宇宙(zhòu)是“人(rén)为制造”的(de)？为何(hé)会(huì)存在科学无法解释的“暗物质(zhì)”？暗物质(zhì)又究竟是什么？人类为了寻找(zhǎo)暗物质存在的证据，科学家们在(zài)过(guò)去(qù)的几十(shí)年当(dāng)中进行了超过50次的长期实验(yàn)，但是(shì)却没有发现(xiàn)任何的有效证据。除了一个(gè)地方，在(zài)1687年(nián)出(chū)版(bǎn)的自然哲学数(shù)学原理一(yī)书中，埃(āi)萨(sà)克牛(niú)顿发(fā)表了万(wàn)有(yǒu)引力(lì)定律(lǜ)，它揭示了宇(yǔ)宙中(zhōng)天体(tǐ)运动的规律。往后的几百(bǎi)年来(lái)，当天文学家们发现(xiàn)某些(xiē)天(tiān)体运(yùn)行轨道出现异常，不符合万有引力(lì)定(dìng)律的(de)时候，他(tā)们(men)就会知(zhī)道，周围一定有未知的天体通过引(yǐn)力(lì)在摄动它的轨道。比如(rú)在1846年(nián)，奥本勒维耶就通过(guò)天王星运行轨道(dào)的异常，推算并且发现了海王星(xīng)的存(cún)在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发现都是应(yīng)用万有引力(lì)定律所取得重大(dà)天文成就的例(lì)子。但是这(zhè)些发现都是在恒星系统的(de)尺度当中，可(kě)当我们上升到(dào)星系(xì)或者是星团的尺度，事情就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正在研究(jiū)和(hé)测量后(hòu)发星系团(tuán)的质量。这是一个由(yóu)数千(qiān)个星系(xì)所组成的(de)巨(jù)大(dà)星(xīng)系团，这些(xiē)星系被引力(lì)束(shù)缚在一起。测量星系团的质量一般(bān)会使用到(dào)两种(zhǒng)方法，当(dāng)两种方法结果一致，就(jiù)可以确定其质量的范围。

第(dì)一(yī)种是获得其"光(guāng)度学(xué)的质量"，需要的(de)数据是测量各个(gè)星(xīng)系的光度。

第(dì)二种(zhǒng)是(shì)动力学质量的计算，是利(lì)用光谱红(hóng)移(yí)测量(liàng)星(xīng)系团中的各个星系(xì)相对(duì)于(yú)星系团的运动速度。当测量结果出来之(zhī)后(hòu)，兹威基彻底懵了(le)，“动(dòng)力(lì)学质量”竟(jìng)然是(shì)“光度学质量”的400倍。这(zhè)意味着，后(hòu)发座星(xīng)系团有99%的质量(liàng)消失了，或者说(shuō)这99%的质量并不(bù)以可见(jiàn)光的形式所存在，我们无法看到。最诡异的(de)是，在测量速度(dù)的过程(chéng)中，兹(zī)威基(jī)发(fā)现星系团中很多星系的速度比理论上要快得多(duō)，按照牛顿的(de)运动学定(dìng)律，仅(jǐn)靠这(zhè)些可见星系的质量所产生的引力是无法(fǎ)将它们束缚(fù)在星系团内的，它(tā)们早就应该被抛出星系团之(zhī)外了，除(chú)非(fēi)有一种神秘的力量(liàng)在起(qǐ)作用(yòng)，这种力(lì)量来源于某(mǒu)种隐形的物质。

据(jù)此(cǐ)，兹维基提出了这样部分不(bù)可(kě)见的暗质，它不发散光、吸光、反射(shè)光，但是它们却(què)占据(jù)着宇宙(zhòu)中(zhōng)绝大部(bù)分的质量。只是当(dāng)时的人(rén)们对这样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次(cì)出现。天文学家维(wéi)拉鲁(lǔ)宾和(hé)肯特福特在观测仙女座星(xīng)系中的恒星运动。理(lǐ)论上来说，距(jù)离中(zhōng)心(xīn)越(yuè)远的恒星在其轨道上的运(yùn)行速度就会(huì)越慢。但是他们(men)观测的(de)结果却(què)让人感到(dào)不可思议。

