宇宙是“人为制造”的？为何(hé)会存(cún)在科学无法解释的(de)“暗物质”？暗(àn)物质又究竟是什么？人(rén)类为了(le)寻找暗物(wù)质存在的(de)证据，科学家们在过去的几(jǐ)十年当中进行了(le)超过(guò)50次的长期实(shí)验(yàn)，但是却没有发现任(rèn)何的(de)有(yǒu)效证据。除(chú)了(le)一个地方，在1687年出版的自然哲学数学原(yuán)理一(yī)书(shū)中，埃(āi)萨克牛顿发(fā)表了(le)万有(yǒu)引(yǐn)力定律，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往(wǎng)后的几百年来(lái)，当天文学家们(men)发(fā)现某些天体(tǐ)运行轨道出现异常，不符(fú)合万有引力定(dìng)律的时(shí)候，他们(men)就会知道(dào)，周(zhōu)围一定(dìng)有(yǒu)未知的天体通过引力在(zài)摄动它的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥(ào)本勒维(wéi)耶就(jiù)通过天王星运(yùn)行(xíng)轨(guǐ)道的异常，推(tuī)算并且发现了海王星的(de)存在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥(míng)王星的发现都是(shì)应用万有引力(lì)定律所取(qǔ)得重大天(tiān)文成就的例(lì)子。但是这些发现(xiàn)都(dōu)是在(zài)恒星系(xì)统的尺度当(dāng)中，可当我们上(shàng)升到星(xīng)系(xì)或者是星团的尺(chǐ)度，事(shì)情就开(kāi)始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家(jiā)弗里茨兹威(wēi)基(jī)正在研究(jiū)和测(cè)量后发星系团的质量(liàng)。这是一(yī)个由数千个星系所组成的巨大星系团，这些星系被(bèi)引力束缚在一(yī)起。测量(liàng)星系团的(de)质量一般会使用到两种方法，当两(liǎng)种方法结(jié)果一致，就可以确定其质量的范围。

第一种(zhǒng)是获得(dé)其"光度学的质量"，需要(yào)的数据是测量各个星系的(de)光(guāng)度。

第二(èr)种(zhǒng)是动力学质量的计(jì)算，是利用光谱红移测量星(xīng)系团中的各(gè)个星(xīng)系相(xiāng)对于(yú)星系团的运动速度。当测量结(jié)果出来之后，兹(zī)威(wēi)基彻底(dǐ)懵了，“动力(lì)学(xué)质量”竟然是“光度学质量(liàng)”的400倍(bèi)。这意味着(zhe)，后发座(zuò)星(xīng)系团有99%的(de)质量(liàng)消失了，或者说(shuō)这99%的质量并不(bù)以可见光的形(xíng)式所存在，我(wǒ)们(men)无法看到。最(zuì)诡异的是，在测量(liàng)速度的过(guò)程(chéng)中，兹威基发现星(xīng)系(xì)团中很(hěn)多星系的速度比理论上要(yào)快得(dé)多，按照牛(niú)顿(dùn)的运动学定(dìng)律，仅靠这些可见星系的(de)质(zhì)量所产(chǎn)生的引(yǐn)力是无(wú)法将(jiāng)它们(men)束缚在星系团(tuán)内的，它们(men)早就应该被抛出星系团之外了(le)，除非有(yǒu)一(yī)种(zhǒng)神秘的力量在(zài)起作用(yòng)，这(zhè)种(zhǒng)力量来源(yuán)于某种(zhǒng)隐形的物质。

据此(cǐ)，兹维基提出了这样部分不可见的暗(àn)质，它不发散光、吸光、反射光，但是它(tā)们却占据着(zhe)宇宙中(zhōng)绝大部分的质量。只(zhǐ)是当(dāng)时的人们对这样的一种说法不屑一顾(gù)。

直到(dào)40年(nián)之后，“暗物质”这个(gè)词才再一次出现。天文学家(jiā)维拉鲁宾和肯特福特在观(guān)测仙女座(zuò)星系(xì)中的(de)恒星运动。理论上来说(shuō)，距离(lí)中心越远的恒星在其(qí)轨道上的运行速度(dù)就会越慢。但(dàn)是他(tā)们观测的结果却让(ràng)人感到(dào)不可思议。

随着与中心距(jù)离的(de)增加(jiā)，恒星的旋转速度几(jǐ)乎保持不变。可(kě)是根据牛顿的万(wàn)有(yǒu)引(yǐn)力定(dìng)律，在星系当中(zhōng)如果没有(yǒu)足够大的质量来吸引它(tā)们，这(zhè)些外围的恒星早就被甩到宇宙当中了(le)。基于这种现(xiàn)象，科学家们(men)会使用一种相对标准(zhǔn)的方法来解释暗物(wù)质的存在，这种方法就(jiù)是测量星系当(dāng)中气体在X轴上距(jù)离星(xīng)系(xì)中心的(de)距离，以及在(zài)Y轴上(shàng)气(qì)体的旋转速度。如果出(chū)现异(yì)常的结果(guǒ)，就认为是由暗物(wù)质的力量进入其中(zhōng)。

