宇宙(zhòu)是“人为制造”的？为何会(huì)存(cún)在科学无法解释(shì)的“暗物(wù)质”？暗物质又究竟(jìng)是什么？人类(lèi)为了寻找暗(àn)物质存在的证据，科学家们在(zài)过去的几十年当中进行了(le)超过50次(cì)的长期(qī)实验，但是却没有(yǒu)发现任何的有(yǒu)效证据(jù)。除(chú)了一个地方，在1687年(nián)出(chū)版的自然(rán)哲(zhé)学(xué)数学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭示了宇宙(zhòu)中天体运动的(de)规律。往(wǎng)后的几百年(nián)来，当天文学家(jiā)们发现某(mǒu)些天体运行轨道出现异常，不符合万(wàn)有引(yǐn)力定(dìng)律的(de)时候，他们就会知道(dào)，周围(wéi)一定有未知的天体(tǐ)通过引(yǐn)力在(zài)摄(shè)动它的轨道。比如(rú)在(zài)1846年(nián)，奥本(běn)勒维耶就通过(guò)天(tiān)王星运行轨道的异常(cháng)，推(tuī)算并且发现了海王星的(de)存在。另外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发现都是应用万有引力定律所取(qǔ)得重大天文成就的(de)例子。但(dàn)是这(zhè)些发现(xiàn)都是(shì)在恒(héng)星系统(tǒng)的尺(chǐ)度当中，可(kě)当我们上升到(dào)星系或者(zhě)是星(xīng)团(tuán)的(de)尺度，事情就开始变得诡异(yì)了。

1933年(nián)，瑞士的物理(lǐ)学家弗里(lǐ)茨兹威基正在(zài)研究和(hé)测量(liàng)后发星系(xì)团的质量。这是一个由数千个星系所(suǒ)组成的巨(jù)大星系团，这些星系(xì)被引力束缚(fù)在一起。测量(liàng)星系团的(de)质量一(yī)般(bān)会使用到两种(zhǒng)方法，当两种(zhǒng)方法结(jié)果一致(zhì)，就可以(yǐ)确定其质(zhì)量的(de)范围。

第一种是获(huò)得(dé)其"光度学的质量"，需要的数据是测(cè)量各个星(xīng)系的光度。

第二种是动力(lì)学质量的计算，是利用光谱(pǔ)红(hóng)移(yí)测(cè)量(liàng)星系团中的各个(gè)星系相对于(yú)星系团(tuán)的运动速(sù)度。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量(liàng)”竟(jìng)然(rán)是“光(guāng)度学质量”的400倍。这意味着(zhe)，后发座(zuò)星系团有(yǒu)99%的质量消(xiāo)失(shī)了(le)，或者说这99%的质(zhì)量(liàng)并不以可见光的形式所存(cún)在，我们无(wú)法(fǎ)看到(dào)。最诡异的是，在测(cè)量(liàng)速度的(de)过程中，兹威(wēi)基(jī)发(fā)现星系团中(zhōng)很多(duō)星系(xì)的(de)速度比理论(lùn)上要快得多，按(àn)照牛顿的(de)运动(dòng)学定律，仅靠这(zhè)些可见星(xīng)系的质(zhì)量所产生(shēng)的引力(lì)是无法将它们束缚在星系团内的，它们(men)早就应该被抛出星系团(不动声色的意思是什么解释，不动声色的意思是什么(最佳答案)tuán)之外(wài)了，除非有一(yī)种神(shén)秘的力量(liàng)在起作(zuò)用，这种力量来源于某种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹维基提出了这样部分不可见(jiàn)的暗质，它不(bù)发散光(guāng)、吸(xī)光、反射光，但是它(tā)们却(què)占据着宇宙中绝大部分的质量(liàng)。只(zhǐ)是当(dāng)时(shí)的人们对这样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗(àn)物(wù)质”这个(gè)词才再一次出现(xiàn)。天文学(xué)家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙(xiān)女座星系(xì)中的恒星运动。理论上来说，距离中(zhōng)心越(yuè)远(yuǎn)的恒星在其轨道上(shàng)的运行速度(dù)就会越慢(màn)。但是他们观(guān)测的(de)结果却让(ràng)人(rén)感到不可思议。

随着与中(zhōng)心距离(lí)的增加，恒星的旋转速度几乎保持(chí)不变。可是根据牛(niú)顿的万有引力(lì)定律，在星(xīng)系当中如果(guǒ)没有(yǒu)足够(gòu)大的质量来吸(xī)引它们(men)，这些外围(wéi)的(de)恒星(xīng)早就被甩(shuǎi)到宇宙(zhòu)当中了。基于(yú)这种现象，科(kē)学家们(men)会使用一种相对(duì)标准的方(fāng)法来解释暗物质的存(cún)在，这种方法就(jiù)是(shì)测量星系(xì)当(dāng)中气(qì)体在(zài)X轴上距(jù)离星(xīng)系中心的距离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果出现(xiàn)异常的结(jié)果，就(jiù)认为是(shì)由暗物质的力量进入其中。

