宇(yǔ)宙是“人为制造”的？为何会(huì)存在科学无法解释的(de)“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类为(wèi)了寻找暗(àn)物质存在的证据，科(kē)学家(jiā)们在过(guò)去的几十(shí)年当中进行了超过50次的长期实(shí)验，但是却没有发现任何(hé)的有效证据。除了一个地方，在1687年出版的自然哲学数学原理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿(dùn)发表了万有引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙中天体运动的规(guī)律。往后(hòu)的几百年来，当天(tiān)文学家们(men)发现某(mǒu)些天体运(yùn)行轨(guǐ)道出(chū)现(xiàn)异常，不符合万(wàn)有(yǒu)引(yǐn)力定律的时候，他们(men)就会知道，周(zhōu)围(wéi)一定有未知的(de)天体通(tōng)过引力在摄动它的轨道(dào)。比如在1846年，奥(ào)本勒维耶就(jiù)通(tōng)过天王星运行轨(guǐ)道的异常，推算并(bìng)且发(fā)现(xiàn)了海王星的(de)存在。另外，哈(hā)雷彗星(xīng)、冥王星的发现(xiàn)都是应用万有引力(lì)定(dìng)律所(suǒ)取得重大(dà)天(tiān)文成就的例子。但是这些发现都(dōu)是在恒星系统的尺(chǐ)度当中，可当我们上升(shēng)到星系或者是星团的尺度，事情就开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨(cí)兹(zī)威(wēi)基(jī)正在研(yán)究和(hé)测量后(hòu)发星系团的质(zhì)量。这是一个由数千个星系所组成的(de)巨(jù)大星系团，这些星(xīng)系被引力束缚在一(yī)起。测(cè)量星系团的(de)质量一般会使用到两种方法，当两种(zhǒng)方(fāng)法结果一(yī)致(zhì)，就可以确定其(qí)质量的范围。

第一种(zhǒng)是获得其"光度(dù)学的质量"，需(xū)要(yào)的(de)数据是测量各个星系的光度(dù)。

第二种是动力学质(zhì)量的计算，是利用光(guāng)谱红移测量星系团(tuán)中的各(gè)个星系相对于星系团(tuán)的运动速度。当(dāng)测量结(jié)果出来之后，兹威(wēi)基彻(chè)底懵了，“动(dòng)力学(xué)质量”竟然是(shì)“光(guāng)度学质量”的400倍(bèi)。这意(yì)味着(zhe)，后发座(zuò)星系(xì)团(tuán)有99%的(de)质量消(xiāo)失了，或(huò)者说这99%的质量并不以(yǐ)可(kě)见(jiàn)光(guāng)的形(xíng)式所存在(zài)，我(wǒ)们(men)无(wú)法看到。最(zuì)诡异的是(shì)，在测量速度的(de)过(guò)程中(zhōng)，兹威基发现星系团中(zhōng)很多星系的速度比理论上要(yào)快得(dé)多，按(àn)照牛顿的运动学定(dìng)律，仅(jǐn)靠这些(xiē)可(kě)见星系的质量所产生的(de)引力是无法(fǎ)将它们束缚(fù)在星系团内的(de)，它们(men)早就应该被抛出星系(xì)团(tuán)之外(wài)了，除(chú)非(fēi)有(yǒu)一种神秘的力量在起作用，这种(zhǒng)力量来源于某种隐形的(de)物质(zhì)。

据此，兹维(wéi)基提(tí)出了这样部分不可见的暗质，它(tā)不发(fā)散光、吸(xī)光、反射(shè)光，但是它们却占(zhàn)据着(zhe)宇宙中绝大部分的质量(liàng)。只是当时的(de)人(rén)们对这样的一种说(shuō)法不屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗物质(zhì)”这个(gè)词才再一次出现(xiàn)。天(tiān)文学家维拉(lā)鲁宾(bīn)和肯(kěn)特福特在观测(cè)仙女座星系中的恒星运动。理论(lùn)上来说，距离中心(xīn)越远的恒星在(zài)其(qí)轨道上的运(yùn)行速度就会越慢。但是他们观测的结果(guǒ)却(què)让人感(gǎn)到(dào)不(bù)可思议。

