宇(yǔ)宙是“人为制造”的？为何会(huì)存在(zài)科(kē)学无法解释的“暗物(wù)质(zhì)”？暗物质又究竟(jìng)是什么？人(rén)类为了寻找暗物质(zhì)存(cún)在的证据，科学家(jiā)们在过去的几十年当中进行了超过50次的长期实验，但是却没有发(fā)现任何的有(yǒu)效证据。除了一个(gè)地方，在1687年(nián)出版的自然哲学数学(xué)原(yuán)理(lǐ)一书中，埃萨克(kè)牛顿(dùn)发表了万有引力定律，它(tā)揭示了宇宙中天体运动的规律。往后的几百年来，当天(tiān)文学家们(men)发现某(mǒu)些(xiē)天体运行轨道出(chū)现异常，不(bù)符(fú)合万(wàn)有(yǒu)引力(lì)定律的时(shí)候，他们(men)就会知道，周围一定有未知的(de)天体通过引力在摄动它的轨道。比如在(zài)1846年，奥(ào)本勒维耶就通(tōng)过天王(wáng)星运(yùn)行轨(guǐ)道的异常，推算并且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都(dōu)是(shì)应用万有(yǒu)引力定律(lǜ)所取得重(zhòng)大天文成就的例子。但是(shì)这些发现都是在恒(héng)星系统的尺度当(dāng)中，可当我们(men)上升(shēng)到星系或者是星团的(de)尺度，事情就(jiù)开始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹(zī)威基正在研究和(hé)测量后发星系团的质量。这是一个(gè)由数千个星系所组成的巨大星(xīng)系团，这些星系被引力束缚在一(yī)起。测量星系团的质量一般(bān)会(huì)使用到两(liǎng)种方法，当(dāng)两种方(fāng)法(fǎ)结果一致，就可(kě)以确定其质量的范围。

第一种是获得其"光度(dù)学(xué)的质量"，需要的数据是测量(liàng)各个星系的光度。

第二(èr)种是动(dòng)力学质(zhì)量的计算，是(shì)利用光谱红移测量星(xīng)系(xì)团(tuán)中的(de)各(gè)个星(xīng)系相(xiāng)对于(yú)星系(xì)团的运动(dòng)速度(dù)。当测(cè)量(liàng)结果(guǒ)出来之后，兹威基彻(chè)底懵(měng)了，“动力学质(zhì)量”竟然是(shì)“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系(xì)团有99%的质量消失了，或者说(shuō)这99%的质量并不以可(kě)见光的形式所存在，我们(men)无法看(kàn)到(dào)。最诡异的是，在测(cè)量速度的过程中，兹威基发(fā)现星系团中很多(duō)星系的速(sù)度比理论上要快得多(duō)，按(àn)照(zhào)牛(niú)顿的运动(dòng)学(xué)定(dìng)律，仅靠这些(xiē)可见(jiàn)星系的(de)质量所产生的引力是无法将它们束缚(fù)在星系团内的，它(tā)们早就(jiù)应该被抛出(chū)星系团之外(wài)了，除(chú)非有一种神(shén)秘的力量在起(qǐ)作用，这(zhè)种(zhǒng)力量来源于某种隐形(xíng)的物质。

据此，兹维(wéi)基提(tí)出了这样(yàng)部分(fēn)不可见的暗质，它(tā)不(bù)发散光、吸(xī)光、反射光，但是它们却占(zhàn)据(jù)着宇宙中绝(jué)大部(bù)分的质量(liàng)。只是当(dāng)时的(de)人(rén)们(men)对这样的一种说(shuō)法(fǎ)不屑(xiè)一顾(gù)。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一(yī)次(cì)出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座(zuò)星系中的恒星(xīng)运动。理论上(shàng)来(lái)说，距离中心越远的(de)恒星在其轨道上的(de)运行速度就会(huì)越慢(màn)。但是他(tā)们(men)观测(cè)的结果(guǒ)却让(ràng)人感到不可思议。

