宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学(xué)无法(fǎ)解释的(de)“暗(àn)物质”？暗(àn)物质又究竟是(shì)什(shén)么？人(rén)类为了寻找暗物(wù)质存在的证据，科学家们(men)在过去的几(jǐ)十年当中进(jìn)行了超过50次(cì)的长期实验，但是却(què)没有(yǒu)发现任(rèn)何(hé)的有效证据。除(chú)了(le)一个地(dì)方(fāng)，在1687年(nián)出版的自然哲(zhé)学数(shù)学(xué)原理一书中，埃(āi)萨克(kè)牛顿发表了万有引力定(dìng)律，它揭示了宇宙中(zhōng)天(tiān)体运动的(de)规律(lǜ)。往后的几百年来，当天文学家们发现某(mǒu)些天(tiān)体运行轨道出现异(yì)常，不符(fú)合万有引力(lì)定(dìng)律的时(shí)候(hòu)，他们就会知道，周围一定(dìng)有未知的(de)天体通过引(yǐn)力(lì)在摄动它的轨道。比如在1846年(nián)，奥(ào)本勒维耶就通过天王星运行轨道的(de)异常，推算并且发现了海王星的存(cún)在。另(lìng)外，哈(hā)雷(léi)彗星、冥王星的发现都是应用万有(yǒu)引(yǐn)力(lì)定律所(suǒ)取得重大天(tiān)文成就(jiù)的例子。但是这些发现都是在恒星(xīng)系统的尺度当中，可当我们上(shàng)升到星系(xì)或(huò)者是星团的尺(chǐ)度，事情(qíng)就(jiù)开始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗里茨兹威基正在研究和测量后发星系团的质量。这是(shì)一个(gè)由数千(qiān)个星系所组成的巨大星系团，这些星系被引(yǐn)力(lì)束(shù)缚(fù)在一起(qǐ)。测量星系团的质量一般会(huì)使用(yòng)到两种方法，当两(liǎng)种方法结果一(yī)致，就可以确定其质量的范围。

第(dì)一(yī)种(zhǒng)是获得其(qí)"光度(dù)学的质量"，需要的数据是测量各(gè)个(gè)星系的光(guāng)度(dù)。

第二种是动力学质量(liàng)的(de)计算，是利用光谱红移(yí)测量星系团中的(de)各个星系相(xiāng)对于星系团的运动速度。当测(cè)量结果(guǒ)出来之后，兹(zī)威基彻底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度学质量”的400倍。这意味(wèi)着，后(hòu)发座星系团有(yǒu)99%的(de)质量(liàng)消失(shī)了，或(huò)者(zhě)说这99%的质量并不以可见光(guāng)的形式(shì)所(suǒ)存(cún)在(zài)，我们无法看到(dào)。最诡异的(de)是，在测量速度的过程中(zhōng)，兹威(wēi)基(jī)发现星(xīng)系团中(zhōng)很(hěn)多(duō)星系的速(sù)度比(bǐ)理(lǐ)论上要快得多，按照(zhào)牛顿的运(yùn)动(dòng)学(xué)定律，仅靠这些可见(jiàn)星(xīng)系(xì)的(de)质量所产生的(de)引力是无法将它们束缚在(zài)星系团(tuán)内的，它(tā)们(men)早(zǎo)就应(yīng)该被抛出(chū)星系(xì)团之外了，除非有一种(zhǒng)神秘的力(lì)量在起作用，这种力量来源于某种隐形(xíng)的(de)物质。

据(jù)此，兹维基(jī)提出了这样部分不可见的(de)暗质，它(tā)不(bù)发(fā)散(sàn)光、吸光、反射(shè)光，但是它们却(què)占(zhàn)据着宇(yǔ)宙中绝(jué)大部分(fēn)的质(zhì)量(liàng)。只是当时的人(rén)们对这样的一种说法不屑(xiè)一(yī)顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物质”这个词(cí)才再一次出现。天文(wén)学家维拉鲁宾(bīn)和(hé)肯特福特在观测(cè)仙女(nǚ)座星系(xì)中的恒星运动。理论上来说，距离中心越远的恒星在(zài)其轨道上的运行速度就会(huì)越慢。但是他们观测(cè)的结果却让人(rén)感到(dào)不可思议(yì)。

随着(zhe)与中心距离的增(zēng)加，恒(héng)星的旋转速度(dù)几乎(hū)保持不变(biàn)。可(kě)是根据牛顿的(de)万(wàn)有(yǒu)引力(lì)定律，在星系当中(zhōng)如果(guǒ)没(méi)有足够大的质量来吸引它们，这些外围的恒星早就被(bèi)甩到宇(yǔ)宙当中了。基于这种现象，科(kē)学家(jiā)们会(huì)使(shǐ)用一种(zhǒng)相对(duì)标准的(de)方法来解释暗物质(zhì)的存在，这种方法就是(shì)测量星系当中(zhōng)气体在X轴(zhóu)上距离星系中心的距(jù)离，以及在Y轴上(shàng)气(qì)体(tǐ)的旋转速(sù)度。如果(guǒ)出现异常(cháng)的(de)结果(guǒ)，就认为是由暗物质(zhì)的(de)力(lì)量进入(rù)其中。

