宇宙是“人为制造(zào)”的(de)？为何会存在科学无(wú)法解释的“暗物(wù)质”？暗物(wù)质又究竟(jìng)是什么？人类为了寻找暗(àn)物质存在的证据，科学家们在过去(qù)的几十年当中进行了超过50次的长期(qī)实验，但是却没有发现任何的有(yǒu)效证据(jù)。除了一个地方，在1687年出版的(de)自(zì)然哲学(xué)数(shù)学原(yuán)理(lǐ)一书(shū)中，埃萨克牛(niú)顿(dùn)发(fā)表了万有引力定律，它(tā)揭示了宇宙中天体运动的规律。往(wǎng)后的几百(bǎi)年来，当(dāng)天(tiān)文学家们发现某些天体运行(xíng)轨道(dào)出现异常(cháng)，不符合万有(yǒu)引力(lì)定律的(de)时(shí)候，他们就(jiù)会知道，周围(wéi)一定有(yǒu)未知的天(tiān)体通(tōng)过引力在(zài)摄(shè)动(dòng)它的轨道。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶(yé)就(jiù)通过天王星运行(xíng)轨道的(de)异常，推算并且发(fā)现(xiàn)了海王星的存(cún)在。另外，哈雷彗(huì)星(xīng)、冥王星的发现都是应用万有引(yǐn)力定律所(suǒ)取得重大(dà)天文成(chéng)就(jiù)的例(lì)子。但(dàn)是这些发(fā)现都是在恒星系统的(de)尺度当中，可当我们上升(shēng)到星系或(huò)者是星(xīng)团的(de)尺度，事情(qíng)就开始(shǐ)变(biàn)得(dé)诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家(jiā)弗里茨兹威基正在研(yán)究和(hé)测(cè)量后发星系(xì)团的质量。这是一个(gè)由数千个星系所组成的(de)巨大星(xīng)系团(tuán)，这(zhè)些(xiē)星系被引力(lì)束缚(fù)在一起(qǐ)。测量(liàng)星系团的质量一般(bān)会使用到(dào)两种(zhǒng)方(fāng)法，当两种方法结果一致，就可以(yǐ)确定其质量的(de)范围。

第一种是获得其(qí)"光度学的质量(liàng)"，需要的数据是测量各(gè)个星系的光度。

第二种(zhǒng)是动力学质量的(de)计算，是(shì)利(lì)用光谱红移测量(liàng)星系团(tuán)中的各个(gè)星(xīng)系相对于(yú)星系团(tuán)的运动速(sù)度。当测量结(jié)果出来之后，兹威基彻底(dǐ)懵(měng)了(le)，“动(dòng)力学质量”竟(jìng)然是“光(guāng)度学质量”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星系(xì)团有99%的质量消(xiāo)失了(le)，或者(zhě)说这(zhè)99%的质(zhì)量并不以(yǐ)可见(jiàn)光(guāng)的(de)形式(shì)所存在，我们(men)无法看到。最(zuì)诡异的是(shì)，在(zài)测量(liàng)速度的过程(chéng)中(zhōng)，兹威基发现星系团中很多星系的速(sù)度(dù)比理论(lùn)上要快得(dé)多，按(àn)照牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星系的质量所产(chǎn)生的引力是无法将它们束(shù)缚在(zài)星系团(tuán)内的，它们(men)早就应该被抛(pāo)出星系团之外(wài)了，除非(fēi)有一(yī)种神(shén)秘的(de)力量在起(qǐ)作用，这种(zhǒng)力量来源(yuán)于(yú)某种隐形的物质。

据此(cǐ)，兹维基提出了这样部分(fēn)不(bù)可见的暗质(zhì)，它不发散光、吸光、反射光(guāng)，但(dàn)是它们却占据着宇宙中绝大部分的质量。只(zhǐ)是当时(shí)的人们(men)对这(zhè)样的(de)一种说法不屑(xiè)一顾。