随着(zhe)与(yǔ)中(zhōng)心(xīn)距离的(de)增(zēng)加，恒星的旋转速(sù)度(dù)几乎保持(chí)不(bù)变(biàn)。可是根据牛(niú)顿的(de)万有引力定律(lǜ)，在(zài)星(xīng)系(xì)当中(zhōng)如果(guǒ)没有足够大的质量来(lái)吸引它们，这(zhè)些(xiē)外围的恒星早就被甩到宇宙当(dāng)中了。基(jī)于这种现(xiàn)象，科学家们会使用(yòng)一种相(xiāng)对标准(zhǔn)的方法来(lái)解释暗物质的存在，这种方法就(jiù)是测量(liàng)星(xīng)系当(dāng)中气体在(zài)X轴上距离星系(xì)中心的距(jù)离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常的结(jié)果，就认为是由暗(àn)物质的力(lì)量进入其中。

于是科学家们通过(guò)射(shè)电望(wàng)远镜测量(liàng)了距离星系(xì)中心更远(yuǎn)距离的氢元素，发现它(tā)们的旋转速度并(bìng)不符合牛顿的(de)力学定律(lǜ)。我们的(de)太(tài)阳系也不例外，太阳(yáng)系(xì)位于银河(hé)系的第三悬臂之上，距离(lí)银河(hé)系中心2.6万光年，根据万(wàn)有(yǒu)引力定律进(jìn)行计算，太阳系的运行(xíng)速度(dù)应该(gāi)是160千米/秒，但实际上，太阳(yáng)系(xì)正(zhèng)在(zài)以220千(qiān)米/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕银河系(xì)旋转，这(zhè)个实际速度远远大于理论速度，那么产生以上(shàng)这种向心加(jiā)速度的(de)原因很可能就是存在着一种我们看不到的物质(zhì)，是(shì)这(zhè)些暗物质的引力(lì)效应(yīng)将星系聚集在了一起。

也是从(cóng)这时开始，越来越(yuè)多的研究人员开始相(xiāng)信暗物质的存在。科(kē)学家根据星(xīng)系外恒星轨(guǐ)道的速度，估(gū)算在星系当中(zhōng)暗物(wù)质的质量占整(zhěng)个星(xīng)系质量的85%。但是，暗物质(zhì)并不是(shì)唯一可以解(jiě)释这个现象的(de)原因(yīn)。在一项新的研(yán)究当中(zhōng)，科学家们发现，几乎没(méi)有引力效应的(de)遥远恒星(xīng)之间，也会出现速度上的微小差异(yì)。另外，天(tiān)文学(xué)家还(hái)发(fā)现(xiàn)了一个(gè)反(fǎn)常(cháng)的星系(xì)，叫(jiào)做Agc114905。这个(gè)星系距离地球大约2.5亿光年，大小和(hé)银河(hé)系(xì)不多(duō)，但是星系当(dāng)中存在的恒星数量却只(zhǐ)有银河系的千(qiān)分之(zhī)一。

