宇宙是“人(rén)为(wèi)制造”的？为(wèi)何会存在科学无(wú)法解释的(de)“暗物质”？暗物(wù)质又究竟是什么？人类(lèi)为(wèi)了寻找暗物(wù)质存在的证据，科学家们在过去的几十年当中进行了超过50次的长期实验，但是却没有发现任何的有效(xiào)证据(jù)。除了一个地(dì)方，在1687年出版的自然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿发表(biǎo)了万有引力定律，它揭示了宇宙中天体运动的规(guī)律。往后的几(jǐ)百年来，当(dāng)天(tiān)文(wén)学家们发现某些天体运行轨道出现异常，不符(fú)合万(wàn)有引力定(dìng)律的时候，他们就会知道，周围一定有(yǒu)未知的(de)天体通过引力在摄(shè)动它的轨道。比(bǐ)如在(zài)1846年，奥(ào)本勒维(wéi)耶就通过天王星运行轨道的异常(cháng)，推算并且发现了海王(wáng)星(xīng)的存在(zài)。另外(wài)，哈雷彗星、冥(míng)王星的(de)发(fā)现都是应用万有引力定律所取得重大天文(wén)成就的例(lì)子。但是(shì)这些发现(xiàn)都是在恒星系(xì)统的尺度(dù)当(dāng)中，可当我(wǒ)们上升(shēng)到星系或者是星团的(de)尺度，事情就开(kāi)始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹(zī)威基正在(zài)研究(jiū)和(hé)测(c感谢你特别邀请来见证你的爱情是什么歌，感谢你特别邀请来见证你的爱情是什么歌曲è)量后(hòu)发星(xīng)系(xì)团的质量(liàng)。这(zhè)是一个(gè)由(yóu)数千(qiān)个星系(xì)所组成的巨大(dà)星系(xì)团，这些星系被引力束缚在一起。测量星系团(tuán)的质(zhì)量一般会使用(yòng)到两种方(fāng)法，当(dāng)两种方法结果(guǒ)一致，就可以确定其质(zhì)量的范围。

第(dì)一种是获得其"光度学的质量"，需要的数据是(shì)测量各个星系的光度。

第二种是(shì)动力学质量的计算，是利用光谱红(hóng)移测量星系团中的各个星系(xì)相对于星系团的运动速度。当(dāng)测量结果出来之后，兹威基彻底懵了(le)，“动力学质量”竟然(rán)是“光度(dù)学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失了，或者说(shuō)这99%的质量并不以可见光的形(xíng)式所(suǒ)存(cún)在，我们无(wú)法看到(dào)。最诡异的是，在测(cè)量速度(dù)的(de)过(guò)程中，兹(zī)威基发现星系团中很多星系的(de)速度比理论(lùn)上要快得多，按照(zhào)牛顿的(de)运动学(xué)定律，仅靠这些可见星系的质量(liàng)所产生的(de)引力是无法将(jiāng)它们束缚在星系团内的，它们早就应该(gāi)被抛出星系团之外了，除非有一种神秘的力量在起作用，这种力(lì)量来源于(yú)某种隐形的物(wù)质。

据(jù)此，兹(zī)维基(jī)提出(chū)了这样部分不可见的暗质(zhì)，它(tā)不发散光、吸光、反(fǎn)射光，但是它们却占据着(zhe)宇宙中绝大部(bù)分的(de)质量。只(zhǐ)是当时(shí)的人们对这样的一种说法(fǎ)不屑一顾。

直到(dào)40年(nián)之后，“暗(àn)物质”这个(gè)词才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观(guān)测(cè)仙女座星系中的恒(héng)星运(yùn)动。理论上(shàng)来(lái)说，距离中心越远(yuǎn)的恒星在其轨道上的运行速度就会越慢(màn)。但是他(tā)们观测的结果却让(ràng)人感(gǎn)到(dào)不可思议。

随着(zhe)与(yǔ)中心距离的增(zēng)加(jiā)，恒星(xīng)的旋转速度几乎保持不变。可是根据(jù)牛顿的(de)万有引力(lì)定律(lǜ)，在(zài)星系当中如果没有(yǒu)足够大的质量(liàng)来(lái)吸引(yǐn)它(tā)们(men)，这(zhè)些外围的(de)恒星早就(jiù)被甩到宇宙(zhòu)当中了。基于这种现象，科学家们会使用一(yī)种(zhǒng)相对标准的方法来(lái)解释暗物质(zhì)的(de)存在，这种方法就是测(cè)量星系当中气体在(zài)X轴上距离星系(xì)中心的距离，以及(jí)在Y轴上气体的旋转速度(dù)。如果出现异常的结果，就认为(wèi)是由暗(àn)物质的(de)力量进(jìn)入其中(zhōng)。

