宇宙是“人为制造”的？为(wèi)何会存在科学无法解释的“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟是什么？人类(lèi)为了(le)寻找暗(àn)物(wù)质存在的证据，科(kē)学家们在过去(qù)的几十年当(dāng)中进行了超过50次(cì)的(de)长期实(shí)验，但是却没有发现任何的有效证据(jù)。除了一个地方，在1687年出(chū)版的自(zì)然哲(zhé)学数(shù)学原理一(yī)书(shū)中，埃(āi)萨克牛顿发表(biǎo)了万有引力定律，它揭示了宇宙中天体运(yùn)动的规律。往后的几百年来，当天(tiān)文学(xué)家们发(fā)现(xiàn)某些天(tiān)体(tǐ)运行轨道出现异常，不(bù)符合(hé)万有引力定律的(de)时候，他们就会知道(dào)，周围一(yī)定有(yǒu)未(wèi)知的(de)天体通过引(yǐn)力在(zài)摄动它的轨道。比如在1846年，奥本(běn)勒维耶就通过天(tiān)王星运行(xíng)轨道(dào)的异常，推算并且发现了(le)海王星的(de)存在。另外(wài)，哈雷(léi)彗星、冥王星的(de)发(fā)现都(dōu)是(shì)应用万有引力定律所取得重大(dà)天文成就的例(lì)子。但是这些(xiē)发现都是在恒星系统的尺(chǐ)度(dù)当(dāng)中，可当(dāng)我们(men)上升到星系或者是星团的尺(chǐ)度(dù)，事情就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨(cí)兹(zī)威基正(zhèng)在研究和测(cè)量(liàng)后发(fā)星系团的质(zhì)量。这(zhè)是一个由(yóu)数千(qiān)个星系所(suǒ)组成的巨大星系团，这些星系被(bèi)引力(lì)束(shù)缚在一起(qǐ)。测量星系(xì)团的质量一般会(huì)使用到(dào)两种方法，当两(liǎng)种方(fāng)法结果一致(zhì)，就可(kě)以确定(dìng)其质量的范围。

第一种是(shì)获得其(qí)"光(guāng)度(dù)学的质(zhì)量"，需要的数据是(shì)测量各个星(xīng)系的光度。

第二种是动(dòng)力(lì)学质量的计算，是利用光(guāng)谱红(hóng)移(yí)测量星系团(tuán)中的各个星系(xì)相对于星系团的(de)运动速度。当(dāng)测(cè)量结果出来之(zhī)后，兹威基彻底懵了，“动力学(xué)质(zhì)量”竟然(rán)是“光度学质量”的(de)400倍。这意味着，后(hòu)发座星系团(tuán)有99%的质(zhì)量(liàng)消失了，或(huò)者说这99%的质量并不以可(kě)见光的形式(shì)所存在(zài)，我们无法看到。最诡(guǐ)异的是，在测量速度的过程中，兹威基发现(xiàn)星系(xì)团中很多(duō)星系的速度(dù)比理论上要快(kuài)得多，按照(zhào)牛顿(dùn)的运动(dòng)学(xué)定律，仅靠这些(xiē)可见(jiàn)星(xīng)系的(de)质量所(suǒ)产(chǎn)生的(de)引力是无法将它们束缚在星系团内的(de)，它们早就应该(gāi)被抛出星系团之外了，除非有一种(zh央音展演比赛金奖比例 央音展演总展演是国家级的吗ǒng)神秘的力量在起作用，这(zhè)种力量来源于某种隐形(xíng)的物(wù)质。

据此，兹维基提出了这样(yàng)部分不可(kě)见的(de)暗(àn)质，它不(bù)发散光(guāng)、吸(xī)光、反射光，但是(shì)它们却占据(jù)着宇(yǔ)宙中绝大部分的质量。只是当(dāng)时的人们对这样的一种说法(fǎ)不(bù)屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次出现。天文学(xué)家维(wéi)拉鲁宾和肯(kěn)特福特在观测仙女座星系中的恒星运动(dòng)。理(lǐ)论上来(lái)说(shuō)，距离中(zhōng)心越(yuè)远的恒星在其轨(guǐ)央音展演比赛金奖比例 央音展演总展演是国家级的吗道(dào)上(shàng)的运行速度就会越慢。但是他(tā)们观测的结果却让人感到(dào)不可思(sī)议。

