宇宙是(shì)“人为制造”的(de)？为(wèi)何会存在科学无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什(shén)么？人类为了(le)寻(xún)找暗物质存在的证(zhèng)据，科学家们在(zài)过去的(de)几十年当中进(jìn)行了超过50次的长期实验(yàn)，但是却没有发(fā)现任(rèn)何的有效证据。除了一个地方，在(zài)1687年(nián)出(chū)版的自(zì)然哲学数学(xué)原理一书(shū)中，埃萨克牛顿发表(biǎo)了万(wàn)有引(yǐn)力定律，它揭示了宇宙中天体运(yùn)动的规(guī)律。往后(hòu)的(de)几(jǐ)百年来(lái)，当天文学家们(men)发现某(mǒu)些天体运行轨(guǐ)道(dào)出现异常，不符(fú)合万有引力定律的时候(hòu)，他(tā)们(men)就(jiù)会知道，周围(wéi)一定有未知(zhī)的天体通过引力(lì)在摄动它的轨道。比如在1846年(nián)，奥本(běn)勒维耶(yé)就(jiù)通过天王星(xīng)运行轨道的异常，推算并(bìng)且发现了海王星(xīng)的(de)存在(zài)。另外，哈雷彗星(xīng)、冥(míng)王星的发现(xiàn)都(dōu)是应用万有引(yǐn)力(lì)定(dìng)律(lǜ)所取(qǔ)得重大(dà)天文成就的例子(zi)。但(dàn)是这些发(fā)现都是在恒(héng)星系统的尺度当中，可(kě)当我们上升(shēng)到星(xīng)系或者是星团的(de)尺度，事情(qíng)就开始变得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的(de)物理(lǐ)学家(jiā)弗里(lǐ)茨兹(zī)威基(jī)正(zhèng)在研究(jiū)和测量后(hòu)发星(xīng)系团的质量(liàng)。这(zhè)是一个由数(shù)千(qiān)个星(xīng)系所组(zǔ)成的巨大星系(xì)团，这些(xiē)星(xīng)系被引力束(shù)缚(fù)在一(yī)起。测量星(xīng)系团的质量一般会使用到两(liǎng)种方法，当(dāng)两种方(fāng)法(fǎ)结(jié)果(guǒ)一致(zhì)，就可(kě)以确定其质(zhì)量的范围。

第(dì)一种是获得其(qí)"光度学(xué)的质量"，需要的数(shù)据是(shì)测量(liàng)各个星系的光度。

第二(èr)种(zhǒng)是(shì)动力(lì)学质量的计算，是利用光谱红移(yí)测(cè)量(liàng)星系(xì)团中的各个星系相对于星系团的运动速(sù)度。当测(cè)量结果出来之后，兹(zī)威(wēi)基彻底懵了，“动力学质(zhì)量”竟然(rán)是“光度学质(zhì)量”的400倍。这意味着(zhe)，后发座星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的(de)质量并不以可(kě)见光(guāng)的形式(shì)所存(cún)在，我们无法看到。最(zuì)诡异的是，在测量速度的过程(chéng)中(zhōng)，兹威基发现(xiàn)星(xīng)系团(tuán)中很多星系(xì)的速度比(bǐ)理论上要快得多，按照牛顿(dùn)的运(yùn)动学(xué)定律，仅靠这(zhè)些可见星系的质量(liàng)所产(chǎn)生(shēng)的(de)引力是无法(fǎ)将它们束缚在星系(xì)团内的(de)，它们早就应该(gāi)被(bèi)抛出(chū)星系团之外了，除(chú)非有(yǒu)一种神秘的力量(liàng)在起作用，这(zhè)种力量来源于(yú)某种隐形的物质。

据此，兹维基提出了这(zhè)样部分不可(kě)见的暗质，它(tā)不发散光、吸(xī)光、反(fǎn)射(shè)光(guāng)，但是它们却占据着宇宙中绝大部分的质量。只(zhǐ)是(shì)当(dāng)时的(de)人们对(duì)这样(yàng)的一(yī)种说法(fǎ)不屑(xiè)一(yī)顾(gù)。

