宇宙是“人为(wèi)制造”的？为何会存(cún)在科学无法解释的“暗物(wù)质(zhì)”？暗物质又(yòu)究竟是(shì)什么？人类(lèi)为了寻找暗(àn)物质存(cún)在(zài)的证据，科学(xué)家们在过去(qù)的几十年当(dāng)中进行了超过50次的(de)长期实验(yàn)，但是(shì)却没有发现任何的有(yǒu)效(xiào)证(zhèng)据。除(chú)了一个地方，在1687年(nián)出版(bǎn)的自然哲(zhé)学数学原理一书(shū)中，埃萨克(kè)牛顿发表(biǎo)了万有引力定律，它揭(jiē)示了(le)宇作风建设包括哪些方面问题，机关作风建设包括哪些方面宙(zhòu)中天体运动的规律。往后的(de)几百年来(lái)，当天文学家们发现某些天体运行轨道(dào)出现异常(cháng)，不符(fú)合万有(yǒu)引力(lì)定律的(de)时候，他们就会知道(dào)，周围(wéi)一定(dìng)有未知的天体通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年(nián)，奥本勒维耶就通过天王星运行(xíng)轨道的(de)异常，推算并且发现了海(hǎi)王星的(de)存(cún)在(zài)。另外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发现都是应用万有引力(lì)定律所取得(dé)重大(dà)天文(wén)成就的例子。但是这些发现都是在恒星系统(tǒng)的(de)尺(chǐ)度当中，可当我(wǒ)们(men)上升(shēng)到星系或者是(shì)星团的尺(chǐ)度，事情就开(kāi)始变得诡(guǐ)异(yì)了。

1933年(nián)，瑞(ruì)士的物理(lǐ)学家(jiā)弗里茨兹威(wēi)基正在研究和测(cè)量(liàng)后(hòu)发星系团(tuán)的质(zhì)量。这是一个由数千个星系所(suǒ)组成的(de)巨大星(xīng)系团，这些星系被(bèi)引力束缚(fù)在一起。测(cè)量星(xīng)系(xì)团的质量(liàng)一般会使用到两种方法(fǎ)，当两种方法结果一致，就可(kě)以确定其(qí)质(zhì)量(liàng)的(de)范(fàn)围。

第一种(zhǒng)是(shì)获得其"光度学的质量"，需要(yào)的数据是(shì)测量(liàng)各(gè)个星(xīng)系(xì)的光度。

第二种是动(dòng)力(lì)学质量(liàng)的计算，是(shì)利用光谱(pǔ)红(hóng)移测(cè)量星系团中(zhōng)的各个星系(xì)相对于星(xīng)系团的运(yùn)动速(sù)度(dù)。当测(cè)量结果出来之后，兹威(wēi)基(jī)彻底(dǐ)懵了，“动力学质量(liàng)”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味(wèi)着，后发座(zuò)星系团有99%的质量消失了，或者(zhě)说这99%的质(zhì)量并不以可(kě)见(jiàn)光(guāng)的形式所存(cún)在，我们无法看到。最(zuì)诡异的是，在测量速度的(de)过(guò)程中，兹威(wēi)基发现星系团中很多星系的速度比(bǐ)理论上要快得多，按(àn)照牛(niú)顿的运(yùn)动学定律，仅靠这(zhè)些(xiē)可见星系的质量所产(chǎn)生的(de)引力是(shì)无法将它(tā)们束缚在星系团内的，它们早就应该被(bèi)抛出(chū)星系(xì)团之外(wài)了，除非有一(yī)种神秘的力(lì)量在(zài)起作(zuò)用，这种力量(liàng)来源于(yú)某种隐形的物(wù)质。

