宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学无(wú)法(fǎ)解释(shì)的“暗物(wù)质”？暗物质(zhì)又(yòu)究(jiū)竟是什(shén)么？人类为(wèi)了寻找暗(àn)物质存(cún)在的证据，科学家(jiā)们在过去的几(jǐ)十(shí)年当中进行了超过(guò)50次的长期实验，但是却(què)没有发现任何的有效证据(jù)。除了一个地方(fāng)，在1687年出版的自然哲(zhé)学数学原(yuán)理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭(jiē)示了(le)宇(yǔ)宙中天体(tǐ)运动(dòng)的规律。往后(hòu)的几百年(nián)来，当天文学家(jiā)们(men)发现某(mǒu)些(xiē)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(dào)，周围一(yī)定有未知(zhī)的天体(tǐ)通(tōng)过引力在(zài)摄动(dòng)它的轨道。比(bǐ)如在1846年(nián)，奥(ào)本(běn)勒(lēi)维耶就通过天王(wáng)星(xīng)运(yùn)行(xíng)轨道的异(yì)常(cháng)，推(tuī)算并且发现了海王(wáng)星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用万有引力定(dìng)律所取得(dé)重大天文成就(jiù)的(de)例子。但是(shì)这些发现都是在(zài)恒(héng)星系统的尺度当中(zhōng)，可当我们上(shàng)升到星系或(huò)者是星(xīng)团(tuán)的(de)尺度，事情(qíng)就(jiù)开始(shǐ)变得诡异了(le)。

1933年，瑞士(shì)的(de)物理(lǐ)学家(jiā)弗里茨(cí)兹威基正在(zài)研究(jiū)和测量后发星系(xì)团的质量(liàng)。这(zhè)是(shì)一个(gè)由数千个(gè)星(xīng)系所组成的巨大星(xīng)系团，这些星系被引力束缚(fù)在一起。测量星(xīng)系团的(de)质量一般会使(shǐ)用到(dào)两种方法，当两种方法结(jié)果一致，就可以确定其质量的(de)范围。

第一种(zhǒng)是(shì)获得其"光度学(xué)的质(zhì)量(liàng)"，需(xū)要的(de)数据(jù)是测量各个(gè)星系的光度。

第二种是动(dòng)力(lì)学质量的计算，是利用光谱红移测量星系团(tuán)中的各个(gè)星系相对于星系团的运动速度(dù)。当测量结果出(chū)来之(zhī)后，兹威基(jī)彻(chè)底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系(xì)团(tuán)有99%的质(zhì)量(liàng)消失了，或者(zhě)说这99%的质量并不以(yǐ)可见光的形式所存在，我(wǒ)们无法看(kàn)到。最诡(guǐ)异的是，在测量速度的(de)过程(chéng)中，兹威基发现(xiàn)星系团中(zhōng)很多(duō)星系(xì)的速度比理论(lùn)上要(yào)快(kuài)得多，按照牛顿的运动(dòng)学定律，仅靠这些(xiē)可见星系(xì)的质量所产生的引(yǐn)力(lì)是无法将(jiāng)它们束缚在星(xīng)系团内的，它们早就应该被抛出星系团之(zhī)外了，除非有(yǒu)一种神秘的(de)力量在起(qǐ)作用，这种(zhǒng)力(lì)量(liàng)来源于某种隐形(xíng)的物质。

据(jù)此(cǐ)，兹维基(jī)提出了这样(yàng)部分不可见的暗质(zhì)，它不发散光、吸光、反射光，但(dàn)是它们却占(zhàn)据(jù)着宇宙(zhòu)中绝大部分的质(zhì)量。只是当时的人们对这样的(de)一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一(yī)次出现(xiàn)。天文学(xué)家维拉(lā)鲁宾和肯特福特(tè)在观测仙女座星(xīng)系(xì)中的恒(héng)星运动。理论上来说(shuō)，距离(lí)中心(xīn)越远的恒星(xīng)在其轨道上的运行速度就会(huì)越(yuè)慢(màn)。但是(shì)他们观测的结果却让人感到(dào)不可(kě)思议。

随着与中心距离的(de)增加，恒星(xīng)的旋转速度几乎(hū)保持(chí)不变(biàn)。可是根据牛顿的万有引力定律，在星系当中(zhōng)如果没有足够大的质量来吸引(yǐn)它们，这些外(wài)围的(de)恒星(xīng)早就被(bèi)甩到(dào)宇宙(zhòu)当中了。基于(yú)这种现象，科学(xué)家们(men)会使用一种相对标准的方(fāng)法来解释暗(àn)物质的存在，这种方法就是(shì)测量星系当中气(qì)体在(zài)X轴上距离(lí)星系中心的距(jù)离，以及在Y轴上(shàng)气体(tǐ)的(de)旋转速度。如果出现(xiàn)异常的结果，就认为是由暗物质(zhì)的力(lì)量进入其中。

