宇宙是“人为制(zhì)造”的？为何会存在科学无法解释的“暗(àn)物(wù)质”？暗物质又究竟是什么？人类为(wèi)了(le)寻(xún)找暗(àn)物质存在的证据，科学家们在过去的几十年当中进行了超过50次的(de)长(zhǎng)期实验，但是却没有发现(xiàn)任何的有(yǒu)效(xiào)证(zhèng)据(jù)。除了一个地(dì)方，在(zài)1687年出版的自然哲学数学原理(lǐ)一书中(zhōng)，埃(āi)萨(sà)克牛顿发表了(l嫦娥五号发射时间地点在哪 嫦娥五号还在工作吗e)万有引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙中天体(tǐ)运(yùn)动(dòng)的规律。往后的(de)几百年来(lái)，当天文学家们发现某(mǒu)些天体运(yùn)行轨道出现异(yì)常，不符(fú)合万有引力定律(lǜ)的时(shí)候，他们(men)就(jiù)会知道，周围一定(dìng)有未(wèi)知的(de)天(tiān)体通过引力在摄动(dòng)它的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本(běn)勒维耶就(jiù)通(tōng)过天王星运行轨道的异(yì)常，推算(suàn)并(bìng)且(qiě)发现了海王(wáng)星的存在。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星的发(fā)现都是应用万有引(yǐn)力定律所(suǒ)取(qǔ)得重大天文成就的(de)例子(zi)。但是这些发现都(dōu)是在恒星(xīng)系统的尺度当中，可当我们上升到(dào)星系或者(zhě)是星团的尺度(dù)，事情就开始(shǐ)变(biàn)得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理(lǐ)学家(jiā)弗(fú)里茨(cí)兹威(wēi)基正在研究和测量后发星(xīng)系团的质量。这是一(yī)个由(yóu)数千个星系(xì)所组(zǔ)成的(de)巨大星系团，这些星系被引力束缚在一起。测量(liàng)星(xīng)系团(tuán)的(de)质量(liàng)一般(bān)会使用到(dào)两种(zhǒng)方法(fǎ)，当(dāng)两种方法结果一致，就可(kě)以(yǐ)确定其质量的范围。

第一种是(shì)获(huò)得其(qí)"光度学的质量(liàng)"，需(xū)要的数据是(shì)测量各(gè)个星(xīng)系的光度。

第二种是(shì)动力学(xué)质(zhì)量的(de)计(jì)算，是(shì)利用光(guāng)谱红(hóng)移测量(liàng)星系团中的各个(gè)星系相对(duì)于星系团的运动速度。当测(cè)量结果出来之后，兹(zī)威基彻底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟然是(shì)“光度学(xué)质量”的400倍。这意味着(zhe)，后发座星系团有99%的质量消失(shī)了，或者(zhě)说(shuō)这99%的质量并不以可(kě)见光的形式(shì)所存在，我们无(wú)法看到。最诡异的(de)是，在测量速度的(de)过程中，兹威基发现(xiàn)星(xīng)系(xì)团中很(hěn)多星(xīng)系的速度比(bǐ)理(lǐ)论(lùn)上(shàng)要快得多，按照牛顿的运动学(xué)定律，仅靠这些嫦娥五号发射时间地点在哪 嫦娥五号还在工作吗可见星系的质量所产生的引力是无法将它(tā)们束(shù)缚在星系团(tuán)内的(de)，它们早就应(yīng)该被(bèi)抛出星系团之(zhī)外了，除(chú)非(fēi)有一种神秘的力量在起作用，这(zhè)种力量(liàng)来源(yuán)于某(mǒu)种隐形(xíng)的物质。

据此，兹(zī)维基提出了这(zhè)样(yàng)部分不可见的暗质，它(tā)不发散光、吸光(guāng)、反射光，但(dàn)是它们(men)却占据着宇宙(zhòu)中绝大部分的质(zhì)量。只是当时的人(rén)们(men)对这(zhè)样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词(cí)才再一(yī)次(cì)出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特(tè)在观(guān)测仙(xiān)女座星系中的恒星运动。理论上来说，距离中心(xīn)越远的恒星在其轨道上的运行速度就会(huì)越慢。但是他(tā)们观测的结果(guǒ)却(què)让人(rén)感到(dào)不可思议。

随(suí)着与(yǔ)中心距(jù)离(lí)的增加，恒星的(de)旋转速度几乎保持不变。可是(shì)根据牛(niú)顿的万有(yǒu)引力定律，在星系当(dāng)中如果没(méi)有足(zú)够大的(de)质量来吸引(yǐn)它们，这些外围的(de)恒星早就(jiù)被甩到(dào)宇宙(zhòu)当中了(le)。基于这种(zhǒng)现象，科学家们(men)会使用一种相对标(biāo)准的方法来解释暗物质(zhì)的(de)存在，这种方法(fǎ)就是测(cè)量星系当中(zhōng)气体在(zài)X轴上距离星系(xì)中心(xīn)的(de)距离(lí)，以(yǐ)及(jí)在Y轴上(shàng)气体的旋(xuán)转(zhuǎn)速度。如果出现异常(cháng)的结果，就(jiù)认(rèn)为是由暗物质的力量(liàng)进入(rù)其中。

