宇宙是“人(rén)为制造”的？为何(hé)会(huì)存在(zài)科学无法解释的(de)“暗物(wù)质”？暗(àn)物质又(yòu)究竟是什么？人类(lèi)为了(le)寻找暗物质(zhì)存在的证据，科学家们在过去的几十年当中进行(xíng)了超过50次的长期(qī)实验(yàn)，但是(shì)却没有发现(xiàn)任何的有效证据(jù)。除了一个(gè)地方，在(zài)1687年出版的自然哲学数学原理一书中，埃(āi)萨克牛(niú)顿发表(biǎo)了万有引力定律，它揭示了宇宙(zhòu)中天体运动的(de)规律。往后的几百年来，当天文学(xué)家们发(fā)现某些(xiē)天体运行轨(guǐ)道出(chū)现异常，不符合(hé)万有引(yǐn)力定律(lǜ)的时候，他们就会知道(dà1亿越南盾是富豪吗，越南打工一个月多少钱o)，周围一(yī)定(dìng)有未知的天体通(tōng)过引力在(zài)摄(shè)动(dòng)它的轨道。比如在1846年(nián)，奥本(běn)勒维(wéi)耶就通过天王星运行轨道(dào)的异常(cháng)，推(tuī)算并且发现了(le)海(hǎi)王星的存在。另(lìng)外(wài)，哈雷彗(huì)星(xīng)、冥王星的发(fā)现都是(shì)应用万有引力定律所取(qǔ)得重(zhòng)大天文成就(jiù)的(de)例子。但(dàn)是这(zhè)些发现都是在恒星系(xì)统的尺(chǐ)度(dù)当中，可当我们上升到星系或者是星团的尺度(dù)，事(shì)情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家(jiā)弗(fú)里茨兹威基正在研究和测(cè)量后发(fā)星系团的质(zhì)量。这是一个由数千个(gè)星系所组成的巨大(dà)星系团，这些星系被引力束缚(fù)在一起。测量星系团(tuán)的质量(liàng)一般会使用到两(liǎng)种方(fāng)法(fǎ)，当两(liǎng)种方法结果(guǒ)一(yī)致(zhì)，就可以确定其质量的范围。

第一(yī)种是获得其(qí)"光度学(xué)的(de)质量"，需要的数据是测量各个星系的光度。

第二种是动力学质量(liàng)的计算(suàn)，是(shì)利用光谱红移测(cè)量星系团中的各个星(xīng)系相(xiāng)对(duì)于星系团(tuán)的运(yùn)动速度。当测量(liàng)结果出来之(zhī)后，兹威基彻底懵了，“动力学(xué)质量”竟然是“光度(dù)学质量”的(de)400倍。这意味着(zhe)，后(hòu)发座星系团有99%的质量(liàng)消失了，或(huò)者说(shuō)这(zhè)99%的质量并不以可见光的形式所存在，我们无(wú)法看到。最诡异的是(shì)，在测(cè)量速度的过(guò)程(chéng)中，兹威(wēi)基发现星(xīng)系(xì)团中很多星系的速度比理(lǐ)论上(shàng)要(yào)快得多，按照牛顿(dùn)的运动学(xué)定律，仅靠这些可(kě)见星(xīng)系的质量所产生的引(yǐn)力是无法将它(tā)们束缚在星(xīng)系团内的(de)，它们早(zǎo)就应该被抛出星系团之(zhī)外了，除非有(yǒu)一种神秘(mì)的力量在起作用，这种(zhǒng)力量来源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提(tí)出了这样(yàng)部分不可见的暗(àn)质(zhì)，它不发散光、吸光、反(fǎn)射光，但是它们却占据着(zhe)宇(yǔ)宙(zhòu)中绝大部分的质量。只是当(dāng)时的人们(men)对这样的一种说法(fǎ)不(bù)屑一(yī)顾(gù)。

直到40年之后，“暗物质”这(zhè)个词才(cái)再一次出现。天文学(xué)家(jiā)维拉鲁宾(bīn)和肯特福特(tè)在观测(cè)仙女座星系中(zhōng)的恒星运(yùn)动(dòng)。理论上(shàng)来说，距离(lí)中心(xīn)越远(yuǎn)的恒(héng)星在(zài)其轨道上的运(yùn)行速度就会越慢。但(dàn)是他们(men)观测(cè)的(de)结(jié)果却让人感到不可思议(yì)。

