宇宙(zhòu)是(shì)“人为制造”的？为何会存在科(kē)学无法解(jiě)释的(de)“暗物(wù)质”？暗物(wù)质又(yòu)究竟是(shì)什么(me)？人类(lèi)为了寻找(zhǎo)暗物质存在的证据，科学家(jiā)们在过(guò)去的几(jǐ)十年当(dāng)中进行(xíng)了(le)超(chāo)过50次的长期实验，但是却没有发现任何的有效(xiào)证据。除了一个地方，在1687年出版的自然哲学数学原理一书(shū)中，埃萨克牛顿发(fā)表(biǎo)了万有引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙中天(tiān)体(tǐ)运动的规律。往后的几百年来，当天文(wén)学家(jiā)们发现某些天体运行轨道出现异常，不符合万有引力(lì)定律的时候，他(tā)们就会知道，周围一(yī)定有未知的(de)天体(tǐ)通过引力在摄动它的轨道。比如(rú)在1846年，奥本勒(lēi)维耶就通过(guò)天王星运(yùn)行轨(guǐ)道的异常，推算并且(qiě)发现了海(hǎi)王星的存在。另外，哈雷(léi)彗(huì)星、冥(míng)王星的(de)发现都是应用万有(yǒu)引力定(dìng)律所取得重大天文成就的例子。但是这些(xiē)发现(xiàn)都是(shì)在恒(héng)星系统的尺度当中(zhōng)，可当我们上升到星系(xì)或者(zhě)是星团(tuán)的尺度，事情就开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里茨(cí)兹威基(jī)正在研(yán)究(jiū)和测量后发星系(xì)团的质(zhì)量。这(zhè)是一个由数(shù)千个星系(xì)所组成的巨大(dà)星系团，这(zhè)些星系被(bèi)引力束(shù)缚在(zài)一起。测(cè)量星系团的质量(liàng)一(yī)般(bān)会使用(yòng)到两种(zhǒng)方法，当两(liǎng)种方法结果一致(zhì)，就可以确(què)定其质量的(de)范(fàn)围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需要的数据是测量(liàng)各个星系的光度。

第二种是动力学质量的计算(suàn)，是利(lì)用光(guāng)谱红移测量星系团中的各个星系相对于星系团的运动速(sù)度。当(dāng)测(cè)量结果出(chū)来之后，兹威基彻(chè)底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学(xué)质量(liàng)”的400倍。这意(yì)味着(zhe)，后发座星(xīng)系团(tuán)有(yǒu)99%的质量消失了，或(huò)者说这99%的(de)质量并不以可见光的(de)形式所(suǒ)存在(zài)，我们(men)无法看到。最诡异(yì)的是，在测量速度的(de)过(guò)程中，兹(zī)威基发(fā)现星系团中很多星系(xì)的速(sù)度比(bǐ)理论上要快(kuài)得多，按照牛顿的运动学(xué)定律，仅靠这些(xiē)可见星系(xì)的(de)质量所(suǒ)产生的(de)引力是无法将它们束缚在(zài)星系团(tuán)内(nèi)的，它们早就(jiù)应该被抛出星系团之(zhī)外了，除非有一种神秘的力量在起作用，这种力量来(lái)源于某种隐形的物质(zhì)。

据(jù)此，兹(zī)维(wéi)基(jī)提出了这样(yàng)部分不可见的暗质，它不(bù)发(fā)散光、吸光、反(fǎn)射光，但(dàn)是它们却(què)占据(jù)着宇(yǔ)宙中绝大(dà)部分的(de)质量(liàng)。只是当时的人们对(duì)这样的(de)一种说法不屑(xiè)一顾。

直(zhí)到40年之(zhī)后，“暗物质(zhì)”这(zhè)个(gè)词才再一次(cì)出(chū)现。天(tiān)文(wén)学家维拉鲁宾和肯特(tè)福(fú)特(tè)在观测仙(xiān)女座(zuò)星系(xì)中的恒星运动(dòng)。理论上来说，距离中心越(yuè)远(yuǎn)的恒星(xīng)在其轨道(dào)上的运行速(sù)度就(jiù)会(huì)越慢。但是(shì)他们观测的结果却让人感(gǎn)到(dào)不可思议。

随着与(yǔ)中心距离的增加，恒星的旋(xuán)转速度几乎保持不变。可(kě)是(shì)根据(jù)牛顿的万有引力定律，在(zài)星系当中(zhōng)如果没有足够大的质量(liàng)来吸引它(tā)们，这(zhè)些外围的(de)恒星早就被(bèi)甩到宇宙当中了。基于这(zhè)种(zhǒng)现象(xiàng)，科学家(jiā)们会使(shǐ)用一种相对(duì)标准的方法来(lái)解释(shì)暗物(wù)质的(de)存在，这种方法就(jiù)是(shì)测量(liàng)星系当中气体在X轴上距离(lí)星系中(zhōng)心(xīn)的距离，以及在(zài)Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常的结果，就(jiù)认(rèn)为是由暗物质(zhì)的力量(liàng)进入(rù)其(qí)中。

