宇宙是“人为制造”的？为何会(huì)存在(zài)科(kē)学无法解释的“暗(àn)物质”？暗物质又(yòu)究竟是(shì)什么？人类为了寻找暗物质存在的证据，科学(xué)家(jiā)们在过去的(de)几十年(nián)当中(zhōng)进(jìn)行(xíng)了超(chāo)过(guò)50次的(de)长期实验，但是却没有发(fā)现(xiàn)任何的(de)有效证(zhèng)据。除了一个地方，在1687年出版的自然哲学数学原理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发表了万有引(yǐn)力定律(lǜ)，它揭示了宇宙(zhòu)中天(tiān)体运(yùn)动的规律(lǜ)。往(wǎng)后的几百(bǎi)年(nián)来，当(dāng)天文学(xué)家(jiā)们发(fā)现某(mǒu)些天体运行轨道出现(xiàn)异常，不符(fú)合万(wàn)有引力(lì)定(dìng)律的(de)时候(hòu)，他们就会知道，周(zhōu)围(wéi)一定有未(wèi)知的天体通(tōng)过引力在摄(shè)动它的轨道。比(bǐ)如(rú)在1846年，奥本勒维(wéi)耶(yé)就通过天王星运行轨道(dào)的异常，推算(suàn)并且(qiě)发现了海王星(xīng)的(de)存(cún)在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发现都(dōu)是应用万有引力定律所取(qǔ)得重(zhòng)大天文成就的例子(zi)。但是这些(xiē)发现都是在恒星系统的尺度当中，可当我们上升到(dào)星系或(huò)者是星团的尺(chǐ)度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学(xué)家(jiā)弗里茨兹威基正在研究和测量后(hòu)发星(xīng)系团的质(zhì)量。这是一个由数千(qiān)个星系所组成的巨大星系团，这(zhè)些星系被(bèi)引力束缚在一(yī)起。测量星系团的质(zhì)量(liàng)一般会使(shǐ)用到两种方(fāng)法，当两种方法结果(guǒ)一(yī)致，就可以确(què)定其质(zhì)量的(de)范围(wéi)。

第一种是获得其"光度学的质量"，需要的数据是测量各个星系(xì)的光度(dù)。

第二种(zhǒng)是动(dòng)力(lì)学质量的计算，是利用光谱红移(yí)测量(liàng)星系团中的各(gè)个(gè)星系相对于星系团(tuán)的运动速度。当(dāng)测量结果(guǒ)出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟(jìng)然是“光(guāng)度学质量(liàng)”的400倍。这意味(wèi)着，后(hòu)发座星系(xì)团有99%的(de)质量(liàng)消失了，或者说这99%的质量并不以(yǐ)可见光的形式所(suǒ)存在，我们无法看到。最诡异(yì)的是(shì)，在测(cè)量(liàng)速(sù)度的过程中，兹威基发现星系团中很多星系的速(sù)度比理(lǐ)论上要(yào)快得多，按照牛顿的(de)运(yùn)动学定律，仅靠这些(xiē)可(kě)见星系的质量所产(chǎn)生的引力是无(wú)法将(jiāng)它们束(shù)缚在星系团内的，它们早就应该被抛出星系(xì)团之外(wài)了，除(chú)非(fēi)有一种神秘的力(lì)量在起作用，这种力量来源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提出了这(zhè)样部分不可见的暗质，它不发散光、吸光、反射(shè)光，但是它们(men)却占据着宇(yǔ)宙中绝大部分的质(zhì)量。只(zhǐ)是当时的人(rén)们(men)对(duì)这样(yàng)的一种说法不屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗(àn)物质(zhì)”这个(gè)词才再一次出现。天文学家维(wéi)拉(lā)鲁宾和肯特福特在观测仙(xiān)女座(zuò)星系中的恒(héng)星运动。理论上来说(shuō)，距离中心越远(yuǎn)的恒星在(zài)其(qí)轨道上(shàng)的(de)运(yùn)行速度就会越慢(màn)。但是他们观测(cè)的结(jié)果(guǒ)却让(ràng)人感到不可思议。

随着(zhe)与(yǔ)中(zhōng)心(xīn)距离的增(zēng)加，恒(héng)星的旋转速度几乎保持(chí)不(bù)变。可是根据(jù)牛顿的万有引力(lì)定律，在星系当(dāng)中(zhōng)如果(guǒ)没(méi)有足够大的质量来吸引(yǐn)它们(men)，这(zhè)些外(wài)围的恒星早就(jiù)被甩到宇宙当中了。基于这种(zhǒng)现象，科(kē)学家们会(huì)使用(yòng)一种相对标准的方法(fǎ)来解释(shì)暗(àn)物质的(de)存(cún)在，这种方法就是测量(liàng)星(xīng)系当中(zhōng)气体在X轴上距(jù)离星(xīng)系中心的距离，以(yǐ)及在(zài)Y轴上气体的旋转速(sù)度。如(rú)果出现异常的结果，就认为是由暗物质的力量进入其中。