直到40年(nián)之后，“暗物质”这(zhè)个词才再(zài)一次出现。天文(wén)学家维(wéi)拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在观测仙女座星系中的(de)恒(héng)星运动。理论(lùn)上来说，距离中心越远的恒星在其轨道上的运行速度就会越(yuè)慢。但(dàn)是他们观(guān)测的结果却让人(rén)感到不可思(sī)议。

随着与中心距离的增加，恒(héng)星(xīng)的旋转速(sù)度几(jǐ)乎(hū)保持不变。可是根据牛顿的万有(yǒu)引力定律(lǜ)，在星系当中(zhōng)如(rú)果(guǒ)没有足够(gòu)大的质量来吸(xī)引它们(men)，这(zhè)些外围的恒星(xīng)早(zǎo)就被(bèi)甩(shuǎi)到宇宙当中(zhōng)了。基于(yú)这种(zhǒng)现(xiàn)象，科学家们会使用一种(zhǒng)相对标准(zhǔn)的方法(fǎ)来解释暗物质的存在(zài)，这种方法就是测量星系当(dāng)中(zhōng)气体(tǐ)在X轴上距离(lí)星(xīng)系中心(xīn)的距离，以及在Y轴上气体的(de)旋转(zhuǎn)速度(dù)。如果出现异常的结(jié)果，就认为是由暗(àn)物质的力量进入(rù)其中(zhōng)。

于是科学家(jiā)们通(tōng)过射电望远镜(jìng)测量(liàng)了距(jù)离星系(xì)中心(xīn)更(gèng)远距(jù)离(lí)的氢元(yuán)素(sù)，发现(xiàn)它们的旋转速(sù)度(dù)并不符(fú)合牛顿(dùn)的力学定律(lǜ)。我们的太阳系(xì)也不例外，太(tài)阳(yáng)系位于银河系的第三悬臂之上，距(jù)离银河系中(zhōng)心2.6万(wàn)光年，根据万有引力(lì)定律进行计算(suàn)，太(tài)阳系(xì)的运行速度应(yīng)该(gāi)是160千米/秒，但实际上，太阳(yáng)系正(zhèng)在以220千米/秒(miǎo)的速度围绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实际(jì)速度远远大于理论速度，那么(me)产生以上这(zhè)种向心加速度的原因很可(kě)能(néng)就是存(cún)在(zài)着(zhe)一种我们看(kàn)不到的(de)物(wù)质，是这些暗物质的引(yǐn)力效应将(jiāng)星系聚集(jí)在了一(yī)起。

也(yě)是从这时(shí)开始，越来越(yuè)多的研究人员开始(shǐ)相信暗物质的存(cún)在(zài)。科学家(jiā)根据(jù)星系(xì)外恒星(xīng)轨道的(de)速度，估算在星系当中(zhōng)暗物质的质量占(zhàn)整(zhěng)个(gè)星系质量的85%。但是，暗物质并不是(shì)唯一可以解释这个现(xiàn)象的原因(yīn)。在一(yī)项新(xīn)的研究当中，科学家们发现，几乎没(méi)有引力(lì)效应的遥远恒星之间，也(yě)会出(chū)现速(sù)度上(shàng)的微小差异。另外，天文(wén)学家还(hái)发现(xiàn)了一个反常(cháng)的(de)星系(xì)，叫(jiào)做(zuò)Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是(shì)星系当中存在(zài)的恒星数量却只(zhǐ)有银河系的千分之一。