于是科(kē)学家(jiā)们通(tōng)过射电望(wàng)远镜(jìng)测量了距离(lí)星系中心(xīn)更远距离的氢元素，发现它们的旋转速度并不符合牛顿的(de)力学定律(lǜ)。我(wǒ)们(men)的太阳系(xì)也不例外(wài)，太阳系位于银河系(xì)的第三悬臂之上，距离银(yín)河系中心(xīn)2.6万光(guāng)年，根据万有引(yǐn)力(lì)定律进行计算，太阳系(xì)的运(yùn)行速度应该是160千米/秒，但(dàn)实际上(shàng)，太阳系(xì)正在以220千米/秒的(de)速度(dù)围绕(rào)银河系旋(xuán)转，这个实际速度远远大于理(lǐ)论速度，那么产生以上(shàng)这(zhè)种向心加速度的原因很可能(néng)就是存(cún)在着(zhe)一(yī)种我们看不到的物质，是这些暗物质的引力效应将星系聚集在了一起。

也(yě)是从这时开始，越来越多(duō)的研究人(rén)员开始相信暗物质的存在。科(kē)学家根据星系外恒星(xīng)轨道的速度，估算在星系当(dāng)中暗物质的(de)质量占整(zhěng)个星系质量的85%。但是，暗物质(zhì)并(bìng)不是唯一可以(yǐ)解(jiě)释这个现象(xiàng)的(de)原因(yīn)。在一(yī)项(xiàng)新的研究当中，科学家(jiā)们发现，几乎没有引力(lì)效应的遥远恒星之间，也(yě)会(huì)出现速度上的微小差异。另外(wài)，天文学(xué)家还发现(xiàn)了一个反常(cháng)的(de)星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离地(dì)球大约2.5亿光年，大小和(hé)银河系不多，但是星(xīng)系当中(zhōng)存在的(de)恒星数量却只有(yǒu)银河(hé)系的千分之一(yī)。

所以在理论(lùn)上，该星系必(bì)须存在暗(àn)物质，否(fǒu)则就会(huì)分崩(bēng)离(lí)析。但(dàn)是(shì)科学家们使用(yòng)最先进的望(wàng)远镜对(duì)其进行了40个小时的(de)详细测量之后，发(fā)现星系(xì)中的恒星运动(dòng)是可以用正常的(de)物质和力学定律(lǜ)来解释(shì)的。那么(me)又有人提出，也许该(gāi)星系(xì)的暗物质(zhì)，已经被(bèi)附近的另一个大星系(xì)剥离(lí)了(le)。奇怪(guài)的是，它(tā)的(de)附近没有任何星系存在。造成这些现象的除了暗(àn)物(wù)质的(de)假说之(zhī)外，另一种可能就是人类对引力的理解还不够全面，引(yǐn)力很可能在不同尺度空(kōng)间(jiān)中的工作方式(shì)是不(bù)同的，这意味(wèi)着(zhe)在行星(xīng)系尺度中的(de)天体会沿着它们的轨道，按照(zhào)我(wǒ)们(men)所理(lǐ)解的(de)方式运动。但是上升到(dào)星系和星团(tuán)的尺(chǐ)度，引力(lì)之间的相互作用(yòng)则是不同(tóng)的方式。对于在星系(xì)团之(zhī)间的相互作用，科学家还(hái)引入了外部场效应的概念，指的是在数百万光年的(de)规模(mó)上，巨大的质量之间(jiān)会(huì)产生(shēng)对(duì)彼此(cǐ)特殊(shū)的效果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我(wǒ)们需(xū)要对现在的物理定(dìng)律进行修正，这些发现(xiàn)也(yě)让很多(duō)人(rén)认(rèn)为暗物质假说理论就(jiù)此终(zhōng)结。但是在宇宙当中(zhōng)还(hái)有关(guān)于暗物质存在的其他(tā)的理论证据，这些理论证据是蒙德(dé)理论所没法(fǎ)杨志的性格特点和人物事迹概括，杨志的性格特点和人物事迹简介解(jiě)释的“引力(lì)透镜”。

