宇宙是“人(rén)为制造”的？为(wèi)何会(huì)存在科学无法解(jiě)释的“暗物质”？暗物质又究竟(jìng)是什么？人(rén)类为(wèi)了寻找暗(àn)物质存在的证据，科学家(jiā)们在过去的几十(shí)年(nián)当(dāng)中进行了超过50次的长期实验，但是却没(méi)有(yǒu)发现任何的有效证据。除了一个地(dì)方，在1687年出版的自(zì)然(rán)哲学数学原(yuán)理一书中，埃萨克牛顿(dùn)发表了万有引力定律(lǜ)，它揭示(shì)了宇宙(zhòu)中天体运(yùn)动的规(guī)律。往后的几百年(nián)来(lái)，当天文学家(jiā)们(men)发现某些天体(tǐ)运行轨道出现(xiàn)异常，不(b字母圈什么意思 字母圈都是怎么找到的ù)符合万有引(yǐn)力(lì)定(dìng)律的时候，他们就会(huì)知道，周围一定有未知的天体通过引力在(zài)摄动它的轨道。比如在1846年，奥(ào)本勒维耶(yé)就(jiù)通过(guò)天(tiān)王星运(yùn)行轨道的异常(cháng)，推算并且(qiě)发现了(le)海王星的存在(zài)。另外，哈(hā)雷彗星(xīng)、冥王星(xīng)的发现都(dōu)是(shì)应用万(wàn)有引力定律(lǜ)所(suǒ)取(qǔ)得重大天文(wén)成就(jiù)的例子。但是这些发(fā)现都是(shì)在恒星(xīng)系统的尺(chǐ)度当中，可当我们上升到星系或者是星团的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗(fú)里茨兹(zī)威基正在研(yán)究(jiū)和测量后发星(xīng)系团的(de)质量。这(zhè)是一个由数千个星系所组成的(de)巨大星系团(tuán)，这些星系被引力束缚在一起。测量(liàng)星系团的(de)质(zhì)量一般会使用到两种方法，当两种(zhǒng)方法结果一致，就可以(yǐ)确定其质(zhì)量的范围(wéi)。

第(dì)一(yī)种(zhǒng)是获得(dé)其"光度(dù)学(xué)的质量"，需(xū)要的数(shù)据是测量各个(gè)星系的光(guāng)度。

第二种是动力学(xué)质量的计算，是利用(yòng)光谱(pǔ)红(hóng)移测(cè)量星系团中的(de)各个星系(xì)相对于星(xīng)系团的(de)运动速度。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力(lì)学质量”竟然是“光度学(xué)质量”的400倍(bèi)。这意味着，后(hòu)发座星系团有99%的质量消(xiāo)失了，或者说这99%的质量并不以可见(jiàn)光的形(xíng)式所存(cún)在，我们(men)无(wú)法看到。最诡(guǐ)异的是(shì)，在测量速度(dù)的过程(chéng)中，兹威基(jī)发现星系(xì)团(tuán)中很多星系的速度比理(lǐ)论上要快得多，按照牛顿的运动(dòng)学定律，仅靠这些可见星系(xì)的质量(liàng)所(suǒ)产生(shēng)的引力是(shì)无法(fǎ)将(jiāng)它们(men)束缚(fù)在星系团(tuán)内的，它们早(zǎo)就应该被抛出星系团之外了(le)，除非有一种神秘的力量在起作(zuò)用，这种力量来(lái)源于某种(zhǒng)隐形(xíng)的物质。

据此，兹维基提出了这(zhè)样部分不可见的暗(àn)质，它不发散光、吸光、反射(shè)光，但是它们却占据着宇(yǔ)宙中绝大部分的质(zhì)量。只是(shì)当时的人们对(duì)这(zhè)样(yàng)的(de)一种说法不屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗物质”这(zhè)个词才再一次出现。天文学家维(wéi)拉鲁(lǔ)宾和肯特(tè)福(fú)特在(zài)观测仙女座星系中的恒星(xīng)运动。理论(lùn)上来说(shuō)，距离中心越远的恒(héng)星在(zài)其轨(guǐ)道上的(de)运行速度就会越慢。但(dàn)是他(tā)们观测的结果却(què)让人感到不(bù)可思(sī)议。

