宇宙是“人为(wèi)制造”的(de)？为何会存在科(kē)学无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人(rén)类(lèi)为了寻找暗物质存在(zài)的(de)证据，科学家们在过去的几十年当中(zhōng)进(jìn)行了超过(guò)50次的长期实验(yàn)，但是(shì)却没有(yǒu)发现任(rèn)何的有效(xiào)证(zhèng)据(jù)。除了一个地方，在1687年出版的自然哲学数学(xué)原理一书(shū)中，埃萨(sà)克牛顿发表了万有引(yǐn)力定律(lǜ)，它揭(jiē)示了宇宙中(zhōng)天体(tǐ)运动的规(guī)律。往后(hòu)的(de)几百年来，当天文学家们发现某(mǒu)些天体运行(xíng)轨(guǐ)道(dào)出现异(yì)常，不(bù)符合万有引力(lì)定(dìng)律的时候，他们就会知(zhī)道，周(zhōu)围一定(dìng)有(yǒu)未知的(de)天(tiān)体(tǐ)通过(guò)引力在摄(shè)动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运(yùn)行轨道的(de)异常，推算并且发现(xiàn)了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥(míng)王星的发(fā)现都是(shì)应用(yòng)万有引力定律所取得(dé)重大天(tiān)文(wén)成就的例子。但是这些发现都是在恒星系统的尺度当中(zhōng)，可(kě)当我们上升(shēng)到(dào)星(xīng)系或者是(shì)星团的尺度，事情就开始(shǐ)变得诡异了(le)。

1933年，瑞士的物理学(xué)家(jiā)弗里茨兹(zī)威基正(zhèng)在研究和(hé)测量后发星系团的质(zhì)量。这是一个由数千个(gè)星系所(suǒ)组成的巨大星系(xì)团(tuán)，这些星系被引力束(shù)缚在一起。测量星系团的质量一(yī)般(bān)会使用(yòng)到两种(zhǒng)方(fāng)法，当(dāng)两种方法结果一致，就可以(yǐ)确定其质量(liàng)的(de)范围(wéi)。

第一种是获(huò)得其"光度学(xué)的(de)质(zhì)量"，需要(yào)的(de)数据(jù)是(shì)测量各个星系的光度(dù)。

第二(èr)种是动力学质量的计算(suàn)，是(shì)利用光谱红移测量星系团中的各个(gè)星系(xì)相对于星系团的运动速度。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动(dòng)力(lì)学质量”竟然是“光度学(xué)质量”的400倍(bèi)。这意(yì)味(wèi)着(zhe)，后(hòu)发座星系(xì)团(tuán)有99%的质(zhì)量消(xiāo)失了，或(huò)者说(shuō)这99%的质量并不以(yǐ)可见光(guāng)的(de)形式所存在(zài)，我们无(wú)法看到。最诡异(yì)的是，在测(cè)量速度(dù)的过程中，兹威基(jī)发现星(xīng)系团(tuán)中(zhōng)很多星系的(de)速度比(bǐ)理论上要(yào)快得多，按(àn)照(zhào)牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星系的质量(liàng)所(suǒ)产生的引力是无(wú)法将它们束缚在星系(xì)团(tuán)内的，它们早(zǎo)就应该(gāi)被抛出星系团之外(wài)了，除非有一种神秘的力量在起(qǐ)作用，这(zhè)种力量来(lái)源于某(mǒu)种隐形(xíng)的物质。

据此，兹维(wéi)基提出(chū)了这(zhè)样(yàng)部(bù)分不(bù)可(kě)见的暗质，它不发散(sàn)光(guāng)、吸(xī)光、反射光，但是它们却占据(jù)着宇宙中绝大部分的(de)质量。只是当时的人们(men)对这样(yàng)的一种说(shuō)法(fǎ)不屑一顾。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这个词才再(zài)一次出现。天文学(xué)家维拉鲁宾和肯特福特在(zài)观测仙女座星系中的恒星运动。理论(lùn)上来说，距(jù)离中心越远(yuǎn)的恒星在其轨道上的运行速(sù)度就会(huì)越慢。但是他们(men)观测的结果却让人感到不(bù)可思议。

随着与中心距离的增(zēng)加(jiā)，恒星的旋转速度几(jǐ)乎(hū)保持不变。可是根据(jù)牛顿的万有引力定(dìng)律，在星系当中如果没有(yǒu)足够大的(de)质量来吸引它们(men)，这些外围(wéi)的恒星早就被甩到宇宙当中了。基(jī)于这种(zhǒng)现象(xiàng)，科学家(jiā)们会(huì)使(shǐ)用一(yī)种相对标准的(de)方法来解释暗物质(zhì)的存在(zài)，这(zhè)种方法就是测量星系(xì)当中气体在X轴(zhóu)上距离星系中心(xīn)的距(jù)离，以及在(zài)Y轴上气(qì)体的旋转速(sù)度。如果出现异常的结果，就认为(wèi)是由暗物质(zhì)的力量进入其(qí)1元等于多少伊朗币，1元人民币等于多少伊朗元中。

