宇宙是“人为制造”的？为(wèi)何会(huì)存在科(kē)学无法解释的“暗物(wù)质(zhì)”？暗(àn)物质又究(jiū)竟是什么(me)？人(rén)类为了(le)寻(xún)找暗物质(zhì)存在的证据(jù)，科学家们(men)在过去的几十年(nián)当中进行了超(chāo)过50次的长期实验，但是(shì)却没有发现(xiàn)任何的(de)有效证据。除(chú)了(le)一个地(dì)方，在1687年(nián)出版的自(zì)然哲(zhé)学数学(xué)原理(lǐ)一书(shū)中，埃萨克牛顿发表了万有引(yǐn)力定律，它揭(jiē)示了宇宙(zhòu)中天(tiān)体(tǐ)运动的(de)规律。往后的几(jǐ)百(bǎi)年(nián)来，当天(tiān)文学家们发现某些天体运行轨(guǐ)道(dào)出现异常(cháng)，不符合万(wàn)有引力定律的时候(hòu)，他们就会知道(dào)，周围一定(dìng)有未知的天体(tǐ)通过(guò)引(yǐn)力在(zài)摄动它(tā)的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶(yé)就通过天王星(xīng)运(yùn)行(xíng)轨道(dào)的异常，推算并且发现了(le)海王星(xīng)的存在。另外(wài)，哈(hā)雷彗星、冥王星的发(fā)现(xiàn)都(dōu)是应用(yòng)万有引力定律所(suǒ)取得(dé)重大天文成就(jiù)的例子。但(dàn)是(shì)这些发现都是在恒(héng)星系(xì)统的尺度(dù)当中，可(kě)当我们上升到星系或者是星团的尺度，事情(qíng)就开始变(biàn)得诡异了(le)。

1933年，瑞士的(de)物理(lǐ)学家弗(fú)里(lǐ)茨兹威基(jī)正在研究和测量后发星系团的质量(liàng)。这(zhè)是一(yī)个(gè)由数千(qiān)个星系所组成(chéng)的巨大(dà)星系团，这些星系被引力束(shù)缚在一起。测量星系团的质量(liàng)一般(bān)会使用到两种方法，当两(liǎng)种方法(fǎ)结果一致，就可以(yǐ)确定其质量的范围。

第一种是获得其"光度学的质量(liàng)"，需要的数据是测(cè)量各个星系(xì)的(de)光(guāng)度(dù)。

第二种是动力学质量的(de)计算，是利用(yòng)光(guāng)谱红移测量星系团中的各(gè)个星系相对于星系团(tuán)的运动速(sù)度。当测量(liàng)结(jié)果出来之后，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动力学质(zhì)量”竟然是“光(guāng)度(dù)学质量(liàng)”的(de)400倍。这意(yì)味(wèi)着，后发座星系团有(yǒu)99%的质(zhì)量消(xiāo)失了，或(huò)者说这99%的质量并不(bù)以可见光的形式所存在，我们无法看到。最诡(guǐ)异的是，在(zài)测量速度的过程中，兹威(wēi)基发现星(xīng)系团(tuán)中(zhōng)很多星系的速度比理论上要快得多，按照牛顿的(de)运动学定律(lǜ)，仅靠这些可见星系的质量所产生的引力是(shì)无(wú)法将它们束缚在星系团内的(de)，它们早就应该被(bèi)抛出星系团之外了，除非有(yǒu)一种神(shén)秘的力量在起作用(yòng)，这(zhè)种力量来源于某种隐形的(de)物质。