于是(shì)科学家们通过(guò)射电望远镜测量了(le)距(jù)离星(xīng)系中心更远(yuǎn)距离的(de)氢元(yuán)素，发现它们的旋转(zhuǎn)速度并不符合(hé)牛顿的力学定律。我们的(de)太(tài)阳系(xì)也不例外，太阳(yáng)系位(wèi)于银河系的(de)第三悬臂之(zhī)上，距离(lí)银河系中(zhōng)心2.6万光(guāng)年，根据万有(yǒu)引力定(dìng)律进行计算，太(tài)阳(yáng)系的运行速度(dù)应该是(shì)160千米/秒，但实际上，太阳系(xì)正在以220千米/秒的速度(dù)围绕(rào)银河系旋转，这个实际速(sù)度远(yuǎn)远大于理论速度，那(nà)么产生(shēng)以上这种(zhǒng)向心加(jiā)速度(dù)的(de)原因很可(kě)能就是存(cún)在着一种我们看不到的物质，是这些暗(àn)物质的(de)引力效(xiào)应(yīng)将星系聚集在(zài)了(le)一起。

也是从这时(shí)开始，越来越(yuè)多的研(yán)究人(rén)员开始相信(xìn)暗物(wù)质(zhì)的存(cún)在。科(kē)学家根(gēn)据星系外恒星轨道的速度，估(gū)算在(zài)星系当(dāng)中暗物质的(de)质量(liàng)占整个(gè)星系质量(liàng)的(de)85%。但是，暗物质并不是唯一可(kě)以解释这(zhè)个现象的原因。在一项新的研究(jiū)当中，科(kē)学家们(men)发现，几乎没(méi)有引力效(xiào)应的遥远恒星之间，也会出现速度上的微小(xiǎo)差异(yì)。另外，天(tiān)文学家还发现了一(yī)个(gè)反常的(de)星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星(xīng)系距离地球大约2.5亿(yì)光年(nián)，大小和银河系(xì)不多(duō)，但是(shì)星系当中(zhōng)存在的恒星(xīng)数量(liàng)却只有(yǒu)银河(hé)系的千分之一。

所以在理论上，该(gāi)星系必须存在暗物质，否则(zé)就会分崩离析(xī)。但(dàn)是科学家们使用最先(xiān)进的望远镜对其进行了40个小时的详细(xì)测量之后，发(fā)现星系中(zhōng)的恒星运动(dòng)是可以用(yòng)正常的物(wù)质和力学定律(lǜ)来解释的。那么又有人提出(chū)，也许该星系的(de)暗物质，已经被(bèi)附近(jìn)的另一个(gè)大星系剥离(lí)了。奇怪的是，它的附近(jìn)没有任何星系(xì)存在。造成这些现象的除了(le)暗物(wù)质(zhì)的假说之外，另一(yī)种可(kě)能就是人类对(duì)引力的(de)理解还不(bù)够(gòu)全面，引力很(hěn)可能(néng)在不同尺度(dù)空间中的工作方式(shì)是不同的，这意(yì)味着在(zài)行星系尺度(dù)中的天(tiān)体(tǐ)会沿着它们的(de)轨道，按照我们所理(lǐ)解的方式运动。但是上升到(dào)星系(xì)和(hé)星团的尺(chǐ)度，引力之间的(de)相互作用则是不同的(de)方式(shì)。对于在星系团之间的相互作(zuò)用，科学(xué)家(jiā)还引入了外(wài)部场效应的(de)概念，指的是在数百(bǎi)万光年(nián)的规(guī)模上(shàng)，巨大的质量之间会(huì)产生对彼此特殊的效(xiào)果，这个(gè)理论叫(jiào)做MOND蒙(méng)德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成(chéng)立，士官生是什么意思，大学士官生是什么这(zhè)意味着我们需要对现在(zài)的物理定(dìng)律(lǜ)进行修正，这些发现(xiàn)也让(ràng)很多人认为暗物质(zhì)假(jiǎ)说(shuō)理论就(jiù)此终结(jié)。但是在宇宙当中还有关于暗(àn)物(wù)质存在(zài)的其他的理论证据，这些理(lǐ)论证据(jù)是(shì)蒙德理论所没法解释的(de)“引力(lì)透(tòu)镜(jìng)”。