随(suí)着(zhe)与中心距离的增(zēng)加，恒星的旋(xuán)转(zhuǎn)速度几乎保持不变。可是(shì)根(gēn)据牛顿(dùn)的万有引力定律，在星系当(dāng)中如果没有足(zú)够大(dà)的质量(liàng)来(lái)吸(xī)引(yǐn)它们，这些(xiē)外围(wéi)的(de)恒星(xīng)早就被(bèi)甩到宇(yǔ)宙(zhòu)当中了。基于这种现象(xiàng)，科学家(jiā)们会使用一种相对标准的方法(fǎ)来解释暗物(wù)质的(de)存在，这种方(fāng)法(fǎ)就是(shì)测量星系当中气体在(zài)X轴上距离星系中心的(de)距离，以及(jí)在Y轴上(shàng)气体的旋转速度。如(rú)果出现异(yì)常的结果，就认为(wèi)是由暗(àn)物质的力(lì)量(liàng)进(jìn)入其中。

于是科(kē)学家们通过射电望远镜测(cè)量了距离星系中心更远(yuǎn)距离的氢(qīng)元素(sù)，发现它们的(de)旋(xuán)转速度(dù)并(bìng)不符合牛(niú)顿的力学(xué)定律。我(wǒ)们(men)的太阳系(xì)也不例外，太阳系位于银河系的(de)第三悬臂之上(shàng)，距(jù)离银(yín)河系中心2.6万光年，根据万有引力(lì)定律进行计(jì)算(suàn)，太(tài)阳系(xì)的(de)运行速度应(yīng)该(gāi)是160千米/秒，但(dàn)实(shí)际上，太阳(yáng)系正在以220千米/秒的速(sù)度围绕银(yín)河系(xì)旋转，这个实(shí)际(jì)速度远远大于(yú)理论速度，那么产生以上这种向心加(jiā)速(sù)度的(de)原因很可能就是存在着一种我们看不(bù)到的物(wù)质，是这些(xiē)暗物质的引力(lì)效(xiào)应将星系聚(jù)集在了一起。

也是从这时开始(shǐ)，越来越多(duō)的研(yán)究人员开始相信暗物质的存在。科学家(jiā)根据星系外恒星轨道的速(sù)度(dù)，估算在星(xīng)系当中暗(àn)物(wù)质(zhì)的(de)质量占整(zhěng)个星系质(zhì)量的85%。但是(shì)，暗物质(zhì)并不(bù)是唯一可以解释这个现(xiàn)象的原因。在一项新的研究当中，科(kē)学家们发现，几乎(hū)没有引力效应的遥远恒星(xīng)之(zhī)间(jiān)，也(yě)会(huì)出现速度上的微小差(chà)异。另外，天文(wén)学家还发现了(le)一个反常(cháng)的星系(xì)，叫做Agc114905。这个(gè)星(xīng)系(xì)距离(lí)地球大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和(hé)银河系不(bù)多，但是星系当中存在的恒星数量却只有银(yín)河系的千分(fēn)之一(yī)。