于(yú)是(shì)科学家们通过射(shè)电望(wàng)远镜测量了(le)距(jù)离(lí)星系(xì)中心更远(yuǎn)距(jù)离(lí)的氢元素，发现它们的旋转速度(dù)并不符合(hé)牛顿的力学(xué)定律(lǜ)。我们的太阳系也(yě)不例外，太阳(yáng)系位于银河系(xì)的第三悬(xuán)臂之(zhī)上，距离(lí)银河系中心(xīn)2.6万光年，根(gēn)据(jù)万有引力定(dìng)律进行计算，太阳系(xì)的(de)运(yùn)行速(sù)度应(yīng)该是160千米/秒，但实际上，太阳系(xì)正在以220千米/秒的(de)速度围绕银河系旋转，这(zhè)个实际(jì)速度远(yuǎn)远大于理论速度，那么产生(shēng)以上这种(zhǒng)向心加速度的原因很可能就是存在(zài)着一种我们看不到的物质，是这些暗物质的引(yǐn)力效应将星系(xì)聚(jù)集在(zài)了一(yī)起(qǐ)。

也是从(cóng)这时开始，越来(lái)越多的研究人员开始相信暗物质的存在。科(kē)学家根据星(xīng)系(xì)外恒(héng)星轨(guǐ)道的速度，估算在星系(xì)当中暗物质的(de)质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并(bìng)不是(shì)唯一可以(yǐ)解释这个现象的(de)原因。在一项新的研究当中，科(kē)学家们发现，几(jǐ)乎没(méi)有(yǒu)引力效应的遥远恒(héng)星(xīng)之(zhī)间，也会出现速度(dù)上的微小差异。另外，天(tiān)文学(xué)家还(hái)发现(xiàn)了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地(dì)球(qiú)大(dà)约2.5亿光年，大(dà)小和银河系不多，但是星系当中(zhōng)存在的(de)恒星数量(liàng)却只有银(yín)河系(xì)的千分(fēn)之一。

所以在理论上，该星(xīng)系(xì)必(bì)须存(cún)在暗物质(zhì)，否则就(jiù)会分(fēn)崩离析。但是科学家们使(shǐ)用最先进的望远镜对其进(jìn)行了40个小时的详细(xì)测量之后(hòu)，发现星系中的(de)恒星(xīng)运动是可(kě)以用正常(cháng)的(de)物质和(hé)力(lì)学定律来解释的(de)。那么(me)又有人(rén)提(tí)出，也许该(gāi)星系的暗(àn)物(wù)质，已经被附近的(de)另(lìng)一个大星(xīng)系(xì)剥(bō)离了。奇怪的是，它的附近没有任(rèn)何星系(xì)存在。造成这些(xiē)现(xiàn)象(xiàng)的除了(le)暗物质的(de)假说之外，另一种(zhǒng)可能就是人类(lèi)对引(yǐn)力的理解(jiě)还不够全面，引力很可(kě)能在(zài)不(bù)同尺度空间中的工作方式是不同(tóng)的，这意(yì)味着在行星系(xì)尺度(dù)中的天体会沿着(zhe)它们的轨道，按照我们所(suǒ)理解的方式运(yùn)动。但是上升(shēng)到星系和星团(tuán)的尺度(dù)，引力之间(jiān)的相(xiāng)互作用(yòng)则是不同的方式。对于在(zài)星系团之间的(de)相(xiāng)互(hù)作用(yòng)，科学家还引入了外(wài)部场效应(yīng)的概念，指的是在数百万光年(nián)的(de)规模上，巨大的质量(liàng)之间会产生对彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们(men)需要对现在的物理定律(lǜ)进行修(xiū)正，这些(xiē)发现也让(ràng)很多人认为暗(àn)物质假说理(lǐ)论就此终结。但是(shì)在(zài)宇宙当中还有关于暗物质存在的其(qí)他的理(lǐ)论证据，这些理论证据是蒙(méng)德(dé)理论所没(méi)法解释的“引力透镜”。