径向(xiàng)距离为37亿光年的子(zi)弹星系团，由两个碰撞的星系团所(suǒ)组成，类似这样的星(xīng)团，它们(men)大部分的普通质(zhì)量(liàng)都在星系的气体当中。当星团以1000万公里/小时(shí)发(fā)生碰撞(zhuàng)的时候，星际(jì)气体的相互作用就会导致温度的(de)急剧升高，速度大幅降低。所以在(zài)理(lǐ)论上，在碰撞之后，子(zi)弹星系团(tuán)大部分的质量将位于所(suǒ)有这些气体所(suǒ)在(zài)的中间区域。那么我们通过(guò)什么来验证它(tā)的(de)质量区域到底是不(bù)是集中(zhōng)在中间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦(wéi)伯太空望远镜传(chuán)回(huí)了宇(yǔ)宙当中第(dì)一张全彩(cǎi)的高清照(zhào)片，在照片中我们可以明显(xiǎn)地看到很多星系似(shì)乎被拉伸(shēn)产生了(le)巨大的形变。其实这些星系本身并(bìng)不(bù)是真的被扭曲了，也不是(shì)韦伯望远镜出了什(shén)么问题，而是这样极遥远的天体和(hé)我(wǒ)们(men)地(dì)球上的观测者之(zhī)间。被一个质量超级巨大的(de)天体遮挡(dǎng)，这(zhè)个超(chāo)大质量的东(dōng)西(xī)的引(yǐn)力(lì)，会(huì)使(shǐ)身(shēn)后(hòu)更遥远(yuǎn)星系(xì)的光都发生了扭(niǔ)曲。这个现象(xiàng)就是引(yǐn)力透镜效应。这个巨大的天体可能(néng)是超大质量的(de)黑洞或者(zhě)是暗物质。

所(suǒ)以当人们对子弹星系团观测的时候，发现它的大质量(liàng)区域并不是在中间，而是(shì)在两(liǎng)侧。所以最(zuì)好的解释(shì)方法就是当(dāng)星团发生全部的碰撞时，可被观测到的质量气(qì)体被卡在了中间，暗物质则直接通过了这个(gè)区(qū)域，并在两边形成了(le)引力透镜。对子弹星系团(tuán)的引力透镜研究也(yě)被认为是暗物质存在的迄今(jīn)为止最好(hǎo)的理(lǐ)论证据。

除此之外，还有来(lái)自宇宙当中(zhōng)最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年(nián)之后，可见光终(zhōng)于可以(yǐ)畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经(jīng)过了(le)130多亿年(nián)之后，这些光在宇宙空间背景上(shàng)留下(xià)了(le)各相同(tóng)性的微(wēi)波(bō)辐射。其(qí)中红色的部分表示温度(dù)较高的区(qū)域，蓝色则表示相对较冷(lěng)的区域，但实际上它们之(zhī)间的温差只有万分之一(yī)。

科(kē)学(xué)家们通过对前景背(bèi)景分离后的(de)二值图像进(jìn)行连(lián)通域(yù)提(tí)取和标(biāo)记之(zhī)后发现，如(rú)果(guǒ)宇宙当(dāng)中(zhōng)没有(yǒu)暗物质，图形看起来不应该是这样(yàng)的，而(ér)随着暗物质(zhì)的增加，一些峰值的幅(fú)度会减小，才变得看(kàn)起(qǐ)来“和谐(xié)”。为(wèi)了匹配(pèi)宇宙(zhòu)微波(bō)背(bèi)景辐射的测量(liàng)值，我们需(xū)要的暗物质(zhì)大(dà)约是(shì)普通物质的5倍。这个数字与解(jiě)释(shì)星系当(dāng)中恒星运动所需要的(de)暗物质比例是一致(zhì)的。这就意味着。

用了一(yī)个(gè)士官生是什么意思，大学士官生是什么简单的理论框架，就很好地解释(shì)了很多不(bù)同的观测(cè)结(jié)果。而暗物质的本质就是宇宙当中(zhōng)存(cún)在(zài)着某种类(lèi)型的粒子(zi)，它们不参与任(rèn)何其他的电磁作用，只通过引(yǐn)力来相互(hù)作用。所(suǒ)以如果能够找到这种粒子的(de)存(cún)在(zài)，就(jiù)相当于(yú)找到了(le)暗物质存在的实际证据(jù)。这种粒子到底是什么？科学家们已经(jīng)提出(chū)了数十种(zhǒng)的假想目标，而要(yào)寻找这些(xiē)不同(tóng)的目标粒(lì)子(zi)所需要(yào)的实验(yàn)方式也不(bù)相(xiāng)同。在过去的几十年当中，人类为了寻(xún)找这些看不见、摸不到，几乎不会与常规物质相(xiāng)互作用(yòng)的(de)“暗(àn)物质”，科学家们已经进行了超过50次的实验，却没(méi)有(yǒu)任何实质性的发现，除(chú)了一个地方(fāng)，意大利的格兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下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，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一(yī)个三层楼高的探(tàn)测器，一直致(zhì)力(lì)于寻找暗(àn)物质粒子(zi)的(de)周期性震荡。