随着与中心距离的增加，恒星(xīng)的(de)旋转速度(dù)几乎(hū)保持不变。可(kě)是(shì)根(gēn)据牛顿的万(wàn)有引力定(dìng)律，在星系当中(zhōng)如果没有(yǒu)足够大的质量(liàng)来吸引它们，这(zhè)些外围的恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于这种现(xiàn)象，科学家们会使用一种相对标准的方法来(lái)解释暗物质的(de)存在，这种方(fāng)法就(jiù)是测量星系(xì)当中气体在X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常的结果，就认为是由(yóu)暗物质的力量进(jìn)入(rù)其中。

于是科(kē)学家们(men)通过射电望远镜(jìng)测量了距离星系中心(xīn)更远(yuǎn)距离的氢元素(sù)，发(fā)现它们的旋转速度并不符合牛顿的力(lì)学定(dìng)律(lǜ)。我们(men)的(de)太阳系(xì)也不例外，太(tài)阳系位于(yú)银河(hé)系的第三悬臂之(zhī)上(shàng)，距离(lí)银河系中心2.6万光年，根据万有引力定律进(jìn)行计算(suàn)，太阳(yáng)系的运(yùn)行速度应该(gāi)是(shì)160千(qiān)米(mǐ)/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒(miǎo)的速度(dù)围绕银河(hé)系旋转，这个(gè)实际速度远远大(dà)于理论速度，那么产生以上这(zhè)种向(xiàng)心加速度的原因很(hěn)可(kě)能就是(shì)存在着(zhe)一种我们看不到(dào)的物质(zhì)，是(shì)这些暗(àn)物(wù)质的引力效应将星(xīng)系聚集在了(le)一(yī)起。

也是从这时开(kāi)始，越来(lái)越多的研究人员开始相(xiāng)信暗(àn)物质的存世态炎凉是什么意思，人心冷暖世态炎凉下一句是什么在。科(kē)学(xué)家根(gēn)据(jù)星系(xì)外恒星轨道的速(sù)度，估算(suàn)在(zài)星系当中暗物(wù)质的质量占整个(gè)星系质(zhì)量的85%。但是(shì)，暗物(wù)质并不(bù)是唯一(yī)可以解释这(zhè)个现象(xiàng)的原因。在(zài)一项新的研究当(dāng)中，科学家们发(fā)现，几(jǐ)乎没有引力效(xiào)应的遥远恒星之(zhī)间(jiān)，也会出现速度上的微(wēi)小差异。另(lìng)外，天文(wén)学家还发现了一个反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离(lí)地球(qiú)大约(yuē)2.5亿光(guāng)年，大小和银河系(xì)不多，但是星系当(dāng)中存(cún)在的恒(héng)星数(shù)量却(què)只有银河系(xì)的千分之(zhī)一。

