宇宙是“人为制造”的？为何会存在(zài)科学无法解释(shì)的“暗(àn)物质”？暗物质又究(jiū)竟是(shì)什么？人类为了(le)寻找暗(àn)物质存(cún)在的证据，科学(xué)家们(men)在过去(qù)的几(jǐ)十年当中进行了超(chāo)过50次(cì)的长期(qī)实验，但是(shì)却没有发(fā)现(xiàn)任何的(de)有(yǒu)效证据。除(chú)了一个地方，在1687年出版的自然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律(lǜ)，它(tā)揭示了宇宙中(zhōng)天体运动的规(guī)律。往后的几(jǐ)百年来，当天文学家(jiā)们发(fā)现(xiàn)某些(xiē)天体运(yùn)行轨道出(chū)现异常，不符合万有引力定律(lǜ)的时候，他们就(jiù)会知道，周(zhōu)围一(yī)定有未知(zhī)的(de)天(tiān)体通过引力(lì)在(zài)摄动它的轨道。比如在1846年，奥(ào)本勒维耶就通过天王星运行轨道(dào)的异常，推算并且发现了海王星的存在(zài)。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应(yīng)用万有引力定律所取(qǔ)得重大天文(wén)成就的例子。但是这(zhè)些发(fā)现都是在(zài)恒(héng)星系统的(de)尺度当中，可(kě)当我们上升到星系或者是星团(tuán)的尺度，事情(qíng)就开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基(jī)正在(zài)研究和测量(liàng)后发星系(xì)团的(de)质(zhì)量。这是一个由数千(qiān)个星系所(suǒ)组成的巨大星(xīng)系(xì)团(tuán)，这些星(xīng)系被引(yǐn)力(lì)束缚(fù)在(zài)一起(qǐ)。测量星系团的质(zhì)量一(yī)般会使用到两种方(fāng)法，当两种方(fāng)法结果一(yī)致，就(jiù)可(kě)以确(què)定其质量的范围。

第一种是(shì)获得(dé)其(qí)"光度学的质量(liàng)"，需要的数(shù)据(jù)是测量各个星系的光度(dù)。

第二种是(shì)动力学质(zhì)量的计算，是利用光(guāng)谱(pǔ)红移测(cè)量星(xīng)系(xì)团(tuán)中的各(gè)个星系相对于(yú)星系团的运动速度。当测量结果(guǒ)出来之后，兹(zī)威(wēi)基彻(chè)底懵(měng)了，“动(dòng)力学质(zhì)量”竟然是(shì)“光(guāng)度学质量(liàng)”的(de)400倍。这意味着，后(hòu)发座(zuò)星系团有(yǒu)99%的质量消(xiāo)失(shī)了，或者说这99%的质量(liàng)并(bìng)不以可(kě)见光的形式所存(cún)在，我们无法看(kàn)到。最诡(guǐ)异的(de)是(shì)，在测量速度的过(guò)程中，兹(zī)威(wēi)基发现星系(xì)团中很多星系的速度比理论上要(yào)快(kuài)得(dé)多，按照牛顿的运动(dòng)学定(dìng)律(lǜ)，仅靠(kào)这(zhè)些可见星系的质量所(suǒ)产生的引力(lì)是无法(fǎ)将它们束缚(fù)在星系团(tuán)内的，它们早就应该被抛出星系团(tuán)之(zhī)外(wài)了，除非(fēi)有一(yī)种神秘的(de)力量在(zài)起(qǐ)作用，这种力(lì)量(liàng)来(lái)源(yuán)于(yú)某种隐形(xíng)的物(wù)质。

据此(cǐ)，兹维基提出了这样(yàng)部分不可见的暗质(zhì)，它不发散光、吸光、反(fǎn)射光，但是它(tā)们(men)却占据着宇(yǔ)宙中(zhōng)绝大部分的质量。只是当时的人们对这样(yàng)的(de)一种说法(fǎ)不屑(xiè)一(yī)顾。

