宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学无法解释(shì)的“暗物质”？暗物质又究竟是什(shén)么？人类(lèi)为(wèi)了寻找(zhǎo)暗(àn)物质存在的证(zhèng)据，科学(xué)家(jiā)们在过去的几十年当中(zhōng)进行了(le)超过50次的长期(qī)实(shí)验，但是却没有发(fā)现任何(hé)的有效证据。除了一个地方，在(zài)1687年出版的自然哲学数学(xué)原理一书中，埃萨克牛顿(dùn)发表了(le)万有引力定律，它(tā)揭示了宇宙中天体运动的(de)规律(lǜ)。往后的几(jǐ)百年来，当天文(wén)学家们发(fā)现某些天体运行轨道出现异常，不符(fú)合(hé)万有引力定律的时候(hòu)，他们就会知道，周(zhōu)围如何辨别精油的好坏 精油可以当做润滑油使用吗一定有未知(zhī)的天体通过引力(lì)在摄动它的(de)轨道。比如在1846年，奥(ào)本(běn)勒维耶就通过天王(wáng)星运(yùn)行轨(guǐ)道的异常，推(tuī)算并且发现了海王(wáng)星的存在(zài)。另外(wài)，哈雷彗星、冥王星的发现(xiàn)都是应用万有引(yǐn)力定律所取得重大天文成就(jiù)的例子。但是这些发现都是在恒星系统的尺(chǐ)度(dù)当中，可当我(wǒ)们上升(shēng)到星系或者是星团(tuán)的尺度(dù)，事情就开始变得(dé)诡异了(le)。

1933年(nián)，瑞士的(de)物理学家弗里茨兹(zī)威基正在研(yán)究和测量(liàng)后发星系团的质量。这(zhè)是一个由数千(qiān)个星系所组(zǔ)成的巨大星系团，这些星系(xì)被引力束缚在一(yī)起。测量星系团的质量(liàng)一般会使用到两种方法，当两如何辨别精油的好坏 精油可以当做润滑油使用吗种(zhǒng)方法结果一致，就可以确定其质(zhì)量(liàng)的范围。

第一种是(shì)获得其(qí)"光度学的质(zhì)量"，需要的数据(jù)是测量各(gè)个星系的光度。

第二种是动力(lì)学质量的计算，是利用(yòng)光谱红移测量星系(xì)团(tuán)中的各个(gè)星系(xì)相对于星(xīng)系(xì)团的运动速度(dù)如何辨别精油的好坏 精油可以当做润滑油使用吗。当测(cè)量(liàng)结果(guǒ)出来之后，兹威基(jī)彻底懵(měng)了，“动力(lì)学质(zhì)量”竟然(rán)是“光度(dù)学质量(liàng)”的400倍。这意味着，后发座星系团有(yǒu)99%的质量消失了，或(huò)者说这(zhè)99%的质量并不以可(kě)见光(guāng)的形(xíng)式所存在，我们无法(fǎ)看到。最诡(guǐ)异的是，在测量速度的过程中，兹威基发现星系团中很多星系(xì)的速度比理论上要快得多，按照牛顿的运动(dòng)学定律，仅(jǐn)靠这些可见星系的质量所产生的引(yǐn)力是无(wú)法将(jiāng)它们束缚在星系团内(nèi)的，它(tā)们早就应(yīng)该被抛出星系团(tuán)之外了(le)，除非(fēi)有(yǒu)一种神秘(mì)的力量在起作(zuò)用(yòng)，这(zhè)种力量来源(yuán)于某种隐形的物质(zhì)。

据此，兹维基(jī)提(tí)出(chū)了这样部分不可见的(de)暗(àn)质，它不发散光、吸光(guāng)、反射光(guāng)，但是它们却占据着宇宙中绝大部分的(de)质量。只是当时的人们对这样的一(yī)种说法不屑一(yī)顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物(wù)质”这个词才再(zài)一次出现。天(tiān)文学家维拉鲁宾(bīn)和肯特福特(tè)在(zài)观测仙女座星系中(zhōng)的恒(héng)星运动。理论上来说，距离(lí)中心越远的恒(héng)星在其轨(guǐ)道(dào)上的(de)运(yùn)行速(sù)度就会(huì)越慢。但是他们观测的结果却让人感(gǎn)到不可(kě)思(sī)议(yì)。

