宇(yǔ)宙是“人为制(zhì)造”的？为何会存在科学无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么(me)？人类为了(le)寻找暗物(wù)质存在的证据，科学(xué)家们在(zài)过去的几(jǐ)十年(nián)当中进行了超过50次的长期(qī)实验，但(dàn)是(shì)却(què)没有发(fā)现任何的有效证据。除了一个(gè)地方(fāng)，在(zài)1687年出版的(de)自(zì)然哲学数学原理一书中，埃(āi)萨克牛(niú)顿发表了万有引(yǐn)力定律，它(tā)揭(jiē)示(shì)了宇宙(zhòu)中天体(tǐ)运动(dòng)的(de)规律。往后的几(jǐ)百(bǎi)年来，当天(tiān)文学(xué)家们发(fā)现某些天体运(yùn)行(xíng)轨(guǐ)道出现(xiàn)异(yì)常，不符合万有引力定(dìng)律的时候，他们就会(huì)知(zhī)道(dào)，周围一定(dìng)有未知的天体通过(guò)引力(lì)在摄动它的轨(guǐ)道。比如(rú)在1846年，奥本勒维耶(yé)就通过(guò)天王星(xīng)运行轨(guǐ)道的异(yì)常，推(tuī)算并且发现了(le)海王星的存在。另外(wài)，哈(hā)雷彗星(xīng)、冥王星(xīng)的(de)发现都是(shì)应(yīng)用万有引力定(dìng)律所(suǒ)取得重大天文成就的例子。但是这些(xiē)发(fā)现都是(shì)在恒(héng)星(xīng)系统的尺(chǐ)度当中，可当我们上升到星系或者是星团(tuán)的尺度，事情就开始(shǐ)变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗里茨兹威基(jī)正(zhèng)在研(yán)究和(hé)测(cè)量后发星系团的质(zhì)量。这是一个由数千个星系所(suǒ)组成的巨大(dà)星系团，这些星(xīng)系被引力束缚在一起。测量星系团的(de)质量一般会(huì)使(shǐ)用到两种方法，当两种方法结果一致(zhì)，就可(kě)以确(què)定其质量的范(fàn)围。

第一种是获(huò)得其"光度学的(de)质(zhì)量"，需要的数据(jù)是测量各(gè)个星系(xì)的(de)光(guāng)度。

第二种(zhǒng)是动力学(xué)质(zhì)量(liàng)的计算，是利用光谱(pǔ)红移测量星(xīng)系(xì)团中(zhōng)的各个星系相对于星系团的(de)运动速度。当(dāng)测量(liàng)结果出来之后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动力学质(zhì)量”竟然(rán)是(shì)“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座(zuò)星(xīng)系团有99%的(de)质量消失(shī)了，或(huò)者说这99%的质量并不以可见光(guāng)的形式所存在，我们(men)无法看到(dào)。最(zuì)诡异的是，在测量(liàng)速(sù)度的过程中，兹(zī)威基发现星系团(tuán)中很多星系的速度比理(lǐ)论上(shàng)要快(kuài)得多(duō)，按照牛顿的运动学(xué)定律，仅靠这些可见(jiàn)星系的质量所产生的引(yǐn)力是无法将它(tā)们束缚(fù)在星系团内的(de)，它们早(zǎo)就应该被抛出星系团之外了，除(chú)非有一(yī)种(zhǒng)神秘的力(lì)量在(zài)起作用，这种力(lì)量来源于(yú)某(mǒu)种隐形(xíng)的物(wù)质(zhì)。

据此，兹(zī)维基提出了(le)这样部分不可见(jiàn)的暗质，它(tā)不发散光、吸(xī)光(guāng)、反射光，但是它们却(què)占据着(zhe)宇宙中绝大(dà)部分的质量(liàng)。只是当(dāng)时的人们对(duì)这样的一种说法不屑(xiè)一顾。