于是科学家(jiā)们通过(guò)射电望(wàng)远镜测量了距(jù)离星(xīng)系中心更远距(jù)离的氢元素，发现它们的旋转(zhuǎn)速(sù)度并不符合牛顿的力(lì)学定律。我们的太阳系也不例外，太(tài)阳系位于银河系的第三(sān)悬(xuán)臂(bì)之(zhī)上，距离银(yín)河系中心2.6万光年，根据万有引力定律进行计(jì)算，太(tài)阳系的(de)运(yùn)行(xíng)速度应该是160千米/秒，但(dàn)实际上，太(tài)阳系(xì)正在以220千米/秒的速(sù)度围绕银河(hé)系旋转，这个实际速度远远(yuǎn)大(dà)于(yú)理论速(sù)度，那么(me)产(chǎn)生以上这种向心加速(sù)度的原因很可(kě)能(néng)就是存在着一种我们看不到的物质，是(shì)这些暗物质的引(yǐn)力效应将星系聚集在了一起(qǐ)。

也(yě)是(shì)从这时开始(shǐ)，越来越多的(de)研究人员开始相信暗物(wù)质的存在。科学家根(gēn)据星(xīng)系外恒星轨(guǐ)道的(de)速度，估算(suàn)在星(xīng)系当(dāng)中(zhōng)暗(àn)物质的质量占整个星系质量(liàng)的(de)85%。但是，暗物质并不是(shì)唯一可以解释(shì)这个(gè)现(xiàn)象的原因。在一项新的研究当中，科学家们发现，几(jǐ)乎(hū)没有(yǒu)引力效(xiào)应的遥(yáo)远恒星之间，也会出(chū)现速度上的(de)微(wēi)小差异。另外，天文学家(jiā)还发(fā)现了一个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约(yuē)2.5亿光(guāng)年(nián)，大小和银河(hé)系不多(duō)，但是星系当(dāng)中存在(zài)的恒星数量却(què)只有(yǒu)银河系的千(qiān)分(fēn)之一。

所以在理(lǐ)论上，该星系必(bì)须存在暗物质，否则就会分(fēn)崩(bēng)离析。但是科学家(jiā)们使用(yòng)最(zuì)先(xiān)进的(de)望远镜(jìng)对其进行了40个小时的详细(xì)测(cè)量之后，发现(xiàn)星(xīng)系中的(de)恒星运动(dòng)是(shì)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(xīng)系的暗物质，已经被附近的另一(yī)个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没有任(rèn)何星(xīng)系存在。造成这(zhè)些现(xiàn)象的除了(le)暗(àn)物(wù)质的假说之外，另一(yī)种(zhǒng)可能就是人(rén)类对(duì)引力的理(lǐ)解还不(bù)够全面，引力很可能在不同尺度空间(jiān)中(zhōng)的工作方式是不(bù)同的，这意(yì)味着在(zài)行星(xīng)系(xì)尺度中(zhōng)的天体会(huì)沿着它们的轨道(dào)，按(àn)照我们所(suǒ)理解的方式(shì)运动。但是(shì)上升到星系和星团的尺度，引力之(zhī)间的相(xiāng)互作用则是不(bù)同的(de)方式。对于在(zài)星系团之间(jiān)的相互作用，科(kē)学家(jiā)还引入(rù)了外(wài)部场效应(yīng)的概念，指的是(shì)在数百(bǎi)万(wàn)光(guāng)年的(de)规模上，巨大(dà)的质(zhì)量之间(jiān)会产生对彼此(cǐ)特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙(méng)德理论。如果(guǒ)MOND蒙德(dé)理(lǐ)论成立，这意味着我(wǒ)们需要对(duì)现在的物理定律(lǜ)进行修正，这些发现也让很多(duō)人(rén)认为暗物(wù)质假说理论就此终(zhōng)结(jié)。但是在宇宙(zhòu)当(dāng)中还有关(guān)于暗物(wù)质存在的(de)其他的(de)理论证据(jù)，这些理论证据是蒙德理(lǐ)论感谢你特别邀请来见证你的爱情是什么歌，感谢你特别邀请来见证你的爱情是什么歌曲所没(méi)法解释的(de)“引力透镜”。

