宇宙是“人为制造”的？为(wèi)何会(huì)存在科(kē)学无法(fǎ)解释(shì)的“暗(àn)物质”？暗(àn)物质又究竟(jìng)是什么？人(rén)类(lèi)为了寻找暗物质存在的(de)证(zhèng)据，科学家们在过(guò)去(qù)的几(jǐ)十(shí)年当(dāng)中进行了超过50次(cì)的长期实验，但(dàn)是却没有发(fā)现(xiàn)任何的有(yǒu)效证据。除了(le)一(yī)个地方，在1687年出版的自然哲学数学原理一(yī)书中，埃萨克牛顿发(fā)表了万有引力(lì)定律，它揭示了宇宙中天体运动的规(guī)律(lǜ)。往后的(de)几(jǐ)百(bǎi)年来，当天文学家们发(fā)现某些天体运行轨道出现(xiàn)异常，不符合万有(yǒu)引(yǐn)力定律的(de)时(shí)候，他们(men)就会知道，周围(wéi)一定有未知的天体通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥(ào)本(běn)勒维耶就(jiù)通过天王星运(yùn)行轨道(dào)的异常，推算并且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发现都是应用万有(yǒu)引力定律所取得重大天(tiān)文成(chéng)就的例子。但是(shì)这些发(fā)现都是在(zài)恒星(xīng)系统的尺度当(dāng)中(zhōng)，可当我们上升到星(xīng)系或者是星(xīng)团的尺度，事情(qíng)就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞(ruì)士的(de)物理(lǐ)学(xué)家弗里茨兹(zī)威基正在研究和测量后发星系团的质量(liàng)。这(zhè)是一(yī)个由数(shù)千个星系所组成的巨大星系团(tuán)，这些星系被引(yǐn)力束(shù)缚在一起。测量(liàng)星系团的质(zhì)量(liàng)一般会使用到两种方法，当两种方法结果一致(zhì)，就可以确定其质(zhì)量(liàng)的范围。

第一(yī)种是获(huò)得其"光度学(xué)的质(zhì)量"，需要的数据(jù)是(shì)测量(liàng)各个星(xīng)系的光(guāng)度(dù)。

第二(èr)种(zhǒng)是动力学(xué)质量的计算，是(shì)利(lì)用光谱红移测量星(xīng)系(xì)团中的各(gè)个星系相对于(yú)星(xīng)系团的运动速度。当测量结果出来(lái)之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是(shì)“光度(dù)学质量”的(de)400倍。这意味着，后发座星系团(tuán)有99%的质量消失了，或者说这99%的质量并不以可(kě)见光(guāng)的形式所存在(zài)，我们无法(fǎ)看到(dào)。最(zuì)诡(guǐ)异的是，在测量速度的(de)过程(chéng)中，兹(zī)威基发现(xiàn)星系(xì)团中很多星(xīng)系的速(sù)度比理论上要快得多(duō)，按照牛顿的运动学(xué)定律，仅靠这些可见星(xīng)系的质量所产生的引力是无法将它(tā)们(men)束缚(fù)在星系团内(nèi)的，它们早就应该被抛出(chū)星系团之外(wài)了(le)，除非有一(yī)种神秘(mì)的力量在起作用，这种力量来源于某(mǒu)种隐(yǐn)形的物质。

据此，兹维(wéi)基提出了这样部(bù)分不可见的暗质，它不发散光、吸光(guāng)、反射光，但(dàn)是它们却占据着宇(yǔ)宙中绝(jué)大部(bù)分的质量。只(zh功在当代利在千秋是什么意思，生态文明建设功在当代利在千秋是什么意思ǐ)是当时(shí)的人们对(duì)这样的(de)一种说法不屑一顾。

