宇宙是“人为制造”的(de)？为何会存在(zài)科学无(wú)法解(jiě)释(shì)的“暗物(wù)质”？暗物(wù)质又究(jiū)竟是什么(me)？人类为(wèi)了寻找暗物质存在的证据(jù)，科学家们在过去的几十年当(dāng)中进行了超过50次的长期实验，但是却(què)没有发现任何的有效证据。除了一个地方，在(zài)1687年(nián)出(chū)版(bǎn)的自然哲(zhé)学数学原理(lǐ)一书(shū)中，埃萨克牛顿发表(biǎo)了(le)万有引力定(dìng)律，它(tā)揭示(shì)了宇(yǔ)宙中(zhōng)天体运动的规律(lǜ)。往后的几(jǐ)百(bǎi)年(nián)来，当天文学家们发(fā)现某些天体运行轨道出现异常(cháng)，不符合万有(yǒu)引力定(dìng)律的(de)时候，他(tā)们就会知道，周围一(yī)定有未知(zhī)的天体(tǐ)通过引(yǐn)力(lì)在摄动它的轨道。比如(rú)在1846年(nián)，奥(ào)本(běn)勒(lēi)维耶就通过(guò)天王(wáng)星(xīng)运行轨道的异常，推算并且(qiě)发现了海王星的存在(zài)。另(lìng)外，哈雷(léi)彗(huì)星、冥王星的发现都是(shì)应(yīng)用万有引力定(dìng)律所取得重(zhòng)大天文成(chéng)就的(de)例我的贤内助是什么意思，贤内助是什么意思啊子。但是这些发(fā)现都是(shì)在恒星系统的尺度当中，可当我们上升到(dào)星系(xì)或者是星团(tuán)的尺度，事情就(jiù)开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学(xué)家(jiā)弗(fú)里(lǐ)茨兹(zī)威(wēi)基(jī)正在(zài)研(yán)究(jiū)和测量后发星系团的质量(liàng)。这(zhè)是(shì)一个(gè)由数千个星系所组成的巨大星系团(tuán)，这(zhè)些(xiē)星系被引力束缚(fù)在一起。测(cè)量星系团的质(zhì)量一(yī)般会使用(yòng)到(dào)两种方法，当两(liǎng)种方法(fǎ)结果一致，就(jiù)可以确定其质量(liàng)的范围(wéi)。

第一(yī)种是获得其(qí)"光(guāng)度学的质量"，需要的数据是测量各(gè)个星系的光度。

第二种是动力(lì)学质量的计(jì)算，是利用(yòng)光谱(pǔ)红移测量星系(xì)团中的各个(gè)星系(xì)相对于星系团(tuán)的运动速度。当测量结果(guǒ)出来之(zhī)后，兹威基彻底懵了，“动力(lì)学质量”竟然是(shì)“光度学质量(liàng)”的400倍。这意味(wèi)着(zhe)，后(hòu)发座星系(xì)团有99%的质(zhì)量消失了，或(huò)者说这99%的质量并(bìng)不以(yǐ)可见光的形式所存在，我(wǒ)们无法看到。最诡异的是，在测量速度的过程中(zhōng)，兹威基发现星系(xì)团中(zhōng)很多(duō)星系的速(sù)度(dù)比(bǐ)理(lǐ)论上要快得多(duō)，按照牛顿的运动(dòng)学定(dìng)律，仅(jǐn)靠这(zhè)些可见(jiàn)星系(xì)的质(zhì)量所产生的引(yǐn)力是(shì)无法将它(tā)们(men)束缚在星系团内的(de)，它(tā)们早就应该(gāi)被抛出星系团之(zhī)外了，除非有一(yī)种(zhǒng)神秘的力量在起作用，这种力量来源于某种隐形的(de)物质(zhì)。

