宇宙(zhòu)是“人(rén)为制造”的？为(wèi)何会存在科学无法解释的“暗(àn)物质”？暗物质(zhì)又究(jiū)竟是什么？人类(lèi)为(wèi)了寻(xún)找(zhǎo)暗物(wù)质(zhì)存在(zài)的证据，科学家们在过去的(de)几(jǐ)十(shí)年当中进(jìn)行了超过50次的长期实验(yàn)，但是(shì)却(què)没有发现任何的有效(xiào)证据。除了一个地方，在1687年(nián)出版的自然哲学数学原(yuán)理一书中，埃萨克牛(niú)顿发表了万(wàn)有引力(lì)定律，它(tā)揭示了宇宙(zhòu)中天(tiān)体运动的规律。往后的几百年来，当天(tiān)文(wén)学(xué)家们发现某(mǒu)些天体(tǐ)运行轨道出现异常，不符合万有引力(lì)定律(lǜ)的(de)时候，他们就会(huì)知道(dào)，周围一定有未知的天(tiān)体通过(guò)引力在摄动它的轨道。比如(rú)在1846年，奥(ào)本勒维耶(yé)就通过天王星(xīng)运行轨道的异(yì)常，推算(suàn)并且发(fā)现了(le)海王星的存在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥(míng)王(wáng)星(xīng)的发现都是(shì)应用万有引力定(dìng)律所取得重(zhòng)大天文成就(jiù)的例子。但是这些发现都是(shì)在恒(héng)星系统的尺(chǐ)度当中(zhōng)，可当(dāng)我们上升(shēng)到星(xīng)系或(huò)者是星(xīng)团的尺度，事情就开始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理学(xué)家(jiā)弗(fú)里茨兹威基(jī)正在(zài)研究和测量后发(fā)星系团的质量(liàng)。这(zhè)是一(yī)个由数千(qiān)个星系所组成的(de)巨大星系团，这些星系(xì)被引力束(shù)缚(fù)在一起(qǐ)。测(cè)量星(xīng)系团的质量一般会使用(yòng)到两种(zhǒng)方(fāng)法，当两种方法(fǎ)结(jié)果一(yī)致，就可以确定其质量(liàng)的范围。

第(dì)一种(zhǒng)是获得(dé)其"光(guāng)度学的质量"，需要的数(shù)据是测量各个星系的光度。

第二种是动力学质量(liàng)的计算，是利用光谱红移测量星系团中的各(gè)个星系相对(duì)于星系团的运(yùn)动速度。当测量结果(guǒ)出来之后，兹威基(jī)彻底懵了，“动力学质量”竟然是(shì)“光度(dù)学质量”的400倍。这意味着，后(hòu)发(fā)座星系(xì)团有99%的质量消(xiāo)失了，或者说这99%的(de)质量并不以(yǐ)可见光的(de)形式所存在(zài)，我们无法看到。最诡异的是，在测量速度的(de)过程中(zhōng)，兹威(wēi)基发现(xiàn)星系团中很多星系的速度比(bǐ)理(lǐ)论上要快得多，按(àn)照牛顿的(de)运动(dòng)学定律，仅(jǐn)靠这些可见星系(xì)的质量所产生(shēng)的引力(lì)是无法(fǎ)将它们束缚在星系团内的，它们早(zǎo)就应(yīng)该被抛(pāo)出星(xīng)系(xì)团之外(wài)了(le)，除非有一种神(shén)秘(mì)的力量在起作用，这种力量来(lái)源于某种隐(yǐn)形(xíng)的(de)物质。

据此，兹维基提出了这(zhè)样部分不可见的暗质，它不(bù)发散光、吸光、反射光，但是它们却(què)占(zhàn)据着宇宙中(zhōng)绝大部(bù)分的质(zhì)量。只是当时的人们对这样(yàng)的一种说法不(bù)屑一顾。

直到40年之后，“暗物质(zhì)”这个(gè)词才再(zài)一次(cì)出现。天文学家维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在观测仙女座星系中的恒星运动。理(lǐ)论(lùn)上(shàng)来说，距(jù)离(lí)中心(xīn)越远的恒星(xīng)在其轨道上的(de)运(yùn)行速(sù)度(dù)就会越慢(màn)。但是他(tā)们观测的结(jié)果却让人感到不可(kě)思议。