于是科学(xué)家们通过射电望(wàng)远镜测量了距离(lí)星(xīng)系中(zhōng)心更远距离的氢元素，发(fā)现它们的旋转(zhuǎn)速度并不符(fú)合牛顿的力学定律。我们(men)的太阳系也不例外(wài)，太阳系位于(yú)银(yín)河系的第三悬(xuán)臂之上，距离银(yín)河系中心2.6万光年，根据(jù)万有引(yǐn)力定律进行计算，太阳系的运(yùn)行速(sù)度应该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正在以220千米/秒的速(sù)度围绕银(yín)河(hé)系旋转(zhuǎn)，这个(gè)实际速(sù)度远远大于理论速度，那么产生(shēng)以上(shàng)这种向(xiàng)心(xīn)加(jiā)速度的原因很(hěn)可能就(jiù)是存在(zài)着一(yī)种我们(men)看(kàn)不到(dào)的物质，是这些暗物质(zhì)的引(yǐn)力效应将星系(xì)聚集在了(le)一起。

也(yě)是从这时开始，越(yuè)来越(yuè)多(duō)的研究人员开始(shǐ)相(xiāng)信暗物质(zhì)的存(cún)在。科(kē)学家(jiā)根据星(xīng)系外(wài)恒星轨道的速度(dù)，估算在星系(xì)当中暗(àn)物(wù)质的质量占整个(gè)星系质量(liàng)的(de)85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯一可以解释(shì)这个现象的原因。在一项新的研究当(dāng)中，科(kē)学家们发现(xiàn)，几乎没有引力效应(yīng)的遥远(yuǎn)恒星(xīng)之间(jiān)，也会出现速度上的微小(xiǎo)差异。另(lìng)外，天(tiān)文学(xué)家还发现(xiàn)了(le)一个反常的星系(xì)，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离(lí)地球大(dà)约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银(yín)河系不多，但是(shì)星系当(dāng)中存在的(de)恒星数量(liàng)却只有银河(hé)系的千分之一(yī)。

所以在理论上，该星(xīng)系必须存在(zài)暗物(wù)质，否(fǒu)则(zé)就会(huì)分崩(bēng)离析。但是科学家们使用(yòng)最先进的望远(yuǎn)镜对其进行了40个小时的详细测(cè)量之后，发现星系中的恒星运(yùn)动(dòng)是可以用正常的物质和力学(xué)定律来解释的。那(nà)么又(yòu)有人(rén)提(tí)出，也(yě)许(xǔ)该星系(xì)的暗物质，已经被(bèi)附近的另(lìng)一个大星(xīn1元等于多少伊朗币，1元人民币等于多少伊朗元g)系(xì)剥离了。奇怪的是，它的(de)附(fù)近没(méi)有任何星系存在。造成这些(xiē)现象(xiàng)的除了暗物质的(de)假说之外(wài)，另一种可(kě)能就是人类对引力的理解(jiě)还不够(gòu)全面，引力很可能在(zài)不同尺度空间(jiān)中(zhōng)的工作方式是不(bù)同的，这意味着在行星系尺度中(zhōng)的天体会沿着它们(men)的轨道，按(àn)照我们(men)所理解的方式运动。但是上(shàng)升到星系和星(xīng)团的尺度，引力之间的相(xiāng)互作用则是不(bù)同的方式。对(duì)于在(zài)星系团之间的相互作用，科学家(jiā)还引入了外部场效应(yīng)的概念，指的是在(zài)数百万光年的规模上，巨(jù)大的质量之间会产(chǎn)生对彼此(cǐ)特(tè)殊的效果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙(méng)德理论。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这意味(wèi)着我(wǒ)们需要(yào)对(duì)现在的物理定律进行修正(zhèng)，这些(xiē)发(fā)现也(yě)让很多(duō)人(rén)认为暗物质(zhì)假说理(lǐ)论就(jiù)此终结。但是在(zài)宇宙当中还有(yǒu)关于暗物(wù)质存在(zài)的其他的理论证据，这些理(lǐ)论证据是(shì)蒙德(dé)理(lǐ)论(lùn)所没法(fǎ)解释的“引力透(tòu)镜(jìng)”。

