宇宙是“人(rén)为制造”的？为何会存在科(kē)学(xué)无法解释的“暗物质”？暗(àn)物质又(yòu)究竟是什么(me)？人类为了寻(xún)找(zhǎo)暗物质存(cún)在的证(zhèng)据，科学(xué)家们在过去(qù)的(de)几十年当中进行(xíng)了超(chāo)过50次的长期实验(yàn)，但是(shì)却(què)没有发(fā)现(xiàn)任何的有效证据。除了一(yī)个地(dì)方(fāng)，在1687年(nián)出版(bǎn)的自然(rán)哲学数学原理一书中，埃(āi)萨克牛顿发(fā)表了(le)万有引力定律，它揭示了宇(yǔ)宙中天体(tǐ)运动的规律。往后(hòu)的几百年来(lái)，当天文学(xué)家(jiā)们发现某些天(tiān)体运(yùn)行轨道出现异常，不(bù)符合万有引(yǐn)力定(dìng)律(lǜ)的时候，他(tā)们就会健康码可以扫出个人信息吗，健康码可以扫出个人信息吗知道，周(zhōu)围一定有未知的天体通(tōng)过引力(lì)在摄动它的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥(ào)本勒维耶就通过天王星运行(xíng)轨道的异常，推算并且发现了海王星的存(cún)在(zài)。另外，哈雷彗星、冥王星的(de)发现都(dōu)是(shì)应用(yòng)万(wàn)有引力定(dìng)律所取得重大天文成就的例子(zi)。但是这些发现都是在恒星系统的尺(chǐ)度当中(zhōng)，可当我们(men)上(shàng)升到星系或者(zhě)是星团(tuán)的尺度(dù)，事(shì)情就开始变(biàn)得诡异了(le)。

1933年(nián)，瑞(ruì)士的(de)物理学家弗里茨兹威(wēi)基正在(zài)研(yán)究(jiū)和测量后(hòu)发(fā)星系团的质量。这是一个由数千个星系所组成的巨大星系团，这些星系被引力束缚(fù)在(zài)一起。测(cè)量星(xīng)系团的(de)质量一(yī)般(bān)会(huì)使用到两种方法(fǎ)，当两(liǎ健康码可以扫出个人信息吗，健康码可以扫出个人信息吗ng)种方(fāng)法结果一(yī)致，就可(kě)以确定其(qí)质(zhì)量的范围。

第(dì)一种(zhǒng)是获(huò)得其"光度学的质量"，需要(yào)的数据是测量(liàng)各个星系(xì)的光度。

第二种是动力学质量的计算，是利用光(guāng)谱红移测(cè)量星系(xì)团中的各个星(xīng)系相对于星系(xì)团的运动速度。当测量结(jié)果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力(lì)学(xué)质量”竟然是(shì)“光度学质(zhì)量”的400倍。这(zhè)意味(wèi)着，后(hòu)发座星(xīng)系团有99%的质(zhì)量(liàng)消失了(le)，或者说这(zhè)99%的(de)质量(liàng)并不以(yǐ)可见光的(de)形式所(suǒ)存在(zài)，我(wǒ)们(men)无(wú)法看到。最诡异的是，在(zài)测量速度(dù)的(de)过程中(zhōng)，兹威基发(fā)现星系团中很(hěn)多星系(xì)的速度比理论(lùn)上要快(kuài)得多，按(àn)照牛顿的运动学定律，仅靠这些(xiē)可见(jiàn)星系的质量所产生(shēng)的引力是无法将它们束缚在星系(xì)团内(nèi)的，它们早(zǎo)就应该被抛出星系团之(zhī)外了，除非有一种神秘(mì)的力量在(zài)起作(zuò)用，这种力量来源于某种隐形(xíng)的物质。

据(jù)此，兹维基提(tí)出了这样部(bù)分不可见(jiàn)的暗质(zhì)，它不发散光(guāng)、吸光、反射光，但(dàn)是它们却占据着宇宙中绝大部分的质量。只是(shì)当时的(de)人(rén)们对这(zhè)样的一种(zhǒng)说(shuō)法不(bù)屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这个词才再一次出(chū)现(xiàn)。天(tiān)文学家维拉鲁宾和(hé)肯特福特在(zài)观测仙女(nǚ)座星系中的恒(héng)星运动(dòng)。理论上来说，距(jù)离中心越远的恒星在其轨道(dào)上的运行速度(dù)就(jiù)会越慢。但是他们观测的结果却让人感(gǎn)到不(bù)可思议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转速度几(jǐ)乎保持(chí)不变(biàn)。可是根(gēn)据牛顿的万有引力定律，在星(xīng)系当中如果没有(yǒu)足(zú)够(gòu)大的质量来吸引它们，这些外围的恒星(xīng)早(zǎo)就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于这(zhè)种现象，科学家们会使用一(yī)种相(xiāng)对标准(zhǔn)的方法来解释暗物(wù)质的存在，这(zhè)种(zhǒng)方法就(jiù)是测量星系当中气体(tǐ)在X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴(zhóu)上(shàng)气体的旋转速度。如果(guǒ)出现异常的结果，就认(rèn)为(wèi)是由暗物质的力量进(jìn)入其中。

