宇(yǔ)宙是“人为制造”的？为何会(huì)存(cún)在科学无法解释(shì)的(de)“暗物质”？暗物(wù)质(zhì)又究(jiū)竟是什么？人类为了(le)寻找暗(àn)物质存(cún)在的证据，科学家们在过去的几十年(nián)当(dāng)中进行了超(chāo)过(guò)50次(cì)的(de)长期(qī)实验，但是却没(méi)有发现任(rèn)何的有效证据(jù)。除了一(yī)个地方，在(zài)1687年(nián)出版的自(zì)然哲学数学原理(lǐ)一书(shū)中(zhōng)，埃萨(sà)克牛顿发表了万有(yǒu)引力定(dìng)律(lǜ)，它揭示了(le)宇(yǔ)宙中天体运(yùn)动的(de)规律(lǜ)。往后的(de)几(jǐ)百年来，当天文学(xué)家们发(fā)现某些天体(tǐ)运行轨道出现异常，不(bù)符合万有引(yǐn)力定律的时候，他们就会知(zhī)道，周围一定有(yǒu)未(wèi)知的天体(tǐ)通(tōng)过引力在摄动它(tā)的(de)轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星(xīng)运行(xíng)轨道的异常，推(tuī)算并且发现了海王(wáng)星的存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王星的(de)发(fā)现都(dōu)是应用万有引力定律所取得重大天文成就的例(lì)子。但是(shì)这(zhè)些发现都是在恒星系统的尺度当中，可当(dāng)我们上升(shēng)到星(xīng)系(xì)或者是星团的尺度(dù)，事(shì)情就(jiù)开(kāi)始变得诡(guǐ)异(yì)了。

1933年(nián)，瑞士的1什么意思网络用语女生，211什么意思网络用语物理(lǐ)学家弗里茨兹威基正(zhèng)在(zài)研究和(hé)测量后发星系(xì)团的(de)质量(liàng)。这是一个(gè)由数千个星系所组成的巨(jù)大星系团，这(zhè)些星系被引力(lì)束缚在一起。测(cè)量星系团的质量一般(bān)会使(shǐ)用到两种(zhǒng)方法，当两种方(fāng)法结果(guǒ)一致(zhì)，就可以确(què)定其质量的(de)范(fàn)围。

第一种是获得其(qí)"光度(dù)学的质(zhì)量"，需要的(de)数据是(shì)测量(liàng)各个星系的光度(dù)。

第二种是动(dòng)力学质量的计(jì)算，是利用光谱红移测量星(xīng)系团中的各个星系相对于星系团的运动速度。当测量(liàng)结(jié)果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟(jìng)然是(shì)“光度学(xué)质量”的400倍。这(zhè)意(yì)味着，后发座(zuò)星系团有(yǒu)99%的质量消失了，或者(zhě)说这99%的质量并不以可(kě)见光的形(xíng)式所存在(zài)，我们无法看到(dào)。最诡异的(de)是，在测量(liàng)速度(dù)的过(guò)程(chéng)中(zhōng)，兹威(wēi)基发现星系团中很多(duō)星系(xì)的速度(dù)比理(lǐ)论上要(yào)快(kuài)得多，按照(zhào)牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星系的质(zhì)量所产生的引力是无(wú)法将(jiāng)它们(men)束(shù)缚(fù)在星系(xì)团内的，它们早就应该被抛出星(xīng)系团之外了，除非有一种(zhǒng)神秘的力量在起作用，这种(zhǒng)力量来(lái)源于某种隐形的(de)物(wù)质。

据此，兹维(wéi)基提(tí)出了这样部分不可见的暗质(zhì)，它不发散光、吸光、反射光，但是(shì)它们却占据着(zhe)宇宙(zhòu)中绝大部分的(de)质量。只是当时(shí)的人们对这样的(de)一种说法不屑一顾(gù)。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次出现(xiàn)。天文学家(jiā)维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在(zài)观测仙女(nǚ)座星系中的(de)恒(héng)星运动。理论(lùn)上(shàng)来说，距离中心越远的恒星在(zài)其轨(guǐ)道上的运行速度就(jiù)会越慢(màn)。但是(shì)他们观测的结(jié)果(guǒ)却(què)让人(rén)感到不可思议(yì)。

随(suí)着与中心距离(lí)的增加，恒(héng)星的旋转速度几乎(hū)保持不变。可是(shì)根据牛顿的万有(yǒu)引力定律，在(zài)星(xīng)系当中如果(guǒ)没(méi)有足够大的(de)质量来吸引它们(men)，这(zhè)些(xiē)外(wài)围的恒星早就被甩到宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。基于(yú)这种现(xiàn)象，科学家(jiā)们会(huì)使用(yòng)一种相对标准的方法来解释暗(àn)物质的存在，这种(zhǒng)方法就是测量星系当中气体在X轴上距离(lí)星系中(zhōng)心的(de)距(jù)离，以1什么意思网络用语女生，211什么意思网络用语及(jí)在(zài)Y轴(zhóu)上气体的旋转(zhuǎn)速(sù)度。如果出现异常(cháng)的(de)结果(guǒ)，就认(rèn)为是由暗(àn)物质的力量进入其中。

