宇宙是“人为制(zhì)造(zào)”的？为(wèi)何(hé)会存在科学无法解释的“暗物质”？暗物(wù)质又究竟是什么？人类为(wèi)了寻找暗物质存在的证据(jù)，科学家们在过去(qù)的(de)几十年(nián)当中(zhōng)进(jìn)行了超(chāo)过50次的(de)长期(qī)实验，但(dàn)是(shì)却(què)没有发现任何(hé)的有(yǒu)效(xiào)证据(jù)。除(chú)了一个地方，在1687年出版的自(zì)然哲(zhé)学数学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有(yǒu)引力(lì)定律，它揭示了宇宙中天体运动的规律(lǜ)。往后的几(jǐ)百年来，当天文学家们发现某些天体运行(xíng)轨道(dào)出现(xiàn)异常，不符(fú)合万有(yǒu)引力定律(lǜ)的时(shí)候，他们就会知道，周围(wéi)一定(dìng)有未知的天体通过引力在摄动它的轨道。比(bǐ)如(rú)在1846年，奥本勒(lēi)维耶(yé)就通(tōng)过天(tiān)王(wáng)星(xīng)运行轨(guǐ)道(dào)的(de)异常，推(tuī)算并且发(fā)现了(le)海王星的存在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发现都是(shì)应用万有引力定律(lǜ)所(suǒ)取得重大天文成就的(de)例(lì)子。但是这(zhè)些发现都是在恒星(xīng)系(xì)统的尺度当中，可当我们上(shàng)升(shēng)到星系或者(zhě)是星团的尺度，事情就开始变(biàn)得诡异(yì)了(le)。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗里茨兹威(wēi)基(jī)正在研(yán)究和测量后(hòu)发星系团的质量。这是(shì)一(yī)个由数千(qiān)个(gè)星(xīng)系所(suǒ)组成的巨大星(xīng)系团(tuán)，这些(xiē)星(xīng)系被(bèi)引(yǐn)力(lì)暧昧期一般多久，暧昧期一般多久可以在一起了束(shù)缚在一起。测量星系(xì)团的质量一般会使(shǐ)用到两种方(fāng)法，当两(liǎng)种方法(fǎ)结(jié)果一致，就(jiù)可以(yǐ)确定(dìng)其质量(liàng)的范围(wéi)。

第一种是获得其"光度(dù)学的质量"，需要的数据(jù)是测量(liàng)各个(gè)星(xīng)系的光度。

第二种(zhǒng)是动力学质(zhì)量(liàng)的计(jì)算，是利用光谱(pǔ)红移测(cè)量星系团中的各个(gè)星系相(xiāng)对于(yú)星系团的运动速度(dù)。当测(cè)量结果出来之后，兹(zī)威基彻(chè)底懵了(le)，“动力(lì)学质量”竟然是“光(guāng)度学质量”的400倍(bèi)。这意(yì)味着，后发座(zuò)星系团有(yǒu)99%的质量(liàng)消失了，或(huò)者(zhě)说这99%的质量并不以可见光的形式所存在，我(wǒ)们无法看到。最诡异的是(shì)，在(zài)测量(liàng)速(sù)度(dù)的(de)过程(chéng)中，兹威(wēi)基发现星系(xì)团中很多星(xīng)系的速度(dù)比理(lǐ)论上要快得多(duō)，按(àn)照牛顿的运动学(xué)定律，仅靠这些可见星系(xì)的质量所产生的引力(lì)是无法将它们(men)束缚在星系(xì)团内的，它们早就应该被抛出(chū)星(xīng)系团之外了，除非有(yǒu)一(yī)种神秘的力量在(zài)起作用，这(zhè)种力量(liàng)来源于某种(zhǒ暧昧期一般多久，暧昧期一般多久可以在一起了ng)隐形的物质。