直到40年(nián)之(zhī)后，“暗物质”这个词(cí)才再一次(cì)出现。天文学家(jiā)维(wéi)拉鲁宾和肯(kěn)特福特在观测(cè)仙女座星系(xì)中的恒星(xīng)运动。理(lǐ)论上来说，距离中(zhōng)心越(yuè)远(yuǎn)的恒星在其轨道上的(de)运行速度(dù)就会越慢。但(dàn)是(shì)他们观(guān)测(cè)的结果却(què)让人(rén)感(gǎn)到不可思(sī)议。虾青素精华液适合什么年龄段，用虾青素擦脸一年后p>

随着与中心距离的增(zēng)加，恒星的旋转速(sù)度几乎保持不变。可是根(gēn)据牛顿(dùn)的(de)万有引力定(dìng)律，在星系当中如果没有(yǒu)足够大的质量来吸引它们，这(zhè)些外围的(de)恒星(xīng)早就(jiù)被甩到宇宙当中了。基于这(zhè)种现象，科学家们会使用一(yī)种相对标准(zhǔn)的方法来解释暗物质的存在(zài)，这种方法就(jiù)是(shì)测量星系当中气体在X轴上距离星系中心的距离，以及在(zài)Y轴(zhóu)上气体的(de)旋转速(sù)度。如果出现异常的结果(guǒ)，就认为是(shì)由暗物质的力量进入(rù)其中。

于是科学(xué)家们通过射(shè)电望远镜测量了距(jù)离星系(xì)中(zhōng)心更远距离(lí)的氢元素(sù)，发现它(tā)们的(de)旋转速(sù)度并不符合牛顿(dùn)的力学定(dìng)律。我们的太阳系也不例外，太阳系位于银(yín)河系的第三悬(xuán)臂之上，距离银河(hé)系中心(xīn)2.6万(wàn)光年，根据万有(yǒu)引力定律进(jìn)行(xíng)计算(suàn)，太阳系(xì)的运行速度应该(gāi)是(shì)160千米/秒(miǎo)，但实际(jì)上(shàng)，太阳(yáng)系正在以220千(qiān)米/秒(miǎo)的(de)速(sù)度围绕银(yín)河系旋转，这个(gè)实际速度远(yuǎn)远大(dà)于理论速度，那么产生以上这(zhè)种向(xiàng)心(xīn)加速(sù)度的原因(yīn)很(hěn)可(kě)能就(jiù)是存(cún)在着(zhe)一种我(wǒ)们看不到的物质(zhì)，是这些暗物质(zhì)的引力效应将星(xīng)系(xì)聚集在(zài)了一起。

也是从(cóng)这(zhè)时开始，越来越多的研(yán)究人(rén)员开始相信暗(àn)物质的存在。科学家根据(jù)星系外恒星轨(guǐ)道的速(sù)度，估算在星系当中暗(àn)物(wù)质的(de)质量占(zhàn)整(zhěng)个星系质(zhì)量的85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯一可以解释这个现象的原因。在一项(xiàng)新的研究当中(zhōng)，科学家们发现，几乎没有引力(lì)效应的遥(yáo)远(yuǎn)恒星之间，也会出现(xiàn)速度上的微小(xiǎo)差(chà)异。另外，天文学家还发现了一个(gè)反常(cháng)的星系(xì)，叫(jiào)做Agc114905。这个星(xīng)系距离地球大(dà)约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河(hé)系不多，但是星系(xì)当中存在的(de)恒星数量却(què)只(zhǐ)有银(yín)河系的(de)千分之一。

