宇宙是“人为制(zhì)造”的？为何会(huì)存在科(kē)学无法解释的“暗物(wù)质”？暗物质又究竟(jìng)是什(shén)么？人类为(wèi)了寻(xún)找(zhǎo)暗(àn)物质存在的证据，科学家们在过去的(de)几十年当中进行了超过50次的长期实(shí)验，但(dàn)是却(què)没有发现任何(hé)的有效证据。除了一个(gè)地方，在1687年出(chū)版的自然哲学数(shù)学(xué)原理一书中，埃萨克牛顿发表了(le)万有引力定(dìng)律，它(tā)揭示(shì)了宇宙中天体运(yùn)动的规(guī)律(lǜ)。往后的几(jǐ)百年来，当(dāng)天文学家们发现(xiàn)某些(xiē)天(tiān)体运行轨道出现异常，不符合万有引力定律(lǜ)的时候，他们就(jiù)会知道，周围(wéi)一定(dìng)有未知(zhī)的天体(tǐ)通过引力(lì)在摄动它的(de)轨道(dào)。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运(yùn)行轨道的异常，推算并且发现了海王星的存(cún)在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现(xiàn)都是应用(yòng)万有引力(lì)定律所取得(dé)重大(dà)天文成就(jiù)的(de)例子。但是这(zhè)些发现(xiàn)都是在(zài)恒星系(xì)统的尺度(dù)当中，可当我们上升(shēng)到星(xīng)系或者是星团的尺度，事情就开始变(biàn)得(dé)诡异(yì)了(le)。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正在研(yán)究和测量后发星系团的质量。这(zhè)是一个由数(shù)千个星系(xì)所组成的巨大星系(xì)团，这些星系(xì)被引(yǐn)力束缚在一(yī)起(qǐ)。测量星(xīng)系团的质(zhì)量一般会(huì)使(shǐ)用到两种方法，当两种(zhǒng)方法结(jié)果一致，就可以确定(dìng)其质量的范围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需要的(de)数据(jù)是测量(liàng)各个星系(xì)的光度。

第二(èr)种(zhǒng)是动(dòng)力学质量的计算，是利用光(guāng)谱红移测量星(xīng)系团中的各个星系(xì)相(xiāng)对于星系团的运动速(sù)度(dù)。当测量结果出来之后(hòu)，兹威基彻底(dǐ)懵了(le)，“动力学质量(liàng)”竟然是(shì)“光度学(xué)质量”的400倍。这(zhè)意味着，后(hòu)发座星(xīng)系团(tuán)有99%的质量消失了，或(huò)者说这99%的(de)质量并不以可见(jiàn)光的形式所存在，我们无法看到(dào)。最诡异(yì)的(de)是，在测量速度的过程中，兹威基(jī)发现星系团(tuán)中很多星(xīng)系的速度比理论上要(yào)快得(dé)多，按照(zhào)牛(niú)顿的(de)运动学定律，仅靠(kào)这些可(kě)见星系的质(zhì)量所(suǒ)产(chǎn)生的引力(lì)是无法将它们束(shù)缚在星系团内的，它们早(zǎo)就应(yīng)该被抛出星系团之外(wài)了，除(chú)非(fēi)有一种神(shén)秘的(de)力量在起作(zuò)用，这(zhè)种力(lì)量(liàng)来源于(yú)某种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹维(wéi)基提(tí)出了这样部(bù)分不可见的暗质，它不发散光、吸光(guāng)、反射(shè)光(guāng)，但是(shì)它们却(què)占据着(zhe)宇(yǔ)宙(zhòu)中绝大(dà)部(bù)分的质量。只是当(dāng)时的人们对这样的一种(zhǒng)说法(fǎ)不屑一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗(àn)物质”这(zhè)个(gè)词才再一次出现(xiàn)。天文学家维拉鲁宾和肯(kěn)特福特在观测仙女座星系中的恒星(xīng)运动。理论上来说，距离中心越(yuè)远的恒星在其轨道上的运行速度就(jiù)会(huì)越慢(màn)。但是(shì)他们观测的结果却让人感到(dào)不可思议。

随着与中心距离的(de)增加，恒(héng)星的旋转速度(dù)几乎(hū)保持(chí)不变。可(kě)是根据牛(niú)顿(dùn)的万有引力定律，在星系当中如果没有足够大的质(zhì)量来吸引它(tā)们，这些外围(wéi)的(de)恒星早就被甩到(dào)宇宙(zhòu)当中了。基(jī)于这种(zhǒng)现(xiàn)象，科学家们会使用一种相(xiāng)对标准的方法来(lái)解释暗(àn)物(wù)质的存(cún)在，这种方法就是(shì)测量星系当中气体(tǐ)在X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴上气体的(de)旋转(zhuǎn)速度。如果出(chū)现异常的结果，就认(rèn)为是由暗物质的(de)力(lì)量进(jìn)入其中。