于(yú)是科学(xué)家们通过(guò)射电望(wàng)远镜测量了距离星系中心(xīn)更远距离的氢元(yuán)素(sù)，发现它(tā)们的旋转速度(dù)并不符合(hé)牛顿的力学定律(lǜ)。我们的太阳系也(yě)不例外，太阳系位于银河(hé)系的第(dì)三(sān)悬臂之上，距离银河系中心(xīn)2.6万光(guāng)年(nián)，根据万有(yǒu)引力定律进行计算，太阳系的(de)运行速(sù)度应该是(shì)160千米(mǐ)/秒，但实际上，太阳系正在(zài)以220千米/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕(rào)银河系旋转(zhuǎn)，这个实(shí)际(jì)速度远(yuǎn)远大(dà)于理(lǐ)论速度，那么产(chǎn)生以上这种向心加速度的原因很可(kě)能就是存在着一种(zhǒng)我们看不(bù)到的(de)物质，是这(zhè)些暗(àn)物质的(de)引力效应(yīng)将(jiāng)星系聚集在了(le)一起。

也是(shì)从这时(shí)开始，越来越多的研究(jiū)人员开始相信暗物质的(de)存在。科学家根据(jù)星系外恒星轨道的(de)速度，估算在星(xīng)系当中(zhōng)暗(àn)物质(zhì)的质量占(zhàn)整(zhěng)个星(xīng)系质量(liàng)的85%。但是，暗(àn)物质(zhì)并不是唯一可(kě)以解释这个现(xiàn)象的原因。在一(yī)项新(xīn)的(de)研究当中，科学家们发现(xiàn)，几(jǐ)乎没(méi)有引力(lì)效应的遥远恒星之(zhī)间，也(yě)会出现(xiàn)速度上的微小(xiǎo)差异。另外，天文学家还发现了一个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系(xì)距离地(dì)球大约2.5亿(yì)光年，大小和银河系不(bù)多，但是星系当(dāng)中存在的恒星数(shù)量却只(zhǐ)有银河系的千分(fēn)之一。

所以(yǐ)在理论(lùn)上，该星系必(bì)须存在暗物(wù)质，否则(zé)就(jiù)会分崩离析(xī)。但是(shì)科学家们使用最先进的望远镜(jìng)对其(qí)进行了40个(gè)小时的详细测量(liàng)之(zhī)后，发(fā)现星系(xì)中的(de)恒星运动是可以(yǐ)用正常(cháng)的物(wù)质和力学定律(lǜ)来(lái)解释的。那么又(yòu)有人提出，也(yě)许该星系的(de)暗物(wù)质，已经被附(fù)近的另一个大星系剥离了。奇怪的是(shì)，它的附(fù)近没有任何星系存在。造成(chéng)这些现象的(de)除了暗物质的假说之外，另一种可能就是人类对引力的理解还不够全面(miàn)，引(yǐn)力很可能在不(bù)同尺度空间中的(de)工作(zuò)方式(shì)是不同的，这意味着(zhe)在行星系尺度中的(de)天体会沿着它(tā)们的轨道，按照我们(men)所理解的(de)方式(shì)运(yùn)动。但是上升到星系和星(xīng)团(tuán)的尺度，引力之间的相互(hù)作用则是(shì)不同的方式。对于在(zài)星系团之间的相互作用，科学家还引入了外(wài)部场效应的概(gài)念(niàn)，指的是在(zài)数百(bǎi)万光年的规模上，巨(jù)大的质量之间会产(chǎn)生对彼此特殊的效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙(méng)德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成(chéng)立，这意味着我(wǒ)们需要对现(xiàn)在(zài)的物理(lǐ)定律(lǜ)进行修正，这些发现也(yě)让很(hěn)多人认为暗物(wù)质假(jiǎ)说理论就此终(zhōng)结。但是在(zài)宇宙(zhòu)当中还有关于暗物质存在(zài)的其他的理论证(zhèng)据，这些理(lǐ)论(lùn)证据是(shì)蒙德理论所(suǒ)没法解释的(de)“引力透(tòu)镜(jìng)”。

