宇宙是(shì)“人为制造”的？为何会(huì)存在科(kē)学无法解释的“暗物(wù)质”？暗物质又究竟是什么？人(rén)类(lèi)为了寻找暗物质存在的证据，科学家们在过去的几十年当(dāng)中(zhōng)进行(xíng)了(le)超过50次的(de)长期实验，但(dàn)是却没有(yǒu)发现(xiàn)任何的有(yǒu)效证(zhèng)据。除了一(yī)个地方(fāng)，在(zài)1687年(nián)出版的自然哲学数学(xué)原(yuán)理(lǐ)一书(shū)中，埃(āi)萨克(kè)牛(niú)顿发表(biǎo)了(le)万有引力定律，它揭示了(le)宇宙中天体(tǐ)运动的(de)规(guī)律。往后的(de)几(jǐ)百(bǎi)年来(lái)，当天文学家们发现某些天体运行轨道出现异常，不(bù)符合(hé)万有引力定(dìng)律的时(shí)候，他们(men)就会(huì)知道，周围(wéi)一(yī)定(dìng)有未知的天(tiān)体通过(guò)引力在(zài)摄动它的轨道。比(bǐ)如在(zài)1846年，奥本勒维耶就通过天(tiān)王星运行(xíng)轨道的(de)异(yì)常，推算并且发现了海王星的存(cún)在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王星的发现都(dōu)是应用万有引力定律所(suǒ)取得重大天文成就(jiù)的例子(zi)。但是这(zhè)些(xiē)发现都是在(zài)恒(héng)星系统的尺度当中(zhōng)，可当(dāng)我(wǒ)们上(shàng)升(shēng)到星(xīng)系或者是星团(tuán)的尺度，事情就开始变得(dé)诡(guǐ)异了。

1933年(nián)，瑞(ruì)士的物理(lǐ)学家弗里茨兹(zī)威基(jī)正(zhèng)在研究和测量后发星系团(tuán)的(de)质(zhì)量。这是一个由数千个星系所组成的巨大星系团(tuán)，这些星系被引力束缚在一(yī)起。测量星系团的质量一般会使用到两种方法，当两种方(fāng)法结(jié)果一致，就可以确定其质量的范围。

第(dì)一种是获(huò)得其"光度学的质(zhì)量"，需(xū)要的(de)数据(jù)是(shì)测(cè)量各个星系(xì)的光(guāng)度。

第二种是(shì)动力学质量(liàng)的计算，是利(lì)用光(guāng)谱红(hóng)移测量星系团中(zhōng)的(de)各个(gè)星(xīng)系相对于星系团的运动速度。当测量(liàng)结(jié)果出来(lái)之后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度(dù)学(xué)质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失了，或(huò)者说这99%的质量并不以可见光的形(xíng)式所存在，我们无法看到。最(zuì)诡异的是，在(zài)测量速(sù)度(dù)的过程中，兹威基发现(xiàn)星系(xì)团中很多(duō)星系的速度比理(lǐ)论(lùn)上要快得多，按(àn)照牛顿的运动(dòng)学(xué)定律，仅靠这(zhè)些可见星系的质量所产生的引力是无法将它们束缚(fù)在星系团内的，它们早就应该(gāi)被抛出星系团之(zhī)外了，除非有(yǒu)一种神(shén)秘的力量在起作用，这种(zhǒng)力量来源于某种隐形的(de)物质(zhì)。

据此(cǐ)，兹维基(jī)提(tí)出(chū)了这(zhè)样(yàng)部分不可(kě)见的暗质，它不发散光、吸光、反射光(guāng)，但是它们却(què)占据(jù)着宇宙(zhòu)中绝大部分的质量。只(zhǐ)是当时的(de)人们对这样的一种说法不屑(xiè)一顾。