所(suǒ)以在理论上，该星(xīng)系必须存在暗(àn)物质(zhì)，否则就会(huì)分崩离析。但是科(kē)学(xué)家(jiā)们(men)使(shǐ)用(yòng)最(zuì)先进的(de)望远镜对其(qí)进行了40个小(xiǎo)时(shí)的详细测量(liàng)之后，发现星系中的恒星运(yùn)动是可以(yǐ)用正常(cháng)的物(wù)质(zhì)和力学定(dìng)律来(lái)解释的。那么又(yòu)有(yǒu)人(rén)提出，也(yě)许(xǔ)该(gāi)星系的暗(àn)物质，已经被附(fù)近(jìn)的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没有任何星(xīng)系存在。造成(chéng)这些现象的除了(le)暗物(wù)质的假说之外(wài)，另一种(zhǒng)可能(néng)就是人类对引力的(de)理解还不够全面，引力很可能在不(bù)同尺度空间(jiān)中(zhōng)的工(gōng)作(zuò)方式是不(bù)同的，这意味着(zhe)在行星系尺度中的天体会沿(yán)着它们(men)的轨道，按照我们所理解的方式运动。但(dàn)是上升到星系和星团的尺(chǐ)度，引力之间的(de)相互(hù)作用则是不同的方式。对于在星(xīng)系团(tuán)之间的相互作用，科学家(jiā)还引入了(le)外(wài)部场效应(yīng)的概念，指的是(shì)在数百万光字母圈什么意思 字母圈都是怎么找到的年的规模(mó)上，巨大的质(zhì)量之(zhī)间(jiān)会产生(shēng)对(duì)彼此特殊的效(xiào)果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意味着我们需要对现在的物理定律进行(xíng)修正(zhèng)，这些发现也让很多人(rén)认为暗物(wù)质假说理论(lùn)就此终(zhōng)结。但是在宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)还(hái)有(yǒu)关于暗物质存在的(de)其他(tā)的理论证(zhèng)据(jù)，这些理论(lùn)证据是(shì)蒙德理论所没(méi)法解(jiě)释的“引力(lì)透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年的子(zi)弹星系团，由两(liǎng)个碰撞的星系团所组成，类似(shì)这样的星团，它们大(dà)部分(fēn)的普通质(zhì)量(liàng)都在星系的气体(tǐ)当中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的(de)时(shí)候，星际气体的相互作用就会导致(zhì)温(wēn)度的急剧升高(gāo)，速度大幅降低。所(suǒ)以在理论上，在(zài)碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团大部分的质量将位于所有这些(xiē)气(qì)体所在的中间区域。那么我(wǒ)们通过(guò)什(shén)么来验证(zhèng)它的质量(liàng)区域(yù)到(dào)底(dǐ)是不是集中在(zài)中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第一张全彩的(de)高清照(zhào)片，在照片中我们可(kě)以明显(xiǎn)地看到很(hěn)多星(xīng)系似乎(hū)被拉伸产生了巨大的(de)形变(biàn)。其实这些(xiē)星系(xì)本身(shēn)并(bìng)不是真的被扭曲(qū)了，也(yě)不是韦(wéi)伯望(wàng)远镜出了什么问题(tí)，而(ér)是这样极遥远的天体和我们地球上(shàng)的观测者之间。被一个质量超级巨大(dà)的天体遮挡(dǎng)，这个(gè)超大质量(liàng)的东(dōng)西的引力，会使(shǐ)身(shēn)后更遥远(yuǎn)星(xīng)系的(de)光都(dōu)发生了扭曲(qū)。这(zhè)个现象(xiàng)就是引力透镜效应。这(zhè)个巨大的天体可能是超(chāo)大质量的(de)黑(hēi)洞或者(zhě)是暗(àn)物(wù)质。

所以当人们对子弹星(xīng)系团观测的时候(hòu)，发(fā)现它的(de)大(dà)质(zhì)量区域并不是在中(zhōng)间，而是在两(liǎng)侧(cè)。所以最(zuì)好的解(jiě)释方法就是当星团发生全(quán)部的碰(pèng)撞时，可(kě)被观测到的质(zhì)量气体被卡在了中间，暗(àn)物质(zhì)则直接通过了这个(gè)区域，并(bìng)在两边形(xíng)成了(le)引力透(tòu)镜。对子(zi)弹(dàn)星系团(tuán)的(de)引力透镜研究也被认(rèn)为(wèi)是暗物质(zhì)存在(zài)的迄今(jīn)为止最(zuì)好的理论证据。

