宇宙是“人为制造”的？为何(hé)会(huì)存在科(kē)学无法解释(shì)的“暗(àn)物质”？暗物质又究竟是什么(me)？人类为了(le)寻找暗物质存在(zài)的证据，科学家(jiā)们在过去的几(jǐ)十年当中进行了(le)超过50次的长期(qī)实验，但(dàn)是却没有(yǒu)发现任何的(de)有效证(zhèng)据。除了一个地方，在1687年出版的自然(rán)哲(zhé)学数学(xué)原理一书中，埃萨(sà)克牛顿(dùn)发表了万有引力定律，它(tā)揭示了宇(yǔ)宙(zhòu)中天体(tǐ)运动的规律。往后(hòu)的(de)几百年来，当天文学家们发现某些天体运行轨(guǐ)道出现异常，不符(fú)合万有(yǒu)引力(lì)定律的时候，他们就(jiù)会知道，周围一定有未知的天体(tǐ)通过引力在摄动它的轨道(dào)。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行轨道的异常(cháng)，推(tuī)算并且发现了海王星(xīng)的存在。另(lìng)外，哈雷彗(huì)星(xīng)、冥王(wáng)星的发现(xiàn)都是应用万有(yǒu)引力(lì)定律所取得重大(dà)天文(wén)成就的例子。但(dàn)是这些发现都是在(zài)恒(héng)星系统的(de)尺度当中，可(kě)当(dāng)我们上(shàng)升到星(xīng)系或者是星团的(de)尺(chǐ)度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士(shì)的物(wù)理学家弗(fú)里茨兹威(wēi)基正在研究和测量后发星系团的质量。这是一(yī)个由数千个星系所(suǒ)组成的巨大星系团(tuán)，这些星系(xì)被引力束缚在一(yī)起。测(cè)量星系团的质量一(yī)般会使用到两种方(fāng)法，当两种方法(fǎ)结果一致，就(jiù)可(kě)以确(què)定其质量的范围。

第(dì)一种是(shì)获(huò)得其"光度学(xué)的质量"，需要的数据(jù)是测量各个星系(xì)的(de)光度。

第二种是(shì)动力(lì)学(xué)质(zhì)量的计算，是利用光谱红移(yí)测量星系团中(zhōng)的各个星系相对(duì)于星系团的运动速度。当测(cè)量结果(guǒ)出来之(zhī)后，兹威基彻底懵(měng)了，“动力学(xué)质量”竟然是“光(guāng)度学(xué)质量”的(de)400倍。这意味着，后(hòu)发座星系团(tuán)有99%的质量消失了，或者说这99%的(de)质量并不以可见光的形式所(suǒ)存(cún)在，我们无法(fǎ)看到(dào)。最诡异的是，在(zài)测量速(sù)度的过程中，兹威基发(fā)现(xiàn)星系团中很多星系的速度比理论(lùn)上要快得多，按(àn)照牛顿的(de)运动学定律，仅靠(kào)这(zhè)些(xiē)可(kě)见(jiàn)星系的(de)质量所(suǒ)产(chǎn)生的引力是无法将它们束(shù)缚(fù)在(zài)星系团内的，它们(men)早就(jiù)应该被(bèi)抛出星系(xì)团之外了，除(chú)非有一种神(shén)秘的力量(liàng)在起作用，这种力量来源于某种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹维基提出(chū)了(le)这(zhè)样(yàng)部分不可见的暗质，它不发散(sàn)光(guāng)、吸光、反射光，但是它(tā)们却占据着宇(yǔ)宙(zhòu)中(zhōng)绝(jué)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一顾。

直到40年之后，“暗物(wù)质”这个词(cí)才再一(yī)次出现。天文(wén)学家(jiā)维拉(lā)鲁宾和肯特福特在观测仙(xiān)女座星系中的恒星运(yùn)动。理论上(shàng)来说，距离(lí)中心越(yuè)远的恒星在其轨(guǐ)道上(shàng)的运行速度就会(huì)越慢。但是他们观测的结(jié)果却(què)让(ràng)人感到不可思议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转速(sù)度几乎保(bǎo)持(chí)不(bù)变。可是根据牛顿的万(wàn)有引力定律(lǜ)，在星系当(dāng)中如果没有(yǒu)足够大的(de)质量(liàng)来吸引它们，这些外围的恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于这种现象(xiàng)，科学(xué)家们(men)会使(shǐ)用一种相(xiāng)对标准(zhǔn)的方法来解释暗物质(zhì)的存在(zài)，这(zhè)种方法就是测量星系当中气(qì)体在X轴上(shàng)距离(lí)星系(xì)中心的距(jù)离，以及(jí)在Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速度。如果出现异(yì)常(cháng)的结果，就认为是由(yóu)暗物质(zhì)的力量进入其中。

