宇宙是“人为制造”的？为何会存在(zài)科学无法解释的“暗物质”？暗(àn)物质(zhì)又究竟是什么？人(rén)类为(wèi)了寻找暗物质存在的证据，科学家们在(zài)过去(qù)的几十年当中(zhōng)进行了超过50次的长期实(shí)验，但是却没有发(fā)现(xiàn)任何的有效证据。除了一个地(dì)方，在1687年出版(bǎn)的自然哲学数学原理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有引力(lì)定律，它揭示了宇(yǔ)宙中天体(tǐ)运动的规律。往后的几百(bǎi)年来，当天(tiān)文学家们发现某些天(tiān)体运行轨道出现异常，不符合万有引力定律的时(shí)候(hòu)，他们就会(huì)知(zhī)道，周围一定有未知的(de)天体通过引力在摄动它的轨道(dào)。比(bǐ)如(rú)在1846年(nián)，奥本勒维(wéi)耶就通过天(tiān)王星运行轨道的异常(cháng)，推算并且发现了海王星的存在。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星的(de)发现都是应(yīng)用(yòng)万有引力(lì)定律所(suǒ)取得重(zhòng)大天文成就的例(lì)子(zi)。但是这些(xiē)发现都是(shì)在恒星系(xì)统的尺度(dù)当(dāng)中，可当我(wǒ)们上升到星(xīng)系或者(zhě)是星团的尺度，事(shì)情就开始变得诡异(yì)了(le)。

1933年，瑞士(shì)的物(wù)理学家(jiā)弗里茨兹威基正在研究和测量后(hòu)发星系团的(de)质量。这是一个(gè)由数千个星系所组成的巨大星(xīng)系团，这些星系被引力束缚在(zài)一(yī)起。测量星系团(tuán)的质量一(yī)般会使用(yòng)到两(liǎng)种方法，当两种方法(fǎ)结果一(yī)致，就可以确定(dìng)其(qí)质(zhì)量的范围。

第一(yī)种是获(huò)得(dé)其"光度学的(de)质(zhì)量(liàng)"，需要的数据是测量各个星系的光度(dù)。

第二种是动力(lì)学(xué)质量的计算，是利用光谱红移测量星系团中的(de)各个(gè)星系(xì)相对于星系团的运动速度。当测量结果出来之(zhī)后，兹威(wēi)基彻底(dǐ)懵了，“动力(lì)学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的(de)质(zhì)量(liàng)消失了，或(huò)者说这99%的质量并不以可见(jiàn)光的形式所存在(zài)，我们无法(fǎ)看到。最诡异的是，在测(cè)量(liàng)速度(dù)的过(guò)程中，兹威基发现星系团中很多星系的(de)速(sù)度比(bǐ)理论上要快得多，按照(zhào)牛顿的运(yùn)动学定(dìng)律，仅靠这些可(kě)见星系(xì)的质(zhì)量(liàng)所产生的引力是(shì)无法将它们束缚在星系(xì)团(tuán)内(nèi)的(de)，它们早(zǎo)就应该被抛出星(xīng)系团之外了，除非有(yǒu)一(yī)种神秘的力量在起作用，这种力量来源于某种隐形(xíng)的物(wù)质。

据此，兹维基提出了这(zhè)样部分不(bù)可见的暗质，它不发(fā)散光、吸光、反射光，但(dàn)是它们却(què)占据着(zhe)宇宙(zhòu)中绝大部分的(de)质量(liàng)。只是(shì)当时的人们对这样的一种说法不屑(xiè)一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物(wù)质”这个词才再一(yī)次出现。天文(wén)学(xué)家(jiā)维(wéi)拉(lā)鲁(lǔ)宾和肯(kěn)特福特在观测仙女(nǚ)座星(xīng)系中的恒(héng)星运(yùn)动。理论上来说(shuō)，距离中心越远的恒星在其轨道上(shàng)的(de)运行速(sù)度就会越慢。但是他们观测的(de)结果却让(ràng)人感到(dào)不可思议。

随着(zhe)与中心(xīn)距离的增加，恒星的(de)旋转速度几(jǐ)乎保持不变。可(kě)是根据牛顿的万有引力定律，在星系当中如果没有足够大(dà)的质量(liàng)来(lái)吸引它们，这些外围的恒星早就(jiù)被甩到宇宙当中(zhōng)了。基(jī)于这种现象，科学家们会使用一种(zhǒng)相对标(biāo)准(zhǔn)的方法来解(jiě)释暗物质的存在，这种方法(fǎ)就是(shì)测量星系当(dāng)中气体在X轴(zhóu)上距离星系中心的距离，以及在Y轴(zhóu)上气(qì)体的旋转(zhuǎn)速度。如果出现(xiàn)异常的结果，就认为是由暗物(wù)质(zhì)的力量进入其中。