随着与(yǔ)中心距离的增加(jiā)，恒星(xīng)的旋转速度(dù)几(jǐ)乎保(bǎo)持不变。可是根据(jù)牛顿的万有引(yǐn)力定律，在星系当中(zhōng)如果没有(yǒu)足够大的(de)质(zhì)量来吸引它们，这(zhè)些(xiē)外围的恒星早就被甩到宇宙当中(zhōng)了。基于这种现象，科(kē)学家们会使用一种相对标(biāo)准的方法(fǎ)来解(jiě)释暗(àn)物(wù)质的存在，这种方法就是测量星系当中气体在X轴上距离星系(xì)中心的距离，以及在Y轴上气体的旋转速(sù)度。如果出现异常的结果，就认为是由暗(àn)物质的力量进入其中(zhōng)。

于是科学家(jiā)们通过射电望远镜测量了(le)距离星系中心(xīn)更远(yuǎn)距(jù)离的氢元素，发现它们的旋(xuán)转速(sù)度并不符(fú)合(hé)牛(niú)顿的力(lì)学定律。我们的太阳系也不例外(wài)，太阳系位(wèi)于(yú)银河系的第三悬(xuán)臂(bì)之上(shàng)，距离银(yín)河系中心2.6万光年，根(gēn)据(jù)万有(yǒ公元800年中国是什么朝代建立的，中国各个朝代时间表u)引力定律进行计(jì)算，太阳系(xì)的运行速度应该是160千(qiān)米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米(mǐ)/秒的速度围绕银河(hé)系旋(xuán)转，这个实际速度远远大于(yú)理论速度(dù)，那么产生(shēng)以上(shàng)这(zhè)种向心加速度的原因很(hěn)可能就是存在着(zhe)一(yī)种我们看不到的物质，是这(zhè)些暗物质的(de)引力(lì)效应将(jiāng)星系(xì)聚集(jí)在了一起。

也(yě)是(shì)从这时开(kāi)始，越来越(yuè)多的研(yán)究人员开(kāi)始(shǐ)相信暗物质的存(cún)在。科学家根(gēn)据星系外(wài)恒星轨(guǐ)道的速度，估算在星(xīng)系当(dāng)中暗物质的质量占整个星(xīng)系质(zhì)量的85%。但是，暗物质并不是唯(wéi)一可以解释这个现(xiàn)象(xiàng)的原(yuán)因。在一(yī)项新的研究当(dāng)中，科学家们发现(xiàn)，几(jǐ)乎没有(yǒu)引力效应的(de)遥远恒(héng)星之(zhī)间，也会出(chū)现速(sù)度上的微小(xiǎo)差异。另(lìng)外(wài)，天文(wén)学家还发现了一个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离地球大约2.5亿光年(nián)，大小(xiǎo)和银河(hé)系不多，但是星系(xì)当中存在的恒星数量却只有银河系(xì)的千分之一。

