宇宙是“人(rén)为制造”的(de)？为何会存在科学无(wú)法解释的“暗物质”？暗(àn)物质(zhì)又究竟是什么？人类为了寻找暗物质存在的(de)证据，科(kē)学家们在过去的几(jǐ)十(shí)年(nián)当中进行(xíng)了(le)超(chāo)过50次的长(zhǎng)期实(shí)验，但是却(què)没有(yǒu)发现任何的(de)有效(xiào)证据。除(chú)了一(yī)个地方，在(zài)1687年出版的(de)自然哲学(xué)数学原理(lǐ)一书中，埃萨克牛(niú)顿发表了万有引(yǐn)力定律，它揭示了(le)宇宙中(zhōng)天体运动的规律(lǜ)。往后的(de)几(jǐ)百(bǎi)年来，当(dāng)天文学(xué)家们发(fā)现某些天体运(yùn)行轨道(dào)出关关难过关关过 事事难熬事事熬下一句是什么，关关难过关关过 事事难熬事事熬是什么诗现异常(cháng)，不符合万有(yǒu)引力定律的时(shí)候(hòu)，他们就会知道，周围一定有未知的天(tiān)体通过引力在摄动(dòng)它的轨道。比如在1846年(nián)，奥本(běn)勒(lēi)维(wéi)耶就通过天王星(xīng)运行轨道的(de)异常，推算(suàn)并且(qiě)发现了海王星(xīng)的存在。另外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发现都(dōu)是应用万(wàn)有引力定律所取得重大天(tiān)文成就(jiù)的例子。但是这些发(fā)现(xiàn)都是(shì)在(zài)恒(héng)星(xīng)系统的尺度当中，可当(dāng)我们上升到星(xīng)系或者是星团的尺度，事(shì)情就(jiù)开始变(biàn)得(dé)诡(guǐ)异了关关难过关关过 事事难熬事事熬下一句是什么，关关难过关关过 事事难熬事事熬是什么诗。

1933年，瑞士(shì)的物理(lǐ)学家弗(fú)里茨兹威基(jī)正(zhèng)在研究(jiū)和测量后发星(xīng)系团的质(zhì)量。这是一个由数千个(gè)星系(xì)所组成的(de)巨大星系(xì)团，这(zhè)些星系被(bèi)引(yǐn)力束缚(fù)在一起。测量星系团的质量一般会使用(yòng)到两种方法，当(dāng)两种方法结果(guǒ)一(yī)致，就可以确定(dìng)其质量的(de)范(fàn)围。

第一种是获得(dé)其"光度学的质(zhì)量"，需要的(de)数据(jù)是测量各个星系的光度。

第二(èr)种(zhǒng)是动(dòng)力学(xué)质量的计算(suàn)，是利用光谱红移测量星系团中(zhōng)的各个(gè)星系相对(duì)于星系团的运动(dòng)速度。当测(cè)量结果出来之后，兹威基(jī)彻底懵了，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度(dù)学(xué)质(zhì)量”的400倍。这意(yì)味(wèi)着，后(hòu)发座(zuò)星系(xì)团(tuán)有(yǒu)99%的质量消(xiāo)失了，或者(zhě)说(shuō)这99%的质量并不以(yǐ)可见(jiàn)光的形式(shì)所存在(zài)，我们无(wú)法看(kàn)到(dào)。最诡异的是，在测量速度的过程中，兹威基发现(xiàn)星系团中很(hěn)多星系的速度比(bǐ)理论上要快得多，按照(zhào)牛顿的运(yùn)动学(xué)定(dìng)律，仅靠(kào)这(zhè)些可见星系的(de)质量所产(chǎn)生的引(yǐn)力(lì)是无法将(jiāng)它们(men)束缚在星系团内的(de)，它们早就应该被(bèi)抛出星系团之外了，除非(fēi)有一种神秘(mì)的(de)力(lì)量在起作(zuò)用，这种力量(liàng)来源于某(mǒu)种隐(yǐn)形的物(wù)质(zhì)。

