宇宙是“人为制造(zào)”的？为何会(huì)存在科(kē)学无(wú)法(fǎ)解(jiě)释的“暗(àn)物质”？暗物质(zhì)又(yòu)究(jiū)竟是什么？人类为了寻找暗物质存在的证据(jù)，科学家们在过去的几(jǐ)十年(nián)当中进(jìn)行了超过50次的长(zhǎng)期(qī)实验，但是(shì)却没有发(fā)现任何的有效证据(jù)。除了一个地(dì)方，在1687年出版的(de)自然哲学数学(xué)原理(lǐ)一书中(zhōng)，埃萨(sà)克牛(niú)顿(dùn)发(fā)表了万(wàn)有引力(lì)定(dìng)律(lǜ)，它(tā)揭(jiē)示了宇宙中天体运动的规律。往后的几百(bǎi)年来，当天(tiān)文学家们发现(xiàn)某(mǒu)些(xiē)天体(tǐ)运行轨(guǐ)道出现异常，不符合万有(yǒu)引力(lì)定律的(de)时候，他(tā)们就会知道，周(zhōu)围一定(dìng)有未知的天体通过引力在(zài)摄(shè)动它的轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行轨道的异常，推算并且(qiě)发现(xiàn)了(le)海王(wáng)星的(de)存(cún)在(zài)。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发现都(dōu)是应用万有(yǒu)引力定律(lǜ)所取得重(zhòng)大(dà)天(tiān)文成就的例子。但是这些发现(xiàn)都(dōu)是(shì)在恒星(xīng)系(xì)统的尺度当中，可当我(wǒ)们(men)上(shàng)升到星系或者(zhě)是星团的尺度，事情(qíng)就开始(shǐ)变得诡异了(le)。

1933年(nián)，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正在研(yán)究和测(cè)量后发星系(xì)团(tuán)的质量。这是一个由数千个星(xīng)系所组成(chéng)的巨大(dà)星系团，这些(xiē)星系(xì)被引力束缚在(zài)一起。测(cè)量星系团的质量一般会使用到两(liǎng)种方法，当两种方法结果一致，就可以确定其质量的范围。

第一种是获(huò)得(dé)其"光度(dù)学的质量(liàng)"，需要的数(shù)据是测量各个星系的光度。

第二种是动力学质(zhì)量的计算，是利(lì)用光谱红移测量(liàng)星系团中的各个星系相对于星系团(tuán)的运动(dòng)速度(dù)。当测量结(jié)果出来之后，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动(dòng)力(lì)学质量”竟然是“光度学(xué)质量(liàng)”的400倍(bèi)。这意(yì)味着，后发座星系团有99%的质量消(xiāo)失(shī)了，或者(zhě)说这99%的质量(liàng)并不以可见光的形式所存在，我们无法看(kàn)到。最(zuì)诡异的是，在测量速(sù)度的过程中，兹(zī)威基发现(xiàn)星系团(tuán)中很多(duō)星系的速度比理(lǐ)论(lùn)上要快得多，按(àn)照牛顿(dùn)的运动学定律(lǜ)，仅靠这(zhè)些可见星系的质量所产生的引(yǐn)力(lì)是无法将(jiāng)它们(men)束缚(fù)在星系团内的，它们早就应该被抛(pāo)出星系(xì)团之(zhī)外了，除(chú)非(fēi)有一(yī)种神秘的力量在起作用，这种力量(liàng)来源于某种隐(yǐn)形(xíng)的(de)物(wù)质。

据此，兹维基提出了这样部分不可见的暗质(zhì)，它(tā)不发(fā)散(sàn)光、吸光、反射光，但(dàn)是它(tā)们却占据着(zhe)宇(yǔ)宙(zhòu)中绝(jué)大部分的(de)质量。只是当(dāng)时(shí)的人(rén)们对这样的一种说法不(bù)屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才(cái)再一次(cì)出现。天(tiān)文学(xué)家维拉鲁宾和(hé)肯特福特在(zài)观(guān)测仙女座(zuò)星(xīng)系中(zhōng)的恒星运动。理论上来(lái)说(shuō)，距(jù)离中心越远的(de)恒(héng)星在其轨道上(shàng)的运行速度(dù)就会越慢。但是(shì)他们观(guān)测的结果(guǒ)却(què)让人感到(dào)不可思议。

