宇宙是“人为制造(zào)”的(de)？为何会(huì)存(cún)在科学无法解(jiě)释的(de)“暗物质”？暗物质又(yòu)究竟是(shì)什么？人类为(wèi)了寻找暗(àn)物质(zhì)存(cún)在的证据，科(kē)学家(jiā)们在过(guò)去的几(jǐ)十(shí)年当(dāng)中进行了超过(guò)50次的(de)长期实(shí)验，但是(shì)却没有(yǒu)发现任何的有(yǒu)效证据。除了一个(gè)地(dì)方，在1687年出版的(de)自然(rán)哲学数学原理一(yī)书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙中天体运动(dòng)的规(guī)律。往后的几(jǐ)百年来，当天文学(xué)家们(men)发现某些天体运(yùn)行轨(guǐ)道出现异常，不(bù)符合万有引力定律的时候，他(tā)们(men)就会知道，周围一定有未知的天体通(tōng)过引力在摄动它(tā)的轨道。比如在1846年，奥(ào)本(běn)勒维耶(yé)就通过天王星运行轨道的异(yì)常，推(tuī)算(suàn)并且发现了海王星(xīng)的存在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王星的发(fā)现都是应(yīng)用万有引力(lì)定(dìng)律(lǜ)所取得重大天文成(chéng)就的例子。但是这些发现都是在恒星系统的(de)尺(chǐ)度当中，可当我们上升(shēng)到星(xīng)系或者是星团的尺度，事情就(jiù)开(kāi)始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物(wù)理(lǐ)学(xué)家(jiā)弗(fú)里茨(cí)兹威基正在研究和测量后发星系(xì)团的质量(liàng)。这是一个由数千(qiān)个星系所组(zǔ)成的巨大星系团，这些星系被引力束缚在(zài)一(yī)起。测量星(xīng)系团的质量一(yī)般会使用(yòng)到两种方法，当两种方法结果一致，就可以确定其(qí)质量的范围。

第(dì)一种是获得(dé)其"光度学的质量"，需(xū)要的数据是测量各(gè)个星系的光度。

第二种是动力学质(zhì)量的(de)计算，是利用光谱红移测量(liàng)星(xīng)系团中的各个星系(xì)相对于(yú)星系团(tuán)的(de)运动速(sù)度。当测量结果出来之后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学(xué)质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的(de)质(zhì)量消失了，或者(zhě)说这99%的质量并不以可见光(guāng)的(de)形式(shì)所存在，我们无法看(kàn)到。最诡(guǐ)异的是，在测量速度的过程(chéng)中，兹威(wēi)基发(fā)现星系团(tuán)中很多星系(xì)的速度比理论上要快得多，按照牛顿的运动(dòng)学定律，仅(jǐn)靠这些可见(jiàn)星系的质量(liàng)所(suǒ)产(chǎn)生的引(yǐn)力(lì)是(shì)无(wú)法将它们束缚在星(xīng)系团(tuán)内的，它(tā)们早(zǎo)就应(yīng)该被抛出星系团之外了，除非有一(yī)种神秘的力量在起作用(yòng)，这种力量来源于某种隐形的物(wù)质。

据此(cǐ)，兹维(wéi)基提(tí)出了(le)这样部分不可见(jiàn)的暗质，它不发散光、吸光、反(fǎn)射光(guāng)，但是它们却占(zhàn)据着(zhe)宇宙中(zhōng)绝大部(bù)分的质(zhì)量。只是当时的人(rén)们(men)对(duì)这样的(de)一种说法不屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗物(wù)质”这个词(cí)才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯(kěn)特福特在观测仙(xiān)女座(zuò)星(xīng)系(xì)中(zhōng)的恒星运动。理论上来说，距离中心越远的(de)恒星在其轨道上(shàng)的运行速度(dù)就会越慢(màn)。但是他(tā)们观测的结果(guǒ)却让人(rén)感到(dào)不可思议(yì)。

随着(zhe)与(yǔ)中心距离的(de)增加(jiā)，恒星(xīng)的旋转速度(dù)几(jǐ)乎保持不变。可(kě)是(shì)根据牛顿的万有引力定律(lǜ)，在星(xīng)系当(dāng)中如果没有足够(gòu)大(dà)的(de)质量来吸引它(tā)们，这些外围的恒星(xīng)早就被甩到宇宙当中了。基(jī)于这种现象，科(kē)学家们会使(shǐ)用一种相对标准的方法来解释暗(àn)物质的存在，这种方法就是测量星系(xì)当中(zhōng)气体(tǐ)在X轴上距离星(xīng)系中心的(de)距离，以及在Y轴(zhóu)上气(qì)体的旋(xuán)转速(sù)度(dù)。如果出现异(yì)常的结果(guǒ)，就认为是由暗物质(zhì)的力(lì)量进入其中(zhōng)。