于是科学家(jiā)们(men)通(tōng)过射(shè)电望(wàng)远镜测量(liàng)了(le)距离星系中心更远距离的氢元素，发现它(tā)们的(de)旋转速度(dù)并不符合牛顿的力学定律(lǜ)。我们(men)的(de)太(tài)阳系也不例外(wài)，太阳(yáng)系位于银(yín)河系的(de)第三悬臂之上(shàng)，距离银河系(xì)中心2.6万(wàn)光年，根据万有引力定律进行计算，太阳系的(de)运行速度应该(gāi)是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳(yáng)系正(zhèng)在(zài)以220千米/秒的(de)速度围绕银(yín)河系旋转，这个实际速度(dù)远远大于理(lǐ)论速(sù)度，那么产生以上这种向(xiàng)心加速度的原因(yīn)很可能(néng)就(jiù)是(shì)存在着(zhe)一种我们看不到(dào)的(de)物(wù)质，是这些暗物质的(de)引力效应将星(xīng)系(xì)聚(jù)集在了一起。

也(yě)是从这时开始，越来(lái)越多的研究人(rén)员开始相信暗物质的存在(zài)。科(kē)学家根据星系外恒星轨(guǐ)道的速度，估算在星系当中暗物质的质量(liàng)占整个星系质量的85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯一可(kě)以解释这(zhè)个现象的原因。在一项新的(de)研(yán)究(jiū)当中，科学家们发现，几乎没(méi)有引(yǐn)力(lì)效应(yīng)的遥(yáo)远恒星(xīng)之间，也会出(chū)现(xiàn)速度(dù)上的(de)微小差异。另外，天(tiān)文学家还发现(xiàn)了一个(gè)反常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离地球(qiú)大约2.5亿光年(nián)，大(dà)小和银(yín)河系(xì)不多(duō)，但是星系当中存在的恒星数量却只(zhǐ)有银河系的千(qiān)分之一。

所以在理论上，该星系必须(xū)存(cún)在暗物质(zhì)，否则(zé)就会分(fēn)崩离析。但是科(kē)学家们使用最先进的望(wàng)远(yuǎn)镜对其进(jìn)行(xíng)了(le)40个小时的(de)详细测量(liàng)之(zhī)后，发现星(xīng)系中的恒星运动是可(kě)以用正常的物质和力(lì)学(xué)定律来解释的。那么(me)又有人提出，也许该星(xīng)系的暗(àn)物质，已经被(bèi)附(fù)近的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没有任何星系(xì)存(cún)在。造成(chéng)这些现象的除了暗(àn)物质(zhì)的假说之外，另一种(zhǒng)可(kě)能就是人类对引力的理解还(hái)不够(gòu)全面，引力很(hěn)可能在不同尺度空间中(zhōng)的工作(zuò)方式是不同的，这意味着在(zài)行(xíng)星(xīng)系尺度中的天体会沿(yán)着它们(men)的轨道，按照我们所理解(jiě)的方式(shì)运动。但是上升到星系和星团(tuán)的尺度，引力(lì)之(zhī)间的相互作用则是(shì)不同的方式。对于在星系团(tuán)之间的相互作(zuò)用(yòng)，科学(xué)家还引入(rù)了外部(bù)场效应的概念，指的是在数百万(wàn)光年的规(guī)模上，巨(jù)大(dà)的质量之间会产生对彼(bǐ)此特殊的(de)效果(guǒ)，这(zhè)个(gè)理论叫做(zuò)MOND蒙德理论(lùn)。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这意(yì)味着我们需要对现在的物理定(dìng)律进行修正(zhèng)，这些发现(xiàn)也让(ràng)很多人认为暗物质假说理论就(jiù)此(cǐ)终结。但是在宇宙当中(zhōng)还有(yǒu)关于暗物质存在的其他的理论(lùn)证据(jù)，这些理论(lùn)证据(jù)是蒙德理论(lùn)所(suǒ)没(méi)法解(jiě)释的“引力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年的子弹星(xīng)系团，由两个(gè)碰撞的星系团所组成，类似这(zhè)样的星团，它们大部分的普(pǔ)通(tōng)质量都在星系的(de)气体(tǐ)当中。当星(xīng)团以1000万公里/小时发生碰撞的(de)时候，星际气体的相互作用就会导致温度的急剧(jù)升高，速度大幅降低。所以(yǐ)在理论(lùn)上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团大部(bù)分的质量将位于(yú)所有这些气(qì)体所在(zài)的中间(jiān)区(qū)域。那么我们(men)通(tōng)过什么来验证它的质量区(qū)域(yù)到底是不是集中在中间呢(ne)？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中(zhōng)第(dì)一张全彩(cǎi)的高清照(zhào)片，在照片(piàn)中我们可以(yǐ)明显(xiǎn)地看(kàn)到很(hěn)多星系似乎被拉伸产(chǎn)生了巨大(dà)的形变。其(qí)实这(zhè)些星(xīng)系本(běn)身并不是真的被扭曲了(le)，也不是(shì)韦伯望(wàng)远(yuǎn)镜出了什么问题，而是这样极遥远的(de)天(tiān)体和我们地球上的观测者之间。被一个质量超级巨大的天体(tǐ)遮挡，这(zhè)个超(chāo)大质量的东西(xī)的引力(lì)，会(huì)使(shǐ)身后更遥远星(xīng)系的光都发生了扭曲。这个现象就(jiù)是引力透镜效(xiào)应。这(zhè)个巨大(dà)的(de)天体可能(néng)是超大质(zhì)量的黑洞或(huò)者是暗物(wù)质。