随着与中(zhōng)心距离的增加，恒(héng)星的旋转速度几(jǐ)乎(hū)保持不(bù)变(biàn)。可是根据牛顿的(de)万有引力定律(lǜ)，在星系当(dāng)中如果(guǒ)没有足够大的质量来吸引它们，这些外围的(de)恒星早就被(bèi)甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于(yú)这种现象(xiàng)，科学(xué)家们会使用一(yī)种相对(duì)标准的方法来解释暗物质的存(cún)在，这(zhè)种方法(fǎ)就是测(cè)量星系当(dāng)中气体在X轴(zhóu)上距(jù)离星系(xì)中心(xīn)的距离，以及(jí)在(zài)Y轴(zhóu)上气体的旋转(zhuǎn)速度。如果出(chū)现(xiàn)异常的结果，就认为是(shì)由(yóu)暗物质的力(lì)量(liàng)进入其中。

于(yú)是科学家们通过射(shè)电望远镜测量了距离星系(xì)中心更远距离的氢(qīng)元素，发现它们的(de)旋转速度并(bìng)不(bù)符(fú)合牛顿的力学(xué)定律(lǜ)。我们的太(tài)阳系也不(bù)例外，太阳系位于银(yín)河系的(de)第(dì)三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根(gēn)据万有引(yǐn)力定律进行计(jì)算，太阳系的运行速度(dù)应该是160千米(mǐ)/秒(miǎo)，但实际上(shàng)，太阳(yáng)系正在(zài)以220千米/秒的速(sù)度围绕银河系旋转，这个实际(jì)速度远远(yuǎn)大于理论速度，那么(me)产(chǎn)生以(yǐ)上这种(zhǒng)向心(xīn)加速度的原因很(hěn)可能就是存在着一(yī)种(zhǒng)我们看不到的物质，是(shì)这些暗物质(zhì)的引力(lì)效应将(jiāng)星系聚集在了一起。

也是从这时开始，越来越多的研(yán)究人员(yuán)开始相(xiāng)信(xìn)暗物质的存在。科学家根(gēn)据星系外恒(héng)星(xīng)轨道(dào)的速度(dù)，估算在星系当中暗(àn)物质的质量占整(zhěng)个星系(xì)质量的85%。但是(shì)，暗物质并不是唯一可(kě)以(yǐ)解释这(zhè)个现象的(de)原因(yīn)。在一项(xiàng)新的研(yán)究当中，科学家们发(fā)现，几(jǐ)乎没有引力效应的(de)遥远恒星(xīng)之(zhī)间，也会出(chū)现(xiàn)速(sù)度上的微(wēi)小差(chà)异。另外，天(tiān)文学(xué)家还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个(gè)星系(xì)距(jù)离地(dì)球大约(yuē)2.5亿光(guāng)年，大(dà)小和(hé)银河系(xì)不多(duō)，但是(shì)星系(xì)当(dāng)中存(cún)在的(de)恒星数量(liàng)却(què)只(zhǐ)有银(yín)河系(xì)的千分之一。

所以在(zài)理论上，该星系必(bì)须存在暗物质，佛系心态是什么意思否(fǒu)则就会分崩离析。但是科学家们使用最先进的望远镜对其(qí)进行了40个小时(shí)的(de)详细测量之后，发现星系中的恒星运(yùn)动是可以用正常(cháng)的(de)物质和力学定律来(lái)解(jiě)释(shì)的。那(nà)么又有人提出(chū)，也许该星系(xì)的暗物质，已经被附近的另一个大星系剥离(lí)了。奇怪的是，它的附近(jìn)没(méi)有任何星系存在。造(zào)成这些现象的除(chú)了暗物质(zhì)的(de)假说之外，另一种可能就(jiù)是人类(lèi)对(duì)引力的理解还不(bù)够全面(miàn)，引力很可能在不同(tóng)尺度空(kōng)间中的(de)工作方式是不同的，这意味着在行星系尺度中的天体会沿着它们的(de)轨道，按照(zhào)我(wǒ)们所理解的方(fāng)式运动。但是(shì)上升到星系和星团的尺度，引力(lì)之间的相互作用则是不同的方(fāng)式。对于(yú)在星系团之间的相互作(zuò)用(yòng)，科学家还(hái)引入了(le)外部场效(xiào)应的概(gài)念，指(zhǐ)的是(shì)在数(shù)百(bǎi)万光年的规模(mó)上，巨大的质量之(zhī)间会(huì)产生对(duì)彼此特殊的效(xiào)果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意味着我们需要(yào)对现在(zài)的物理定(dìng)律(lǜ)进行修正，这些发现也让很多(duō)人认为暗物质假说理论就此(cǐ)终结。但是在宇宙当中(zhōng)还有关于暗物质存在的其他(tā)的理论证(zhèng)据，这些理论证据是蒙(méng)德(dé)理论(lùn)所没法解释的(de)“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的星系团(tuán)所组(zǔ)成(chéng)，类似这样(yàng)的(de)星团，它们大部分的普通质量都(dōu)在星系的气体(tǐ)当中。当星(xīng)团以1000万公里/小时发生(shēng)碰撞的时(shí)候，星际气(qì)体的(de)相互作用就(jiù)会导致温度的(de)急剧升高，速度大(dà)幅降低。所以在理论上，在(zài)碰撞之后，子弹(dàn)星系团大部分的质量将(jiāng)位于所有这些气体所在的中间区(qū)域。那(nà)么我们通过什么来验(yàn)证它的质(zhì)量区域到底是不是集(jí)中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望远镜(jìng)传回了宇宙当中第一张全彩的(de)高清照(zhào)片，在(zài)照片中我们(men)可以明(míng)显地看(kàn)到很(hěn)多星(xīng)系似乎被(bèi)拉伸(shēn)产生了巨大的形变。其实这些星(xīng)系本身并不是真的(de)被扭(niǔ)曲(qū)了，也不是韦伯望(wàng)远镜出了什(shén)么问题，而是这(zhè)样极遥远(yuǎn)的天体和我(wǒ)们地球上的观(guān)测者之间。被一个质量超级(jí)巨大的天(tiān)体遮(zhē)挡，这(zhè)个超大(dà)质量的(de)东西的引力，会使身后更遥(yáo)远星系(xì)的光都发生(shēng)了扭曲。这个(gè)现象就是(shì)引力透镜效应。这个巨大的天体(tǐ)可能是超大质量的黑洞(dòng)或者(zhě)是暗物质。