除此之(zhī)外，还(hái)有来自宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中最古老的光。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年(nián)之(zhī)后，可见光终于可以畅通(tōng)无阻地穿(chuān)越在宇宙当中了(le)。经过了(le)130多亿年(nián)之后，这些光在(zài)宇宙(zhòu)空间背(bèi)景(jǐng)上(shàng)留下了各相同(tóng)性的微(wēi)波辐射。其中红色(sè)的部(bù)分表示温度较高的区域，蓝色则(zé)表示相对较冷的区(qū)域(yù)，但实际(jì)上它们之间的温差(chà)只有万(wàn)分之一。

科学家(jiā)们通过(guò)对前景背景分离后的二值图(tú)像(xiàng)进行连通域提(tí)取和标记之后发现(xiàn)，如果宇宙(zhòu)当中没有暗(àn)物(wù)质，图形看起来不应(yīng)该是这(zhè)样的，而随着暗物质的增(zēng)加，一些(xiē)峰值的(de)幅度(dù)会减小，才变得看起来“和谐(xié)”。为了(le)匹配宇宙微(wēi)波背景辐射的测量(liàng)值，我们需要的(de)暗物(wù)质大约是普通物质的5倍。这个数字与解释星系当中恒(héng)星运(yùn)动所(suǒ)需要的(de)暗物质比例是一致(zhì)的。这(zhè)就意味着。

用了一个简单的理论框架，就很(hěn)好地解释了很(hěn)多不同的观测结果。而暗(àn)物(wù)质的本质(zhì)就(jiù)是宇(yǔ)宙当中存在着某种类型的粒(lì)子，它们不参与(yǔ)任(rèn)何其他(tā)的(de)电(diàn)磁作用，只通过(guò)引力来相互(hù)作用(yòng)。所以(yǐ)如果能(néng)够找(zhǎo)到(dào)这种粒子的存在，就(jiù)相当于(yú)找(zhǎo)到了暗物质(zhì)存(cún)在的(de)实际证据。这种粒(lì)子到底是什么？科(kē)学(xué)家们已经提(tí)出了数(shù)十种的假想目标，而要寻(xún)找这些不同的目(mù)标粒子(zi)所需(xū)要的实验方(fāng)式也(yě)不相同。在过去的(de)几十年当中，人(rén)类为(wèi)了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会与常规物质(zhì)相(xiāng)互作用的“暗物质(zhì)”，科(kē)学家(jiā)们(men)已经进行了(le)超过50次的实验(yàn)，却没有任何实质性的(de)发现(xiàn)，除了一个地方，意大利的格兰(lán)萨索山(shān)，隶属(shǔ)于阿尔(ěr)卑(bēi)斯山(shān)脉。

在山下1400米(mǐ)处(chù)的地下矿井当中(zhōng)，藏着地球(qiú)上(shàng)最大的地学(xué)实验室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼高的探测器，一直(zhí)致力(lì)于(yú)寻找暗物质粒子的(de)周期字母圈什么意思 字母圈都是怎么找到的性震荡。

自(zì)1997年以来，这(zhè)里的(de)科学(xué)家声(shēng)称(chēng)观测(cè)到了(le)某(mǒu)种信号。经过了20多(duō)年的数(shù)据收(shōu)集，人们(men)发现(xiàn)了一个有趣的事情。探测率会在每年(nián)的6月(yuè)份达到峰值，然后在11月降到最低，而(ér)且在20年当中每年(nián)都是一样。一些科学家认为这可能是人类发(fā)现暗(àn)物质的第一个(gè)直接证据。