径向距离为37亿光年(nián)的(de)子(zi)弹星系团，由(yóu)两个碰撞(zhuàng)的星系团所(suǒ)组成，类似这样的星团，它们大(dà)部分的(de)普通质(zhì)量都(dōu)在星系的气体当中。当星(xīng)团以(yǐ)1000万公里/小时(shí)发生(shēng)碰撞的时候，星际气(qì)体的相互作用就会导(dǎo)致温度的急剧升高(gāo)，速度(dù)大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系(xì)团大(dà)部分的质量将位于所(suǒ)有这些(xiē)气体所在(zài)的(de)中(zhōng)间区(qū)域。那(nà)么我(wǒ)们通过什(shén)么来(lái)验证(zhèng)它的质量区域到(dào)底是不是集(jí)中在(zài)中(zhōng)间呢？前(qián)不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远镜传回了宇宙当中第一张全彩的高清照片，在照片中我们可以(yǐ)明(míng)显(xiǎn)地(dì)看到(dào)很多星系(xì)似乎(hū)被拉伸产生了巨大的形变。其实这些(xiē)星系(xì)本身并不是真的被(bèi)扭(niǔ)曲了，也(yě)不是韦伯望远镜出了什么问(wèn)题(tí)，而是这样极(jí)遥远的天体和我(wǒ)们地(dì)球上的观测者(zhě)之间。被(bèi)一(yī)个(gè)质量(liàng)超级巨大(dà)的(de)天体遮挡，这感谢你特别邀请来见证你的爱情是什么歌，感谢你特别邀请来见证你的爱情是什么歌曲(zhè)个超大质(zhì)量的东(dōng)西的引力，会使身(shēn)后更遥远星系的光都发(fā)生了(le)扭曲。这个(gè)现象就是(shì)引力透镜效应。这(zhè)个巨大(dà)的天体可(kě)能是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所(suǒ)以(yǐ)当人们对子弹星系团观(guān)测的时候，发(fā)现它的大(dà)质量区域(yù)并(bìng)不是在(zài)中间，而是在两侧。所以最(zuì)好的解释方(fāng)法(fǎ)就是(shì)当星(xīng)团发(fā)生全(quán)部的碰撞(zhuàng)时，可被观测到的质(zhì)量气体被卡在了中间，暗物质则直接通过了这(zhè)个区域(yù)，并(bìng)在两边形成了引力透镜(jìng)。对(duì)子弹(dàn)星系团的引力透镜研(yán)究也被认为是暗物质(zhì)存在(zài)的迄今为止(zhǐ)最好(hǎo)的理论证据。

除此之(zhī)外，还(hái)有来自宇宙当(dāng)中最古(gǔ)老(lǎo)的光。从宇宙大(dà)爆炸开始，38万(wàn)年之(zhī)后，可(kě)见(jiàn)光终于可以畅通无阻(zǔ)地穿越(yuè)在宇宙当(dāng)中了。经过了130多亿年之(zhī)后，这些光在宇(yǔ)宙空间背(bèi)景上留(liú)下了各(gè)相同性的微波辐射。其(qí)中(zhōng)红色的(de)部(bù)分表示温度较(jiào)高(gāo)的区(qū)域(yù)，蓝色(sè)则(zé)表示相(xiāng)对较冷(lěng)的区(qū)域，但实际上(shàng)它们之(zhī)间的温差只有万(wàn)分之(zhī)一(yī)。

科学(xué)家们通过对前景背(bèi)景分离(lí)后的二(èr)值(zhí)图像进行(xíng)连通(tōng)域提取和标记之后发现，如果宇宙当(dāng)中没有暗物质，图形(xíng)看起来不应该是(shì)这样(yàng)的(de)，而随着暗物质的增(zēng)加，一(yī)些(xiē)峰值的幅(fú)度(dù)会减小(xiǎo)，才变得看起来“和谐”。为了(le)匹配宇宙微波背景辐(fú)射的测量值(zhí)，我们需(xū)要的暗物(wù)质大约是普通物质的(de)5倍。这个数字与解释星系当中恒星运(yùn)动所需要的暗物质(zhì)比例是一致的(de)。这就意味着。

用了(le)一个简(jiǎn)单的理(lǐ)论框架，就很好地解释了(le)很多不同的观(guān)测结果(guǒ)。而暗物(wù)质的本质(zhì)就是宇宙当(dāng)中存在(zài)着某种类型的(de)粒子，它们不参(cān)与任何其(qí)他的电磁作用，只通(tōng)过(guò)引(yǐn)力(lì)来相互作(zuò)用。所以如果能够找到这种粒子的存在，就相当于(yú)找到(dào)了暗物质存在的实际(jì)证据。这种粒子到底是(shì)什么(me)？科(kē)学(xué)家们已经提出了数十种的假想目标(biāo)，而要寻找这些(xiē)不同的(de)目标粒子所需要的实(shí)验(yàn)方(fāng)式也不相(xiāng)同。在过去的几十年当中，人(rén)类为(wèi)了寻找(zhǎo)这(zhè)些看(kàn)不见、摸(mō)不到，几乎(hū)不(bù)会(huì)与常规物质相互作用的“暗物质”，科(kē)学家们(men)已(yǐ)经进行(xíng)了(le)超(chāo)过50次的(de)实验，却没有任何(hé)实质性的发现，除(chú)了一个地方，意(yì)大利的(de)格(gé)兰萨索山，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最(zuì)大的地(dì)学实验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼高的探(tàn)测器，一直致力于寻找暗物质粒子(zi)的周期性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里的科学家声(shēng)称观测到了某(mǒu)种(zhǒng)信号。经(jīng)过了20多(duō)年的数据收集(jí)，人们发现了一个有趣的(de)事(shì)情(qíng)。探测率(lǜ)会在每(měi)年的6月份达到峰值(zhí)，然后(hòu)在11月降到最低(dī)，而且在20年当中每(měi)年都(dōu)是一样。一些科学家认为这可(kě)能是人(rén)类发现暗(àn)物质(zhì)的第一个直接证据。