所以在理论上，该星系必须存在暗物(wù)质，否则就会分崩离析。但是科学家们使用最先进的望远镜对其进行了40个小时的详细测量(liàng)之后，发(fā)现星(xīng)系中的(de)恒星运动是可以用正常的物(wù)质和(hé)力(lì)学定律来解(jiě)释(shì)的。那么又有人提出，也许该(gāi)星系的暗物质，已经被附近的另一个大(dà)星系剥离了。奇(qí)怪的是(shì)，它的附近(jìn)没有任何星系存在。造成这些现象(xiàng)的除了暗物质的假说之(zhī)外(wài)，另(lìng)一种可能就是人类对(duì)引(yǐn)力的理解还不够(gòu)全面(miàn)，引力很可能在不同尺(chǐ)度空间(jiān)中的工作方式是不同的，这意味着在行星(xīng)系尺度中的天体(tǐ)会沿(yán)着它们的轨道，按(àn)照我们所理解的方式(shì)运动。但是上升(shēng)到星系(xì)和星团的尺度(dù)，引(yǐn)力之间(jiān)的相互作用则是(shì)不(bù)同的(de)方(fāng)式。对于(yú)在星系团之间的相互作用，科学家还引入了外部场(chǎng)效应的概念，指的是在数百万光年的规(guī)模上，巨大的质量(liàng)之间会(huì)产(chǎn)生对彼此特殊的(de)效果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果(guǒ)MON世态炎凉是什么意思，人心冷暖世态炎凉下一句是什么D蒙德(dé)理论成立，这意味着我们需(xū)要(yào)对(duì)现在的物理(lǐ)定(dìng)律进行修正，这些发(fā)现也让(ràng)很多人认为暗(àn)物(wù)质(zhì)假说(shuō)理论就(jiù)此终结(jié)。但是(shì)在(zài)宇宙当(dāng)中还有关(guān)于暗物质存(cún)在的其他的理论证(zhèng)据，这些(xiē)理论证据(jù)是蒙德理论(lùn)所(suǒ)没法解释的(de)“引力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光(guāng)年(nián)的子(zi)弹星系团，由两个碰撞的星系(xì)团所组成(chéng)，类似这(zhè)样的(de)星团，它们大部分的(de)普通质(zhì)量(liàng)都在(zài)星系的气体当(dāng)中。当星团以1000万公里/小时发(fā)生碰撞(zhuàng)的时候，星(xīng)际气体的(de)相互(hù)作用就会导致(zhì)温度的(de)急剧升高，速度(dù)大幅降(jiàng)低。所以(yǐ)在理(lǐ)论(lùn)上，在(zài)碰撞之后，子弹星系团大(dà)部分的质量将位(wèi)于所(suǒ)有这些气体所在的中(zhōng)间区域。那(nà)么我们通过什么来(lái)验证它的质(zhì)量区域到底是不是集中在中间(jiān)呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯(sī)韦(wéi)伯太(tài)空望远镜(jìng)传回了宇宙当中第一张全彩(cǎi)的(de)高清(qīng)照片，在照片中(zhōng)我们可以明显地(dì)看到很多(duō)星系似乎(hū)被(bèi)拉伸产生了巨大的形变。其实这些(xiē)星系本身并不是真的(de)被扭曲了，也(yě)不(bù)是韦伯望(wàng)远(yuǎn)镜出了什(shén)么问题，而(ér)是这样极遥远的天(tiān)体(tǐ)和(hé)我们地球上的观(guān)测者之间。被一个质(zhì)量(liàng)超级巨大的(de)天体遮挡，这(zhè)个超大质量(liàng)的(de)东西的引力，会使身(shēn)后更(gèng)遥远星系(xì)的(de)光都发生(shēng)了扭曲(qū)。这个现象就是(shì)引力透(tòu)镜效(xiào)应。这个巨(jù)大的天体可(kě)能(néng)是超大质(zhì)量的黑(hēi)洞(dòng)或者是暗物质(zhì)。

所以当人们对子弹(dàn)星系团观测的(de)时候，发(fā)现它的大质量(liàng)区(qū)域并不是(shì)在中(zhōng)间，而是在(zài)两侧。所以最好的解释方法就(jiù)是当星团(tuán)发(fā)生全部的碰撞(zhuàng)时，可被(bèi)观测(cè)到的质量气体被(bèi)卡在(zài)了中间，暗物质则(zé)直接通(tōng)过了(le)这个区域，并在(zài)两边形成了引力透(tòu)镜。对子弹星(xīng)系团(tuán)的(de)引力透镜研(yán)究(jiū)也(yě)被(bèi)认为是暗物质存在的迄今为止最好的理论证(zhèng)据(jù)。