自1997年(nián)以来，这里的科(kē)学家声称观测(cè)到了某种信(xìn)号。经过了20多年的(de)数据收集，人们(men)发现了(le)一个有(yǒu)趣(qù)的事情。探测率(lǜ)会在每年的6月份达到(dào)峰值，然(rán)后在11月降到最低(dī)，而且在20年当中(zhōng)每年(nián)都是一样(yàng)。一些科学(xué)家认为这可(kě)能是人类发现暗物(wù)质(zhì)的(de)第一个直(zhí)接证据。

但是(shì)为什么(me)暗(àn)物质会(huì)产生(shēng)周期性的年度信号呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公(gōng)里/秒的速度围绕着银河系进(jìn)行移动，那么如(rú)果暗物(wù)质存在(zài)宇宙当中，这意味着我们也(yě)在以这样的速度在穿越着暗物质流，这(zhè)个过程中会(huì)产生(shēng)相应的振(zhèn)荡，同(tóng)时地球又以30公里/秒的速度围绕太(tài)阳进(jìn)行旋转。所(suǒ)以有半年的时间(jiān)，地球围(wéi)绕(rào)太阳的方向与太(tài)阳环(huán)绕银河系(xì)的方向是一致的，而另外半年(nián)则与(yǔ)之相(xiāng)反。

而在(zài)6月(yuè)份(fèn)的时候，地球与(yǔ)太阳的(de)方(fāng)向正好(hǎo)达(dá)到完全(quán)一致，这是理论上地(dì)球(qiú)穿越暗物质流最(zuì)快的(de)时(shí)段。而在(zài)11月份，又(yòu)恰(qià)好达到了最慢(màn)值。尽管在实际(jì)的情况中，太阳系相对银河(hé)系的平面呈现了60度的倾斜，但(dàn)是这并不影响这个理论(lùn)的有效性。

因(yīn)此科(kē)学家认为这(zhè)可以(yǐ)用来(lái)解(jiě)释，研究人员们(men)所(suǒ)观测到的周期性信(xìn)号。当(dāng)然也可(kě)能(néng)有其(qí)他的情况，造成(chéng)这(zhè)种年度周(zhōu)期信号的差异也(yě)可能是温度(dù)、湿度、土壤中的水分(fēn)、高山上的积雪，甚至连(lián)意大利(lì)游客的(de)数量也符合(hé)这个周期的规律。

所以，科学家们又在南半球建立了(le)一(yī)个几乎(hū)相同的实验室，这里(lǐ)的季节与(yǔ)之前的实验室正好相反(fǎn)，而在这里，地球(qiú)穿过暗物质(zhì)流的运动特(tè)征(zhēng)和第一个实验(yàn)室(shì)是一样的。

因(yīn)此，如果在这里可(kě)以(yǐ)得到相同(tóng)的(de)信(xìn)号，就可以(yǐ)成为暗(àn)物质所存在的非常有力的(de)证据了。但(dàn)是由于这个实验(yàn)室刚刚建成不久，所以截至(zhì)目前还(hái)无法提供相应(yīng)的数(shù)据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一(yī)台新的望远(yuǎn)镜，这台太(tài)空望远(yuǎn)镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈(hā)勃望远(yuǎn)镜相同，但它的宽视场仪器(qì)提(tí)供的视野是(shì)哈勃红(hóng)外仪器(qì)的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太空望远镜其(qí)中(zhōng)一个关键的用途就是探(tàn)索(suǒ)暗物质背(bèi)后的奥秘，对于(yú)探测的结(jié)果(guǒ)，我们只能拭目以待了。费米实验室粒子天体物(wù)理(lǐ)中心的科学家丹(dān)琥(hǔ)珀和贾森斯(sī)特芬研究发(fā)现，如果暗物(wù)质存在，它们极有(yǒu)可能拥有另一种神(shén)秘的效应，这(zhè)种暗物(wù)质效应(yīng)，会支持宇宙(zhòu)当中生命的诞生，或者说是生命进(jìn)化的一个重要因素。

如果这一理论得到进一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗(àn)物质会不(bù)会意(yì)味(wèi)着人类并不孤单(dān)呢(ne)？或许在宇宙当中某个角落(luò)的行星上(shàng)，暗物质正在通过这样(yàng)的效应(yīng)创(chuàng)造生(shēng)命。当(dāng)然(rán)，这些(xiē)推论的(de)大前提是要(yào)先找到暗物质存在的(de)实际证据。那(nà)么小(xiǎo)伙伴们，你们(men)觉得暗物质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支持是我更(gèng)新(xīn)的动力！

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