于是科学家们通过(guò)射电望远镜测量了距离星系中心更远(yuǎn)距离(lí)的氢元素(sù)，发(fā)现它们的旋转(zhuǎn)速度并不符合牛顿的(de)力学定律。我们的太阳(yáng)系也(yě)不例(lì)外(wài)，太阳(yáng)系位于银河系的第三悬臂之上，距离(lí)银河(hé)系(xì)中(zhōng)心2.6万光年(nián)，根(gēn)据万有(yǒu)引(yǐn)力定律进行计算，太阳系的运行速度应该是160千(qiān)米/秒，但(dàn)实(shí)际上，太阳系(xì)正在(zài)以220千(qiān)米/秒的速度围绕银河系旋转，这个实际速度远远大于理论速度，那么产生(shēng)以上这种向心加速(sù)度的原因很可能就是(shì)存在着一种我们看不到(dào)的物质，是(shì)这些暗(àn)物质(zhì)的引(yǐn)力(lì)效应(yīng)将星(xīng)系聚集在了一起(qǐ)。

也是(shì)从(cóng)这时开始，越来越多的研究人员开始相信(xìn)暗物质的存在。科学家根据星(xīng)系外恒星(xīng)轨(guǐ)道的速度，估算在星系当(dāng)中(zhōng)暗物(wù)质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不(bù)是唯一(yī)可以解释这(zhè)个现(xiàn)象(xiàng)的(de)原因。在一(yī)项新的研究当中，科学家们发(fā)现，几(jǐ)乎没有引(yǐn)力效应的(de)遥远恒星之间，也会出现速度上的(de)微(wēi)小差异。另外，天(tiān)文学家还发现了一个反(fǎn)常的星系(xì)，叫(jiào)做Agc114905。这个(gè)星系(xì)距离地(dì)球大(dà)约2.5亿(yì)光年，大小和银河系不多(duō)，但是(shì)星(xīng)系(xì)当中(zhōng)存在的恒(héng)星(xīng)数量却只有银河系的(de)千分(fēn)之一。

所以在(zài)理论上，该星系(xì)必须(xū)存在(zài)暗物质，否(fǒu)则就会分崩离析。但是(shì)科学家们使用最先进的(de)望远镜对(duì)其(qí)进行了40个小时的详细测量之后，发现星(xīng)系中的恒星运动是可(kě)以用正常(cháng)的物质和力(lì)学(xué)定律来解释的。那(nà)么又有(yǒu)人提出，也(yě)许(xǔ)该星系的暗物(wù)质，已经(jīng)被附近(jìn)的(de)另(lìng)一个(gè)大星系(xì)剥(bō)离(lí)了。奇怪的是(shì)，它的附近没(méi)有任何星(xīng)系存在(zài)。造成这些现(xiàn)象的除了(le)暗物质(zhì)的假说之外，另一种可能(néng)就是人类(lèi)对引力(lì)的理解还不(bù)够全(quán)面，引(yǐn)力很可能在(zài)不同尺度空间(jiān)中的工作方式是不同(tóng)的，这意(yì)味着在行星系(xì)尺度中的天(tiān)体会(huì)沿着(zhe)它们的轨道，按照我们(men)所理解的方式运动。但是(shì)上(shàng)升到星系和(hé)星(xīng)团(tuán)的(de)尺度，引力之(zhī)间的(de)相互作(zuò)用则(zé)是不同的方式。对于在(zài)星系团之(zhī)间(jiān)的(de)相(xiāng)互(hù)作用，科学家还(hái)引入了外(wài)部场效应的概念，指的是在数百万光年的规(guī)模上(shàng)，巨大的质量之间会产生对(duì)彼此特殊的效果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这(zhè)意(yì)味着我(wǒ)们需(xū)要对现在的物理(lǐ)定律进行修正，这些发现也让(ràng)很多人认为暗物(wù)质假(jiǎ)说理(lǐ)论(lùn)就此终结(jié)。但(dàn)是在宇宙当中还(hái)有关于(yú)暗物质(zhì)存(cún)在的其他(tā)的理论证据，这些(xiē)理论证据(jù)是蒙德理论所没(méi)法解释的“引力透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的星系团所组(zǔ)成，类似(shì)这(zhè)样的(de)星团，它们大部分(fēn)的普通质量都在星(xīng)系(xì)的气体当中。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞的时(shí)候，星际气体的(de)相互作用就(jiù)会导(dǎo)致(zhì)温(wēn)度的急剧升高(gāo)，速度大幅降(jiàng)低。所以在理论上，在碰(pèng)撞之后，子弹星系团大部分的质量将位于所有这些气(qì)体所在的中间区域(yù)。那(nà)么我们通过什(shén)么来验证(zhèng)它的质量区域(yù)到底是不(bù)是(shì)集中在中间呢？前(qián)不久(jiǔ)，詹姆(mǔ)斯韦伯(bó)太空望(wàng)远镜传(chuán)回了宇宙(zhòu)当中第一张全彩的高清照片，在照(zhào)片(piàn)中(zhōng)我们可以明显地看(kàn)到很多星系似乎被拉伸产生了(le)巨(jù)大的形变。其实这(zhè)些星系本身并不是(shì)真的(de)被扭曲(qū)了，也不是韦伯望远镜出了什(shén)么问(wèn)题(tí)，而是这(zhè)样极(jí)遥远的天(tiān)体和我们地(dì)球上的观测者(zhě)之(zhī)间。被(bèi)一个(gè)质(zhì)量超级巨(jù)大的天体遮挡，这个超(chāo)大质量的东西的(de)引(yǐn)力，会使身(shēn)后更遥远(yuǎn)星(xīng)系(xì)的(de)光都发生了扭曲。这个现象就是引力透镜效应。这个巨大的天体可能是(shì)超大(dà)质量的黑洞或者是暗物质。