于是科学(xué)家(jiā)们(men)通(tōng)过(guò)射电望远镜测量了距离星(xīng)系中心更远距离的(de)氢元素(sù)，发现它们的旋(xuán)转速度并不符合(hé)牛(niú)顿的力(lì)学(xué)定律。我们的太(tài)阳系也不例外，太阳系位于银河系的第三悬臂(bì)之上，距(jù)离银河(hé)系中心2.6万光年(nián)，根据万(wàn)有引力(lì)定律进行(xíng)计算，太阳系的运(yùn)行速度应该是160千米/秒，但(dàn)实际(jì)上，太(tài)阳系正在以220千米(mǐ)/秒(miǎo)的(de)速度围绕(rào)银河系(xì)旋转(zhuǎn)，这个实(shí)际速度远(yuǎn)远大于理(lǐ)论(lùn)速度，那么产生以上这种(zhǒng)向心加速度(dù)的原因很可能就是存在着一种我(wǒ)们看不到的物(wù)质，是这(zhè)些暗(àn)物质的引力效应将星系(xì)聚集(jí)在了(le)一起(qǐ)。

也是从这(zhè)时开始(shǐ)，越来越多(duō)的研究人员(yuán)开始相信暗物质的(de)存(cún)在。科学(xué)家根据星系外恒星轨道(dào)的速度，估(gū)算在(zài)星系当中暗物质的质量占整个(gè)星(xīng)系质量的85%。但是(shì)，暗物质并不是唯(wéi)一可以解释这个现象的(de)原因。在(zài)一项新的研究当中(zhōng)，科(kē)学家们(men)发现(xiàn)，几乎没(méi)有引力效应的遥远恒星之间，也会出现速度(dù)上的微小差异。另外，天文学家还发现了(le)一(yī)个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离(lí)地球大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星系当中存(cún)在的(de)恒星数量却只有银河系的千(qiān)分之一。

所以(yǐ)在理论上，该星系(xì)必(bì)须存在暗物质(zhì)，否(fǒu)则就会分崩(bēng)离析。但是科学家们使用最(zuì)先(xiān)进的望(wàng)远镜对(duì)其进(jìn)行了40个小时的详细测量之后，发现(xiàn)星系中的恒星运动是可以用正常的物质和力学定律来解释的。那么又有人提(tí)出，也(yě)许(xǔ)该星(xīng)系(xì)的暗物质，已经被附近(jìn)的另一个大星系剥离(lí)了(le)。奇怪的是，它的附近没有任何星系存在(zài)。造成这些现(xiàn)象(xiàng)的除了暗(àn)物质的假(jiǎ)说之外，另一种可(kě)能就(jiù)是(shì)人类对引力的理解还不够全面，引力很可能(néng)在不同尺度空间(jiān)中(zhōng)的(de)工作方(fāng)式是不同(tóng)的，这(zhè)意味(wèi)着在行(xíng)星(xīng)系(xì)尺度(dù)中的天体(tǐ)会沿着(zhe)它(tā)们的(de)轨道，按照我们所理解的方式运动。但是(shì)上(shàng)升到星系和星团(tuán)的尺度，引力之(zhī)间的相互(hù)作用则是不同(tóng)的方式。对(duì)于在(zài)星系团之间的相互作(zuò)用，科学家还引(yǐn)入了外部(bù)场效应的概念，指的是(shì)在(zài)数(shù)百(bǎi)万光年的规模上(shàng)，巨(jù)大的质量之间会产生对彼(bǐ)此特殊的效果，这个(gè)理论叫做(zuò)MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)。如果MOND蒙德(dé)理(lǐ)论成立，这意(yì)味着我(wǒ)们需要对(duì)现在(zài)的物理定律进行修正，这些发现也(yě)让很(hěn)多人认为(wèi)暗物质(zhì)假说理(lǐ)论(lùn)就此终(zhōng)结。但(dàn)是在宇宙当中还有关于暗(àn)物质存在的其他的理论证(zhèng)据(jù)，这些理论证据是蒙德理论(lùn)所没法解释的(de)“引力(lì)透镜”。