所(suǒ)以在理(lǐ)论上，该星系必须存在(zài)暗(àn)物(wù)质(zhì)，否则就(jiù)会分(fēn)崩离析。但是科学(xué)家(jiā)们使用最先进的望远镜对其进行了40个小时的详细测量之后，发现星系(xì)中的恒(héng)星运动是可以用正常的(de)物质和力学定律(lǜ)来解释的。那么又有(yǒu)人提(tí)出，也许该星系的暗物质，已(yǐ)经被(bèi)附(fù)近的另(lìng)一个大(dà)星系(xì)剥(bō)离了。奇(qí)怪(guài)的是，它的(de)附近(jìn)没有任(rèn)何星(xīng)系(xì)存在。造(zào)成这些现象的除了暗物质(zhì)的(de)假说之(zhī)外，另(lìng)一种(zhǒng)可能就是人类对(duì)引(yǐn)力(lì)的理(lǐ)解还(hái)不够全面，引力很可能在不同尺度空间中(zhōng)的(de)工(gōng)作方式(shì)是(shì)不(bù)同的(de)，这意(yì)味着在行星系尺(chǐ)度中的(de)天(tiān)体会(huì)沿着它们的(de)轨(guǐ)道，按(àn)照我们所理解的方式运(yùn)动。但是(shì)上升到星系和(hé)星团的(de)尺度(dù)，引力之间的相(xiāng)互作用则是不同的方式。对于在星(xīng)系团(tuán)之间的相(xiāng)互作用，科学家还引入了外部场效应(yīng)的(de)概念，指的(de)是在数百万(wàn)光年的规(guī)模(mó)上，巨大的质(zhì)量之间会产生(shēng)对彼此特殊的效果，这个理(lǐ)论(lùn)叫做(zuò)MOND蒙德理论(lùn)。如果(guǒ)MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要对现在的物理定(dìng)律进行修(xiū)正，这些发现(xiàn)也让很多人(rén)认为暗物质假(jiǎ)说理论就此(cǐ)终结。但(dàn)是在宇宙当中还有关于暗物质存在的(de)其他(tā)的(de)理论证据，这些理论证(zhèng)据是(shì)蒙(méng)德理论所没法解释的“引力(lì)透镜”。

径向距(jù)离为37亿光年的子弹(dàn)星系团，由两(liǎng)个(gè)碰(pèng)撞的星系团所(suǒ)组成(chéng)，类似这样的星团，它们大部(bù)分的普通(tōng)质(zhì)量(liàng)都在(zài)星系的气体当中。当星团(tuán)以1000万(wàn)公里(lǐ)/小时发生碰撞的(de)时候，星际气体的相互作用就(jiù)会(huì)导致(zhì)温(wēn)度的急剧(jù)升高，速度大幅降低(dī)。所以在理论上(shàng)，在碰撞之(zhī)后(hòu)，子弹星(xīng)系团大部分的质(zhì)量(liàng)将位于(yú)所有这(zhè)些气体(tǐ)所在的中间(jiān)区域。那么我们(men)通过(guò)什么(me)来验证它的质量区域到底(dǐ)是不是(shì)集中在(zài)中间呢？前(qián)不久，詹姆斯(sī)韦(wéi)伯太空望(wàng)远镜传回(huí)了宇(yǔ)宙当(dāng)中第一张全彩的(de)高清(qīng)照片，在照片中我们可以明显地看到很多(duō)星系似(shì)乎(hū)被拉(lā)伸(shēn)产生了巨大的形变。其实这些星系本身并(bìng)不是真的被(bèi)扭曲了，也不是韦(wéi)伯望远镜出了什(shén)么问题(tí)，而是这样极遥(yáo)远的天体和我们地球上(shàng)的(de)观测者之间。被一个质量超级巨(jù)大的天体(tǐ)遮挡，这个超(chāo)大质量的东西的引力，会(huì)使身后更遥远星系的光(guāng)都发生(shēng)了(le)扭曲。这个现象(xiàng)就(jiù)是引力透镜效应。这(zhè)个巨大的(de)天体可能是超大质量的黑洞(dòng)或者是暗物质(zhì)。

所以当(dāng)人们对(duì)子弹星系(xì)团观测的时候，发(fā)现(xiàn)它的大质(zhì)量区域并不是在中间，而是(shì)在两侧。所以最好的解释(shì)方法就是(shì)当星团发生全(quán)部的碰撞时，可被观测到的质量气(qì)体被(bèi)卡(kǎ)在了中间，暗(àn)物(wù)质则直接通过了这个区(qū)域，并在(zài)两边形成(chéng)了引力透镜。对子弹星(xīng)系(xì)团的引力透镜研究(jiū)也(yě)被(bèi)认为是(shì)暗物质存在的迄今为(wèi)止最(zuì)好(hǎo)的(de)理论(lùn)证据(jù)。

