宇(yǔ)宙是(shì)“人为制造”的？为何会(huì)存在科学无法解释的(de)“暗物质”？暗(àn)物(wù)质(zhì)又究竟是什么？人类为了寻(xún)找暗物(wù)质(zhì)存在的证据，科学家(jiā)们在过去的(de)几十年当(dāng)中进行了超过50次的长期(qī)实验，但是却没有发现任何的有效(xiào)证(zhèng)据。除了一个地方，在1687年出版的自然哲学数学原理一书中(zhōng)，埃萨(sà)克牛顿发表了万有引力定律，它揭示了宇宙(zhòu)中天体运动的规(guī)律。往后的几百(bǎi)年(nián)来，当天文学家(jiā)们(men)发现某些(xiē)天体运行轨(guǐ)道(dào)出现异常，不符合万有引力定律的时候，他(tā)们就会知道，周围一定有(yǒu)未知的天体(tǐ)通过引力在摄(shè)动(dòng)它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过天王(wáng)星运行轨道的(de)异常，推算并且发(fā)现了海王星的(de)存在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星(xīng)的发现(xiàn)都(dōu)是应用万有引力定(dìng)律(lǜ)所取得重(zhòng)大天文(wén)成就的例子。但是这些发(fā)现都是(shì)在恒星系统的尺度当中，可当(dāng)我们上升到星系或(huò)者是星团(tuán)的尺度，事情就开始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士(shì)的物理学(xué)家弗(fú)里(lǐ)茨兹(zī)威基(jī)正在(zài)研(yán)究和测(cè)量后(hòu)发(fā)星(xīng)系团的质量(liàng)。这是一(yī)个由数千个星系所组成的巨大(dà)星系团(tuán)，这些星系被引(yǐn)力束缚(fù)在一起。测(cè)量星系团的质量一般会(huì)使用到两种方法(fǎ)，当两种方法结果一致，就可以确定其质量的范围(wéi)。

第(dì)一(yī)种是获得其"光度学(xué)的(de)质量"，需要(yào)的(de)数据是(shì)测(cè)量各(gè)个星系的光度。

第二种是动力学质量的(de)计算，是利(lì)用光谱红移测(cè)量星(xīng)系团(tuán)中(zhōng)的各个星系相对(duì)于星系团(tuán)的(de)运动速度。当测量(liàng)结果出来之后，兹(zī)威基彻底懵(měng)了，“动力学质量(liàng)”竟然是(shì)“光度学质量”的(de)400倍(bèi)。这意味着，后发座星(xīng)系团(tuán)有99%的质量(liàng)消失了，或者(zhě)说这99%的质(zhì)量并不以可(kě)见光的(de)形式所存在，我们无法看到。最诡异的是，在测量速(sù)度的过(guò)程中，兹威基发现星(xīng)系团中很多(duō)星(xīng)系的速度比理论(lùn)上要快(kuài)得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星系(xì)的质量所产生(shēng)的引(yǐn)力(lì)是无(wú)法(fǎ)将它们束缚在(zài)星系团内的，它们(men)早就应该(gāi)被抛出星系(xì)团(tuán)之外了，除非有一种神(shén)秘的力(lì)量在起(qǐ)作(zuò)用，这(zhè)种力量来源于某种隐形的(de)物质。

据此，兹维基提出了(le)这(zhè)样部分不(bù)可见的暗质，它不发散光、吸(xī)光、反射光，但是它们却占据着(zhe)宇宙(zhòu)中绝大部分的质量。只(zhǐ)是当时的人(rén)们对这样的一(yī)种(zhǒng)说法不屑(xiè)一(yī)顾。

直到(dào)40年之后(hòu)，“暗物质”这个词才再(zài)一次出现。天文(wén)学(xué)家(jiā)维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座(zuò)星(xīng)系中的恒(héng)星运动。理论上(shàng)来(lái)说，距离(lí)中心越远的恒星在其(qí)轨道上的(de)运行速度就会越慢。但是(shì)他们观测的结果却(què)让人感(gǎn)到不(bù)可思(sī)议(yì)。

随着与中心距离的(de)增(zēng)加，恒星(xīng)的(de)旋(xuán)转速度几(jǐ)乎保持(chí)不变。可是根据牛(niú)顿的万有引力定律，在星系(xì)当中如果(guǒ)没有足(zú)够大的质量(liàng)来吸(xī)引它们，这些外围的(de)恒(héng)星早(zǎo)就被甩(shuǎi)到宇(yǔ)宙当中了。基(jī)于(yú)这(zhè)种现象，科学家(jiā)们会使用一种(zhǒng)相(xiāng)对标准的(de)方法(fǎ)来解(jiě)释(shì)暗(àn)物质的存在，这种方(fāng)法(fǎ)就是测量(liàng)星系当中气体在X轴上(shàng)距离星系中心的距离，以(yǐ)及在(zài)Y轴上气体的旋转速度(dù)。如(rú)果出现异常(cháng)的结果(guǒ)，就认为是由(yóu)暗物质的力量进(jìn)入(rù)其中。