所以在理论上，该星系必须存(cún)在暗物质，否则(zé)就会分崩离析。但是科学家们使(shǐ)用最先进(jìn)的望远镜对(duì)其(qí)进(jìn)行了40个小时的详(xiáng)细(xì)测量(liàng)之(zhī)后，发(fā)现星系中(zhōng)的恒星运动是可以(yǐ)用正(zhèng)常(cháng)的物质和力学定律来解释的(de)。那么又有(yǒu)人提出，也许该星系(xì)的暗物质，已经被附近的另一个大星系剥离(lí)了。奇怪的是，它的附近没(méi)有任何(hé)星(xīng)系存在。造成这些现象的除了暗物质的假说之外，另一(yī)种(zhǒng)可能就是人类对引力的理解(jiě)还(hái)不(bù)够全(quán)面(miàn)，引力很可能在不同尺(chǐ)度(dù)空(kōng)间(jiān)中(zhōng)的工(gōng)作(zuò)方式是不(bù)同的，这意(yì)味着(zhe)在行星系尺度中的天体(tǐ)会沿着它们的(de)轨(guǐ)道，按(àn)照(zhào)我(wǒ)们所(suǒ)理解的方式运动。但是上升到星系和星团的尺度，引力之间的相(xiāng)互作用则是不同的方式。对于(yú)在星系团之间的相(xiāng)互(hù)作用(yòng)，科(kē)学家(jiā)还引入(rù)了外部(bù)场效应的概念，指的是在数百万(wàn)光(guāng)年的规(guī)模上，巨大的(de)质量(liàng)之间会产生(shēng)对彼此特殊(shū)的效(xiào)果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立(lì)，这意味着我们需要对(duì)现(xiàn)在的(de)物理定律进行修正，这(zhè)些发(fā)现也让很多人认为暗物质假说理论就此终(zhōng)结。但(dàn)是在宇宙当中还(hái)有关于暗物质(zhì)存在的(de)其他(tā)的理论证(zhèng)据，这些理论(lùn)证据是(shì)蒙德理(lǐ)论(lùn)所没法解(jiě)释的“引(yǐn)力(lì)透(tòu)镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年的子弹星系(xì)团(tuán)，由两(liǎng)个碰撞(zhuàng)的星系团(tuán)所组成，类似(shì)这样(yàng)的星团，它(tā)们大部分的普通质量都在星系的气体当中。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞的(de)时(shí)候(hòu)，星际(jì)气体的相互说女的炮台是什么意思，说女生是炮台啥意思作用就会导致温度的急剧升(shēng)高，速度大(dà)幅降低。所以(yǐ)在理论上，在碰撞之后，子弹星系团大部(bù)分的质量将位于(yú)所有这些气体(tǐ)所(suǒ)在的中间区域(yù)。那么我们通过什么来验证它的质(zhì)量(liàng)区域到底是不(bù)是集中在(zài)中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空(kōng)望(wàng)远镜(jìng)传回了宇(yǔ)宙当中第一张全彩的高(gāo)清照(zhào)片，在照片中我们可以(yǐ)明(míng)显地看到很多星系(xì)似乎被拉伸产(chǎn)生(shēng)了(le)巨大(dà)的形变。其实(shí)这些星系本身(shēn)并(bìng)不是真的被扭曲了，也(yě)不是韦伯望远镜出了什么问题，而是这样极(jí)遥(yáo)远的天体(tǐ)和我们地(dì)球上的观测者之间。被(bèi)一个质量超级巨大的天体遮挡，这(zhè)个超大质量的东西的引力，会使身后(hòu)更(gèng)遥远星(xīng)系(xì)的光(guāng)都发生了扭(niǔ)曲。这个现象就是引(yǐn)力透镜效应。这个巨大的(de)天体可能是超大质量的(de)黑洞或者是暗物质(zhì)。

所以当(dāng)人们对(duì)子弹(dàn)星系(xì)团观测的时候，发现它(tā)的大(dà)质量(liàng)区域并不是在中(zhōng)间，而(ér)是(shì)在两侧(cè)。所以最(zuì)好(hǎo)的解释方(fāng)法就(jiù)是当(dāng)星团发生(shēng)全(quán)部的碰撞时(shí)，可被观测(cè)到的质量(liàng)气体(tǐ)被卡(kǎ)在了中间，暗物(wù)质则直(zhí)接(jiē)通过了这个区(qū)域(yù)，并在两边形成了引力透镜。对(duì)子弹星系团(tuán)的引(yǐn)力透镜研究(jiū)也被认为(wèi)是暗物质存在(zài)的迄(qì)今为止(zhǐ)最好的(de)理论证据。

