个(gè)实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼高的探测器，一(yī)直致力于寻找暗物(wù)质粒子的(de)周期性震荡(dàng)。

自1997年(nián)以来，这里的科(kē)学家声称观测到了某种信号(hào)。经过了20多年(nián)的(de)数据收集，人(rén)们发(fā)现了一个有趣的事情。探测率会在每年的6月份达(dá)到峰值，然后在11月(yuè)降到最低，而且在20年当中每年(nián)都是(shì)一(yī)样。一些科学家认为这可能是(shì)人类(lèi)发现暗物(wù)质的第一个直接(jiē)证据。

但是(shì)为什么暗物(wù)质会产(chǎn)生周期性的年度信号(hào)呢(ne)？刚才我(wǒ)们讲了太阳系正在以220公里/秒的速度(dù)围绕(rào)着(zhe)银(yín)河(hé)系进行移动(dòng)，那么如果暗物质存在(zài)宇(yǔ)宙当中，这意味着我们也在以这样的速度(dù)在穿越着(zhe)暗物质流，这个过程中会产生相应的振荡，同时地球又以(yǐ)30公(gōng)里/秒的速度围(wéi)绕太阳进行旋转。所以(yǐ)有半年的时(shí)间(jiān)，地球围绕太阳的方向与太阳(yáng)环绕银河(hé)系的方向是(shì)一致的，而另外半年则与(yǔ)之相(xiāng)反。

而在6月(yuè)份的时候，地球(qiú)与太阳的(de)方(fāng)向正好达到完全一致，这(zhè)是理论上(shàng)地球穿越暗物质流最快的(de)时段。而在11月(yuè)份，又恰好达到了最慢值。尽管在实际的情(qíng)况中，太阳系相(xiāng)对(duì)银河系的平(píng)面呈现了(le)60度的(de)倾(qīng)斜，但是这并(bìng)不影响这个理论的有效性。

因此(cǐ)科学家认为这可以(yǐ)用来解释(shì)，研究(jiū)人员们(men)所观测(cè)到的周期性信号。当然也(yě)可能有其他(tā)的情况，造成这种年度周(zhōu)期(qī)信号的差异也(yě)可能是温度、湿度、土壤中的水分(fēn)、高山上(shàng)的积雪，甚至连意大利游客的数量也符合这个周期(qī)的规(guī)律(lǜ)。

所以，科学家们(men)又在南半球建立了一个几(jǐ)乎相同的实验(yàn)室(shì)，这里的季节(jié)与之(zhī)前的实(shí)验室正好(hǎo)相(xiāng)反，而在这里(lǐ)，地(dì)球穿过暗物(wù)质流(liú)的运动特征和第一个实验室(shì)是(shì)一样的。

因此(cǐ)，如果在(zài)这里可(kě)以得到相同的信号，就可以成为(wèi)暗物质(zhì)所存在的非常有力的(de)证据(jù)了。但是由于这(zhè)个实(shí)验室刚刚建成(chéng)不久，所以截至(zhì)目前还(hái)无法(fǎ)提供(gōng)相应(yīng)的数据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射一(yī)台新的望(wàng)远镜(jìng)，这台太空望远镜叫做“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望(wàng)远镜相同，但它的(de)宽视场仪器提供(gōng)的视野是哈勃红外仪(yí)器(qì)的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太(tài)空望远(yuǎn)镜其中(zhōng)一个(gè)关键的用途就是探索暗(àn)物质背后的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭(shì)目以待(dài)了。费(fèi)米实(shí)验室粒(lì)子天体物理中心(xīn)的科(kē)学家丹琥珀和贾森斯特(tè)芬研究发现，如(rú)果暗物质存在，它(tā)们极(jí)有可能(néng)拥有另(lìng)一(yī)种神秘的(de)效应(yīng)，这种(zhǒng)暗物质效应，会支持(chí)宇宙当(dāng)中生命的诞生(shēng)，或(huò)者说是生命进(jìn)化(huà)的一(yī)个重要因素。

如(rú)果(guǒ)这一理论(lùn)得到进一(yī)步的证实，那么遍布宇宙当中的暗(àn)物(wù)质会(huì)不会意味着人类并不孤单呢(ne)？或(huò)许在宇宙当中(zhōng)某个角落的行星(xīng)上，暗(àn)物(wù)质(zhì)正在(zài)通过这样(yàng)的(de)效应创造生(shēng)命。当然(rán)，这(zhè)些推论的大前提是(shì)要先找(zhǎo)到(dào)暗物质存(cún)在(zài)的实(shí)际证(zhèng)据(jù)。那么小伙(huǒ)伴们，你们觉(jué)得(dé)暗物(wù)质到底存不存在呢(ne)？喜欢请点(diǎn)赞，你(nǐ)的支持是我更新的(de)动力！

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