随着(zhe)与中心距离的增(zēng)加，恒星的旋转速度几乎(hū)保(bǎo)持不变。可(kě)是根据牛顿的万有(yǒu)引力定律，在星系当中如果没有足够(gòu)大(dà)的质量来吸引(yǐn)它们，这些外围的恒星早(zǎo)就(jiù)被甩到(dào)宇(yǔ)宙(zhòu)当中了(le)。基于(yú)这种现(xiàn)象(xiàng)，科学(xué)家们会使用(yòng)一种相对标准的方法来(lái)解释暗物质的(de)存在，这(zhè)种方(fāng)法(fǎ)就是测量星系(xì)当中气(qì)体在X轴上距(jù)离星(xīng)系中心的距离，以(yǐ)及在Y轴(zhóu)上气体的旋转速度。如果出现异常(cháng)的结果，就(jiù)认为是由暗物质的力量进入其中。

于是(shì)科学家们通过射电望远镜测量了距离星系中心更远距离的氢元素，发(fā)现它们(men)的旋(xuán)转速度(dù)并不符合(hé)牛顿的力学定律(lǜ)。我们的太阳(yáng)系也不例外，太阳系(xì)位于银河系的(de)第三悬臂之上，距离(lí)银(yín)河系(xì)中心2.6万光年(nián)，根据万有引(yǐn)力定律(lǜ)进(jìn)行计(jì)算，太阳系(xì)的(de)运行速度应该是160千米/秒，但(dàn)实际上，太阳系正在以220千米/秒的(de)速度围绕银河(hé)系旋转，这个实际速度远远大(dà)于理(lǐ)论速度，那么(me)产(chǎn)生以上这种向(xiàng)心(xīn)加速度的(de)原因很可能(néng)就是存在着一种我们看(kàn)不(bù)到的(de)物质，是这些暗物质的(de)引力效应(央音展演比赛金奖比例 央音展演总展演是国家级的吗yīng)将(jiāng)星系聚集在(zài)了(le)一起(qǐ)。

也是从(cóng)这(zhè)时开始，越(yuè)来越多(duō)的研究人员开始相信暗物质的存在。科学家(jiā)根据星系外恒星(xīng)轨道的速度，估(gū)算在星系当中暗物质的质量占整个星系质量(liàng)的85%。但是(shì)，暗(àn)物质并不是唯一可(kě)以解释这(zhè)个现象(xiàng)的(de)原(yuán)因。在一项新的研究(jiū)当中，科学(xué)家(jiā)们发(fā)现，几乎没有引力效应的遥远恒(héng)星之间，也会出现速度上的微小差(chà)异。另外，天文学家还(hái)发现了一(yī)个(gè)反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系距离(lí)地球大约2.5亿光年，大小和银河系(xì)不多，但(dàn)是星系当中存在(zài)的恒星数(shù)量却只有银(yín)河系的千分之(zhī)一(yī)。

所(suǒ)以在理论上，该星系必须存在暗物质，否(fǒu)则就会分(fēn)崩离析。但是科学(xué)家们使用最先(xiān)进的望远镜对其进行了40个小时(shí)的详细测量之后(hòu)，发现(xiàn)星系中的恒星运动是可以(yǐ)用正常的物质和力学定律来解释(shì)的(de)。那么(me)又有人提出，也许该(gāi)星系的暗(àn)物质，已经被(bèi)附(fù)近的(de)另一个(gè)大星系剥离了。奇怪的(de)是，它的(de)附近(jìn)没有任(rèn)何星(xīng)系存在。造成这(zhè)些现象的除了暗物质(zhì)的假说之外(wài)，另一种可能就是人类对引力(lì)的理(lǐ)解(jiě)还不(bù)够全面，引力很可能在不同尺度(dù)空间中的工作方(fāng)式是不(bù)同(tóng)的，这(zhè)意味(wèi)着(zhe)在行星系(xì)尺度中(zhōng)的天体会沿着它们的轨(guǐ)道，按照我们所理(lǐ)解(jiě)的方式运动。但是上升到星系(xì)和星团(tuán)的尺度，引力之间(jiān)的(de)相互作用(yòng)则是(shì)不同(tóng)的(de)方式。对(duì)于在星(xīng)系团(tuán)之间的相互作用，科学家还引入了外部场效应的(de)概念，指的是在数百万光年的规(guī)模(mó)上，巨(jù)大的质量之(zhī)间会产生(shēng)对彼此特殊的(de)效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立，这(zhè)意味着(zhe)我(wǒ)们需要对现(xiàn)在的物理定律进行修正(zhèng)，这些发现也让很多人(rén)认为(wèi)暗(àn)物质假说理(lǐ)论(lùn)就此终结。但是(shì)在宇宙当中还(hái)有关于(yú)暗物质(zhì)存在的(de)其他的理论证据，这些理论(lùn)证据(jù)是蒙(méng)德(dé)理论所没法(fǎ)解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团(tuán)，由两个碰(pèng)撞的星系团所组成，类似这样的星团，它们大部分的普通质量都(dōu)在星系(xì)的气(qì)体当中。当星(xīng)团以(yǐ)1000万公里(lǐ)/小时发生碰撞(zhuàng)的时候，星际气体的(de)相互作(zuò)用就会导致(zhì)温度的急剧升高，速度大幅降低(dī)。所以在理(lǐ)论上(shàng)，在碰撞之后，子弹星系(xì)团大(dà)部分(fēn)的质量将位于所有这些气(qì)体所在的中(zhōng)间区域。那(nà)么我(wǒ)们(men)通过什么来验证它的质(zhì)量(liàng)区域到底是不是集中(zhōng)在中(zhōng)间(jiān)呢？前不久，詹(zhān)姆(mǔ)斯韦伯太空望(wàng)远镜传(chuán)回了宇宙当中第一张全彩的高清照片，在照片中我们可(kě)以明显地看(kàn)到(dào)很多星系似乎被拉(lā)伸产生了巨大的形变。其实(shí)这些星系(xì)本(běn)身(shēn)并不(bù)是真的被扭曲(qū)了，也不是(shì)韦(wéi)伯望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)出了(le)什么问题，而是这样极遥远(yuǎn)的天体和我(wǒ)们地(dì)球上的观测者之间(jiān)。被一(yī)个质量(liàng)超级巨大的(de)天体遮挡，这个(gè)超大(dà)质(zhì)量的东西的引力，会使身后更遥远星系(xì)的光都发生(shēng)了扭(niǔ)曲。这(zhè)个现象(xiàng)就是引(yǐn)力透镜效应。这(zhè)个巨大的天体可能(néng)是超大质量的黑(hēi)洞(dòng)或者是暗物(wù)质。