所以在(zài)理论上，该星系必须存在暗物质(zhì)，否则就(jiù)会分崩离析。但是科(kē)学家们使用最先进的望远(yuǎn)镜对其进行了40个小时(shí)的详细测量之后，发现(xiàn)星系中的恒(héng)星(xīng)运(yùn)动是可以用(yòng)正常的物质和力学定律来解释的。那么又有人提出，也许该星系的(de)暗物(wù)质，已经被附近的另一个大(dà)星系剥离了。奇怪的是，它的附近没(méi)虾青素精华液适合什么年龄段，用虾青素擦脸一年后有(yǒu)任何星系存(cún)在。造成这(zhè)些现象的除(chú)了暗物质的假说之外，另一种可(kě)能就是人类(lèi)对(duì)引力(lì)的理(lǐ)解还不(bù)够全面，引力很(hěn)可(kě)能(néng)在不(bù)同尺度空间(jiān)中(zhōng)的工作方式是不(bù)同的，这意味着(zhe)在行星(xīng)系尺度中的(de)天体会(huì)沿着它们的轨(guǐ)道，按照(zhào)我们(men)所理解的方(fāng)式运(yùn)动(dòng)。但(dàn)是上升到星系和星团的尺度，引(yǐn)力之(zhī)间的相互(hù)作(zuò)用则是不同的方式。对于在星系团之间的相互作用，科学家(jiā)还引入了外部场效(xiào)应的概念，指(zhǐ)的(de)是在数(shù)百万光年的(de)规模上，巨(jù)大的质量之间会(huì)产生对彼此特殊的效果，这(zhè)个理论叫做(zuò)MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙(méng)德理论成(chéng)立，这(zhè)意(yì)味(wèi)着我们需要(yào)对现(xiàn)在的物理(lǐ)定律进行修正，这(zhè)些发现也(yě)让很多人认为暗物质(zhì)假说理论就此终结。但是在宇宙当中还(hái)有关于暗物(wù)质存(cún)在的其他的理论证据，这(zhè)些理论(lùn)证据(jù)是蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的星系团所组(zǔ)成，类(lèi)似这样的(de)星团，它们(men)大部分的普通质量都(dōu)在星系的气(qì)体当中。当星(xīng)团以1000万公里/小(xiǎo)时发生(shēng)碰撞的时候(hòu)，星际(jì)气体(tǐ)的(de)相(xiāng)互作用就会(huì)导致温度的急剧升高，速(sù)度大幅降低。所(suǒ)以在(zài)理论上，在碰(pèng)撞之后，子(zi)弹星(xīng)系(xì)团(tuán)大部分的质量(liàng)将位(wèi)于(yú)所有(yǒu)这些气(qì)体(tǐ)所(suǒ)在的中间(jiān)区域。那么我们通过什(shén)么来验证它的质量区域到底是(shì)不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了(le)宇(yǔ)宙当(dāng)中第一张全(quán)彩的高清照片，在照片中我们可以明显地看到很多(duō)星系(xì)似乎被(bèi)拉伸产(chǎn)生了巨(jù)大的形变(biàn)。其(qí)实这些(xiē)星系本(běn)身并(bìng)不是真的被扭曲了，也不是韦(wéi)伯望远(yuǎn)镜出(chū)了(le)什(shén)么问(wèn)题，而(ér)是(shì)这(zhè)样(yàng)极(jí)遥(yáo)远的天体和我们(men)地球上的观测者之间。被一(yī)个质(zhì)量超级巨大的(de)天体(tǐ)遮挡，这个超大质量的(de)东西(xī)的引力，会使身后更遥远星系的光都发生了扭曲。这个现(xiàn)象就(jiù)是引力(lì)透镜效应。这个巨大的(de)天体可能是超大质量的黑洞(dòng)或者是(shì)暗物质。