于是科学家们通(tōng)过射电望远镜(jìng)测量了距(jù)离星系中心更远(yuǎn)距离的氢元素，发(fā)现(xiàn)它们的(de)旋转速度并不符合牛顿的力学定律。我(wǒ)们的太(tài)阳系也不(bù)例(lì)外(wài)，太阳系位于银河系的第三悬臂之上，距离银河(hé)系(xì)中心2.6万光年，根据万(wàn)有(yǒu)引力(lì)定律进行计算，太阳系的运(yùn)行速度应该是(shì)160千米/秒，但(dàn)实际上，太阳(yáng)系正在以(yǐ)220千米/秒(miǎo)的(de)速度围绕银河系旋转，这个实际速度远远大于(yú)理论速度，那么产(chǎn)生(shēng)以上这种向心加(jiā)速度的原因(yīn)很可能就是存在着(zhe)一种我们(men)看不到的物质，是这些暗物质的引力效应(yīng)将星系聚集在了一(yī)起。

也(yě)是从这(zhè)时开(kāi)始(shǐ)，越来越多的研究人员开始相(xiāng)信暗物质的存在(zài)。科学家根据星系外恒星(xīng)轨(guǐ)道(dào)的(de)速(sù)度，估(gū)算在星(xīng)系当中暗物质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不(bù)是唯一可以(yǐ)解释这个(gè)现象的(de)原因。在一项新的研究当中，科学(xué)家们发现，几乎没有引(yǐn)力效应的(de)遥远恒星之间，也会出(chū)现速(sù)度上的微小差异。另外，天文学家(jiā)还发现了(le)一个反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这(zhè)个星系距离(lí)地球大约2.5亿光年，大小和(hé)银河系(xì)不(bù)多，但是(shì)星系当中存(cún)在的恒星数(shù)量却只有银河系(xì)的千分之(zhī)一。

所(suǒ)以在理论(lùn)上，该星系必(bì)须存(cún)在暗物质，否(fǒu)则就会分崩离析。但(dàn)是科(kē)学家们使(shǐ)用最(zuì)先进(jìn)的望(wàng)远镜(jìng)对其进行了(le)40个(gè)小时的详(xiáng)细(xì)测量(liàng)之后，发现星系中的(de)恒(héng)星运动(dòng)是(shì)可以用正常(cháng)的(de)物质(zhì)和(hé)力学定律(lǜ)来解释的。那么又有(yǒu)学生级和届怎么区分，毕业的级和届怎么区分人提出，也许该星系的暗物质(zhì)，已经被附(fù)近的(de)另(lìng)一个大星系(xì)剥离了。奇怪的是(shì)，它的附近没有任(rèn)何星系存在。造成这些(xiē)现象的除了暗(àn)物质的假说之外(wài)，另一种(zhǒng)可能就(jiù)是(shì)人类(lèi)对引力的理解还不够全面，引力(lì)很可能在不同尺度(dù)空(kōng)间中的工(gōng)作方式是(shì)不同的，这意味着在行星系尺(chǐ)度中的天体会沿着它(tā)们的(de)轨(guǐ)道，按照我们所理(lǐ)解的方(fāng)式(shì)运动。但是上升到星系和星团的尺(chǐ)度(dù)，引力(lì)之间的(de)相互作用则是不同的(de)方式。对于在星系团之间(jiān)的(de)相互作用(yòng)，科学家(jiā)还(hái)引入了(le)外部(bù)场(chǎng)效应的(de)概(gài)念，指的是在数百(bǎi)万光年的(de)规(guī)模上(shàng)，巨大的质量(liàng)之间会产生对彼(bǐ)此特殊的效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙(méng)德理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论成立，这意味着(zhe)我们需要(yào)对现在的物理定律进(jìn)行修正，这些发现也(yě)让很多人认为暗物质假说(shuō)理(lǐ)论就此终(zhōng)结(jié)。但是(shì)在宇宙当中(zhōng)还有关于(yú)暗物质存在的其他的(de)理论证据(jù)，这(zhè)些理(lǐ)论证据是蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿(yì)光年(nián)的子弹星系团，由两个碰撞的星系团所(suǒ)组成，类似(shì)这样的星团，它们大部(bù)分的普(pǔ)通质(zhì)量都在星(xīng)系的气体当中。当星团(tuán)以1000万公里/小时(shí)发(fā)生碰(pèng)撞(zhuàng)的时候，星际(jì)气体(tǐ)的相(xiāng)互(hù)作用就会导(dǎo)致温度的急剧升高，速度(dù)大幅降低。所以在(zài)理论上，在碰撞之(zhī)后(hòu)，子弹星(xīng)系(xì)团大部分的(de)质量将位于所有(yǒu)这些气体所在的(de)中间区(qū)域。那么我们通(tōng)学生级和届怎么区分，毕业的级和届怎么区分过什(shén)么(me)来验(yàn)证它的(de)质量区域到底是不是集中在中间(jiān)呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第(dì)一张全彩(cǎi)的高清照(zhào)片，在照片中我们可以(yǐ)明显地看到很多星系似乎(hū)被拉伸产生了巨(jù)大的(de)形变。其实这些星系本身(shēn)并不是真的(de)被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯望远镜出了什(shén)么问(wèn)题，而是这样极(jí)遥远的天体和我们地(dì)球上的观测者之间。被一(yī)个(gè)质量超(chāo)级巨大的(de)天体遮挡，这个超大质(zhì)量的东(dōng)西的引(yǐn)力，会使身(shēn)后更遥远星系的光都发生了(le)扭曲(qū)。这个现(xiàn)象就是引力透镜效应。这个巨大的(de)天体可能是(shì)超(chāo)大质量的(de)黑洞或者是暗物(wù)质。

