宇宙是“人为制造”的？为何(hé)会(huì)存在科(kē)学(xué)无法解释的“暗物质”？暗(àn)物(wù)质又究竟(jìng)是什么？人类为了寻(xún)找暗物质存(cún)在(zài)的证据(jù)，科(kē)学家(jiā)们在过去的几十年当中进行(xíng)了超过50次的长期实验，但是却没有发现任何的有(yǒu)效证据。除(chú)了一(yī)个地(dì)方，在1687年出版的自(zì)然哲学数(shù)学原理一书(shū)中，埃萨克牛顿发表了(le)万(wàn)有引(yǐn)力定律，它揭示(shì)了宇(yǔ)宙中天体运动的规(guī)律。往后的几百年来，当(dāng)天文学家们发现某些(xiē)天体运行轨道出现异(yì)常，不符(fú)合万(wàn)有(yǒu)引力(lì)定律的(de)时候，他们就会知道，周围一(yī)定有未知(zhī)的天体通过引(yǐn)力在(zài)摄动它的轨道(dào)。比如在1846年，奥本勒(lēi)维耶就通(tōng)过天王星运行轨道的异常，推算并且发现了(le)海王(wáng)星(xīng)的存在(zài)。另外(wài)，哈雷彗(huì)星、冥王星的发现都是应(yīng)用万有引力(lì)定律(lǜ)所取得重大天文成就的例子。但是这些发现(xiàn)都是在恒星系统(tǒng)的尺度当中，可当我们上升到星(xīng)系(xì)或者是星团的尺(chǐ)度，事(shì)情就开始(shǐ)变得诡(guǐ)异(yì)了(le)。

1933年(nián)，瑞士的物理学家弗里(lǐ)茨兹威基正在(zài)研究和测量后(hòu)发星系团的质量。这是(shì)一(yī)个由数千个(gè)星(xīng)系所组(zǔ)成(chéng)的巨大(dà)星系团，这些星系(xì)被引力束缚在一起。测(cè)量星系团的(de)质(zhì)量一般会使用到两种方法，当两(liǎng)种方(fāng)法结果一致(zhì)，就可以(yǐ)确定其质量(liàng)的范(fàn)围。

第一种是获得其"光(guāng)度学的质量"，需(xū)要的(de)数据是测量各个(gè)星系(xì)的光(guāng)度。

第(dì)二种是动力学(xué)质量的计算，是利用光谱红移测量星系团(tuán)中的各(gè)个星系相对于星(xīng)系团的运(yùn)动速度(dù)。当(dāng)测量结果出来(lái)之后，兹威基彻底懵了，“动(dòng)力学(xué)质量”竟然是“光度学质量”的(de)400倍(bèi)。这(zhè)意(yì)味着，后发座星系(xì)团有99%的质(zhì)量(liàng)消失了，或者说这99%的(de)质量并(bìng)不以可见光的形式所存在，我们(men)无法(fǎ)看到。最诡异的是，在测(cè)量速度的过程中，兹威基发现(xiàn)星系团中很(hěn)多星系(xì)的速度比理论上(shàng)要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅(jǐn)靠这些(xiē)可(kě)见星系的(de)质(zhì)量所(suǒ)产生的引力是无法(fǎ)将(jiāng)它(tā)们(men)束(shù)缚在星系(xì)团内的(de)，它们早就应该被(bèi)抛出星系团之外(wài)了，除非有(yǒu)一(yī)种(zhǒng)神(shén)秘(mì)的力量在起作(zuò)用，这种力(lì)量来源于某种隐形的物质。

据(jù)此，兹维基提出了这(zhè)样部分不可见的(de)暗质，它不发散光、吸光(guāng)、反射光，但是它们(men)却占据着(zhe)宇(yǔ)宙中绝(jué)大部分的质量。只是当(dāng)时的人们对这样的一种(zhǒng)说法不屑一顾(gù)。

直到40年之后(hòu)，“暗(àn)物(wù)质”这个词才再一次出现(xiàn)。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座星系中的(de)恒星运动。理(lǐ)论(lùn)上来说，距离中心(xīn)越远的恒(héng)星在其轨(guǐ)道(dào)上的形容农村的词语有哪些成语，形容农村的词语有哪些四个字运行速度就(jiù)会(huì)越慢。但(dàn)是(shì)他(tā)们(men)观测的结果却(què)让人感到不可(kě)思议。

随着与中心距离(lí)的增加，恒(héng)星的旋转速度几乎(hū)保持不变。可是根据牛顿的万有引力定律，在星系当(dāng)中如果没(méi)有(yǒu)足(zú)够(gòu)大的质量来吸(xī)引它(tā)们(men)，这些外(wài)围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基于这种现象，科学(xué)家(jiā)们会使用一种相对标准(zhǔn)的方法来解释(shì)暗物质(zhì)的(de)存(cún)在(zài)，这(zhè)种方法就(jiù)是测量星系当(dāng)中(zhōng)气(qì)体(tǐ)在X轴上(shàng)距(jù)离星系中(zhōng)心的距离，以及(jí)在Y轴上气(qì)体的旋转速度(dù)。如果出现异常的(de)结果，就认为是由暗物(wù)质的力(lì)量进入其中。