据此，兹维基提出了这样部(bù)分不可见(jiàn)的暗质(zhì)，它不发散光、吸光、反射光，但是它(tā)们却(què)占据(jù)着宇宙中(zhōng)绝大部分的质量。只是当时(shí)的人(rén)们对这样的(de)一种说法不屑一(yī)顾(gù)。

直(zhí)到40年之后，“暗物质(zhì)”这个词才再(zài)一次出现。天文学家维拉(lā)鲁宾和(hé)肯特福特在观测(cè)仙女座星(xīng)系中的恒星运(yùn)动。理论(lùn)上来说(shuō)，距离中心越远的(de)恒(héng)星在其轨道上(shàng)的运(yùn)行速度就会越慢。但(dàn)是他(tā)们观测(cè)的结(jié)果却(què)让人感(gǎn)到不可思议(yì)。

随着与(y我的贤内助是什么意思，贤内助是什么意思啊ǔ)中心(xīn)距(jù)离的增加(jiā)，恒星的旋转(zhuǎn)速度几乎保持不变(biàn)。可是(shì)根据牛(niú)顿的万(wàn)有(yǒu)引(yǐn)力定律(lǜ)，在(zài)星(xīng)系当中如果没(méi)有足(zú)够大的(de)质量来吸引它(tā)们，这些外围的恒星(xīng)早就被甩到宇我的贤内助是什么意思，贤内助是什么意思啊宙当(dāng)中了。基于(yú)这种(zhǒng)现象(xiàng)，科(kē)学家们会(huì)使(shǐ)用一种相对标准的方法来解释暗物质的存(cún)在，这(zhè)种方(fāng)法就是测量星系当中气体在X轴上距离(lí)星系(xì)中心的距离，以及在Y轴上气(qì)体的旋(xuán)转速度(dù)。如(rú)果出(chū)现异(yì)常的结果(guǒ)，就认为是由暗物(wù)质的力量进入其中。

于是科(kē)学家(jiā)们通过射电望远镜测量了距离星系中心更(gèng)远距离的氢元素，发现它们的旋转速度(dù)并不符(fú)合牛顿的力学(xué)定律。我们的太阳系(xì)也不例外，太阳系位于(yú)银(yín)河(hé)系的第三悬臂之上(shàng)，距离银河系中心2.6万光年，根据(jù)万有引力定(dìng)律进行计算，太阳系(xì)的运行速(sù)度(dù)应该是160千(qiān)米(mǐ)/秒，但实际上(shàng)，太阳系正在(zài)以220千米/秒(miǎo)的速度围绕银河(hé)系旋(xuán)转(zhuǎn)，这个实际速(sù)度远远大于(yú)理论(lùn)速度，那么(me)产生以上这种向心加速度的(de)原(yuán)因(yīn)很可能就(jiù)是(shì)存在着一种我们看不到的物质，是这(zhè)些(xiē)暗物质的(de)引力效应(yīng)将星系(xì)聚集在了一起。

也是从(cóng)这时开始，越来越多的研究人员开始(shǐ)相(xiāng)信暗物质(zhì)的存在。科学家根据星系外恒星轨道(dào)的速度，估算(suàn)在(zài)星系当(dāng)中暗物质的质量占整个星系质量的(de)85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释这个现象的原(yuán)因。在一(yī)项(xiàng)新的研究当(dāng)中，科学家(jiā)们发现，几乎没有引力效应的(de)遥(yáo)远(yuǎn)恒星之间，也会出(chū)现速度上的微小差异。另外，天文学家还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大小和银河(hé)系不多，但(dàn)是星系当中存(cún)在的恒星数量(liàng)却只有银(yín)河系(xì)的(de)千分之一。