所以当人(rén)们对(duì)子弹星系团观测的时候(hòu)，发(fā)现(xiàn)它的大质量(liàng)区域并不是(shì)在中间，而(ér)是在两(liǎng)侧(cè)。所(suǒ)以最好的解释方(fāng)法就是当星团发生(shēng)全部的碰(pèng)撞时，可被(bèi)观测到的质(zhì)量气体被卡(kǎ)在(zài)了(le)中间，暗物(wù)质(zhì)则(zé)直接(jiē)通过(guò)了(le)这(zhè)个区域，并在(zài)两边(biān)形成了引力透镜(jìng)。对子弹星系团的(de)引力透镜研(yán)究也被认为是暗物质存在的迄(qì)今为止最好的理论证(zhèng)据。

除此之(zhī)外，还有来(lái)自宇宙当中最古老(lǎo)的光。从宇宙(zhòu)大爆炸(zhà)开始，38万年(nián)之后，可见光终于可以畅通无阻地穿(chuān)越(yuè)在宇(yǔ)宙当中了。经(jīng)过了130多亿(yì)年之后，这些光在(zài)宇宙(zhòu)空间背(bèi)景(jǐng)上留下了各(gè)相同性的微波(bō)辐射。其中(zhōng)红色的部分表示(shì)温度较(jiào)高(gāo)的区域，蓝色则表示相对(duì)较(jiào)冷的区(qū)域，但实际上它们之间的温差只有万分之一。

科(kē)学家们(men)通过对(duì)前(qián)景背景(jǐng)分离(lí)后的二值图像进行连通域提取和标(biāo)记之后发现，如果宇(yǔ)宙(zhòu)当中没(méi)有暗物质，图(tú)形看起(qǐ)来(lái)不应该(gāi)是这样的(de)，而随着暗物质的增加，一些峰值的幅度会(huì)减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微波背景辐(fú)射的(de)测量(liàng)值，我们需要的暗(àn)物质大约是普通物质的5倍。这个数字与解释星系当中(zhōng)恒星运(yùn)动所(suǒ)需要(yào)的暗物质(zhì)比例是一致的。这就意(yì)味(wèi)着。

用(yòng)了一(yī)个简(jiǎn)单的理论框架，就很好地解释了很多不同的(de)观测(cè)结果。而(ér)暗物质的本质就是宇宙(zhòu)当(dāng)中存(cún)在着某种类型的粒子，它(tā)们不参与任何其(qí)他的电磁作用，只通过(guò)引力来(lái)相互作用。所以如果能够(gòu)找到(dào)这(zhè)种粒子(zi)的存在，就相当于找到了暗(àn831143是什么意思)物质存在的实际证据。这种粒子到底是什么(me)？科学家们(men)已经提出了数十种的假想目标(biāo)，而要(yào)寻(xún)找这些不同的目标粒子所需要(yào)的实验(yàn)方式也(yě)不相同。在过去的(de)几十年(nián)当中，人(rén)类(lèi)为了(le)寻找这些看不见、摸不到，几乎不会与常规物质相(xiāng)互作用(yòng)的“暗(àn)物质”，科学(xué)家们已经进行了超过(guò)50次的实验，却没有任何实(shí)质性的(de)发现，除了一个地(dì)方，意大(dà)利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯(sī)山(shān)脉。