径向距离为(wèi)杨志的性格特点和人物事迹概括，杨志的性格特点和人物事迹简介37亿光(guāng)年的(de)子弹星系团，由两个(gè)碰撞(zhuàng)的星系(xì)团所(suǒ)组成，类似这(zhè)样(yàng)的星团，它们(men)大(dà)部分的(de)普通质量都(dōu)在(zài)星系(xì)的(de)气体当中。当星(xīng)团以1000万公里(lǐ)/小时发(fā)生碰撞的时候，星际(jì)气体的相互作用就(jiù)会导致温度的急剧(jù)升高，速度大幅降(jiàng)低。所(suǒ)以在理论上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹(dàn)星系团大部分的质量将(jiāng)位于(yú)所有这些气体(tǐ)所在的中间区域。那么我们(men)通过什么来验证它(tā)的质量区域到底是不(bù)是集中在中间呢？前(qián)不(bù)久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望远镜传回(huí)了宇宙当中(zhōng)第一(yī)张全彩的高清照片，在照片中(zhōng)我们可以明显地(dì)看到很多(duō)星系似乎被拉伸产生了巨大(dà)的形变。其(qí)实这些星系本身并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了(le)什么问题，而是这样(yàng)极遥(yáo)远的天体和我们地球上的观测者之(zhī)间。被一个质量超级巨大的(de)天体遮挡，这个超大质量(liàng)的东西的引力(lì)，会使(shǐ)身后更遥远星系的光都发生了扭曲。这个(gè)现象就是引力透(tòu)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)观测的时候，发(fā)现它的大(dà)质(zhì)量区(qū)域并不是在(zài)中间，而(ér)是在(zài)两侧。所以最好(hǎo)的解释(shì)方法就是当(dāng)星团发生全部的(de)碰撞(zhuàng)时，可被观测(cè)到的(de)质量(liàng)气体被卡(kǎ)在(zài)了中间(jiān)，暗物(wù)质则直接(jiē)通过了这个区域，并在(zài)两边形成(chéng)了(le)引力(lì)透镜。对子弹(dàn)星系团的引力透镜研究也被认为是(shì)暗物质存在的迄(qì)今为(wèi)止(zhǐ)最好的(de)理论(lùn)证据(jù)。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老(lǎo)的光。从(cóng)宇宙(zhòu)大爆炸开(kāi)始，38万(wàn)年之后，可见(jiàn)光终于可以畅通无阻地(dì)穿(chuān)越(yuè)在宇宙(zhòu)当中了。经过了(le)130多亿年之后(hòu)，这(zhè)些光(guāng)在宇宙空间背景上留下(xià)了各相同性的(de)微波(bō)辐(fú)射。其中红色的(de)部分(fēn)表示温度较高的区域(yù)，蓝色则表示相对较冷的区域，但实际上(shàng)它们(men)之(zhī)间的温差只(zhǐ)有(yǒu)万分之一。

科学家(jiā)们通过(guò)对(duì)前景背景分离后的二(èr)值图(tú)像进行连通域提(tí)取(qǔ)和(hé)标记之后发现，如果宇宙当中(zhōng)没有(yǒu)暗(àn)物(wù)质(zhì)，图形看(kàn)起来(lái)不应该(gāi)是这样(yàng)的(de)，而随着暗物质的增加，一些峰值的幅(fú)度会减小，才(cái)变得看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙(zhòu)微波(bō)背(bèi)景辐射的(de)测(cè)量(liàng)值，我们(men)需要的暗物质大约(yuē)是普通物质的5倍。这个数字与解释(shì)星(xīng)系当中恒星运(yùn)动所需要的暗物(wù)质比(bǐ)例是一致的(de)。这就意味着。

用了一个(gè)简(jiǎn)单的(de)理论(lùn)框架，就很好地(dì)解释了很多不同的(de)观测结果。而暗物质的本质就是宇宙当中(zhōng)存在着某种(zhǒng)类型的粒(lì)子(zi)，它们(men)不参与任何其他(tā)的电磁作用，只通过引力来(lái)相互(hù)作用(yòng)。所以(yǐ)如(rú)果能够(gòu)找到这(zhè)种粒子的存在，就(jiù)相当(dāng)于找到了暗物质存在的实际证据。这(zhè)种粒子(zi)到底(dǐ)是什么？科学家们已经提出了数(shù)十种的假(jiǎ)想目标，而要寻找这些不同(tóng)的(de)目(mù)标(biāo)粒子所(suǒ)需要的实验方式也不相同。在过去的几十(shí)年当中，人(rén)类(lèi)为了寻找(zhǎo)这(zhè)些(xiē)看不见、摸不到，几乎(hū)不会与(yǔ)常规物质相(xiāng)互作用的“暗物质”，科学(xué)家们已经进行了超过50次的实验，却没有任何(hé)实质性的发(fā)现(xiàn)，除(chú)了一个地方(fāng)，意大利的(de)格兰萨索(suǒ)山，隶(lì)属于阿尔卑斯山(shān)脉(mài)。