于(yú)是科学(xué)家(jiā)们通过射电(diàn)望(wàng)远镜测(cè)量了距离星系中心更远距离的氢元素，发现它们的旋转速度并不符(fú)合牛顿的(de)力学定(dìng)律。我(wǒ)们(men)的太阳系也不例外，太阳系位于银河(hé)系的(de)第(dì)三悬臂之上，距(jù)离银河系中心2.6万光年，根据万有引力定(dìng)律进行计算，太阳系的运行(xíng)速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒(miǎo)的速度围绕银河系(xì)旋转，这个实际(jì)速(sù)度远(yuǎn)远(yuǎn)大于理论速度，那么产生以上这(zhè)种向心(xīn)加速(sù)度的原因很可(kě)能就是存在着(zhe)一种我(wǒ)们看不到(dào)的(de)物质(zhì)，是这(zhè)些暗(àn)物质的引力效(xiào)应将星系聚集(jí)在(zài)了一起(qǐ)。

也是从这时开始，越来越多的研究人员开(kāi)始相信暗物质的存在。科学家根据星系(xì)外恒星轨道的(de)速度，估算在星系当中暗物质(zhì)的质量(liàng)占整(zhěng)个星系质量(liàng)的85%。但(dàn)是，暗物质并(bìng)不是唯一可(kě)以(yǐ)解释这个现象的原因。在一(yī)项(xiàng)新的研究当中(zhōng)，科学家们发现(xiàn)，几乎没有引力效应(yīng)的遥(yáo)远恒(héng)星之(zhī)间(jiān)，也(yě)会出(chū)现速度上的微小差(chà)异。另(lìng)外(wài)，天文学家还发现(xiàn)了一(yī)个反常(cháng)的(de)星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离(lí)地球大(dà)约2.5亿光年，大小和(hé)银河系(xì)不多(duō)，但是星系当中(zhōng)存在的恒星数量却只有银河系的千分(fēn)之一(yī)。

所(suǒ)以在(zài)理(lǐ)论上，该(gāi)星系必须存在暗物质，否则就(jiù)会分崩(bēng)离析。但是(shì)科学(xué)家(jiā)们(men)使用最先(xiān)进的望远镜对(duì)其进行了(le)40个(gè)小时的详细(xì)测量之(zhī)后，发现星系(xì)中的恒星运动是可以用正(zhèng)常(cháng)的物(wù)质和(hé)力(lì)学(xué)定律来解释的。那么(me)又有人提(tí)出，也许该(gāi)星(xīng)系的暗物质，已经被附近的另一个大星(xīng)系剥离了(le)。奇怪的是(shì)，它(tā)的附近没有任何(hé)星(xīng)系存在(zài)。造成这(zhè)些现象的除了暗物质(zhì)的假(jiǎ)说之外，另一种可能(néng)就是人类对引力的(de)理解还不够(gòu)全面，引(yǐn)力很可能在不同尺度(dù)空间中(zhōng)的工作方式是不(bù)同(tóng)的，这(zhè)意味着(zhe)在(zài)行星系尺度中(zhōng)的天体(tǐ)会(huì)沿(yán)着它们的轨道(dào)，按照(zhào)我(wǒ)们所(suǒ)理解的方(fāng)式运(yùn)动。但(dàn)是上升到星系(xì)和星团(tuán)的尺度，引力之间的相(xiāng)互作用则是不(bù)同的方式。对于在(zài)星系(xì)团之间的(de)相互作(zuò)用(yòng)，科学家还(hái)引入了外部场(chǎng)效(xiào)应的(de)概念，指的是在数百(bǎi)万光年的规模上，巨大的质量之间会产生对彼此特殊的效果(guǒ)，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意味着我们需(xū)要对现(xiàn)在(zài)的物理定律进行修正，这些发现也让很多人认(rèn)为暗物质假说理(lǐ)论就此(cǐ)终结。给女朋友的微信备注有哪些，给女朋友微信备注什么但是(shì)在宇宙当中(zhōng)还(hái)有关(guān)于暗(àn)物质(zhì)存在(zài)的其他的理(lǐ)论(lùn)证据，这(zhè)些理论(lùn)证(zhèng)据是(shì)蒙德理论所没法解释(shì)的“引力透镜(jìng)”。