于是科学家们通(tōng)过(guò)射(shè)电(diàn)望远镜测量(liàng)了(le)距离星系中心(xīn)更远距离的氢元素，发(fā)现它(tā)们的旋转速度并不符(fú)合牛顿(dùn)的力学定律。我们(men)的太阳系(xì)也不例外，太(tài)阳系位于银河系的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根据万有(yǒu)引力定律(lǜ)进行计(jì)算，太(tài)阳系的运行速度应该(gāi)是160千米/秒(miǎo)，但实际上(shàng)，太阳系正在以220千米/秒(miǎo)的速(sù)度围绕银(yín)河系旋转，这个实(shí)际速(sù)度远远大于理论速度，那么产生以上这种(zhǒng)向(xiàng)心加速度(dù)的原(yuán)因很可能(néng)就(jiù)是存在着(zhe)一种我们看不到(dào)的物质(zhì)，是这些(xiē)暗物质的引(yǐn)力效(xiào)应(yīng)将(jiāng)星系聚集在了一起。

也是从(cóng)这(zhè)时开(kāi)始，越来越(yuè)多的(de)研究人员开始相信(xìn)暗物质的存(cún)在。科学家根(gēn)据星系外恒星轨道的速(sù)度(dù)，估算在星系当中(zhōng)暗物质的(de)质量占(zhàn)整(zhěng)个星系质量的85%。但是，暗(àn)物质(zhì)并不(bù)是唯一可(kě)以解释这(zhè)个现象的原因。在一(yī)项新的研究当中，科学家们发现(xiàn)，几(jǐ)乎没有引力效应的遥远恒星(xīng)之(zhī)间，也会出现速度上的微(wēi)小差异。另外，天文学家还(hái)发现(xiàn)了一个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地球大约2.5亿光(guāng)年，大小和银河系不(bù)多，但是星系当中存在(zài)的(de)恒星数量却只有(yǒu)银河系(xì)的(de)千分之一。

所以(yǐ)在理论上，该星系(xì)必须存在暗物(wù)质，否则就会分(fēn)崩离析。但是科学家们(men)使(shǐ)用最先(xiān)进的望远镜(jìng)对其(qí)进行了40个小时的(de)详细测量之(zhī)后，发现星系中的恒星运动(dòng)是可(kě)以用正常的(de)物质(zhì)和力(lì)学定律来(lái)解(jiě)释的。那么又(yòu)有人提出，也许该星系的暗物质，已经被附近的另一个大星系剥离了(le)。奇怪的是，它(tā)的(de)附近没有任何星(xīng)系存在。造(zào)成(chéng)这些(xiē)现象的除了暗物质的假说之外，另一种可能就是(shì)人类(lèi)对(duì)引(yǐn)力(lì)的(de)理解还不够全面(miàn)，引力很可能在不同尺(chǐ)度空间中的(de)工作方(fāng)式(shì)是不同的，这意味(wèi)着在行(xíng)星系尺(chǐ)度中的天体会沿着(zhe)它(tā)们的轨道(dào)，按照我们所理(lǐ)解的方式运(yùn)动(dòng)。但是上升到星系和星团的(de)尺度，引力(lì)之间的相互作(zuò)用则是不同的方式。对于(yú)在星系(xì)团之(zhī)间的(de)相互作用，科学家还(hái)引入(rù)了外部场(chǎng)效应的概(gài)念，指的是在数百万光年的规(guī)模上，巨大的质(zhì)量之(zhī)间会产生对彼(bǐ)此(cǐ)特殊的(de)效(xiào)果(guǒ)，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙(méng)德理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要对现在的(de)物理定律进行修正(zhèng)，这些发现也让(ràng)很多人(rén)认为暗物质假说理(lǐ)论(lùn)就此终结。但(dàn)是在宇宙(zhòu)当中还有关于暗物质存在的(de)其他的理论证(zhèng)据，这(zhè)些理论证据是蒙德(dé)理论所没法解释的“引力(lì)透镜”。