但是为什么(me)暗物质(zhì)会(huì)产生周期性的年(nián)度信号呢？刚才我(wǒ)们讲了太(tài)阳(yáng)系正在以220公里/秒的(de)速度围绕(rào)着(zhe)银河系进行移(yí)动(dòng)，那么如(rú)果(guǒ)暗物(wù)质存在(zài)宇宙(zhòu)当(dāng)中，这意味着(zhe)我(wǒ)们也在以这样的速(sù)度在穿越着(zhe)暗物质(zhì)流，这个过程中会产生相(xiāng)应的振荡(dàng)，同时地球(qiú)又以30公(gōng)里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有半年的时间，地(dì)球(qiú)围绕太阳(yáng)的方向与太阳环绕银河系的方(fāng)向是一致的(de)，而另外半年则与之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳的(de)方向(xiàng)正好达到完全一(yī)致，这是理论(lùn)上地球穿越暗物质流最快(kuài)的时段。而在(zài)11月份，又恰好达(dá)到(dào)了最慢(màn)值。尽管在实际的(de)情况中，太(tài)阳系相对银河(hé)系的(de)平面呈现了60度的倾斜，但是(shì)这并不(bù)影响这个理论的有效性。

因此科学家认为这可以用来解释(shì)，研究人员们所(suǒ)观测(cè)到(dào)的周期性信号(hào)。当(dāng)然也可能有其他的情况，造成(chéng)这(zhè)种年度(dù)周(zhōu)期信号的差异(yì)也可(kě)能(néng)是温度、湿度、土(tǔ)壤中的水分、高山上的(de)积(jī)雪，甚(shèn)至连意大(dà)利游客(kè)的(de)数量也符合这个周(zhōu)期的规(guī)律(lǜ)。

所以，科学家们又在(zài)南半(bàn)球建立了一个几(jǐ)乎相同的实验室，这里的(de)季节与之(zhī)前的实验室正好相反，而在(zài)这里，地球(qiú)穿过暗物质流的运(yùn)动特(tè)征和第(dì)一个实验室是一样的。

因此，如果在(zài)这里可以得到相同的信号，就可以成为暗(àn)物(wù)质所(suǒ)存在的非常有(yǒu)力(lì)的(de)证据了。但是由于这(zhè)个实(shí)验(yàn)室(shì)刚刚建成不久(jiǔ)，所以(yǐ)截至(zhì)目前还无法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射(shè)一台新(xīn)的(de)望远(yuǎn)镜(jìng)，这台(tái)太空(kōng)望远镜叫做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它的主(zhǔ)镜大(dà)小跟哈勃望(wàng)远镜相同(tóng)，但它的宽视场(chǎng)仪器(qì)提供的(de)视野(yě)是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远(yuǎn)镜其中一(yī)个关(guān)键(jiàn)的用(yòng)途就是探索暗物质背后(hòu)的奥秘，对(duì)于探测的结果，我们只能拭目以待了。费米实验室(shì)粒子天体物理中心(xīn)的科学家(jiā)丹(dān)琥珀和贾森斯(sī)特芬研究发现，如果暗物质(zhì)存在，它们极有可能(néng)拥有另一种(zhǒng)神秘(mì)的(de)效应，这(zhè)种暗物质效应，会支持(chí)宇(yǔ)宙当(dāng)中生命的诞生(shēng)，或者说是生命进化的一(yī)个重要因(yīn)素。

如果(guǒ)这一理论得到进一(yī)步的(de)证(zhèng)实(shí)，那么(me)遍布(bù)宇(yǔ)宙当中的暗(àn)物质会不(bù)会意味着(zhe)人类并(bìng)不孤单呢(ne)？或许在(zài)宇宙当中某(mǒu)个角落的行星上，暗物(wù)质正在通过这样的效应创造生命。当然，这(zhè)些推(tuī)论的大前(qián)提是要先找到暗物质存在(zài)的实际(jì)证据(jù)。那么小伙伴们，你们觉得暗(àn)物(wù)质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支(zhī)持是我更(gèng)新的动力(lì)！

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