于是科学家们通过射(shè)电望远(yuǎn)镜测量了(le)距离星系中心(xīn)更远(yuǎn)距离(lí)的(de)氢元素，发现(xiàn)它们的旋(xuán)转速(sù)度并不符合牛(niú)顿(dùn)的力学定律。我们(men)的太阳系也不例外，太阳系位于银河系的第三悬臂(bì)之上，距离银河系中心2.6万光(guāng)年，根(gēn)据(jù)万有(yǒu)引力定(dìng)律进行计算，太阳系的(de)运行速度应该(gāi)是(shì)160千米/秒，但实际(jì)上，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒的速度(dù)围绕银河系旋转，这个实际速度远远(yuǎn)大于理(lǐ)论(lùn)速度，那么产(chǎn)生以上这(zhè)种向(xiàng)心加速度的原(yuán)因很可能(néng)就是存在(zài)着(zhe)一种(zhǒng)我们(men)看不到的物质，是这些(xiē)暗物质的引力效应将星系聚集在了一起。

也是(shì)从(cóng)这时开(kāi)始，越来越多的(de)研究人员开(kāi)始(shǐ)相信暗(àn)物质的(de)存在。科学家根据星系外恒(héng)星轨道的(de)速度，估(gū)算在星系当中暗物质的(de)质量(liàng)占整个星系(xì)质(zhì)量(liàng)的85%。但是(shì)，暗物(wù)质并不是唯一可(kě)以(yǐ)解释这个现象的原因。在一项(xiàng)新的(de)研究(jiū)当中，科学家们发现，几乎没有引力效应的遥远恒(héng)星之间，也(yě)会出现(xiàn)速度(dù)上的微小差异。另外，天(tiān)文学家还(hái)发(fā)现(xiàn)了(le)一个(gè)反(fǎn)常的星(xīng)系(xì)，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离地球大约2.5亿(yì)光年(nián)，大小和银河系不多，但是(shì)星系当中存(cún)在的恒星(xīng)数量(liàng)却只有银河(hé)系的千分之一。

所以(yǐ)在理论(lùn)上，该星系(xì)必须存在暗物质，否(fǒu)则(zé)就会分崩离析。但是科学(xué)家(jiā)们使(shǐ)用最先进(jìn)的望(wàng)远镜对其进(jìn)行了40个小时(shí)的详细测(cè)量之(zhī)后，发现星系中的(de)恒(héng)星运动是可以用正(zhèng)常的物质和力学定律(lǜ)来(lái)解释的。那么又有人(rén)提出，也许该(gāi)星系的暗物质，已经被(bèi)附近(jìn)的另一个大星系剥离(lí)了。奇怪的是，它的(de)附近没有任(rèn)何(hé)星(xīng)系存在。造成这(zhè)些(xiē)现象的除(chú)了暗(àn)物质的假说之外，另一种(zhǒng)可能就是人类对引力的理解还不够(gòu)全面(miàn)，引力很(hěn)可(kě)能在(zài)不同尺度空间中的工作方式是不同的(de)，这意味着在(zài)行(xíng)星系尺度中的天体会沿着它们的轨道，按(àn)照我(wǒ)们所(suǒ)理(lǐ)解的方式运(yùn)动。但是上升到星(xīng)系和星团的尺(chǐ)度，引力之间的相互作用则是不同的(de)方式(shì)。对于(yú)在星系团之间的相互作用，科学家还引入(rù)了外部场效应的概念，指的是(shì)在数百万光(guāng)年的规(guī)模上(shàng)，巨大的质量之间会(huì)产(chǎn)生对彼此特殊的效果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙(méng)德理论(lùn)。如果(guǒ)MOND蒙德理论成立(lì)，这意味着我(wǒ)们(men)需(xū)要对现(xiàn)在(zài)的物(wù)理(lǐ)定(dìng)律进行修(xiū)正，这(zhè)些发现(xiàn)也让很多人认为暗物质假说理论就(jiù)此终结。但是在宇宙(zhòu)当(dāng)中还(hái)有关于暗物质存(cún)在的其(qí)他(tā)的理论证(zhèng)据，这些理论证据是蒙德(dé)理论所没法解释的“引力透(tòu)镜”。