直到(dào)40年之(zhī)后，“暗(àn)物质”这个(gè)词才再(zài)一次出(chū)现(xiàn)。天文学(xué)家维(wéi)拉鲁宾和肯特福特在观(guān)测仙(xiān)女(nǚ)座星系(xì)中(zhōng)的恒星运动。理论(lùn)上来(lái)说，距离中(zhōng)心越(yuè)远的恒星在其轨道上的运行(xíng)速(sù)度(dù)就会越慢。但(dàn)是(shì)他们观测的结果却(què)让(ràng)人感到不可思议。

随着与(yǔ)中心距离的增加，恒星的旋转速度几乎保(bǎo)持(chí)不(bù)变。可是(shì)根据牛顿的万有引力定(dìng)律(lǜ)，在(zài)星(xīng)系当(dāng)中如果没有(yǒu)足(zú)够(gòu)大(dà)的(de)质量来吸引它们，这些外围(wéi)的恒星早(zǎo)就被(bèi)甩到(dào)宇宙当中(zhōng)了。基于这种现象，科(kē)学家们会使用一种相对标准(zhǔn)的方法来(lái)解(jiě)释暗物(wù)质(zhì)的存(cún)在，这种方法就(jiù)是测量(liàng)星系当(dāng)中气体在X轴上距(jù)离星系(xì)中心的距离(lí)，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速度。如果出现异(yì)常的结果(guǒ)，就认(rèn)为是(shì)由暗物质的力(lì)量(liàng)进入其中(zhōng)。

于是科学家们通过射电望远镜(jìng)测量(liàng)了距离星系中心更远距离的(de)氢元素，发现它(tā)们的旋转速度(dù)并不(bù)符合(hé)牛顿的(de)力(lì)学定律。我们的太(tài)阳系也不例外，太阳系位(wèi)于(yú)银河系的(de)第三悬臂之上，距离银(yín)河系(xì)中(zhōng)心2.6万光年，根据万有引(yǐn)力(lì)定律进行计(jì)算(suàn)，太阳系的运行速(sù)度应该是160千米/秒，但实(shí)际上，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒的速(sù)度围绕银河系旋转，这个实际速度远(yuǎn)远大于理(lǐ)论速度，那么产(chǎn)生(shēng)以上(shàng)这种(zhǒng)向心加速度(dù)的原(yuán)因很可能就(jiù)是存在着一种我们看不(bù)到的(de)物质，是这些暗物质的引力效应将星系聚(jù)集在了一(yī)起。

也(yě)是从(cóng)这时(shí)开(kāi)始，越(yuè)来越多(duō)的(de)研究(jiū)人(rén)员开(kāi)始相信(xìn)暗物质的存在。科(kē)学家根据(jù)星(xīng)系外恒星轨道的速(sù)度，估算在星系当(dāng)中暗物质的质量占整个星(xīng)系质量的(de)85%。但是，暗物质并不是唯(wéi)一可以解释这个(gè)现象的原因(yīn)。在一项新的研究(jiū)当中(zhōng)，科学(xué)家们发现(xiàn)，几乎(hū)没有引力效应的遥远恒星(xīng)之间，也会出现速度上的微小差异。另外，天(tiān)文学家还发(fā)现了一个反常(cháng)的星(xīng)系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系(xì)距离地球大约2.5亿光年，大(dà)小和银河(hé)系不多，但(dàn)是星系当中存在的恒星数量却只有银河系(xì)的千(qiān)分之一。