据此，兹维基(jī)提出了(le)这样(yàng)部分不(bù)可见的暗(àn)质(zhì)，它不(bù)发散(sàn)光、吸光、反射(shè)光，但是它们却占据着(zhe)宇宙(zhòu)中绝(jué)大部(bù)分的质量(liàng)。只是当(dāng)时的人(rén)们(men)对这样的一种说(shuō)法(fǎ)不(bù)屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗物质”这(zhè)个词(cí)才(cái)再一(yī)次出现。天文(wén)学家维拉鲁(lǔ)宾(bīn)和肯特(tè)福特在(zài)观测仙女座(zuò)星系中的(de)恒星运动。理论上来说，距离中心越远的恒(héng)星在其(qí)轨道(dào)上(shàng)的运行速度(dù)就会越慢。但(dàn)是他们观测的结果却让人感到(dào)不可思议。

随(suí)着与中心距(jù)离的(de)增加(jiā)，恒(héng)星的(de)旋(xuán)转速度几乎保持不变。可(kě)是根据牛顿的(de)万有引力(lì)定(dìng)律，在(zài)星系(xì)当(dāng)中如果没有足够大的(de)质量来吸引它(tā)们(men)，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基(jī)于(yú)这种现象(xiàng)，科学家们会(huì)使用一种相(xiāng)对标准的方法(fǎ)来(lái)解释(shì)暗物质的存在，这种方法就是测量星系当中气体(tǐ)在X轴上距离星系中(zhōng)心的距离(lí)，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常(cháng)的结果，就认为是由暗物质的力量(liàng)进(jìn)入(rù)其中。

于(yú)是科学家们通过射(shè)电望远镜测量了距离星系中心更远距离的氢元素，发现它们的旋转速(sù)度并不(bù)符合牛顿的力(lì)学定律。我们的(de)太阳系(xì)也不例外，太阳(yáng)系位于银河(hé)系的第三悬臂之上，距离银(yín)河系(xì)中(zhōng)心2.6万光(guāng)年，根据(jù)万有引力定律进行(xíng)计算，太阳系的运行速度(dù)应该是(shì)160千米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这个实际(jì)速(sù)度远(yuǎn)远大于(yú)理论速度，那么产(chǎn)生(shēng)以上这种向心加速度(dù)的(de)原因很可能就(jiù)是存在着一种(zhǒng)我(wǒ)们看不到的物质，是这些(xiē)暗物质(zhì)的引力效(xiào)应将星系聚集在了一起。

也是从(cóng)这(zhè)时(shí)开始，越来越多的研究(jiū)人员开始相信暗(àn)物(wù)质的存(cún)在。科学(xué)家根据(jù)星(xīng)系外恒星(xīng)轨道的速度(dù)，估算在(zài)星(xīng)系(xì)当中暗(àn)物质(zhì)的质(zhì)量占整个(gè)星系质(zhì)量的85%。但是，暗物质(zhì)并不是(shì)唯一可以(yǐ)解释这个现(xiàn)象的原(yuán)因。在一项(xiàng)新(xīn)的研究当中，科学(xué)家们发现(xiàn)，几(jǐ)乎没有引力效应的(de)遥(yáo)远(yuǎn)恒星之(zhī)间(jiān)，也(yě)会出现速度上(shàng)的微(wēi)小差异。另外，天文学家(jiā)还发(fā)现了一个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离地球(qiú)大约2.5亿光(guāng)年(nián)，大(dà)小和银河系不多(duō)，但是(shì)星系当中存在的恒星数(shù)量却只有银河系的千分之(zhī)一。