所以当人们对子弹星系团观测的(de)时候，发现(xiàn)它的大质量区域(yù)并不是在中间，而是在两侧。所以最好的(de)解(jiě)释方法就是(shì)当星团发(fā)生(shēng)全部的(de)碰(pèng)撞(zhuàng)时，可被(bèi)观(guān)测到的质量气(qì)体(tǐ)被卡(kǎ)在了中间(jiān)，暗物(wù)质则(zé)直接通过了这个区域(yù)，并在两边形成了(le)引力透镜。对子弹星系团的引力(lì)透镜研究也被认为是暗(àn)物质存在(zài)的迄今为止最(zuì)好的理论证据(jù)。

除此之外(wài)，还(hái)有来自宇(yǔ)宙(zhòu)当中最古老的光。从宇宙大(dà)爆炸开始，38万年之后(hòu)，可见光终于可以(yǐ)畅(chàng)通无阻地穿越在宇宙当中(zhōng)了。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景上留下(xià)了各相同性(xìng)的微波(bō)辐射(shè)。其中红色的部分表示(shì)温度(dù)较高的区域，蓝色则表(biǎo)示相(xiāng)对较冷(lěng)的区域(yù)，但实(shí)际(jì)上它们之间的(de)温(wēn)差只有万分之一。

科学家们(men)通(tōng)过对前(qián)景背景(jǐng)分(fēn)离后的二值图像进行连通域提取和标记之后发现(xiàn)，如果宇宙当中没有暗(àn)物质，图形(xíng)看起(qǐ)来(lái)不应该是这样的，而(ér)随着暗(àn)物质(zhì)的增加，一些峰值的幅度会减(jiǎn)小，才变得看起来(lái)“和谐”。为了匹配宇宙微波(bō)背(bèi)景辐射(shè)的测量值(zhí)，我(wǒ)们(men)需(xū)要的暗物质大约是普(pǔ)通物质的(de)5倍。这个(gè)数字与解释星系当中(zhōng)恒星运动所需要的(de)暗(àn)物质(zhì)比例是(shì)一致的。这就意味着。

用了一个(gè)简单的理论框架，就很好地(dì)解释了很多(duō)不同的观(guān)测结果。而暗物质的本质就是宇宙当中存(cún)在着(zhe)某(mǒu)种类型的粒子，它们不参与任何其他(tā)的电(diàn)磁作用，只通(tōng)过引力来(lái)相互作用。所以如果能够找(zhǎo)到这种粒子的存在(zài)，就相当于找到了暗(àn)物质存在的实际证据。这种粒子到底是什么？科(kē)学家们已经提出了数十种的假想(xiǎng)目标，而(ér)要寻找这(zhè)些不同的目标粒子所需要的实验方式也不相(xiāng)同。在(zài)过(guò)去的(de)几十年当中，人类为(wèi)了(le)寻找这(zhè)些看(kàn)不见、摸不(bù)到(dào)，几乎不会与常(cháng)规物质相互作用的“暗物质”，科学家(jiā)们已经进行(xíng)了超(chāo)过50次(cì)的(de)实(shí)验，却没有任(rèn)何实质性的发(fā)现，除了(le)一个(gè)地方，意(yì)大利的格兰萨(sà)索(suǒ)山，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的(de)地下矿井当中，藏着地球上(shàng)最大的地学实(shí)验(yàn)室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有(yǒu)一个三(sān)层楼高的探测(cè)器(qì)，一直致力于寻找暗物(wù)质粒子的周期(qī)性震荡。