据此，兹(zī)维基(jī)提出了这(zhè)样部分不可见的暗质，它不发散光、吸光、反射(shè)光，但是它(tā)们却占据着宇宙中绝大部(bù)分的质量。只是当时的人们对这样的一种说法(fǎ)不屑一顾(gù)。

直到40年之后(hòu)，“暗物(wù)质(zhì)”这个词才再一(yī)次出现。天文学家维(wéi)拉鲁宾和肯特福(fú)特在观测仙女座星系中的恒星运动。理论上来说，距离中心越远(yuǎn)的(de)恒星在(zài)其轨道上的运行速度(dù)就会越慢。但是他(tā)们(men)观(guān)测的结(jié)果却(què)让人感到(dào)不可思议。

随着(zhe)与中心距离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不(bù)变。可(kě)是根据牛顿的万有引力(lì)定(dìng)律，在星(xīng)系当中如果没有足够(gòu)大的质量来吸引它们，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当中了(le)。基(jī)于这种现象，科学家们会使用一种相对标准的方法(fǎ)来解(jiě)释(shì)暗物质的存(cún)在，这种(zhǒng)方法(fǎ)就是测量星系当中气体在X轴(zhóu)上(shàng)距离(lí)星系中心的距离，以及在(zài)Y轴上(shàng)气体(tǐ)的旋转速度。如果出(chū)现(xiàn)异常的结果，就认为是由暗物质的(de)力(lì)量进入其中。

于是(shì)科学家们通过射电望远镜测量了(le)距离星系中心(xīn)更远距离的(de)氢元素，发现它们的旋转速度并不符合牛顿(dùn)的力学定(dìng)律。我们(men)的太阳系也不例外，太阳系(xì)位(wèi)于(yú)银河系的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万(wàn)光年，根据万有(yǒu)引力定律进行(xíng)计算(suàn)，太阳系的(de)运行(xíng)速度(dù)应(yīng)该是160千米(mǐ)/秒，但实际上，太(tài)阳(yáng)系正在(zài)以220千米/秒的速度(dù)围绕银河系(xì)旋(xuán)转，这个实际速度远远(yuǎn)大于理论速度，那么产生以上(shàng)这(zhè)种向心加速(sù)度的(de)原因很可能就是(shì)存在着一种我们看不(bù)到的物质，是这些(xiē)暗物质的引力效应将星系聚集(jí)在了一起(qǐ)。

也是从(cóng)这时开始，越来(lái)越(yuè)多的研究(jiū)人员开始相信暗物质的存在。科学家根据星系外恒星轨(guǐ)道的速(sù)度，估算在星系当中暗物质(zhì)的质量(liàng)占(zhàn)整个星系质量(liàng)的85%。但是，暗物质(zhì)并不是(shì)唯一可以解释这个现象的原(yuán)因。在一项新的研究当中，科学家们发现(xiàn)，几乎没有引(yǐn)力效(xiào)应(yīng)的遥远恒(héng)星之间，也会出现(xiàn)速度上的(de)微小(xiǎo)差异。另外，天文学家还发(fā)现(xiàn)了一个反(fǎn)常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离地球(qiú)大约(yuē)2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星系当中存在(zài)的恒(héng)星数量却只有银河系的千分之一。