于(yú)是科学(xué)家(jiā)们通过(guò)射电望远镜测量了距离星系中(zhōng)心更远距离(lí)的氢(qīng)元素，发现(xiàn)它们的旋转速度并不符合牛顿(dùn)的力(lì)学定(dìng)律。我们的太阳系(xì)也不例外，太(tài)阳系位于银河系的第三悬臂之上，距离银河系中(zhōng)心2.6万(wàn)光年，根据万有引力定律(lǜ)进(jìn)行计算，太阳系(xì)的运行速(sù)度应该(gāi)是160千米/秒，但(dàn)实(shí)际上，太阳系正在(zài)以220千米(mǐ)/秒的速(sù)度围绕银河系旋转，这个实(shí)际速度(dù)远远大于理论速(sù)度，那么(me)产生以上这(zhè)种向心加速度的(de)原因很可能就是(shì)存在着一种我们看不到的物质(zhì)，是这些暗物(wù)质的(de)引(yǐn)力效(xiào)应(yīng)将星(xīng)系聚集在了一起。

也是从(cóng)这时开始(shǐ)，越来越(yuè)多的研究人员开始相信暗物质的(de)存在。科学(xué)家根据星系(xì)外恒(héng)星轨道的速(sù)度(dù)，估算在星系当中(zhōng)暗物质的质量占(zhàn)整个星系质量的85%。但是，暗(àn)物(wù)质(zhì)并不是唯一可以(yǐ)解释这个现象的原因。在一项新的(de)研究当中，科学家们(men)发现，几乎没有引力效应的遥远恒星之间，也(yě)会出现速(sù)度(dù)上的微小差异。另外，天文(wén)学家还发现(xiàn)了一个反常(cháng)的(de)星(xīng)系，叫做Agc114905。这个(gè)星系距离地(dì)球大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河系不多，但是星系当中(zhōng)存在的恒星(xīng)数量却只有银河(hé)系的千分之(zhī)一。

所(suǒ)以在理论上，该星系必须存(cún)在(zài)暗物质，否则(zé)就会分崩(bēng)离析。但是科学(xué)家们使用最(zuì)先(xiān)进的望远镜对其进行了40个小时的详细测量之(zhī)后，发现(xiàn)星系中(zhōng)的(de)恒星运动是可(kě)以用正常的物质和力学定律(lǜ)来解释的。那(nà)么又有人提出，也许该星系的暗物质，已(yǐ)经被(bèi)附近(jìn)的另一个(gè)大星系剥(bō)离了(le)。奇怪(guài)的是，它的(de)附近(jìn)没(méi)有任何星系存在。造(zào)成这(zhè)些现象(xiàng)的除了暗物质的假说(shuō)之外，另一种(zhǒng)可能就是人(rén)类(lèi)对引力的(de)理(lǐ)解还(hái)不够(gòu)全面，引(yǐn)力很可能在不同尺度空间中的工(gōng)作方式是(sh1什么意思网络用语女生，211什么意思网络用语ì)不同的，这意味着在(zài)行星系尺度中的天体会沿着它们(men)的轨道，按照我(wǒ)们所理解(jiě)的(de)方式运(yùn)动。但是上升到星系和星团的尺度(dù)，引力之间的相(xiāng)互作用则是不同的方式(shì)。对于在(zài)星系团之间的(de)相互作用，科学(xué)家(jiā)还引入了外部(bù)场效应的概念，指的(de)是在数百万光年的规模上，巨大的(de)质量之间会产(chǎn)生对彼(bǐ)此特殊的效(xiào)果，这个理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成立(lì)，这意味(wèi)着我们需要(yào)对现在的物理定(dìng)律进(jìn)行修(xiū)正，这些(xiē)发(fā)现也让很多人认为暗(àn)物质(zhì)假说理论就此(cǐ)终(zhōng)结。但是在宇(yǔ)宙当中还(hái)有(yǒu)关于暗物质存在的其他的理论证据，这些理论(lùn)证(zhèng)据是蒙(méng)德(dé)理论所没法解(jiě)释(shì)的(de)“引力透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞(zhuàng)的(de)星系团所组成，类似这样的星团，它们(men)大部分(fēn)的(de)普通(tōng)质量都在星(xīng)系的气体当中。当星(xīng)团(tuán)以1000万公里(lǐ)/小时发(fā)生(shēng)碰撞的时候，星际气体的(de)相互(hù)作用就会导致温度(dù)的急剧(jù)升高，速度大幅降低。所以(yǐ)在理论上(shàng)，在碰撞之(zhī)后，子弹(dàn)星系团大部分(fēn)的质量将(jiāng)位于所有这些气体(tǐ)所在的中间(jiān)区域。那么我们通过什么来验证(zhèng)它的质量区域到底是不是集中(zhōng)在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太(tài)空(kōng)望(wàng)远镜传回了宇宙(zhòu)当(dāng)中第一张全彩的高清照(zhào)片(piàn)，在照片中我们可以明显地看到很多星系似乎被拉伸(shēn)产(chǎn)生(shēng)了(le)巨大(dà)的形变。其(qí)实这(zhè)些星系本身(shēn)并(bìng)不是真的(de)被扭曲了，也(yě)不(bù)是韦(wéi)伯(bó)望(wàng)远镜出了什么问(wèn)题，而是这样极(jí)遥(yáo)远的天体和我们地(dì)球上的观测者(zhě)之间。被一个质量超级巨大的(de)天体遮挡，这个超大质量的东西的引力(lì)，会使身后更遥远星系的光都发生了扭曲。这个现象就是引力透镜效(xiào)应。这个巨大的天体可能(néng)是超大质(zhì)量的黑洞或者是暗物质。