但(dàn)是为(wèi)什么(me)暗物质会产生周(zhōu)期(qī)性的年(nián)度信(xìn)号呢？刚(gāng)才我们讲(jiǎng)了太(tài)阳系(xì)正(zhèng)在以220公里(lǐ)/秒的(de)速度围(wéi)绕(rào)着银河系进行(xíng)移动，那么如果暗物质存在宇宙当中(zhōng)，这意(yì)味着(zhe)我们(men)也在(zài)以这样的(de)速度在穿越着暗物质(zhì)流，这个(gè)过(guò)程(chéng)中会(huì)产生相应的(de)振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有半年的时间，地球围(wéi)绕太(tài)阳的方(fāng)向(xiàng)与太阳环绕(rào)银河系(xì)的方(fāng)向是一致的，而另外半年(nián)则与(yǔ)之(zhī)相反。

而在6月(yuè)份的时(shí)候，地(dì)球与(yǔ)太阳的方向正好(hǎo)达到完全一致，这是理(lǐ)论上地球穿越暗物质流最快的时(shí)段。而(ér)在11月份，又(yòu)恰(qià)好(hǎo)达到了(le)最慢(màn)值(zhí)。尽管(guǎn)在实际的情况(kuàng)中，太阳系相对银(yín)河系(xì)的平面呈现(xiàn)了(le)60度的倾斜，但(dàn)是这并不影响这(zhè)个理论的有效性。

因此(cǐ)科学家认为这可以(yǐ)用来解释(shì)，研究人员(yuán)们(men)所(suǒ)观测到的(de)周期性(xìng)信号。当然也可能有(yǒu)其他的情况，造成这种年度周期信(xìn)号的(de)差异也可能是温度(dù)、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高山上的积雪，甚至连意大利(lì)游客的数量也符合这个周(zhōu)期的规律。

所以，科(kē)学家们(men)又在南半球建(jiàn)立(lì)了(le)一(yī)个几乎相同的(de)实验(yàn)室，这里的季(jì)节与之前的实验室正好相(xiāng)反，而(ér)在这里，地球穿过暗物质(zhì)流的运动特征(zhēng)和第一个实验室是一样的。

因此，如果在这里可以得到相同的信(xìn)号，就可以成为暗物质所存在的非常有力的证(zhèng)据了。但(dàn)是由(yóu)于这(zhè)个实验室刚刚建(jiàn)成不久，所以截至目前还无(wú)法(fǎ)提供相应的数据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射一台(tái)新(xīn)的望远(yuǎn)镜，这台太空(kōng)望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的主(zhǔ)镜大小跟(gēn)哈(hā)勃望远镜相同，但它的宽视场仪器(qì)提供的视野是哈勃(bó)红外(wài)仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太(tài)空(kōng)望(wàng)远(yuǎn)镜其中一(yī)个关键的用途(tú)就(jiù)是探索暗物质背后的奥秘，对于(yú)探测的结果，我们(men)只(zhǐ)能拭目(mù)以待了。费米实验室粒(lì)子天(tiān)体(tǐ)物理中(zhōng)心的科学家丹(dān)琥珀和贾森(sēn)斯特芬研究发现，如(rú)果暗(àn)物质存在，它们极有可能拥(yōng)有另一种神秘的效应(yīng)，这种暗(àn)物质效应，会支持宇宙当中生命的诞(dàn)生(shēng)，或(huò)者说是生命进(jìn)化的(de)一个(gè)重(zhòng)要因素(sù)。

如果这一理论得到(dào)进一步的证实，那么遍布宇宙(zhòu)当中的暗(àn)物质会不(bù)会意味着人类并不(bù)孤单呢？或(huò)许在(zài)宇宙当中某个角落的行星上，暗(àn)物(wù)质(zhì)正在通过(guò)这(zhè)样的效应创造生命(mìng)。当然，这些推论的(de)大前提是要先找到暗物质存在的实(shí)际证(zhèng)据。那么小伙伴们，你们觉得(dé)暗物(wù)质到底(dǐ)存不存在呢(ne)？喜欢请(qǐng)点赞，你的(de)支持(chí)是我更新的动力！

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