据此，兹维基提(tí)出(chū)了(le)这样(yàng)部(bù)分不(bù)可见的暗(àn)质，它(tā)不发(fā)散光、吸光、反射光，但是它们(men)却占据(jù)着(zhe)宇宙中绝大部(bù)分的质(zhì)量。只(zhǐ)是(shì)当时的(de)人(rén)们对(duì)这样的一种说(shuō)法不屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物质(zhì)”这个词(cí)才再一次出(chū)现。天文学家维拉(lā)鲁(lǔ)宾和(hé)肯(kěn)特(tè)福特在(zài)观测仙女座星(xīng)系中的(de)恒星运动。理论上(shàng)来说，距离中(zhōng)心(xīn)越远(yuǎn)的恒(héng)星在其轨道上的运(yùn)行速度就会(huì)越慢。但是他们观测的(de)结果却让人感(gǎn)到不(bù)可(kě)思议。

随着(zhe)与中心距离的增加，恒(héng)星的(de)旋转(zhuǎn)速度几乎保持不变。可是(shì)根(gēn)据牛(niú)顿的万有引力定律，在星系当中如(rú)果没有足够(gòu)大(dà)的(de)质量来吸(xī)引它们(men)，这些外围的恒星(xīng)早就被(bèi)甩(shuǎi)到宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)了。基(jī)于这(zhè)种现象，科学家们会使用一种相(xiāng)对标(biāo)准的方法来解释暗(àn)物(wù)质的存在(zài)，这种方法(fǎ)就是测量(liàng)星系当中气(qì)体在X轴上距离星系中(zhōng)心的距离(lí)，以及在Y轴上气体(tǐ)的(de)旋转速度(dù)。如果出现异常的结果，就认为是(shì)由(yóu)暗物质的力量进入(rù)其中。

于是科学家们通过射电望远镜测(cè)量了(le)距离星系中(zhōng)心更远距离(lí)的氢(qīng)元(yuán)素，发现它们的旋转速度(dù)并不符合牛顿(dùn)的力学定律(lǜ)。我(wǒ)们的太阳(yáng)系也不例外，太阳系位于银河系的第三悬臂(bì)之(zhī)上(shàng)，距离银河系中心2.6万光年，根据万有引力(lì)定律进行计(jì)算，太(tài)阳系的(de)运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正(zhèng)在以220千米(mǐ)/秒(miǎo)的速度围绕银河系旋转，这(zhè)个实际速度远远大于理论(lùn)速度，那么产生以(yǐ)上这(zhè)种向心加速度的(de)原因很可能就(jiù)是存在着一种我们看不(bù)到的物质，是这些(xiē)暗物质的引(yǐn)力(lì)效应将星系聚集在了一起。

也是(shì)从这时开始，越(yuè)来越(yuè)多(duō)的研究人员开始相信暗(àn)物质的存在。科(kē)学家根据星系外恒星轨道(dào)的速度，估算(suàn)在星系(xì)当(dāng)中暗物质的质量占(zhàn)整个星(xīng)系质量的85%。但是，暗物质(zhì)并不(bù)是(shì)唯一可以解释这个现象的原因。在一项新的(de)研究(jiū)当中(zhōng)，科学家(jiā)们发现(xiàn)，几(jǐ)乎没有引(yǐn)力效(xiào)应的遥远恒星之间，也会出现速度上的微小差异。另外，天文学家还发现了一个反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿(yì)光年，大(dà)小和银河系不多，但是星系当中存在的恒星数量却(què)只有银河系(xì)的千(qiān)分(fēn)之一。