所以当人(rén)们对(duì)子弹星(xīng)系团观测的(de)时候，发现(xiàn)它(tā)的大(dà)质量区(qū)域并不(bù)是在中(zhōng)间，而是在两侧。所以最好的解(jiě)释方法就是当星团(tuán)发生全部的碰撞(zhuàng)时，可被观测到的质量气体被卡在了中间(jiān)，暗(àn)物质则(zé)直接通过了这个区(qū)域，并在两(liǎng)边(biān)形成了引力透镜。对子弹星(xīng)系(xì)团的引力透(tòu)镜(jìng)研究也被认为是暗物质存在(zài)的迄今(jīn)为止(zhǐ)最(zuì)好的(de)理(lǐ)论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古(gǔ)老的光。从宇(yǔ)宙大爆(bào)炸(zhà)开始(shǐ)，38万年之(zhī)后，可见光终于可(kě)以畅通无阻地穿越在宇(yǔ)宙当中(zhōng)了(le)。经过了130多亿年之后，这(zhè)些光在宇宙空间背(bèi)景上留下了各相同性的微波辐射。其中红色的部分表示(shì)温(wēn)度较(jiào)高的(de)区域(yù)，蓝(lán)色则表示相对较冷(lěng)的区(qū)域(yù)，但(dàn)实际上(shàng)它们(men)之(zhī)间(jiān)的(de)温差只有万分之一。

科学家们(men)通过对前景背(bèi)景分离(lí)后(hòu)的二值(zhí)图像进行连通域提取(qǔ)和标记之后发现，如果宇(yǔ)宙当中(zhōng)没有暗物质，图(tú)形(xíng)看起(qǐ)来(lái)不应该是这样的，而随着暗物质的增加，一些峰(fēng)值的(de)幅度会减(jiǎn)小，才变(biàn)得看起来(lái)“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微波背景辐射(shè)的测量值(zhí)，我(wǒ)们需(xū)要的暗物质(zhì)大约是普(pǔ)通物质的5倍。这个(gè)数字与解释星系当中恒星(xīng)运动所需要的暗物质比(bǐ)例是一致的。这(zhè)就意味着。

用了(le)一(yī)个简单的(de)理(lǐ)论框架，就很好(hǎo)地(dì)解释了很多不同(tóng)的观测结果。而(ér)暗物质的本质就是宇宙当中存在着某(mǒu)种类型的(de)粒子(zi)，它(tā)们不参与(yǔ)任(rèn)何其他(tā)的电磁作用，只通过引(yǐn)力来相互作用。所以如果能够找到(dào)这种粒(lì)子的存在，就相当于找到了(le)暗物质存在(zài)的实际证据。这种(zhǒng)粒子到底是什(shén)么？科(kē)学家们已经提出了数十种的假想目标，而要(yào)寻(xún)找这些不同的目标粒子所需要的实验(yàn)方式也(yě)不相同。在(zài)过(guò)去的几十年(nián)当(dāng)中，人类为了寻找这些看(kàn)不(bù)见、摸不到，几乎不会与(yǔ)常规(guī)物质(zhì)相互(hù)作(zuò)用的“暗物质”，科学家们已(yǐ)经进行了超过(guò)50次的(de)实验，却没有任(rèn)何实质性的发现(xiàn)，除了一个地方，意大利的格兰萨索山，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉(mài)。

在(zài)山下1400米处的地下矿井(jǐng)当中，藏(cáng)着地球上(shàng)最大(dà)的地学实验室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一(yī)个三(sān)层楼(lóu)高的探测(cè)器(qì)，一直(zhí)致力于(yú)寻找暗物质粒(lì)子(zi)的(de)周期性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里的科学家声(shēng)称观测(cè)到了某种信号。经过了20多年的数据收(shōu)集，人们发现了一个有趣的(de)事情。探测率会在每年的6月份(fèn)达到(dào)峰值，然后在11月降(jiàng)到最低，而且在(zài)20年当中每年都是(shì)一样。一些科(kē)学家(jiā)认为这可能是人类(lèi)发现暗物质的第一个直接证据。

但是为什么暗物(wù)质会产(chǎn)生周期性的年度信号呢？刚才(cái)我们讲了(le)太阳系正在以220公里/秒的速(sù)度围绕着银(yín)河系进行移动，那么如果(guǒ)暗物质存在(zài)宇宙当中，这(zhè)意味(wèi)着我(wǒ)们也在以这(zhè)样的速度(dù)在穿越(yuè)着暗物质流，这个过(guò)程(chéng)中会产生相应(yīng)的振荡，同(tóng)时地(dì)球又以30公里(lǐ)/秒的速度围绕太(tài)阳进行旋转。所(suǒ)以有半年的时间，地球围(wéi)绕太阳的(de)方向与太阳环绕银(yín)河(hé)系的方向是一(yī)致的，而另外半年(nián)则与之相反。