所以当(dāng)人们对子(zi)弹星(xīng)系团观(guān)测的时候，发(fā)现它(tā)的(de)大质量区域并不是在中间，而是(shì)在两侧(cè)。所以(yǐ)最(zuì)好的解释方法就是当星(xīng)团发生全(quán)部(bù)的碰(pèng)撞时，可被(bèi)观测到(dào)的质量气体被卡在了中(zhōng)间(jiān)，暗物质则直接通(tōng)过了这个区域(yù)，并在两边(biān)形成了引力透镜。对子弹星(xīng)系团的(de)引力透镜(jìng)研(yán)究也被(bèi)认为是暗物质存在的迄今为(wèi)止最(zuì)好的理(lǐ)论证据。

除此(cǐ)之(zhī)外，还有来自宇宙(zhòu)当中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年(nián)之后(hòu)，可见光终(zhōng)于可(kě)以畅通无阻(zǔ)地(dì)穿越(yuè)在宇宙当中(zhōng)了(le)。经(jīng)过了130多亿(yì)年之后，这些(xiē)光在宇宙空间(jiān)背景上留下了各相(xiāng)同性的微波辐射(shè)。其中红色的(de)部分表示温度(dù)较高的区域，蓝(lán)色则表示(shì)相对(duì)较(jiào)冷的区域，但实际上(shàng)它(tā)们之间的温差只有万分之一。

科学家(jiā)们(men)通过对(duì)前景背景(jǐng)分离后的二值图像进行连通域提取和(hé)标记之(zhī)后发现(xiàn)，如果宇宙当中没有暗物(wù)质(zhì)，图形看(kàn)起来(lái)不应该(gāi)是这样的(de)，而(ér)随着暗物质的增加，一些峰值的幅度会减小(xiǎo)，才变(biàn)得(dé)看起来“和(hé)谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微波背景辐射的测量值，我们需要(yào)的暗(àn)物质大(dà)约是普通物(wù)质的5倍。这个(gè)数字与解释(shì)星系当中恒星运(yùn)动(dòng)所需要的暗物(wù)质(zhì)比例是一致的。这就意(yì)味着(zhe)。

用了一个简单的理论框(kuāng)架(jià)，就很好(hǎo)地(dì)解(jiě)释了很多不(bù)同的观测(cè)结(jié)果。而暗(àn)物质(zhì)的本(běn)质就是宇宙当中存(cún)在(zài)着某(mǒu)种类型的粒子，它们不参与任何其(qí)他的电磁作用(yòng)，只通(tōng)过引力来相互作用。所以如果能(néng)够找(zhǎo)到(dào)这种粒子(zi)的存(cún)在，就相当(dāng)于找到(dào)了暗物质存(cún)在(zài)的(de)实际(jì)证据。这种(zhǒng)粒子(zi)到底是(shì)什(shén)么？科学(xué)家们已经(jīng)提出了数十种的(de)假想目标，而要寻找这些不(bù)同的目(mù)标粒子(zi)所需要(yào)的实验方式也不相同。在(zài)过去的几十(shí)年当(dāng)中，人类为了寻(xún)找(zhǎo)这些看不见、摸不(bù)到，几乎不会与常规物质相互(hù)作(zuò)用的“暗物质”，科学家们已经进行了(le)超过50次的实验，却没有任何(hé)实质性的(de)发(fā)现，除了一个地方，意(yì)大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处(chù)的地(dì)下矿井当中，藏(cáng)着(zhe)地球上最大的地(dì)学实(shí)验室(shì)，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层(céng)楼高的(de)探测器，一直致力于寻找暗(àn)物(wù)质粒子(zi)的(de)周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观(guān)测到了某种信号。经过了20多年的数(shù)据收(shōu)集，人们(men)发现(xiàn)了(le)一个有(yǒu)趣(qù)的(de)事情。探测(cè)率会在每(měi)年的(de)6月份达到峰值，然后在11月降到(dào)最低，而且在20年当中每(měi)年都是(shì)一(yī)样。一些科学家认为这可能是人类发现暗物质的第一个直接证据(jù)。

