宇宙是“人为(wèi)制造(zào)”的？为(wèi)何会存在科学(xué)无法解释的“暗物质”？暗物质又究(jiū)竟(jìng)是什么？人类为了寻找(zhǎo)暗物(wù)质(zhì)存在的证据，科(kē)学家们(men)在过去的几十年(nián)当中进行(xíng)了超(chāo)过50次的长期实验，但(dàn)是却没有发现任何(hé)的有效证据(jù)。除(chú)了一个地(dì)方，在1687年出版的(de)自然哲学(xué)数学原理一(yī)书(shū)中，埃萨克牛(niú)顿发表了万(wàn)有引力定律，它揭示(shì)了宇宙(zhòu)中(zhōng)天(tiān)体运(yùn)动的规(guī)律(lǜ)。往后(hòu)的几百年来，当天文学(xué)家们发(fā)现某(mǒu)些天体(tǐ)运(yùn)行轨道出(chū)现异常(cháng)，不(bù)符(fú)合万有引(yǐn)力(lì)定律的时候，他们就会(huì)知道，周围一定(dìng)有(yǒu)未(wèi)知(zhī)的天(tiān)体通过引力在(zài)摄动它的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶就通过(guò)天王星运行轨道的异常，推算并且(qiě)发现了海(hǎi)王星的存(cún)在。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星的发(fā)现都是应(yīng)用(yòng)万有引力定(dìng)律(lǜ)所取得重大(dà)天文成就的例子。但是(shì)这些发(fā)现都(dōu)是在恒(héng)星系统的(de)尺(chǐ)度当中，可当我(wǒ)们上升(shēng)到(dào)星(xīng)系或者是星(xīng)团的尺度，事(shì)情就(jiù)开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家(jiā)弗里(lǐ)茨兹威基正在研究和测量后发星系团(tuán)的(de)质量。这是一个由数千个星系(xì)所组成的巨大星系(xì)团，这些星系被(bèi)引力束(shù)缚在一起(qǐ)。测量星系团的(de)质量一般会使(shǐ)用到(dào)两种方法，当(dāng)两种方(fāng)法结果一(yī)致，就可以确(què)定(dìng)其(qí)质(zhì)量的范围。

第一种是(shì)获得其"光度学的质量(liàng)"，需要的数据是测量各个星系的(de)光度。

第二种是动力学质量的(de)计算(suàn)，是利用光谱(pǔ)红移测量星系团中的各个星系相对于星系团(tuán)的(de)运动速度。当测量结果出(chū)来之后(hòu)，兹威基(jī)彻(chè)底懵(měng)了，“动力学(xué)质量”竟然是“光度学(xué)质量”的400倍。这意味着，后发座星(xīng)系团(tuán)有(yǒu)99%的(de)质量消失了，或者(zhě)说(shuō)这99%的质量并不(bù)以可见光的形式(shì)所(suǒ)存在，我们无法看到。最诡异的是，在测量速(sù)度的过程中，兹威基发现星系团中很多星系(xì)的(de)速度比理论上要快得多，按(àn)照(zhào)牛顿的运动(dòng)学(xué)定律，仅靠这些可见星(xīng)系的质量(liàng)所产生的引力是无法将(jiāng)它们束缚(fù)在星系团内的，它们早就应该被抛(pāo)出(chū)星(xīng)系(xì)团之外了(le)，除(chú)非有一种神秘(mì)的力量(liàng)在(zài)起作用(yòng)，这种力量来源(yuán)于某种隐形的物质。

据(jù)此，兹(zī)维(wéi)基(jī)提出了这样(yàng)部分不可见的暗质，它不发散(sàn)光、吸(xī)光、反射光，但是它们却占据(jù)着宇(yǔ)宙中绝大部分的质量。只是当时(shí)的(de)人们对这样的一种说法不(bù)屑一顾(gù)。