随着与中心距离(lí)的增(zēng)加，恒星(xīng)的旋转速(sù)度(dù)几乎保持不变。可(kě)是根据牛顿的万(wàn)有引力(lì)定律，在星系当中如果没有足够大的质量来吸(xī)引它们，这些外围的恒星(xīng)早就(jiù)被甩到(dào)宇宙当中了。基于这种(zhǒng)现象，科(kē)学家们会使用一种相(xiāng)对标准(zhǔn)的(de)方法来解释暗物质的存(cún)在(zài)，这种(zhǒng)方法就是测量(liàng)星系当中气(qì)体(tǐ)在X轴上距离星(xīng)系中心的距离，以及在Y轴上(shàng)气体的旋(xuán)转速度。如果(guǒ)出(chū)现异(yì)常的结果，就(jiù)认为是由(yóu)暗(àn)物质的力量(liàng)进入其中。

于(yú)是科学家们通过射电望远镜(jìng)测(cè)量了(le)距(jù)离星系(xì)中心(xīn)更远距离的氢元素，发现(xiàn)它们的旋(xuán)转速度并不符合牛顿的力学定(dìng)律。我们(men)的太阳系也不(bù)例外，太阳系位于银河系的(de)第三悬臂之(zhī)上，距离银河(hé)系中心2.6万光年(nián)，根据万有引力定(dìng)律(lǜ)进行(xíng)计算，太阳系的运行(xíng)速度应该(gāi)是160千米/秒，但(dàn)实际(jì)上，太阳系(xì)正在以220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这个实际速度远远大(dà)于(yú)理论(lùn)速度，那么(me)产生以上这种向心(xīn)加速度的(de)原因很可能就(jiù)是存在着一种我们看不到的(de)物(wù)质，是(shì)这些暗(àn)物质的引力效应将星系聚集在了一起。

也是从(cóng)这(zhè)时开始，越来越多的研(yán)究人(rén)员开始相(xiāng)信暗物质(zhì)的存在。科学家根据(jù)星系外恒星轨(guǐ)道的(de)速度，估算在星系(xì)当中暗物质的质(zhì)量占整个(gè)星系质(zhì)量的85%。但是，暗(àn)物(wù)质并不(bù)是唯(wéi)一可以解释这个现象的(de)原因。在一(yī)项(xiàng)新的(de)研究当(dāng)中，科学家们发现，几乎没有(yǒu)引力效应的(de)遥远恒星之(zhī)间，也会出现速度(dù)上的微(wēi)小差异。另外，天文学家还发现了一个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿(yì)光年，大小和(hé)银河(hé)系不多，但是星系当(dāng)中(zhōng)存在的恒星(xīng)数(shù)量却只有银河系的千(qiān)分之一。

所以(yǐ)在理(lǐ)论(lùn)上，该星系必须(xū)存在暗物质，否则(zé)就会分崩离析(xī)。但是科学家们使用(yòng)最先进的望远镜对其进行了40个小时的详细(xì)测(cè)量之后，发现星系中的恒星运动是可(kě)以用(yòng)正常的物质和力学定律来解(jiě)释的。那么又有(yǒu)人提出，也许该星系的暗物(wù)质，已经被附近(jìn)的另一个大星(xīng)系剥离了。奇怪的是，它的(de)附近没有任何星系存在。造成(chéng)这些现(xiàn)象的除了暗物质的(de)假(jiǎ)说之外，另一种可(kě)能就是(shì)人(rén)类对引力(lì)的理解还不够(gòu)全面，引力很可能在不同尺(chǐ)度(dù)空间中的工作方式是不同的(de)，这(zhè)意味着在行星系(xì)尺度(dù)中的天(tiān)体会沿(yán)着它们(men)的轨道(dào)，按照我们所(suǒ)理解的方式运动。但是上升到星系和星团的(de)尺度(dù)，引力(lì)之间的(de)相互作用则是不同的方式(shì)。对于在(zài)星系团之间的(de)相互(hù)作用，科学家(jiā)还引入了外部场效应(yīng)的概念，指的是在数百(bǎi)万光年(nián)的规模(mó)上，巨大的质量(liàng)之间会(huì)产生对彼(bǐ)此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果(guǒ)MOND蒙德理论成立(lì)，这意味着我们需要对现在的物理定(dìng)律(lǜ)进(jìn)行修正(zhèng)，这(zhè)些发现(xiàn)也(yě)让很多人(rén)认为暗物质假说(shuō)理(lǐ)论(lùn)就此(cǐ)终结。但是在(zài)宇宙当(dāng)中还有关(guān)于暗物质存(cún)在(zài)的其他的(de)理论证据，这些理论(lùn)证据是蒙德理论所没法解释的(de)“引力透镜”。