于(yú)是科(kē)学(xué)家们通过射电望远镜测量了距离星(xīng)系(xì)中(zhōng)心更远距(jù)离的氢元素(sù)，发现它们的旋转速度并不符合(hé)牛顿的力(lì)学(xué)定律。我(wǒ)们的太(tài)阳系也不例外，太阳系位于银河系(xì)的(de)第三悬(xuán)臂之上，距离银河系中心(xīn)2.6万光年，根据(jù)万(wàn)有引力定律进(jìn)行计算(suàn)，太阳系的运行速(sù)度(dù)应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的速度(dù)围(wéi)绕(rào)银河系旋转，这(zhè)个实际(jì)速度远远大于理论(lùn)速度，那(nà)么产生以上这(zhè)种向心加速度的原因很(hěn)可能就(jiù)是存(cún)在着一种我们看不到的物(wù)质(zhì)，是这(zhè)些(xiē)暗(àn)物质(zhì)的引力效应将星系聚集在(zài)了一起。

也是从这时(shí)开始，越(yuè)来越多的研究人员(yuán)开始相信(xìn)暗物质的存在。科学(xué)家根据星系(xì)外恒星轨道的速度，估算(suàn)在星(xīng)系当中(zhōng)暗(àn)物质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释这个现象(xiàng)的(de)原因(yīn)。在一(yī)项新的研究当中，科(kē)学家(jiā)们发现，几乎没(méi)有引力效应的遥远恒(héng)星之间，也会出现速度上的微小差异。另外，天(tiān)文学家还发现了一(yī)个反(fǎn)常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大小和(hé)银河系(xì)不多，但是星(xīng)系(xì)当(dāng)中存在(zài)的恒星(xīng)数量却只有银(yín)河系的(de)千分之一。

所以在理论(lùn)上(shàng)，该(gāi)星系(xì)必须存在暗物质，否则就(jiù)会(huì)分(fēn)崩(bēng)离(lí)析(xī)。但是科学家们使用最先进的望远(yuǎn)镜对(duì)其进(jìn)行了40个小时(shí)的详细测(cè)量之后，发现星(xīng)系中的(de)恒(héng)星运动是可以用正(zhèng)常(cháng)的(de)物质和力(lì)学定律来解释的。那么(me)又有人(rén)提出，也许该(gāi)星系的暗物质，已经被(bèi)附近的另一个大星(xīng)系剥离了。奇(qí)怪的是，它的附近没有(yǒu)任何雅诗兰黛红石榴水适合什么年龄，雅诗兰黛红石榴水适合什么肤质星系存在。造成这些现象的(de)除了暗(àn)物质的假说之外，另一种可(kě)能就(jiù)是(shì)人类对引力的理解还不够全面，引力很可能在不(bù)同(tóng)尺度空间中的工作方式是不同的(de)，这意味着在(zài)行星(xīng)系尺(chǐ)度(dù)中的天体会(huì)沿(yán)着它们的轨道，按照(zhào)我们所理解的方式(shì)运动。但是上升到(dào)星系和星团的尺度，引力之间的相互作用则是(shì)不同(tóng)的方(fāng)式。对于在星系团之间的(de)相互作用，科学(xué)家还(hái)引入(rù)了外部场(chǎng)效应的(de)概念(niàn)，指的是在(zài)数百万光(guāng)年的规(guī)模上(shàng)，巨大的(de)质量(liàng)之间会(huì)产生对彼此特殊的效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意味着我们需要对现在的(de)物理定律进行修正，这些发现(xiàn)也让(ràng)很多人认为暗物质假说理(lǐ)论就(jiù)此终结。但是在宇(yǔ)宙当中还有关于暗(àn)物质存在(zài)的其他的理论证据，这些(xiē)理论证据(jù)是蒙德理论所(suǒ)没(méi)法解释的(de)“引(yǐn)力透(tòu)镜(jìng)”。