据此，兹维基提出(chū)了这样部分不可见的暗质(zhì)，它不(bù)发散光、吸光、反射(shè)光(guāng)，但是(shì)它(tā)们却(què)占(zhàn)据着(zhe)宇宙中绝大部分的质量(liàng)。只(zhǐ)是(shì)当(dāng)时的人们对这样的一(yī)种(zhǒng)说法不屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这个(gè)词才再一次出现。天(tiān)文学家维拉鲁宾(bīn)和肯(kěn)特福特在观(guān)测仙(xiān)女(nǚ)座星系(xì)中的(de)恒星(xīng)运动。理论上(shàng)来说，距(jù)离中心越远的(de)恒星在其轨道上的运行速度就会(huì)越慢。但是他(tā)们(men)观(guān)测的结果(guǒ)却让(ràng)人感(gǎn)到不可思(sī)议。

随(suí)着与中(zhōng)心距离的增加(jiā)，恒星(xīng)的旋转速度(dù)几(jǐ)乎(hū)保持不变。可是根据(jù)牛顿的(de)万(wàn)有(yǒu)引力定律，在(zài)星(xīng)系当中如果没有足够大(dà)的质量来吸引它们，这些外围的恒星早就被(bèi)甩到宇宙当中了。基于(yú)这种现象，科学家(jiā)们会使用一种相对标(biāo)准的方法来解(jiě)释暗(àn)物质(zhì)的存在，这(zhè)种方法就是测量(liàng)星系当中气体在X轴上距离星系中心(xīn)的(de)距离，以(yǐ)及(jí)在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常的结果，就认为是(shì)由暗(àn)物质的力量进(jìn)入其中。

于是科学家(jiā)们通过射电望远镜测(cè)量了距离(lí)星系中(zhōng)心更远(yuǎn)距离的氢元素(sù)，发现它们的旋转速度并不符合牛顿的力学定律。我(wǒ)们(men)的(de)太阳系也不(bù)例外，太阳系位于(yú)银河系(xì)的第三(sān)悬臂之上(shàng)，距离银河系(xì)中心2.6万(wàn)光年，根据(jù)万有引力(lì)定(dìng)律进行计(jì)算(suàn)，太阳系的(de)运(yùn)行速(sù)度应该是160千(qiān)米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正(zhèng)在(zài)以220千米(mǐ)/秒(miǎo)的(de)速度围绕银河系(xì)旋转(zhuǎn)，这个实际(jì)速度远(yuǎn)远(yuǎn)大(dà)于(yú)理(lǐ)论速(sù)度，那么产生(shēng)以上这种向心加速度的原因很(hěn)可能就是存在(zài)着一种(zhǒng)我们看不(bù)到的物质，是这些(xiē)暗物质的引力效应将星系聚(jù)集在了(le)一(yī)起(qǐ)。

也是从这时(shí)开始，越来越多(duō)的研(yán)究人员开始相信暗物质(zhì)的(de)存在。科学家根(gēn)据星(xīng)系外恒星轨道的速度，估算在(zài)星系当中暗物质的(de)质(zhì)量(liàng)占整(zhěng)个星系质量的85%。但是，暗物(wù)质并不是(shì)唯一可(kě)以解释这个现象的原因(yīn)。在一项新的研究当(dāng)中，科学家们发现，几(jǐ)乎没有引力效应的遥远恒星之间(jiān)，也会出现速度上的微小差(chà)异(yì)。另外，天文学(xué)家还(hái)发现了一(y作风建设包括哪些方面问题，机关作风建设包括哪些方面ī)个(gè)反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离地球(qiú)大约2.5亿光年，大小和(hé)银河系不多，但是星系当中存在的(de)恒星数量(liàng)却(què)只(zhǐ)有(yǒu)银河系的千分之一。