直到40年(nián)之(zhī)后，“暗物质(zhì)”这个词(cí)才(cái)再一次出(chū)现。天文学家(jiā)维拉(lā)鲁宾和肯特福特(tè)在(zài)观(guān)测仙女(nǚ)座(zuò)星(xīng)系中的恒(héng)星运动。理论(lùn)上来说，距离中心越远的恒星在(zài)其轨道上的运(yùn)行速度就会越慢。但(dàn)是他们(men)观测的结果却让人(rén)感到不可(kě)思议。

随着与(yǔ)中心距离的增(zēng)加，恒星的旋(xuán)转速(sù)度(dù)几乎保持不变。可是根据牛顿的万有引(yǐn)力(lì)定(dìng)律(lǜ)，在星系(xì)当中如果没有足够大的质量来吸引它们(men)，这些外(wài)围的恒星(xīng)早就被甩到(dào)宇宙当中了。基(jī)于这(zhè)种(zhǒng)现象，科学家们(men)会(huì)使用一种相对标准的方法来解(jiě)释(shì)暗物质的存(cún)在，这(zhè)种方法就是测量星系当中(zhōng)气体在X轴上距(jù)离星系中心的(de)距离，以(yǐ)及在Y轴上气体的(de)旋转速度。如果出(chū)现异常的(de)结(jié)果，就(jiù)认(rèn)为是由暗物质的力量进入其(qí)中。

于是科学家们(men)通过射电望远镜测量(liàng)了(le)距离星系中心(xīn)更(gèng)远距(jù)离的氢元素，发(fā)现(xiàn)它(tā)们的旋转速度并不(bù)符合牛(niú)顿(dùn)的力(lì)学(xué)定(dìng)律。我们的太阳系也不例外，太阳系位于银河系的第三悬(xuán)臂(bì)之上，距离银河系(xì)中心2.6万(wàn)光年，根据(jù)万有引力定律(lǜ)进(jìn)行计算，太阳(yáng)系的运行速度应该是160千(qiān)米/秒(miǎo)，但实际(jì)上，太(tài)阳系正(zhèng)在(zài)以220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这个实际(jì)速度远远大于理论速度(dù)，那么产生以上这种向心加速(sù)度(dù)的原因很可能(néng)就是存在着一种(zhǒng)我们看不到(dào)的物(wù)质，是这些暗物质(zhì)的(de)引(yǐn)力效应将星系聚(jù)集(jí)在了一起。

也(yě)是从这时(shí)开(kāi)始(shǐ)，越来越多的(de)研究人员开始(shǐ)相信暗物质的存在。科学家根据星系外恒星轨道的速度，估算(suàn)在(zài)星系当中暗物质的质量占整个星系质量的85%。但(dàn)是(shì)，暗(àn)物质并不是(shì)唯(wéi)一(yī)可(kě)以解释这个(gè)现象(xiàng)的(de)原(yuán)因。在一(yī)项新的研究当中，科学家(jiā)们发现，几乎没有引(yǐn)力效应(yīng)的遥远(yuǎn)恒星(xīng)之间，也会出现速度上的(de)微(wēi)小差异。另外，天文学家还发现(xiàn)了(le)一个反常(cháng)的(de)星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距离地球大(dà)约2.5亿光年，大小和银(yín)河系不(bù)多(duō)，但(dàn)是星(xīng)系当中(zhōng)存在(zài)的恒星数量却只有银河系的千分之(zhī)一(yī)。