随(suí)着与中心距(jù)离的增加，恒星的旋转速度几(jǐ)乎保持不变。可是根据牛顿的(de)万有引力定(dìng)律，在星系当中如果(guǒ)没有(yǒu)足够(gòu)大(dà)的质量来吸引它们，这些(xiē)外围的恒(héng)星早就被甩(shuǎi)到(dào)宇(yǔ)宙当中了(le)。基于这(zhè)种现象，科学家们会使(shǐ)用一种相对(duì)标准的方(fāng)法来解释暗物质的存在，这种方(fāng)法就是测量星系当(dāng)中气体在X轴(zhóu)上距离(lí)星系中心的(de)距(jù)离(lí)，以(yǐ)及在Y轴上(shàng)气体的旋转速度(dù)。如(rú)果出现异常的结果，就认为是由暗物质的力(lì)量进入其中。

于(yú)是科学家们通过射电望远镜测量了距离星(xīng)系(xì)中(zhōng)心更远距离的(de)氢元素，发现它们的旋转速度并不符合(hé)牛顿(dùn)的力(lì)学定律。我们的太阳系也不例(lì)外，太阳系位(wèi)于银河(hé)系的第三(sān)悬臂之(zhī)上，距离银(yín)河系中心(xīn)2.6万光年，根据万(wàn)有(yǒu)引力定律进行(xíng)计算，太阳系的运行速度应该是160千米(mǐ)/秒，但实(shí)际上，太阳(yáng)系正在以220千米/秒的速(sù)度围绕银河系旋转，这(zhè)个实际(jì)速度远(yuǎn)远大(dà)于理(lǐ)论速度，那么产(chǎn)生以上这种向心加速度的原因很可能(néng)就(jiù)是存在着(zhe)一种(zhǒng)我们看(kàn)不到的物质，是这些暗物(wù)质(zhì)的引力效应将星系(xì)聚集(jí)在了一(yī)起。

也(yě)是(shì)从这时(shí)开始(shǐ)，越(yuè)来越(yuè)多(duō)的(de)研究人员(yuán)开始相信暗物质的存在。科学(xué)家根据星系外恒星轨道(dào)的速度，估算在(zài)星系当中暗(àn)物(wù)质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可(kě)以(yǐ)解释这个现象的原因。在(zài)一项(xiàng)新的研究当中，科学(xué)家(jiā)们(men)发现，几乎没(méi)有引力(lì)效应的遥远恒星之间，也会出现速度上的微小差异。另外，天文学家还(hái)发现了一个反(fǎn)常的(de)星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离地球(qiú)大约2.5亿(yì)光年，大(dà)小和银河系不多，但是(shì)星系当(dāng)中存在的(de)恒(héng)星数量却只有银河系的千分之一。

所(suǒ)以在理论上，该星系必须(xū)存(cún)在暗(àn)物质，否则就(jiù)会(huì)分(fēn)崩离(lí)析。但是科学家们(men)使用最先进的望远镜对其(qí)进(jìn)行了40个小时的(de)详细测(cè)量之后，发现星系(xì)中的恒星运动是(shì)可以用正常的物质(zhì)和(hé)力(lì)学定律(lǜ)来解释的。那么又(yòu)有人提(tí)出，也许该(gāi)星(xīng)系的暗(àn)物(wù)质，已经被(bèi)附近的另一个(gè)大星系剥离了。奇怪的是，它的附(fù)近没(méi)有任(rèn)何(hé)星系存在(zài)。造成这些现象的除了(le)暗(àn)物质的假说之外，另一种可能就是人类(lèi)对(duì)引力的理解还不够全面(miàn)，引力很(hěn)可能在不(bù)同尺(chǐ)度空间中的工作方式是不(bù)同的，这意味着在(zài)行星系(xì)尺度中的天(tiān)体会沿着它(tā)们的轨(guǐ)道，按照我们所理(lǐ)解的方式运动。但是上升到星系和星(xīng)团的尺度，引(yǐn)力(lì)之间的相互作用则是不同的(de)方式。对于在星系团之间的相互作用(yòng)，科学家还引入(rù)了外部场(chǎng)效应的概念，指的是在数百万光年的规模上，巨大的质量之间会产生对彼此(cǐ)特殊的效(xiào)果(guǒ)，这个(gè)理论(lùn)叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙(méng)德理论(lùn)成立，这意味着(zhe)我们需要对(duì)现在的物理定律进行修正，这些发(fā)现也让很多人认为暗物质假说理论(lùn)就此终(zhōng)结。但(dàn)是(shì)在(zài)宇宙当(dāng)中还有(yǒu)关于暗物质存在的其他(tā)的理论证据，这些(xiē)理论证据(jù)是蒙德理(lǐ)论所没法(fǎ)解(jiě)释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的(de)子弹星系团，由两个(gè)碰(pèng)撞的星系(xì)团所组成，类似这样的(de)星团，它们大部分的普通质量都在星系的气体当(dāng)中。当(dāng)星团(tuán)以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰(pèng)撞的时候，星际气体的(de)相(xiāng)互作(zuò)用就会导(dǎo)致温度的急剧升高(gāo)，速(sù)度(dù)大幅(fú)降低(dī)。所以在理论上，在(zài)碰撞之(zhī)后，子(zi)弹星系团(tuán)大(dà)部分的质量将位于所有这些(xiē)气体(tǐ)所在的中间区域(yù)。那么我们通过什么(me)来(lái)验证它的质(zhì)量区(qū)域到(dào)底是不是(shì)集中在中间呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦(wéi)伯(bó)太空望(wàng)远镜传回(huí)了宇宙(zhòu)当中第一(yī)张全彩的高清照片，在照片(piàn)中(zhōng)我们可以明显(xiǎn)地看到很多星(xīng)系似乎被拉伸产生了(le)巨大的(de)形变。其实(shí)这些星系本身(shēn)并(bìng)不是真的被扭曲了(le)，也(yě)不是韦伯望(wàng)远镜出了什么问题，而是(shì)这样极遥远的天(tiān)体和我们地(dì)球上的观测者之间。被一个质量超级巨大的(de)天体(tǐ)遮挡，这个超(chāo)大质量的东西的引力，会使身后更(gèng)遥远星系的光都(dōu)发生(shēng)了(le)扭曲(qū)。这(zhè)个(gè)现象(xiàng)就(jiù)是引力(lì)透(tòu)镜效应。这(zhè)个巨大的天体可(kě)能是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所(suǒ)以当(dāng)人(rén)们对子弹星系(xì)团(tuán)观测的时候，发(fā)现它的大质量区域并不是在中间，而是在两(liǎng)侧(cè)。所(suǒ)以最好的解释(shì)方法就是当星(xīng)团发生全部的(de)碰撞时(shí)，可被观测到(dào)的质(zhì)量气(qì)体被卡在了(le)中间，暗物(wù)质则直接通过了(le)这个区域，并在两边形成(chéng)了引力透镜(jìng)。对子弹星系团(tuán)的引(yǐn)力透镜研究也被认为是暗物质存(cún)在的迄今为止最好的理论证(zhèng)据(jù)。