除(chú)此之(zhī)外，还有来自(zì)宇宙当中(zhōng)最古老的光(guāng)。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万年之后，可(kě)见光终(说女的炮台是什么意思，说女生是炮台啥意思zhōng)于可(kě)以畅通无阻地穿(chuān)越(yuè)在宇宙(zhòu)当中了。经过了130多亿年(nián)之后，这些光(guāng)在宇宙(zhòu)空间(jiān)背景上(shàng)留下(xià)了(le)各相同性的(de)微波辐射。其中红色的部分表示温度较高的区域(yù)，蓝色则表示相对较冷的区(qū)域(yù)，但实际上它们之(zhī)间的(de)温差只(zhǐ)有(yǒu)万分(fēn)之一。

科学(xué)家们通过对前景(jǐng)背景分(fēn)离后的二值(zhí)图像进行连通域提取和标记之后发现，如果宇宙(zhòu)当中没有暗(àn)物质，图形看起来不(bù)应该是这样的，而随着暗物质的增加，一些峰(fēng)值(zhí)的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为(wèi)了匹(pǐ)配(pèi)宇宙微波背景(jǐng)辐射(shè)的测量(liàng)值，我们需要的(de)暗物质大约是普通物质(zhì)的5倍。这个数(shù)字与解释星(xīng)系当(dāng)中恒(héng)星(xīng)运动(dòng)所(suǒ)需要的暗物质(zhì)比例(lì)是一致的。这就(jiù)意味着(zhe)。

用了(le)一个简单(dān)的理论框架，就很好地(dì)解释了很多不同的观测(cè)结(jié)果。而(ér)暗(àn)物质的本质就是(shì)宇宙(zhòu)当(dāng)中存在着某(mǒu)种类型的粒子，它们不参与(yǔ)任何其(qí)他的电(diàn)磁作用，只通过引力(lì)来相互作用。所以(yǐ)如果能够找到(dào)这种粒(lì)子的存(cún)在(zài)，就相当(dāng)于(yú)找到(dào)了暗物质(zhì)存在(zài)的实际(jì)证据。这种粒(lì)子到底(dǐ)是什么(me)？科学家们(men)已经(jīng)提出(chū)了数十种的假想目标，而要寻(xún)找这(zhè)些不同的目标粒子所需要的实验方(fāng)式也不相同。在(zài)过去(qù)的几十年当(dāng)中，人类(lèi)为(wèi)了(le)寻找这些看不见、摸不到，几乎不会(huì)与常规物质相互作用(yòng)的“暗(àn)物(wù)质”，科学家(jiā)们已经(jīng)进行了超过50次的实(shí)验(yàn)，却(què)没有(yǒu)任何实质性的发现，除了一(yī)个地方(fāng)，意大利的格(gé)兰(lán)萨(sà)索(suǒ)山(shān)，隶属于阿(ā)尔卑斯(sī)山脉。

在(zài)山下1400米处的(de)地下矿(kuàng)井当中(zhōng)，藏(cáng)着(zhe)地球上最大的地学(xué)实验室(shì)，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探(tàn)测(cè)器，一(yī)直(zhí)致力于寻(xún)找暗(àn)物质粒(lì)子的(de)周期性(xìng)震(zhèn)荡。

自1997年(nián)以来(lái)，这(zhè)里的科学(xué)家声称观测到了某种信(xìn)号(hào)。经过了20多年的数(shù)据(jù)收集，人们发现了一个有(yǒu)趣的事情(qíng)。探测率(lǜ)会在每年的6月份达到峰值，然后在11月(yuè)降到最低(dī)，而(ér)且在20年当中(zhōng)每(měi)年都是一样。一(yī)些科学家认为(wèi)这可(kě)能(néng)是(shì)人类发现(xiàn)暗物质的第一个(gè)直接证(zhèng)据。