所以在理(lǐ)论上(shàng)，该(gāi)星系(xì)必(bì)须存(cún)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(xiáng)细测量之后，发现(xiàn)星系(xì)中的恒星运动是可以用正常(cháng)的(de)物质和力学定律来解释的。那么又有人提出，也许该星系的暗(àn)物(wù)质，已经被附近的另一个大(dà)星系剥离了(le)。奇怪的是(shì)，它的(de)附近(jìn)没(méi)有任何星系存在(zài)。造成这些现象的除了暗物质的假说(shuō)之外，另一种(zhǒng)可能就是人(rén)类对引(yǐn)力(lì)的(de)理(lǐ)解还(hái)不够全面，引力很可能在不同尺度空间中的工作方(fāng)式是不同的，这意味(wèi)着在行星系尺度中的(de)天(tiān)体会沿(yán)着它们的(de)轨道，按(àn)照(zhào)我们(men)所(suǒ)理解的方(fāng)式(shì)运动(dòng)。但(dàn)是上升到星系和(hé)星团的尺度，引力之间的(de)相互作用则是不同的方式。对于(yú)在星系团之间的相互作用，科学家还(hái)引入(rù)了外部场效应的概念，指的是在数百万光(guāng)年的规模(mó)上，巨大的(de)质量之间会(huì)产生对彼此特殊(shū)的效果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德理(lǐ)论成立(lì)，这意(yì)味着我们需(xū)要对现在(zài)的物理定律进行修正，这些发现也让很多人认(rèn)为(wèi)暗物质假(jiǎ)说理论就(jiù)此终结。但是在宇宙当中还有关于(yú)暗物质存(cún)在的其他的(de)理论(lùn)证(zhèng)据，这些理论(lùn)证据是蒙德理(lǐ)论所没(méi)法(fǎ)解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿(yì)光年的子弹(dàn)星系团(tuán)，由两个碰(pèng)撞(zhuàng)的星(xīng)系(xì)团所组成，类似(shì)这样(yàng)的星团，它们大(dà)部分的(de)普通质量(liàng)都在(zài)星系的(de)气体当(dāng)中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的(de)时(shí)候，星际气(qì)体(tǐ)的相互(hù)作用就(jiù)会导致温(wēn)度的急剧升(shēng)高，速度大幅降低(dī)。所以在理论上，在碰撞之(zhī)后(hòu)，子弹(dàn)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。那么(me)我们通过什么来验证(zhèng)它(tā)的质量区域到底是(s法西斯国家有哪几个hì)不是集(jí)中在中间呢？前不久，詹姆(mǔ)斯(sī)韦(wéi)伯太空望远镜(jìng)传(chuán)回了宇宙(zhòu)当中第一张全彩(cǎi)的高清照(zhào)片，在(zài)照片(piàn)中我们可以明显地(dì)看(kàn)到很多(duō)星系似(shì)乎被(bèi)拉(lā)伸产生了巨大(dà)的(de)形(xíng)变。其实(shí)这些星系本身并不是真的(de)被扭曲(qū)了，也不(bù)是韦伯(bó)望远(yuǎn)镜出了什么问(wèn)题，而是这(zhè)样(yàng)极遥远的天体和我们地球上(shàng)的观测者之间。被一个质量超(chāo)级巨大的天(tiān)体遮挡，这个超大质(zhì)量的东西的引力(lì)，会(huì)使身后更遥远星系的光都发生了扭曲。这(zhè)个现象(xiàng)就(jiù)是引(yǐn)力透镜效应。这个巨(jù)大(dà)的(de)天(tiān)体可能是超大质量的黑洞或(huò)者是暗物质。

所(suǒ)以当人们对(duì)子弹星系团观测的时候，发现它的大质量(liàng)区域(yù)并不是(shì)在中间，而是在两(liǎng)侧。所以(yǐ)最(zuì)好的解释方法就是当星团(tuán)发生全部(bù)的(de)碰撞时，可被观测到的质量气体被卡在了中间，暗物质(zhì)则直接通(tōng)过了这个区域，并在(zài)两(liǎng)边(bi法西斯国家有哪几个ān)形成了引力透(tòu)镜。对子弹星系团的引力透(tòu)镜研究也被(bèi)认为是暗(àn)物(wù)质存(cún)在的迄(qì)今(jīn)为止最(zuì)好的(de)理论(lùn)证据。