所以在理论上，该(gāi)星系必须(xū)存在暗物质，否则就会分崩离析。但是(shì)科学家们使用最先进(jìn)的(de)望远镜(jìng)对其(qí)进(jìn)行了40个小时的详细测量之后(hòu)，发现星系中的恒星运动是(shì)可以用正常的物质和力(lì)学定律(lǜ)来解释(shì)的(de)。那么又有人提出，也许(xǔ)该星系的暗物质，已经(jīng)被附近(jìn)的(de)另一(yī)个大星系剥离了(le)。奇怪的是，它(tā)的附近(jìn)没(méi)有任(rèn)何(hé)星(xīng)系存在。造成这(zhè)些现(xiàn)象的除(chú)了暗物(wù)质的假说之(zhī)外，另一种可能就是(shì)人类对(duì)引力(lì)的(de)理解还(hái)不够全(quán)面，引力很可(kě)能(néng)在(zài)不同尺度空间中的工作(zuò)方式是不同的(de)，这(zhè)意(yì)味着在行星(xīng)系尺度中的天体会沿(yán)着(zhe)它们(men)的轨道，按照我(wǒ)们所理解的方式运动(dòng)。但是上(shàng)升到(dào)星系和星团的(de)尺(chǐ)度，引(yǐn)力之间的相互作(zuò)用则是不同的(de)方式(shì)。对(duì)于在(zài)星系团(tuán)之间的相互(hù)作用，科学家还引入了(le)外(wài)部场效应的概念，指的是(shì)在数百万光年的规模上，巨大的(de)质量之间会产(chǎn)生对(duì)彼此(cǐ)特殊的效(xiào)果(guǒ)，这个理论叫(jiào)做MOND蒙(méng)德理(lǐ)论(lùn)。如(rú)果MOND蒙(méng)德(dé)理论成立，这(zhè)意(yì)味着我们需要(yào)对现在(zài)的物理(lǐ)定律进行修正(zhèng)，这些发现也让很多人认为暗物质假说理论就此终结。但(dàn)是在(zài)宇宙(zhòu)当中还有关于暗物质存在(zài)的(de)其他的理(lǐ)论证(zhèng)据，这些理(lǐ)论证(zhèng)据是蒙(méng)德(dé)理(lǐ)论所没(méi)法解释的(de)“引力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿(yì)光年的子弹星系(xì)团，由两个碰撞的星系(xì)团所组成，类似这样(yàng)的(de)星团，它们大部分的普通质(zhì)量(liàng)都在星(xīng)系的气体当(dāng)中。当星团以1000万公里/小时(shí)发生(shēng)碰撞的(de)时候，星(xīng)际气体(tǐ)的(de)相(xiāng)互作用就会导致(zhì)温度的急剧升高，速(sù)度大幅降低(dī)。所(suǒ)以(yǐ)在(zài)理(lǐ)论上，在碰(pèng)撞之后，子弹星系(xì)团(tuán)大部分的(de)质(zhì)量将(jiāng)位于(yú)所有(yǒu)这些气体所在的中间区(qū)域。那(nà)么我们(men)通过(guò)什(shén)么来验证它的质量区域到底(dǐ)是不是集(jí)中在(zài)中间呢？前(qián)不久，詹姆(mǔ)斯韦伯(bó)太空望远镜传回了宇宙当中第(dì)一(yī)张全(quán)彩的高清照片，在照片中我(wǒ)们可以明(míng)显地看到(dào)很(hěn)多星系(xì)似乎(hū)被拉伸(shēn)产生了(le)巨大的形变。其实(shí)这些星系本身并(bìng)不是真的(de)被扭曲了，也不是韦伯(bó)望远镜出了什么问题(tí)，而是这样极遥远的天(tiān)体和我(wǒ)们地球上的观(guān)测者之间(jiān)。被一个(gè)质(zhì)量超级(jí)巨(jù)大(dà)的天体遮挡，这个超大质量的东西的引力(lì)，会使身(shēn)后更遥远星系(xì)的光都发生了扭(niǔ)曲。这个现象就是引力透镜效应。这(zhè)个(gè)巨大的天(tiān)体(tǐ)可能是超(chāo)大质量的黑洞或者是暗物质。