径向(xiàng)距(jù)离为(wèi)37亿光年(nián)的子弹星系(xì)团，由两个碰撞的星系团(tuán)所组成，类似(shì)这样的星团(tuán)，它们大部分(fēn)的(de)普通质量都在星系的气(qì)体当(dāng)中。当星(xīng)团以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星际气体的相互作用(yòng)就会导致温(wēn)度的急(jí)剧升高，速度(dù)大(dà)幅降低。所(suǒ)以在理论上，在碰撞之后，子弹星系团大部分的(de)质(zhì)量将位于所(suǒ)有这些气体所(suǒ)在的(de)中间区域(yù)。那么我们通过什么(me)来验证它的质量(liàng)区域到底是不是(shì)集中(zhōng)在中间(jiān)呢(ne)？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太空(kōng)望远镜传回了宇宙(zhòu)当中第一张全彩(cǎi)的(de)高(gāo)清照片，在照片中我(wǒ)们可以明显地看到(dào)很(hěn)多星系似(shì)乎被拉伸产生了巨大的形变(biàn)。其实这些(xiē)星系本身并不(bù)是真的被扭曲了，也不是韦伯(bó)望远(yuǎn)镜出了什(shén)么问题，而是这样极遥远(yuǎn)的天体和我们地(dì)球(qiú)上的观测者之间。被一(yī)个(gè)质量超级巨大(dà)的(de)天体遮(zhē)挡，这(zhè)个超大质(zhì)量的东西的引力(lì)，会使(shǐ)身(shēn)后更遥远(yuǎn)星(xīng)系的光都发(fā)生了扭曲。这个现象(xiàng)就是引力(lì)透镜效应。这(zhè)个(gè)巨大的天(tiān)体可能是超大质量的黑洞或者是暗物(wù)质(zhì)。

所以(yǐ)当人们对子弹星系团(tuán)观测的(de)时候，发(fā)现(xiàn)它的(de)大质(zhì)量(liàng)区域并不是(shì)在中间(jiān)，而(ér)是(shì)在两侧。所以最好的解(jiě)释方法就是当星团发生全部(bù)的碰撞时，可被观测到的质量气(qì)体被卡在了中(zhōng)间，暗(àn)物(wù)质则直接通过了这个(gè)区(qū)域，并在两边形(xíng)成(chéng)了引力透镜。对子弹星系团的引力透镜(jìng)研究也被(bèi)认为是暗(àn)物(wù)质(zhì)存在的迄今为止最(zuì)好的理论证(zhèng)据(jù)。

除(chú)此之外，还(hái)有来自宇(yǔ)宙(zhòu)当中最古老(lǎo)的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终(zhōng)于(yú)可以(yǐ)畅通(tōng)无阻地(dì)穿越在宇宙当中(zhōng)了。经过了130多亿年之(zhī)后，这(zhè)些光在宇宙空间背景上留下了各(gè)相同性的(de)微波(bō)辐射。其中红色的部分表示温度较高的区域(yù)，蓝(lán)色则表示相对较冷的区域，但实际上它们之间的温(wēn)差只(zhǐ)有万分之一。

科(kē)学家们通过(guò)对前景(jǐng)背景(jǐng)分离后的(de)二(èr)值(zhí)图像(xiàng)进行(xíng)连通域提(tí)取和标记之后发现(xiàn)，如(rú)果宇宙当(dāng)中没有暗物质，图(tú)形看起来(lái)不(bù)应(yīng)该是这样的，而随着暗物质的增加，一些峰值的幅度(dù)会(huì)减小，才变得看起来(lái)“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐(fú)射的测量值，我(wǒ)们需要(yào)的暗物质大(dà)约是普通(tōng)物(wù)质的5倍。这个数(shù)字与解释星系当中恒星运(yùn)动(dòng)所(suǒ)需要的暗物质(zhì)比(bǐ)例是一致的。这(zhè)就意味着。

用(yòng)了一个简单(dān)的理论框架，就很(hěn)好地解释了很多不同(tóng)的(de)观测(cè)结果(guǒ)。而暗物(wù)质的本质就是宇宙当中存在着某种(zhǒng)类(lèi)型的粒子，它们不参与任何其他的(de)电(diàn)磁(cí)作用，只通过(guò)引力来(lái)相互(hù)作用(yòng)。所以如果(guǒ)能(néng)够找到这种粒子的存在，就相当于找到了(le)暗物质(zhì)存在的实际证据。这种粒子(zi)到底是什么(me)？科学家们已经提出了数十种的(de)假想目标，而(ér)要寻找这些(xiē)不(bù)同(tóng)的(de)目标粒子所需要(yào)的实验方式也不相同。在过去的(de)几十年当中，人类为了寻找这些看不见、摸不到(dào)，几乎不会与常规(guī)物质相互作用的“暗(àn)物质”，科学家们已经进行了超过50次(cì)的实验(yàn)，却(què)没有任(rèn)何实质性的发现，除了一个地(dì)方(fāng)，意大利的格兰萨索山，隶属于(yú)阿(ā)尔卑(bēi)斯(sī)山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下(xià)矿井当(dāng)中(zhōng)，藏(cáng)着(zhe)地球上(shàng)最(zuì)大的地学实验室(shì)，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层(céng)楼(lóu)高的探(tàn)测器，一直致力于寻找(zhǎo)暗(àn)物质粒子的周期性震荡。

