宇宙(zhòu)是“人为制造”的？为(wèi)何会存(cún)在科(kē)学无法(fǎ)解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什(shén)么？人(rén)类(lèi)为了寻找暗(àn)物质存在的证据，科学家们(men)在过(guò)去的几十年当中进行(xíng)了超过50次的(de)长(zhǎng)期实验(yàn)，但是(shì)却没有发现任何的有效证据。除了一个地方，在1687年出版的自然哲(zhé)学(xué)数学原理一(yī)书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭示了宇宙中天体运(yùn)动的(de)规律。往后的几百年来，当天文学家们(men)发(fā)现某(mǒu)些天体运行轨道出现异常，不符(fú)合万有(yǒu)引力定律的时(shí)候(hòu)，他们就(jiù)会(huì)知道(dào)，周围(wéi)一定有未知的天体通(tōng)过引力在摄动它的(de)轨道。比(bǐ)如在(zài)1846年(nián)，奥本勒维耶(yé)就通过天王星(xīng)运行轨道(dào)的异常，推算并且发现了海王星的存在(zài)。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发现都(dōu)是应用万有(yǒu)引力定(dìng)律(lǜ)所取得重大天文成就的例子。但是这(zhè)些发(fā)现都是(shì)在恒星系统的尺度当中，可当我们(men)上升到星系或者是星团(tuán)的尺度，事情就开始变得(dé)诡异(yì)了(le)。

1933年，瑞士的物理学家弗(fú)里茨兹(zī)威基正在研究和(hé)测量后发星系(xì)团的质(zhì)量。这是一个由数(shù)千个星系所(suǒ)组成的巨(jù)大星系(xì)团，这些星系被引(yǐn)力束缚在一起。测量星系团的质量(liàng)一般会使用到两种方法，当两(liǎng)种方法(fǎ)结果一致，就可以确定其质量的范围。

第一(yī)种(zhǒng)是(shì)获得其"光度学的质量"，需(xū)要的数(shù)据(jù)是测量各个星系(xì)的光度。

第二(èr)种是动(dòng)力学质(zhì)量的计算(suàn)，是利用光谱(pǔ)红移测量星系团中的各个(gè)星系相对于星(xīng)系(xì)团的运动(dòng)速度。当测量结(jié)果(guǒ)出来之后，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟然是“光度学(xué)质(zhì)量”的400倍(bèi)。这意味着，后(hòu)发座星系(xì)团有99%的质(zhì)量消失了，或者说这99%的质量并不(bù)以可见光的形式(shì)所存在，我们(men)无法看到。最诡异的(de)是，在测(cè)量速度的(de)过程中，兹威基发现星(xīng)系团中很(hěn)多星(xīng)系(xì)的(de)速度比(bǐ)理论上要快得多，按照牛顿的运动学定律(lǜ)，仅靠这些可见星(xīng)系的质量所产生的引力是(shì)无法将它(tā)们束缚在(zài)星系(xì)团内的，它们早就应该(gāi)被抛出星系团之外了，除(chú)非有一种神秘的力(lì)量(liàng)在起作用(yòng)，这种(zhǒng)力(lì)量(liàng)来(lái)源于某(mǒu)种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹(zī)维基提出了这样部分不可见的暗质(zhì)，它不(bù)发(fā)散(sàn)光、吸(xī)光、反射光，但(dàn)是它们却(què)占据(jù)着(zhe)宇宙中绝大部分的质量。只(zhǐ)是当时的人们对这样的一(yī)种说法不屑一(yī)顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物质”这个词才(cái)再一次出现。天文(wén)学家(jiā)维拉(lā)鲁宾和肯特福特在观测仙女座星系中的恒星运动。理论上来说，距离中心(xīn)越远(yuǎn)的(de)恒星在其轨道上的运行速度(dù)就(jiù)会越慢。但(dàn)是他们观测的结果却让人感到不可思议(yì)。

随着与中(zhōng)心距(jù)离(lí)的增(zēng)加(jiā)，恒星(xīng)的旋转速度几乎保持不变。可是(shì)根据牛顿的万有(yǒu)引力定律(lǜ)，在星系当中如果没有足(zú)够大的(de)质量来(lái)吸引它(tā)们，这(zhè)些外围的恒星早就被甩到宇宙当中(zhōng)了。基于(yú)这种现(xiàn)象(xiàng)，科学家们会使用(yòng)一(yī)种相对标准的方法来解释暗物质的存在，这种方法就是测量星系当中气体在X轴上(shàng)距离(lí)星系(xì)中心(xīn)的距离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果出现(xiàn)异(yì)常(cháng)的结果，就认为(wèi)是由暗物(wù)质的力量进入其(qí)中。

