宇宙是“人为制造”的？为(wèi)何会(huì)存在(zài)科(kē)学(xué)无法解释(shì)的“暗物(wù)质”？暗物质又(yòu)究竟(jìng)是(shì)什(shén)么？人类为了寻(xún)找(zhǎo)暗物质存在的证据，科学家们在过去的几(jǐ)十年(nián)当(dāng)中(zhōng)进行了超过(guò)50次的长期实验，但(dàn)是却没有(yǒu)发现任(rèn)何的有效证(zhèng)据。除了一(yī)个地方(fāng)，在1687年出版的自然哲学数学原(yuán)理一书中，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有引力定律，它揭示了宇(yǔ)宙中(zhōng)天体运(yùn)动的(de)规律。往后的几百(bǎi)年(nián)来，当天文学(xué)家们发现某(mǒu)些(xiē)天体(tǐ)运行(xíng)轨(guǐ)道出现异常，不符合万有引力(lì)定律的(de)时(shí)候，他们(men)就(jiù)会知道，周围(wéi)一(yī)定有未(wèi)知(zhī)的(de)天体通(tōng)过(guò)引力在摄动它的(de)轨道(dào)。比如(rú)在(zài)1846年，奥(ào)本勒维(wéi)耶就通过天王星运行轨道的异(yì)常，推算并且发现了海王星的存在(zài)。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星的(de)发现都是应用万有引力(lì)定律所取得(dé)重大天文成就的例子。但是(shì)这些(xiē)发现都是在恒星系(xì)统(tǒng)的尺度当中，可当我们上(shàng)升到星系或(huò)者是星团的尺(chǐ)度，事情(qíng)就开(kāi)始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士的(de)物(wù)理学家弗里(lǐ)茨(cí)兹威基(jī)正(zhèng)在研究和(hé)测量后发星系团的质量。这是一个由(yóu)数千(qiān)个(gè)星系(xì)所组成(chéng)的巨(jù)大星系(xì)团，这些(xiē)星(xīng)系料酒可以用白酒替代吗，料酒可以用白酒替代吗被引力束缚在一起。测量星系团的(de)质量一(yī)般会使用到两种方法，当两种方法结(jié)果一(yī)致，就(jiù)可(kě)以(yǐ)确定其质量的范(fàn)围。

第(dì)一种(zhǒng)是获得其"光度学的质量"，需要的数据是(shì)测(cè)量各个星系的光度(dù)。

第二(èr)种是动力学质量(liàng)的计算，是利用光谱红移测量星系团中的各个星系相(xiāng)对于(yú)星系团的(de)运(yùn)动速度。当测量结果出来之后，兹威基(jī)彻底懵了，“动力学质(zhì)量”竟然是“光度学质(zhì)量”的400倍。这(zhè)意(yì)味着(zhe)，后发座星系(xì)团有99%的质(zhì)量消失了，或者说这(zhè)99%的(de)质量并不以可见光的形式所(suǒ)存在，我们(men)无法(fǎ)看到。最诡(guǐ)异的(de)是，在测(cè)量(liàng)速(sù)度的过(guò)程中(zhōng)，兹威基(jī)发现星系团(tuán)中很多星系的(de)速度比(bǐ)理论(lùn)上要快得多，按(àn)照(zhào)牛顿的(de)运(yùn)动学(xué)定律，仅靠(kào)这些(xiē)可见星系的(de)质(zhì)量(liàng)所(suǒ)产生的引力是无法将它们(men)束缚(fù)在(zài)星系(xì)团内(nèi)的，它们早就应(yīng)该被(bèi)抛出星(xīng)系团之外了，除非有一种神秘的力量在起作用，这种力量来源于某种(zhǒng)隐形的物质。

据此(cǐ)，兹(zī)维(wéi)基提出了(le)这样部(bù)分不(bù)可见的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却(què)占据(jù)着宇宙中(zhōng)绝大部分的质量(liàng)。只是当时的人们对(duì)这样的一种说法不屑(xiè)一顾。