径向距离为(wèi)37亿光年的子(zi)弹(dàn)星系团，由两个碰撞的星系团所组成，类(lèi)似这(zhè)样(yàng)的星团(tuán)，它们大部分的(de)普(pǔ)通质(zhì)量都(dōu)在星系的气体当(dāng)中(zhōng)。当(dāng)星团以1000万公里/小时发生碰撞(zhuàng)的时候，星际气(qì)体的(de)相互作用就(jiù)会(huì)导致温(wēn)度的急剧升(shēng)高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系(xì)团大部分的质量(liàng)将位于所有这(zhè)些(xiē)气体(tǐ)所在(zài)的中间区域。那么我们(men)通过(guò)什么(me)来验证它的质量区域到底(dǐ)是不是集(jí)中在中间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦(wéi)伯太空望(wàng)远镜(jìng)传回了宇宙当中第一张全彩的高(gāo)清照(zhào)片，在照片中我(wǒ)们可以明显地(dì)看到很多星系似乎(hū)被(bèi)拉伸产生(shēng)了(le)巨大的(de)形变。其实(shí)这些星系本身并不是(shì)真的被扭曲(qū)了，也不是韦伯望远(yuǎn)镜(jìng)出(chū)了什么(me)问题，而是(shì)这样(yàng)极遥(yáo)远的天体(tǐ)和我们(men)地球上的(de)观测者之间(jiān)。被一个质(zhì)量(liàng)超级巨大的天体遮挡(dǎng)，这个超大质量的东西的引力，会使身(shēn)后更遥远星系的光都(dōu)发生了扭曲。这个现象就(jiù)是引力(lì)透镜(jìng)效应。这个巨大的天体可能是超大质量的黑洞或(huò)者是暗(àn)物质。

所以当人们对(duì)子弹星系团观(guān)测的时候，发现它(tā)的大质量区域(yù)并不是在中(zhōng)间，而是在(zài)两侧。所(suǒ)以最(zuì)好(hǎo)的解释方法就(jiù)是当星(xīng)团(tuán)发生全部的(de)碰撞时，可被观测(cè)到(dào)的质(zhì)量(liàng)气(qì)体被卡在了中间，暗物质则直接通过了(le)这个区(qū)域(yù)，并在(zài)两边(biān)形成了引力透镜(jìng)。对(duì)子(zi)弹星(xīng)系(xì)团的引力透镜研究也被认为是暗物(wù)质存在的(de)迄今为止最好的理论证(zhèng)据。

除此之外(wài)，还有来(lái)自宇(yǔ)宙当中最古老的光。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万年之后，可(kě)见光终于可以畅通无阻地穿越在(zài)宇(yǔ)宙当中了。经过了(le)130多亿(yì)年(nián)之后，这些光在宇宙空间背景上留(liú)下了各相同性的微波辐射(shè)。其中(zhōng)红色的部分(fēn)表示温度较高的区域，蓝色则表(biǎo)示相对较冷(lěng)的区域，但实(shí)际上它(tā)们之(zhī)间的温差(chà)只有万分之一。

科学家们通过对(duì)前景背景分离后的二值图像进行连通域提取和标(biāo)记之后(hòu)发现，如果(guǒ)宇(yǔ)宙当中(zhōng)没有暗(àn)物质，图形看起来不(bù)应该是这(zhè)样的，而随着(zhe)暗物质的增加，一些峰值的幅度会减小，才变得看(kàn)起(qǐ)来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射(shè)的测量值，我(wǒ)们需要(yào)的暗物质(zhì)大约(yuē)是普通物质的5倍。这个数字与解释星系(xì)当(dāng)中恒(héng)星运动所(suǒ)需要的暗物质比例是一致的。这(zhè)就意味着。

用(yòng)了一个(gè)简单(dān)的理(lǐ)论框架(jià)，就很好地解释了很多不同的观测结果。而暗物质的本质就是宇宙当(dāng)中(zhōng)存(cún)在着某种类型的(de)粒子，它们不参与(yǔ)任何(hé)其他(tā)的电磁作(zuò)用，只(zhǐ)通过引力(lì)来相互作用。所以如果能够找到(dào)这种粒(lì)子的(de)存(cún)在，就(jiù)相当于(yú)找到(dào)了暗(àn)物质存在的(de)实际(jì)证据。这种粒子到底是什么？科学家(jiā)们(men)已经(jīng)提出了(le)数十种的假(jiǎ)想目标，而要寻找这些不同的目标粒子所(suǒ)需要的实验方式也(yě)不相(xiāng)同。在过(guò)去的几(jǐ)十年当中，人(rén)类为(wèi)了寻找这(zhè)些看(kàn)不见、摸不(bù)到，几乎(hū)不会与常规(guī)物(wù)质相互作用的“暗物(wù)质”，科学家(jiā)们已经进行(xíng)了超(chāo)过50次的实验，却没有任(rèn)何(hé)实(shí)质性的发现(xiàn)，除了一个(gè)地(dì)方(fāng)，意大利的格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山(shān)下(xià)1400米处的(d雅诗兰黛红石榴水适合什么年龄，雅诗兰黛红石榴水适合什么肤质e)地下(xià)矿井当中(zhōng)，藏着地球上最大的地学实验室，这个实(shí)验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层(céng)楼高的探测器，一直致力于(yú)寻找暗物质(zhì)粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科(kē)学家声称观测到了某(mǒu)种信(xìn)号。经过(guò)了20多(duō)年的数据收集，人们发现了(le)一(yī)个有趣的事情。探测率会(huì)在每年(nián)的6月份(fèn)达(dá)到峰值，然后在11月降(jiàng)到最低，而且在20年当(dāng)中每年都是一样。一些(xiē)科(kē)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(jù)。