于(yú)是科学(xué)家们通过射电望远镜测量了距离星系中心更远(yuǎn)距离的氢元素，发现它们(men)的旋转速度并不(bù)符(fú)合牛顿的力学定律。我们的太阳系也不例外，太阳系位于银河系的第三悬臂之上，距(jù)离银河(hé)系中(zhōng)心(xīn)2.6万光年，根据万有引力定律进(jìn)行计算，太阳(yáng)系的运行速(sù)度应该是160千米/秒(miǎo)，但实际上，太阳(yáng)系正在以220千米/秒的速度围绕银(yín)河系(xì)旋转，这个实际速度远远大于理论(lùn)速度，那么产生以上这种(zhǒng)向心加速度的原(yuán)因(yīn)很可能就是存在着一(yī)种我(wǒ)们看不到的物质，是这些暗(àn)物(wù)质的引(yǐn)力效(xiào)应将星(xīng)系聚集(jí)在了(le)一起(qǐ)。

也(yě)是从这时开始，越来越多的(de)研究(jiū)人员开(kāi)始(shǐ)相信暗物质(zhì)的(de)存在(zài)。科学家根据星系(xì)外恒星(xīng)轨道的速度，估算在星系当(dāng)中暗物质的质量(liàng)占整个星(xīng)系质量的(de)85%。但是(shì)，暗物质并(bìng)不是唯一可(kě)以解释这个现象的原因。在(zài)一(yī)项新的研究当中(zhōng)，科(kē)学(xué)家们发现，几(jǐ)乎没(méi)有引力效应的遥(yáo)远恒星之(zhī)间，也会出(chū)现速度上的微小(xiǎo)差异。另外，天文学家还发现了一个反常(cháng)的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个(gè)星系距(jù)离地球大约2.5亿光年，大(dà)小(xiǎo)和银河(hé)系不多(duō)，但是星(xīng)系当(dāng)中存在的恒(héng)星数量(liàng)却(què)只有银河系的千分之一。

所(suǒ)以在理(lǐ)论上，该(gāi)星系必须存在暗物(wù)质，否则就会分崩离析。但是科学家(jiā)们使用最(zuì)先进的望远(yuǎn)镜对其(qí)进(jìn)行了40个小时(shí)的详细测量之后，发现星系中(zhōng)的(de)恒星(xīng)运动是可以用正常的物质和力学(xué)定(dìng)律来解释的。那么(me)又(yòu)有人提出，也许(xǔ)该星系的暗(àn)物质(zhì)，已(yǐ)经被(bèi)附近(jìn)的(de)另一个大星(xīng)系剥离了。奇怪(guài)的是，它的附(fù)近(jìn)没有任何(hé)星系(xì)存在。造成这些现象的除了暗(àn)物质的假(jiǎ)说之外，另一种可能就是人(rén)类对(duì)引(yǐn)力的(de)理解(jiě)还不够全面(miàn)，引力很可能在不(bù)同(tóng)尺(chǐ)度空间中的工作方(fāng)式是不同的，这意味着(zhe)在行(xíng)星(xīng)系尺度中(zhōng)的(de)天体(tǐ)会沿着它们(men)的轨道，按(àn)照我们所理解的方式运(yùn)动。但是上升到星系和星团的尺度(dù)，引力之间的相互(hù)作用(yòng)则是不同的方式。对(duì)于在星系团之间的相互(hù)作用，科学家还引入了(le)外部场效应的概念(niàn)，指的是在数(shù)百万(wàn)光(guāng)年的规模上，巨大的质量之间会产生(shēng)对彼此特殊的(de)效果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙德(dé)理(lǐ)论成立，这意(yì)味着我们需要对现在的物理定(dìng)律进(jìn)行修正，这些发现也让很多(duō)人认为暗物(wù)质假说(shuō)理论就此终结。但是在宇宙当(dāng)中还有(yǒu)关于暗物(wù)质(zhì)存(cún)在(zài)的其他的理论证据，这些理论证据(jù)是蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