直到40年之(zhī)后(hòu)，“暗物质”这个词才再一(yī)次出(chū)现。天(tiān)文学(xué)家维(wéi)拉鲁宾和肯特(tè)福特在(zài)观测(cè)仙女(nǚ)座星(xīng)系中的恒星(xīng)运动(dòng)。理论上(shàng)来说，距离(lí)中心越远(yuǎn)的(de)恒(héng)星在其轨道上的运(yùn)行速(sù)度就会越慢。但是他们观测(cè)的结果却让(ràng)人感到不可(kě)思议。

随着与中心距(jù)离的增(zēng)加，恒星的旋(xuán)转速度(dù)几(jǐ)乎保持不变。可是根据(jù)牛顿的万有引力定律，在星系(xì)当中如果没有(yǒu)足(zú)够(gòu)大(dà)的质量来吸引它(tā)们，这(zhè)些外(wài)围的恒星(xīng)早就被甩到宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)了。基于(yú)这种现象，科学(xué)家们会使用(yòng)一种相对标准的(de)方法来(lái)解释暗物(wù)质的(de)存在，这(zhè)种方(fāng)法就(jiù)是测量星(xīng)系当中气体在X轴上距离星系中心的距离，以及(jí)在Y轴(zhóu)上(shàng)气(qì)体的旋转速度。如果出现异常的结(jié)果，就(jiù)认为是由暗物质的力量进(jìn)入其中。

于是科学家(jiā)们通过射电望远(yuǎn)镜测量(liàng)了距离星系中心更远距(jù)离的氢元(yuán)素(sù)，发现它们的旋转(zhuǎn)速度并不符合牛顿(dùn)的力学定(dìng)律(lǜ)。我们的太阳系也(yě)不例外(wài)，太阳(yáng)系(xì)位于银河系的第(dì)三悬臂之上，距(jù)离(lí)银河(hé)系中心2.6万光年，根据万有引力定律进行计算(suàn)，太阳系的运行速度(dù)应该是160千米(mǐ)/秒，但(dàn)实际上，太阳(yáng)系正在(zài)以(yǐ)220千米/秒的速度围(wéi)绕银河系(xì)旋转，这个实际速(sù)度远远大于理论速(sù)度，那么(me)产生(shēng)以上这(zhè)种向心加(jiā)速度的原因很可(kě)能就(jiù)是存在着一种(zhǒng)我们(men)看不到的物质，是这些(xiē)暗物质的(de)引力效应将星系聚集(jí)在了一起。

也是从这时开始，越来(lái)越多的研究人(rén)员开始相信暗物(wù)质的存在。科(kē)学家根据(jù)星系外恒星(xīng)轨道(dào)的速度，估算在星系(xì)当中(zhōng)暗物质(zhì)的(de)质量占整个星(xīng)系质量(liàng)的85%。但(dàn)是(shì)，暗物质(zhì)并不是唯一可以解释这个(gè)现象(xiàng)的原因。在一项新的研究当(dāng)中，科学(xué)家们发现(xiàn)，几乎没有引力效应(yīng)的遥远恒星之间，也会出(chū)现速度上的微(wēi)命运多桀和命运多舛的区别怎么读，命运多桀和命运多舛的区别是什么小差(chà)异。另外(wài)，天文学(xué)家(jiā)还发现了一个反(fǎn)常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约(yuē)2.5亿光年，大(dà)小和银河系不多，但命运多桀和命运多舛的区别怎么读，命运多桀和命运多舛的区别是什么是星系当中存在的(de)恒星数量却只有银河(hé)系的千分之(zhī)一。