径向距离为37亿光年(nián)的(de)子弹(dàn)星系(xì)团，由两个(gè)碰撞的星系团(tuán)所组(zǔ)成，类(lèi)似这(zhè)样(yàng)的星团，它们大部分的普通质量都在星系(xì)的气体当中。当星团以1000万公(gōng)里/小时发(fā)生碰撞的时候(hòu)，星(xīng)际(jì)气体的相互作(zuò)用就会导致温度的急剧升高，速度大幅降低(dī)。所(suǒ)以在理论上，在碰撞之后(hòu)，子弹星系团(tuán)大(dà)部分(fēn)的质量将(jiāng)位(wèi)于(yú)所有这些气体所(suǒ)在的中间区(qū)域。那么我们通过什么来验(yàn)证它(tā)的质量区域(yù)到底是不(bù)是集(jí)中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太空望远镜传回了宇宙当中第(dì)一张全彩的高清照片，在照片中我(wǒ)们可以(yǐ)明显(xiǎn)地看到很(hěn)多(duō)星系似乎被拉伸(shēn)产生(shēng)了(le)巨大的形(xíng)变。其实这些星系本身并不是真的被扭曲了，也(yě)不是(shì)韦伯(bó)望远镜出了什(shén)么问题，而是这样极遥远的天体和我们(men)地球上的观测者之间。被(bèi)一个质量超(chāo)级巨大的(de)天(tiān)体遮(zhē)挡，这个超大质量的东西的(de)引力(lì)，会使(shǐ)身(shēn)后更遥(yáo)远星系的(de)光(guāng)都发生了扭曲(qū)。这个现象就是引力透(tòu)镜(jìng)效应。这(zhè)个巨大(dà)的天体可能是(shì)超大质量的黑(hēi)洞或者是暗物质。

所以当人(rén)们对子(zi)弹星系团观测的时候，发现它(tā)的大质量区域并不是在中间，而是在两(liǎng)侧。所(suǒ)以最(zuì)好的解释方法就是当星团发生全部(1亿越南盾是富豪吗，越南打工一个月多少钱bù)的碰撞时(shí)，可被(bèi)观测到(dào)的质量气(qì)体被卡在了中间，暗物质则直接通(tōng)过了这个区域，并1亿越南盾是富豪吗，越南打工一个月多少钱在两边形成了引力透镜。对子弹星(xīng)系(xì)团(tuán)的引力透镜研究也被认为是暗物(wù)质存在的迄今为止最好的理论证据(jù)。

除(chú)此(cǐ)之外，还有来(lái)自宇宙当(dāng)中最古老的光。从宇宙大爆(bào)炸(zhà)开始，38万年之后，可见光(guāng)终于可以畅通无阻地穿越(yuè)在宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)了。经过了130多亿年之后，这些光在(zài)宇宙空间背景上留下了各(gè)相同性的微波(bō)辐射(shè)。其中(zhōng)红色的(de)部分(fēn)表示温(wēn)度较高的区域，蓝色则表示相对较(jiào)冷的区域，但实际上它们之(zhī)间的温差只(zhǐ)有万分之一(yī)。

科学家(jiā)们通过对前景背景分离后的(de)二值(zhí)图像(xiàng)进行连通域提取和(hé)标记之后(hòu)发现，如果宇宙(zhòu)当中没有暗物(wù)质，图形看起来不(bù)应该是这(zhè)样的，而随着暗物质的增加，一(yī)些峰值的幅度会减小，才变得(dé)看(kàn)起来(lái)“和谐”。为了(le)匹配宇(yǔ)宙微波背景辐射的测量值，我们需要的暗物质大(dà)约是普通物质的5倍。这(zhè)个(gè)数字与(yǔ)解(jiě)释星(xīng)系当中(zhōng)恒星运动所(suǒ)需要(yào)的暗物质比例是一致的。这(zhè)就意味着。

用了(le)一个简单的(de)理论框架，就很好地(dì)解(jiě)释了很多不(bù)同的观测结果(guǒ)。而暗物质的(de)本质就是宇宙当中(zhōng)存在着某种类(lèi)型(xíng)的粒(lì)子，它们不参(cān)与任何其他的电磁作用，只通过引力(lì)来相(xiāng)互作(zuò)用。所以如果能够找(zhǎo)到这(zhè)种粒子的存在，就(jiù)相(xiāng)当于(yú)找到(dào)了暗物质存在的实际证据。这(zhè)种粒子(zi)到底是什么？科学(xué)家们已经提出了数(shù)十(shí)种(zhǒng)的假(jiǎ)想(xiǎng)目标，而要寻(xún)找这些不同的目(mù)标(biāo)粒子(zi)所需要的实验(yàn)方(fāng)式也不(bù)相同。在(zài)过去的几十年当(dāng)中(zhōng)，人类为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科学家们已(yǐ)经进行了超过50次的实(shí)验，却没(méi)有(yǒu)任何实质性的发现(xiàn)，除了一个地(dì)方，意大利的(de)格兰萨索山，隶属于阿(ā)尔卑(bēi)斯(sī)山脉。

