宇宙是“人为制造”的？为何(hé)会(huì)存在科学无法解释(shì)的(de)“暗物(wù)质”？暗物(wù)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)们在过去的几(jǐ)十年当中(zhōng)进行(xíng)了超过50次的长期实(shí)验，但是却(què)没有(yǒu)发现任(rèn)何的有效证(zhèng)据。除了一个地方(fāng)，在(zài)1687年(nián)出(chū)版的自然哲学数学原理一(yī)书(shū)中，埃(āi)萨克(kè)牛顿(dùn)发表了(le)万有引(yǐn)力定律(lǜ)，它揭示了宇(yǔ)宙中天体运动的规律。往(wǎng)后的几(jǐ)百年来，当天文学家(jiā)们发现某些天体运行轨(guǐ)道出现异常，不符合万(wàn)有(yǒu)引力定律(lǜ)的时(shí)候，他们(men)就会(huì)知道，周围一定有未知的天体通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天(tiān)王(wáng)星运行(xíng)轨(guǐ)道的异常(cháng)，推(tuī)算(suàn)并且发现了(le)海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥(míng)王星的发现都是应用万有引力(lì)定律所取得重大(dà)天(tiān)文(wén)成就的例子。但是这些发(fā)现都是在恒星系统的尺度当中，可当我(wǒ)们上升到星系或者(zhě)是星团的(de)尺度，事(shì)情(qíng)就开始变得(dé)诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物理学(xué)家弗里茨(cí)兹威基正在研(yán)究和测量后发星系团(tuán)的质量(liàng)。这(zhè)是一个由数千个(gè)星系所组(zǔ)成(chéng)的巨大星系团，这些(xiē)星(xīng)系被引力(lì)束缚(fù)在一起。测量星系团的质量一(yī)般会使(shǐ)用到两种(zhǒng)方法，当两种方法结果一致，就可(kě)以确定(dìng)其质量的(de)范围(wéi)。

第一种是获(huò)得其(qí)"光度学的质量"，需要的数据是(shì)测量各(gè)个星系的光度。

第二种是动力学质量的计(jì)算，是利用光谱红移测量(liàng)星系团中(zhōng)的各个星系相对(duì)于星系(xì)团的(de)运动速度(dù)。当测量结果出来之后(hòu)，兹威基(jī)彻底懵了，“动力学(xué)质量”竟然是“光(guāng)度学(xué)质量”的400倍。这意味(wèi)着(zhe)，后(hòu)发(fā)座星(xīng)系团有99%的(de)质量消失了，或者说这99%的质量并不以可见光的形式所(suǒ)存在，我们无法看到。最诡异的是，在测量速度的(de)过(guò)程(chéng)中(zhōng)，兹威基发(fā)现星系团中很(hěn)多星(xīng)系的(de)速度(dù)比理论上要(yào)快得多(duō)，按(àn)照牛顿(dùn)的运动学(xué)定律，仅靠这(zhè)些可(kě)见星系的质量所(suǒ)产生的(de)引力是无法将它们束(shù)缚在星系团内的，它(tā)们早就应该被抛出星系团之外(wài)了，除非有一种(zhǒng)神秘的力量(liàng)在起作(zuò)用，这种力量来源于某(mǒu)种隐形的物(wù)质。

据此(cǐ)，兹维(wéi)基提出(chū)了这样部分不可(kě)见的暗质，它不发(fā)散光、吸(xī)光、反射光，但是(shì)它们却占据(jù)着(zhe)宇宙中(zhōng)绝大部分的质量。只(zhǐ)是当(dāng)时的人们(men)对这样的一种说法不屑一(yī)顾。

直到40年(nián)之后，“暗物质”这个(gè)词才(cái)再一(yī)次出(chū)现。天文学(xué)家维(wéi)拉鲁宾和肯(kěn)特福(fú)特在观测仙女座星系中的(de)恒星运动。理论上(shàng)来(lái)说，距离(lí)中心越远的(de)恒星(xīng)在(zài)其轨道上的(de)运行速度就会越慢。但是(shì)他们观测的结果却让人感到不可思(sī)议。

随着与中心距离的增加(jiā)，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是根据牛顿的万有(yǒu)引力定律，在星系(xì)当中如(rú)果(guǒ)没有(yǒu)足够大的(de)质量来吸引(yǐn)它们，这些外围的(de)恒星早就被甩到宇宙当中了(le)。基于(yú)这(zhè)种现象(xiàng)，科学家(jiā)们会使用一种相对标(biāo)准的(de)方法(fǎ)来解释暗(àn)物质(zhì)的存在，这种(zhǒng)方(fāng)法就是测量星系当中气体在X轴上距离星系中心的距离，以及(jí)在(zài)Y轴上(shàng)气体的旋(xuán)转速度。如果出现异常的结果，就认为(wèi)是由暗(àn)物质的力量进入其中。