所以在理论(lùn)上，该星系必须存在暗物质，否则就(jiù)会分崩离析(xī)。但是科(kē)学家们使用最先进(jìn)的望远(yuǎn)镜对其(qí)进行了40个小时的(de)详细测量之后，发现(xiàn)星系中的恒星运(yùn)动是可以用正常(cháng)的物质和力学定律来(lái)解释的。那么又有(yǒu)人提出，也许(xǔ)该(gāi)星系的(de)暗物质，已经被附近的(de)另(lìng)一个大星(xīng)系(xì)剥(bō)离了。奇怪的(de)是，它的(de)附近没有(yǒu)任何星系存在。造成这些(xiē)现象的除了暗物质的假说之外，另一种可能(néng)就(jiù)是人类对(duì)引(yǐn)力的理解还不够(gòu)全(quán)面，引力(lì)很可能在不同尺度空间(jiān)中的(de)工作方式(shì)是不同的，这意味着在行星系(xì)尺度(dù)中的天体会(huì)沿着(zhe)它们(men)的轨(guǐ)道(dào)，按(àn)照我们(men)所理(lǐ)解的(de)方式运动(dòng)。但是上(shàng)升到星系和星团(tuán)的尺度(dù)，引力之间的相互(hù)作用则是不(bù)同的方式。对于在(zài)星系团(tuán)之间的相互作(zuò)用，科学家还引入了外部场(chǎng)效(xiào)应的概念，指的是在数百万光(guāng)年(nián)的(de)规模(mó)上，巨大(dà)的质量(liàng)之间会产(chǎn)生对彼此(cǐ)特(tè)殊的效果，这个(gè)理(lǐ)论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理论成立(lì)，这意味(wèi)着我们需(xū)要对现在的物(wù)理定律进行修(xiū)正，这(zhè)些(xiē)发现(xiàn)也让(ràng)很(hěn)多人认为(wèi)暗物质假说理论就此终结。但是(shì)在宇宙当中还(hái)有(yǒu)关于(yú)暗物(wù)质(zhì)存在的其他(tā)的(de)理论(lùn)证据，这些理论证据是蒙(méng)德(dé)理(lǐ)论所没法解释(shì)的“引力(lì)透镜”。

径向距离为37亿(yì)光年的子弹星系团，由两个碰撞的(de)星系团(tuán)所组(zǔ)成，类似这样(yàng)的星团，它们(men)大部分的(de)普通(tōng)质(zhì)量都在星(xīng)系(xì)的气体当中。当(dāng)星团以(yǐ)1000万公里/小时发生碰撞(zhuàng)的(de)时候，星际气体的相互作(zuò)用(yòng)就会导致(zhì)温(wēn)度的急剧升(shēng)高(gāo)，速(sù)度(dù)大(dà)幅降低。所以在理论上，在(zài)碰撞之(zhī)后，子弹星系团大部分的质量将位于所有这些(xiē)气体(tǐ)所(suǒ)在的(de)中间区域(yù)。那么我们通过什么来验证它(tā)的质量(liàng)区域到(dào)底是不(bù)是集中在中(zhōng)间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第一张全(quán)彩的高清照片，在(zài)照片中我们可以明显地(dì)看到很多(duō)星系似乎被拉伸产生(shēng)了巨大(dà)的形变(biàn)。其实这些星系本身并不是真的被扭曲了，也不(bù)是韦伯望远(yuǎn)镜出了什么问题，而是这样极(jí)遥远的(de)天体和我(wǒ)们(men)地球上(shàng)的(de)观测者之间。被(bèi)一(yī)个质量超级(jí)巨大的天体遮挡，这个超大质量的东(dōng)西的(de)引力，会使(shǐ)身后更遥远星系的光都发生了(le)扭(niǔ)曲。这个现象(xiàng)就是引力(lì)透(tòu)镜(jìng)效应。这个巨(jù)大的天体可能是超大(dà)质量的黑洞或者是(shì)暗物质。

所以当人们对子(zi)弹星系团观测的时候，发(fā)现它的(de)大质量区域并不是在中间，而是在(zài)两侧。所(suǒ)以最好的解释方法就是当星(xīng)团发(fā)生全部的碰撞时，可被观测到的质(zhì)量气体被卡在了(le)中间(jiān)，暗物质则直接(jiē)通(tōng)过了这个区域，并(bìng)在两(liǎng)边形成(chéng)了引力透(tòu)镜。对子弹星(xīng)系(xì)团的(de)引力透镜研(yán)究(jiū)也被(bèi)认(rèn)为是暗(àn)物(wù)质存在的迄今为止(zhǐ)最好的理论(lùn)证据(jù)。