径向距(jù)离为37亿光年的子(zi)弹星系团，由两(liǎng)个(gè)碰撞(zhuàng)的星(xīng)系团所(suǒ)组成(chéng)，类(lèi)似这(zhè)样的(de)星团，它们(men)大部分的普通质量都在(zài)星系的气体当中。当星团以1000万公里/小时发生碰(pèng)撞的(de)时(shí)候，星(xīng)际(jì)气体的相(xiāng)互作(zuò)用就会导致温度的急剧升高，速度大幅(fú)降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系团大部分的(de)质量将(jiāng)位于所(suǒ)有(yǒu)这些气体(tǐ)所在的(de)中间区域。那么(me)我们通过什么(me)来(lái)验证它的质量区(qū)域到(dào)底是(shì)不是集中(zhōng)在中(zhōng)间呢？前不(bù)久，詹(zhān)姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜传回(huí)了(le)宇宙当中第一张(zhāng)全彩的高清(qīng)照片，在照片中我们可以(yǐ)明显地看到很多星系似(shì)乎被拉(lā)伸产生(shēng)了巨大(dà)的形变。其实(shí)这(zhè)些星系本身并不(bù)是真的被扭曲了，也不是韦伯(bó)望远镜出了(le)什么问题(tí)，而是这(zhè)样极遥远的天体和我们地球上的(de)观测者之间。被一个质量超级巨大的天体遮(zhē)挡，这个超大质量的(de)东西的(de)引力(lì)，会使身后更遥远星系的(de)光(guāng)都(dōu)发(fā)生(shēng)了扭曲(qū)。这个(gè)现(xiàn)象就是(shì)引力(lì)透镜效应(yīng)。这个巨(jù)大的(de)天体可(kě)能是(shì)超大质量的黑洞或者是暗(àn)物质。

所以(yǐ)当人们对(duì)子弹星系团观测的时(shí)候，发现它的(de)大质量区域并不是在中间，而是在两侧。所以最好的解释(shì)方法就(jiù)是当星团发(fā)生全部的碰(pèng)撞(zhuàng)时，可(kě)被观测到的质量气体(tǐ)被卡在了中间，暗物(wù)质则(zé)直接通过了这个区域，并在两边形成了引(yǐn)力(lì)透镜。对子弹星(xīng)系团的引力透(tòu)镜研究也被(bèi)认为是暗物质存在(zài)的迄(qì)今为止(zhǐ)最好的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙(zhòu)当中最(zuì)古老的(de)光。从宇宙(zhòu)大爆炸开(kāi)始，38万年之后，可(kě)见(jiàn)光(guāng)终于(yú)可以畅(chàng)通无阻地穿(chuān)越在宇宙当(dāng)中(zhōng)了(le)。经(jīng)过了(le)130多亿年之后，这些光在宇(yǔ)宙空间背景上留下了各相(xiāng)同性的微(wēi)波(bō)辐射(shè)。其中(zhōng)红色(sè)的部分(fēn)表(biǎo)示温度较(jiào)高的区域，蓝(lán)色(sè)则表(biǎo)示相对较冷的(de)区域，但实(shí)际上它们(men)之间的温差(chà)只有万分之(zhī)一(yī)。

科学家们(men)通过对前景背景分离后(hòu)的二值图像进行连通域提取和标记之(zhī)后发现，如果(guǒ)宇宙当(dāng)中(zhōng)没有(yǒu)暗物(wù)质，图形看起来不应(yīng)该是这样(yàng)的(de)，而随着暗物质(zhì)的增加，一些(xiē)峰值(zhí)的(de)幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背景辐射的(de)测量(liàng)值，我们需要的暗物质大(dà)约是(shì)普通物质的(de)5倍。这个数(shù)字与解(jiě)释星系当(dāng)中恒星运动所需要的暗(àn)物质比例是一致的(de)。这就意味着。

用了一个简单的(de)理论框架，就很好地(dì)解释了(le)很多不同的观测结果。而暗物质的本质就是(shì)宇(yǔ)宙(zhòu)当中存在着(zhe)某种类型的粒子，它们不参与任(rèn)何(hé)其他(tā)的电磁作用，只(zhǐ)通过引力来相互作用。所以如果能够(gòu)找到这种粒子的(de)存(cún)在(zài)，就相(xiāng)当于找到了暗物质存在的实际证(zhèng)据。这种粒子到底是什(shén)么？科学家们(men)已经提(tí)出了数十种(zhǒng)的假想目标，而要寻找(zhǎo)这些不同的目标粒(lì)子所(suǒ)需要(yào)的(de)实验(yàn)方(fāng)式也不相(xiāng)同。在过去(qù)的几十(shí)年当中，人类(lèi)为了寻找(zhǎo)这些看不见、摸(mō)不到，几乎不会与(yǔ)常规(guī)物质相互作(zuò)用的(de)“暗物质”，科学家们(men)已经进行了超过(guò)50次的(de)实验，却没有任(rèn)何实(shí)质性的发现(xiàn)，除(chú)了(le)一个地(dì)方，意大(dà)利的格兰萨索山(shān)，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山(shān)下1400米(mǐ)处的(de)地下矿(kuàng)井当中，藏着地球(qiú)上最大(dà)的地学实验(yàn)室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三(sān)层楼高(gāo)的探(tàn)测器，一直致力(lì)于寻找暗物质(zhì)粒子的周期性震(zhèn)荡。