所以在理论上，该(gāi)星系必须存(cún)在暗物质，否则就会分(fēn)崩离(lí)析。但是科学家们使用最先进(jìn)的(de)望远镜暧昧期一般多久，暧昧期一般多久可以在一起了对其进行(xíng)了(le)40个小时的详细测量之后，发现星系中(zhōng)的恒(héng)星运动是(shì)可以(yǐ)用(yòng)正常的物(wù)质和(hé)力学定律来解释(shì)的。那么(me)又有(yǒu)人提出，也许该星系的(de)暗(àn)物质，已经被附(fù)近(jìn)的另一(yī)个大星系剥离(lí)了(le)。奇怪(guài)的是，它的附近没有任何星系(xì)存(cún)在。造成这(zhè)些现象的除了(le)暗物质的假说(shuō)之外，另一种可(kě)能就(jiù)是人类对引力的理(lǐ)解还(hái)不够全面，引力很可能在不同尺度(dù)空(kōng)间中的工作方(fāng)式(shì)是不同的，这意(yì)味(wèi)着在行星系尺度中(zhōng)的天体会沿着它们的轨道，按照我们(men)所理解的方(fāng)式(shì)运动(dòng)。但是(shì)上升到星系和星团的尺度，引(yǐn)力之(zhī)间(jiān)的相(xiāng)互作(zuò)用则是不同的方式(shì)。对于在星系团(tuán)之(zhī)间的相(xiāng)互作用，科学家还(hái)引入了外部场效应的(de)概(gài)念，指的(de)是在数(shù)百万光年的规模上，巨大(dà)的质量之间会产(chǎn)生(shēng)对彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理论成(chéng)立，这意(yì)味(wèi)着我(wǒ)们需要对现在的物理定律进(jìn)行修(xiū)正，这些发现也(yě)让(ràng)很多人认为暗物(wù)质假说理论就此终结。但(dàn)是在宇宙当中还有关(guān)于暗物质(zhì)存在的其他的(de)理论(lùn)证(zhèng)据(jù)，这些理论证据(jù)是蒙(méng)德理论(lùn)所没法解释的“引(yǐn)力透(tòu)镜(jìng)”。

径(jìng)向距离为(wèi)37亿光(guāng)年的(de)子弹星系团(tuán)，由(yóu)两个碰撞的星系团所组(zǔ)成，类似这样的星团，它们(men)大(dà)部(bù)分的普通质量都(dōu)在星系的气体当中。当星团以(yǐ)1000万公(gōng)里(lǐ)/小时(shí)发生(shēng)碰撞的时(shí)候，星(xīng)际气(qì)体的相互作用就会(huì)导致温度的急(jí)剧升高，速度大幅降(jiàng)低。所以(yǐ)在(zài)理论上，在碰撞之后，子(zi)弹星系团大部(bù)分的(de)质量将(jiāng)位于所(suǒ)有这些气体所在(zài)的中间区域(yù)。那么我们通(tōng)过什么(me)来验证它的质量(liàng)区域(yù)到底(dǐ)是不是集中(zhōng)在中间呢？前不久，詹姆(mǔ)斯(sī)韦伯太空望远镜传(chuán)回了宇宙当中第一(yī)张全彩的(de)高清照片，在照片中(zhōng)我们(men)可(kě)以明显地看到(dào)很多星系似乎被拉(lā)伸产生了巨大的形变。其实这(zhè)些星系本身(shēn)并(bìng)不是真(zhēn)的被扭曲了，也不是(shì)韦伯(bó)望远镜出了什么问题(tí)，而是这样极遥远的(de)天(tiān)体和(hé)我(wǒ)们地球上的观测者(zhě)之间(jiān)。被一个质量(liàng)超级巨大的天体遮挡，这个超大(dà)质量(liàng)的东(dōng)西的引力，会(huì)使(shǐ)身后(hòu)更遥远(yuǎn)星系的光都发生了扭曲。这个现象(xiàng)就是(shì)引力透镜效(xiào)应。这个巨(jù)大的天体可能是超大质量的黑洞或者(zhě)是暗物质。

所以(yǐ)当人们对子弹星系团观测的时候，发现它(tā)的大(dà)质量区域并(bìng)不是在中间(jiān)，而是(shì)在两侧。所以最好(hǎo)的解(jiě)释方法就是当星团(tuán)发生全部(bù)的碰撞时(shí)，可被观测(cè)到的质量气体被卡在了中间，暗(àn)物质则直接通(tōng)过了(le)这个区域，并(bìng)在(zài)两边(biān)形成了(le)引力透(tòu)镜。对子弹星系团(tuán)的引(yǐn)力透镜研究也被(bèi)认为(wèi)是暗物(wù)质存在的迄(qì)今为止最(zuì)好(hǎo)的(de)理论证(zhèng)据(jù)。