但(dàn)是为什么暗物(wù)质会产生周(zhōu)期性的年度信号呢？刚(gāng)才我(wǒ)们讲(jiǎng)了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒的速度围(wéi)绕着银河系进行移动，那么如果暗(àn)物质存(cún)在(zài)宇宙当中，这意味着我们(men)也(yě)在(zài)以这样(yàng)的速度在穿越(yuè)着暗物(wù)质流，这个过(guò)程中会(huì)产生相应的振荡，同时地球又以(yǐ)30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有半年的时(shí)间，地(dì)球围(wéi)绕太阳的方向与太阳环(huán)绕银河系(xì)的方向是(shì)一致的，而另外半年则与(yǔ)之相反。

而(ér)在6月份的时候，地(dì)球(qiú)与太阳的方向正好达到完全一致，这是理论上地球(qiú)穿越暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到了最(zuì)慢值(zhí)。尽管(guǎn)在(zài)实(shí)际的情况中，太阳系相对银河系的(de)平面呈现了(le)60度的倾斜，但是(shì)这并(bìng)不影响这个(gè)理论的有效性。

因此科学家认为这可以用(yòng)来解释，研究人(rén)员们(men)所观测到(dào)的(de)周期性信号(hào)。当然也可能有其他的情况，造(zào)成这(zhè)种年度周期信号的差(chà)异也(yě)可能(néng)是温度(dù)、湿度、土壤中的水分(fēn)、高山上的积(jī)雪，甚至连意大利游客的数量也(yě)符合(hé)这个周期的(de)规(guī)律。

所以，科学家(jiā)们又在南半球(qiú)建立(lì)了一个几乎相同的实验室，这里的季节与之(zhī)前的实(shí)验室正好相(xiāng)反，而在这里，地球穿过暗(àn)物质流的(de)运动(dòng)特征和第一个实(shí)验室是一样的(de)。

因此，如果(guǒ)在这(zhè)里(lǐ)可以得到相同的信(xìn)号(hào)，就(jiù)可以成(chéng)为暗物质所存在的非常有力的证据(jù)了。但是由(yóu)于(yú)这个(gè)实(shí)验(yàn)室刚刚建(jiàn)成不久，所以截至(zhì)目前(qián)还无法提供相应(yīng)的数据支(zhī)持。另(lìng)外，在2025年(nián)，NASA将(jiāng)会发射一台新的望远镜，这(zhè)台太空望远镜叫做“南希(xī)格雷斯罗曼(màn)”，它的(de)主镜大(dà)小跟哈(hā)勃望远镜(jìng)相同，但它的宽视场仪器提供的(de)视野是哈勃红外仪器的100倍。南(nán)希格(gé)雷斯罗曼太空望远镜其中(zhōng)一个关键的用(yòng)途就是探索暗(àn)物质背后的奥秘(mì)，对于(yú)探测的结果，我们只能拭(shì)目以待了。费米实验室粒子天体物(wù)理中心的科学家丹琥珀(pò)和(hé)贾森斯特(tè)芬研究发现(xiàn)，如果暗物(wù)质存在，它(tā)们极有(yǒu)可能拥有另一(yī)种(zhǒng)神秘的效应(yīng)，这种暗物质效应，会支持宇宙当(dāng)中生命的诞生，或者说(shuō)是生命进(jìn)化的(de)一(yī)个重(zhòng)要因素。

如果这一理(lǐ)论(lùn)得到进一(yī)步的(de)证实，那么遍布宇宙(zhòu)当中的暗物质会不(bù)会意味(wèi)着人类(lèi)并(bìng)不孤单(dān)呢？或许(xǔ)在宇宙当中某个(gè)角落(luò)的行(xíng)星上，暗物质正在通(tōng)过这样的效应创造生命。当然，这些(xiē)推论的大前提是要先(xiān)找到暗物质存在的实际(jì)证(zhèng)据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到底存(cún)不存在呢(ne)？喜欢请点赞，你(nǐ)的支持(chí)是我更新(xīn)的动力！

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