直到(dào)40年之(zhī)后，“暗物质”这个词才再一次(cì)出(chū)现。天(tiān)文(wén)学家(jiā)维拉(lā)鲁宾和肯特福特在观测仙女(nǚ)座星系中的恒星运(yùn)动。理论上来(lái)说，距(jù)离中心(xīn)越远的恒(héng)星在其轨道上的运行(xíng)速度就会(huì)越慢。但是他(tā)们观(guān)测的(de)结(jié)果却让人感到不可思(sī)议。

随(suí)着与中心距离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是根据牛顿的万有引力定律，在星系当中如果没(méi)有足够(gòu)大的质(zhì)量来(lái)吸(xī)引它们，这些外围(wéi)的恒星早就被甩到宇宙当(dāng)中了。基于这种现象，科学家们会使用一种相(xiāng)对标准的方法来解(jiě)释暗(àn)物质的存在，这种方(fāng)法就是测量(liàng)星系当(dāng)中气体在X轴上距(jù)离(lí)星(xīng)系中心的(de)距离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常(cháng)的结果，就认为是由(yóu)暗物(wù)质(zhì)的力量进入其(qí)中。

于是科学(xué)家(jiā)们(men)通过射(shè)电望远(yuǎn)镜测(cè)量了(le)距离(lí)星系(xì)中(zhōng)心更(gèng)远距离的氢(qīng)元素，发现它(tā)们的旋转速度并不符合牛顿的力(lì)学定(dìng)律(lǜ)。我们的太阳系也不例(lì)外，太阳(yáng)系(xì)位于银(yín)河(hé)系的第(dì)三悬臂(bì)之上(shàng)，距离银河系中心2.6万光年，根据万有引力定律进行计算，太阳系(xì)的运行速度应该是(shì)160千米/秒，但实际上(shàng)，太(tài)阳系正在以220千米/秒的速度围(wéi)绕银河系旋转，这个实际(jì)速度远(yuǎn)远大于理论(lùn)速度，那么产(chǎn)生以上这种(zhǒng)向心加速度的(de)原因(yīn)很可能就是(shì)存(cún)在着一种我们(men)看不(bù)到的物质，是这些暗物质(zhì)的(de)引(yǐn)力(lì)效应将星(xīng)系聚集在了一(yī)起。

也(y料酒可以用白酒替代吗，料酒可以用白酒替代吗ě)是从这(zhè)时(shí)开始(shǐ)，越(yuè)来越多的研(yán)究人员开(kāi)始(shǐ)相信暗(àn)物质的存在。科学家根(gēn)据星系外恒星轨道的(de)速度，估算(suàn)在星系当(dāng)中暗物质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质(zhì)并不是(shì)唯一可以(yǐ)解释这个现象的原因。在一项新的研究当(dāng)中(zhōng)，科(kē)学家们(men)发现，几乎没(méi)有(yǒu)引力效应的遥(yáo)远恒星之间，也会(huì)出现(xiàn)速度上的微(wēi)小(xiǎo)差异。另外(wài)，天文学家还发现了(le)一个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系(xì)距离地(dì)球大约(yuē)2.5亿光年，大(dà)小和银河系不多(duō)，但是星系当中存在的(de)恒星数量却只有(yǒu)银河系的(de)千(qiān)分之一。