所以在理论上，该星系必须(xū)存在暗物质，否(fǒu)则就(jiù)会分崩离析。但是(shì)科学家们使用最先进的望远镜(jìng)对其进行了40个小时的详细测量之后，发现(xiàn)星系中(zhōng)的恒星运动是(shì)可以用(yòng)正常的物质和(hé)力(lì)学(xué)定律来解释(shì)的。那么又有人提出(chū)，也许该星系的暗物质，已经被附(fù)近的另一个大(dà)星(xīng)系剥(bō)离了。奇怪的是，它(tā)的附近没有任何(hé)星系存(cún)在。造成这些现象的除了(le)暗(àn)物质(zhì)的假(jiǎ)说之外(wài)，另(lìng)一(yī)种可能就是人类(lèi)对引(yǐn)力的理解(jiě)还不够全面，引力很可能在不同尺(chǐ)度(dù)空间中的工作方式是(shì)不(bù)同的，这意味着在行星系尺度中的天体会沿(yán)着(zhe)它们的轨道，按照我们所理解的方式运动。但是上(shàng)升到星系和星(xīng)团的尺度，引(yǐn)力之(zhī)间的相互作用则是(shì)不(bù)同的方式(shì)。对于在星系(xì)团之间的相(xiāng)互作用，科学家还(hái)引入了(le)外部场效(xiào)应的概念，指(zhǐ)的是(shì)在(zài)数百(bǎi)万光年的规模上，巨大(dà)的质(zhì)量之间会(huì)产(chǎn)生(shēng)对彼此特殊的效果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如(rú)果MOND蒙德理论成立(lì)，这(zhè)意味着我们需要(yào)对现在的(de)物理(lǐ)定律进行修(xiū)正，这些发现也让很多人认(rèn)为(wèi)暗物质(zhì)假说理(lǐ)论就此终(zhōng)结。但是(shì)在宇宙(zhòu)当中还有关于暗(àn)物质存在的其他的理论证据，这些理论(lùn)证据是(shì)蒙德理论所没(méi)法解释的“引(yǐn)力透镜”。

径向距(jù)离为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的(de)星系(xì)团所组成，类似(shì)这样的星(xīng)团，它们大(dà)部分的普通质量都在星系(xì)的(de)气体当中。当星(xīng)团以1000万公里/小时(shí)发(fā)生碰撞(zhuàng)的时候，星(xīng)际气体的相互(hù)作(zuò)用就会导(dǎo)致温(wēn)度的急剧升高，速(sù)度大幅降低(dī)。所以在理论上，在碰(pèng)撞之后，子(zi)弹星系团大部(bù)分的(de)质量将位于(yú)所有这(zhè)些(xiē)气(qì)体所在的(de)中间区域。那么我们通(tōng)过什么(me)来验(yàn)证(zhèng)它的质量(liàng)区域到底是不是集中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯(bó)太(tài)空望远(yuǎn)镜(jìng)传回了宇宙当中第一张全彩的高(gāo)清照片，在照片中我们可以明显地看到(dào)很(hěn)多星系似(shì)乎被拉伸(shēn)产生了巨(jù)大的形(xíng)变。其实这(zhè)些星系(xì)本身(shēn)并(bìng)不是(shì)真(zhēn)的被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯望远镜出了(le)什么问题，而是这样(yàng)极遥远(yuǎn)的天体和我们地球上的观测者之(zhī)间(jiān)。被一个质量超级巨大的天(tiān)体遮(zhē)挡，这(zhè)个超大质(zhì)量的东西(xī)的引(yǐn)力，会(huì)使身后更遥远星系(xì)的光都(dōu)发生了扭曲。这个现象就是引(yǐn)力透镜(jìng)效应。这个(gè)巨大(dà)的天体可能是超大质量(liàng)的黑洞或者(zhě)是暗物质。

所以当人们对子弹星系团观测的时候(hòu)，发现(xiàn)它的大质量区(qū)域并不是在中间(jiān)，而(ér)是(shì)在两侧。所以最好的解(jiě)释方法就是当星团发生(shēng)全(quán)部的碰(pèng)撞(zhuàng)时，可被观测到的质(zhì)量(liàng)气体被(bèi)卡在(zài)了中间(jiān)，暗物质(zhì)则直接通(tōng)过了这个区(qū)域，并在两边形成(chéng)了引力透镜。对子弹(dàn)星系团的(de)引力透(tòu)镜研究也被认为是暗物质存在的迄今为(wèi)止(zhǐ)最好的理(lǐ)论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最(zuì)古(gǔ)老的(de)光。从宇(yǔ)宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之后，可见(jiàn)光终于可以(yǐ)畅通(tōng)无阻地穿越(yuè)在宇宙当中了。经过了130多(duō)亿(yì)年(nián)之(zhī)后，这些光在(zài)宇(yǔ)宙空间背景上留下了各(gè)相同性的(de)微波辐(fú)射。其中红(hóng)色的部(bù)分(fēn)表示温度较高的区域，蓝色则表(biǎo)示相(xiāng)对较冷的(de)区域，但(dàn)实际上(shàng)它们之间的温差只有万(wàn)分之一。