除此之外，还有来自宇宙当(dāng)中最古老的光。从(cóng)宇(yǔ)宙大爆(bào)炸开始(shǐ)，38万年之后，可见光(guāng)终(zhōng)于可以畅(chàng)通(tōng)无阻地穿越(yuè)在宇宙当中了。经过了(le)130多(duō)亿(yì)年(nián)之后，这些光在宇(yǔ)宙(zhòu)空间背景(jǐng)上留下了各相同(tóng)性的微(wēi)波辐射。其中红色的部分表(biǎo)示温度较高的区域，蓝色(sè)则(zé)表示相对较冷(lěng)的(de)区域，但实际(jì)上它们之间(jiān)的温差(chà)只有万分(fēn)之(zhī)一。

科学(xué)家(jiā)们(men)通过对前(qián)景背景分离(lí)后的二值图像进行连通域提取和标记(jì)之后发现(xiàn)，如果宇宙当(dāng)中没有暗物质，图形看起来不应该(gāi)是这(zhè)样的，而随(suí)着暗物质的增(zēng)加，一些峰值的幅度(dù)会(huì)减(jiǎn)小，才(cái)变得看起来(lái)“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的(de)测量值，我们(men)需要的暗物质大约是普通物质的5倍。这个数字与解释星系当中恒星运(yùn)动所需要(yào)的暗(àn)物(wù)质(zhì)比例是一致的(de)。这就意(yì)味着(zhe)。

用(yòng)了一个(gè)简单的理论框(kuāng)架，就(jiù)很好(hǎo)地解释了(le)很多不同的观(guān)测结(jié)果。而暗物质(zhì)的本质就是宇宙当中(zhōng)存在着某种类(lèi)型的粒子，它们不参与任何其他的电磁作用，只通(tōng)过引(yǐn)力来(lái)相互作用。所以如果能够找(zhǎo)到这种粒(lì)子的存在，就相(xiāng)当于找到了(le)暗物质存在的(de)实际证据。这种粒子到底是(shì)什么？科学家们已(yǐ)经提出(chū)了(le)数十种的(de)假想目标，而要寻(xún)找这些不同(tóng)的目标粒子所需要的(de)实验方式也(yě)不相同。在过去的(de)几十年当中，人类为了寻找这些看不(bù)见、摸不(bù)到，几乎不(bù)会与常规(guī)物质(zhì)相互(hù)作(zuò)用的“暗物质”，科学家们已经进(jìn)行了超过50次的实验，却没有任(rèn)何(hé)实质性的发现，除了一(yī)个地方(fāng)，意大利的格兰萨索山，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处(chù)的地下(xià)矿(kuàng)井当(dāng)中，藏着地球(qiú)上最大的地(dì)学(xué)实(shí)验(yàn)室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼(lóu)高的探测器(qì)，一直致(zhì)力于寻找暗(àn)物质粒(lì)子的周期(qī)性震荡。

自1997年以来，这里的(de)科学(xué)家(jiā)声称(chēng)观测到(dào)了某种信号。经过了20多年的数据(jù)收集(jí)，人们发现了一个(gè)有趣的(de)事(shì)情。探测率会在每年的(de)6月份达(dá)到峰值，然后(hòu)在11月降(jiàng)到(dào)最低，而且(qiě)在20年当中每年都是一样(yàng)。一些科学家(jiā)认(rèn)为这可能是人(rén)类发现暗物质的(de)第(dì)一个(gè)直接证据(jù)。