所以在理论(lùn)上(shàng)，该星系必须存在(zài)暗(àn)物质，否则就会分崩离析。但是科学(xué)家们(men)使用最先(xiān)进的望远镜(jìng)对其(qí)进行了40个小时的详(xiáng)细(xì)测量之后，发现星系(xì)中的恒星运动是可以(yǐ)用(yòng)正常的(de)物质和力学定(dìng)律来解释的。那么又有(yǒu)人提出，也许该星系的暗物质，已经被附近的另一个大星系(xì)剥离了。奇(qí)怪的是，它的附近没有任何星系存在。造(zào)成这些现象的(de)除了暗物(wù)质的(de)假说(shuō)之外，另一种可能就(jiù)是人类(lèi)对引(yǐn)力(lì)的理解还(hái)不够全(quán)面(miàn)，引力很可(kě)能在不(bù)同尺度空间中的工作方式是不同(tóng)的，这意(yì)味着在行星系尺度(dù)中的天体会沿着它们的轨道，按照我们所理解(jiě)的方式(shì)运动。但是(shì)上升到(dào)星(xīng)系和星团(tuán)的尺度，引力(lì)之间的相(xiāng)互作(zuò)用则是不同(tóng)的方式。对于在星系团之间(jiān)的相互作用，科(kē)学家还(hái)引(yǐn)入(rù)了外部场效应的概念，指的是(shì)在数百万光年的规(guī)模上，巨(jù)大(dà)的质量之(zhī)间会(huì)产生对彼此特殊的效(xiào)果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论(lùn)。如(rú)果MOND蒙(méng)德理论(lùn)成立，这意味着我们(men)需要对现(xiàn)在的物理定律(lǜ)进行修正(zhèng)，这(zhè)些发现也(yě)让很多人(rén)认为暗(àn)物质假说理(lǐ)论就此终结。但是在宇宙当(dāng)中还有关于(yú)暗物质(zhì)存在的其他(tā)的理论证据，这些理论(lùn)证(zhèng)据是(shì)蒙(méng)德理论所(suǒ)没法解(jiě)释的“引力(lì)透镜”。

径向距离为37亿光(guāng)年的子弹星系(xì)团(tuán)，由两(liǎng)个碰撞的星(xīng)系(xì)团所组成，类似这(zhè)样的星(xīng)团(tuán)，它们大(dà)部(bù)分的普通质量都(dōu)在(zài)星系(xì)的气体当(dāng)中。当星团以1000万(wàn)公里/小时发生碰撞(zhuàng)的时候，星(xīng)际气体的(de)相互作用就会导致温度(dù)的急剧升高，速度(dù)大幅降低。所以在理(lǐ)论上，在碰撞之后(hòu)，子弹星(xīng)系团(tuán)大部分的质量将位(wèi)于所有这(zhè)些气体所(suǒ)在(zài)的中间区域(yù)。那(nà)么我们通过什么来(lái)验证(zhèng)它的(de)质量区域到底(dǐ)是不是集(jí)中在中(zhōng)间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太(tài)空望远(yuǎn)镜传回了宇宙(zhòu)当中第一(yī)张全彩的(de)高清照片，在照片中我(wǒ)们(men)可(kě)以明(míng)显地看(kàn)到很多星系似乎被(bèi)拉伸产(chǎn)生(shēng)了巨大的形变。其实这些(xiē)星系(xì)本身并(bìng)不是真的被(bèi)扭(niǔ)曲了(le)，也不是(shì)韦伯(bó)望远(yuǎn)镜出了什么问题，而是这样极遥(yáo)远(yuǎn)的天体(tǐ)和我们(men)地球上的观(guān)测者之(zhī)间(jiān)。被一(yī)个质(zhì)量超级巨大的天(tiān)体(tǐ)遮挡，这个超大(dà)质量的东西的(de)引力，会使身后(hòu)更遥远(yuǎn)星系的光都(dōu)发(fā)生了扭曲。这(zhè)个现象就(jiù)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质(zhì)。

所(suǒ)以当人们对子弹星(xīng)系(xì)团(tuán)观测的时候，发现它的大质(zhì)量(liàng)区域(yù)并不是在中间，而是在(zài)两侧。所以(yǐ)最好的解释(shì)方(fāng)法就是当星团发生全部的碰撞时，可被观测到的质量(liàng)气(qì)体被卡在了(le)中(zhōng)间(jiān)，暗物质则直接通过了这(zhè)个区(qū)域，并在两边形(xíng)成了(le)引力(lì)透镜。对子弹星系(xì)团的引力透镜研(yán)究也被认为是暗(àn)物质(zhì)存(cún)在(zài)的迄今为止最好的(de)理论(lùn关关难过关关过 事事难熬事事熬下一句是什么，关关难过关关过 事事难熬事事熬是什么诗)证据。