于是科(kē)学(xué)家们通过(guò)射电望远镜测(cè)量(liàng)了(le)距离星系中(zhōng)心更远距(jù)离(lí)的氢(qīng)元素，发现它们的旋(xuán)转(zhuǎn)速度并(bìng)不(bù)符合牛顿的力学定律(lǜ)。我们的太阳系也不(bù)例(lì)外(wài)，太阳系位于银河系的(de)第三悬臂之上，距离(lí)银河系中心2.6万光年(nián)，根据万有引力定律进行计(jì)算，太阳系的(de)运行速度应(yīng)该是160千米/秒，但实际上，太阳系(xì)正在(zài)以(yǐ)220千米/秒的速度围(wéi)绕银(yín)河系(xì)旋转(zhuǎn)，这个实际速(sù)度(dù)远远(yuǎn)大于理(lǐ)论速度，那么产生以(yǐ)上这种(zhǒng)向心(xīn)加速(sù)度的(de)原因(yīn)很可(kě)能就是存在(zài)着一种我(wǒ)们(men)看不到的(de)物质，是这些暗(àn)物质的引力效(xiào)应(yīng)将星系聚集在了一起(qǐ)。

也是从这(zhè)时开(kāi)始(shǐ)，越(yuè)来越多的(de)研(yán)究人员(yuán)开(kāi)始相信暗(àn)物质的存在。科(kē)学(xué)家根据(jù)星系外恒星轨(guǐ)道(dào)的速度，估算在星系当中暗物质的质量占整个星(xīng)系质(zhì)量的85%。但是，暗物质并不是唯一可(kě)以解释这个现象的原因。在一项新的研究当中，科学家们(men)发现，几乎没(méi)有引(yǐn)力(lì)效(xiào)应的遥远恒星之(zhī)间，也会出现速度上的微小差(chà)异。另(lìng)外，天文(wén)学家还(hái)发现了一个反常的(de)星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约2.5亿光年，大小和(hé)银河系不多，但是星(xīng)系当中(zhōng)存在的恒星数(shù)量(liàng)却只有银河系(xì)的千分之一。

所(suǒ)以在理论上(shàng)，该星系必须存在暗物质，否(fǒu)则就会(huì)分崩(bēng)离(lí)析。但是科学家们使(shǐ)用最(zuì)先(xiān)进的望远镜对其(qí)进(jìn)行了40个小时的详(xiáng)细测量之后，发现星系中的(de)恒星运动是可以用正常的(de)物质(zhì)和力学定律(lǜ)来(lái)解(jiě)释的。那么又有人提(tí)出，也许该星系的暗(àn)物质，已经(jīng)被附近的(de)另一个大星系剥离了。奇(qí)怪(guài)的是，它的附近没有任(rèn)何(hé)星(xīng)系存在。造成(chéng)这些现象的除了暗物质的(de)假说(shuō)之外，另一种可能(néng)就是人类(lèi)对引(yǐn)力的理解还不够全面(miàn)，引力很可能在不同尺度空间中的工作方式是不同的，这(zhè)意(yì)味着在行星(xīng)系尺度中的天(tiān)体会(huì)沿着它们的(de)轨道，按照我(wǒ)们所理解的方式运动。但是上升(shēng)到星系(xì)和星团(tuán)的尺度(dù)，引力之间的相互(hù)作用则(zé)是不同(tóng)的方式。对于在星系(xì)团之间的相(xiāng)互(hù)作用，科学家还引入了外部场(chǎng)效应的概念，指的是在(zài)数百(bǎi)万(wàn)光(guāng)年的规模上，巨(jù)大的质(zhì)量(liàng)之间会(huì)产生(shēng)对彼此特殊(shū)的效果(guǒ)，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要对现(xiàn)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就(jiù)此终结(jié)。但是在宇宙当中(zhōng)还有(yǒu)关于(yú)暗物质存(cún)在的其(qí)他(tā)的理论(lùn)证(zhèng)据，这些理论证据是(shì)蒙德理论所没法(fǎ)解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光(guāng)年的(de)子弹星系(xì)团，由两个碰撞的星系(xì)团所组成，类似(shì)这样的星团，它(tā)们大部分的普通质量(liàng)都在(zài)星系的气体当中。当星(xīng)团以1000万公里/小时发生(shēng)碰撞(zhuàng)的时候(hòu)，星际气体(tǐ)的(de)相互作用就会导致(zhì)温度(dù)的急(jí)剧(jù)升高，速度(dù)大幅降低。所以(yǐ)在理论上(shàng)，在(zài)碰撞之后，子弹星系团(tuán)大(dà)部分的质(zhì)量(liàng)将位于所有这些(xiē)气体所在的中间区域。那么我们通过什么来(lái)验证它的质(zhì)量区域到底是不是集(jí)中在中间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇(yǔ)宙当中第一(yī)张全彩(cǎi)的高清照片，在(zài)照(zhào)片中(zhōng)我们可以明显地看到很多星系似(shì)乎被拉伸产生了巨大的形变(biàn)。其实这(zhè)些星系本身并不是真的(de)被扭曲了，也不是韦伯望远(yuǎn)镜(jìng)出(chū)了什么问(wèn)题，而是这样极遥远的天体和(hé)我们地球上的观测者(zhě)之(zhī)间。被宝鸡市属于哪个省份城市啊，宝鸡市属于哪个省份哪个市一个质量(liàng)超级(jí)巨大(dà)的天体(tǐ)遮挡，这(zhè)个超大质(zhì)量的东西的引力，会使身(shēn)后更(gèng)遥远(yuǎn)星(xīng)系的光都发生(shēng)了(le)扭曲。这(zhè)个现象就是引力透镜效(xiào)应。这(zhè)个巨大的天体可能是超(chāo)大(dà)质量(liàng)的黑洞或者是(shì)暗(àn)物质。