除此之外，还有来自宇(yǔ)宙当(dāng)中最古老的(de)光。从宇宙大爆炸(zhà)开始(shǐ)，38万年之后，可(kě)见光终(zhōng)于可以畅通无阻(zǔ)地穿(chuān)越(yuè)在宇宙当中了。经过(guò)了130多亿年之后，这些(xiē)光在宇(yǔ)宙空间背景(jǐng)上(shàng)留下了各(gè)相同性的微(wēi)波辐射。其中红色的部分表示温度较(jiào)高的区域，蓝色则表示相对较(jiào)冷(lěng)的区域，但实际上它们之间(jiān)的温差只有(yǒu)万(wàn)分之一。

科学(xué)家们(men)通过对前景背景分离后(hòu)的二值图像进行连通(tōng)域提取和标(biāo)记之后发现，如果宇宙(zhòu)当中(zhōng)没有暗物质，图形看起来不应该是这样的，而随着(zhe)暗物质的增加，一(yī)些峰值的幅度会减小(xiǎo)，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波(bō)背景(jǐng)辐射(shè)的测量值，我(wǒ)们需要的暗物质大约是普通物质的5倍(bèi)。这个数(shù)字与(yǔ)解释星系当中恒星运动(dòng)所需要的暗物质(zhì)比例是一致的。这就意味着。

用了一(yī)个简单的理(lǐ)论框架，就很好(hǎo)地解释了很多不同的观测结果。而(ér)暗(àn)物质的本质就是(shì)宇宙当中存(cún)在着某种类(lèi)型的(de)粒子，它们(men)不(bù)参与任何(hé)其他的电磁作(zuò)用，只(zhǐ)通过引力来(lái)相互作(zuò)用。所(suǒ)以如果能够(gòu)找到这(zhè)种粒子的存在，就(jiù)相当于找到了暗(àn)物质存在的实际证据。这种(zhǒng)粒子到底是什么？科(kē)学家们已经(jīng)提出了数十种的假想目标，而(ér)要寻(xún)找这些不(bù)同的目标粒(lì)子(zi)所需要的实验方式也不相同。在过去(qù)的几十(shí)年当(dāng)中，人(rén)类(lèi)为(wèi)了寻找(zhǎo)这些看不见(jiàn)、摸不到，几乎不会(huì)与常规(guī)物质相互作用的“暗物质”，科学家们已(yǐ)经进行了(le)超过50次的实验，却没有(yǒu)任(rèn)何实质(zhì)性的发(fā)现，除了一个地方(fāng)，意(yì)大利的格兰萨索山(shān)，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米处的地下矿井当中(zhōng)，藏着地球上最大的地(dì)学实(shí)验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三(sān)层楼高的探测器，一直致力于寻找暗物质粒子的周(zhōu)期性震荡。