除(chú)此之外，还(hái)有来自宇宙(zhòu)当中最古老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万年(nián)之后，可见(jiàn)光(guāng)终于可以畅通无阻地(dì)穿越(yuè)在(zài)宇(yǔ)宙当中了。经(jīng)过了130多(duō)亿年之(zhī)后，这些光(guāng)在宇宙空(kōng)间背景上(shàng)留(liú)下了各相(xiāng)同性的(de)微波辐(fú)射。其中红色的(de)部(bù)分(fēn)表示温(wēn)度较高的区域(yù)，蓝(lán)色则(zé)表示相(xiāng)对较冷的区域，但实(shí)际上(shàng)它们之间的温差只有万分之一。

科(kē)学家(jiā)们(men)通过对(duì)前景背景(jǐng)分离(lí)后的二值(zhí)图(tú)像进行连(lián)通域提取和标记之后发现，如(rú)果宇宙当中没有暗(àn)物(wù)质，图形看起来不(bù)应该(gāi)是这(zhè)样(yàng)的(de)，而(ér)随着暗物(wù)质的增加，一(yī)些峰值的(de)幅(fú)度会减小，才变得看起来“和(hé)谐”。为(wèi)了匹配宇宙(zhòu)微波(bō)背(bèi)景辐射(shè)的(de)测量(liàng)值(zhí)，我们需要的暗(àn)物(wù)质大约(yuē)是普通物质(zhì)的5倍。这(zhè)个数字与解释星系(xì)当(dāng)中恒(héng)星运动(dòng)所(suǒ)需要的(de)暗(àn)物质(zhì)比(bǐ)例是(shì)一致的。这就意味着。

用(yòng)了(le)一个简(jiǎn)单的理论框(kuāng)架，就很(hěn)好地解释了很多不同的观测结果。而暗物质(zhì)的(de)本质就(jiù)是宇(yǔ)宙当中存在(zài)着某(mǒu)种类型(xíng)的粒子，它们不参与任何其他的电磁作用，只通过引力来相互作用(yòng)。所以如果(guǒ)能够找到这种粒子的存在(zài)，就相当(dāng)于(yú)找到(dào)了暗物质存(cún)在的实际(jì)证据(jù)。这种粒子到底是什么？科学家们已经提(tí)出了数十种的(de)假想目标，而要寻(xún)找这些(xiē)不同的(de)目标粒子所需要的实(shí)验方式也不相(xiāng)同。在过(guò)去的(de)几十年当(dāng)中，人类为(wèi)了寻(xún)找这些(xiē)看不(bù)见、摸不到(dào)，几(jǐ)乎不会与常规(guī)物质相(xiāng)互作用的“暗物质”，科学家们已经进行(xíng)了超过50次(cì)的实验，却没有任何(hé)实质性(xìng)的发现，除了一个(gè)地方，意大利的格兰萨(sà)索山，隶属于阿尔卑斯(sī)山脉。

在山下(xià)1400米(mǐ)处的(de)地下矿(kuàng)井(jǐng)当中，藏着(zhe)地球上最大的地(dì)学实验室(shì)，这(zhè)个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有(yǒu)一(yī)个三层楼高的(de)探(tàn)测(cè)器(qì)，一直致力于寻找暗物质(zhì)粒(lì)子(zi)的周期性(xìng)震(zhèn)荡。

自(zì)1997年以来(lái)，这里的科学家声称观测(cè)到了某种信号(hào)。经过了20多(duō)年(nián)的数据收集，人们发(fā)现了(le)一(yī)个有趣的事(shì)情。探(tàn)测(cè)率会(huì)在每年(nián)的6月份达(dá)到(dào)峰值，然后在11月(yuè)降(jiàng)到最低，而且在20年当中每年都是一样。一些科(kē)学(xué)家认为这可能是人类(lèi)发现暗物质的第(dì)一(yī)个直(zhí)接证据。