径(jìng)向距(jù)离为37亿光年的子(zi)弹星系团，由(yóu)两(liǎng)个碰撞的(de)星系团所组成，类似这样的星团(tuán)，它们大(dà)部分的普(pǔ)通质量(liàng)都(dōu)在星系(xì)的气体(tǐ)当中。当星(xīng)团以1000万(wàn)公里/小时(shí)发生碰撞的时(shí)候，星(xīng)际气体的相互作(zuò)用就会(huì)导致温度的急剧升高，速度(dù)大幅降低(dī)。所以在理论上(shàng)，在碰(pèng)撞(zhuàng)之后(hòu)，子弹星系团大(dà)部(bù)分的质量将位于所有(yǒu)这些气体(tǐ)所在(zài)的中间区域(yù)。那么(me)我们(men)通过(guò)什么(me)来(lái)验证它的(de)质量区域到底是不(bù)是集中(zhōng)在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传(chuán)回了宇宙当中第一张全彩的(de)高清照片，在照片(piàn)中(zhōng)我(wǒ)们可(kě)以明(míng)显地(dì)看到很多星系似乎被拉伸产生了巨大的形变(biàn)。其实这些星系本身并不是真的被扭曲了(le)，也不(bù)是韦伯望(wàng)远镜(jìng)出了什(shén)么(me)问题，而是这样极遥(yáo)远的天体和(hé)我们地球上(shàng)的观测者之间。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这个超大(dà)质量(liàng)的(de)东西(xī)的引力，会使身后(hòu)更遥(yáo)远星系的光都发生了扭曲。这个现象就是引力透镜效应。这个巨大的天(tiān)体可(kě)能是超大质(zhì)量的黑洞或者是(shì)暗物质。

所以当人们对子弹星系团(tuán)观(guān)测的时候，发(fā)现它的大质量(liàng)区域并不是在中间，而是在两侧。所以最(zuì)好的(de)解释(shì)方法就是(shì)当星团发生(shēng)全部的碰撞时，可(kě)被(bèi)观(guān)测(cè)到(dào)的质量气体被卡在(zài)了中间，暗物质则直(zhí)接(jiē)通过(guò)了这个区域，并在两边形成了引力透(tòu)镜。对子弹星系(xì)团的引力透镜研(yán)究也被认为是暗物质(zhì)存在(zài)的迄今为(wèi)止(zhǐ)最(zuì)好的理论证据。

除此之(zhī)外，还(hái)有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙(zhòu)大爆(bào)炸(zhà)开始，38万年之(zhī)后，可见光终于可以畅通无阻地穿越在宇(yǔ)宙当中了。经(jīng)过(guò)了130多亿(yì)年之后(hòu)，这些光在宇宙空间背景上留下了各相同(tóng)性的微(wēi)波辐射(shè)。其中红色的部(bù)分表示温(wēn)度较高的区域，蓝(lán)色则表示相(xiāng)对较冷的区域，但实(shí)际上它们之间的温差只有万分之一(yī)。

科(kē)学家们通过(guò)对前(qián)景背景分(fēn)离后的二值图(tú)像进行连(lián)通(tōng)域提取和标记之后发现(xiàn)，如果宇宙(zhòu)当(dāng)中没有(yǒu)暗物(wù)质，图(tú)形看起(qǐ)来不应(yīng)该是这样(yàng)的，而随着(zhe)暗(àn)物(wù)质的增加，一些峰值(zhí)的(de)幅度(dù)会(huì)减小，才变得看(kàn)起来“和(hé)谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微(wēi)波背景(jǐng)辐射的测(cè)量值，我们需要的暗物质大(dà)约(yuē)是普通物质的5倍。这个数(shù)字与(yǔ)解释星系当(dāng)中恒星运动所需要(yào)的暗物(wù)质比例(lì)是(shì)一(yī)致的。这就意味着。

用了一个简单的(de)理论框架，就很好地解释(shì)了很多不同的观(guān)测结果。而暗物质的本质(zhì)就是宇宙(zhòu)当中存(cún)在着某种(zhǒng)类型的粒子，它们不参与任(rèn)何(hé)其(qí)他的(de)电磁作用(yòng)，只通(tōng)过引力来(lái)相互(hù)作用。所以(yǐ)如果能够找到这种粒子的存在，就相当(dāng)于(yú)找到了(le)暗(àn)物质(zhì)存在的实际证据。这种粒子(zi)到底是什么？科学家(jiā)们已经提出了数十种的假想目标，而要寻找(zhǎo)这些不同的目标粒子所需要的实(shí)验方(fāng)式也不相同。在过去的几十年当中，人类(lèi)为了寻(xún)找(zhǎo)这些看不(bù)见(jiàn)、摸不(bù)到，几乎不会与常规物质相(xiāng)互作用(yòng)的“暗物质”，科学(xué)家们已经进(jìn)行了(le)超过(guò)50次(cì)的实验(yàn)，却没有(yǒu)任(rèn)何实质性的发现，除了一个(gè)地方，意大(dà)利的(de)格兰(lán)萨(sà)索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在(zài)山(shān)下1400米(mǐ)处的(de)地下矿井当中，藏着地球上最大的地学实(shí)验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼(lóu)高的探测器，一直(zhí)致力于寻找暗物(wù)质粒子的(de)周(zhōu)期性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里的科(kē)学家(jiā)声称观(guān)测到了某种信号(hào)。经过(guò)了20多(duō)年(nián)的数据收(shōu)集，人们(men)发现了一个(gè)有趣的事情。探测率会在每(měi)年的6月(yuè)份达到峰(fēng)值(zhí)，然后(hòu)在(zài)11月降到最低，而且在(zài)20年当(dāng)中每年(nián)都是(shì)一样。一些科(kē)学家认为这可能是(shì)人(rén)类发现暗物质的第(dì)一个直接证(zhèng)据。