直到40年之后(hòu)，“暗(àn)物质”这个词才再(zài)一(yī)次出现。天文学家维拉鲁宾和(hé)肯特福特在观(guān)测仙女座星系中的恒星(xīng)运动。理论上来说，距离中心越远的恒星在其轨道上的运行速度就会越慢。但(dàn)是(shì)他们观测的结果(guǒ)却让(ràng)人(rén)感到不可(kě)思议。

随着与中心(xīn)距离的增加，恒星的旋(xuán)转速度几(jǐ)乎保持子不学,非所宜什么意思，子不学,非所宜这句话是什么意思不变。可是根据牛顿的万(wàn)有引力定律，在(zài)星(xīng)系当中如果没有(yǒu)足够大的(de)质量来吸引它(tā)们，这些外(wài)围(wéi)的恒星早就被甩到宇宙子不学,非所宜什么意思，子不学,非所宜这句话是什么意思当中了(le)。基于这(zhè)种现(xiàn)象，科学家们(men)会使用一种(zhǒng)相对标准的方法来解释(shì)暗物(wù)质的存(cún)在(zài)，这种方法(fǎ)就是测量星系当中气(qì)体在X轴上距离星(xīng)系中(zhōng)心的距离，以及在Y轴上(shàng)气(qì)体的(de)旋转速(sù)度。如果出现(xiàn)异常的结果，就认为(wèi)是由暗物质的力(lì)量进入其中。

于是科(kē)学家(jiā)们通(tōng)过射电望远镜测量了(le)距离星(xīng)系中心更(gèng)远距(jù)离的氢(qīng)元素，发现它们的旋(xuán)转速度并不符合牛顿的力(lì)学定律。我们的太阳(yáng)系也不(bù)例外，太阳系位于(yú)银(yín)河(hé)系的第三悬臂(bì)之上，距离(lí)银(yín)河系中心2.6万光年(nián)，根据万有(yǒu)引(yǐn)力定律进行计算，太阳(yáng)系的运行速度(dù)应该是160千(qiān)米/秒，但实际上，太阳系(xì)正在(zài)以(yǐ)220千米/秒(miǎo)的速(sù)度围(wéi)绕银(yín)河系旋转，这个(gè)实际速(sù)度远远大于理(lǐ)论(lùn)速(sù)度，那(nà)么(me)产生(shēng)以上这种向心(xīn)加速度的(de)原因很可能(néng)就是存在着一种我(wǒ)们看不到的物质(zhì)，是这些暗物质的引力效应将星系(xì)聚(jù)集在了(le)一起。

也(yě)是(shì)从这(zhè)时开始，越来越多的研(yán)究人(rén)员开始相信暗物(wù)质的(de)存在。科学家根(gēn)据星(xīng)系外恒(héng)星轨道的速度，估算在星系当中暗(àn)物(wù)质的质量占整个(gè)星(xīng)系质量的85%。但(dàn)是，暗物质并不是(shì)唯一可以解释这个现(xiàn)象的原因(yīn)。在(zài)一(yī)项新的研究当中(zhōng)，科学家们(men)发现，几乎没有引力效应的(de)遥(yáo)远恒星之间，也会出现速度上(shàng)的微小差异(yì)。另(lìng)外(wài)，天文学(xué)家还发现(xiàn)了(le)一个反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星(xīng)系距离(lí)地球大约(yuē)2.5亿光年(nián)，大(dà)小(xiǎo)和银河系不多，但是(shì)星系当中存在(zài)的恒星数量却只有银河系的千分之一。