所以当人(rén)们对子(zi)弹星系团观测的时候(hòu)，发(fā)现它(tā)的大质量区域并不是(shì)在(zài)中间，而是在两侧。所以最好的解释方法就是当(dāng)星团发(fā)生全部(bù)的碰撞时，可(kě)被观测到的质量(liàng)气体被卡(kǎ)在了(le)中间，暗物质则直接通过(guò)了这个区域(yù)，并在(zài)两边形(xíng)成了引力透镜。对子弹星系团的引力透镜研究(jiū)也被认为是(shì)暗(àn)物质存在的迄(qì)今为止最好(hǎo)的理论证据(jù)。

除此之外，还有(yǒu)来(lái)自宇宙当中最古老(lǎo)的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光(guāng)终于可以(yǐ)畅通无(wú)阻地穿越在宇宙当(dāng)中了。经过了130多(duō)亿年(nián)之后，这(zhè)些光在宇宙空间背景上留下了(le)各(gè)相(xiāng)同(tóng)性(xìng)的微波辐射(shè)。其中红色的部(bù)分表示温度较高的(de)区(qū)域，蓝色则(zé)表(biǎo)示相对(duì)较冷(lěng)的区域，但实际上它们之间的温差只有万分(fēn)之一。

科学家们通过对前景(jǐng)背(bèi)景分(fēn)离后的(de)二(èr)值图像进行连通域提取和(hé)标(biāo)记之后发(fā)现，如果宇宙当中(zhōng)没有(yǒu)暗物质(zhì)，图形(xíng)看(kàn)起来不应(yīng)该是这样(yàng)的，而随着暗物质的增加，一些峰值的幅(fú)度会减(jiǎn)小(xiǎo)，才变得看起来“和谐(xié)”。为了匹(pǐ)配宇宙微波(bō)背(bèi)景(jǐng)辐射的测量值(zhí)，我(wǒ)们需要(yào)的(de)暗物(wù)质大(dà)约(yuē)是普通物质的(de)5倍。这个数字与解释星系当中恒(héng)星运动所需(xū)要的(de)暗物质比(bǐ)例是一致的。这就意(yì)味(wèi)着(zhe)。

用了一(yī)个简单的理论(lùn)框(kuāng)架，就很好地(dì)解释了很(hěn)多不同的观测结(jié)果。而暗物质(zhì)的本质就是宇宙当中(zhōng)存(cún)在(zài)着某种类型的粒子，它(tā)们不参与任何其(qí)他的电磁作(zuò)用，只(zhǐ)通过引(yǐn)力来(lái)相互作用。所以如果能够找到这(zhè)种粒子的存在，就(jiù)相当于找到了暗物质(zhì)存(cún)在的实际(jì)证(zhèng)据。这种粒子到(dào)底(dǐ)是什(shén)么？科学家们已经提出了数(shù)十种的假想(xiǎng)目标，而要寻找这些嫦娥五号发射时间地点在哪 嫦娥五号还在工作吗(xiē)不同(tóng)的目(mù)标粒子所(suǒ)需要的实验(yàn)方(fāng)式也不相同。在(zài)过去的几十(shí)年当(dāng)中，人类为了(le)寻找这(zhè)些看不(bù)见、摸不(bù)到，几乎不会(huì)与常规物质相互作用的“暗物(wù)质”，科学家们已经进行了超(chāo)过50次的实验(yàn)，却(què)没有任何实质性(xìng)的发现，除了(le)一个(gè)地方(fāng)，意大利的格兰萨索山，隶(lì)属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处(chù)的地(dì)下(xià)矿(kuàng)井当中，藏着地球上(shàng)最大的地(dì)学实验室(shì)，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高(gāo)的探测器，一直(zhí)致力于寻找暗物质粒(lì)子的周期性(xìng)震荡。