所以(yǐ)当人们(men)对(duì)子弹星(xīng)系团(tuán)观测的时候，发现它的大质量区域并(bìng)不是在中间，而是在两侧。所以最好的解释(shì)方法就是当星团发(fā)生全(quán)部的碰(pèng)撞时，可被观测到的质(zhì)量气体被卡在了中间，暗(àn)物(wù)质则直接(jiē)通过(guò)了这个区域，并(bìng)在(zài)两边形成了(le)引力(lì)透镜。对子弹(dàn)星系团的引力透镜研究(jiū)也(yě)被认为是暗物(wù)质(zhì)存在的迄(qì)今为(wèi)止最好的理论证据(jù)。

除此之外，还(hái)有来自宇宙当中(zhōng)最古老的光(guāng)。从宇宙大(dà)爆炸开始，38万年之后，可(kě)见光终于可以畅通(tōng)无阻地穿越在宇宙(zhòu)当中了。经过了130多亿年之后(hòu)，这些光在(zài)宇宙(zhòu)空间背景上(shàng)留(liú)下(xià)了各相同性的(de)微波辐射(shè)。其中红(hóng)色的(de)部(bù)分表示(shì)温度(dù)较高的区域(yù)，蓝色则表示相(xiāng)对(duì)较(jiào)冷的区域，但实际(jì)上它(tā)们之间的(de)温差(chà)只有万分之(zhī)一(yī)。

科(kē)学家们通过对前景背景分离后的二值(zhí)图像(xiàng)进(jìn)行连通域提(tí)取和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起来不应该是这样的，而随着暗物质的增加，一些峰值(zhí)的(de)幅度会减小，才变(biàn)得看起(qǐ)来(lái)“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微波背景辐射的(de)测(cè)量值(zhí)，我们需要(yào)的暗(àn)物质(zhì)大约是普(pǔ)通物(wù)质的5倍(bèi)。这个数字与解释星系当(dāng)中恒星运动所需要的暗物质比例是一(yī)致的。这就意味着。

用了一个简单的(de)理论框(kuāng)架，就(jiù)很好地(dì)解释(shì)了很多不(bù)同(tóng)的(de)观测结果。而暗(àn)物质的本(běn)质就是宇宙当中存在(zài)着某(mǒu)种(zhǒng)类型的粒子，它(tā)们不参与任何其他(tā)的电磁作用，只通过引力来相互(hù)作用。所(suǒ)以如果能(néng)够找到(dào)这种粒(lì)子(zi)的存在，就(jiù)相当(dāng)于找到了(le)暗物质存在的(de)实(shí)际证据(jù)。这种粒子到底是什么(me)？科学家(jiā)们已经提出了数十种的(de)假想目标，而要寻找这些不同的(de)目(mù)标粒(lì)子所需要的实(shí)验方式也(yě)不相同。在过去的几十年当中，人类为(wèi)了寻找这些看不(bù)见、摸(mō)不到，几乎不(bù)会(huì)与常规物质相互作用(yòng)的“暗物质”，科学家(jiā)们已经进(jìn)行(xíng)了超过50次的实验(yàn)，却没(méi)有任何实质(zhì)性的发现，除了一个地方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处的地下(xià)矿(kuàng)井当中，藏(cáng)着地球(qiú)上(shàng)最(zuì)大的(de)地学实(shí)验(yàn)室，这(zhè)个实验(yàn)室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼高的探测器(qì)，一直致(zhì)力于寻找暗物质(zhì)粒子(zi)的周期性(xìng)震(zhèn)荡(dàng)。

自1997年以来(lái)，这里的(de)科(kē)学家声称观测到了(le)某种(zhǒng)信号。经过了20多年的数据收(shōu)集，人们发现了一个有趣的事情。探测率会在每年的(de)6月份达到峰值，然后在11月降到最(zuì)低，而且在(zài)20年当(dāng)中每年都是一样。一(yī)些科学家认为这可(kě)能是(shì)人类发现暗(àn)物质(zhì)的第一个直(zhí)接证据。