所(suǒ)以在(zài)理论上(shàng)，该星系必须存在(zài)暗物(wù)质(zhì)，否则就会分崩(bēng)离析。但是(shì)科学家(jiā)们(men)使用最先进的望远镜对其进行了(le)40个小时的详(xiáng)细测量(liàng)之后，发现星系中的恒(héng)星(xīng)运(yùn)动是可(kě)以用正常的(de)物质和力学(xué)定(dìng)律来解释的(de)。那么又有人提出，也许该星(xīng)系的暗物质(zhì)，已(yǐ)经被附(fù)近的另(lìng)一(yī)个大星(xīng)系剥离了。奇怪的(de)是，它(tā)的附(fù)近没有任何星系存(cún)在。造成这些现象(xiàng)的(de)除了暗(àn)物质的假说之外，另一种可能就(jiù)是人类对引力的理(lǐ)解还不够(gòu)全(quán)面，引(yǐn)力很可能(néng)在不同尺度空间中(zhōng)的(de)工作方式是(shì)不同的，这意(yì)味着在行星系尺度中的(de)天体会沿着它们的轨道(dào)，按照我们所理(lǐ)解的(de)方式(shì)运动(dòng)。但是上升到星系和星团(tuán)的(de)尺度，引(yǐn)力之间的(de)相(xiāng)互作用则是不(bù)同(tóng)的方式(shì)。对于在星系(xì)团之间的相互作用，科学家还引入了外部场效应的概念，指的是在数百万(wàn)光年的规模上，巨大(dà)的质量之间会(huì)产生对彼此特殊(shū)的效果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们(men)需要对现在(zài)的物理定律进行修正(zhèng)，这些(xiē)发现(xiàn)也让很多人认为暗物质假说(shuō)理论就此终结。但是(shì)在宇宙当(dāng)中还有(yǒu)关于暗(àn)物(wù)质(zhì)存在的其(qí)他的(de)理论证据，这些理(lǐ)论证(zhèng)据是蒙德理(lǐ)论所没(méi)法(fǎ)解释的“引(yǐn)力(lì)透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光年的子弹星系团，由两(liǎng)个碰撞的(de)星系团(tuán)所组成，类(lèi)似(shì)这样的星团，它(tā)们大部分的普通质量都在星系的气体(tǐ)当中。当星团以1000万公里(lǐ)/小(xiǎo)时发生碰撞的时候，星际气体的相互作用就会导致温度的急剧(jù)升高，速度大幅降低。所(suǒ)以在理论上，在碰撞之后，子弹星系团大部(bù)分的质量将位于所有这些气体所在的中间区域。那么我们通过什(shén)么来验(yàn)证它的质量区域到底是不是(shì)集中(zhōng)在中间呢(ne)？前不久，詹姆(mǔ)斯(sī)韦伯太空望远镜传回(huí)了宇宙当(dāng)中(zhōng)第一张全(quán)彩的高(gāo)清(qīng)照片，在照片中我们可以明(míng)显地看(kàn)到很(hěn)多(duō)星系似乎被(bèi)拉伸产生了巨大的(de)形变。其实这些星系本身并不是真(zhēn)的被扭曲了(le)，也(yě)不(bù)是韦伯(bó)望远镜出了什么(me)问题，而是这样极遥远(yuǎn)的天(tiān)体和我们地球上的观测者之(zhī)间(jiān)。被一个(gè)质(zhì)量超(chāo)级巨大的天体遮挡(dǎng)，这个超大(dà)质(zhì)量的(de)东(dōng)西的引力，会使身后更遥远星(xīng)系的光(guāng)都发生(shēng)了扭(niǔ)曲。这个现象就是(shì)引(yǐn)力(lì)透镜效应。这个(gè)巨大的(de)天(tiān)体可能(néng)是超大(dà)质量的黑洞或(huò)者是(shì)暗物质。

所(suǒ)以当人(rén)们对(duì)子弹星系团观测的时(shí)候(hòu)，发现它的大质量区域并不(bù)是在中间，而是在两侧。所(suǒ)以最(zuì)好的(de)解释方法就是当星团发(fā)生(shēng)全(quán)部(bù)的(de)碰撞时(shí)，可(kě)被观测到(dào)的质量气(qì)体被卡在了中间，暗物质则直接通(tōng)过了这个区域，并在两边形成了(le)引力透镜。对子弹星系(xì)团的引力(lì)透镜研究也被认为是(shì)暗(àn)物质存在的(de)迄今(jīn)为(wèi)止最(zuì)好(hǎo)的(de)理论证(zhèng)据。

