宇宙是“人为制造(zào)”的？为何会存(cún)在科学(xué)无(wú)法(fǎ)解释的“暗(àn)物质”？暗(àn)物质又究(jiū)竟是(shì)什么？人类为了寻找暗(àn)物质存在的证据，科(kē)学(xué)家们在过去(qù)的几十年当中(zhōng)进行了超过50次的长期实验，但是却(què)没有发现任何的有效证据。除了一个地方，在1687年出版(bǎn)的自(zì)然哲学数学原理一(yī)书中，埃萨克牛顿(dùn)发表(biǎo)了(le)万(wàn)有引(yǐn)力定(dìng)律(lǜ)，它揭示了宇宙中(zhōng)天体(tǐ)运动的(de)规(guī)律。往(wǎng)后的几(jǐ)百年来，当(dāng)天(tiān)文学家们发现(xiàn)某些天体(tǐ)运行轨道出现异常，不符(fú)合万有引力定律的时候，他们就会知道，周围一定有未(wèi)知的天体通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过天王(wáng)星运(yùn)行轨道的(de)异常，推算并且(qiě)发现了海王(wáng)星的存在。另外，哈(hā)雷彗(huì)星、冥王(wáng)星的发现都(dōu)是应(yīng)用(yòng)万有引力定律所取得重(zhòng)大天文成就的例子。但是这(zhè)些发现都是在恒(héng)星(xīng)系(xì)统的尺度(dù)当(dāng)中，可(kě)当我们上升(shēng)到星系或者是星团的尺度，事情就开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学(xué)家弗里茨兹威(wēi)基正(zhèng)在研究和测量后发星系团(tuán)的质量。这是一个(gè)由数千个星系所(suǒ)组(zǔ)成的巨(jù)大星系团，这些星(xīng)系被引力(lì)束缚在一(yī)起。测(cè)量星系团的质量一般会使(shǐ)用到两种(zhǒng)方法，当两种方法结果一致，就(jiù)可以确定其质量的范围。

第(dì)一种是(shì)获得(dé)其(qí)"光度学的质量(liàng)"，需要的数(shù)据是测量各(gè)个(gè)星(xīng)系的光(guāng)度。

第二种是动力学质(zhì)量的计算，是利用(yòng)光谱红移(yí)测量星(xīng)系团中的各个星系相(xiāng)对于星系团的运动速(sù)度。当测量结果出来之后，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力学质量(liàng)”竟然是“光度学(xué)质量”的400倍。这(zhè)意味着，后发座(zuò)星系团有99%的(de)质量消(xiāo)失了，或者说这99%的质量并不以(yǐ)可(kě)见光的形(xíng)式所存(cún)在，我们无(wú)法看(kàn)到。最诡异的是，在测量(liàng)速度的过程中，兹(zī)威基发现(xiàn)星系团(tuán)中(zhōng)很多星系的速(sù)度比理论上要快得多，按照(zhào)牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星系的质量所产生的引力是无法将它们束(shù)缚(fù)在星系团(tuán)内的(de)，它们早就应(yīng)该被抛出星(xīng)系团之(zhī)外了(le)，除非有一种神秘的力(lì)量在(zài)起作用，这种力量来源于某种隐形的物(wù)质。

据此，兹维基提出了这样部分不可见(jiàn)的暗质，它不发散光(guāng)、吸(xī)光、反射光(guāng)，但是它们却(què)占据着宇宙(zhòu)中(zhōng)绝大部分的质量。只是当时的人们对这样的一种说法不屑一(yī)顾。

直(zhí)到(dào)40年之后，“暗物质”这个词才再一次(cì)出(chū)现(xiàn)。天文学家维拉(lā)鲁宾(bīn)和肯特(tè)福特(tè)在(zài)观测仙女(nǚ)座星系中的恒星运动。理论上来说，距离中心(xīn)越远的恒星在(zài)其轨(guǐ)道上(shàng)的运行速度就(jiù)会(huì)越慢。但是(shì)他们观测的(de)结(jié)果(guǒ)却让人感到不可思议。

随着与中心距离的(de)增加，恒(héng)星的旋转速度(dù)几(jǐ)乎保持不变。可是根据牛顿的万有引(yǐn)力定律(lǜ)，在星系当中如果没(méi)有足够(gòu)大(dà)的(de)质量来吸引(yǐn)它们(men)，这些外(wài)围的恒星早就被(bèi)甩到宇(yǔ)宙当中了。基于这种(zhǒng)现(xiàn)象，科学家(jiā)们(men)会使用一(yī)种相对标准(zhǔn)的方(fāng)法(fǎ)来解释暗物质(zhì)的存(cún)在，这(zhè)种方(fāng)法就是测量星(xīng)系(xì)当中气体(tǐ)在(zài)X轴上距(jù)离星(xīng)系中心的距离，以及在(zài)Y轴(zhóu)上气体(tǐ)的旋(xuán)转(zhuǎn)速(sù)度。如果(guǒ)出现(xiàn)异常的结(jié)果，就认(rèn)为是由暗(àn)物质的力量进入(rù)其多多担待是什么意思 多多担待是敬语吗中。