所以在理论上，该星(xīng)系必须存(cún)在暗(àn)物质，否则就会分崩(bēng)离析(xī)。但是(shì)科学家们(men)使(shǐ)用(yòng)最先进的望远(yuǎn)镜对(duì)其进行(xíng)了40个小(xiǎo)时的详细测(cè)量之(zhī)后，发现星系(xì)中的恒星运动(dòng)是可以用功在当代利在千秋是什么意思，生态文明建设功在当代利在千秋是什么意思正常的物(wù)质和力学定律来解释的。那么又(yòu)有(yǒu)人提(tí)出，也许(xǔ)该星(xīng)系(xì)的暗(àn)物质，已(yǐ)经被附近的(de)另(lìng)一个大星(xīng)系剥离了。奇怪的是，它的附近没(méi)有任(rèn)何星系存在(zài)。造成这(zhè)些现象的除了暗物质的(de)假说之(zhī)外，另一种可能就(jiù)是(shì)人类对引力的(de)理解还不(bù)够全面，引力(lì)很可能在不(bù)同尺度(dù)空间中的工作(zuò)方(fāng)式是(shì)不同的，这(zhè)意味着在行星系尺(chǐ)度中的(de)天体会沿着它们(men)的轨(guǐ)道(dào)，按(àn)照我们所理解的方式运(yùn)动。但是上升到功在当代利在千秋是什么意思，生态文明建设功在当代利在千秋是什么意思(dào)星系和(hé)星团(tuán)的尺度，引力之间的相互作用(yòng)则是不(bù)同(tóng)的方(fāng)式。对于在(zài)星系团之间(jiān)的(de)相互(hù)作用(yòng)，科学家还引(yǐn)入了外部场效(xiào)应的(de)概念(niàn)，指的(de)是在数百(bǎi)万光年的规模上，巨大(dà)的质量之间会产生对彼此特殊的效(xiào)果(guǒ)，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要对现在(zài)的物理定律进(jìn)行修正，这(zhè)些发(fā)现也让很多人认为暗物质假说理论就此终结。但是(shì)在宇宙(zhòu)当中还(hái)有(yǒu)关于暗物质存在的其他的理(lǐ)论证据，这些理论证据是蒙(méng)德理论(lùn)所没法解释的“引(yǐn)力透镜(jìng)”。

径向距离(lí)为37亿(yì)光年的(de)子(zi)弹星系团(tuán)，由两个碰(pèng)撞的(de)星系(xì)团所组(zǔ)成，类似这样的星团(tuán)，它们大部(bù)分的普通(tōng)质量都在星系(xì)的气体当(dāng)中。当星团以1000万公里/小时发(fā)生碰撞(zhuàng)的时候，星际气(qì)体的相互(hù)作用就会导致温度(dù)的(de)急(jí)剧升高，速(sù)度大幅(fú)降低(dī)。所以在理论上(shàng)，在碰撞之后，子弹星(xīng)系团(tuán)大部分的质量(liàng)将位于所有这些气体所在的中间区域。那(nà)么(me)我们(men)通(tōng)过什么来验证(zhèng)它的质量区(qū)域到底是不(bù)是集中在中间呢？前不(bù)久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望(wàng)远镜(jìng)传回了宇宙当中第一张全(quán)彩的高(gāo)清照(zhào)片，在照(zhào)片中(zhōng)我们可以明显(xiǎn)地(dì)看到很多星系似(shì)乎被拉伸产生了巨(jù)大的形变。其实这(zhè)些星系本身并不(bù)是真的被(bèi)扭曲了，也(yě)不是韦伯望远镜出了什么问(wèn)题，而是这样(yàng)极(jí)遥远的天(tiān)体(tǐ)和我(wǒ)们地(dì)球上(shàng)的(de)观测者之(zhī)间。被一个质量超级巨大的(de)天(tiān)体遮挡(dǎng)，这个超大质量的(de)东西的引力，会使(shǐ)身(shēn)后(hòu)更遥远星系的光都发生了扭曲。这个现象就是(shì)引力透(tòu)镜(jìng)效应。这个(gè)巨大(dà)的天体可能是超(chāo)大(dà)质量的(de)黑洞(dòng)或者是暗物(wù)质(zhì)。

所(suǒ)以当人(rén)们对(duì)子(zi)弹(dàn)星(xīng)系团观测的时候，发现它的大质量(liàng)区域并不是在中间，而是在两侧。所以最好的(de)解释方(fāng)法就(jiù)是当星团(tuán)发生(shēng)全部的(de)碰撞时，可被观测到(dào)的质(zhì)量气(qì)体(tǐ)被(bèi)卡在(zài)了中间，暗(àn)物质则直接通过了这个(gè)区(qū)域，并在两边形成了引力透镜(jìng)。对子弹星系团的引(yǐn)力透镜研究也被认为是暗物(wù)质存在的(de)迄今为止最好(hǎo)的理论证据。