除(chú)此之外，还有(yǒu)来自宇(yǔ)宙当中最(zuì)古老的光(guāng)。从宇(yǔ)宙大爆(bào)炸开(kāi)始，38万年之后，可见光终于可以(yǐ)畅通无阻地(dì)穿越在(zài)宇宙当中了。经过了130多(duō)亿年之后，这些光(guāng)在(zài)宇宙(zhòu)空间(jiān)背(bèi)景上留下了各相(xiāng)同性的(de)微波辐射。其中红色的部分表(biǎo)示(shì)温度较高的区域，蓝(lán)色(sè)则表(biǎo)示相对(duì)较(jiào)冷的区域(yù)，但实际上(shàng)它们之间的(de)温(wēn)差只(zhǐ)有万分之一(yī)。

科(kē)学(xué)家(jiā)们(men)通过对前景背景分(fēn)离后(hòu)的二值(zhí)图像进行(xíng)连通域提(tí)取和标记之(zhī)后发现(xiàn)，如(rú)果宇宙当中没(méi)有暗(àn)物质，图形看起(qǐ)来(lái)不应该是这样的，而(ér)随(suí)着暗物质的增加，一些峰(fēng)值的(de)幅度会减(jiǎn)小，才变得(dé)看(kàn)起来“和谐”。为了(le)匹(pǐ)配宇宙微波背景辐射(shè)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(gè)数字(zì)与(yǔ)解释星(xīng)系(xì)当(dāng)中恒星运动所需要的暗物质比例是(shì)一致的(de)。这就意味着。

用了一个(gè)简单(dān)的理论框(kuāng)架，就很好地解释(shì)了(le)很(hěn)多不同的观测结果。而暗物质的本质就是宇(yǔ)宙(zhòu)当中存在着(zhe)某(mǒu)种类型的粒(lì)子，它们不(bù)参与任何其他的电磁作用，只通过引力来相互作用。所以如(rú)果能够找到这种粒子的存在，就相当于找到了(le)暗物质存在的实际证据。这种(zhǒng)粒(lì)子到底是(shì)什(shén)么？科学家们已经提(tí)出(chū)了数十种的假想目标，而要寻找这些不同的目标(biāo)粒子所需要的实验方式也(yě)不(bù)相(xiāng)同。在过去的几十年当中(zhōng)，人(rén)类(lèi)为(wèi)了寻找(zhǎo)这些看不(bù)见、摸不到(dào)，几乎(hū)不会与常规物质相互作用的(de)“暗物质”，科(kē)学家们(men)已经进(jìn)行了超过50次(cì)的实验，却没有任何实质(zhì)性的发现，除了一个地方，意大利的格兰萨索山(shān)，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处的(de)地下矿井当中(zhōng)，藏着地(dì)球(qiú)上最(zuì)大(dà)的地学实(shí)验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼(lóu)高的探测(cè)器，一直致力于寻找暗物质粒子(zi)的(de)周(zhōu)期(qī)性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观测(cè)到了(le)某种(zhǒng)信号(hào)。经过(guò)了20多年的数(shù)据收集，人们发现了一个有趣的事情(qíng)。探测率(lǜ)会在每年的6月份达到峰(fēng)值，然后(hòu)在11月降到最低(dī)，而且在20年当中每年都是一(yī)样。一些(xiē)科学(xué)家认为这可能是人(rén)类发现暗物质(zhì)的(de)第(dì)一个直接(jiē)证据(jù)。