于是科学家(jiā)们(men)通过射电(diàn)望远镜(jìng)测量了距离星系中心更(gèng)远(yuǎn)距离的氢元素(sù)，发现它们的旋转速度并不符合(hé)牛(niú)顿(dùn)的力学定(dìng)律。我(wǒ)们的(de)太阳(yáng)系也不例(lì)外，太阳(yáng)系位于银河系的第三悬(xuán)臂之(zhī)上，距离(lí)银河系中心(xīn)2.6万光年，根(gēn)据万有引力定律进行计(jì)算，太阳系的运行速度(dù)应该是160千米/秒(miǎo)，但(dàn)实际(jì)上，太(tài)阳系正在以220千米/秒的速度围绕银(yín)河系旋转，这(zhè)个实际速度(dù)远远大于(yú)理论速度，那么产生以上这种向心加(jiā)速度的原因很可能就(jiù)是存(cún)在着一种我们看不到的物质(zhì)，是(shì)这(zhè)些暗物质(zhì)的引力效(xiào)应将星系聚集在了一起。

也是(shì)从这时开始，越(yuè)来(lái)越多的研究人员开始相信(xìn)暗物质的(de)存在。科学家根据星系(xì)外恒星轨道的速度，估(gū)算在星(xīng)系当中暗物质的质量占整个星系质量的85%。但是(shì)，暗物质并(bìng)不是唯一可(kě)以解(jiě告白和表白意思一样吗女生，告白和表白意思一样吗)释这个现象(xiàng)的原因。在一项新的研究(jiū)当(dāng)中，科学(xué)家们发现，几乎没有引力效应的遥远恒星(xīng)之间，也会出现速度上的微小(xiǎo)差异。另外，天文学家还发现了一(yī)个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地(dì)球(qiú)大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河系(xì)不多(duō)，但是星系当中(zhōng)存在(zài)的恒星数(shù)量却只有(yǒu)银河(hé)系的千分之(zhī)一。

所以在理论上(shàng)，该(gāi)星系(xì)必须存在暗物(wù)质，否则(zé)就会分(fēn)崩(bēng)离析。但(dàn)是科(kē)学家们使用(yòng)最先进的望(wàng)远镜对其(qí)进行了40个小时的详(xiáng)细测量之后，发(fā)现星系(xì)中的(de)恒(héng)星(xīng)运动是可(kě)以(yǐ)用正常的物质和力学定律来解释的。那么又有人(rén)提出，也许该星(xīng)系的暗物(wù)质，已经(jīng)被附近的另(lìng)一(yī)个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没有任何星系存在。造成(chéng)这些现象的除(chú)了暗物质(zhì)的假(jiǎ)说(shuō)之外，另一种可能就是人类(lèi)对引力的理解还不够全(quán)面，引力很可能在不同尺度空间中的工作方式是不同的，这意味(wèi)着在行星系尺度中的天体会沿(yán)着它们的轨道(dào)，按照我(wǒ)们所理(lǐ)解的方式运动。但是(shì)上升到星系(xì)和星团的尺度(dù)，引力之间的相互(hù)作用则是不同的方式。对于(yú)在星系(xì)团之(zhī)间的相(xiāng)互作用，科学家还引入(rù)了(le)外部场(chǎng)效应的概(gài)念，指的是在数百万光年(nián)的规模上(shàng)，巨(jù)大的质量之间会产生(shēng)对彼此特殊的效果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理(lǐ)论成(chéng)立，这意味(wèi)着我们需要对现在的(de)物理定律进行修(xiū)正(zhèng)，这些(xiē)发现也让很多(duō)人(rén)认为(wèi)暗(àn)物(wù)质假说(shuō)理论就(jiù)此终结。但是在(zài)宇(yǔ)告白和表白意思一样吗女生，告白和表白意思一样吗宙当中还有关(guān)于暗物质(zhì)存在的其他的理(lǐ)论证据，这些理论证据是蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年的子(zi)弹星系团，由两个碰撞的(de)星系团(tuán)所组成，类似这样的星团，它们大(dà)部分的普通质(zhì)量都在星系的气体当中。当星(xīng)团(tuán)以1000万(wàn)公里/小(xiǎo)时发生碰(pèng)撞的(de)时(shí)候(hòu)，星际气体的相互作用就会导致(zhì)温度的(de)急剧升高，速度大(dà)幅降低。所以(yǐ)在理论上，在碰撞之后(hòu)，子(zi)弹星系团(tuán)大部分(fēn)的(de)质量将位于所有这(zhè)些气体(tǐ)所在的(de)中间区域。那么我们通过什么来验(yàn)证它的质(zhì)量(liàng)区域到底是不是集中在(zài)中间呢？前(qián)不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯(bó)太空望(wàng)远镜传回了宇宙当中第一张(zhāng)全(quán)彩的高清(qīng)照片，在照片中我(wǒ)们可以明显地看到很(hěn)多星系似(shì)乎被(bèi)拉(lā)伸产生了巨大(dà)的形变。其实这些(xiē)星系本身(shēn)并不是(shì)真的被扭曲(qū)了，也不是韦伯望(wàng)远(yuǎn)镜出(chū)了什么问题，而是这样(yàng)极遥远的(de)天体和(hé)我们地球上的观测者之间。被一个质(zhì)量(liàng)超(chāo)级巨大的天体遮挡(dǎng)，这个超大质(zhì)量的(de)东(dōng)西的引力，会使身后(hòu)更(gèng)遥远星系的光都发生了(le)扭曲。这个现象就是引力透(tòu)镜效(xiào)应(yīng)。这(zhè)个巨(jù)大的天体可(kě)能是(shì)超大质量的(de)黑洞(dòng)或(huò)者是暗物质。