在山下(xià)1400米处的地下矿井当中(zhōng)，藏(cáng)着地球上最(zuì)大的地学实验室(shì)，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高的(de)探测(cè)器，一直致力于寻找暗物(wù)质粒子的周(zhōu)期性震荡。

自1997年以来，这(zhè)里的科学家声(shēng)称观(guān)测到了(le)某种信号(hào)。经过了20多(duō)年的数据收集，人们(men)发现了一个有趣的(de)事情。探测(cè)率会(huì)在每年的6月份达到峰值，然(rán)后在11月降到最低，而(ér)且在20年当中(zhōng)每年都(dōu)是一样(yàng)。一些科(kē)学家(jiā)认为这可能(néng)是(shì)人类(lèi)发现暗物质的第一个直接(jiē)证(zhèng)据(jù)。

但是为什(shén)么暗物质(zhì)会产生周期性的年(nián)度信号呢？刚(gāng)才我们讲了太阳系(xì)正在以(yǐ)220公里/秒的速度围绕着(zhe)银河系进行移动，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意味着我们也在以(yǐ)这样的速度在穿越着暗物质(zhì)流，这(zhè)个过程(chéng)中会产生相应的振(zhèn)荡，同时地球又(yòu)以30公里/秒的速度围绕太阳进(jìn)行(xíng)旋转。所以(yǐ)有半年的时间，地球围绕太阳的(de)方向与太阳环绕银河系(xì)的方向是(shì)一致的，而(ér)另外(wài)半年则(zé)与之相反。

而(ér)在6月(yuè)份(fèn)的时候，地球(qiú)与(yǔ)太阳的方向正好(hǎo)达(dá)到完(wán)全一致(zhì)，这是理论上地球穿越暗物质流最快的时段。而(ér)在(zài)11月份，又恰好达(dá)到(dào)了最慢值。尽管在(zài)实际的情(qíng)况中，太阳系相对银河(hé)系(xì)的平面呈现了60度的(de)倾(qīng)斜，但是(shì)这并不(bù)影(yǐng)响这个理论的有效性。

因此科学家认为(wèi)这(zhè)可以(yǐ)用来解释，研(yán)究人(rén)员们(men)所(suǒ)观测(cè)到(dào)的(de)周期性(xìng)信号。当然也(yě)可能有其他的情况，造成这种年度周期信号的差异也(yě)可能是温度、湿度、土壤中的水分(fēn)、高山上(831143是什么意思shàng)的积(jī)雪，甚至连意大利游客的数量也符合这个周期的规律。

所以(yǐ)，科学家们(men)又在南(nán)半球建立了一个(gè)几乎相同的实验室(shì)，这里的季(jì)节与之前(qián)的(de)实验(yàn)室正好相反，而在这里，地球穿(chuān)过暗物质(zhì)流的运动(dòng)特(tè)征和(hé)第一个实验(yàn)室是(shì)一样的。

因此，如果在(zài)这(zhè)里可以(yǐ)得到相(xiāng)同(tóng)的信(xìn)号(hào)，就可以成(chéng)为暗物质所存在(zài)的非(fēi)常有力的证(zhèng)据了。但(dàn)是由于这个实验室刚(gāng)刚建(jiàn)成不久，所(suǒ)以截至目(mù)前还无法(fǎ)提(tí)供相应(yīng)的数据支(zhī)持(chí)。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一(yī)台新的望远镜，这台(tái)太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大(dà)小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器(qì)提供的视野(yě)是哈(hā)勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼(màn)太空(kōng)望远镜(jìng)其(qí)中(zhōng)一个关键的用途就是探(tàn)索暗物质背(bèi)后的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目以待了(le)。费米(mǐ)实验室粒子天体物(wù)理中心的(de)科(kē)学家(jiā)丹琥(hǔ)珀和(hé)贾森斯(sī)特芬(fēn)研究(jiū)发现(xiàn)，如果暗(àn)物质存(cún)在，它们极有(yǒu)可能拥有另(lìng)一种神秘的效(xiào)应，这种暗物质效(xiào)应，会(huì)支持宇(yǔ)宙当中(zhōng)生(shēng)命的诞生，或者说是生命(mìng)进化(huà)的(de)一个重(zhòng)要因(yīn)素(sù)。

如果这(zhè)一理论(lùn)得到进一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不(bù)会意味着人(rén)类(lèi)并不孤单呢？或许在(zài)宇宙当中某个角(jiǎo)落的行(xíng)星(xīng)上，暗物质(zhì)正在(zài)通过这样的效应创造(zào)生命。当(dāng)然，这些(xiē)推论(lùn)的大(dà)前提是要先找到(dào)暗物(wù)质存在的实(shí)际证据。那么小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗物质到(dào)底存不存在(zài)呢？喜(xǐ)欢(huān)请点赞，你的(de)支持是我更新的动力！

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