但是为(wèi)什么暗物质会产生周期性的年度信(xìn)号呢(ne)？刚才(cái)我们讲了(le)太(tài)阳系正在以(yǐ)220公里/秒(miǎo)的速度围绕(rào)着银河系进行移动(dòng)，那么如果(guǒ)暗物质存在宇宙(zhòu)当中，这意味(wèi)着我们也在以这样的(de)速度在穿越着暗(àn)物(wù)质(zhì)流(liú)，这个过程(chéng)中会产生相(xiāng)应的振荡，同时地球又以30公(gōng)里/秒(miǎo)的(de)速度(dù)围绕(rào)太阳进行旋(xuán)转。所以有半年的时间(jiān)，地球围(wéi)绕(rào)太阳的(de)方(fāng)向与太阳(yáng)环绕(rào)银河系的方(fāng)向(xiàng)是一致(zhì)的，而另外半年则与之相反。

而在6月份的时候，地球与(yǔ)太阳的方(fāng)向(xiàng)正(zhèng)好达到(dào)完全一致，这是理(lǐ)论上地(dì)球(qiú)穿越暗物质流最快的时段。而在11月份，又(yòu)恰好达到了最(zuì)慢值。尽(jǐn)管在实际的情况中，太阳系相对(duì)银河系(xì)的平面(miàn)呈现了60度的倾斜(xié)，但(dàn)是这并不影响这(zhè)个(gè)理论的有效性。

因此科(kē)学家认为这(zhè)可以用来解(jiě)释(shì)，研究人(rén)员(yuán)们所(suǒ)观(guān)测到的周期(qī)性(xìng)信号。当然也可(kě)能有其(qí)他的情况，造成这种年(nián)度周期信号的差异也可能(néng)是温(wēn)度、湿度、土壤(rǎng)中的水(shuǐ)分、高山上(shàng)的积雪，甚至连意大利游客的数量也符合这个周期(qī)的规(guī)律。

所以，科学家们又在南(nán)半球(qiú)建立(lì)了一个几(jǐ)乎相同的实验室，这里的季节与(yǔ)之(zhī)前的实验室正好(hǎo)相反(fǎn)，而(ér)在这(zhè)里，地球穿过(guò)暗物(wù)质流的运动特征和第一个实验室是一样的。

因此，如(rú)果(guǒ)在这里可以(yǐ)得到相同的(de)信号，就(jiù)可以(yǐ)成为暗物(wù)质(zhì)所存在(zài)的非常(cháng)有力(lì)的(de)证据了。但是由于这(zhè)个实(shí)验室刚刚建(jiàn)成不久，所以截至目前(qián)还无法提供相(xiāng)应(yīng)的数据支(zhī)持。另外，在(zài)子不学,非所宜什么意思，子不学,非所宜这句话是什么意思2025年(nián)，NASA将会发(fā)射一台新(xīn)的望远镜(jìng)，这台太空望远镜叫做“南希格(gé)雷斯罗(luó)曼(màn)”，它的主镜(jìng)大(dà)小(xiǎo)跟哈勃望远镜相同，但它的(de)宽视场(chǎng)仪器提供的视(shì)野是(shì)哈勃红(hóng)外仪器的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太空望远(yuǎn)镜其中一个(gè)关键的用(yòng)途就是探索(suǒ)暗(àn)物质背后(hòu)的奥秘，对(duì)于探测的结(jié)果(guǒ)，我们只能(néng)拭目以待了。费米实(shí)验室粒子天体物理中心的科学家丹琥珀(pò)和贾(jiǎ)森斯特芬研究(jiū)发现，如果暗物质存在，它们极有(yǒu)可能拥有另一种神秘的(de)效应，这种(zhǒng)暗物质效应，会支(zhī)持宇宙当中生命的诞生(shēng)，或者说(shuō)是(shì)生命进化的一(yī)个重(zhòng)要因素(sù)。

如果这一(yī)理论得到进一步(bù)的证实，那么(me)遍布宇宙当中的暗物质会不会(huì)意味(wèi)着人(rén)类并不孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的行星上，暗(àn)物质正在通(tōng)过这样的效应创(chuàng)造生(shēng)命。当然，这些推论(lùn)的(de)大前提是要(yào)先找到暗物质存在的实际证据(jù)。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到底存不存在呢(ne)？喜欢请点赞，你的(de)支持是我(wǒ)更(gèng)新的动(dòng)力！

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