所以在(zài)理(lǐ)论上，该星系必须存在(zài)暗物质，否(fǒu)则就会分崩离析。但是科学家们(men)使用(yòng)最先进的望远镜对其(qí)进(jìn)行了40个小(xiǎo)时(shí)的详(xiáng)细测量之后，发(fā)现星(xīng)系中的(de)恒星运动是可以用(yòng)正常的物质和力(lì)学(xué)定律来解释的。那么又有人提出，也许该星(xīng)系的暗物(wù)质，已(yǐ)经被附近的另一个大(dà)星系(xì)剥离了。奇(qí)怪的(de)是(shì)，它的附近(jìn)没有任何(hé)星系存在。造成这些(xiē)现象的(de)除(chú)了暗物质的假说之外(wài)，另(lìng)一(yī)种可能就是人类对(duì)引力的理(lǐ)解还不够全面(miàn)，引力很可能在(zài)不同尺度(dù)空(kōng)间中的工作方式是不(bù)同(tóng)的，这意味(wèi)着在行星(xīng)系尺度中的天体会(huì)沿(yán)着它(tā)们的轨道(dào)，按(àn)照我(wǒ)们所理解的方式运(yùn)动。但(dàn)是上升(shēng)到星系和星团的尺(chǐ)度，引(yǐn)力之间的相互作用则是不同(tóng)的方式。对于(yú)在星系团(tuán)之间(jiān)的相互作用，科学家(jiā)还引入(rù)了(le)外部场效应的概(gài)念，指的是在数百万光年的(de)规模上，巨(jù)大的质量之(zhī)间(jiān)会(huì)产生对彼此特殊的效果(guǒ)，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论成立，这意(yì)味着我们(men)需(xū)要对现在的物理定律(lǜ)进(jìn)行修正，这(zhè)些(xiē)发(fā)现也让很多(duō)人认为暗物(wù)质假说(shuō)理论(lùn)就(jiù)此终结(jié)。但是在宇宙(zhòu)当(dāng)中还有关于暗(àn)物质存在的(de)其(qí)他的理(lǐ)论证据(jù)，这些理论证据是蒙(méng)德理论(lùn)所没法解释(shì)的(de)“引力(lì)透镜(jìng)”。

径向距(jù)离为37亿光年的子弹(dàn)星(xīng)系团，由两(liǎng)个碰撞的星系(xì)团所组成，类似这样的星团(tuán)，它们大部分的普通质量都在星(xīng)系(xì)的气体当(dāng)中。当星(xīng)团(tuán)以1000万公里/小时(shí)发生碰撞(zhuàng)的时候，星际气(qì)体的相互作用就会导(dǎo)致温度的急剧升高，速度大幅降低。所以(yǐ)在理论(lùn)上，在(zài)碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团大部分(fēn)的质量将位于所(suǒ)有这些气(qì)体所在的中间区域。那么我们通(tōng)过什么来验证它(tā)的质量区(qū)域(yù)到底是不是集(jí)中在(zài)中间呢？前不久(jiǔ)，詹(zhān)姆斯韦(wéi)伯太空望远镜传(chuán)回了宇宙当中第一(yī)张全彩的(de)高清照片，在(zài)照片中我们可以明显地看(kàn)到很多(duō)星系似乎被拉伸产生了巨(jù)大的(de)形变。其实这些星系(xì)本身并不是(shì)真的被扭曲了，也不(bù)是韦(wéi)伯(bó)望远镜(jìng)出了什么问题，而是这样极遥远的天体和我们地球上的观测者之间(jiān)。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这个超大质量的东西的引力，会(huì)使(shǐ)身后(hòu)更遥远星系(xì)的光都发生了扭(niǔ)曲。这个现象(xiàng)就是引力透镜(jìng)效应。这个巨(jù)大(dà)的天体可能是超大质量的黑(hēi)洞或者(zhě)是暗(àn)物质。

所以当人们(men)对子弹星系团观测(cè)的时候(hòu)，发现它的大质(zhì)量区域并(bìng)不是在中间(jiān)，而是(shì)在两侧(cè)。所以最好(hǎo)的解释方法就是(shì)当星团发生全部的碰撞时，可被(bèi)观测到的质(zhì)量(liàng)气体被卡在(zài)了(le)中(zhōng)间，暗物质则直接通过了这个区(qū)域，并在两边形成(chéng)了引力(lì)透镜。对子弹星(xīng)系团的引力(lì)透(tòu)镜(jìng)研(yán)究(jiū)也被认为是暗物质存(cún)在的迄今(jīn)为(wèi)止最(zuì)好的理论证据。