除(chú)此(cǐ)之(zhī)外，还有(yǒu)来自(zì)宇宙当中最古老(lǎo)的光(guāng)。从宇(yǔ)宙大爆(bào)炸开(kāi)始(shǐ)，38万年之后，可见光终于可以(yǐ)畅通无阻地穿越在宇宙当(dāng)中了。经过了130多亿(yì)年(nián)之(zhī)后，这些光在宇宙空间背景(jǐng)上留(liú)下了各相同性的微波辐(fú)射(shè)。其(qí)中红(hóng)色(sè)的部分表示温度较高的区域，蓝色则表示(shì)相对较(jiào)冷的区域，但实际上它(tā)们之间的温差只有万(wàn)分之一。

科学家们通过对前景背景分离后(hòu)的二值图像进(jìn)行连通域(yù)提取和(hé)标记(jì)之后发现，如果(guǒ)宇宙当中没(méi)有(yǒu)暗物质(zhì)，图形看起来不应该是这样的，而随着暗物质的增加，一些峰值(zhí)的幅度会(huì)减小，才(cái)变(biàn)得看起来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微(wēi)波背景辐(fú)射的测量(liàng)值，我们(men)需要的暗物质大约是普通(tōng)物(wù)质的(de)5倍。这个数字与解(jiě)释星系当中恒星运动所需要的暗物(wù)质比(bǐ)例(lì)是一(yī)致的。这就意味着(zhe)。

用(yòng)了一(yī)个简单的理论框架，就很好地解释了很多(duō)不同的观(guān)测结果。而暗物(wù)质的本质(zhì)就是宇(yǔ)宙当(dāng)中存(cún)在着某种类型的粒(lì)子，它们(men)不参与任何其他的电(diàn)磁作用，只通(tōng)过引力来(lái)相互作用。所以如果能够找(zhǎo)到这种粒子的存在，就(jiù)相当于(yú)找(zhǎo)到了暗物质存在的(de)实际(jì)证据。这种粒子到底是什么？科(kē)学(xué)家们已经提(tí)出了数十种的假想目标，而要寻找这些不同(tóng)的目标粒子(zi)所需(xū)要(yào)的实(shí)验方式(shì)也不相同。在过(guò)去的几十年当中，人(rén)类为了(le)寻(xún)找这些看不见、摸(mō)不到(dào)，几乎(hū)不会(huì)与常规物质(zhì)相互作(zuò)用的(de)“暗(àn)物质”，科学家们已(yǐ)经进行了超过(guò)50次的实验，却没有(yǒu)任何实质性的发(fā)现，除了一个(gè)地方，意(yì)大利的格兰(lán)萨(sà)索山(shān)，隶(lì)属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米(mǐ)处的(de)地下矿井当(dāng)中，藏着地球(qiú)上(shàng)最大(dà)的地学实验室，这个(gè)实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一(yī)个三层楼(lóu)高的探(tàn)测器，一直致力于寻找暗物(wù)质(zhì)粒子的(de)周期性震荡。

自1997年以来，这里的(de)科(kē)学家声称(chēng)观测(cè)到了某(mǒu)种信号。经过了(le)20多年的数据(jù)收集，人们发现了(le)一(yī)个(gè)有(yǒu)趣的(de)事情。探(tàn)测率会在每年的(de)6月份达到峰值，然(rán)后(hòu)在11月降到最低，而(ér)且在20年当中每(měi)年都是一样。一些(xiē)科(kē)学家认(rèn)为这(zhè)可能是人类发现暗物质的第(dì)一个直接证据。