但是为什(shén)么暗物质会产(chǎn)生周期(qī)性的年度信号呢(ne)？刚才我们(men)讲了(le)太阳(yáng)系正在以220公里/秒的速(sù)度围绕着银(yín)河系进行(xíng)移动，那么如果(guǒ)暗物质存在宇宙(zhòu)当中，这(zhè)意(yì)味着我(wǒ)们也在以这(zhè)样(yàng)的速度在穿越着暗(àn)物质流，这个过程中会产生相应的振荡(dàng)，同时地球(qiú)又以30公里/秒的速度围(wéi)绕(rào)太(tài)阳(yáng)进行旋转。所以有半年(nián)的时间(jiān)，地球围绕太阳的方向与太阳环绕(rào)银河系的方向是一致(zhì)的，而另外半年则与之相反(fǎn)。

而在(zài)6月份的时候，地球与太阳的(de)方向正(zhèng)好达(dá)到完全(quán)一致，这是理(lǐ)论上地球穿越暗物质流最快的(de)时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在实际的情况中，太阳系(xì)相对银河系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并(bìng)不影响(xiǎng)这(zhè)个理论(lùn)的有效性(xìng)。

因此(cǐ)科学家认为这可以用来解释，研究人员们(men)所观(guān)测到的(de)周期性信(xìn)号。当然(rán)也可能有(yǒu)其他的情况，造成这种年度(dù)周期信号的差异也可能是温度、湿度(dù)、土壤中的(de)水分、高山上的积雪，甚至(zhì)连意(yì)大利游客的数量也(yě)符合这个(gè)周期的规律(lǜ)。

所以，科学家们又(yòu)在南(nán)半球建立了一个(gè)几乎相同的实(shí)验室，这里的季节与(yǔ)之前的实验室正好相反，而在这里(lǐ)，地球穿(chuān)过暗物质流的运动特征和第一(yī)个(gè)实验室是一样的。

因此，如果在这(zhè)里可以得到(dào)相同的信号(hào)，就可(kě)以成为暗物质(zhì)所存(cún)在的(de)非常有力的证据了(le)。但(dàn)是由于这个实验室刚刚(gāng)建成不久(jiǔ)，所以截至目前还无法提供相应的数据支(zhī)持(chí)。另(lìng)外，在2025年(nián)，NASA将会(huì)发射一台(tái)新的望远镜(jìng)，这台太空望远镜叫做“南希格雷(léi)斯(sī)罗曼”，它(tā)的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的(de)宽视场仪器提供的视野(yě)是哈勃(bó)红外仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗(luó)曼(màn)太空望远镜其中一个关键(jiàn)的(de)用途(tú)就是探(tàn)索暗物质背(bèi)后的(de)奥秘，对于探测的结(jié)果，我们只(zhǐ)能拭目以(yǐ)待了。费(fèi)米(mǐ)实验室粒子天体物理中心的(de)科学(xué)家丹琥珀和贾森斯特芬(fēn)研究(jiū)发(fā)现(xiàn)，如果(guǒ)暗物质存在(zài)，它(tā)们极有可能拥(yōng)有另一(yī)种神秘的效应，这种暗物(wù)质效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者(zhě)说是(shì)生命进化(huà)的一(yī)个(gè)重要因(yīn)素。

如(rú)果(guǒ)这一理论得到进一步的证(zhèng)实，那么遍布宇宙当中(zhōng)的暗物质会不会意(yì)味着人类(lèi)并不孤单呢？或许在(zài)宇宙当中某个角落(luò)的行星上，暗物(wù)质(zhì)正在(zài)通(tōng)过这(zhè)样(yàng)的效应(yīng)创造生命(mìng)。当然，这些推论的(de)大(dà)前提(tí)是要先找到暗物质存(cún)在的(de)实际证据。那么小伙伴们，你们觉(jué)得暗物(wù)质到底存不存(cún)在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动(dòng)力！

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