但是为什么暗(àn)物质(zhì)会产生(shēng)周期性(xìng)的(de)年(nián)度信号(hào)呢？刚(gāng)才我(wǒ)们讲了(le)太阳系正在以(yǐ)220公(gōng)里/秒(miǎo)的速度围绕(rào)着银河系进行移动，那么如果暗物质存在(zài)宇(yǔ)宙当中，这意味着我们(men)也在以这(zhè)样的速度(dù)在(zài)穿越着暗物质流，这个过(guò)程中会产生(shēng)相应的振荡，同时(shí)地(dì)球又以30公(gōng)里(lǐ)/秒的(de)速度围绕太(tài)阳进(jìn)行(xíng)旋转。所以有半(bàn)年(nián)的(de)时间，地球(qiú)围绕太阳(yáng)的方(fāng)向与(yǔ)太阳环(huán)绕银河系的方向(xiàng)是一(yī)致的，而另外(wài)半(bàn)年(nián)则与之相反。

而在6月份的(de)时候(hòu)，地球与(yǔ)太阳的方向正好(hǎo)达到完全一致，这是理论(lùn)上地球穿越(yuè)暗(àn)物(wù)质(zhì)流最(zuì)快(kuài)的(de)时段。而(ér)在(zài)11月份，又恰好(hǎo)达到了最慢值。尽管在实(shí)际的(de)情况中，太阳(yáng)系相对银(yín)河系的平面呈现了60度的倾(qīng)斜，但是这并不影响这个理(lǐ)论的有效性。

因此科学家认为这(zhè)可以用来(lái)解释，研究(jiū)人员(yuán)们所观测到的(de)周期(qī)性信(xìn)号(hào)。当然也可能有(yǒu)其他的情(qíng)况，造成这种年度周(zhōu)期信号的差异也可能(néng)是温度、湿(shī)度、土壤中的水分、说女的炮台是什么意思，说女生是炮台啥意思高山(shān)上(shàng)的积雪，甚至连意大利游客的(de)数(shù)量(liàng)也符(fú)合这(zhè)个周(zhōu)期的规律。

所以，科学家们(men)又在南半(bàn)球建立了一个(gè)几乎相同的实验室，这里的季(jì)节与之(zhī)前的实验室(shì)正好相反(fǎn)，而在这里，地球(qiú)穿(chuān)过暗物质流的运(yùn)动特(tè)征(zhēng)和第一个实验室(shì)是一(yī)样的。

因此，如果在这里可以(yǐ)得到相(xiāng)同的(de)信号(hào)，就可以成为暗物质(zhì)所存在的非(fēi)常(cháng)有力的证据了。但是(shì)由于这(zhè)个(gè)实验室刚刚建成不久，所以(yǐ)截至目前还无法提供(gōng)相(xiāng)应的数据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会发射一(yī)台新的望远镜，这台(tái)太(tài)空望远镜(jìng)叫做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜(jìng)大小(xiǎo)跟(gēn)哈(hā)勃望远(yuǎn)镜(jìng)相同，但它的宽(kuān)视场仪器提供的视野是哈勃(bó)红(hóng)外(wài)仪器(qì)的(de)100倍。南希格雷斯罗曼太(tài)空望远镜其(qí)中一个关(guān)键的用途就是探索暗物质背后(hòu)的奥(ào)秘，对(duì)于探测的结(jié)果，我们只能拭目以待了。费米实验室粒(lì)子天体物(wù)理(lǐ)中心的科学家丹琥珀和贾森(sēn)斯(sī)特芬(fēn)研究(jiū)发现，如果暗物质存(cún)在，它(tā)们极有可能拥有另(lìng)一种神秘的效应，这种暗物(wù)质效(xiào)应，会(huì)支持宇宙当中生(shēng)命的诞(dàn)生，或者说是生命进化的一个重要因素。

如果这一(yī)理论得到进一步的证实，那(nà)么遍布宇宙当(dāng)中的暗物质会(huì)不会意味着人类并不(bù)孤单(dān)呢？或许在宇宙当中(zhōng)某个角落(luò)的(de)行(xíng)星(xīng)上，暗物(wù)质(zhì)正(zhèng)在通过这样(yàng)的效应创造生(shēng)命。当然，这些推(tuī)论的大前(qián)提是要先找(zhǎo)到(dào)暗物质存在的实际证(zhèng)据。那么(me)小伙伴们，你(nǐ)们(men)觉得暗(àn)物(wù)质到底(dǐ)存不存在呢(ne)？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持(chí)是我更新的动力！

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