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径向(xiàng)距(jù)离(lí)为(wèi)37亿光年的子弹(dàn)星系团，由两(liǎng)个(gè)碰撞的星系团所组成(chéng)，类似这样的(de)星团，它们大(dà)部分(fēn)的(de)普通质量都在(zài)星系的气体(tǐ)当(dāng)中。当(dāng)星(xīng)团以1000万公里/小(xiǎo)时发(fā)生碰撞的时候，星(xīng)际气体的相互作(zuò)用就会(huì)导致(zhì)温度的急剧升高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰(pèng)撞之(zhī)后，子弹星系(xì)团大部分的质量将(jiāng)位于(yú)所(suǒ)有(yǒu)这(zhè)些气(qì)体所在的(de)中间(jiān)区(qū)域。那么我(wǒ)们通过(guò)什么来(lái)验(yàn)证它的质量区域到底是(shì)不是集中在(zài)中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了(le)宇宙当(dāng)中第一张全彩(cǎi)的(de)高清照片，在照片(piàn)中我(wǒ)们(men)可以明(míng)显地(dì)看到(dào)很多星系似乎被拉伸产生了巨(jù)大的形变。其实(shí)这些(xiē)星系本身并不是真的被扭曲了，也(yě)不是(shì)韦伯望远(yuǎn)镜出了什么问题，而是(shì)这样极遥(yáo)远的天体(tǐ)和(hé)我们地球(qiú)上的观(guān)测(cè)者之间。被一个质量超级巨大(dà)的天(tiān)体遮挡，这个(gè)超大质量的东西(xī)的引力，会(huì)使身后更遥远星系的(de)光都发生了扭曲。这个现象就是(shì)引力透镜效应。这个巨(jù)大(dà)的天体(tǐ)可能是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所以(yǐ)当人们(men)对子(zi)弹星系团(tuán)观测的时候，发现它的大质量区域并不是在中(zhōng)间，而是在(zài)两侧。所以最(zuì)好的解释方(fāng)法(fǎ)就是(shì)当星(xīng)团发生全部的碰撞(zhuàng)时，可被观(guān)测到(dào)的质量气(qì)体被卡在了中间，暗物(wù)质则直(zhí)接(jiē)通过了这个区(qū)域，并在两边形成了(le)引力透镜(jìng)。对子弹星系团的引力透镜研究也被认为是暗物(wù)质存在的迄今为(wèi)止最好的理论证(zhèng)据。

除此(cǐ)之外，还有来自宇宙当中最古(gǔ)老(lǎo)的光。从宇宙大爆炸(zhà)开始，38万年(nián)之后，可见光(guāng)终于(yú)可以(yǐ)畅通无阻地穿越(yuè)在宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)了。经过了(le)130多亿年之后(hòu)，这些光在宇(yǔ)宙空间背景上留下了各(gè)相同性的微波辐射。其中红色的部分表示温度(dù)较高的(de)区域，蓝(lán)色则表示相对较冷(lěng)的(de)区域，但实际上它们之间的温(wēn)差只有万分之一(yī)。

科学家们通过对前景背(bèi)景分(fēn)离后的二值图像(xiàng)进行(xíng)连通域提取和标记之(zhī)后发现，如果(guǒ)宇宙当中没(méi)有暗物(wù)质，图形看起来不应该是这样的，而随着(zhe)暗物质的增加，一些峰值的幅度会(huì)减小(xiǎo)，才变(biàn)得(dé)看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测(cè)量值，我们需要的暗物质大约是普(pǔ)通物质的5倍。这个数(shù)字与解释星系(xì)当中恒(héng)星运动所需要(yào)的暗物质(zhì)比例是(shì)一致的。这就意味着。

用(yòng)了一个简单的理论框(kuāng)架，就很好地解释了很多不同的(de)观测结果。而暗物质的本(běn)质就是宇宙当中(zhōng)存在(zài)着某(mǒu)种(zhǒng)类型的粒子，它们不参与任何(hé)其他的(de)电磁(cí)作用，只(zhǐ)通过引力来相互作用。所以如果能够找到这(zhè)种粒子的(de)存在，就(jiù)相当于(yú)找到了暗物质存在的实(shí)际(jì)证(zhèng)据。这种粒子到(dào)底是什么？科学家(jiā)们已经提(tí)出了数十种的假想目(mù)标(biāo)，而(ér)要寻找这些不同的(de)目标(biāo)粒子所需(xū)要(yào)的(de)实验方式也不相同(tóng)。在过去的几十年当中，人类为了寻找这些看不见、摸不到(dào)，几乎不会与常(cháng)规物质相(xiāng)互作用的(de)“暗物质(zhì)”，科学家们已(yǐ)经进行了超过(guò)50次的实验，却没(méi)有任何(hé)实质性的发现，除了一个地方(fāng)，意大利的格(gé)兰(lán)萨(sà)索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处的地(dì)下矿井当中，藏(cáng)着地球上最大的地(dì)学实(shí)验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三(sān)层楼高(gāo)的探测器，一(yī)直致力于寻找暗(àn)物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科(kē)学家声称观测(cè)到了某种信号。经过了20多年的数据(jù)收集，人们发现了一(yī)个有趣的事情(qíng)。探(tàn)测(cè)率会在每(měi)年的6月份达到(dào)峰值，然后在11月(yuè)降到最低，而(ér)且(qiě)在20年当中每年都(dōu)是一样(yàng)。一些科学家认为这可能是人(rén)类(lèi)发现暗物质的第(dì)一(yī)个直接证据。