自1997年以来(lái)，这里的科学家声称观(guān)测到了某种(zhǒng)信(xìn)号。经过了20多(duō)年的数据收集(jí)，人们发现(xiàn)了一个有趣的事情。探(tàn)测率会在每年(nián)的(de)6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年(nián)当中每年都是一样(yàng)。一些科学(xué)家认为这(zhè)可能是人类发现暗物(wù)质的第一个直接证据。

但是为什么暗物(wù)质会(huì)产(chǎn)生周期(qī)性(xìng)的年度信(xìn)号呢(ne)？刚才我们讲了太阳系正在(zài)以220公里/秒的速度围绕(rào)着银河(hé)系进行移动，那么如果(guǒ)暗(àn)物质(zhì)存在宇宙当(dāng)中，这意味着我(wǒ)们也在以这样的速度(dù)在穿越着(zhe)暗物(wù)质流，这个过程中会(huì)产生相应的(de)振(zhèn)荡，同时地(dì)球又以(yǐ)30公(gōng)里(lǐ)/秒的(de)速度围绕太阳进行旋转。所以有半年的(de)时间，地球围绕太阳(yáng)的方向与(yǔ)太(tài)阳环绕银河系的方向是一致的(de)，而另(lìng)外半年则与之(zhī)相反。

而在6月份的时候，地球与太(tài)阳的方向正好(hǎo)达到完(wán)全一(yī)致，这(zhè)是理论上地球穿越暗物质流(liú)最快的(de)时段(duàn)。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽(jǐn)管在实际(jì)的情况中，太阳系相对银河系的平面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是这并不影响这(zhè)个理论的有效性。

因此科学(xué)家认为(wèi)这(zhè)可以用(yòng)来解(jiě)释，研究人员们所观测到的周期性信号。当(dāng)然也可能有其(qí)他的情况，造(zào)成这种年度周期(qī)信号的差(chà)异也(yě)可能是(shì)温度(dù)、湿度、土壤中的(de)水分、高山上的(de)积雪，甚(shèn)至连意(yì)大利游客的(de)数量也符合这个周期的(de)规律。

所以，科学家们又(yòu)在(zài)南半球建立(lì)了一个几乎相同的实(shí)验室，这里的(de)季节与(yǔ)之前(qián)的实验室正好相反，而在这里，地(dì)球穿过暗物质(zhì)流(liú)的运动(dòng)特征和第一个(gè)实验室是一(yī)样的。

因此(cǐ)，如果在这里可以得(dé)到相同(tóng)的(de)信号，就可以成(chéng)为暗物质所存在的非(fēi)常(cháng)有力的证(zhèng)据了。但(dàn)是由(yóu)于(yú)这个实验室刚刚建成不(bù)久，所(suǒ)以截至目前还无(wú)法(fǎ)提供相应(yīng)的数据支(zhī)持(chí)。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一台新的望远镜，这台太(tài)空望远镜叫做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃(bó)望远镜相同，但它(tā)的宽视场仪器提(tí)供的视野是哈(hā)勃红外仪器的100倍。南希格(gé)雷斯(sī)罗曼太空望远镜其中一个关键(jiàn)的用(yòng)途就是探索暗物质背(bèi)后的(de)奥秘，对(duì)于探测(cè)的结果，我们只能拭(shì)目以(yǐ)待了(le)。费米实验室粒子天体物理中心(xīn)的科(kē)学家丹琥珀和贾森(sēn)斯特芬(fēn)研(yán)究发现，如(rú)果暗物质存在，它(tā)们极有可(kě)能拥有另一种神秘的效应，这种暗物质(zhì)效应，会支(zhī)持(chí)宇(yǔ)宙(zhòu)当中生命(mìng)的(de)诞生，或者说是(shì)生命进化的一个重要因素。

如果这一理(lǐ)论得到(dào)进一步的证实(shí)，那么遍(biàn)布宇宙当中(zhōng)的暗物质会不会意味着人类(lèi)并不孤单呢？或许在(zài)宇宙当(dāng)中某个角落(luò)的行星上，暗物质正(zhèng)在通过这(zhè)样(yàng)的效应创造生(shēng)命。当然，这些推论的大前提是要先找到暗物(wù)质存在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到(dào)底存不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支(zhī)持是(shì)我更新的(de)动力(lì)！

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