科(kē)学家们通过对前景背景分离后的二值图公元800年中国是什么朝代建立的，中国各个朝代时间表像进行连通域提取(qǔ)和标记之(zhī)后发现，如果宇宙当中(zhōng)没有暗(àn)物(wù)质(zhì)，图(tú)形(xíng)看起来不(bù)应(yīng)该是这样的，而随(suí)着暗物质的增加，一些(xiē)峰值的幅度(dù)会减小，才变得(dé)看起(qǐ)来(lái)“和谐”。为了(le)匹配宇(yǔ)宙微(wēi)波背景辐射的测量(liàng)值，我(wǒ)们需(xū)要(yào)的暗(àn)物(wù)质大约是普通(tōng)物质的5倍。这个(gè)数字与(yǔ)解(jiě)释星(xīng)系(xì)当(dāng)中(zhōng)恒星运动所(suǒ)需要的(de)暗物质比例是一致的(de)。这就意味着。

用(yòng)了一个(gè)简(jiǎn)单的(de)理论(lùn)框架，就(jiù)很好地解(jiě)释了很(hěn)多不同的(de)观测(cè)结(jié)果。而暗物质(zhì)的本质就是宇(yǔ)宙(zhòu)当中存在着某种类型的粒子(zi)，它们不参与任何其他的电磁作用(yòng)，只(zhǐ)通过引力来(lái)相互作用。所以(yǐ)如果能够找到这种粒子的存在，就相(xiāng)当于找到(dào)了暗物质存在的(de)实际证据。这种粒子到(dào)底是什么？科学家们已经提出了数十种的假想目标，而(ér)要寻找这些不同(tóng)的目标公元800年中国是什么朝代建立的，中国各个朝代时间表粒子所需要(yào)的实(shí)验方式也不相同。在过去(qù)的(de)几十年当中，人类为了寻找这些看(kàn)不见、摸不到，几(jǐ)乎不会与(yǔ)常规物(wù)质(zhì)相互作用的“暗物质(zhì)”，科学(xué)家(jiā)们(men)已(yǐ)经(jīng)进行了超过50次(cì)的(de)实验，却(què)没有任(rèn)何实质性的发现(xiàn)，除了(le)一个地方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔(ěr)卑(bēi)斯山脉。

在山(shān)下1400米处的地下矿井当中，藏(cáng)着(zhe)地球上最大的地学(xué)实验室，这个实验(yàn)室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一(yī)个三层楼高(gāo)的探测器，一直致力于寻找暗(àn)物(wù)质(zhì)粒(lì)子(zi)的(de)周(zhōu)期性震荡。

自1997年以来，这里的科学(xué)家(jiā)声称观测(cè)到了某种信号(hào)。经过了20多年的(de)数据(jù)收(shōu)集，人们发现了一个(gè)有趣的(de)事(shì)情。探测(cè)率会在(zài)每年的6月份达到峰(fēng)值，然后在11月降到最(zuì)低(dī)，而(ér)且在(zài)20年(nián)当中每年都是一样。一些科学家认为这(zhè)可能是(shì)人类(lèi)发现(xiàn)暗物质的第一个直接(jiē)证据。