但是为什么暗物质(zhì)会(huì)产生周期性(xìng)的年度信号呢？刚才我们讲了太阳系(xì)正(zhèng)在(zài)以(yǐ)220公里/秒的速(sù)度(dù)围(wéi)绕着银河系进(jìn)行移(yí)动，那(nà)么如果暗物质存在宇(yǔ)宙(zhòu)当中，这意味着我们也在(zài)以这样的速度在穿越着暗物质(zhì)流，这个(gè)过程中会产生相应的振荡(dàng)，同时地球又以30公里/秒(miǎo)的速度围绕太阳进(jìn)行旋转。所以有半年的时间，地球(qiú)围绕太阳的方向与(yǔ)太阳环绕(rào)银河(hé)系的方向是(shì)一致的，而另外(wài)半年则与之相反。

而在6月份的时(s当窗理云鬓对镜贴花黄是什么意思，对镜贴花黄是什么意思hí)候，地(dì)球与(yǔ)太(tài)阳的方向正好达到完(wán)全一致，这是理(lǐ)论上(shàng)地球穿(chuān)越暗物质(zhì)流(liú)最快(kuài)的时段。而在(zài)11月份，又恰好达到了(le)最慢值。尽(jǐn)管在实际的(de)情况中(zhōng)，太阳系相(xiāng)对银河系的平面呈现了(le)60度的倾(qīng)斜，但是这(zhè)并不影响这个理论的有效(xiào)性。

因此(cǐ)科(kē)学家认为这可(kě)以用来(lái)解释，研究人(rén)员们所观测到的周期(qī)性信号。当然也可能有(yǒu)其他的情况，造成这种年(nián)度周期信号的差异也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上(shàng)的积雪，甚至连意(yì)大利游客的(de)数量也(yě)符合这(zhè)个周期的规律。

所以，科(kē)学家们又在(zài)南半球建立了(le)一个几乎相同的实验室，这里的季(jì)节与之前的实验室正好相反(fǎn)，而在(zài)这里，地球穿过暗物质流的运动特征和第一(yī)个实验室(shì)是一样的。

因此，如(rú)果在这(zhè)里可以得到相同的信号(hào)，就可以(yǐ)成为暗(àn)物(wù)质(zhì)所存在的非常有力的证据了(le)。但是由(yóu)于这个实验(yàn)室(shì)刚刚建成不(bù)久，所以截至目前还(hái)无法提供相应的数据支持。另外，在(zài)2025年(nián)，NASA将会发射(shè)一(yī)台新(xīn)的望远镜，这(zhè)台(tái)太(tài)空望远镜(jìng)叫做“南希(xī)格雷斯罗(luó)曼(màn)”，它的主镜(jìng)大小(xiǎo)跟哈(hā)勃(bó)望远镜相(xiāng)同，但它的宽视场仪器(qì)提供的(de)视(shì)野是哈勃红外(wài)仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太(tài)空望远镜其中一个关键的(de)用(yòng)途就是探索暗物质背后(hòu)的奥秘，对于探测的结果(guǒ)，我们只能拭目以待了。费米实验室粒子天(tiān)体(tǐ)物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗物质存在，它(tā)们极有可(kě)能拥有另(lìng)一种神(shén)秘(mì)的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙(zhòu)当中生命的诞(dàn)生，或者说是生(shēng)命进化的一个重要因素。

如(rú)果(guǒ)这一理论得到(dào)进一步的证实，那么(me)遍布宇宙当中的暗(àn)物质会不会(huì)意味着人类并(bìng)不孤(gū)单呢？或(huò)许在(zài)宇宙当中某个角落的(de)行星上，暗物质正在通(tōng)过这样(yàng)的效应(yīng)创造生命。当(dāng)然，这些推论(lùn)的大(dà)前提是要先找(zhǎo)到暗物质(zhì)存在的实际证据。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉得(dé)暗物质到底(dǐ)存不存在呢(ne)？喜(xǐ)欢请点(diǎn)赞(zàn)，你的支持是我(wǒ)更新的动力(lì)！

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