除(chú)此之外，还有来自宇(yǔ)宙当中(zhōng)最古老的光。从(cóng)宇宙大(dà)爆炸开始，38万年之后(hòu)，可见光(guāng)终于(yú)可(kě)以(yǐ)畅通无阻地穿越在(zài)宇宙当中了(le)。经过了130多(duō)亿年(nián)之后，这些光在(zài)宇宙空(kōng)间背景上留下(xià)了各相(xiāng)同性的微波辐射。其中红色的部分表示温度(dù)较高的区域，蓝色则表示相(xiāng)对较冷的区域(yù)，但实际(jì)上它们之间的温差只有(yǒu)万(wàn)分之一。

科(kē)学(xué)家们通过对前景(jǐng)背景(jǐng)分(fēn)离后的二值图(tú)像进(jìn)行连通域提取和标记之后发现，如(rú)果宇宙当中没(méi)有暗物质，图(tú)形看起来不应该是这样的，而随(suí)着暗物质(zhì)的增加(jiā)，一些峰值(zhí)的幅度会减(jiǎn)小，才变得(dé)看起来“和谐”。为了(le)匹(pǐ)配宇宙微(wēi)波(bō)背景辐(fú)射的(de)测量值，我们需要(yào)的暗物质大约是普通物质的5倍。这(zhè)个数字与解释星(xīng)系(xì)当中恒星运(yùn)动所需要的(de)暗物质(zhì)比例(lì)是一(yī)致(zhì)的。这就意味着。

用了一个简单的(de)理论框架，就(jiù)很好地(dì)解释了很多不(bù)同的观(guān)测(cè)结果。而暗物质的本质就(jiù)是宇宙当中(zhōng)存在(zài)着某(mǒu)种类型的粒子，它们不参与任何其他的电磁作用，只(zhǐ)通过引力来相互作用。所(suǒ)以如果能够(gòu)找到这(zhè)种粒子的存(cún)在(zài)，就(jiù)相当于找(zhǎo)到(dào)了暗物质存在的实际证据(jù)。这种粒子到底是(shì)什么？科学(xué)家(jiā)们已经提(tí)出了数十种的(de)假想目(mù)标，而要寻找这些不同的目(mù)标粒子(zi)所需要的实(shí)验方式也不相同。在过(guò)去的几十年当中，人(rén)类为了寻找这(zhè)些看不见(jiàn)、摸不到，几乎不会与常规物质(zhì)相互作用(yòng)的“暗物质(zhì)”，科(kē)学家(jiā)们已(yǐ)经进行了(le)超过50次的实验，却(què)没有任何实质性的发(fā)现，除了一(yī)个地方，意(yì)大利的(de)格兰萨(sà)索山，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山(shān)下(xià)1400米处的地下矿井当中，藏着地(dì)球上最大(dà)的(de)地学(xué)实验(yàn)室，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个(gè)三层楼高的探测器(qì)，一(yī)直致力于寻找(zhǎo)暗物质粒子的周期(qī)性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的科(kē)学家声称(chēng)观(guān)测到了某种信号。经过了(le)20多(duō)年(nián)的数据收集，人们(men)发现了(le)一个有趣(qù)的事情(qíng)。探测率会在每年的6月份(fèn)达到峰(fēng)值(zhí)，然(rán)后(hòu)在11月降到最低，而(ér)且(qiě)在20年(nián)当中每年都是一样。一些(xiē)科学家认为这可能(néng)是人类发现暗物(wù)质的(de)第一个直接证(zhèng)据。

但是为什(shén)么暗(àn)物质会产生(shēng)周(zhōu)期性(xìng)的年度信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了(le)太(tài)阳系(xì)正(zhèng)在以220公里/秒的(de)速(sù)度(dù)围绕着银(yín)河系(xì)进行移动(dòng)，那么如果暗物质存(cún)在宇宙当中，这意味着我(wǒ)们也在以(yǐ)这样的速度(dù)在(zài)穿(chuān)越着暗物质流，这(zhè)个(gè)过程(chéng)中会产(chǎn)生相应的振(zhèn)荡，同(tóng)时地(dì)球又(yòu)以30公里/秒的速度围绕太阳进(jìn)行旋转。所(suǒ)以有半年的时间(jiān)，地(dì)球围绕太(tài)阳的方向与太阳环绕银河系的(de)方向是一(yī)致的，而另外半(bàn)年则与之相反。