于是科(kē)学家(jiā)们通(tōng)过射(shè)电望(wàng)远镜测量了距(jù)离星系(xì)中心更远距离(lí)的氢(qīng)元素，发现它们(men)的旋转速度并不符合牛顿(dùn)的力(lì)学定律。我们的(de)太阳(yáng)系也不例(lì)外，太阳系位于(yú)银河系的第(dì)三悬臂(bì)之上，距离银河(hé)系中心2.6万(wàn)光年(nián)，根据万有引力定律(lǜ)进行计(jì)算，太(tài)阳(yáng)系的运行速度应(yīng)该是(shì)160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的速(sù)度围绕银(yín)河系旋(xuán)转，这个实际速度远远大于(yú)理论速(sù)度，那么(me)产生以上这(zhè)种向心(xīn)加(jiā)速度(dù)的原因很可能就(jiù)是存在着一种我(wǒ)们看不到的物质，是这些暗物质的引力效应将星系聚(jù)集在了一起(qǐ)。

也是从这时(shí)开始，越来越多的研究人员开始相信(xìn)暗(àn)物质的存在。科学家根据星系外恒星(xīng)轨道(dào)的速度，估算(suàn)在星(xīng)系当(dāng)中暗物质的质量(liàng)占整个(gè)星系质量(liàng)的85%。但是，暗物(wù)质并不(bù)是唯一可(kě)以(yǐ)解释这个(gè)现象的原因。在一(yī)项新的研(yán)究当中，科学家们(men)发现(xiàn)，几乎(hū)没有引力效应的遥远恒星之间，也会出(chū)现速度上的(de)微(wēi)小差异。另外，天(tiān)文学家还发现了(le)一个(gè)反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球(qiú)大约2.5亿(yì)光年(nián)，大小(xiǎo)和(hé)银河系不(bù)多，但(dàn)是星系当中存(cún)在的恒星数(shù)量却(què)只有银河系的千分(fēn)之一。

所以在(zài)理论(lùn)上，该(gāi)星系必(bì)须(xū)存在暗物质，否则就会分崩离析。但是科学家们使(shǐ)用最先进的望远镜(jìng)对其进行了40个小时的详细测量(liàng)之后(hòu)，发(fā)现(xiàn)星系中的恒星运动是(shì)可以用正常的物质和力学定律来解释的。那么(me)又有人(rén)提出，也许该星系的暗物质，已经被附近的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它(tā)的附近没(méi)有任何星系存在。造成这些现象(xiàng)的除(chú)了暗物质的假说之外，另(lìng)一种(zhǒng)可能就是人类(lèi)对引力的理解还(hái)不够(gòu)全面，引(yǐn)力很可(kě)能在(zài)不同尺度空间中的工作方式是不同的，这意味着在(zài)行星系尺度中的天体会沿着它们的轨(guǐ)道，按照我(wǒ)们所理(lǐ)解(jiě)的方式运动(dòng)。但是上升到星(xīng)系(xì)和星团的尺(chǐ)度，引(yǐn)力之间(jiān)的相互作用(yòng)则(zé)是不同的方式。对于在星系(xì)团(tuán)之间的相(xiāng)互作用，科学家还引入了外部场(chǎng)效应的概念，指的是在数(shù)百万(wàn)光年的规模上，巨大的质量之间会产生对彼此特殊的效果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立，这意味(wèi)着我们需要(yào)对(duì)现在的物理定律进行修正，这些发(fā)现(xiàn)也让很多人认为暗物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)存在的其他的理论证据，这些(xiē)理(lǐ)论(lùn)证据(jù)是蒙德(dé)理论所没(méi)法解释的“引力(lì)透镜”。