所以在理论上，该星(xīng)系(xì)必须存在(zài)暗物质，否则就(jiù)会分崩(bēng)离(lí)析(xī)。但是科(kē)学家们使用最先(xiān)进的望远(yuǎn)镜(jìng)对其进行了40个小时的详(xiáng)细测量之(zhī)后，发现星系中的恒(héng)星运动是可(kě)以(yǐ)用正常(cháng)的(de)物(wù)质和力学定律来(lái)解释的。那么又有人(rén)提(tí)出，也许该星系(xì)的暗物质，已经被附(fù)近的(de)另一个大星系剥(bō)离了(le)。奇怪的是，它的附近没有任何星系存在(zài)。造成这些现(xiàn)象(xiàng)的除了(le)暗物(wù)质的假说之外，另一种可能就(jiù)是人(rén)类对引(yǐn)力的理解还不(bù)够全面，引力很可能(néng)在不同尺度(dù)空间中的工(gōng)作方式是(shì)不同的，这意味着在(zài)行星系尺度中(zhōng)的天(tiān)体会沿(yán)着它们的轨(guǐ)道(dào)，按照我们所(suǒ)理解的方式运动。但是上(shàng)升到星(xīng)系(xì)和星团(tuán)的尺度，引(yǐn)力之间的(de)相互作用则是不(bù)同(tóng)的方式。对于在星系团之间的相互(hù)作用，科学家还引入(rù)了外部场效应的概念(niàn)，指的是在(zài)数百万光年的(de)规模(mó)上，巨大的质量之间会产生对彼此特殊(shū)的(de)效果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论(lùn)成(chéng)立(lì)，这意味着我们(men)需(xū)要(yào)对现在的物理定律进行(xíng)修正，这些发现也让很多人认为暗(àn)物质假说(shuō)理(lǐ)论就(jiù)此终(zhōng)结。但(dàn)是(shì)在宇(yǔ)宙(zhòu)当中还有关于暗物(wù)质存在的其他的理论证据(jù)，这些理论证据是蒙德理论所没法解释的“引力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年(nián)的(de)子(zi)弹星(xīng)系(xì)团，由两(liǎng)个碰撞的星系团所(suǒ)组成，类似这(zhè)样的星(xīng)团，它们大部分(fēn)的(de)普通质量都在星系的(de)气体当中。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时(shí)发生碰撞的(de)时候，星(xīng)际气(qì)体的相互作用就会导致(zhì)温度的(de)急剧升高，速(sù)度大幅(fú)降(jiàng)低(dī)。所以在理论上，在(zà命运多桀和命运多舛的区别怎么读，命运多桀和命运多舛的区别是什么i)碰撞之后，子(zi)弹星系(xì)团大部(bù)分的质量将(jiāng)位于所有这些气体所在的中间区(qū)域。那么我们通过什么来验证它的质(zhì)量区域到(dào)底(dǐ)是不是集(jí)中在中间呢？前不(bù)久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太(tài)空(kōng)望远镜传回了宇宙当中第(dì)一(yī)张全(quán)彩的高(gāo)清照片，在照片中我们可以(yǐ)明显地看到很多星系(xì)似乎被(bèi)拉伸产生了巨大(dà)的形变。其实(shí)这些星系本身并不是真的被扭(niǔ)曲(qū)了(le)，也不是(shì)韦伯望(wàng)远(yuǎn)镜出了什么问题，而是(shì)这样极遥远的天(tiān)体和我们地球上的(de)观测者之间(jiān)。被一个质量超级巨(jù)大的天体(tǐ)遮挡，这个(gè)超大(dà)质量的(de)东西的引力，会(huì)使身后更遥(yáo)远星系的光都发(fā)生了扭(niǔ)曲。这个现象就是引力透镜效应。这个(gè)巨大的天体可能是超大质(zhì)量的(de)黑洞或者(zhě)是(shì)暗(àn)物质。