除此之外，还(hái)有来自宇宙当中最古老的(de)光。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年(nián)之后，可见光终(zhōng)于可(kě)以畅通无(wú)阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿(yì)年之后，这些(xiē)光在宇宙空间(jiān)背景上留下(xià)了(le)各相同性的微波辐射。其中红色的部(bù)分表(biǎo)示温(wēn)度(dù)较高的区域(yù)，蓝色则(zé)表示(shì)相对较冷的(de)区(qū)域，但(dàn)实际(jì)上它们(men)之间(jiān)的温差只有万分之一。

科学家们通过对前景背(bèi)景(jǐng)分离(lí)后的二值图像进行(xíng)连(lián)通域提(tí)取和标(biāo)记之后发现，如果宇宙(zhòu)当中没有暗物质(zhì)，图形(xíng)看(kàn)起来不应(yīng)该是(shì)这样的，而随(suí)着暗(àn)物(wù)质的增加，一(yī)些峰值的幅度会减(jiǎn)小，才变得看起来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微波背景辐(fú)射的测量值(zhí)，我们需要的暗物质大约是普通物质(zhì)的5倍。这(zhè)个数(shù)字与解释星系当中恒星运(yùn)动(dòng)所需要的暗物质比(bǐ)例是一致(zhì)的(de)。这就意味着。

用了一个(gè)简单的理论框架，就很好地解释了很(hěn)多不(bù)同(tóng)的观测结果。而暗物(wù)质(zhì)的(de)本质就是宇宙当中存在着某种类型的粒子，它们不参与任何其他的电(diàn)磁作用(yòng)，只通(tōng)过引力来相互作用。所(suǒ)以如(rú)果能够(gòu)找到这(zhè)种粒子(zi)的(de)存在，就(jiù)相当于找到了暗物质存在的(de)实(shí)际证据。这种粒子到底是什么？科(kē)学家们已(yǐ)经提(tí)出了数十种的假想目标，而要寻找这些不同(tóng)的目标粒(lì)子所需(xū)要的实验方式也不相同(tóng)。在过去的(de)几十年当中(zhōng)，人类为了寻找这(zhè)些看不(bù)见(jiàn)、摸不到(dào)，几乎不(bù)会与常规物(wù)质相互作(zuò)用的“暗物(wù)质(zhì)”，科学家们已(yǐ)经(jīng)进行了超过50次的实验(yàn)，却没有任(rèn)何实质性(xìng)的(de)发(fā)现(xiàn)，除了一个地方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯(sī)山脉。

在(zài)山下(xià)1400米处的地下矿井(jǐng)当中(zhōng)，藏(cáng)着地球(qiú)上最(zuì)大的地学实验室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有(yǒu)一个三层楼高的探测器，一直(zhí)致力(lì)于寻找(zhǎo)暗物质粒子(zi)的(de)周期性(xìng)震荡。

自(zì)1997年以来(lái)，这里的(de)科学家声(shēng)称观(guān)测到(dào)了某种信号。经过了(le)20多年的数据收(shōu)集，人(rén)们发现(xiàn)了一个有趣(qù)的(de)事情。探测率会在每年的6月份达到峰值，然后在(zài)11月(yuè)降到最低，而且在20年当中每(měi)年都(dōu)是一样。一(yī)些科学家认(rèn)为(wèi)这可能是人类发现(xiàn)暗物(wù)质的第一个直接证据。