除此(cǐ)之外(wài)，还有(yǒu)来自宇宙当中最古老的光。从(cóng)宇宙大爆(bào)炸(zhà)开(kāi)始，38万年(nián)之后，可见光终于可以畅通无阻地穿越在宇(yǔ)宙当中了。经过了130多亿年之后，这些(xiē)光(guāng)在宇宙空间背(bèi)景上(shàng)留下了(le)各相同(tóng)性(xìng)的(de)微波辐(fú)射(shè)。其中(zhōng)红色的部分表示温度较(jiào)高的区域，蓝色(sè)则表示相(xiāng)对较冷的区(qū)域，但实际(jì)上它们之间(jiān)的温差只有万分(fēn)之一(yī)。

科学(xué)家(jiā)们(men)通(tōng)过对前(qián)景(jǐng)背景分(fēn)离后(hòu)的二值图像进行连通(tōng)域提(tí)取和(hé)标(biāo)记之后发现，如果宇(yǔ)宙当中没有(yǒu)暗物质，图形看起来不应该是这样的，而随着暗物质的增加，一(yī)些峰值(zhí)的幅度会减(jiǎn)小，才变(biàn)得(dé)看起来“和谐(xié)”。为(wèi)了匹配宇(yǔ)宙微波背景辐射的测量值，我们需要的暗(àn)物质大约是普通物质的5倍。这个数字与(yǔ)解释(shì)星系当中恒(héng)星运动所(suǒ)需要的暗物质(zhì)比例是一致(zhì)的。这就意味着(zhe)。

用了一个(gè)简单的理论框架(jià)，就很(hěn)好地解(jiě)释了很多不同(tóng)的观测(cè)结(jié)果。而暗物质的本质就是宇宙当(dāng)中(zhōng)存在着某种(zhǒng)类型的粒子，它们不(bù)参(cān)与(yǔ)任何其他的电(diàn)磁作用(yòng)，只通过引力(lì)来相互作用。所(suǒ)以如果能够找到(dào)这种粒子(zi)的存在，就相当于(yú)找到了暗物质存在的实(shí)际证据(jù)。这种粒子(zi)到底是什么？科学家(jiā)们已经提出了数十(shí)种的假想目(mù)标，而要寻找这些(xiē)不同的目(mù)标粒子所需要的实验方(fāng)式也不相同。在(zài)过去的几十年(nián)当中(zhōng)，人(rén)类为了寻找这些看(kàn)不见、摸不到，几(jǐ)乎(hū)不会与常规物质相(xiāng)互(hù)作用的“暗物(wù)质”，科(kē)学家们已经进行了(le)超过50次的(de)实验(yàn)，却没有任何实质性的(de)发现(xiàn)，除了一个地方，意大(dà)利(lì)的格(gé)兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米处的地下矿井当中(zhōng)，藏着(zhe)地(dì)球上最大的(de)地学实验(yàn)室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有一(yī)个三(sān)层楼(lóu)高的(de)探测器(qì)，一直致力于寻(xún)找暗物质粒子的周期(qī)性(xìng)震荡。

自1997年(nián)以来，这(zhè)里的科(kē)学家(jiā)声称观测到了某(mǒu)种信号。经过了20多年的数(shù)据收集，人们发(fā)现了一个有趣的事情。探测率会在每年的6月份达到峰值，然后在11月(yuè)降到最低，而且在20年当中每年都是一样(yàng)。一(yī)些科学(xué)家(jiā)认为(wèi)这(zhè)可能是人类(lèi)发现暗物质的(de)第一个直接证据(jù)。