自(zì)1997年以来，这(zhè)里的科学家声称(chēng)观(guān)测到了某种信号。经(jīng)过了20多年的数据(jù)收集，人们发现了一个有(yǒu)趣的事情。探测率会在每年(nián)的6月份(fèn)达到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年(nián)当中每年(nián)都是一(yī)样(yàng)。一些科(kē)学家认为这可能是人类发现暗物质的第(dì)一个(gè)直接证据。

但是为什么暗物质会产生周期性(xìng)的(de)年度信号呢？刚才我们(men)讲了太阳系正(zhèng)在(zài)以(yǐ)220公里/秒的速(sù)度围绕(rào)着(zhe)银河系进(jìn)行移动，那(nà)么(me)如果(guǒ)暗物质存在宇宙当中，这意味着我们也在以这样的速度在穿越(yuè)着暗物质(zhì)流，这个(gè)过程中会产生相应的振荡，同时地球又以30公里(lǐ)/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有半年(nián)的时间，地球围绕太阳的(de)方(fāng)向与太阳(yáng)环(huán)绕银河系(xì)的方向是一致的(de)，而(ér)另(lìng)外半年(nián)则与之(zhī)相反。

而在6月(yuè)份的时候，地球与太(tài)阳的方(fāng)向正(zhèng)好(hǎo)达到完全一致，这是理论上地球穿越暗物质流最(zuì)快的时段。而在11月份，又恰好(hǎo)达(dá)到了最慢值。尽管在实际(jì)的情况(kuàng)中，太阳(yáng)系相(xiāng)对(duì)银河系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并(bìng)不影(yǐng)响这个理论的有效性。

因此科(kē)学(xué)家认为这(zhè)可以(yǐ)用来解(jiě)释(shì)，研究人员们所(suǒ)观测到的周期性信号。当然也可能有其他(tā)的情况，造成(chéng)这种年(nián)度(dù)周期信号的差(chà)异1元等于多少伊朗币，1元人民币等于多少伊朗元也可能是(shì)温度(dù)、湿度、土壤中的水分、高(gāo)山上(shàng)的(de)积雪(xuě)，甚至(zhì)连(lián)意大利游客(kè)的数量也符合这(zhè)个周(zhōu)期(qī)的规律。

所以(yǐ)，科学家们(men)又在南半(bàn)球建立了一个几乎(hū)相同的实验室，这里的季节与(yǔ)之前的实验室(shì)正好相(xiāng)反，而在这(zhè)里，地球穿过暗物质(zhì)流的运动特征和(hé)第一个(gè)实验室是一样(yàng)的。

因此，如果在这里(lǐ)可以(yǐ)得(dé)到相同(tóng)的(de)信(xìn)号，就(jiù)可以(yǐ)成为暗物质(zhì)所存在的(de)非常有力的证(zhèng)据了。但是(shì)由于这个实验室刚刚建成不(bù)久，所以截(jié)至目前(qián)还无(wú)法提供相(xiāng)应的数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发(fā)射一(yī)台新的望远镜，这台太空望远镜(jìng)叫做“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的(de)主(zhǔ)镜(jìng)大小(xiǎo)跟(gēn)哈(hā)勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提供的视野是(shì)哈勃红外仪器的100倍。南(nán)希格(gé)雷斯罗曼太空望远镜其中(zhōng)一个关键的用途就是探索暗物质背后的奥秘，对(duì)于探(tàn)测的结果，我们只能拭目以待了。费米实验室粒子天体物理中心的科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特(tè)芬研究发现(xiàn)，如果暗物质存在，它们极有(yǒu)可(kě)能拥有(yǒu)另一种神秘的效(xiào)应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生命(mìng)的诞生，或者说是生命进化的一个重要因素。

如(rú)果这一理论得到进一(yī)步的证实，那么遍布宇宙当(dāng)中的暗物(wù)质会不会意味着人类并(bìng)不孤单呢(ne)？或许在宇宙当中某个角(jiǎo)落的行星上，暗物质正在通过这样的效应(yīng)创造(zào)生命(mìng)。当然，这些推(tuī)论的大前提(tí)是要先找到(dào)暗(àn)物(wù)质存在的实际证据(jù)。那么小(xiǎo)伙伴们，你们(men)觉得(dé)暗物质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持(chí)是(shì)我更新的动力！

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