所以当人(rén)们对子弹星系团观测(cè)的时候，发现它的大质(zhì)量区(qū)域并(bìng)不是在(zài)中间(jiān)，而是(shì)在两侧。所以最好的解释方法(fǎ)就(jiù)是(shì)当(dāng)星团发生全(quán)部的碰撞(zhuàng)时，可被观(guān)测到的(de)质量气体被卡在(zài)了(le)中(zhōng)间，暗(àn)物质则直接(jiē)通过了这个区域(yù)，并在两(liǎng)边形成了引力(lì)透镜(jìng)。对子弹(dàn)星(xīng)系团的引(yǐn)力(lì)透镜(jìng)研究也被认为(wèi)是暗物质存(cún)在的迄今为(wèi)止最好的理论证据。

除此(cǐ)之外，还有来自宇宙当中最古老的(de)光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见(jiàn)光终(zhōng)于可以(yǐ)畅通无(wú)阻地穿(chuān)越(yuè)在(zài)宇宙当中(zhōng)了(le)。经过了130多(duō)亿年之后，这些光在宇宙空间背景上留下了各相同性的微波(bō)辐射。其中红色的部(bù)分表示(shì)温(wēn)度较(jiào)高的区(qū)域，蓝色则表示相对较冷的(de)区(qū)域，但实际上它们之(zhī)间(jiān)的温差(chà)只有万分之一(yī)。

科学家们通过对(duì)前景背景分离后的二值图(tú)像进行连通(tōng)域(yù)提取和标记之后发现，如果(guǒ)宇宙(zhòu)当中没有暗物质，图形看起来不应该是这样的，而随着暗物质(zhì)的增加，一些峰值的(de)幅度(dù)会(huì)减(jiǎn)小，才变(biàn)得看(kàn)起来“和(hé)谐”。为了匹(pǐ)配宇宙(zhòu)微波背景辐射的测量值(zhí)，我们需要的暗物质大约是(shì)普(pǔ)通(tōng)物质的5倍。这个数字与解释星系当中(zhōng)恒星运动所需要的(de)暗物质比例是一致的。这就意味着。

用了一(yī)个简单的理论框架，就很好地解释了很多不同的观测结果。而暗物质的本质就(jiù)是宇宙当中(zhōng)存在着某(mǒu)种类型的粒子，它们不参与任(rèn)何其(qí)他的电磁作(zuò)用，只通过引(yǐn)力来相(xiāng)互作用。所(suǒ)以如(rú)果能够找到这(zhè)种粒子(zi)的(de)存在，就相当(dāng)于找到了(le)暗物质(zhì)存在的(de)实际(jì)证据。这种粒(lì)子(zi)到底是什么？科学家(jiā)们(men)已经提出(chū)了数十(shí)种的假想目标，而(ér)要寻找这些不同(tóng)的目标(biāo)粒子所需(xū)要的实验方式也不相同(tóng)。在过(guò)去的几十年当中，人(rén)类(lèi)为(wèi)了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会与常规物(wù)质(zhì)相(xiāng)互作(zuò)用的“暗物质(zhì)”，科学家们已经进行了超过(guò)50次的(de)实验，却(què)没(méi)有任何(hé)实质性(xìng)的发现，除了一个地方，意大利的(de)格兰萨索山，隶(lì)属(shǔ)于(yú)阿尔卑斯山(shān)脉(mài)。