径向距(jù)离为37亿光年的(de)子弹星(xīng)系团，由两个碰撞的星系团(tuán)所组(zǔ)成，类似这(zhè)样的(de)星团，它们(men)大部分的普通质量都在星系的气体当中。当星(xīng)团以1000万公里(lǐ)/小时发生碰撞的时候，星际气体的相互作(zuò)用就会导致(zhì)温度的急剧升高，速度大幅(fú)降低(dī)。所以在理(lǐ)论(lùn)上，在碰撞(zhuàng)之(zhī)后(hòu)，子弹星系团大部分的(de)质量将位(wèi)于所有这些气(qì)体所在(zài)的(de)中间区域。那么我们(men)通(tōng)过(guò)什么来验证它的质量(liàng)区域到(dào)底(dǐ)是不(bù)是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太(tài)空望远(yuǎn)镜传回了宇(yǔ)宙(zhòu)当中第一张全(quán)彩的高清(qīng)照片，在照片(piàn)中(zhōng)我(wǒ)们可(kě)以(yǐ)明(míng)显地看(kàn)到很多星系似乎被拉伸(shēn)产生(shēng)了巨大的(de)形变。其实这些星系(xì)本(běn)身并不是(shì)真的被扭(niǔ)曲了，也不(bù)是韦伯望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)出了(le)什么(me)问题，而是这样极遥远的天体和我们地球上的观测者之间世态炎凉是什么意思，人心冷暖世态炎凉下一句是什么。被(bèi)一个质量超级(jí)巨大的天体(tǐ)遮挡，这个(gè)超大质量(liàng)的东西的引力，会使身(shēn)后(hòu)更遥远星系的光都(dōu)发(fā)生了扭曲。这个(gè)现象就是(shì)引力透镜(jìng)效应。这(zhè)个(gè)巨大(dà)的天体可能(néng)是超大质量的(de)黑洞或者是暗物质(zhì)。

所以当人(rén)们对子(zi)弹星系团(tuán)观测的时候，发现它的大质量区域并不是在中间，而是在(zài)两侧(cè)。所以(yǐ)最好的解释(shì)方法就是当星(xīng)团发(fā)生全部的碰撞时，可被观测(cè)到的质量(liàng)气体被卡(kǎ)在了中间，暗物(wù)质则直接通过(guò)了这个区域，并在两边形成了引(yǐn)力透镜(jìng)。对子(zi)弹星系团的引力透镜研究也被认为是暗物质存在的迄(qì)今为(wèi)止(zhǐ)最好的(de)理论证(zhèng)据。

除(chú)此(cǐ)之外，还有来自宇宙当中最古老的(de)光(guāng)。从宇宙(zhòu)大(dà)爆炸开(kāi)始(shǐ)，38万年之后，可见光终(zhōng)于可以(yǐ)畅通无阻地穿越在宇宙(zhòu)当中了(le)。经过了130多亿年之后(hòu)，这些光在宇宙空(kōng)间(jiān)背(bèi)景上(shàng)留下了各相同性的微波辐射(shè)。其中(zhōng)红色(sè)的部分表示温度较高(gāo)的区(qū)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。

科(kē)学家们通(tōng)过对前(qián)景背景分离后(hòu)的二值图像进行连通域提取和标记之(zhī)后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形看(kàn)起来(lái)不(bù)应该是这(zhè)样的，而随着(zhe)暗物质(zhì)的增(zēng)加(jiā)，一(yī)些峰值的幅度会减小，才变得看起来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微波背(bèi)景辐射(shè)的测量(liàng)值，我们需要的暗物质大(dà)约是普通物质的5倍。这个数字与解释星系(xì)当(dāng)中恒星运(yùn)动所需(xū)要的暗物质比例是一致的。这就意味着。

用了一个简(jiǎn)单(dān)的理论(lùn)框(kuāng)架，就很好(hǎo)地解释了很多不(bù)同(tóng)的观测结果。而暗(àn)物质的本质就是宇宙当中存(cún)在着(zhe)某种类型(xíng)的(de)粒(lì)子(zi)，它们不参与任何其他的电磁作用，只通过引力(lì)来相互作用。所(suǒ)以如果能够找到这种粒子的(de)存在，就相当于找到(dào)了暗(àn)物(wù)质存在的实(shí)际证据(jù)。这种粒子到(dào)底是什么？科学家们已(yǐ)经提出了数十种的假想目标(biāo)，而要寻找这些不同(tóng)的目标粒(lì)子所需要的实验(yàn)方式也(yě)不(bù)相同。在过去的几十年(nián)当中，人类为了寻找(zhǎo)这些看(kàn)不(bù)见、摸不(bù)到，几乎不(bù)会(huì)与(yǔ)常规物质相(xiāng)互作用的“暗物质”，科学家们已经进行了超(chāo)过50次(cì)的实验(yàn)，却(què)没有任何实质性的发现(xiàn)，除了一(yī)个地方，意大利的(de)格(gé)兰(lán)萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中(zhōng)，藏着地球上最大的地(dì)学实验室，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼高的探测(cè)器，一直致(zhì)力于寻(xún)找暗(àn)物质(zhì)粒(lì)子的周期性震(zhèn)荡。