所以当人(rén)们对子弹星(xīng)系团观测的(de)时候，发现它(tā)的大质(zhì)量(liàng)区域并不是在中(zhōng)间，而是在两(liǎng)侧。所以最好的(de)解(jiě)释方法(fǎ)就是(shì)当星团(tuán)发生全部的(de)碰撞时，可(kě)被观测到的质量气体被卡在(zài)了(le)中间，暗物(wù)质则直(zhí)接通过了这个(gè)区(qū)域，并在两边(biān)形成了(le)引(yǐn)力透(tòu)镜。对子弹(dàn)星系(xì)团的引力透镜研究也被认为(wèi)是暗(àn)物质存(cún)在(zài)的迄今(jīn)为(wèi)止最好的理论(lùn)证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开(kāi)始(shǐ)，38万年之后，可见光终于可以畅通(tōng)无(wú)阻地穿(chuān)越在(zài)宇宙当(dāng)中了。经过了130多亿年(nián)之后，这些光在宇(yǔ)宙(zhòu)空间(jiān)背景上留下了各相同(tóng)性(xìng)的微波辐射。其(qí)中红色的部分表示温度较高的区(qū)域，蓝色则表(biǎo)示相(xiāng)对(duì)较冷的区域，但实际上它们之间(jiān)的温差只有万(wàn)分之一。

科学家(jiā)们通过对前(qián)景背(bèi)景分离(lí)后的二值图像(xiàng)进行连(lián)通(tōng)域提取(qǔ)和标记之后发现，如果宇宙(zhòu)当中没(méi)有暗物质，图形看起来不(bù)应该是这样的，而随着暗(àn)物(wù)质的增加，一些峰(fēng)值的幅度会减小，才变得(dé)看起来“和(hé)谐”。为了匹配(pèi)宇宙(zhòu)微(wēi)波背景辐射的测量值，我(wǒ)们需要的暗物(wù)质大约是普通物质(zhì)的5倍。这个数(shù)字与解释星(xīng)系当中恒星运动所需要的暗物质比例是(shì)一致的。这就(jiù)意味着。

用了(le)一(yī)个简单(dān)的理论框架，就很好地解(jiě)释了很多不(bù)同(tóng)的(de)观测(cè)结果。而暗物(wù)质的本质就是(shì)宇宙当中存在着某种类型的粒子，它们不参与任何其他(tā)的电磁作用(yòng)，只(zhǐ)通过引力来相互(hù)作用。所以如果能(néng)够找(zhǎo)到这种粒子(zi)的存在，就相(xiāng)当于找到了暗物质存在的实际证据。这种粒子(zi)到底是什(shén)么？科(kē)学(xué)家们已(yǐ)经(jīng)提(tí)出了数十种(zhǒng)的假想目标，而要寻找这些不同的目标粒(lì)子(zi)所需要的实验方式(shì)也不相同。在过(guò)去的(de)几十年当(dāng)中，人类为了寻找(zhǎo)这些看不见、摸不到，几乎不(bù)会与常规物质相(xiāng)互作用的“暗物(wù)质”，科学家们已经(jīng)进行了超(chāo)过50次的实验，却没(méi)有(yǒu)任何(hé)实质性(xìng)的发现，除了一个地(dì)方，意大(dà)利(lì)的(de)格兰萨索山，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当(dāng)中，藏着地球上最大(dà)的地学实验室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有(yǒu)一个(gè)三层楼(lóu)高的探(tàn)测器，一直致(zhì)力于寻找暗物质粒子(zi)的周(zhōu)期性震荡。

自1997年以来，这里的(de)科学家声称观测到了某种信号。经(jīng)过了20多年的数据收集，人们发现了一个(gè)有趣的事(shì)情(qíng)。探测率会在每年的6月份达到(dào)峰值，然后在(zài)11月降到最低，而且在20年(nián)当(dāng)中每年都是(shì)一样。一些科(kē)学家认(rèn)为这可能是人类(lèi)发现(xiàn)暗物质的第一个直(zhí)接证(zhèng)据。

但(dàn)是为什(shén)么暗物质会产生周(zhōu)期性的年度信号呢？刚(gāng)才(cái)我们讲了太(tài)阳(yáng)系正在以220公里/秒的(de)速度(dù)围绕着银河系进行移动，那么如果暗物(wù)质(zhì)存在宇宙当中，这意(yì)味(wèi)着我们也在以这样的速度(dù)在穿越着暗物(wù)质流，这个过程中会(huì)产生(shēng)相应(yīng)的振荡，同时地(dì)球又(yòu)以30公里/秒的(de)速度围绕(rào)太阳进行旋转。所以有半(bàn)年的(de)时(shí)间，地球(qiú)围绕太阳的方向与(yǔ)太阳环绕银河系(xì)的方向是一致的，而另外半年则与之相反。