在山(shān)下1400米处的地(dì)下(xià)矿井当中，藏着地球(qiú)上最大(dà)的地学实验(yàn)室，这(zhè)个(gè)实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个(gè)三层楼高的探测(cè)器，一直(zhí)致力于寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这(zhè)里的科学家(jiā)声称观测到了某种信号。经过(guò)了20多年的数据收集，人们发(fā)现了一个有趣的事情(qíng)。探测率会(huì)在每(měi)年的6月份达到峰值，然后在11月降(jiàng)到(dào)最低，而且在20年当中(zhōng)每年都是一样。一(yī)些科学家认为(wèi)这(zhè)可能是人类发(fā)现(xiàn)暗物质的第一个(gè)直接证据。

但是(shì)为什(shén)么暗物质会产生周(zhōu)期性的年度信(xìn)号呢？刚才(cái)我们讲了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒的速度围绕着银(yín)河系(xì)进行移动(dòng)，那么(me)如果(guǒ)暗(àn)物质(zhì)存在(zài)宇宙当中，这意味着我们(men)也在以(yǐ)这(zhè)样的(de)速度(dù)在穿越着(zhe)暗(àn)物质流，这个过(guò)程(chéng)中会产生相应的振荡，同(tóng)时地(dì)球(qiú)又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋(xuán)转。所以有半年的时间(jiān)，地球围绕(rào)太阳的方向与太阳环绕银河系的(de)方向是一致的，而(ér)另外(wài)半年则与(yǔ)之相(xiāng)反。

而在(zài)6月份的时候，地球与太(tài)阳的方向正好达到(dào)完全一致，这是理论上(shàng)地球穿越暗物质流最(zuì)快的时(shí)段。而在11月份，又恰好达到了(le)最慢值。尽管在实际(jì)的(de)情况中，太阳系相对银河(hé)系的(de)平面呈现了60度的倾斜(xié)，但是这并(bìng)不(bù)影响这(zhè)个理论的有效性(xìng)。

因此(cǐ)科学家认为这可(kě)以用来解释，研究(jiū)人员们所观测到(dào)的周期性信号。当(dāng)然也可能有其(qí)他的情况(kuàng)，造成(chéng)这种年度周期信号(hào)的差异也可能是温度、湿度、土壤中(zhōng)的水(shuǐ)分(fēn)、高山上的积(jī)雪，甚至连意大利游客的(de)数量也符合这个周期的(de)规(guī)律。

所以，科学家(jiā)们又在南半球建立(lì)了(le)一个几乎相同的实验室，这里的季(jì)节与之前(qián)的实验室正(zhèng)好相(xiāng)反，而在(zài)这里，地球穿(chuān)过暗物质流的运动特(tè)征(zhēng)和第一(yī)个实验(yàn)室是一样的。

因此，如果在这里(lǐ)可以(yǐ)得到相同的信号，就可以成为暗(àn)物质所存在的非常(cháng)有力(lì)的(de)证据了(le)。但是由于这(zhè)个实验室(shì)刚(gāng)刚建(jiàn)成不久，所(suǒ)以截至(zhì)目(mù)前还无法(fǎ)提供相应的数据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新的望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)，这(zhè)台太空(kōng)望远镜叫做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的(de)主镜大(dà)小跟(gēn)哈勃望远镜相同，但它(tā)的宽视场(chǎng)仪器提供的视(shì)野是哈勃红外(wài)仪(yí)器(qì)的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太(tài)空望远镜其(qí)中一个关(guān)键的用途就是探索暗物质背后的奥秘，对于探测的结果，我们(men)只能(néng)拭(shì)目(mù)以(yǐ)待(dài)了。费米实验(yàn)室粒子天(tiān)体(tǐ)物理中(zhōng)心的科学家丹琥(hǔ)珀和贾森斯(sī)特芬(fēn)研究发现，如(rú)果(guǒ)暗物质存(cún)在，它们极(jí)有可(kě)能拥(yōng)有另(lìng)一种神秘的效应，这种暗物质效(xiào)应(yīng)，会(huì)支持宇宙当中生命的(de)诞生，或者(zhě)说是(shì)生命进化的一个(gè)重要因素。

如果(guǒ)这一理论得到进一步(bù)的证实，那(nà)么遍布宇宙当中(zhōng)的暗物质会不会意味着人类(lèi)并不孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当中某个角落的(de)行星上，暗物质正在通过这样的效应(yīng)创造生命。当然，这些推论(lùn)的大(dà)前(qián)提(tí)是要先找到(dào)暗(àn)物质存在的实际证据。那么小伙(huǒ)伴们，你们觉得暗物质(zhì)到(dào)底存不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是我更新的动力！

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