所(suǒ)以当人(rén)们对子(zi)弹星系(xì)团观(guān)测的时候(hòu)，发现它的大质量(liàng)区域并不是在中间，而是在两侧。所(suǒ)以最好的(de)解释方(fāng)法就是当星团发生全部的碰撞时，可被观(guān)测到(dào)的质量气体被卡在了(le)中间，暗(àn)物质则直接(jiē)通过(guò)了(le)这个(gè)区域，并在两边形成了引力透(tòu)镜。对子(zi)弹(dàn)星(xīng)系团的引力透镜研究也被认为是(shì)暗物质存在(zài)的(de)迄(qì)今(jīn)为止最(zuì)好的理论证据。

除此(cǐ)之外，还有来(lái)自(zì)宇宙(zhòu)当中(zhōng)最古老的光。从宇宙大爆(bào)炸开(kāi)始(shǐ)，38万年之(zhī)后，可(kě)见光终于可(kě)以畅通无阻地穿(chuān)越在宇宙当(dāng)中了。经过了130多亿(yì)年之后，这(zhè)些光在(zài)宇(yǔ)宙(zhòu)空间背(bèi)景上留下了各相(xiāng)同性的微(wēi)波辐(fú)射(shè)。其中红(hóng)色(sè)的部分表示温度(dù)较(jiào)高的区域(yù)，蓝(lán)色(sè)则表示相对(duì)较冷的区域，但(dàn)实际上它(tā)们之(zhī)间(jiān)的温(wēn)差只有(yǒu)万分之一。

科学家们通过对前景背(bèi)景分离后的二值(zhí)图像进行连通域提取和标记之后发(fā)现，如果宇(yǔ)宙当(dāng)中没有暗(àn)物(wù)质，图形看(kàn)起来不应该(gāi)是(shì)这样(yàng)的，而随(suí)着(zhe)暗物质的增(zēng)加，一些峰值(zhí)的幅度会减小，才(cái)变得看起(qǐ)来“和谐(xié)”。为(wèi)了匹配宇宙微(wēi)波背景(jǐng)辐射的(de)测量(liàng)值，我(wǒ)们需要的暗物(wù)质(zhì)大约是(shì)普(pǔ)通物质的5倍。这个数字与解(jiě)释星系(xì)当中恒星(xīng)运(yùn)动所需要的暗物质比(bǐ)例是(shì)一致的。这(zhè)就意味(wèi)着。

用了一个简单(dān)的理论框架(jià)，就很好地解释了很(hěn)多不同的观测(cè)结果。而暗物质的本质就是宇宙当中存在着某种类型的粒子，它们不参(cān)与任何其他的电磁作用，只通过(guò)引力来(lái)相互作用。所以如果能够找到(dào)这种粒子的存在，就相(xiāng)当于找到了暗物质(zhì)存在的实际证(zhèng)据。这种粒子到底是什(shén)么？科学家们已经提出了数(shù)十种的假想目标，而要寻找这(zhè)些不同的目(mù)标粒子所(suǒ)需要的实(shí)验方式(shì)也不相同。在过去(qù)的几十年当中，人(rén)类(lèi)为了寻找这些(xiē)看不见、摸不到，几乎不(bù)会(huì)与(yǔ)常规物质(zhì)相互作用(yòng)的“暗物质”，科学家们已经进(jìn)行了超过50次(cì)的(de)实验，却没有任何实质性的(de)发现，除了一个(gè)地方，意大利的(de)格兰萨索山，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山下1400米处的地下(xià)矿井当中，藏着地球上最大的地学实验室，这(zhè)个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器(qì)，一(yī)直致力(lì)于寻(xún)找(zhǎo)暗(àn)物质粒(lì)子的周期性震(zh告白和表白意思一样吗女生，告白和表白意思一样吗èn)荡(dàng)。