于是科学家们通过射(shè)电望远镜(jìng)测量了距离星系中心更远(yuǎn)距离的(de)氢元(yuán)素(sù)，发(fā)现它们的旋(xuán)转(zhuǎn)速度并不符合牛顿的(de)力(lì)学(xué)定律。我们的太阳系也不例外，太(tài)阳(yáng)系位(wèi)于银(yín)河系的(de)第三悬臂之上，距(jù)离银河系中心(xīn)2.6万光年，根据万有引力(lì)定律(lǜ)进行(xíng)计算，太(tài)阳(yáng)系的运行速(sù)度应(yīng)该是160千米/秒，但实际(jì)上(shàng)，太阳(yáng)系正(zhèng)在以220千米/秒的(de)速度(dù)围绕银河系旋(xuán)转，这(zhè)个实际速度远远大于理论速度(dù)，那么产生以上(shàng)这种向心加速度的原因很可能就是存在着一种(zhǒng)我们看不到(dào)的物质，是这些(xiē)暗物质的引力(lì)效应将星系聚集在了一起(qǐ)。

也是从这时开始，越来越多(duō)的(de)研究人(rén)员开始相信暗物(wù)质的存在(zài)。科学家根据(jù)星(xīng)系外恒(héng)星轨道(dào)的速度，估(gū)算在(zài)星(xīng)系当中暗(àn)物质的(de)质量占整个星(xīng)系质量(liàng)的85%。但是(shì)，暗物(wù)质并不是唯一可以解释这个现象的原(yuán)因。在一项新的(de)研究当中，科学家们(men)发现(xiàn)，几(jǐ)乎(hū)没有引力效应的遥远(yuǎn)恒星之间，也会出现速度(dù)上的微小(xiǎo)差异。另外(wài)，天文学家还发现了(le)一个反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系(xì)距离地(dì)球大约(yuē)2.5亿(yì)光年，大(dà)小和银(yín)河系(xì)不多，但是(shì)星系当中存在的恒星数量却只(zhǐ)有银河系的千分之一(yī)。

所以在理论上，该星系必须存在暗物(wù)质(zhì)，否则就会分崩离析。但(dàn)是科学家们(men)使用(yòng)最(zuì)先进的(de)望远(yuǎn)镜对(duì)其进行了40个小时的详(xiáng)细测量之后，发现星系(xì)中的恒星运动是可以用正常(cháng)的物质和力学定律来解释的。那么又有人(rén)提出(chū)，也(yě)许该星系的(de)暗物质，已经被附近的另一(yī)个(gè)大星系剥(bō)离了(le)。奇怪(guài)的是(shì)，它的附近没有任何星系存在。造(zào)成这些现象的除(chú)了(le)暗物(wù)质的(de)假(jiǎ)说之(zhī)外，另(lìng)一种(zhǒng)可能(néng)就是人类对(duì)引(yǐn)力的理解还不够全(quán)面，引力很可能(néng)在(zài)不同(tóng)尺度空间中的(de)工作方式(shì)是(shì)不同(tóng)的，这意味着在行星(xīng)系(xì)尺度中的天体会沿着它们(men)的轨道，按照我们(men)所理解(jiě)的方式运动。但是上升(shēng)到星(xīng)系和星团的尺度，引力之间(jiān)的相(xiāng)互作用(yòng)则是不同的方式。对于在(zài)星系(xì)团之间的相(xiāng)互作用，科(kē)学家还引入了外部场效(xiào)应(yīng)的概念，指的(de)是在(zài)数百(bǎi)万光年的(de)规模上(shàng)，巨大的(de)质量之间(jiān)会产生对彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德理(lǐ)论(lùn)成立，这(zhè)意味着(zhe)我们(men)需(xū)要对现在的物理定律进行修(xiū)正，这些发现(xiàn)也让很多人认(rèn)为暗物质假说理(lǐ)论就此终结。但(dàn)是(shì)在宇(yǔ)宙(zhòu)当中还(hái)有关(guān)于暗物质存在的其他的(de)理论证据，这些理(lǐ)论证据是蒙德理论(lùn)所没法解释(shì)的“引力透(tòu)镜”。