自1997年(nián)以来，这(zhè)里的科(kē)学家声称(chēng)观测到了某种(zhǒng)信(xìn)号。经过了20多年的数据(jù)收集(jí)，人们发现(xiàn)了一个有趣的事情(qíng)。探测率会在(zài)每年的(de)6月份达到(dào)峰(fēng)值，然(rán)后在11月降(jiàng)到最低(dī)，而且(qiě)在20年当中每年都是(shì)一样。一些(xiē)科学家认为(wèi)这可能是人(rén)类发现暗物质的第(dì)一(yī)个直(zhí)接(jiē)证据。

但是为什么暗物(wù)质会产生周期(qī)性的年度信号(hào)呢？刚才我们讲了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒的速度(dù)围绕着银河系进行移动(dòng)，那(nà)么如果(guǒ)暗物(wù)质存在宇宙当中，这意味着我们(men)也在以这样的速(sù)度在(zài)穿越着暗物质(zhì)流(liú)，这个过程(chéng)中会产生相应的振荡，同(tóng)时地球又(yòu)以30公(gōng)里/秒的速度(dù)围绕太阳进行旋转。所(suǒ)以有半年的时间，地球围(wéi)绕太(tài)阳的方向形容农村的词语有哪些成语，形容农村的词语有哪些四个字与(yǔ)太阳环绕银河(hé)系的(de)方(fāng)向是(shì)一致(zhì)的，而另(lìng)外半年则与之相反。

而在(zài)6月份的(de)时候，地(dì)球(qiú)与太阳的(de)方(fāng)向正好达到完全一致，这是理论上(shàng)地球穿(chuān)越暗(àn)物(wù)质(zhì)流(liú)最快的时段。而在(zài)11月份，又恰好达到了最慢(màn)值。尽管在实际的情况中(zhōng)，太阳系(xì)相(xiāng)对银(yín)河系的平面呈现了60度的倾斜(xié)，但(dàn)是这并不(bù)影响这个理论的有效性。

因此科学家认为这可以用来解释，研究人员们所观测到的周期性(xìng)信号(hào)。当然(rán)也(yě)可能有其(qí)他的情况，造成这(zhè)种年度周期信号的差异也可能是温(wēn)度、湿度、土壤中的水分(fēn)、高(gāo)山上的积雪，甚(shèn)至连意大利游(yóu)客的数量也(yě)符合这个周(zhōu)期(qī)的规律(lǜ)。

所(suǒ)以，科(kē)学家们又在南(nán)半球建立了一个(gè)几乎相(xiāng)同(tóng)的实验室，这里的季节(jié)与之(zhī)前(qián)的(de)实验室正好(hǎo)相(xiāng)反，而(ér)在这里，地球穿过暗物质流的运动特征(zhēng)和第(dì)一个(gè)实验室是一样的。

因(yīn)此(cǐ)，如(rú)果在(zài)这里(lǐ)可(kě)以得到相同的信号，就可以成为暗物质所存在的(de)非常有力的证据(jù)了。但是(shì)由于这个实验室刚刚建成不久，所以(yǐ)截(jié)至(zhì)目前还无法提供相(xiāng)应的(de)数据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的望远(yuǎn)镜(jìng)，这台太空望(wàng)远镜(jìng)叫做“南希(xī)格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜大(dà)小跟哈勃望(wàng)远镜相(xiāng)同(tóng)，但它的宽视场仪(yí)器提供的(de)视野(yě)是(shì)哈勃(bó)红外仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键的用(yòng)途就(jiù)是探索暗物质背(bèi)后的奥秘(mì)，对(duì)于探测的(de)结果，我们(men)只能拭目以待(dài)了(le)。费米(mǐ)实验室粒子(zi)天体物理(lǐ)中心(xīn)的(de)科学家(jiā)丹琥珀和贾森(sēn)斯特(tè)芬研究发现(xiàn)，如果暗(àn)物质(zhì)存(cún)在，它们极(jí)有可能拥(yōng)有另一种神(shén)秘的(de)效(xiào)应，这种暗(àn)物质效应，会支持宇宙当中生命的诞生(shēng)，或者(zhě)说是生命进化的一个(gè)重要因素。

如果这一理论得到进(jìn)一步(bù)的证(zhèng)实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会意味着人类并(bìng)不孤单呢？或(huò)许在宇宙当(dāng)中某个(gè)角落的行星上，暗物质正在通过这样(yàng)的效应创造(zào)生命。当然，这些(xiē)推(tuī)论的大(dà)前提是要先找到暗物质存在的实际证据。那么(me)小伙伴们，你们(men)觉得暗物质到(dào)底存不存(cún)在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动(dòng)力！

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