随着与中心距(jù)离的增加，恒星(xīng)的(de)旋转速(sù)度几乎保(bǎo)持不变。可是根据牛顿的万有引力定(dìng)律(lǜ)，在星系当(dāng)中如果(guǒ)没有(yǒu)足够大的质量(liàng)来吸引(yǐn)它们(men)，这些外围的恒星早就(jiù)被甩到宇(yǔ)宙当中了(le)。基于(yú)这种现(xiàn)象(xiàng)，科学(xué)家们(men)会使(shǐ)用(yòng)一种(zhǒng)相(xiāng)对标准(zhǔn)的方法来解释暗物质的存在，这种(zhǒng)方法(fǎ)就是测量星(xīng)系当(dāng)中气体在X轴上(shàng)距离星(xīng)系中心的距离，以及(jí)在Y轴(zhóu)上(shàng)气体的旋转(zhuǎn)速度。如(rú)果出现异常的结果，就认为是由暗物(wù)质的(de)力量进入其中。

于是(shì)科学家们(men)通(tōng)过(guò)射电望远镜(jìng)测量了(le)距离星系中心(xīn)更远距离(lí)的氢元素，发现它们的旋转速度并不符合牛顿的力(lì)学定律。我们的太阳系(xì)也不例外(wài)，太阳系位于(yú)银河(hé)系(xì)的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根据(jù)万有引力定律进(jìn)行计算，太阳系的运(yùn)行速度(dù)应(yīng)该是160千米/秒(miǎo)，但实际上(shàng)，太(tài)阳系正在(zài)以(yǐ)220千米/秒的速(sù)度围绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实际速(sù)度远远大(dà)于理论(lùn)速度，那么产生以上(shàng)这种向心加(jiā)速度的(de)原因很可能就是存在着一(yī)种我们看(kàn)不(bù)到的物质，是这些暗物质(zhì)的(de)引(yǐn)力效应将星(xīng)系(xì)聚集(jí)在了一起。

也是(shì)从这时(shí)开(kāi)始，越来越多的研究(jiū)人员开(kāi)始相信暗(àn)物质的存在。科学家(jiā)根据星系外恒星轨道(dào)的速(sù)度，估算在(zài)星系当中暗物(wù)质(zhì)的质量占整个星系质量(liàng)的(de)85%。但是，暗(àn)物质并(bìng)不是唯一可以解释(shì)这个现象的原因。在一项新的研(yán)究(jiū)当中，科学家(jiā)们(men)发现，几乎(hū)没有引力效应的遥远恒(héng)星之(zhī)间，也会出现速度上的微(wēi)小差异(yì)。另(lìng)外，天文学(xué)家(jiā)还(hái)发现了一个反常的(de)星系，叫(jiào)做(zuò)Agc114905。这个星系距(jù)离地球(qiú)大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河系(xì)不(bù)多，但是星系当中存(cún)在的恒星(xīng)数量却只有(yǒu)银河系的千分之(zhī)一(yī)。