在山(shān)下1400米处(chù)的地下(xià)矿井当中(zhōng)，藏着地球(qiú)上(shàng)最大的地(dì)学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼高的探测(cè)器，一直致力于寻找暗物(wù)质粒子的(de)周(zhōu)期性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的科学家声称观(guān)测到了某种信号。经过(guò)了(le)20多年的数据收集，人们发现(xiàn)了一个(gè)有趣的(de)事情。探测率会在每年(nián)的6月份达到(dào)峰值(zhí)，然后在11月降到最低，而(ér)且在20年当中每年都是一样。一些科学家认(rèn)为这可(kě)能是(shì)人类发现暗物质的第一个(gè)直接证据。

但是为什么暗物质(zhì)会产生周期性(xìng)的(de)年度(dù)信(xìn)号呢？刚(gāng)才我们讲了太(tài)阳系正在以220公里/秒(miǎo)的(de)速度围绕着银河系(xì)进行移动(dòng)，那(nà)么如果暗(àn)物(wù)质存(cún)在宇(yǔ)宙当中，这意味(wèi)着我们也在以(yǐ)这样(yàng)的(de)速度在穿(chuān)越着暗物质流，这个过程中会(huì)产生相应的振荡，同时地(dì)球又以30公里/秒的速度围(wéi)绕太阳(yáng)进行(xíng)旋转。所以有半年的时间，地球围绕太阳的方(fāng)向与太阳(yáng)环绕(rào)银河系的方向是一致的，而另(lìng)外半年则与之相反。

而在6月份的时候(hòu)，地(dì)球(qiú)与太(tài)阳的方向正好达到完全一致，这是理论上地球穿越暗物(wù)质流(liú)最快(kuài)的时段。而在11月(yuè)份，又恰好达到(dào)了最慢值。尽管在实际的(de)情况中，太(tài)阳系相对银河系的(de)平面呈现了60度的倾斜，但是这(zhè)并不影响这(zhè)个理论(lùn)的有效性。

因(yīn)此科学佛系心态是什么意思家认(rèn)为(wèi)这可以(yǐ)用来解释，研究人(rén)员们所观测到的周(zhōu)期(qī)性信号。当然也可(kě)能有其他的情况，造成这种年度周期信号的(de)差(chà)异也可能是温度(dù)、湿度、土壤中(zhōng)的水分、高山上的(de)积雪，甚至连(lián)意大利(lì)游客的数量也符(fú)合这(zhè)个周期的规律(lǜ)。

所以(yǐ)，科学家们又在南半球建立了(le)一个几乎相(xiāng)同(tóng)的(de)实(shí)验室，这里的季节与之前的实验室正好相反(fǎn)，而在这里，地球穿过(guò)暗物质流的运动特征和第一个实验室是(shì)一(yī)样的。

因(yīn)此，如果在这里可以(yǐ)得(dé)到(dào)相同的(de)信号(hào)，就可以成为(wèi)暗(àn)物质所存(cún)在的非常(cháng)有力(lì)的证据了。但是由于(yú)这个实验室(shì)刚刚建成不久，所以截至目前还无法提供相应的数据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太空望远镜叫(jiào)做(zuò)“南希格雷(léi)斯罗曼(màn)”，它的主镜大小跟(gēn)哈勃(bó)望远镜相同(tóng)，但它的宽(kuān)视场仪器提供(gōng)的视(shì)野是哈勃红外仪器(qì)的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太空(kōng)望远镜其中一个关键的(de)用途就是探索暗物质背后的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目以待(dài)了。费米实(shí)验室(shì)粒(lì)子天体(tǐ)物理中心(xīn)的科学家丹琥珀(pò)和贾森斯特芬研(yán)究发现，如(rú)果暗物质(zhì)存在，它们极有可(kě)能拥(yōng)有另一种神秘(mì)的效应，这种暗物质效应，会支持宇(yǔ)宙(zhòu)当中生命的(de)诞生，或者说是生(shēng)命进化的(de)一(yī)个重(zhòng)要因素。

如(rú)果这一理论得(dé)到进一步的证实，那(nà)么遍(biàn)布宇宙当中的暗物质会不会(huì)意(yì)味(wèi)着(zhe)人类并(bìng)不孤单呢(ne)？或许(xǔ)在宇宙当中某个角落(luò)的行星上，暗物质正在通(tōng)过这(zhè)样的效应创(chuàng)造生命。当然，这些推论的大(dà)前提(tí)是要先找到暗物质存在的实(shí)际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢请点赞(zàn)，你的支持是我(wǒ)更新的动力！

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