所以当人们对子弹星系团观测的时候，发现它的大质(zhì)量区域并不是(shì)在中(zhōng)间(jiān)，而是在两侧。所以最好的解释方法就是当星团发生全部的碰撞(zhuàng)时，可(kě)被(bèi)观测到的质(zhì)量气体被卡(kǎ)在了中间，暗物质则(zé)直接(jiē)通过了这个(gè)区域，并在两边(biān)形成了引力透镜。对(duì)子弹星(xīng)系团的引力(lì)透(tòu)镜研究也(yě)被认(rèn)为是(shì)暗物(wù)质存(cún)在的(de)迄今(jīn)为止最好的理论证据。

除(chú)此之外(wài)，还(hái)有来自宇宙(zhòu)当中最古(gǔ)老的光。从宇宙大爆炸(zhà)开(kāi)始(shǐ)，38万(wàn)年之后，可见光终于可以畅(chàng)通无(wú)阻地穿越(yuè)在(zài)宇宙(zhòu)当(dāng)中了(le)。经过了130多亿年之(zhī)后，这些光(guāng)在(zài)宇宙空间背景上(shàng)留下了各相同性(xìng)的微波辐(fú)射(shè)。其中红色的部(bù)分表示温度较高的区域(yù)，蓝色则表示相对较冷的区(qū)域，但实际上它们(men)之间(jiān)的温差只有(yǒu)万(wàn)分之一。

科学家们通过对前景背景分离后的二(èr)值图像进行连通域提取和标记之(zhī)后发现，如果宇宙当中没有(yǒu)暗物质，图形看起(qǐ)来不应该是这(zhè)样的，而随着(zhe)暗(àn)物质的增(zēng)加，一些峰值的幅度会减(jiǎn)小，才变(biàn)得(dé)看起来“和谐”。为(wèi)了匹配(pèi)宇宙微(wēi)波背(bèi)景辐射(shè)的测量值，我们需要的暗物质(zhì)大约(yuē)是普(pǔ)通物质的5倍。这(zhè)个数字与解释星系当中(zhōng)恒星运动所需要(yào)的暗物(wù)质比(bǐ)例是一致的。这(zhè)就意味着(zhe)。

用(yòng)了一(yī)个(gè)简单的理论框架，就(jiù)很好地解释了很多(duō)不同的观测(cè)结果。而暗物质的本质就(jiù)是宇宙当中存在着某(mǒu)种类型的粒子，它们不(bù)参(cān)与(yǔ)任何其他的电(diàn)磁作(zuò)用，只通过引力来(lái)相互作用。所以如果能够找到这种粒子的存在(zài)，就相当于找到了(le)暗(àn)物质存在的(de)实际证据。这(zhè)种粒子到底是什么？科(kē)学家们已经(jīng)提出了数十种的(de)假想目标，而要寻找这(zhè)些不同的目(mù)标(biāo)粒(lì)子所需要的实验方式也不相同。在过去的几十年当中，人类(lèi)为了寻找这些看不见(jiàn)、摸不到，几乎不会与常规物质(zhì)相互作(zuò)用的“暗物质”，科学家们(men)已经进(jìn)行(xíng)了(le)超过50次的(de)实验，却没有任何实质性的发现，除了一(yī)个地方，意大利的格(gé)兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米(mǐ)处的地下矿井当(dāng)中，藏着(zhe)地球(qiú)上最大的地学实验(yàn)室，这(zhè)个实(shí)验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测(cè)器，一(yī)直致力于寻(xún)找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的科学家(jiā)声称(chēng)观(guān)测到了某种信号(hào)。经过(guò)了20多(duō)年的数据收集，人们发现了一个有(yǒu)趣的事情。探测(cè)率会在(zài)每年的6月(yuè)份达到峰(fēng)值(zhí)，然后在11月(yuè)降到(dào)最低，而(ér)且在20年当(dāng)中每(měi)年都是一样(yàng)。一些科学家认为这可能是人类发现暗(àn)物质的第一个直接(jiē)证据。