所以在理论上，该星系必须存在(zài)暗物质，否则就会分崩离析。但是(shì)科学家们(men)使(shǐ)用最先进(jìn)的(de)望远镜对其进(jìn)行了40个小时的详(xiáng)细测量之后，发(fā)现(xiàn)星系(xì)中的恒星运(yùn)动是可以用正常(cháng)的物质和力学(xué)定(dìng)律(lǜ)来解释的。那么又(yòu)有(yǒu)人提(tí)出，也许该星系的暗物质，已(yǐ)经被附近的另一个大星系剥离(lí)了。奇怪的是，它(tā)的附近没(méi)有任何星系存在。造成这些(xiē)现象的除(chú)了暗物质的假说之(zhī)外，另一种(zhǒng)可能就是人类(lèi)对引力(lì)的理解还(hái)不够(gòu)全面，引力很(hěn)可(kě)能在不同尺度空(kōng)间中的(de)工作方式是不同的(de)，这意(yì)味着在行星系尺(chǐ)度中的天(tiān)体会(huì)沿着它们的(de)轨(guǐ)道，按照我们所理解(jiě)的方式运动。但(dàn)是(shì)上升到星系和星(xīng)团的尺度，引力之间的相(xiāng)互作用则是不同的方式(shì)。对于在(zài)星系团之间的相互作用，科学家还(hái)引入了外(wài)部(bù)场效应的概念，指的是在数百万(wàn)光年(nián)的规模(mó)上，巨大(dà)的质量之间会产生对彼(bǐ)此特殊的(de)效果，这(zhè)个(gè)理论叫做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理论成立，这(zhè)意味着(zhe)我们需要(yào)对现在的(de)物理定律进行修正(zhèng)，这些发现也让很(hěn)多人认为暗物质假说理论就此终(zhōng)结。但是在宇宙当中(zhōng)还有关于暗物质(zhì)存(cún)在的其他的(de)理论(lùn)证据，这些理论证据是(shì)蒙德(dé)理日落胭脂红完整的诗句带拼音，日落胭脂红完整的诗句的意思论所没法(fǎ)解释的“引力透镜(jìng)”。

径向(xiàng)距(jù)离为37亿(yì)光年的子弹星(xīng)系团，由两(liǎng)个碰撞的星系团所组成，类似这样的星团(tuán)，它们大部分的普(pǔ)通质(zhì)量都(dōu)在星(xīng)系的气体当中。当星团以1000万(wàn)公里/小(xiǎo)时发(fā)生(shēng)碰撞的时候(hòu)，星际气体的相互作用(yòng)就会导致温度的急剧(jù)升高(gāo)，速度大幅降低。所以(yǐ)在理(lǐ)论(lùn)上，在(zài)碰撞之后，子弹星系(xì)团大(dà)部分的质量将位于所(suǒ)有这些气(qì)体所在的中间区域。那么我们通过什么来验证它(tā)的质(zhì)量区域到底(dǐ)是(shì)不是(shì)集中(zhōng)在中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太(tài)空望(wàng)远(yuǎn)镜传回(huí)了(le)宇宙(zhòu)当中第(dì)一(yī)张全彩的高(gāo)清照片(piàn)，在(zài)照片中我(wǒ)们可以明(míng)显地看到很多(duō)星(xīng)系似乎被(bèi)拉伸产(chǎn)生(shēng)了(le)巨大的形变(biàn)。其实(shí)这些星系(xì)本身(shēn)并不(bù)是真的(de)被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯(bó)望远镜出了什么问题(tí)，而是(shì)这样极遥远(yuǎn)的天体和我们地球上(shàng)的观测(cè)者(zhě)之(zhī)间。被一(yī)个质量超(chāo)级巨大的天(tiān)体遮挡，这个超大质量的东西的引力，会(huì)使身后更遥(yáo)远星系的光都发生了扭曲。这(zhè)个现象就是引力透(tòu)镜效应。这(zhè)个巨大的天体可能(néng)是超大质量的(de)黑洞或者是暗物质。

所(suǒ)以(yǐ)当人们对(duì)子弹星系团(tuán)观测的时候，发现(xiàn)它的大质量区域并不是(shì)在中(zhōng)间，而(ér)是(shì)在两侧。所(suǒ)以最好的解(jiě)释方法就是当星团发生(shēng)全(quán)部的碰撞时，可(kě)被观测(cè)到的质量气体被卡(kǎ)在(zài)了中间，暗物(wù)质则直接通(tōng)过了(le)这个(gè)区域，并在两(liǎng)边形成了(le)引力透镜(jìng)。对子(zi)弹星系(xì)团的引力透镜研究(jiū)也被认为是暗物质存(cún)在(zài)的迄今为止最好的理论证(zhèng)据。