而在(zài)6月份的(de)时候，地(dì)球与(yǔ)太阳的方向正(zhèng)好达(dá)到完全(quán)一致，这(zhè)是理(lǐ)论上地球(qiú)穿越(yuè)暗物质流最快的时段(duàn)。而(ér)在(zài)11月份，又(yòu)恰好达到了最慢(màn)值。尽管在实际的(de)情况中，太阳系相对(duì)银河系的平面呈现了60度的倾斜(xié)，但是这并不(bù)影响这个理(lǐ)论的(de)有效性(xìng)。

因此科(kē)学家认为这可以用来解(jiě)赶歌圩的读音是什么，赶歌圩的拼音怎么读释，研究人员们所观(guān)测到的周期性信号。当(dāng)然也可能有其(qí)他的情况，造(zào)成这种年度周(zhōu)期信号的(de)差异也可(kě)能(néng)是温度、湿度(dù)、土壤(rǎng)中(zhōng)的水(shuǐ)分(fēn)、高山(shān)上(shàng)的积雪，甚(shèn)至连意大利游(yóu)客的(de)数量(liàng)也符合(hé)这个周期的规律。

所以，科(kē)学家们又(yòu)在南半球建立了一个几(jǐ)乎相同的实验室，这里(lǐ)的季节与之前的实验室(shì)正好相反，而在这(zhè)里，地球穿过暗物(wù)质流的运动特(tè)征和第一个实验室是(shì)一(yī)样的。

因(yīn)此，如果(guǒ)在这里(lǐ)可以得到相同的信号，就可以成为暗(àn)物质(zhì)所存在的非常有力的证据了。但是由(yóu)于这(zhè)个实验(yàn)室刚刚建(jiàn)成不久(jiǔ)，所(suǒ)以截(jié)至(zhì)目前还无法(fǎ)提(tí)供相应的数据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射一(yī)台新的(de)望远镜，这台太空望远镜叫做“南(nán)希格雷斯(sī)罗曼”，它(tā)的主镜大小跟(gēn)哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提(tí)供(gōng)的视野是(shì)哈勃红(hóng)外(wài)仪器的100倍。南(nán)希格雷斯罗曼太空望(wàng)远(yuǎn)镜其中(zhōng)一个(gè)关键的用途(tú)就是(shì)探索(suǒ)暗物质背后的奥秘，对(duì)于探测的(de)结果(guǒ)，我们(men)只能(néng)拭目以待了(le)。费米实验室粒子天体物(wù)理中心(xīn)的(de)科学家(jiā)丹琥珀和贾森斯(sī)特芬研究发(fā)现(xiàn)，如(rú)果暗(àn)物(wù)质存在，它(tā)们极有可(kě)能拥有另一(yī)种神(shén)秘的效应，这种暗物(wù)质效应，会(huì)支持宇宙当中生命的(de)诞生，或者(zhě)说是生(shēng)命进(jìn)化的一个重(zhòng)要(yào)因(yīn)素。

如果这一理(lǐ)论得到进一步(bù)的证(zhèng)实，那么遍布(bù)宇(yǔ)宙(zhòu)当中的暗(àn)物质会不会意味着人类并不孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当中某个角(jiǎo)落的行(xíng)星上(shàng)，暗物质(zhì)正(zhèng)在通(tōng)过这样的效应创造(zào)生命。当然，这些推论的大(dà)前提是要先(xiān)找到暗物质(zhì)存在(zài)的实际证(zhèng)据。那么小伙伴们，你们(men)觉得暗物(wù)质到底存不存在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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