而(ér)在6月份的(de)时候(hòu)，地(dì)球与(yǔ)太阳的方(fāng)向正好达到完全一致，这(zhè)是理论上(shàng)地球穿越(yuè)暗物质(zhì)流最快的时段。而在11月(yuè)份(fèn)，又恰好达到了最慢值。尽管在实际的情况中，太阳系相对银河(hé)系(xì)的平面呈现了(le)60度的倾斜，但(dàn)是这并(bìng)不(bù)影响这个理(lǐ)论的有效性。

因(yīn)此科学家认为这(zhè)可以用(yòng)来解释，研究人员们所观测(cè)到(dào)的周期(qī)性信号。当(dāng)然也可能有(yǒu)其他的情况，造成这种年(nián)度周(zhōu)期(qī)信号的差异也可能是温度、湿度(dù)、土壤(rǎng)中的水分、高山上的积雪，甚至连意大利(lì)游客的数量(liàng)也符合(hé)这个周期的(de)规律(lǜ)。

所(suǒ)以，科(kē)学家(jiā)们又(yòu)在南(nán)半球建立(lì)了(le)一个(gè)几乎相(xiāng)同的(de)实验室，这(zhè)里的季(jì)节与(yǔ)之前(qián)的实验(yàn)室正好相反，而在这(zhè)里(lǐ)，地球穿过(guò)暗物质(zhì)流(liú)的运动(dòng)特征和第一个(gè)实验室是一样的。

因此，如果在(zài)这里可以得到相同的信号(hào)，就可(kě)以成为暗物(wù)质(zhì)所(suǒ)存在(zài)的(de)非常有(yǒu)力的(de)证据了。但(dàn)是由于(yú)这个实验室刚刚(gāng)建成不久，所(suǒ)以截至目前(qián)还无法提供相应的(de)数据支持。另外，在(zài)2025年(nián)，NASA将会发射(shè)一(yī)台新的望远(yuǎn)镜，这台太空望远镜叫做(zuò)“南希(xī)格(gé)雷(léi)斯罗曼”，它的主镜大小跟哈(hā)勃(bó)望远(yuǎn)镜相同，但它的(de)宽视场仪器(qì)提供的视野是哈勃(bó)红外仪(yí)器的100倍(bèi)。南希格雷斯(sī)罗曼太空望(wàng)远镜其中(zhōng)一个(gè)关键的用途就是探索暗物质背后的奥(ào)秘，对于探测的结果，我们(men)只能拭目以(yǐ)待了。费米(mǐ)实验室粒子天体物理中(zhōng)心的科(kē)学家丹琥(hǔ)珀和(hé)贾森斯(sī)特芬研(yán)究发现，如果暗物质(zhì)存在，它们极(jí)有可能(néng)拥有另一种神秘的效应，这种暗(àn)物(wù)质效应，会支持宇宙(zhòu)当中生命的诞生(shēng)，或者说(shuō)是生命进化的(de)一个重要因素。

如果这一理(lǐ)论得到进(jìn)一(yī)步的证(zhèng)实(shí)，那么遍(biàn)布宇宙(zhòu)当中的暗(àn)物(wù)质会(huì)不会意(yì)味着人类(lèi)并不孤单呢？或(huò)许(xǔ)在宇宙当中某(mǒu)个角落的行星上，暗物质(zhì)正在通过(guò)这样(yàng)的效应创造(zào)生命。当然，这(zhè)些(xiē)推论的大前提是要(yào)先(xiān)找到(dào)暗物质存在(zài)的(de)实际证据。那么小伙伴(bàn)们，你们觉得暗物质到底存不(bù)存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你(nǐ)的支持是我更新的(de)动力！

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