除(chú)此之外，还有来自宇宙当中最(zuì)古老的光。从宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年之后，可(kě)见光终于可以(yǐ)畅(chàng)通无阻地穿越在宇宙(zhòu)当中了。经(jīng)过了130多亿(yì)年之(zhī)后，这些光在宇(yǔ)宙空间背景上留(liú)下了(le)各相(xiāng)同性的微(wēi)波辐射。其中(zhōng)红色(sè)的部分表示温(wēn)度较高的区域，蓝色(sè)则表(biǎo)示相对(duì)较冷的区(qū)域，但(dàn)实际(jì)上(shàng)它们之间(jiān)的温差只(zhǐ)有万分之一。

科学(xué)家们通过对(duì)前景(jǐng)背景分离后的二值图像进行连通域提取和标(biāo)记(jì)之后发现，如(rú)果宇宙当中没有暗物质，图形看起来不应该是这样的，而随着暗物(wù)质的增加，一些峰(fēng)值的幅度会(huì)减小(xiǎo)，才(cái)变得看起(qǐ)来(lái)“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微波背景辐(fú)射的测(cè)量值，我们需要的暗物(wù)质大约(yuē)是普通物质的5倍。这个数字与解释星系当中(zhōng)恒(héng)星运动所(suǒ)需(xū)要的暗物质比(bǐ)例是一致的。这就意味(wèi)着。

用了一个简(jiǎn)单(dān)的理论框架，就很好地解释了很多不(bù)同(tóng)的观测结(jié)果(guǒ)。而暗物(wù)质的本质就是(shì)宇宙(zhòu)当中存在着某种类型的粒子，它们不参与任(rèn)何其他(tā)的电(diàn)磁(cí)作用，只通(tōng)过引力来相互作用。所以如果能够找(zhǎo)到(dào)这种粒子(zi)的存在，就(jiù)相当于找到了暗物质(zhì)存(cún)在的实际证据。这种粒(lì)子到底是什么？科学家们已经(jīng)提出了数十种(zhǒng)的假想(xiǎng)目标(biāo)，而要(yào)寻找这些不(bù)同的目标粒子所需要的实验方(fāng)式(shì)也(yě)不(bù)相同。在过去的(de)几十年当(dāng)中，人类为了寻(xún)找这些(xiē)看不见(jiàn)、摸不到，几乎不(bù)会与常规(guī)物质相互作用的“暗物质”，科学家们已经(jīng)进(jìn)行了超过50次的(de)实验，却没(méi)有(yǒu)任何(hé)实质性的发现，除了(le)一(yī)个地方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏(cáng)着地球(qiú)上最大(dà)的地学实(shí)验室，这个(gè)实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层(céng)楼(lóu)高的探(tàn)测器(qì)，一(yī)直致力(lì)于(yú)寻找暗物质粒子(zi)的周(zhōu)期性震荡(dàng)。

自1997年(nián)以来，这(zhè)里的(de)科学家声称(chēng)观测到了某种信号。经过了20多(duō)年(nián)的数据收集(jí)，人们发现了一个有趣的(de)事情。探测率会在每(měi)年的(de)6月份(fèn)达到峰值(zhí)，然(rán)后(hòu)在11月降(jiàng)到最低，而且在(zài)20年当中(zhōng)每年(nián)都是一样。一些科学家认为(wèi)这(zhè)可能(néng)是人类发现暗物质的第一个直接(jiē)证据(jù)。