径(jìng)向距(jù)离为37亿光(guāng)年(nián)的子(zi)弹星系团(tuán)，由两(liǎng)个(gè)碰撞(zhuàng)的星系(xì)团所组成，类似这样的(de)星团，它们大部分的普通质量都(dōu)在星(xīng)系(xì)的气体当中。当(dāng)星团(tuán)以1000万公里/小时发生碰(pèng)撞(zhuàng)的(de)时候(hòu)，星(xīng)际气(qì)体的相(xiāng)互(hù)作用就会(huì)导致温度的急剧(jù)升(shēng)高，速(sù)度(dù)大幅(fú)降(jiàng)低。所以(yǐ)在理论(lùn)上，在碰撞之后，子(zi)弹星系团大(dà)部(bù)分的(de)质量(liàng)将位于所(suǒ)有这些气体所在(zài)的中间区域。那么我(wǒ)们通过什么来验(yàn)证它(tā)的质量区域(yù)到(dào)底是不是集中在中(zhōng)间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦(wéi)伯(bó)太(tài)空望远镜传回了宇宙当(dāng)中第一张全彩的高清照(zhào)片，在照片中我们可以明显地看到很多星(xīng)系似乎被拉伸产生了巨大的形变。其(qí)实这些星系本身并不是(shì)真的被扭(niǔ)曲了(le)，也不是韦伯望远镜(jìng)出了什(shén)么问题，而是这样极遥远的(de)天体和我(wǒ)们地球上的观测者(zhě)之间。被一个质(zhì)量超(chāo)级巨大的天体遮挡，这个超(chāo)大质量的(de)东西的(de)引力(lì)，会(huì)使(shǐ)身后更遥远(yuǎn)星系的光都发生了扭曲。这个现象(xiàng)就是(shì)引力透镜效应。这(zhè)个巨(jù)大的(de)天体(tǐ)可能是(shì)超大质量(liàng)的黑洞或者(zhě)是(shì)暗物(wù)质(zhì)。

所以当(dāng)人(rén)们对子弹星系团观测的(de)时(shí)候(hòu)，发现它的大(dà)质量区域并(bìng)不(bù)是在中间，而是在(zài)两侧。所(suǒ)以最好的解释方(fāng)法就是当星团发生全部的碰撞时，可被(bèi)观(guān)测到的质量气体被(bèi)卡(kǎ)在了中(zhōng)间，暗物(wù)质则直接通过了(le)这个区域，并(bìng)在两边形成了引力(lì)透(tòu)镜。对子(zi)弹(dàn)星系团的引力透镜研(yán)究也被认(rèn)为是(shì)暗物质(zhì)存在(zài)的迄今(jīn)为止最好的理论(lùn)证据。

除此之外，还(hái)有来自宇宙当中最古老的光。从宇(yǔ)宙大(dà)爆炸(zhà)开始，38万年之后(hòu)，可见(jiàn)光(guāng)终于可以畅通无(wú)阻地穿(chuān)越在宇宙当(dāng)中了。经过(guò)了130多亿年之后，这些光(guāng)在宇宙空间背景上留下(xià)了各相同性(xìng)的(de)微波辐射。其中红色的(de)部分(fēn)表示温度较高的区域，蓝色则(zé)表示(shì)相对较冷的区域，但实际(jì)上它们之间的(de)温(wēn)差只有万(wàn)分之一(yī)。

科学家们通过对前景背景(jǐng)分离后的二值图像(xiàng)进(jìn)行连通域提(tí)取和标记之后发现，如(rú)果(guǒ)宇宙当中没有(yǒu)暗物质，图形看起来不(bù)应(yīng)该是这样的，而(ér)随(suí)着暗物质的增加(jiā)，一些峰值的(de)幅度会(huì)减小(xiǎo)，才(cái)变得看起(qǐ)来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙(zhòu)微波(bō)背(bèi)景辐射的(de)测(cè)量(liàng)值，我们需要的暗物(wù)质大约是普通物(wù)质的(de)5倍。这个数字(zì)与解(jiě)释星系当中(zhōng)恒星运动(dòng)所需要的(de)暗物质比例是(shì)一致的(de)。这就意味(wèi)着(zhe)。

用了一个简单(dān)的理论框(kuāng)架，就很(hěn)好地(dì)解释了很多不同的观(guān)测结果。而暗物质的(de)本(běn)质就是宇宙(zhòu)当(dāng)中存在着某种类型(xíng)的粒子，它们(men)不参与任何其他的电磁(cí)作用(yòng)，只通过引力来相互作用(yòng)。所以如果能够找到这种粒子的存在(zài)，就相当(dāng)于找到(dào)了暗物质(zhì)存(cún)在的实际证据。这种粒子到底是什么？科学家们(men)已经提出(chū)了数十种的假想(xiǎng)目标(biāo)，而(ér)要寻(xún)找这些不同的目标粒子所需要的实验方式(shì)也不相同。在过去的几十(shí)年当中，人类为了寻找这(zhè)些看不见、摸不到，几乎不会(huì)与常(cháng)规物(wù)质相(xiāng)互作用的“暗(àn)物质”，科学家们已经进行了超过(guò)50次的实验，却没(méi)有任何(hé)实(shí)质(zhì)性的发(fā)现，除了(le)一个地方，意大利的格兰萨索山(shān)，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处的地(dì)下矿井当中，藏着地球(qiú)上最大的地学实验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层(céng)楼高的探测(cè)器(qì)，一直致力(lì)于寻找(zhǎo)暗物质粒子(zi)的周期性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里的科学(xué)家声称观测到了某(mǒu)种信(xìn)号。经过(guò)了(le)20多年的数据收集，人(rén)们发现了(le)一个有趣的(de)事(shì)情。探测率会在每年的(de)6月(yuè)份(fèn)达(dá)到峰值，然后(hòu)在11月降(jiàng)到最低，而且在20年当中每年都是一样。一些科学家认(rèn)为这可能是人类发现暗物质(zhì)的第(dì)一个直(zhí)接证(zhèng)据(jù)。