径向距离为(wèi)37亿光年的(de)子弹星系团，由两个碰撞的星(xīng)系团所组成，类似(shì)这样的星团，它们大部(bù)分的普通(tōng)质(zhì)量都(dōu)在星系的(de)气体当中。当星团以1000万公(gōng)里(lǐ)/小(xiǎo)时发生(shēng)碰撞的时候，星际气(qì)体的相互作用就会导(dǎo)致温度的急剧升高，速(sù)度大幅降低。所以在理(lǐ)论上，在碰撞(zhuàng)之后(hòu)，子弹(dàn)星系团大部分的质量(liàng)将位于所有这些气体所在的中(zhōng)间区域。那么我(wǒ)们通过什么来验(yàn)证它的质量区域到底是不(bù)是集中在中(zhōng)间呢？前不(bù)久(jiǔ)，詹(zhān)姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传回了宇(yǔ)宙当(dāng)中第一张全彩的(de)高(gāo)清照片，在照片(piàn)中我(wǒ)们可以明(míng)显地看(kàn)到很多星系似乎(hū)被拉伸产生了巨大(dà)的形变。其实这些星(xīng)系本身并不是真的被(bèi)扭(niǔ)曲了，也(yě)不是韦(wéi)伯望远镜出了什(shén)么问(wèn)题，而是(shì)这样极遥远的天体(tǐ)和我(wǒ)们地球上的观测者之间。被(bèi)一个(gè)质量超(chāo)级巨大的天体遮挡，这个超大质(zhì)量的(de)东(dōng)西的引(yǐn)力，会使身(shēn)后更遥(yáo)远星系的光(guāng)都发生了扭(niǔ)曲。这个现象就是引力透镜效应。这个巨大的天(tiān)体可能是超大质量的黑洞或者是暗物(wù)质。

所(suǒ)以当人们(men)对子弹星系多多担待是什么意思 多多担待是敬语吗团观测的时候(hòu)，发(fā)现(xiàn)它的大质量区域并不是(shì)在中(zhōng)间，而(ér)是在两侧。所以最好(hǎo)的(de)解释方法就(jiù)是当星团(tuán)发生(shēng)全(quán)部(bù)的碰撞时(shí)，可被观测到(dào)的(de)质量气(qì)体被卡在了中间，暗(àn)物质则直接通过了这(zhè)个区域(yù)，并(bìng)在两(liǎng)边形成了引力透镜。对子弹星系团的引(yǐn)力透镜研究也被认为(wèi)是暗(àn)物质存在的迄今(jīn)为止最好(hǎo)的理(lǐ)论证据。

除此之(zhī)外，还有来(lái)自宇宙当中最古老的光。从宇(yǔ)宙大(dà)爆炸开始，38万年之后，可见光终于可以畅通无(wú)阻地穿越(yuè)在(zài)宇宙当中了(le)。经(jīng)过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景(jǐng)上(shàng)留下了各相同性的微波辐射。其中红色的(de)部分表示温度较高的区域，蓝色则表示相对较冷的区域，但实际上它们(men)之间(jiān)的温差只有万分之一(yī)。

科学家们(men)通过(guò)对前景背景分离后的二值(zhí)图像进(jìn)行连通域提取(qǔ)和标记之后发现，如果宇(yǔ)宙当中没有(yǒu)暗物质，图形看起来不应该是这样的，而随着(zhe)暗物质的增(zēng)加，一些峰值的幅度会减小，才变得看起(qǐ)来(lái)“和谐(xié)”。为了匹配宇(yǔ)宙微波背(bèi)景辐射的测量值，我们需要的暗(àn)物质大(dà)约是普通物质的5倍。这个数字与(yǔ)解释星系当(dāng)中(zhōng)恒星运(yùn)动所需(xū)要的暗(àn)物质比例是一致的。这就(jiù)意味着。

用了一(yī)个简单(dān)的理论(lùn)框架，就(jiù)很好地解释了很多不同的(de)观测(cè)结果(guǒ)。而暗物质的本(běn)质就是宇宙(zhòu)当(dāng)中存在着某种类型的(de)粒子(zi)，它们不参(cān)与(yǔ)任何其他的电磁作用(yòng)，只通过引力(lì)来相(xiāng)互(hù)作用。所以如(rú)果能够找到这种粒子的(de)存(cún)在(zài)，就相当(dāng)于找到了暗物质存在的实际证据(jù)。这种(zhǒng)粒子到底是什(shén)么(me)？科(kē)学家们已经提(tí)出了(le)数十种的(de)假想目标，而(ér)要(yào)寻找这些(xiē)不同的目标粒(lì)子所(suǒ)需要的实(shí)验方(fāng)式也不相同。在过去的(de)几十年当中，人类(lèi)为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会与常规物质相(xiāng)互作(zuò)用的“暗物质(zhì)”，科学家们(men)已经进行了超过50次的实验，却(què)没有(yǒu)任(rèn)何实(shí)质性的发现(xiàn)，除了一个地方，意大利(lì)的格兰(lán)萨索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉(mài)。