但是为(wèi)什(shén)么暗物质会产生周(zhōu)期性的年(nián)度信号呢？刚才我们(men)讲了(le)太阳(yáng)系正在以220公里/秒的速度(dù)围绕着银河系进行移动，那么如果暗物质存(cún)在宇宙当中，这意味着我们也在以这样的速度在穿(chuān)越着暗物(wù)质(zhì)流，这个(gè)过程中会产生相应的振荡，同时(shí)地球又以30公里/秒的速度围(wéi)绕太阳进行旋转。所以有半年的时间，地球围绕(rào)太阳的方向(xiàng)与(yǔ)太阳环绕银河系的方向是一致的，而另外半(bàn)年则(zé)与之相反(fǎn)。

而在(zài)6月份的时候，地球(qiú)与太(tài)阳的方向正好达(dá)到完全一致，这是理(lǐ)论上地球(qiú)穿(chuān)越(yuè)暗物质流最快(kuài)的(de)时(shí)段。而(ér)在11月份(fèn)，又恰好达到(dào)了(le)最慢值。尽管在实际的情况中(zhōng)，太阳(yáng)系(xì)相对银河系的平(píng)面呈(chéng)现了(le)60度(dù)的倾斜，但是这并不影(yǐng)响这个理论的有效性。

因此科作风建设包括哪些方面问题，机关作风建设包括哪些方面(kē)学家认为这可(kě)以(yǐ)用来(lái)解释(shì)，研究人员们(men)所观测到(dào)的(de)周期性信号(hào)。当然(rán)也可能有其他的情况，造成这种年(nián)度周期信号的差(chà)异(yì)也可能是温(wēn)度、湿度、土壤中的水分、高山上的积(jī)雪(xuě)，甚至连意大(dà)利游(yóu)客的(de)数量也符合这个周期的规律。

所(suǒ)以，科学家们又在南半球建立了(le)一个几乎相(xiāng)同(tóng)的实验(yàn)室，这里的季节与(yǔ)之前的实验室(shì)正好相反，而在这里，地球(qiú)穿过暗物质(zhì)流的(de)运动特征和第(dì)一(yī)个(gè)实(shí)验室是一(yī)样的(de)。

因此，如(rú)果在这里可(kě)以得到相同的信(xìn)号，就可(kě)以(yǐ)成(chéng)为(wèi)暗物质所存在(zài)的非常有力的证据了。但是(shì)由(yóu)于这个实验室刚刚建成不久，所以(yǐ)截至目(mù)前还无法(fǎ)提供相应(yīng)的(de)数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一台(tái)新的望远镜(jìng)，这台太(tài)空(kōng)望远镜(jìng)叫(jiào)做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈勃(bó)望远(yuǎn)镜相(xiāng)同，但它的宽(kuān)视(shì)场(chǎng)仪器提供的视野是(shì)哈勃红外仪器(qì)的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼(màn)太空(kōng)望远镜其中一个(gè)关键的用途就是探索(suǒ)暗(àn)物质背后的奥(ào)秘，对于探(tàn)测(cè)的结果，我们只能拭目(mù)以待了。费米实(shí)验室粒子天体物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯(sī)特芬(fēn)研究发现，如果暗物(wù)质(zhì)存在，它们极(jí)有(yǒu)可能拥有另一种神(shén)秘(mì)的效应(yīng)，这种暗(àn)物质效应，会支(zhī)持宇宙(zhòu)当中(zhōng)生命(mìng)的诞生，或者说是(shì)生(shēng)命进化的一个(gè)重要因素。

如果这一理论得(dé)到进一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质(zhì)会不会意味着人类并(bìng)不孤单呢？或(huò)许在宇宙当中某(mǒu)个(gè)角落的行星上，暗(àn)物质正在通过(guò)这样的效应创造生命。当(dāng)然(rán)，这些推(tuī)论的大前提是要(yào)先找到暗(àn)物(wù)质存在的实际(jì)证据(jù)。那(nà)么小伙伴们，你们(men)觉得暗物质到(dào)底(dǐ)存不(bù)存在呢？喜欢请点赞，你的(de)支持(chí)是我更新(xīn)的(de)动力！

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