但是为什么暗物质会(huì)产(chǎn)生周期性的年度信号呢？刚才我们讲了太阳系(xì)正在(不动声色的意思是什么解释，不动声色的意思是什么(最佳答案)zài)以(yǐ)220公里/秒的速度围绕着(zhe)银河系(xì)进行移动，那么如果暗(àn)物质存在宇宙当中(zhōng)，这意味着(zhe)我们也在以这样(yàng)的(de)速度在穿越着暗(àn)物质流(liú)，这(zhè)个(gè)过(guò)程中会产生相(xiāng)应的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度(dù)围绕太(tài)阳进行(xíng)旋转。所以有半年的(de)时间，地球围(wéi)绕太阳(yáng)的方向与(yǔ)太阳环绕(rào)银(yín)河系(xì)的方向(xiàng)是一(yī)致的，而(ér)另外半年则与之相反。

而在6月份的(de)时候，地球与太阳的(de)方向正好达到完全一致，这是理论上(shàng)地球穿越(yuè)暗物质流最快(kuài)的时段。而在11月份，又恰好达(dá)到了最(zuì)慢值。尽管在实际的情况(kuàng)中，太阳系相对银河系的平(píng)面呈现了(le)60度的倾斜，但是这并不影响这个理(lǐ)论的(de)有(yǒu)效性(xìng)。

因此科学家认为(wèi)这可以用来(lái)解释，研(yán)究人员们所观测到(dào)的(de)周期性信号。当然也可能有(yǒu)其他的情(qíng)况，造成这(zhè)种年度周期信号的差异也可能是温度、湿度、土壤中的水(shuǐ)分、高山上的(de)积雪，甚至(zhì)连意大利游客的数量也符合(hé)这个周期(qī)的规律。

所以，科学家(jiā)们又在南半球建立了一个(gè)几(jǐ)乎相同的实验室，这里的季节与之(zhī)前的(de)实验室正(zhèng)好相反，而在(zài)这里，地球穿过暗物质流的运动(dòng)特征和第一个(gè)实验室是一样的。

因此，如果在这里可以得到相同的信号，就可以(yǐ)成为暗物质(zhì)所(suǒ)存在的非常有力(lì)的证据了。但(dàn)是(shì)由于这个实验(yàn)室刚(gāng)刚建成不久，所(suǒ)以截至目前还无法提供相应的数(shù)据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一(yī)台新(xīn)的望远镜，这台太空望远镜(jìng)叫做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它(tā)的主(zhǔ)镜大(dà)小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视(shì)场仪器提供(gōng)的视野是哈勃红外仪器(qì)的100倍。南希格雷斯罗曼(màn)太空望(wàng)远(yuǎn)镜其中一(yī)个关键的用途就是探索暗物(wù)质背后的(de)奥秘，对(duì)于探测的结果，我们只能拭目以待了。费米实验室粒子(zi)天体物理中(zhōng)心的科(kē)学家丹琥珀和贾森斯特芬研(yán)究发现，如果暗物(wù)质存在(zài)，它们极(jí)有可能(néng)拥有另一种(zhǒng)神秘的(de)效应，这种暗物质效应，会(huì)支持宇宙(zhòu)当中生(shēng)命的诞生，或者说是生命进化的一个重要因素。

如果这一(yī)理论得到进一步的证实，那么遍(biàn)布宇宙当中的(de)暗物质会不(bù)会意(yì)味着(zhe)人类并(bìng)不孤单呢？或许在宇宙(zhòu)当中某个角(jiǎo)落的行星上(shàng)，暗物质正(zhèng)在(zài)通过这(zhè)样的效应创造生(shēng)命。当然，这些(xiē)推论的大(dà)前(qián)提是要先(xiān)找到(dào)暗物质存在的实际证(zhèng)据。那么小伙(huǒ)伴(bàn)们，你们觉得暗物质到底存不(bù)存(cún)在呢(ne)？喜欢请点赞，你(nǐ)的支持是我更(gèng)新的动力！

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