而(ér)在6月份的时候(hòu)，地球与太阳的(de)方(fāng)向正(zhèng)好达(dá)到完全一致，这是理论上地球穿(chuān)越暗物(wù)质(zhì)流最(zuì)快的时段(duàn)。而在11月份，又恰好达到(dào)了最慢值(zhí)。尽管在(zài)实际(jì)的情况(kuàng)中，太阳系相对(duì)银河系的(de)平面呈现(xiàn)了60度的倾斜(xié)，但(dàn)是这(zhè)并不影响这个(gè)理论的有(yǒu)效性。

因此(cǐ)科学(xué)家(jiā)认为(wèi)这可以用来解释，研(yán)究人员们所观(guān)测到的周期性信号(hào)。当然(rán)也可能有其(qí)他的情况(kuàng)，造(zào)成这(zhè)种年(nián)度(dù)周期信号的差异(yì)也可能是温(wēn)度、湿度、土壤(rǎng)中的水分(fēn)、高山(shān)上的积雪(xuě)，甚至连意大利游客(kè)的数量也符合这个周(zhōu)期的规律。

所以，科学家们(men)又(yòu)在南半球建立了一(yī)个几(jǐ)乎相(xiāng)同的实验室，这里的季节与之前的实(shí)验(yàn)室正好(hǎo)相反，而在(zài)这里，地球穿过暗(àn)物质流的运(yùn)动(dòng)特征和第一个(gè)实验(yàn)室是一样的。

因此，如果(guǒ)在(zài)这里可以(yǐ)得到相(xiāng)同(tóng)的信号，就(jiù)可(kě)以(yǐ)成(chéng)为暗物质所存在的(de)非常(cháng)有力的证(zhèng)据了。但是由于这个(gè)实验室刚刚建成不久(jiǔ)，所(suǒ)以截至目前还无法提供相应(yīng)的(de)数据(jù)支(zhī)持(chí)。另(lìng)外(wài)，在2025年(nián)，NASA将(jiāng)会发(fā)射(shè)一台新的(de)望(wàng)远镜，这(zhè)台(tái)太空望远镜(jìng)叫做(zuò)“南(nán)希格雷(léi)斯罗(luó)曼”，它(tā)的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽(kuān)视场仪器提供的(de)视(shì)野是哈勃红外(wài)仪器的100倍。南希格雷斯罗曼(màn)太空(kōng)望远(yuǎn)镜其中一个关键的用途就是探索暗物质背后的奥秘，对于探测的结(jié)果，我(wǒ)们只(zhǐ)能拭目以待了。费米实验室粒子天体(tǐ)物理中心的科学家丹琥(hǔ)珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗(àn)物质存(cún)在，它们极有可能(néng)拥有另一(yī)种神秘的效应，这种暗物质效应，会支持(chí)宇宙(zhòu)当中(zhōng)生(shēng)命(mìng)的诞生(shēng)，或者说是生(shēng)命进化的一(yī)个(gè)重(zhòng)要因(yīn)素。

如果这一理论得到进(jìn)一(yī)步(bù)的证实(shí)，那么遍布宇宙当(dāng)中的暗物(wù)质会(huì)不会意味着(zhe)人类并不孤单呢(ne)？或许在宇宙(zhòu)当中某个角落的行星上(shàng)，暗物质正(zhèng)在通过这(zhè)样的(de)效应创造生命。当然，这些推论的大(dà)前(qián)提是要(yào)先(xiān)找到暗(àn)物(wù)质(zhì)存在的实际证据。那么(me)小(xiǎo)伙伴们，你们(men)觉得暗物质到底存不存(cún)在呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的支持是(shì)我更新的(de)动力！

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