径向距(jù)离为37亿光(guāng)年(nián)的(de)子(zi)弹星(xīng)系团，由两(liǎng)个碰撞的星系团所(suǒ)组成，类似这样(yàng)的星(xīng)团，它们大部分的(de)普通质量都在星(xīng)系的气体当中。当星(xīng)团以1000万公(gōng)里(lǐ)/小时(shí)发生碰撞的时候，星际气体的(de)相互作用就会(huì)导致(zhì)温度(dù)的急剧升(shēng)高，速度大(dà)幅(fú)降(jiàng)低。所(suǒ)以在理论(lùn)上，在(zài)碰(pèng)撞之后，子弹星系团(tuán)大部分的质量(liàng)将位于(yú)所有这些气体所在(zài)的(de)中间区域。那么我们通过什么(me)来验证它的(de)质量区域到底是不是集(jí)中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传回(huí)了宇(yǔ)宙当(dāng)中第一张(zhāng)全彩的高清照片，在照片中我(wǒ)们(men)可以(yǐ)明显地看到很(hěn)多(duō)星系似(shì)乎被拉伸产生了巨大的(de)形变。其实这些星(xīng)系(xì)本(běn)身并不是(shì)真(zhēn)的被扭(niǔ)曲(qū)了，也不(bù)是韦(wéi)伯望远镜出了什(shén)么问题，而是这样极(jí)遥远的天(tiān)体和(hé)我们地(dì)球上的观测者之间。被一(yī)个质量超(chāo)级巨大的(de)天体(tǐ)遮挡，这个超大质量的东西(xī)的引(yǐn)力，会使身后更遥(yáo)远星系的光(guāng)都发(fā)生了扭曲。这个现(xiàn)象就是引(yǐn)力透镜效应。这个巨大的天体可能是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所以当人们对子弹(dàn)星系团(tuán)观(guān)测的时候，发现它的大质量区域(yù)并不是在中间，而(ér)是在两侧(cè)。所以最好的(de)解释方(fāng)法(fǎ)就(jiù)是当(dāng)星团(tuán)发生全部的碰撞(zhuàng)时(shí)，可被观测到(dào)的质量气体被卡(kǎ)在(zài)了中间，暗物质(zhì)则直接通过了这个(gè)区域(yù)，并在两边形(xíng)成(chéng)了引(yǐn)力透(tòu)镜。对子弹(dàn)星系团的引力透镜研究也被(bèi)认(rèn)为(wèi)是暗物质存在的迄今为止最好的理(lǐ)论证据。

除此之外，还有来(lái)自(zì)宇宙(zhòu)当中最古老的光。从(cóng)宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年(nián)之后(hòu)，可见光终(zhōng)于可(kě)以畅(chàng)通无阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿(yì)年之后，这些光在宇宙空间背景上留下了各相(xiāng)同性的微波辐射。其(qí)中红色的部分表示温度(dù)较(jiào)高的区域，蓝色则表示相对较冷的区域(yù)，但(dàn)实际上(shàng)它们(men)之间的温(wēn)差只有万分之(zhī)一。

科(kē)学家们通过对前景背景分离(lí)后的二(èr)值图像进行连通(tōng)域提取和标记之后发现，如果宇(yǔ)宙当中没有暗(àn)物质(zhì)，图形看起来不应该是这样的，而(ér)随着暗物质的(de)增(zēng)加，一些峰值(zhí)的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波背景辐(fú)射的测(cè)量值，我们需(xū)要的暗物质(zhì)大约(yuē)是(shì)普通物质的5倍。这个数字(zì)与解释星系当中恒(héng)星运动所需要的暗(àn)物质(zhì)比例是一致的。这就意味(wèi)着。

用了一个(gè)简单(dān)的理论框架，就很好地解释了很多不同(tóng)的观测结(jié)果。而暗物质的本(běn)质就(jiù)是(shì)宇(yǔ)宙当(dāng)中存在着某种类型的粒子(zi)，它(tā)们(men)不参(cān)与(yǔ)任何(hé)其(qí)他的电磁作用(yòng)，只通过(guò)引力来相(xiāng)互作用(yòng)。所以如果能够找到这(zhè)种(zhǒng)粒子的(de)存在，就(jiù)相(xiāng)当于找到(dào)了暗物质存在的实际证(zhèng)据(jù)。这种粒子到底是(shì)什么？科学(xué)家们(men)已经提(tí)出(chū)了数十(shí)种(zhǒng)的假想目标，而要(yào)寻找这(zhè)些不(bù)同的目标粒(lì)子(zi)所需要的实(shí)验方式也不相同。在过(guò)去的几十年当(dāng)中(zhōng)，人类(lèi)为(wèi)了(le)寻找(zhǎo)这些看(kàn)不见、摸不到，几乎不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科(kē)学家们已经进行(xíng)了超过(guò)50次的实验，却(què)没有(yǒu)任(rèn)何实质性的发现，除了一个地(dì)方(fāng)，意大利的格兰萨索(suǒ)山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山脉。

在(zài)山下1400米处的地(dì)下矿(kuàng)井当(dāng)中(zhōng)，藏着地球上最大的地学实(shí)验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一(yī)直致力于寻找(zhǎo)暗物(wù)质粒子(zi)的周期(qī)性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的(de)科学家声(shēng)称观测到了某种(zhǒng)信号。经(jīng)过了20多年的数据收集，人们(men)发现了一(yī)个有趣的事情。探测率会在每年(nián)的6月份达到峰(fēng)值，然(rán)后在11月(yuè)降到最(zuì)低，而(ér)且在20年当(dāng)中每年都是(shì)一样。一些科(kē)学家认(rèn)为这可能是(shì)人类发现暗物质的第一个直接(jiē)证(zhèng)据。