径(jìng)向距(jù)离为37亿光(guāng)年的子弹星系团，由两个碰撞的(de)星系团所(suǒ)组成，类似这(zhè)样(yàng)的星团，它们大部分的(de)普(pǔ)通质量都在星系的气体当中(zhōng)。当星(xīng)团(tuán)以1000万(wàn)公(gōng)里/小时(shí)发生碰撞(zhuàng)的时候，星际气体的相互作用就会导致温度的急剧升高，速度大幅降低。所以在理论上(shàng)，在碰(pèng)撞之后，子(zi)弹星(xīng)系团(tuán)大部分的质量将位于所(suǒ)有这些气体所在的中(zhōng)间区域。那么(me)我们(men)通(tōng)过什么来验(yàn)证它的(de)质量区域到底是不是(shì)集中(zhōng)在(zài)中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回(huí)了宇宙当(dāng)中第一张(zhāng)全彩的高清照片(piàn)，在照片中我们可以明显地看到很多星系似乎(hū)被(bèi)拉伸产生(shēng)了巨大的形变。其实(shí)这些星系本身并不是真(zhēn)的(de)被(bèi)扭(niǔ)曲了，也(yě)不(bù)是韦(wéi)伯望远(yuǎn)镜(jìng)出(chū)了(le)什么(me)问题，而是这样极(jí)遥远的(de)天体和我们(men)地球上的观(guān)测者之(zhī)间。被一(yī)个质(zhì)量超级巨大(dà)的天体遮挡，这个超大质量的(de)东(dōng)西的引力(lì)，会使(shǐ)身(shēn)后(hòu)更(gèng)遥(yáo)远星系的光都发生(shēng)了(le)扭曲(qū)。这个现象就是引(yǐn)力透(tòu)镜(jìng)效应。这个巨大的天体可能是超大质量的黑洞(dòng)或者是暗物(wù)质。

所以当(dāng)人们对子弹星系团(tuán)观测的时候(hòu)，发现它(tā)的大质量区域并(bìng)不是在中间(jiān)，而是在两侧。所以最好的(de)解(jiě)释(shì)方法就是当(dāng)星团发生(shēng)全部的碰(pèng)撞时，可被观测到的(de)质量气体被卡在了中(zhōng)间，暗物质(zhì)则直(zhí)接通过了这(zhè)个区域，并在两边形成了引力透(tòu)镜。对子弹星系团(tuán)的引力(lì)透镜研究(jiū)也被认为是暗物质存(cún)在的迄今为止最好的(de)理论证据(jù)。

除此之(zhī)外，还有来自宇宙(zhòu)当中(zhōng)最古老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸开(kāi)始，38万(wàn)年之后，可(kě)见光终于可以畅通无阻(zǔ)地(dì)穿(chuān)越(yuè)在(zài)宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间(jiān)背景上留下了各相同性(xìng)的微波辐射。其中红色的(de)部分表(biǎo)示温度较高的(de)区域，蓝色则表(biǎo)示相(xiāng)对较(jiào)冷的区域，但(dàn)实际上它们(men)之间的温差(chà)只(zhǐ)有万分之一。

科学家们通过(guò)对前景(jǐng)背景分离(lí)后(hòu)的(de)二值(zhí)图像进行(xíng)连通域(yù)提(tí)取和标记之后发现，如果宇宙(zhòu)当中没有暗物质，图(tú)形看起来不应该是这样的(de)，而(ér)随着暗物(wù)质的增中国航发属于央企还是国企啊 中国航发是上市公司吗加，一些峰值的(de)幅度会(huì)减小，才变得看(kàn)起来“和(hé)谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波背景(jǐng)辐射的测(cè)量值(zhí)，我们需要的暗物(wù)质大约是(shì)普(pǔ)通物质的5倍。这个(gè)数(shù)字与(yǔ)解释星(xīng)系(xì)当中(zhōng)恒星运动所需(xū)要的暗物质比例是一致的。这就意味着(zhe)。

用了(le)一个简单的理论框架，就(jiù)很好地解(jiě)释了很(hěn)多(duō)不同的观测(cè)结果。而(ér)暗(àn)物(wù)质的本质就是宇宙当(dāng)中存在着某种类型的(de)粒(lì)子(zi)，它们(men)不(bù)参与(yǔ)任何其他的电磁作(zuò)用，只通过引力来(lái)相互作用。所以如果能(néng)够找(zhǎo)到这种粒(lì)子的存在(zài)，就(jiù)相当于找(zhǎo)到了暗物质存在的实际证据。这种粒子到底是(shì)什么？科(kē)学家们已(yǐ)经(jīng)提出(chū)了数(shù)十(shí)种的假想(xiǎng)目标，而要(yào)寻找(zhǎo)这些(xiē)不同的目(mù)标粒(lì)子所(suǒ)需要(yào)的实验方式也不相(xiāng)同(tóng)。在过去的几十年当中，人(rén)类为了寻找这些(xiē)看不见、摸不到，几(jǐ)乎不会与常(cháng)规物质相互作用(yòng)的(de)“暗物质”，科学家们已经进(jìn)行了(le)超过50次(cì)的实验，却没有(yǒu)任(rèn)何(hé)实质性的发现，除了一个地方，意大利的格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处(chù)的(de)地(dì)下矿井(jǐng)当中，藏着(zhe)地球上最大的地学实验室，这(zhè)个(gè)实(shí)验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直(zhí)致力于(yú)寻找(zhǎo)暗物质粒子的周(zhōu)期性(xìng)震荡。