除此(cǐ)之外，还有来自宇宙当中最古老(lǎo)的(de)光。从宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年之(zhī)后，可见光终于可(kě)以畅通(tōng)无阻(zǔ)地穿越在宇(yǔ)宙(zhòu)当中了。经过了130多(duō)亿年之后，这些光在宇宙空间背景上(shàng)留下(xià)了(le)各相同(tóng)性(xìng)的微波(bō)辐射。其中(zhōng)红色(sè)的部分表(biǎo)示温度较高的(de)区(qū)域，蓝色则表示相对较冷的区域，但(dàn)实际上(shàng)它们之间(jiān)的温差只(zhǐ)有万分之一。

科学家们通过对前(qián)景背景分离后的二值图像进行连通(tōng)域提取和标(biāo)记之后(hòu)发现，如果宇宙(zhòu)当中(zhōng)没有暗物质(zhì)，图形(xíng)看起来(lái)不应该是这样的，而随着暗物质的(de)增加，一些峰值(zhí)的幅(fú)度会减小，才变(biàn)得看起来“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微(wēi)波背景(jǐng)辐射的测量值，我们(men)需要(yào)的暗物质大约是普通物(wù)质的5倍(bèi)。这个数字与解(jiě)释星系当(dāng)中恒(héng)星运(yùn)动所需要的暗(àn)物(wù)质比(bǐ)例(lì)是一(yī)致的。这就(jiù)意味着。

用(yòng)了(le)一个简单的理论框架，就(jiù)很好地解释了(le)很(hěn)多不同的观测结(jié)果。而暗物质的(de)本质就是宇宙当(dāng)中存在着(zhe)某种(zhǒng)类型的粒子，它们不参与任何其他的(de)电磁作用，只通过引力(lì)来相互(hù)作用。所以如果能够找(zhǎo)到这种(zhǒng)粒(lì)子的(de)存在，就相当于(yú)找(zhǎo)到了(le)暗物质存(cún)在的实际证(zhèng)据。这种粒子到(dào)底(dǐ)是什么？科学(xué)家们(men)已经提出了数十种的(de)假想目标(biāo)，而(ér)要寻找(zhǎo)这些(xiē)不同的(de)目标粒(lì)子所(suǒ)需要的(de)实验方(fāng)式也(yě)不相同。在过去的(de)几(jǐ)十年当(dāng)中，人(rén)类(lèi)为(wèi)了寻找这些看不见、摸不到(dào)，几乎不(bù)会与(yǔ)常规物质(zhì)相互作(zuò)用的“暗物质”，科学家们已经进行了超(chāo)过50次的实(shí)验，却没(méi)有任何实质性的发现(xiàn)，除了(le)一(yī)个地方(fāng)，意大利(lì)的格(gé)兰萨索山，隶属于(yú)阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处(chù)的地下矿井(jǐng)当中，藏着(zhe)地球(qiú)上最大的地学实(shí)验室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层(céng)楼高(gāo)的探测器(事竟成的前面一句是什么二年级，成功金句名言短句qì)，一直致(zhì)力于(yú)寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家(jiā)声称观测到(dào)了某种信号。经过了20多年(nián)的数据收(shōu)集，人们发现了一个有趣的(de)事情。探(tàn)测率会在(zài)每年的6月(yuè)份(fèn)达到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当中每年都(dōu)是一样。一些科(kē)学家认(rèn)为这可能是人类发现(xiàn)暗物质的第一个(gè)直接(jiē)证据。