径向(xiàng)距(jù)离为(wèi)37亿光年的子(zi)弹星系团，由两个碰撞的星系(xì)团所组成，类似这样的星团，它们大(dà)部分(fēn)的(de)普通质(zhì)量(liàng)都在星系的气体当中。当星(xīng)团以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞的时候，星际气体的(de)相互作用(yòng)就会导致(zhì)温度的(de)急剧升高(gāo)，速度(dù)大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子(zi)弹(dàn)星(xīng)系(xì)团(tuán)大部分的质量将位于所有这些气体所在的中间区域。那么我(wǒ)们通过什么来验证它的质量区域到底是不(bù)是集(jí)中在中间呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传回了宇宙当中第一张(zhāng)全(quán)彩(cǎi)的高清(qīng)照片，在照片(piàn)中我们(men)可以(yǐ)给女朋友的微信备注有哪些，给女朋友微信备注什么明显(xiǎn)地看到很多星系似乎被拉伸产(chǎn)生(shēng)了(le)巨大的形变(biàn)。其实(shí)这些(xiē)星系(xì)本身(shēn)并不是真的被扭曲(qū)了，也(yě)不是韦伯望(wàng)远镜出(chū)了什么问题，而是这(zhè)样极遥远的天体和我们地球上的观测(cè)者(zhě)之间(jiān)。被(bèi)一个质量超级巨大的天体遮挡，这个超大质(zhì)量的东西的引力(lì)，会使(shǐ)身后更遥(yáo)远星系的(de)光都发生(shēng)了(le)扭曲。这个现象就是引(yǐn)力透镜效应(yīng)。这个巨(jù)大的天(tiān)体可能是超大质量的黑洞或者(zhě)是暗物质。

所以当人们对子弹星系团观测的时候，发现它的大质量区域并不是在(zài)中间，而是在两侧。所以最好(hǎo)的解(jiě)释(shì)方法就(jiù)是当星团(tuán)发生全(quán)部的碰撞时，可(kě)被(bèi)观测到的(de)质量气体被卡在了中间，暗物(wù)质(zhì)则直接通过了这个区域，并在两边形成了引(yǐn)力透镜(jìng)。对子弹星系团的引力透镜研(yán)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(chú)此之外，还有来自(zì)宇宙(zhòu)当中最古老的光。从宇(yǔ)宙大爆(bào)炸开始，38万年之后，可见光终于可以畅通无阻地(dì)穿(chuān)越在宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。经(jīng)过了(le)130多亿(yì)年之后，这些光(guāng)在宇宙空(kōng)间背景上留下了(le)各相同性的微波辐射。其(qí)中(zhōng)红色的部分表示(shì)温(wēn)度较高(gāo)的区(qū)域，蓝色则表示相对较冷(lěng)的区域，但实际上它(tā)们之间的温差只有万分之(zhī)一。

科(kē)学家(jiā)们通过对前景背景分离后的二值图像进行连通域提取(qǔ)和标记(jì)之后发现，如(rú)果宇宙当中没有暗物质，图形看起(qǐ)来(lái)不应该是这样的，而(ér)随(suí)着(zhe)暗物质的增加，一(yī)些峰值的(de)幅度会减小，才变(biàn)得看起来(lái)“和(hé)谐”。为(wèi)了(le)匹配宇宙微波(bō)背(bèi)景(jǐng)辐射的测量值，我(wǒ)们需要(yào)的暗物质大(dà)约是(shì)普通物质(zhì)的5倍。这个(gè)数字与解释(shì)星系当中恒星运动所需要的暗物质比例(lì)是一致的。这就意味着。

用了(le)一个简(jiǎn)单的(de)理论框架，就很好(hǎo)地解释了很多不同的观测结(jié)果(guǒ)。而暗物质(zhì)的本质就(jiù)是宇宙(zhòu)当中存在着某(mǒu)种类型的粒(lì)子，它们不参与任何其他的(de)电磁(cí)作用，只通(tōng)过(guò)引力(lì)来相互作用。所以如果能(néng)够找(zhǎo)到(dào)这(zhè)种(zhǒng)粒子的存在，就(jiù)相当于找到了暗物质存(cún)在的实际证据。这种粒子到底是什么？科学家们已(yǐ)经提出了数十种的(de)假想目标，而(ér)要寻找(zhǎo)这(zhè)些不(bù)同的目(mù)标粒子(zi)所需要的实验方式也不相同。在过去(qù)的(de)几十年当中，人类为了寻(xún)找(zhǎo)这些看不见、摸(mō)不(bù)到，几乎(hū)不会与常规物质相(xiāng)互作用的“暗物质”，科学家们已经进行(xíng)了(le)超过(guò)50次(cì)的实验，却没(méi)有任(rèn)何实质性(xìng)的发现，除了一个地方，意大利(lì)的格(gé)兰萨索山(shān)，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在(zài)山(shān)下(xià)1400米处的地下矿(kuàng)井当中，藏(cáng)着地球上最大(dà)的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有一个三层楼高的探(tàn)测器，一直致力于(yú)寻找(zhǎo)暗物质粒(lì)子的周期性震荡。