但是为(wèi)什么(me)暗物质(zhì)会产生周期性的(de)年度(dù)信(xìn)号呢？刚才我们讲了太阳系正(zhèng)在以(yǐ)220公里(lǐ)/秒的速(sù)度围绕着银河系进行移动(dòng)，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意味着我们也在以这样的(de)速度在穿越(yuè)着暗物质流，这(zhè)个过程(chéng)中会产生相应的振荡，同时地球又以30公里/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有半年的(de)时(shí)间，地球(qiú)围绕太阳的(de)方向与(yǔ)太阳环绕银河(hé)系的方向(xiàng)是一致的，而(ér)另外半(bàn)年(nián)则与之相反。

而在(zài)6月份的时候，地球与太阳的(de)方(fāng)向正(zhèng)好达到完全一致，这是理(lǐ)论上地(dì)球穿越暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值(zhí)。尽管(guǎn)在实际(jì)的(de)情况(kuàng)中，太阳系(xì)相对银河系的(de)平面呈(chéng)现了60度的倾(qīng)斜，但是这并(bìng)不(bù)影响这个理论的有效性。

因此科学家认为这可以用(yòng)来解释，研究人员们所观测到的周期性信号。当然也可(kě)能有其他(tā)的情(qíng)况，造成这种年(nián)度周期信号(hào)的差异也可能是(shì)温度、湿度(dù)、土壤中的水分、高(gāo)山上的积雪，甚(shèn)至连(lián)意大利游客的数量也符合这个周期(qī)的(de)规(guī)律。

所以，科学家(jiā)们又在南半球建立了一个几(jǐ)乎相(xiāng)同的实验室，这里的季节与之前的(de)实验室正好相反，而(ér)在这里，地球穿过暗物质流的(de)运动特征和(hé)第(dì)一个(gè)实验室是一样的。

因此(cǐ)，如果在这里可以(yǐ)得到相同的信(xìn)号，就可以(yǐ)成(chéng)为暗物质所存在的非常有力的(de)证据了。但是(shì)由于(yú)这个(gè)实(shí)验(yàn)室刚刚(gāng)建成不久，所以截(jié)至目前还无法(fǎ)提供相应的数据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射一台(tái)新(xīn)的望(wàng)远镜，这台太空望(wàng)远镜叫做“南(nán)希格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大(dà)小跟哈勃(bó)望远镜相同，但它的宽视场仪器提供的视野是哈勃红外(wài)仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太空望远(yuǎn)镜其中一个关(guān)键的用途就是探索暗物质背后的奥秘(mì)，对于探测的结(jié)果，我们只能(néng)拭目以(yǐ)待了。费米实验室粒(lì)子天体物理(lǐ)中(zhōng)心的(de)科学家丹琥珀和(hé)贾森斯(sī)特(tè)芬研究发现，如果暗物质存在，它(tā)们极(jí)有可能拥(yōng)有另一种神秘的效应(yīng)，这种暗物质效应，会支持宇宙(zhòu)当中生命(mìng)的(de)诞生，或者说是(shì)生命进化的一个重要因(yīn)素。

如果这一理论得到进一步的证(zhèng)实，那么遍布宇(yǔ)宙当中的(de)暗(àn)物质会不会(huì)意味着人类并不孤(gū)单呢(ne)？或许(xǔ)在宇宙当中某(mǒu)个角落的(de)行星上，暗物质正在(zài)通(tōng)过这样的(de)效应创造(zào)生命。当然，这些推论的大前提是要先(xiān)找到暗物质存在的(de)实(shí)际证据。那么小伙伴们，你们觉(jué)得(dé)暗物质到底存(cún)不(bù)存(cún)在呢？喜欢(huān)请(qǐng)点赞，你的支持是我更新(xīn)的(de)动力！

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