除此之外，还有来自宇宙(zhòu)当中最(zuì)古老的(de)光。从宇宙大爆(bào)炸开(kāi)始，38万年之(zhī)后，可见(jiàn)光终于可以畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经过(guò)了130多亿年之(zhī)后，这(zhè)些光(guāng)在(zài)宇宙空间背景上(shàng)留下(xià)了各相同性的微波辐射。其(qí)中红色的部分表(biǎo)示温度较高的区域(yù)，蓝色则表示相对(duì)较冷的(de)区域(yù)，但实际上它们之间的温差只有万分之(zhī)一(yī)。

科学家们(men)通过(guò)对前(qián)景(jǐng)背景(jǐng)分离后的二值图像进行连通域(yù)提取和标记之后发现(xiàn)，如果宇(yǔ)宙当中(zhōng)没有暗物质，图(tú)形看起来不应该是这样的，而随着暗物质(zhì)的增加，一些峰值(zhí)的(de)幅度会减小，才变得看(kàn)起来(lái)“和谐(xié)”。为了匹配(pèi)宇(yǔ)宙微波(bō)背(bèi)景辐射的测(cè)量值，我们需要的(de)暗物质大约是普通物(wù)质的(de)5倍。这(zhè)个(gè)数字(zì)法西斯国家有哪几个与(yǔ)解释(shì)星系当中恒星运动所需要的暗物质比例是一致的。这就意味(wèi)着。

用(yòng)了(le)一个简单的(de)理论框(kuāng)架，就很好地解释了很多不同(tóng)的(de)观测结(jié)果。而暗物质的本质就是(shì)宇宙(zhòu)当中存在着某种(zhǒng)类型的粒子，它们不参与任何其他的电磁作用(yòng)，只(zhǐ)通过引(yǐn)力来相互(hù)作(zuò)用。所以(yǐ)如果能够找到这种粒子的(de)存在，就相当于找(zhǎo)到了暗物质(zhì)存(cún)在(zài)的实际证据。这种粒子到底是什么？科(kē)学家们已经(jīng)提出了数十种的假想目标，而要(yào)寻找这些不同的目标(biāo)粒(lì)子所需(xū)要的实(shí)验方式也不相同。在过去(qù)的几十年(nián)当中，人类(lèi)为了(le)寻找(zhǎo)这(zhè)些看(kàn)不见、摸不(bù)到，几(jǐ)乎不会与常(cháng)规物质相互作用的“暗物(wù)质(zhì)”，科学家们(men)已经进行(xíng)了超过50次的实验，却没有任何实质(zhì)性(xìng)的发现(xiàn)，除了(le)一个地方，意大利的格兰萨索山(shān)，隶属于阿(ā)尔卑斯山(shān)脉。

在(zài)山下1400米(mǐ)处的地下矿(kuàng)井(jǐng)当中，藏(cáng)着地球上最大(dà)的地学实验室，这个(gè)实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有一个三层(céng)楼(lóu)高的探测(cè)器，一直(zhí)致力于(yú)寻找暗物质粒子的周期性震(zhèn)荡(dàng)。

自1997年以来，这(zhè)里的科学家声称观(guān)测到了某种信号。经过(guò)了20多年的(de)数据收集，人(rén)们发现了(le)一个有趣的(de)事情。探测率会在每年的6月份达到峰值，然后(hòu)在(zài)11月降到最低，而且在20年(nián)当(dāng)中每年都是一样。一些(xiē)科学(xué)家认为这可能是人类发现暗(àn)物(wù)质(zhì)的第一个直接证据。