但(dàn)是为什(shén)么暗物质会产(chǎn)生(shēng)周期性的年度信号呢(ne)？刚才我们讲了太(tài)阳系(xì)正在(zài)以220公里/秒的速度围(wéi)绕着(zhe)银河系进行(xíng)移动(dòng)，那么如果暗物(wù)质存在宇(yǔ)宙当中，这意味着(zhe)我(wǒ)们(men)也在以这样的速度在(zài)穿越(yuè)着暗物(wù)质流，这个(gè)过程(chéng)中会产生相应的振荡(dàng)，同时地(dì)球又(yòu)以30公里/秒的(de)速度围绕太阳进(jìn)行旋转(zhuǎn)。所以有半年的时间(jiān)，地球围绕太阳的方向与太阳环(huán)绕(rào)银河系的方(fāng)向是(shì)一致的，而另(lìng)外半年(nián)则(zé)与之相反。

而在6月(yuè)份的时候，地球与太(tài)阳的方向正好达(dá)到完全一致，这(zhè)是理论上地球穿(chuān)越(yuè)暗物质(zhì)流最(zuì)快的时段。而在(zài)11月份，又恰好达到了(le)最慢值。尽(jǐn)管在实际的情(qíng)况中，太阳系相对银河系的平面呈现了60度(dù)的倾斜，但是这(zhè)并不影响这个理论的有效性。

因此(cǐ)科学(xué)家认为这可以用来解释，研究(jiū)人员们(men)所观测(cè)到(dào)的周期性(xìng)信号。当然也可(kě)能有(yǒu)其他(tā)的情况，造成这种年度周期信号的(de)差异也可能是温度(dù)、湿(shī)度、土壤(rǎng)中的水分、高山(shān)上(shàng)的(de)积雪，甚至(zhì)连意大(dà)利(lì)游客(kè)的数量也符合这(zhè)个周(zhōu)期的规律。

所以，科学(xué)家们又(yòu)在南半球建(jiàn)立了一(yī)个(gè)几(jǐ)乎相同的实验室，这里(lǐ)的季节(jié)与之前的实(shí)验室正好相反，而在这里(lǐ)，地球穿过暗物质流的运动特征和第一(yī)个(gè)实验室是一样的。

因此，如果在(zài)这里(lǐ)可以得(dé)到(dào)相同的信号(hào)，就(jiù)可以成为(wèi)暗(àn)物质所存在的非常(cháng)有力的证据了。但是由(yóu)于这个实(shí)验室刚刚建成不(bù)久，所以截至(zhì)目前(qián)还无法提供相应的(de)数据(jù)支持。另外(wài)，在2025年(nián)，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太空望(wàng)远镜叫做“南希(xī)格雷斯(sī)罗曼(màn)”，它的主(zhǔ)镜大小(xiǎo)跟哈勃望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)相同，但它的宽(kuān)视场仪(yí)器提供的视野是哈勃(bó)红外仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯(sī)罗曼太空望(wàng)远镜其(qí)中一个关(guān)键(jiàn)的用途就(jiù)是探索暗物质背后的(de)奥秘，对于(yú)探测的结果，我(wǒ)们只能拭目以(yǐ)待了。费米(mǐ)实验室(shì)粒(lì)子天体(tǐ)物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯(sī)特(tè)芬研究(jiū)发现，如果暗物质存在，它(tā)们极有可能拥有(yǒu)另一种神(shén)秘的效应，这种暗物质效应，会支(zhī)持宇宙当中生命的诞生，或者说是(shì)生命进(jìn)化的一(yī)个重要因(yīn)素(sù)。

如果(guǒ)这一理论得到进(jìn)一(yī)步(bù)的证实，那么遍(biàn)布(bù)宇宙(zhòu)当中的暗物质会不会意味(wèi)着人类并不孤单(dān)呢？或许(xǔ)在(zài)宇宙当中某个角落的(de)行星上，暗物质正在通过(guò)这样的效应创造(zào)生命。当然，这些推论的大(dà)前提(tí)是(shì)要先找到暗物质存在的实际(jì)证据。那么小伙伴们，你们觉(jué)得暗物质到(dào)底存不存在呢？喜欢请点赞(zàn)，你(nǐ)的支(zhī)持是我更新的动力(lì)！

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