但是为什(shén)么暗物(wù)质(zhì)会产生(shēng)周(zhōu)期性的年(nián)度信号呢？刚才我们讲了太阳系正在以(yǐ)220公里(lǐ)/秒的速(sù)度(dù)围绕(rào)着银河系进行移动，那么如果暗物质(zhì)存在宇宙当中，这意味着(zhe)我(wǒ)们也在以这样的速度在穿(chuān)越着暗物质流，这(zhè)个过(guò)程中会(huì)产生相(xiāng)应的振荡，同时地球又以30公(gōng)里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有(yǒu)半(bàn)年的时(shí)间，地(dì)球围绕太阳的方(fāng)向(xiàng)与(yǔ)太(tài)阳环绕银河(hé)系的方向是(shì)一致的(de)，而另外半(bàn)年则与之相反(fǎn)。

而在6月份的时(shí)候，地球与太阳的方向正好达到完全一(yī)致，这(zhè)是理论(lùn)上地(dì)球穿(chuān)越暗物质(zhì)流(liú)最快的时(shí)段(duàn)。而在11月份(fèn)，又恰(qià)好达到(dào)了最慢值。尽管在实际的情况中，太(tài)阳(yáng)系相对银河系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影(yǐng)响(xiǎng)这个理论(lùn)的有效(xiào)性。

因此科学(xué)家认(rèn)为这可以(yǐ)用(yòng)来解(jiě)释(shì)，研究人员(yuán)们所(suǒ)观测(cè)到的周(zhōu)期性信号。当然也可能有(yǒu)其(qí)他的情况(kuàng)，造成这种年度周期(qī)信号的差异也可能是温度、湿度、土壤中(zhōng)的水(shuǐ)分、高山上的积雪，甚至连意大(dà)利游客的数量也符合这个周(zhōu)期的(de)规律。

所以，科学家们又在南半(bàn)球建立了一(yī)个几(jǐ)乎相同的实(shí)验室，这里的(de)季节与之(zhī)前(qián)的实验(yàn)室正好相(xiāng)反，而在(zài)这里，地球穿(chuān)过暗物质流的运(yùn)动特(tè)征和第一(yī)个实验室(shì)是一样的(de)。

因此，如(rú)果在这里可以得到相同的信号，就可(kě)以成为暗物质(zhì)所存(cún)在的非常有力的证据了。但是(shì)由于(yú)这个实验室刚刚建成不久(jiǔ)，所以截至目前(qián)还无法(fǎ)提供相应的数据支持。另(lìng)外，在2025年(nián)，NASA将会发射一台新的望远镜(jìng)，这台(tái)太空(kōng)望远镜叫(jiào)做“南希(xī)格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大小跟哈勃(bó)望远镜相同，但它的宽视场仪器提供(gōng)的视野是哈勃红外(wài)仪(yí)器的100倍。南(nán)希格雷斯罗曼太空望远(yuǎn)镜其中一(yī)个(gè)关键的(de)用(yòng)途就是探索暗物(wù)质背(bèi)后的(de)奥秘，对于探测的结果，我们只能(néng)拭目以待了。费(fèi)米(mǐ)实验室粒子天体物(wù)理中心的科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯(sī)特芬(fēn)研究发现(xiàn)，如果暗物质存在，它们(men)极有(yǒu)可能拥有另一种神(shén)秘的效应(yīng)，这种暗物质效应(yīng)，会支持宇宙(zhòu)当中(zhōng)生命的(de)诞生(shēng)，或者说(shuō)是生命进(jìn)化的一个重要因素。

如(rú)果这(zhè)一理(lǐ)论(lùn)得(dé)到进一(yī)步的证实，那么遍布宇(yǔ)宙(zhòu)当中的(de)暗物质会不会意(yì)味着(zhe)人类并(bìng)不孤单呢？或许在(zài)宇(yǔ)宙当中某(mǒu)个角落的(de)行星(xīng)上，暗物质(zhì)正在通(tōng)过这样的效应创造(zào)生(shēng)命。当然，这些推论的大前提是(shì)要先(xiān)找到暗物质(zhì)存在(zài)的实际证据。那么小伙(huǒ)伴们，你(nǐ)们觉(jué)得(dé)暗物质(zhì)到底存(cún)不存在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你的支持(chí)是我更新的(de)动力！

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