自1997年(nián)以来，这里的(de)科学家声称观(guān)测到了某种信(xìn)号(hào)。经(jīng)过了20多年的数据收(shōu)集，人们发现了一个有趣的事(shì)情(qíng)。探测率(lǜ)会在每(měi)年的6月份达到(dào)峰值，然后在11月降到最低，而且在(zài)20年当中(zhōng)每年(nián)都(dōu)是一样。一些科学家认为这(zhè)可能是(shì)人类发现暗物质的第一个直接证(zhèng)据。

但是(shì)为什么暗物质会(huì)产生(shēng)周期性的年度(dù)信(xìn)号(hào)呢？刚才我们讲(jiǎng)了(le)太(tài)阳系(xì)正在以220公里(lǐ)/秒的速度围绕着银(yín)河系进行移动，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意(yì)味着(zhe)我们也在以(yǐ)这(zhè)样的速度在穿越着暗物质流，这(zhè)个过程(chéng)中会产生相应的(de)振(zhèn)荡(dàng)，同时地球(qiú)又以30公里/秒的速度围(wéi)绕太阳进行旋转。所(suǒ)以(yǐ)有半(bàn)年的时间，地球围绕太阳的方向(xiàng)与(yǔ)太(tài)阳(yáng)环绕银河系的(de)方向是一致的(de)，而另外半(bàn)年(nián)则与之相(xiāng)反。

而在6月份的时候，地球(qiú)与(yǔ)太阳的方向正好达到(dào)完全一(yī)致，这(zhè)是理论上地球穿越(yuè)暗(àn)物质流最快的时(shí)段。而在11月(yuè)份(fèn)，又恰好达到了最慢值。尽管在(zài)实际(jì)的(de)情况中(zhōng)，太(tài)阳(yáng)系(xì)相对银河系(xì)的(de)平面呈现了60度(dù)的倾斜(xié)，但是这并(bìng)不影响这(zhè)个理论的有(yǒu)效性。

因(yīn)此科学(xué)家认为(wèi)这(zhè)可(kě)以(yǐ)用来解释，研究人员们所观(guān)测到的(de)周期性(xìng)信(xìn)号。当然也可能(néng)有(yǒu)其他的情况，造(zào)成这种年度周期信号的差异也可能是温度、湿(shī)度、土壤中的水(shuǐ)分、高山上的(de)积雪，甚至连意(yì)大利游客(kè)的数量也(yě)符(fú)合这个周期的规律(lǜ)。

所(suǒ)以，科学家们(men)又(yòu)在(zài)南半球建立(lì)了一个几乎相同的实(shí)验室(shì)，这里的季节与之(zhī)前的实验室正好相反，而在这(zhè)里，地球穿过(guò)暗物质(zhì)流(liú)的运动特(tè)征(zhēng)和第一个实验室(shì)是一(yī)样的。

因此，如(rú)果在这里可以(yǐ)得(dé)到(dào)相(xiāng)同的信(xìn)号(hào)，就可以(yǐ)成为暗物质(zhì)所存在的(d世态炎凉是什么意思，人心冷暖世态炎凉下一句是什么e)非常有力的证据(jù)了。但是由于(yú)这个实验室刚(gāng)刚(gāng)建成不久，所以截至目前还无(wú)法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的(de)望(wàng)远(yuǎn)镜，这台太空望远(yuǎn)镜(jìng)叫做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它(tā)的(de)主镜大小(xiǎo)跟哈(hā)勃望远镜相同，但(dàn)它的宽视(shì)场仪器提供的视野(yě)是哈勃红(hóng)外仪器的100倍。南(nán)希格(gé)雷斯罗曼(màn)太空望远镜(jìng)其中一个关(guān)键的用(yòng)途就是探索(suǒ)暗物质背后(hòu)的(de)奥秘，对于探测的结果，我们(men)只(zhǐ)能(néng)拭目(mù)以(yǐ)待了。费米实(shí)验室粒子天体物理中(zhōng)心(xīn)的科学(xué)家丹琥(hǔ)珀和贾森(sēn)斯(sī)特芬研究发现，如果暗物质(zhì)存在，它们极有可能拥(yōng)有(yǒu)另一种神秘的效应，这种(zhǒng)暗物质效应(yīng)，会支持宇(yǔ)宙当(dāng)中生命的诞生，或(huò)者说是生命进化的一个重要因素(sù)。

如(rú)果这一(yī)理论(lùn)得到进一步(bù)的(de)证实(shí)，那么遍布宇宙当中的暗物(wù)质(zhì)会(huì)不(bù)会意味着人类并不孤单(dān)呢？或(huò)许在宇宙当中某个角落的行星上，暗物质正(zhèng)在通过(guò)这样的效应创造生(shēng)命(mìng)。当然，这些推论的(de)大前(qián)提是要先找到(dào)暗物质存在的实际证据。那么小伙伴(bàn)们(men)，你(nǐ)们觉得暗物质到底存不存在呢(ne)？喜欢请点(diǎn)赞，你的(de)支持是我更新的动力！

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