自1997年以来(lái)，这(zhè)里的科学家声(shēng)称观测到了某种(zhǒng)信号。经过了20多(duō)年的数(shù)据收集，人们发现(xiàn)了一个有(yǒu)趣(qù)的事情。探测(cè)率会在每年的6月份达到峰值，然后(hòu)在11月降到最低(dī)，而且在20年当(dāng)中每(měi)年都(dōu)是一(yī)样。一些科学(xué)家(jiā)认为这可能是(shì)人(rén)类发现暗物质的第一个直接(jiē)证据。

但是为什么(me)暗(àn)物质(zhì)会产(chǎn)生周期性(xìng)的年度(dù)信号呢？刚(gāng)才我们(men)讲了太阳系正(zhèng)在以220公(gōng)里(lǐ)/秒的速度围绕着银河系进行移动，那么如果暗物质存在宇(yǔ)宙当中(zhōng)，这意味着我们(men)也在以这(zhè)样的速度在(zài)穿越着暗物质流，这个过程中(zhōng)会产生相应的振荡(dàng)，同(tóng)时地球又以30公里/秒的速度围绕太阳进行(xíng)旋转。所(suǒ)以(yǐ)有半年的(de)时间，地(dì)球(qiú)围绕太阳的方(fāng)向与太阳环绕银河系的方(fāng)向是一致的，而另外半年则与之相反。

而在6月(yuè)份(fèn)的时候(hòu)，地球与太阳的方向正(zhèng)好达到完全一致，这是(shì)理论(lùn)上地球(qiú)穿越暗物质流最快的时段。而在11月份，又(yòu)恰好达到了(le)最慢(màn)值。尽管在(zài)实(shí)际(jì)的(de)情况中，太(tài)阳系相对银(yín)河系(xì)的平(píng)面呈现了60度的倾(qīng)斜，但是这并不影响这(zhè)个(gè)理论的有效性。

因此科学家认为这可以用来解(jiě)释，研(yán)究人员们所观测到(dào)的周期性信号(hào)。当然也(yě)可能有其(qí)他的情况，造成这种(zhǒn中国航发属于央企还是国企啊 中国航发是上市公司吗g)年度周(zhōu)期信(xìn)号(hào)的差异也可能是温度、湿(shī)度、土壤中的(de)水分、高山上(shàng)的积(jī)雪，甚至连意大利(lì)游(yóu)客(kè)的数量也(yě)符合这个周期的规律。

所以，科学(xué)家们又在南半球建立了一个(gè)几乎(hū)相(xiāng)同的实验室，这(zhè)里的季节与(yǔ)之前的实验室正好相反(fǎn)，而在这(zhè)里，地球穿(chuān)过(guò)暗物质流的运动(dòng)特征和第(dì)一个实(shí)验(yàn)室是一样的。

因此，如果(guǒ)在这(zhè)里可(kě)以得到相同(tóng)的信号，就可以成为(wèi)暗物质(zhì)所存在的(de)非(fēi)常有力的证据了。但是(shì)由于这个实验室刚刚建成不久，所以截至目前还无法提供相应的(de)数(shù)据支持(chí)。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远(yuǎn)镜，这台太空(kōng)望远镜叫(jiào)做“南希(xī)格(gé)雷斯罗(luó)曼”，它的主镜大小跟哈勃望(wàng)远镜相同，但它的(de)宽视(shì)场(chǎng)仪器提(tí)供的视(shì)野是哈(hā)勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗(luó)曼太空望远镜其中一个关键的用途就是探索暗(àn)物质背后的奥秘，对于探(tàn)测的结果，我们只能拭目以(yǐ)待了。费米实(shí)验室(shì)粒子天体(tǐ)物理(lǐ)中(zhōng)心的(de)科学(xué)家丹琥珀和(hé)贾森斯(sī)特芬研究发现，如果(guǒ)暗物质存在，它们极有可能拥有另一种神秘(mì)的效(xiào)应，这(zhè)种暗物质效应，会支持(chí)宇(yǔ)宙当中生命的诞生，或者说是生命进化的一个重要(yào)因素。

如果(guǒ)这一理论得到进一步的证实，那么遍布宇(yǔ)宙(zhòu)当中的暗物质会不会意味(wèi)着(zhe)人类并不孤单呢？或(huò)许在宇宙当中某个角落的行(xíng)星上(shàng)，暗物质正在通过(guò)这样的效应(yīng)创(chuàng)造生命。当然，这些推论的(de)大前提(tí)是(shì)要先(xiān)找到暗物质(zhì)存在的实际证据。那(nà)么(me)小伙伴们，你们觉得暗物质到底存不存在呢？喜(xǐ)欢(huān)请点赞，你的支持(chí)是(shì)我更新的(de)动力！

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