在山下1400米(mǐ)处(chù)的地下矿井当(dāng)中(zhōng)，藏着地(dì)球上(shàng)最(zuì)大的地(dì)学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高的探(tàn)测器，一直(zhí)致(zhì)力于寻找暗物质粒子(zi)的周(zhōu)期性(xìng)震荡(dàng)。

自1997年(nián)以来，这里的(de)科学家声(shēng)称观(guān)测到了某种信号(hào)。经(jīng)过了(le)20多年的数据收集(jí)，人们发现了一个有趣的(de)事情(qíng)。探测率会在每年的6月份达(dá)到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当(dāng)中每年都是(shì)一样。一些科学家认为这可能是人类发现(xiàn)暗物质的第一个(gè)直(zhí)接证(zhèng)据(jù)。

但是(shì)为(wèi)什么暗物(wù)质会(huì)产生周期性的年(nián)度信(xìn)号呢？刚才我们讲了太(tài)阳系正在以220公里/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕(rào)着银河系进行移动，那么如(rú)果(guǒ)暗物(wù)质存(cún)在(zài)宇宙当中(zhōng)，这意味着(zhe)我们也在以这(zhè)样的速(sù)度在穿越着暗物(wù)质流，这(zhè)个过程中会产生相(xiāng)应的(de)振(zhèn)荡(dàng)，同时地球又以(yǐ)30公里/秒的(de)速度围绕太(tài)阳进行旋转。所以有半年的时间，地(dì)球围绕太阳的方向与太(tài)阳环(huán)绕银河系的方向(xiàng)是一(yī)致的，而另外半(bàn)年则与之(zhī)相反(fǎn)。

而在6月份的时候，地球与太阳(yáng)的方向(xiàng)正(zhèng)好达到完全一致，这是(shì)理论上地球穿越暗物(wù)质流最快(kuài)的时(shí)段(duàn)。而在11月份，又(yòu)恰好达到了最(zuì)慢值。尽管在实际(jì)的情况中，太阳系相对银河系的平面呈(chéng)现了60度(dù)的倾斜，但是这并不影响这(zhè)个理(lǐ)论的有效(xiào)性(xìng)。

因此科学家认为这(zhè)可以用来解释，研(yán)究人员们所观测(cè)到的周(zhōu)期性信号。当然也可(kě)能有(yǒu)其(qí)他的情况(kuàng)，造成这种年(nián)度周期信号的差异(yì)也可能是(shì)温度(dù)、湿度(dù)、土壤(rǎng)中的水(shuǐ)分、高山上的积(jī)雪，甚至(zhì)连意大利游客的数量也符合这个周期的规律。

所以，科学家们又在南半球建立了(le)一个几乎(hū)相同的实验室(shì)，这里的季节与之(zhī)前(qián)的实验(yàn)室(shì)正好相反，而在这里，地球(qiú)穿过暗物质流的(de)运动特征和第一个实验室是一(yī)样的。

因此，如果(guǒ)在这里(lǐ)可以得到相(xiāng)同(tóng)的信号，就可(kě)以成(chéng)为暗物质(zhì)所存在的(de)非常有力(lì)的证据(jù)了。但是由于这个实验室刚刚建成不久，所以截(jié)至目(mù)前(qián)还无法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发(fā)射一台新的(de)望远镜，这台太空(kōng)望远镜叫做“南希格雷斯(sī)罗曼(màn)”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽(kuān)视场仪器提供的视野是(shì)哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空(kōng)望远(yuǎn)镜(jìng)其(qí)中一个(gè)关键的用(yòng)途就是(shì)探索暗物质背(bèi)后的奥秘(mì)，对于探测的结果(guǒ)，我们(men)只能(néng)拭(shì)目以待(dài)了。费米实验室(shì)粒子天(tiān)体物理中心的科学家(jiā)丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特(tè)芬研究发(fā)现，如果暗物质存在(zài)，它们极有可(kě)能拥(yōng)有另一种神秘(mì)的效应(yīng)，这种(zhǒng)暗(àn)物质效(xiào)应，会支(zhī)持宇宙当中生命的(de)诞(dàn)生(shēng)，或者说是(shì)生命进化的一个重要因(yīn)素(sù)。

如果这一(yī)理(lǐ)论得到进一(yī)步的证实，那么遍布(bù)宇(yǔ)宙当中(zhōng)的暗物质(zhì)会(huì)不会意味着(zhe)人(rén)类并(bìng)不孤单呢(ne)？或许在宇宙当(dāng)中某个角落的(de)行星上，暗物质正在通过这样的效应创造生命(mìng)。当然，这些推(tuī)论的大前提是要先(xiān)找(zhǎo)到(dào)暗(àn)物质存在的实(shí)际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗(àn)物质到底(dǐ)存(cún)不(bù)存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新(xīn)的动力！

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