自1997年(nián)以(yǐ)来，这里的科学家声(shēng)称观(guān)测到了(le)某种(zhǒng)信(xìn)号。经过了20多年(nián)的数据收集，人们(men)发现了一个有趣的事情。探测率(lǜ)会(huì)在每年的6月(yuè)份达(dá)到(dào)峰(fēng)值，然后(hòu)在11月降到最低，而且在(zài)20年当(dāng)中(zhōng)每年都是一样(yàng)。一(yī)些科(kē)学家认为这可能(néng)是人类发现暗物质的第一个(gè)直接(jiē)证据。

但是为什(shén)么暗物质会产生(shēng)周期性(xìng)的年度(dù)信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了(le)太(tài)阳(yáng)系正在以220公里/秒的速度围绕着(zhe)银河系进行移动(dòng)，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意味着(zhe)我们也在以这样的速度在穿越着暗物质流(liú)，这(zhè)个(gè)过程中会产生(shēng)相应的振荡，同时地球又以(yǐ)30公里/秒的速(sù)度围绕太阳(yáng)进行旋转。所以(yǐ)有半年的时间，地(dì)球围绕太阳的方向与太阳(yáng)环(huán)绕银河系(xì)的方向是一致的，而另外半年则与之相(xiāng)反。

而在6月份的时候，地(dì)球与(yǔ)太阳的方向正好达到(dào)完全一致，这(zhè)是理论上地(dì)球穿(chuān)越暗(àn)物质流(liú)最快的(de)时段(duàn)。而在11月份，又恰好(hǎo)达到(dào)了最慢(màn)值。尽管在实际的情况中，太阳系相对银河系的平面呈(chéng)现了60度(dù)的倾斜，但是这(zhè)并不(bù)影响(xiǎng)这个(gè)理论的有效(xiào)性。

因此科学家(jiā)认(rèn)为这可以用(yòng)来解(jiě)释，研究(jiū)人员们所观测(cè)到的周期性信号(hào)。当(dāng)然也可能有其他的情况，造(zào)成这种年(nián)度(dù)周期信号的差异也可能(néng)是温(wēn)度、湿度、土壤中的(de)水分(fēn)、高山(shān)上的(de)积雪，甚至连意大利游客的数量也符合这个周期的规律。

所以(yǐ)，科学家(jiā)们(men)又(yòu)在(zài)南半(bàn)球(qiú)建立了一个几乎相(xiāng)同的实(shí)验室，这里(lǐ)的季节与(yǔ)之前的实(shí)验(yàn)室正好相反(fǎn)，而在这里，地球穿过暗物质流的运动特征和(hé)第一个实验室(shì)是一样的(de)。

因此，如(rú)果在这里可以得到(dào)相同的信号(hào)，就可以成为(wèi)暗物(wù)质所存在的非常有力的证据(jù)了(le)。但(dàn)是(shì)由于这个(gè)实验(yàn)室刚刚(gāng)建成不久(jiǔ)，所(suǒ)以截至目前(qián)还无法(fǎ)提供(gōng)相应的数据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远(yuǎn)镜(jìng)，这台太空望(wàng)远镜(jìng)叫做(zuò)“南希格雷学生级和届怎么区分，毕业的级和届怎么区分斯罗曼(màn)”，它(tā)的主镜大(dà)小跟哈勃(bó)望远镜相同，但它的宽视(shì)场仪器(qì)提供的(de)视野是哈勃(bó)红外仪(yí)器的100倍(bèi)。南希(xī)格雷斯罗曼太(tài)空(kōng)望远(yuǎn)镜其中一个关键的用途就是探索暗物质(zhì)背(bèi)后的奥(ào)秘，对于探测的(de)结果(guǒ)，我们只能拭目以待(dài)了(le)。费米(mǐ)实验室粒子天体物理中(zhōng)心的科学家丹琥(hǔ)珀和(hé)贾森斯特芬研究发现，如(rú)果暗(àn)物质存在，它们极有可能拥(yōng)有(yǒu)另一种神秘(mì)的效应，这种(zhǒng)暗物(wù)质效应，会支持宇宙当中(zhōng)生(shēng)命(mìng)的诞(dàn)生，或(huò)者说(shuō)是生命进化的一(yī)个(gè)重要因素。

如果这(zhè)一理论(lùn)得到进一步的证实，那么遍布宇宙当中(zhōng)的(de)暗(àn)物(wù)质会(huì)不会(huì)意(yì)味着(zhe)人类并不(bù)孤(gū)单呢(ne)？或许在宇宙当中某个角(jiǎo)落的行星上，暗(àn)物质正在通过这样的效应创造生命。当然，这些推论的大前(qián)提是(shì)要先找到暗(àn)物质存在的实际证据(jù)。那么小伙伴们，你们觉(jué)得暗物质(zhì)到底存不(bù)存在呢(ne)？喜(xǐ)欢(huān)请点赞，你的支持是我更新的动力！

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