自(zì)1997年以来，这里的科(kē)学家声称观测(cè)到了某种(zhǒng)信(xìn)号。经过(guò)了20多年的数据收(shōu)集，人(rén)们(men)发现了一个有(yǒu)趣的事情。探测率会在每年的6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而且在(zài)20年(nián)当中每(měi)年都(dōu)是(shì)一样。一些科学家认为(wèi)这可能是人类发现暗物(wù)质的第一个直接证据。

但(dàn)是为什(shén)么暗物质会产生周期性的年度信号(hào)呢？刚才我们讲了太阳系(xì)正在以220公(gōng)里/秒(miǎo)的速度围绕着银河系进行移动，那(nà)么如果暗(àn)物质存(cún)在宇(yǔ)宙当中，这意味着(zhe)我们也在(zài)以这样的速度(dù)在穿越着暗物质流，这个过程(chéng)中会(huì)产生(shēng)相(xiāng)应的振(zhèn)荡，同时地球又以30公里/秒的速(sù)度围绕太阳进行旋(xuán)转。所以有半年的时间，地球围(wéi)绕太阳的方(fāng)向(xiàng)与(yǔ)太阳环绕银河(hé)系的方向是一(yī)致的(de)，而另外半年(nián)则与之相反。

而(ér)在6月份(fèn)的时候，地球与太阳(yáng)的方向正好达(dá)到完全(quán)一致，这是理论上地球穿越暗物质(zhì)流最(zuì)快的时段。而在(zài)11月(yuè)份，又(yòu)恰好(hǎo)达到了最(zuì)慢值。尽管(guǎn)在实际(jì)的情况中，太阳系相对银河(hé)系的平(píng)面呈现了60度的倾斜，但(dàn)是这并不影响这个理(lǐ)论的有效性。

因此(cǐ)科(kē)学家(jiā)认为这可以(yǐ)用来解释，研究人(rén)员们(men)所(suǒ)观(guān)测到的周期性(xìng)信号。当然也可能有其他的情况，造成这(zhè)种年(nián)度周期信号的差异也(yě)可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至(zhì)连意大利游客的数(shù)量(liàng)也符合这(zhè)个周期(qī)的规律。

所以(yǐ)，科学(xué)家们又在南半球(qiú)建立了一(yī)个几(jǐ)乎相同的实验室，这(zhè)里的(de)季(jì)节与(yǔ)之前的实验室正好相反，而在这(zhè)里(lǐ)，地球穿过暗物质流的运动(dòng)特征(zhēng)和(hé)第一个(gè)实验室是一样的(de)。

因此，如果在这里(lǐ)可以得到(dào)相同的信(xìn)号，就可(kě)以成为暗(àn)物质所(suǒ)存(cún)在的非常(cháng)有力的证据了。但是由(yóu)于这个(gè)实验室(shì)刚(gāng)刚(gāng)建成不久(jiǔ)，所(suǒ)以截(jié)至目前还无法提供相应(yīng)的数据支持(chí)。另(lìng)外，在(zài)2025年(nián)，NASA将会发射一台(tái)新的望远镜，这台太(tài)空望远(yuǎn)镜(jìng)叫做“南希格雷斯罗(luó)曼”，它(tā)的主镜大(dà)小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视(shì)场仪器(qì)提供(gōng)的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望(wàng)远镜其中(zhōng)一个关键的用途(tú)就(jiù)是探索暗物质背后(hòu)的奥秘，对于探测(cè)的结果，我们只能(néng)拭目以待了。费米实验室粒子天体物理(lǐ)中心(xīn)的科(kē)学家丹琥珀(pò)和贾森(sēn)斯特芬研究发现，如果暗物质存在，它们极有可(kě)能(néng)拥(yōng)有另(lìng)一种(zhǒng)神秘的效应，这(zhè)种暗(àn)物(wù)质(zhì)效应(yīng)，会支持(chí)宇(yǔ)宙当中生命的诞生(shēng)，或者说是(shì)生命(mìng)进化的一个重要因素。

如果这(zhè)一(yī)理论得到进一(yī)步的证实，那么遍(biàn)布(bù)宇宙(zhòu)当中的(de)暗物质会不会意味着人类并不孤(gū)单呢(ne)？或(huò)许在宇宙(zhòu)当中某个角落的行星上，暗物(wù)质正在(zài)通过这样(yàng)的效(xiào)应创(chuàng)造(zào)生命。当然，这(zhè)些推论的大(dà)前提是要先找到暗物质存在的实(shí)际证(zhèng)据。那(nà)么小伙伴们，你们觉得暗物质到(dào)底(dǐ)存(cún)不(bù)存在(zài)呢？喜(xǐ)欢(huān)请(qǐng)点赞，你的(de)支持(chí)是(shì)我更新(xīn)的动力！

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