但是(shì)为什么暗物质会(huì)产生周期性的(de)年度(dù)信(xìn)号(hào)呢？刚才我(wǒ)们讲了太(tài)阳系正在(zài)以220公(gōng)里/秒的速度围绕着银河系进行移(yí)动(dòng)，那么如果暗物质存在宇宙(zhòu)当中，这意味着我们(men)也在以(yǐ)这样的速(sù)度在穿越着暗物质流，这个(gè)过程(chéng)中会产生相应(yīng)的(de)振荡，同(tóng)时地球又以30公里/秒的速度围绕太阳(yáng)进行旋转。所以有半年的时间(jiān)，地球围绕太阳的(de)方(fāng)向与(yǔ)太(tài)阳环绕银河系的方向是一致的，而另外半年则与之(zhī)相反。

而在6月份的时(shí)候(hòu)，地球(qiú)与太阳的方(fāng)向(xiàng)正好达(dá)到完(wán)全一致，这是理论(lùn)上地(dì)球穿越暗物质(zhì)流最快的(de)时段。而(ér)在11月份，又(yòu)恰好达到(dào)了最慢值。尽管在实际的情况中，太阳系相(xiāng)对银河(hé)系(xì)的平面呈现了60度的倾斜，但是这(zhè)并(bìng)不影(yǐng)响(xiǎng)这个理论(lùn)的有(yǒu)效性。

因此科学家认为(wèi)这可(kě)以用来解释，研究人员们所观测到的周期(qī)性信(xìn)号。当然(rán)也(yě)可能有(yǒu)其他的情(qíng)况，造(zào)成(chéng)这种(zhǒng)年度周期信号的(de)差异也可能是温度、湿度、土壤中(zhōng)的(de)水分、高山上的积雪(xuě)，甚至连意大利游客的数量也符合这个周期的规律。

所以，科学(xué)家们又(yòu)在(zài)南半球(qiú)建立了一个几(jǐ)乎相同的实验室，这里的季节(jié)与(yǔ)之前的(de)实验室正好相反，而(ér)在这里，地球(qiú)穿(chuān)过暗物质流(liú)的运(yùn)动特征和第一个实验室是(shì)一样的。

因(yīn)此，如果在这(zhè)里可以得到相同的信号，就可以成为暗物质所存在(zài)的非常有(yǒu)力(lì)的(de)证据了。但是(shì)由于这个实验室刚刚建成不久，所以截至目前还无(wú)法提(tí)供(gōng)相应的数据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射一台新(xīn)的(de)望(wàng)远镜(jìng)，这(zhè)台太空(kōng)望远镜叫做“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提(tí)供(gōng)的视(shì)野是哈勃红外仪器的100倍。南(nán)希格(gé)雷斯(sī)罗曼太空望远镜其中一个关键(jiàn)的用途(tú)就是探索暗物质(zhì)背后的奥(ào)秘，对于探(tàn)测的结果，我们只能拭目(mù)以待了。费米(mǐ)实验室粒子天体物理中心的科学(xué)家丹琥珀和(hé)贾(jiǎ)森斯特芬研(yán)究发现(xiàn)，如果暗物质存在，它们极(jí)有(yǒu)可能(néng)拥有另(lìng)一种神秘(mì)的效应(yīng)，这(zhè)种暗物质效(xiào)应，会(huì)支持宇宙当中生命的诞生，或者(zhě)说是生(shēng)命进化的一个重要因(yīn)素。

如果这一理论得到进一步的证实，那么遍布宇宙(zhòu)当中的(de)暗(àn)物质会不会意味着人类(lèi)并(bìng)不孤单呢(ne)？或许(xǔ)在宇宙当中某个角落的(de)行星上(shàng)，暗物质正在通过这(zhè)样的效应创造生(shēng)命。当然，这些推论(lùn)的(de)大(dà)前提(tí)是要先(xiān)找(zhǎo)到暗物质存在(zài)的(de)实际证据(jù)。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的(de)支持是(shì)我更新的动力(lì)！

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