但是为什么暗物质会产生(shēng)周期性的年度信号呢？刚才我们讲了太阳系(xì)正在以220公里/秒(miǎo)的速度围绕着银河系(xì)进行移动(dòng)，那么如果(guǒ)暗物质存在宇宙(zhòu)当中，这意味着我们也在(zài)以这样的速度在穿(chuān)越着暗物质流，这个过程中会产(chǎn)生(shēng)相应的振荡(dàng)，同时地球又以(yǐ)30公里/秒(miǎo)的速度围绕太阳进行旋转。所以有(yǒu)半年的时间，地球围(wéi)绕(rào)太阳的方向与太(tài)阳环绕银河系的方向是一致(zhì)的，而另外半年则与之相反。

而在6月(yuè)份的时候，地(dì)球与太阳的方(fāng)向(xiàng)正(zhèng)好达(dá)到完全一致，这是理论上地球穿越暗物(wù)质流(liú)最快的时(shí)段。而(ér)在11月份，又恰好达到(dào)了最慢值。尽管(guǎn)在实际的(de)情况中，太阳系相对银河(hé)系的平面(miàn)呈(chéng)现(xiàn)了60度(dù)的倾斜，但是这并不影响这(zhè)个理论的有效(xiào)性。

因(yīn)此科学(xué)家(jiā)认为(wèi)这可以用(yòng)来解释，研究(jiū)人员(yuán)们所(suǒ)观测到的周期性信号。当然(rán)也可能有(yǒu)其他的情况，造成这(zhè)种(zhǒng)年度周期信号(hào)的差异也可能是(shì)温度、湿度、土壤中(zhōng)的(de)水分、高山上(shàng)的积雪(xuě)，甚(shèn)至连意大(dà)利游客的数量也符合这个周期的规律。

所以(yǐ)，科学家们又(yòu)在南半球建立了一个几乎相同的实验室，这(zhè)里的(de)季节(jié)与(yǔ)之前的实验室正好相(xiāng)反，而在这里，地球穿(chuān)过(guò)暗物质流的(de)运动(dòng)特征(zhēng)和(hé)第一个实验室是一(yī)样的。

因此，如果在这里可以得到相同的(de)信号，就可以成(chéng)为暗(àn)物(wù)质(zhì)所存在(zài)的非常(cháng)有力的(de)证(zhèng)据了。但是由于这个实验室刚刚建(jiàn)成不久，所(suǒ)以截至目前还无法提(tí)供相应的(de)数据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射一台新的(de)望远镜，这台太(tài)空(kōng)望远镜叫做(zuò)“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的(de)主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视(shì)场仪器(qì)提供的视(shì)野是哈勃(bó)红(hóng)外仪器的100倍。南希格雷斯罗(luó)曼太空望远镜其中一个关键的(de)用途(tú)就是探索暗物质背后的(de)奥秘，对(duì)于(yú)探测的(de)结果，我(wǒ)们(men)只能拭(shì)目以待了。费米实验(yàn)室粒子天体物理中心(xīn)的科(kē)学(xué)家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现(xiàn)，如果暗(àn)物质存在，它们极有(yǒu)可(kě)能拥有(yǒu)另一种神秘的效应，这种(zhǒng)暗(àn)物质效应，会支持(chí)宇宙当中(zhōng)生(shēng)命的诞生(shēng)，或(huò)者说是生命进化的一个(gè)重要因素。

如果(guǒ)这一理论得到(dào)进一步(bù)的证实，那么遍(biàn)布宇(yǔ)宙当中的暗(àn)物质会不会意味着(zhe)人类(lèi)并不孤(gū)单呢？或许(xǔ)在宇宙当中(zhōng)某(mǒu)个角落的行星上，暗物质正在通过这样的(de)效应创造生(shēng)命。当然(rán)，这(zhè)些推论的(de)大前提是(shì)要(yào)先(xiān)找到暗物质存在的实(shí)际证据。那么(me)小伙伴们，你们觉得暗物(wù)质到底存不存在呢？喜欢(huān)请(qǐng)点赞，你的支持(chí)是我更新的(de)动力！

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