所以当(dāng)人们对子弹星系团观测的时(shí)候，发现它的(de)大质量区域并不是在中间，而(ér)是在两侧。所(suǒ)以最好的(de)解释方法(fǎ)就是(shì)当星团发生全部的碰撞(zhuàng)时，可被观(guān)测到的质量气(qì)体被卡(kǎ)在了中间，暗物(wù)质则(zé)直接通过了这个区域，并在两(liǎng)边形成了(le)引力(lì)透镜。对(duì)子(zi)弹(dàn)星系团的(de)引力透(tòu)镜研究也被认为是暗物质(zhì)存在的迄今为止(zhǐ)最(zuì)好的理(lǐ)论证据。

除(chú)此之外，还有(yǒu)来自宇(yǔ)宙当中最(zuì)古老的光。从(cóng)宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终(zhōng)于(yú)可以畅(chàng)通无(wú)阻地(dì)穿越(yuè)在宇(yǔ)宙当(dāng)中了。经(jīng)过(guò)了(le)130多(duō)亿(yì)年之后(hòu)，这些光在(zài)宇(yǔ)宙空间背景(jǐng)上留(liú)下了各(gè)相同性的微波辐射。其中红(hóng)色的部分表示温度较(jiào)高的区域，蓝色则表示(shì)相对较冷的区(qū)域，但(dàn)实际上它们之间的温差只有万分之一。

科(kē)学家(jiā)们通(tōng)过对(duì)前(qián)景背(bèi)景(jǐng)分离(lí)后的二值图像进(jìn)行连(lián)通域提取和(hé)标记(jì)之后发现，如果宇宙当中(zhōng)没有暗物质，图形看起来不(bù)应该(gāi)是这(zhè)样(yàng)的，而随着暗(àn)物质的增加(jiā)，一些峰值的幅度会减小，才(cái)变得看起来“和谐”。为(wèi)了(le)匹配(pèi)宇宙微波(bō)背景辐射的(de)测(cè)量值，我们需要(yào)的暗物质大约是普通物(wù)质的5倍。这个数字与解释星系当中恒(héng)星运动所(suǒ)需要的暗物质比例是一(yī)致的。这就意味着。

用了一个简单(dān)的理论框架，就很好地解释了很多(duō)不同的(de)观(guān)测结(jié)果。而暗(àn)物质的(de)本质就是宇(yǔ)宙当中存在着(zhe)某种类型的粒子，它(tā)们不参(cān)与(yǔ)任(rèn)何其他的(de)电磁作(zuò)用(yòng)，只(zhǐ)通过引力来相互作用。所以如果能够找到这种粒子(zi)的存在，就相当(dāng)于(yú)找到了暗物质(zhì)存在的(de)实际(jì)证据。这种粒子到底是什么？科学家们(men)已经提出了数十种的(de)假想(xiǎng)目标(biāo)，而要寻找这(zhè)些(xiē)不同(tóng)的(de)目标粒子所需要的实验方(fāng)式(shì)也不相同。在过(guò)去的几十年当中，人类为了寻(xún)找这些看(kàn)不见、摸(mō)不(bù)到(dào)，几乎不(bù)会与常规(guī)物质相互作用的“暗物质”，科学(xué)家们已经进(jìn)行了超过50次的(de)实(shí)验，却没有任何(hé)实质性的发(fā)现，除了(le)一(yī)个地(dì)方，意(yì)大利的(de)格(gé)兰萨索(suǒ)山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山(shān)下(xià)1400米处的地下(xià)矿井(jǐng)当中，藏着地球上最大的地学实验室，这个实(shí)验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三(sān)层(céng)楼(lóu)高的探测器，一直致(zhì)力(lì)于寻找暗物质(zhì)粒(lì)子(zi)的(de)周期性震荡。