但是(shì)为(wèi)什么(me)暗物质会(huì)产生周期性的(de)年(nián)度信号(hào)呢(ne)？刚才我们讲了太阳系(xì)正在(zài)以220公里/秒的速度围绕着银河系进行移动，那么如(rú)果(guǒ)暗(àn)物质存(cún)在(zài)宇宙当(dāng)中，这意味着我们也(yě)在(zài)以(yǐ)这(zhè)样的速度在穿越着暗物(wù)质流，这个过程(chéng)中(zhōng)会产生相应的(de)振荡，同时地球(qiú)又(yòu)以(yǐ)30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有半(bàn)年的时(shí)间(jiān)，地球(qiú)围(wéi)绕(rào)太阳的方向与太(tài)阳环绕银(yín)河系的方向是一(yī)致的，而另(lìng)外半(bàn)年(nián)则与(yǔ)之相反。

而在6月份的时(shí)候(hòu)，地球与太(tài)阳的方向正好达到(dào)完全一致，这是理(lǐ)论(lùn)上地(dì)球穿越暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到(dào)了最慢(màn)值。尽(jǐn)管在实际的情(qíng)况中，太阳(yáng)系相对银河(hé)系的平面(miàn)呈现了60度的倾斜，但是(shì)这并不影响这(zhè)个理论的有效性。

因(yīn)此(cǐ)科学家认(rèn)为这可以(yǐ)用来(lái)解结婚祝福语恭喜恭喜是什么意思，恭喜恭喜是什么意思抖音释，研究(jiū)人员们所观(guān)测到的(de)周期(qī)性(xìng)信号。当然也可(kě)能(néng)有其(qí)他(tā)的情况(kuàng)，造成这(zhè)种年度周期信号的差异也(yě)可能是(shì)温度、湿度、土(tǔ)壤中的水分、高(gāo)山上(shàng)的积雪，甚至连意大利(lì)游(yóu)客(kè)的(de)数量也符合这个周期的规律。

所以(yǐ)，科学家们又在南半(bàn)球(qiú)建(jiàn)立了一个几乎相同的实验室，这里的季节与之前的实(shí)验室正好(hǎo)相反，而在这里，地球穿过暗(àn)物质(zhì)流的运动(dòng)特征和第一个实验室是一样的(de)。

因此，如果在这(zhè)里可(kě)以得到(dào)相同的信(xìn)号(hào)，就(jiù)可以成为暗物质所存在的非常有力的证据了(le)。但是由于这(zhè)个实验室刚刚(gāng)建成不久，所以截至目前还(hái)无法提(tí)供相应的数据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的望远镜，这台(tái)太空望远镜叫(jiào)做“南希格雷(léi)斯罗曼(màn)”，它(tā)的主镜大(dà)小跟哈勃(bó)望远镜相同，但它的宽(kuān)视(shì)场仪器提供的视野是哈(hā)勃(bó)红外仪器的100倍。南希格雷斯(sī)罗(luó)曼太空望远(yuǎn)镜其中(zhōng)一个关键(jiàn)的用(yòng)途就是(shì)探(tàn)索暗(àn)物质背后的奥(ào)秘，对于探测的结(jié)果(guǒ)，我们只能拭目以待了。费米(mǐ)实验室(shì)粒(lì)子天体物理中心的科(kē)学家丹琥珀(pò)和贾森(sēn)斯(sī)特芬研(yán)究(jiū)发现，如果(guǒ)暗(àn)物质存在，它(tā)们极有可能拥有另一(yī)种神秘的效应，这种暗物质效应，会(huì)支持(chí)宇(yǔ)宙当中生命(mìng)的诞生，或者说是生命进化的一(yī)个重要因素。

如果(guǒ)这一理(lǐ)论得到进一步的证实，那(nà)么(me)遍布宇(yǔ)宙当(dāng)中的暗物质(zhì)会不会意味着(zhe)人类并不孤(gū)单(dān)呢？或许在宇宙当中某个角落的行星上，暗物质正在通过这样(yàng)的效应创造生命(mìng)。当然，这些推(tuī)论(lùn)的大前提是要(yào)先(xiān)找(zhǎo)到暗物质存(cún)在的(de)实际(jì)证据。那么小伙伴(bàn)们，你(nǐ)们觉得暗物质到底存(cún)不存在呢(ne)？喜欢请点赞，你的支持是我更新的(de)动力！

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