所以在理论上，该星(xīng)系必须存(cún)在暗物质，否则就会分崩(bēng)离析。但(dàn)是科学家们(men)使用(yòng)最先进的望远镜对(duì)其进行了40个小时的详细测量之后，发现星系(xì)中的(de)恒(héng)星运动是(shì)可以用(yòng)正(zhèng)常的物质和力学(xué)定律来解释(shì)的(de)。那么又有(yǒu)人提出，也许该星系的暗物质，已经被附近的另一(yī)个(gè)大星系剥(bō)离了。奇(qí)怪的(de)是，它的附近(jìn)没(méi)有(yǒu)任(rèn)何星系存在。造成这些现象的除了暗物质(zhì)的(de)假说之外，另(lìng)一种可能就是人类对(duì)引(yǐn)力(lì)的理解还(hái)不(bù)够全面(miàn)，引力很可能在不同尺度空间中的工作方式(shì)是不同的，这意(yì)味着在行星(xīng)系尺度中的天体会沿(yán)着(zhe)它们的(de)轨道，按照(zhào)我(wǒ)们所理解(jiě)的(de)方式运动(dòng)。但是上升到(dào)星(xīng)系(xì)和星(xīng)团(tuán)的(de)尺度，引力之间的相互作(zuò)用则是不同的方式。对于在星系团(tuán)之(zhī)间的相(xiāng)互作用，科学家(jiā)还引入了(le)外部场效应(yīng)的(de)概念，指的(de)是在数百(bǎi)万光年的(de)规模(mó)上，巨大的质量之间(jiān)会(huì)产生对(duì)彼此特殊(shū)的效(xiào)果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如(rú)果(guǒ)MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要对现(xiàn)在(zài)的物理定律进行修正，这些发现也让很多人认为暗物(wù)质(zhì)假说理论就此终结。但是(shì)在宇宙当中还有关于(yú)暗(àn)物质存在的(de)其他的理论证据，这些理论证(zhèng)据是蒙(méng)德理论所没(méi)法(fǎ)解(jiě)释的“引(yǐn)力透镜”。

径向距(jù)离为(wèi)37亿光(guāng)年的子弹星系团，由两个碰撞的(de)星系团(tuán)所组(zǔ)成，类似(shì)这样的星团，它们大部分的普通质量都在星(xīng)系的气体当中(zhōng)。当星团以1000万(wàn)公里/小时发生碰撞的时候，星际气体的(de)相互作(zuò)用就(jiù)会(huì)导致(zhì)温(wēn)度的急剧升(shēng)高(gāo)，速度大幅降低。所以在理论上，在碰(pèng)撞(zhuàng)之后，子弹(dàn)星系团(tuán)大部(bù)分(fēn)的质量将(jiāng)位于所有这些气体所(suǒ)在的中间区域。那么我们(men)通过什么来验证(zhèng)它的质量区域到底是(shì)不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远镜(jìng)传回了(le)宇宙当中第一张全彩的高清(qīng)照片，在照(zhào)片中(zhōng)我们(men)可以(yǐ)明显地看到很多(duō)星系(xì)似乎被拉伸产生了巨大(dà)的形变。其实这些星系本身并(bìng)不是真的被扭曲了，也不是(shì)韦伯(bó)望远镜出了什么问题，而是这样极遥远的天体和我们地球(qiú)上的观测者之间(jiān)。被一(yī)个(gè)质量超级巨大的天体(tǐ)遮挡，这个超大质量(liàng)的东西的引力，会使(shǐ)身(shēn)后更遥(yáo)远(yuǎn)星系的(de)光都发(fā)生了扭(niǔ)曲(qū)。这个(gè)现象(xiàng)就(jiù)是引力透镜效应(yīng)。这个巨大的(de)天体可能是超大质量(liàng)的黑洞或者(zhě)是暗物质(zhì)。

所(suǒ)以(yǐ)当人们(men)对子弹(dàn)星系团观测的时候，发现它的大质量区域并不是在中(zhōng)间，而是在两(liǎng)侧。所(suǒ)以最好的(de)解释(shì)方法就是当星团发生全部的碰撞时，可被观(guān)测到的(de)质量(liàng)气(qì)体被卡(kǎ)在了中(zhōng)间，暗物(wù)质则直(zhí)接(jiē)通(tōng)过了这个区域，并在两(liǎng)边形(xíng)成(chéng)了引力透镜。对(duì)子(zi)弹星系团的引力透(tòu)镜(jìng)研(yán)究也(yě)被认为是暗物质存在的迄今为止(zhǐ)最好的理论证(zhèng)据。