但是为什么暗物质会产(chǎn)生(shēng)周期性的年度信号(hào)呢？刚才我们讲了(le)太阳系正在(zài)以220公里(lǐ)/秒的(de)速度围绕着银河系进行移动，那么如果(guǒ)暗物质存在宇宙当中，这意(yì)味着我们也在以这样的(de)速度在穿越着暗(àn)物(wù)质流，这个过程中会产生相应(yīng)的振荡，同时地球(qiú)又以30公里/秒的(de)速(sù)度(dù)围(wéi)绕太阳(yáng)进行旋转。所(suǒ)以(yǐ)有半年的(de)时间(jiān)，地球围绕(rào)太阳的方向与太阳环绕银河系的方向是一致(zhì)的，而另外半年则与之相反。

而在6月份的时(shí)候，地(dì)球与太阳的方向正(zhèng)好(hǎo)达到完(wán)全一致，这是理论上地球穿越暗(àn)物(wù)质(zhì)流最(zuì)快的时段(duàn)。而在11月(yuè)份，又恰好达到了最慢值。尽管(guǎn)在实际的情况(kuàng)中，太阳系相对银河系(xì)的平面(miàn)呈现了60度的倾斜(xié)，但是这(zhè)并不影响这个理论的有效性。

因此科学家认为这可以用来解释(shì)，研究(jiū)人员们所观测(cè)到的周期性信号。当然(rán)也可能有其(qí)他(tā)的情况(kuàng)，造成这种年度周期信号的差(chà)异(yì)也可能(néng)是温度(dù)、湿度、土壤中的(de)水分、高山(shān)上的积雪，甚至连意大利游客(kè)的数量(liàng)也(yě)符合这个周期的规律。

所以，科学(xué)家(jiā)们又在南(nán)半球建立了一个几乎(hū)相(xiāng)同的实(shí)验室，这里的季节与之(zhī)前的实验室(shì)正(zhèng)好相反，而在这里(lǐ)，地(dì)球穿过暗物质(zhì)流的运(yùn)动特征和(hé)第一个实验室是一样的。

因此，如果在这里可以(yǐ)得到相同的信号，就可以(yǐ)成(chéng)为暗物(wù)质所存在的非常有力的证据了。但是由于这个(gè)实验室刚刚建成不(bù)久，所(suǒ)以(yǐ)截至目前还无法提供相应的数据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将(jiāng)会发射(shè)一台新(xīn)的望远镜(jìng)，这(zhè)台太(tài)空望远(yuǎn)镜(jìng)叫(jiào)做(zuò)“南希格雷(léi)斯(sī)罗曼”，它的(de)主镜大小(xiǎo)跟哈勃(bó)望远镜(jìng)相同，但它的(de)宽视场仪器提(tí)供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南(nán)希格雷斯罗(luó)曼(màn)太空(kōng)望远镜其中一个关键的用途就(jiù)是探索暗物质背后的奥秘，对于(yú)探测(cè)的(de)结果，我们只(zhǐ)能拭(shì)目以待了(le)。费(fèi)米(mǐ)实验室粒子天体物理中心的科学家丹(dān)琥珀(pò)和(hé)贾森斯特芬研究发现，如果暗物质存(cún)在(zài)，它(tā)们极有可(kě)能(néng)拥有另(lìng)一种神(shén)秘(mì)的效应，这种(zhǒng)暗物(wù)质效(xiào)应，会(huì)支持宇(yǔ)宙当(dāng)中生命的(de)诞生，或者说(shuō)是(shì)生命(mìng)进化的(de)一个重(zhòng)要因素。

如果这一理论得到进一步的证(zhèng)实，那么遍布(bù)宇宙当中的暗物质(zhì)会不会意(yì)味着人类并(bìng)不孤单呢？或许在宇宙当中(zhōng)某个(gè)角落的行星(xīng)上，暗物质正(zhèng)在通(tōng)过这样(yàng)的效应创(chuàng)造生命(mìng)。当然(rán)，这些推(tuī)论的大前提(tí)是要先找到(dào)暗物质存在(zài)的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到(dào)底存不存在呢？喜欢(huān)请点赞，你的(de)支持是我(wǒ)更新的动力！

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