在山(shān)下1400米(mǐ)处的地下矿井当中，藏着地球(qiú)上最(zuì)大的(de)地(dì)学(xué)实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三(sān)层楼高(gāo)的探(tàn)测器(qì)，一直(zhí)致力于(yú)寻找暗(àn)物质粒子的周(zhōu)期性震荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的科(kē)学家(jiā)声称观测到了某种信(xìn)号。经过了20多年的数据收集，人们(men)发现了一个(gè)有趣的(de)事情。探测(cè)率(lǜ)会(huì)在每年的6月(yuè)份达到(dào)峰值，然后在11月降(jiàng)到最低，而(ér)且在20年当中每年都是一(yī)样。一些(xiē)科学家认(rèn)为这可能是人类发现暗物质的第(dì)一(yī)个直接证据。

但是为什(shén)么(me)暗物质会(huì)产生周期(qī)性的年度信号呢(ne)？刚才我(wǒ)们讲了太阳系正(zhèng)在以(yǐ)220公里/秒(miǎo)的速度围绕(rào)着银河系进行移动，那么如果暗物质存在宇宙(zhòu)当中，这(zhè)意味着我们(men)也在(zài)以这样的速度在穿越着暗物质(zhì)流(liú)，这个过程(chéng)中会产生相(xiāng)应的振(zhèn)荡，同(tóng)时(shí)地球又(yòu)以30公里/秒的速度(dù)围绕太阳进行旋转。所以有半年的时间(jiān)，地(dì)球围(wéi)绕太阳(yáng)的方向与太阳环绕银(yín)河系的(de)方向(xiàng)是一致的，而另外半(bàn)年(nián)则(zé)与之相反。

而(ér)在6月份的(de)时候，地球(qiú)与(yǔ)太阳的(de)方向正(zhèng)好达到完全(quán)一致，这是理论上地球穿越暗物质流最(zuì)快(kuài)的时段(duàn)。而(ér)在11月份，又(yòu)恰(qià)好达到了最慢值。尽管在实际的情况(kuàng)中，太阳系相对银河系的(de)平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影响这个理论的有效(xiào)性。

因此科学(xué)家认为这可(kě)以用来(lái)解释(shì)，研究人员们所观测(cè)到的周期性信(xìn)号(hào)。当(dāng)然也(yě)可能(néng)有其他的情(qíng)况(kuàng)，造成这种(zhǒng)年度周期信号的差异也可能是温度、湿度、土壤中(zhōng)的水分、高山上(shàng)的(de)积(jī)雪，甚至连意大利(lì)游客的数量也符合(hé)这个(gè)周期的规律。

所以，科学(xué)家们又在南半(bàn)球建立了(le)一(yī)个几乎相同(tóng)的实验室(shì)，这里(lǐ)的季(jì)节与之前(qián)的(de)实验室正好相反，而在这里，地球(qiú)穿过(guò)暗物(wù)质流(liú)的(de)运动特征和第一个实验室是一样的。

因此(cǐ)，如果(guǒ)在这(zhè)里(lǐ)可以得到相同的信号，就可以成为(wèi)暗物质所存在的非常(cháng)有力(lì)的证据了。但是由于这个(gè)实验室刚刚建成不久(jiǔ)，所以截至目前还无法提供相应的数据(jù)支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射(shè)一(yī)台新的望(wàng)远镜，这台太(tài)空望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)叫做“南(nán)希(xī)格雷斯罗(luó)曼”，它(tā)的主镜大(dà)小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它的宽视场仪器(qì)提(tí)供的视野(yě)是哈勃红外仪器(qì)的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太(tài)空望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)其中一个关键的用途就是探(tàn)索暗物质(zhì)背后的奥秘(mì)，对于探测的结果，我们只能拭目以(yǐ)待(dài)了。费(fèi)米(mǐ)实验室粒子天体物理中心(xīn)的科学家丹琥珀和(hé)贾森斯特芬(fēn)研究发现，如果暗(àn)物质存(cún)在，它(tā)们极(jí)有可能拥(yōng)有另一(yī)种神(shén)秘的效应(yīng)，这种暗物质效应，会支持宇(yǔ)宙当(dāng)中生(shēng)命的诞生，或者(zhě)说是生命进化的(de)一(yī)个重要因素(sù)。

如(rú)果(guǒ)这一理论(lùn)得(dé)到进一步的(de)证实，那么遍布宇宙(zhòu)当中的暗物质(zhì)会(huì)不会意味着(zhe)人类并(bìng)不孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的(de)行星上(shàng)，暗物质正在通过这样的效应创造生命。当然(rán)，这些推论的(de)大前提是要先找到暗物(wù)质存在的实际(jì)证据。那(nà)么小伙(huǒ)伴们，你们觉得暗(àn)物质(zhì)到底存不存在呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的支持是我(wǒ)更新的动力！

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