但是为(wèi)什么(me)暗物(wù)质会(huì)产(chǎn)生周期(qī)性(xìng)的年(nián)度信号呢？刚才我们讲了太阳系正(zhèng)在以(yǐ)220公里/秒的速度围绕(rào)着银(yín)河系进行移动，那(nà)么如果暗物质存在宇宙(zhòu)当中，这(zhè)意味着我们也在以这(zhè)样的速(sù)度(dù)在穿越(yuè)着暗(àn)物质流，这个过程中(zhōng)会产生相应的(de)振荡，同时地球又以(yǐ)30公里/秒的速(sù)度围绕太(tài)阳进行旋转。所以有半年的时间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银(yín)河(hé)系的方向是(shì)一致(zhì)的，而另外半年则与之相反。

而在(zài)6月(yuè)份的时候，地球与太阳的(de)方向正(zhèng)好达到(dào)完(wán)全一致(zhì)，这是理论(lùn)上地球穿越暗物(wù)质流(liú)最快(kuài)的时段。而(ér)在11月份，又恰(qià)好(hǎo)达到了最慢值。尽(jǐn)管在(zài)实际的情况中，太(tài)阳(yáng)系相对银(yín)河系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并(bìng)不(bù)影响这个理论的有效(xiào)性。

因此科学家认(rèn)为这(zhè)可(kě)以用(yòng)来解释，研究(jiū)人(rén)员们所(suǒ)观(guān)测到的周期(qī)性信号。当然也可能有其(qí)他的(de)情况，造成这(zhè)种年(nián)度周期信号(hào)的差(chà)异也可能是温度(dù)、湿(shī)度、土壤(rǎng)中的水分(fēn)、高(gāo)山(shān)上的积雪，甚至连意大利游客(kè)的数量也符(fú)合这个周期的规律。

所以(yǐ)，科学家们又(yòu)在南半球建(jiàn)立了一个几乎相(xiāng)同的实验(yàn)室(shì)，这里的季节与之(zhī)前的实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗物质流的运动特征和第一个(gè)实验室是一样的。

因此，如果在(zài)这(zhè)里(lǐ)可以得到相同的信号(hào)，就可(kě)以成为暗物(wù)质(zhì)所存在的非常有力的证据了。但是由(yóu)于这个实验(yàn)室(shì)刚刚建成(chéng)不(bù)久(jiǔ)，所(suǒ)以截至目前还无法(fǎ)提供相应的(de)数据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的望(wàng)远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷(léi)斯(sī)罗曼”，它(tā)的主(zhǔ)镜大(dà)小跟哈勃(bó)望远镜相同(tóng)，但它的(de)宽(kuān)视场仪(yí)器提供的(de)视野是哈(hā)勃(bó)红(hóng)外(wài)仪器的100倍。南希格雷(léi)斯罗曼(màn)太空望远镜其(qí)中一个关(guān)键(jiàn)的(de)用途就是探索暗物质背后的奥秘(mì)，对于探测的结果，我们(men)只能拭目以待了(le)。费(fèi)米实(shí)验室粒子天体物理中心的科学(xué)家丹琥(hǔ)珀和贾森斯特(tè)芬研究发(fā)现，如(rú)果暗(àn)物(wù)质存在，它们极有可能拥(yōng)有另一种神秘的效(xiào)应，这种暗物质效应，会(huì)支持宇宙当中(zhōng)生命(mìng)的诞生，或者说是生命(mìng)进化的一个重(zhòng)要因素。

如果这一理论得到进一步的证实，那么遍布宇宙当(dāng)中(zhōng)的(de)暗物质(zhì)会事竟成的前面一句是什么二年级，成功金句名言短句(huì)不会意味着人类并(bìng)不孤(gū)单(dān)呢？或许在宇宙当中某(mǒu)个(gè)角(jiǎo)落的行星(xīng)上(shàng)，暗物(wù)质正在通过这(zhè)样的(de)效应创(chuàng)造生命。当然，这些推论的大前(qián)提是(shì)要先找(zhǎo)到暗物(wù)质存在的实际证据。那(nà)么小伙伴们，你们觉得暗物质到(dào)底存不存在呢(ne)？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是我更新的动力！

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