但是为什么暗物质(zhì)会产(chǎn)生周期(qī)性的年(nián)度信(xìn)号呢？刚(gāng)才我们讲(jiǎng)了太阳系正在(zài)以220公里/秒的速度(dù)围(wéi)绕着银河系进行移动，那么(me)如(rú)果(guǒ)暗物质存在宇宙当中(zhōng)，这意味(wèi)着我(wǒ)们也在(zài)以这样的速度在(zài)穿越(yuè)着暗物质流，这个(gè)过程中会产生相(xiāng)应的振(zhèn)荡，同(tóng)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(qiú)围绕太阳的方向(xiàng)与太阳(yáng)环绕银河系(xì)的(de)方(fāng)向是一致的，而另(lìng)外半年则(zé)与之(zhī)相反(fǎn)。

而在6月份的时候(hòu)，地球与太阳的(de)方向正好达到完(wán)全一致，这是(shì)理论上地(dì)球穿越暗物质(zhì)流最快的时段。而在11月份，又(yòu)恰好(hǎo)达到(dào)了最慢值。尽管在(zài)实际的情况(kuàng)中(zhōng)，太(tài)阳系(xì)相(xiāng)对银河系的平面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是这并不影响这个理论的(de)有效性(xìng)。

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(de)周期(qī)性信号。当然也可能有其他(tā)的情况，造成这种年(nián)度周期(qī)信号的差异也可能(néng)是温度、湿度、土壤中的水(shuǐ)分、高山(shān)上的积雪，甚至连意大利游(yóu)客(kè)的数量也符合(hé)这个周(zhōu)期的规(guī)律。

所以，科学家(jiā)们又(yòu)在(zài)南半球建立了一个(gè)几乎相同(tóng)的实验室，这里(lǐ)的季节(jié)与之前的实验室正好相反(fǎn)，而(ér)在这里，地球穿过暗(àn)物(wù)质流的运动特征和第一个实(shí)验室(shì)是一样的(de)。

因此，如果(guǒ)在这里可以得到相同的信号，就可以成为暗(àn)物质所存在的非常有力的证据了。但是由(yóu)于这个(gè)实验(yàn)室刚(gāng)刚建(jiàn)成不久，所以截(jié)至目前还无法提(tí)供(gōng)相应的(de)数据支持。另外，在(zài)2025年(nián)，NASA将(jiāng)会发射一台新的(de)望远镜(jìng)，这(zhè)台(tái)太空望远镜叫做“南希(xī)格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜(jìng)大(dà)小跟哈勃望远镜相(xiāng)同，但它的宽视(shì)场仪(yí)器(qì)提(tí)供(gōng)的视野(yě)是(shì)哈(hā)勃(bó)红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太(tài)空望(wàng)远(yuǎn)镜其(qí)中一个关键的用途就是(shì)探索暗物质背后的(de)奥秘，对于探测的结果，我(wǒ)们(men)只能拭目以待了。费(fèi)米实验室粒子天体(tǐ)物理中心的科学家丹(dān)琥珀和贾森斯特芬研究发现(xiàn)，如果(guǒ)暗物质存在，它们极有(yǒu)可能拥有另一种神秘的效(xiào)应(yīng)，这种暗(àn)物质效应，会支(zhī)持宇宙当(dāng)中生命的诞生，或者说(shuō)是(shì)生命(mìng)进化的一个重要(yào)因素。

如果(guǒ)这一理论得到进一步的证(zhèng)实，那么(me)遍布宇宙当中的暗物质会不(bù)会(huì)意味着人类并不孤单呢？或(huò)许在宇宙(zhòu)当中某个角落的行(xíng)星(xīng)上，暗物质正在通过这样(yàng)的效应(yīng)创造生命。当然，这些推论的大(dà)前提(tí)是(shì)要先找到(dào)暗物质存在的实际证据(jù)。那么(me)小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗(àn)物质(zhì)到底存不(bù)存在(zài)呢？喜(xǐ)欢请点(diǎn)赞，你(nǐ)的支持(chí)是我更新的动力！

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