除此之外，还有来自(zì)宇(yǔ)宙当中最古(gǔ)老的光。从宇宙大爆炸开始，38万(wàn)年之后(hòu)，可见光终(zhōng)于可以畅(chàng)通(tōng)无阻地(dì)穿越在宇宙当中了。经过(guò)了130多亿年之后，这些光在宇(yǔ)宙空间(jiān)背景上留下了各相同性(xìng)的微波辐射。其中红色的(de)部(bù)分表示温度较高的区域(yù)，蓝色则(zé)表示(shì)相对(duì)较冷的区域(yù)，但实际上它们(men)之间(jiān)的温差只有(yǒu)万分之一。

科学家们通(tōng)过(guò)对前(qián)景背景分(fēn)离(lí)后的二(èr)值图像进(jìn)行连通域提取和标记之后发(fā)现，如果(guǒ)宇宙(zhòu)当中没(méi)有暗(àn)物(wù)质(zhì)，图形看起来不应该是这(zhè)样的，而随着(zhe)暗物(wù)质的增加，一(yī)些峰(fēng)值的幅度会(huì)减小，才变(biàn)得看起(qǐ)来“和(hé)谐”。为(wèi)了(le)匹配宇宙(zhòu)微波背景(jǐng)辐(fú)射的(de)测量值，我们(men)需要的暗物质大(dà)约是普(pǔ)通物质的5倍(bèi)。这个数(shù)字与解(jiě)释星系(xì)当中恒星运动(dòng)所需要(yào)的(de)暗物(wù)质比(bǐ)例是一致的。这就意味着。

用了(le)一个简单的理论框架，就很好地解释了很多不同(tóng)的观测结果(guǒ)。而暗物质的本质就是宇宙当中(zhōng)存在着某种类型的粒子，它们(men)不(bù)参(cān)与任何其他的电磁作用，只通过引(yǐn)力来相(xiāng)互作(zuò)用。所(suǒ)以如果(guǒ)能(néng)够找到(dào)这种粒子(zi)的(de)存在，就相(xiāng)当于找到了暗物质存在的(de)实(shí)际证据。这种粒子到底(dǐ)是(shì)什么？科学家们(men)已经提出了数(shù)十种的假想目标(biāo)，而要(yào)寻找这些不同的(de)目标粒子所需要的实验方式也不(bù)相同(tóng)。在过(guò)去的(de)几十年当中(zhōng)，人类为了寻找(zhǎo)这些(xiē)看(kàn)不见、摸不(bù)到(dào)，几乎(hū)不(bù)会与常规物(wù)质相互(hù)作用的“暗物质”，科(kē)学家们已经进行了(le)超(chāo)过50次的实(shí)验，却没(méi)有任何实质性的发现，除了一个地方(fāng)，意大利的格兰(lán)萨索山，隶属(shǔ)于(yú)阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处的地下(xià)矿井(jǐng)当(dāng)中，藏(cáng)着(zhe)地(dì)球(qiú)上最大(dà)的地学(xué)实验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直致力于寻找暗物质粒(lì)子(zi)的周期性(xìng)震荡。

自1997年以来，这(zhè)里的科(kē)学(xué)家声称观(guān)测(cè)到了某种信号。经过了20多年的数据收集，人们发(fā)现了一(yī)个(gè)有趣的事情。探测(cè)率会在每年的(de)6月(yuè)份达到峰值，然(rán)后(hòu)在11月降到最低，而且在20年当(dāng)中每年都是一样。一些科学家认(rèn)为这(zhè)可能(néng)是人类发现(xiàn)暗(àn)物质的第一个直(zhí)接证据(jù)。