但是(shì)为什么暗物(wù)质会产(chǎn)生周期性的年度信(xìn)号(hào)呢？刚(gāng)才我们(men)讲了太(tài)阳系正(zhèng)在以220公(gōng)里/秒的速度(dù)围(wéi)绕着银(yín)河(hé)系(xì)进行(xíng)移动，那么(me)如(rú)果暗物质存在宇宙当中，这意味着我们(men)也在以这样的(de)速度在穿越着(zhe)暗物质(zhì)流，这个(gè)过(guò)程(chéng)中会产(chǎn)生相应的振荡，同时地(dì)球(qiú)又以30公里(lǐ)/秒(miǎo)的速度围绕太阳进行旋转。所(suǒ)以有半(bàn)年的时(shí)间，地球围绕太阳(yáng)的方向与(yǔ)太(tài)阳环绕(rào)银河系的方向是一致的，而另外半(bàn)年则与之相反。

而在6月份(fèn)的时(shí)候，地球与太阳(yáng)的(de)方向正(zhèng)好达到完全(quán)一致，这是理论上地球穿越(yuè)暗物质流最快(kuài)的时段。而(ér)在11月份(fèn)，又恰好达到了最(zuì)慢值。尽管在实际的情况中，太阳(yáng)系相对银河系的(de)平面呈现了(le)60度的(de)倾斜(xié)，但是(shì)这并不影响这个理论的有效(xiào)性(xìng)。

因此(cǐ)科学家认为这可(kě)以用来解释，研究人员们所观(guān)测到(dào)的周期性信号。当然也可能有其他的情况，造成这种(zhǒng)年度周(zhōu)期信号的差异也可能是温度、湿度、土壤中的(de)水(shuǐ)分、高山上(shàng)的积雪，甚至连意大利游客(kè)的数量也符合这个周期的规(guī)律。

所(suǒ)以，科学家(jiā)们(men)又在南半球建立了一个几乎相同(tóng)的实验室，这里的季节与(yǔ)之(zhī)前的实验室正好(hǎo)相反，而在这里，地球穿过暗物质(zhì)流的(de)运动(dòng)特征和(hé)第一个实验室是一(yī)样的。

因此，如果在这里可以得到(dào)相(xiāng)同的(de)信(xìn)号，就可(kě)以成为暗物(wù)质所存在的非常(cháng)有力的(de)证据了。但(dàn)是由(yóu)于这个(gè)实验室刚刚建成不(bù)久，所以截至目(mù)前还无法提供相应的数据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会(huì)发射(shè)一台新的望(wàng)远镜，这台(tái)太空望(wàng)远镜叫做(zuò)“南希格雷斯(sī)罗曼”，它(tā)的(de)主镜大小跟哈勃望远镜相(xiāng)同，但(dàn)它的宽(kuān)视场仪器提供的(de)视(shì)野是哈勃红(hóng)外仪(yí)器的100倍。南(nán)希(xī)格雷斯罗(luó)曼太空望远镜其中一个关键(jiàn)的用途(tú)就是探索暗物质背后的奥秘，对于探(tàn)测(cè)的(de)结果，我们只能拭目以(yǐ)待(dài)了。费米实(shí)验室粒子天体物理中心的(de)科(kē)学家丹琥珀和贾森斯特(tè)芬研究发现，如果暗物质存在，它(tā)们(men)极有(yǒu)可能(néng)拥有另一种(zhǒng)神秘的效应，这种(zhǒng)暗(àn)物质效应，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(zhòng)要因素。

如果这一理(lǐ)论(lùn)得(dé)到进一步的证(zhèng)实，那么遍布宇宙当中的暗(àn)物质(zhì)会不(bù)会意味着人(rén)类并不孤单呢？或许在宇宙(zhòu)当(dāng)中某个角(jiǎo)落的行星上，暗物质(zhì)正在通过这样(yàng)的(de)效应创造生命。当然，这些推(tuī)论(lùn)的大前提是要先(xiān)找到(dào)暗(àn)物(wù)质(zhì)存在的实际(jì)证(zhèng)据(jù)。那么小伙伴(bàn)们，你们(men)觉得暗(àn)物质到(dào)底(dǐ)存不存在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支持是我(wǒ)更新的动力！

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