但是为什么暗物质会产生周期性的(de)年度(dù)信(xìn)号呢？刚才(cái)我们(men)讲(jiǎng)了太阳系正在以220公里/秒的速度围绕着(zhe)银河系进行移动，那么如果暗(àn)物质存在宇(yǔ)宙当中，这(zhè)意味着我们(men)也在以这样(yàng)的速度在穿越着暗物(wù)质(zhì)流(liú)，这个过程中(zhōng)会(huì)产生相(xiāng)应的振荡，同时地球(qiú)又(yòu)以30公里(lǐ)/秒(miǎo)的速(sù)度围绕太阳进行(xíng)旋转。所以有半年的(de)时间(jiān)，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银河系(xì)的方向是一致的(de)，而另外(wài)半年则与之相(xiāng)反(fǎn)。

而在6月(yuè)份的(de)时候，地球与太阳(yáng)的方向正好达到完(wán)全一致(zhì)，这(zhè)是理论上(shàng)地(dì)球穿越暗(àn)物(wù)质流最快的时(shí)段。而在(zài)11月(yuè)份，又恰(qià)好(hǎo)达(dá)到了最慢值(zhí)。尽(jǐn)管在实际的情(qíng)况(kuàng)中，太阳系相对银(yín)河(hé)系的平面呈现了60度的倾(qīng)斜，但是这(zhè)并不影响这个理论的有效(xiào)性。

因此科学家(jiā)认为(wèi)这可以用来解释，研究人员们所观测(cè)到的(de)周期性信(日落胭脂红完整的诗句带拼音，日落胭脂红完整的诗句的意思xìn)号。当然也可能有其他(tā)的情况，造成这种年度周期信号(hào)的差异也可能是温度(dù)、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪(xuě)，甚至连意大利游客的数(shù)量也(yě)符合这个周期的(de)规(guī)律。

所(suǒ)以，科学(xué)家(jiā)们(men)又在南半(bàn)球(qiú)建(jiàn)立了(le)一个几乎(hū)相同的实验室，这里的季节与之前(qián)的实(shí)验室正好相反，而(ér)在这里，地球穿(chuān)过暗物质流的运动特征(zhēng)和第一(yī)个实验室是一样的。

因此，如(rú)果(guǒ)在这(zhè)里可以得(dé)到相同的(de)信号，就(jiù)可以成为暗物质所存在的非常有力的证据了(le)。但是(shì)由于这个实验室刚刚建(jiàn)成不久，所以截至(zhì)目前还无法(fǎ)提(tí)供(gōng)相应的数据支持(chí)。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太空望远镜叫做“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的(de)主镜大小跟哈勃望远镜(jìng)相同，但它(tā)的(de)宽视场仪(yí)器提供(gōng)的视(shì)野是哈勃(bó)红外仪器的100倍。南希格雷斯罗(luó)曼太空望远镜其中一个关键的用途(tú)就是(shì)探索暗物质背后的(de)奥秘，对于探测的(de)结果(guǒ)，我们只(zhǐ)能(néng)拭目以待了。费米实(shí)验(yàn)室粒子(zi)天体物理中心的(de)科学家(jiā)丹琥珀和贾森斯特芬(fēn)研究发(fā)现，如果暗物(wù)质存(cún)在，它们极有可能(néng)拥有(yǒu)另(lìng)一种神(shén)秘的效应，这种暗物质(zhì)效(xiào)应，会支持宇宙当中生命(mìng)的诞生，或者说是(shì)生命进化的一个重要(yào)因(yīn)素。

如(rú)果(guǒ)这一(yī)理(lǐ)论得到进(jìn)一步的证实，那么遍布宇宙当中(zhōng)的(de)暗物质会不(bù)会意(yì)味着人(rén)类并不孤(gū)单呢？或(huò)许在宇宙当中某个(gè)角(jiǎo)落的行星上，暗物质正(zhèng)在(zài)通过这样的(de)效应创造(zào)生命(mìng)。当然，这些推论的大前提是要(yào)先(xiān)找(zhǎo)到暗物质(zhì)存在的(de)实际证据。那么(me)小伙伴(bàn)们(men)，你们(men)觉(jué)得暗物质(zhì)到(dào)底存不存(cún)在呢(ne)？喜欢请点赞，你的支持是我更新(xīn)的(de)动力！

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