自1997年(nián)以来，这里的科学家声称观(guān)测到(dào)了(le)某(mǒu)种信号。经过了20多年的(de)数据收集，人(rén)们(men)发现了一个有趣的事情(qíng)。探测率会在每(měi)年的6月(yuè)份达到(dào)峰值(zhí)，然后(hòu)在11月降到最低(dī)，而且(qiě)在(zài)20年当中每年都是一样。一(yī)些科学家认为(wèi)这可能是人类发(fā)现暗物质的(de)第一个直接证据。

但是为什么(me)暗物质(zhì)会产生周(zhōu)期性的(de)年度信号呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公里/秒的速度围绕着银河系(xì)进(jìn)行移动(dòng)，那(nà)么(me)如果(guǒ)暗(àn)物质存在宇宙当中(zhōng)，这(zhè)意(yì)味着我们也在以这样(yàng)的速度在穿越着暗物质流(liú)，这个过程中会产生相应的(de)振荡，同时地球又(yòu)以30公(gōng)里/秒的速度围(wéi)绕太阳进行旋转。所(suǒ)以有半年的(de)时间，地球围绕(rào)太阳的方向与(yǔ)太阳环(huán)绕银河(hé)系的(de)方向是一(yī)致的，而另(lìng)外半(bàn)年则(zé)与之相反。

而在6月份的时候，地球与(yǔ)太阳(yáng)的方向正好达(dá)到完(wán)全一(yī)致，这是理论(lùn)上地球穿越(yuè)暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽(jǐn)管在实际的情况中(zhōng)，太(tài)阳(yáng)系相对银河(hé)系(xì)的平面(miàn)呈现了60度的倾(qīng)斜(xié)，但是这并不(bù)影响(xiǎng)这个理论的(de)有效性。

因此科学家认为这可以用来(lái)解释，研究人员们所观测到的周期性信(xìn)号。当然也可能有其他的情况，造成这种年度周(zhōu)期信(xìn)号的(de)差异(yì)也可(kě)能是温度、湿度、土壤中(zhōng)的水分、高山上的(de)积雪，甚至连意大利(lì)游(yóu)客的数量(liàng)也(yě)符合(hé)这个周(zhōu)期的规律。

所以，科学(xué)家们又在南(nán)半球建立了一(yī)个几乎(hū)相(xiāng)同的实验(yàn)室(shì)，这里(lǐ)的季节(jié)与之前的实验室正好相(xiāng)反，而在这里，地球(qiú)穿过暗物质流的(de)运(yùn)动特(tè)征和(hé)第一个实验室(shì)是一样的(de)。

因此，如果(guǒ)在这(zhè)里可以得到相同的信号，就可(kě)以(yǐ)成(chéng)为(wèi)暗物质(zhì)所存在(zài)的(de)非常有力的证据(jù)了。但是由(yóu)于这个实验室刚刚建成(chéng)不久，所(suǒ)以截至目前还无法提供相应的数据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射一台(tái)新的(de)望远镜(jìng)，这台太空望远镜叫做(zuò)“南希格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜(jìng)大小跟(gēn)哈勃望远镜相同(tóng)，但它(tā)的宽视场仪器提供(gōng)的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太(tài)空望远镜其中一个关键(jiàn)的(de)用途就是探(tàn)索暗物质背后的奥秘，对于探(tàn)测的(de)结果，我们只(zhǐ)能(néng)拭目以(yǐ)待了。费(fèi)米实(shí)验室(shì)粒子天体物(wù)理中心的科学家(jiā)丹琥珀(pò)和贾森斯特芬研究发现，如果暗物质(zhì)存在(zài)，它们(men)极有可能拥有另一种神(shén)秘(mì)的效应，这种暗物质效应(yīng)，会支(zhī)持宇宙(zhòu)当中生命(mìng)的诞生，或者(zhě)说是生命进化的一个重(zhòng)要因素。

如果这一理论得(dé)到进(jìn)一步的证(zhèng)实，那么宝鸡市属于哪个省份城市啊，宝鸡市属于哪个省份哪个市遍布宇(yǔ)宙当(dāng)中的(de)暗物质会不会意味(wèi)着人类并不(bù)孤单(dān)呢？或许在宇宙当(dāng)中某(mǒu)个角(jiǎo)落的行星上，暗(àn)物质正在通过这(zhè)样的效(xiào)应创(chuàng)造生(shēng)命。当然，这(zhè)些推(tuī)论的(de)大前提是要先(xiān)找(zhǎo)到暗物质存在的实际证据。那么(me)小伙伴(bàn)们，你(nǐ)们觉得暗(àn)物质到底存不(bù)存在呢？喜欢(huān)请点(diǎn)赞(zàn)，你的支持是我(wǒ)更新的动力(lì)！

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