自(zì)1997年以来，这里的(de)科学(xué)家声称观测(cè)到了某种信号。经过了20多年的数据收集，人们发现了一个有趣的(de)事情(qíng)。探测率会在(zài)每(měi)年的6月份达(dá)到峰值，然后(hòu)在11月降到最低，而(ér)且在(zài)20年当中每(měi)年(nián)都是一样。一些科学家认(rèn)为这可能是人类发(fā)现暗物质(zhì)的第一个直接证据。

但是为(wèi)什么暗物(wù)质会产生周期(qī)性(xìng)的年度信(xìn)号(hào)呢？刚才我们讲了太(tài)阳(yáng)系正在以220公里(lǐ)/秒(miǎo)的速度围绕着银河系进行(xíng)移(yí)动，那么如果暗物(wù)质存在宇宙当中(zhōng)，这(zhè)意(yì)味着我(wǒ)们也(yě)在以这样的速度在穿越着(zhe)暗物质流(liú)，这个过(guò)程中会产生相(xiāng)应(yīng)的(de)振(zhèn)荡，同时(shí)地球又以30公里/秒的速度围绕(rào)太(tài)阳进行旋转。所以有半年的时间，地球围绕(rào)太(tài)阳的(de)方向与太阳环绕银河系的(de)方向是(shì)一致的，而另外半年则(zé)与之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳(yáng)的方向正好达到完全一(yī)致，这是(shì)理(lǐ)论上地球穿(chuān)越暗物质流最快的(de)时段(duàn)。而在11月份(fèn)，又恰好达到了(le)最慢(màn)值(zhí)。尽管在实际的(de)情(qíng)况中，太阳系相(xiāng)对银河系的平(píng)面(miàn)呈现了60度的倾斜，但是(shì)这并不影响这(zhè)个理论(lùn)的有效性。

因此科学家认(rèn)为(wèi)这可(kě)以用来(lái)解释，研究人员们所观(guān)测到的周(zhōu)期(qī)性信号。当然也可能有其(qí)他的情(qíng)况，造成这种年度(dù)周期(qī)信号(hào)的差异(yì)也可能是温度、湿度、土壤(rǎng)中(zhōng)的水分、高(gāo)山上的积(jī)雪，甚至(zhì)连意大利游客的(de)数量也符合这(zhè)个周期的规律。

所以，科学家们又在南(nán)半球(qiú)建立了一个几乎相同(tóng)的实验室(shì)，这(zhè)里的季节与之前的实验(yàn)室正(zhèng)好相反，而在这里(lǐ)，地球穿过暗物质(zhì)流的运动(dòng)特征(zhēng)和第一个实验室是一样的。

因此，如果在这(zhè)里可以得到相同的信号，就(jiù)可(kě)以成为暗物质所存在的非常有力的证(zhèng)据了。但是由于这个实验室(shì)刚(gāng)刚建成不久，所以截至目(mù)前还无法提供相应的数据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射一台新的望远镜(jìng)，这台太空(kōng)望远镜叫做“南希(xī)格雷(léi)斯罗曼(màn)”，它的(de)主镜大小跟哈勃望远镜(jìng)相(xiāng)同，但它(tā)的宽视场(chǎng)仪(yí)器提供的(de)视(shì)野(yě)是(shì)哈勃红外仪器的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太(tài)空望远镜其中一个关键的用途就是探索暗物质背(bèi)后的奥秘，对于探(tàn)测(cè)的结果，我(wǒ)们(men)只能拭(shì)目以(yǐ)待了。费(fèi)米实验(yàn)室粒(lì)子天体物(wù)理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗物质存在，它们极有可能(néng)拥有另一种神(shén)秘(mì)的效(xiào)应(yīng)，这(zhè)种暗物质效应，会支(zhī)持宇宙(zhòu)当中生(shēng)命的(de)诞生，或者说是生命(mìng)进化的一(yī)个重要因(yīn)素。

如果这一(yī)理论得到进一步的证(zhèng)实(shí)，那么遍(biàn)布宇(yǔ)宙当中(zhōng)的暗物质会(huì)不会(huì)意味(wèi)着(zhe)人类并不(bù)孤单呢(ne)？或许在(zài)宇宙当中(zhōng)某个(gè)角落的行(xíng)星上，暗(àn)物质正在通(tōng)过这样的效应创造生命。当然，这(zhè)些推论的大前提是要先找到暗物质存(cún)在的实际证据。那么(me)小(xiǎo)伙(huǒ)伴(bàn)们，你(nǐ)们(men)觉得暗物质到底存不(bù)存在呢(ne)？喜欢(huān)请点(diǎn)赞，你(nǐ)的支(zhī)持是我更新的(de)动力！

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