自1997年以来，这里的(de)科学家声称观(guān)测(cè)到(dào)了某种(zhǒng)信(xìn)号。经过(guò)了(le)20多年的数据收集(jí)，人们发现了(le)一个有趣的事情(qíng)。探测率会在每年的(de)6月份达(dá)到(dào)峰值，然后在11月降到最(zuì)低(dī)，而且在20年当中每年都(dōu)是一样。一些科学家认为这可(kě)能是人类发现暗物质的第一个(gè)直接证据(jù)。

但是(shì)为什么暗物质会产生周期性的年度信号呢？刚才我(wǒ)们讲了(le)太阳(yáng)系正在以220公(gōng)里/秒的速度围(wéi)绕着银河系(xì)进行移(yí)动，那么如果暗物质存在宇宙当中，这(zhè)意味着我们也在以这样的速度在穿越着暗物质流，这个过程(chéng)中(zhōng)会产生(shēng)相应的振(zhèn)荡，同时地球又(yòu)以30公里(lǐ)/秒的速度围(wéi)绕太阳进(jìn)行(xíng)旋转。所以有(yǒu)半年的(de)时间(jiān)，地球围(wéi)绕太(tài)阳的方向(xiàng)与(yǔ)太阳环绕银河系的方(fāng)向是一致的(de)，而另外半年则与之相(xiāng)反。

而在6月份的(de)时(shí)候(hòu)，地球与太阳(yáng)的方(fāng)向正好(hǎo)达到完全一致，这是理论上地(dì)球(qiú)穿越暗物质流(liú)最快的时段(duàn)。而在11月份，又(yòu)恰好达到了最慢值。尽管在实际的情况中，太阳系相(xiāng)对银河系的平面(miàn)呈现(xiàn)了60度的倾斜(xié)，但是这(zhè)并(bìng)不影响这个理论的有(yǒu)效性。

因(yīn)此科学家认(rèn)为这(zhè)可以用来解释，研究人(rén)员们所观测到的周期性信(xìn)号。当然也可能有其他的情况(kuàng)，造成这种(zhǒng)年度周期(qī)信号的差(chà)异也可(kě)能是温度、湿度、土(tǔ)壤中的水分(fēn)、高山上的积雪，甚至连意大(dà)利游客的数量也符合这个周期的规(guī)律。

所以，科(kē)学家们又在南(nán)半球建(jiàn)立了一个几乎(hū)相同的实验室(shì)，这里的季节与之前的(de)实验室正好相反(fǎn)，而在这(zhè)里，地球穿过(guò)暗物(wù)质流(liú)的运动特征和第一个实验室是一(yī)样的。

因此，如果在这里可以得到相同(tóng)的信号，就可以成为(wèi)暗物质所存在的非常有力(lì)的证(zhèng)据(jù)了。但是由(yóu)于这个(gè)实验室刚刚(gāng)建(jiàn)成(chéng)不久，所以截(jié)至目前还无(wú)法提供相应的数据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将(jiāng)会发射(shè)一台(tái)新的望(wàng)远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯(sī)罗曼(màn)”，它的主镜(jìng)大小跟哈勃望远镜相同，但它的(de)宽视场仪器提(tí)供的视野是哈勃红外仪(yí)器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太(tài)空望(wàng)远镜其(qí)中(zhōng)一个关键的(de)用途就是探索暗物(wù)质(zhì)背后的(de)奥秘，对于探测的结果，我们(men)只能拭目以待(dài)了。费米实验室粒子天(tiān)体物(wù)理中心的科学(xué)家丹琥珀(pò)和贾(jiǎ)森斯特(tè)芬研究(jiū)发现，如果暗(àn)物质存在(zài)，它们极有可能拥(yōng)有另一种神秘的效应(yīng)，这种暗物质效应，会支(zhī)持宇宙(zhòu)当中生命的诞生，或(huò)者说是(shì)生命进化(huà)的一个重要(yào)因(yīn)素。

如果这一(yī)理论得到进一步的证实，那(nà)么遍布宇宙当中的暗物质(zhì)会不会意味着人(rén)类(lèi)并不孤单呢？或(huò)许在宇(yǔ)宙当中(zhōng)某个角(jiǎo)落的行(xíng)星上(shàng)，暗物(wù)质正(zhèng)在通过这样的效应创(chuàng)造(zào)生(shēng)命(mìng)。当然(rán)，这些推论的大前提(tí)是(shì)要先找到暗(àn)物质存在的实际证据(jù)。那么小(xiǎo)伙伴(bàn)们，你(nǐ)们觉得暗物质(zhì)到底存不(bù)存(cún)在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你的支持(chí)是(shì)我更新(xīn)的动(dòng)力！

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