但是(shì)为什(shén)么暗物质(zhì)会产生(shēng)周期性的年度信号呢？刚(gāng)才我(wǒ)们讲(jiǎng)了太阳系正在以220公里/秒的速度(dù)围绕着银河系进行移动，那么如果暗物质存在(zài)宇宙(zhòu)当中，这意(yì)味(wèi)着我们也在以这样的(de)速度在穿越着暗物(wù)质流，这个过程中会产生相应的振荡，同时地球(qiú)又(yòu)以30公里/秒的速度围(wéi)绕太阳进行旋转。所以有半年的时间，地球(qiú)围(wéi)绕太阳的方向与(yǔ)太阳环绕银河系的方向(xiàng)是一致的，而(ér)另(lìng)外半年则与之相(xiāng)反(fǎn)。

而在(zài)6月份的(de)时候(hòu)，地球与太(tài)阳的方向正好达到完全一致，这是(shì)理论上地球穿(chuān)越暗物质(zhì)流最快的时段(duàn)。而在11月份(fèn)，又恰好(hǎo)达到了最慢值。尽管在实际的情况中，太阳系(xì)相对(duì)银河系(xì)的平(píng)面(miàn)呈现了60度的倾斜，但是这并(bìng)不影响这个理论的(de)有效(xiào)性。

因此科学家认(rèn)为这可以(yǐ)用来(lái)解释，研究人员们所(suǒ)观测到的周期性(xìng)信号。当(dāng)然(rán)也可能有其他的情况，造(zào)成(chéng)这种(zhǒng)年度(dù)周期信号的差异也可能是(shì)温度、湿度、土(tǔ)壤中的水分(fēn)、高山上的积雪，甚至连意大(dà)利(lì)游客的数(shù)量也符(fú)合这个周期(qī)的规律(lǜ)。

所以，科学家们又在南(nán)半球建立了(le)一个几乎(hū)相同的(de)实验室，这里的季节与之前的实验(yàn)室正(zhèng)好(hǎo)相(xiāng)反，而(ér)在这里，地球穿过(guò)暗物(wù)质流的(de)运动特征和第一个实(shí)验室是一样的(de)。

因此(cǐ)，如(rú)果在这里可以得到相同的信(xìn)号(hào)，就可以成为暗物(wù)质(zhì)所存在(zài)的非常(cháng)有(yǒu)力(lì)的证据了。但是由于这个实验室刚刚建成不(bù)久，所以截(jié)至目前还无法提供相(xiāng)应的数据(jù)支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台(tái)新的望(wàng)远(yuǎn)镜，这台太(tài)空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的(de)主镜大小跟哈(hā)勃望(wàng)远镜(jìng)相同，但它(tā)的宽视场仪器提供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太(tài)空望远镜其中一个关键的用途就是探(tàn)索暗物质背后的(de)奥秘，对于探测(cè)的结果(guǒ)，我们只能(néng)拭(shì)目以待了。费米实验(yàn)室粒子天(tiān)体物理中(zhōng)心的科(kē)学(xué)家丹(dān)琥珀和(hé)贾森斯特芬研(yán)究发现，如果暗物质(zhì)存在，它(tā)们极有可能拥有另一种神秘的效应(yīng)，这种(zhǒng)暗物质效(xiào)应，会支持宇宙当中(zhōng)生命的诞(dàn)生，或者(zhě)说是生命进化(huà)的一个重要因(yīn)素。

如果(guǒ)这(zhè)一理论得(dé)到进一步的证实(shí)，那么遍(biàn)布宇宙当中(zhōng)的(de)暗物质会不会意味着人类并不(bù)孤单呢？或许在宇宙当中某个角(jiǎo)落(luò)的行星(xīng)上，暗(àn)物质正在通过这样(yàng)的效应(yīng)创造生命(mìng)。当(dāng)然(rán)，这些(xiē)推论的大前提是要先找到暗(àn)物质存在(zài)的实际证(zhèng)据。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物(wù)质到(dào)底存不存在呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的支持是我更新(xīn)料酒可以用白酒替代吗，料酒可以用白酒替代吗的(de)动力！

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