但是为什(shén)么暗物质会产生周期性的(de)年度信号呢？刚(gāng)才(cái)我(wǒ)们讲了(le)太阳系正在以220公里(lǐ)/秒(miǎo)的速(sù)度围绕着银河系进行移动，那(nà)么如果暗(àn)物质存(cún)在(zài)宇宙当中(zhōng)，这(zhè)意味着我们也在(zài)以这样的(de)速(sù)度在(zài)穿(chuān)越(yuè)着暗物质流(liú)，这个过程中(zhōng)会产生相应的振荡，同(tóng)时地球(qiú)又(yòu)以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以(yǐ)有半年的时间，地球(qiú)围绕太阳的方向(xiàng)与太阳环(huán)绕(rào)银(yín)河系(xì)的方向是一致的，而另外半年则与(yǔ)之相反。

而在6月份的时候，地球(qiú)与太阳的方向(xiàng)正好达到完全(quán)一致，这是理论上地球穿(chuān)越暗(àn)物质流(liú)最快的时段。而在11月(yuè)份，又恰好达到了最慢值。尽(jǐn)管在实际的(de)情况中，太阳(yáng)系相对银河系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并(bìng)不影(yǐng)响这个(gè)理论的(de)有效性。

因(yīn)此(cǐ)科学家(jiā)认为(wèi)这可(kě)以用来(lái)解释，研究人员们所观测到的周期(qī)性信(xìn)号。当然也可能有其他的情况，造(zào)成这种年度周期(qī)信号的差异也可能是温(wēn)度、湿度、土壤中的(de)水分、高山上(shàng)的(de)积雪，甚至连意大利游客的数量也符合这个周期的规(guī)律。

所(suǒ)以，科学家们(men)又在南半球建立了一个几乎相同的实验室，这(zhè)里的季节(jié)与(yǔ)之前的(de)实验室正好相(xiāng)反，而(ér)在这里，地球穿过(guò)暗物质流的运动特(tè)征和第(dì)一个实验室是一样的(de)。

因此(cǐ)，如果在这里可以得到相(xiāng)同的(de)信(xìn)号，就可(kě)以成为暗物质所存在的非常有力的证据了。但是由(yóu)于(yú)这个实验室刚刚建(jiàn)成(chéng)不久，所以截至目前还无法提(tí)供(gōng)相应的数(shù)据(jù)支持。另外，在(zài)2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新(xīn)的望(wàng)远(yuǎn)镜，这(zhè)台(tái)太空望远镜叫做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它的主镜大小跟(gēn)哈勃(bó)望远(yuǎn)镜(jìng)相(xiāng)同，但它的宽(kuān)视(shì)场仪器提供的视野是(shì)哈勃红(hóng)外仪器的100倍(bèi)。南希(xī)格雷(léi)斯罗曼太空望远镜其中一个(gè)关键的用途就是探(tàn)索(suǒ)暗物质背后(hòu)的奥秘，对于探测(cè)的结果，我们只能拭目以待了。费米实验室粒子天(tiān)体物理中心(xīn)的科(kē)学家(jiā)丹琥珀和贾森斯特芬研究发现(xiàn)，如果暗物质存在，它们极有(yǒu)可能(néng)拥有另一种神(shén)秘(mì)的(de)效(xiào)应，这(zhè)种暗物(wù)质效应，会(huì)支持宇宙当中生命的诞(dàn)生，或(huò)者说(shuō)是生命进(jìn)化的(de)一个重要因素(sù)。

如(rú)果这(zhè)一理论得到进一步的(de)证(zhèng)实，那(nà)么遍布宇宙当中的(de)暗物质会(huì)不会意味着(zhe)人类并不孤单呢？或(huò)许(xǔ)在宇宙当(dāng)中某(mǒu)个角落的(de)行星上(shàng)，暗物质正(zhèng)在通过这(zhè)样(yàng)的效(xiào)应创造生命。当然，这(zhè)些推论(lùn)的大前提是要先(xiān)找到暗物(wù)质存在的实际(jì)证(zhèng)据。那么小(xiǎo)伙(huǒ)伴们，你(nǐ)们觉得暗物(wù)质到底存不存(cún)在呢(ne)？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是我(wǒ)更新(xīn)的动力！

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