直(zhí)到(dào)40年之(zhī)后，“暗物质”这个词才(cái)再(zài)一次出现。天文学家(jiā)维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在(zài)观测仙女(nǚ)座星(xīng)系中的恒星运动。理论上来(lái)说，距离中(zhōng)心越远的恒星在(zài)其(qí)轨道上的运行速度就会越慢(màn)。但是他们观测(cè)的结果却(què)让人(rén)感到不可思议。

随着与中心距离(lí)的增加，恒星的旋转速(sù)度(dù)几(jǐ)乎保持不变。可是根(gēn)据牛顿的万有引力定(dìng)律，在星系当中(zhōng)如(rú)果没有(yǒu)足够大的质量来吸引(yǐn)它们，这些外(wài)围的恒星早就(jiù)被甩到宇宙当中了。基于这种(zhǒng)现(xiàn)象(xiàng)，科学家们会使用一种相(xiāng)对(duì)标准的方法来解释(shì)暗物(wù)质的存(cún)在，这种方法(fǎ)就是(shì)测量(liàng)星系当(dāng)中气体(tǐ)在X轴上距离星系中心的距(jù)离，以(yǐ)及(jí)在Y轴上气(qì)体(tǐ)的(de)旋转速度(dù)。如果出(chū)现异常(cháng)的结果，就(jiù)认(rèn)为(wèi)是由暗物质的力量进入其中。

于(yú)是科学家(jiā)们通(tōng)过射电望远(yuǎn)镜测(cè)量了距离星系中心更(gèng)远距离的氢元(yuán)素(sù)，发现它(tā)们的旋转速度并不符合牛顿的力(lì)学定律。我们的太阳系也不例(lì)外，太阳系位于银(yín)河系的(de)第三(sān)悬臂(bì)之上(shàng)，距离银河系中心2.6万光年，根据万(wàn)有引力(lì)定律(lǜ)进行计算，太阳(yáng)系的运(yùn)行速度应该是(shì)160千(qiān)米/秒，但实际(jì)上，太阳系正在以220千米/秒的速(sù)度(dù)围(wéi)绕银(yín)河系旋去巴基斯坦办签证多少钱，去巴基斯坦需要签证吗转(zhuǎn)，这个实际速度远(yuǎn)远大于理论(lùn)速(sù)度(dù)，那么产生(shēng)以上这种(zhǒng)向心加速度的原因很可能就是存(cún)在着一(yī)种我们看不到的物质(zhì)，是这些暗物质的引力效(xiào)应将星系聚集在了(le)一(yī)起。

也是从这(zhè)时开始，越来越多的(de)研究人(rén)员开(kāi)始相信暗物质的存在。科(kē)学家根(gēn)据(jù)星系(xì)外恒星轨(guǐ)道的(de)速度(dù)，估算在星系当(dāng)中暗物质的质(zhì)量占整个星(xīng)系质(zhì)量的85%。但是，暗(àn)物质并不是唯一可以解(jiě)释这个现象的(de)原因。在一项新的研究当中(zhōng)，科学家们发现(xiàn)，几乎没有引(yǐn)力效应的遥远恒星之间，也会出现(xiàn)速度上的微(wēi)小差(chà)异。另(lìng)外(wài)，天文学家(jiā)还发现了一(yī)个(gè)反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这(zhè)个(gè)星系距离地球大约2.5亿光(guāng)年，大小和银河系不(bù)多(duō)，但是(shì)星系当中存在的恒星数(shù)量却只有银(yín)河(hé)系(xì)的(de)千分之一。

所以在理论上，该星(xīng)系必须存在(zài)暗物质，否则就会分崩离析(xī)。但是科学家(jiā)们使(shǐ)用最先进的望(wàng)远镜对(duì)其(qí)进行(xíng)了(le)40个(gè)小时的详(xiáng)细测量之后，发(fā)现星系(xì)中的恒星运动是可以用正常的物质和(hé)力学定律来(lái)解释的(de)。那么(me)又有人提出，也许(xǔ)该星系的暗(àn)物质，已经被附近(jìn)的另一个大星(xīng)系剥离了。奇怪的是，它(tā)的附近没有任(rèn)何星系存在。造成这些现象的除了(le)暗物质的假说之外，另一(yī)种可能就(jiù)是人类对引力的理(lǐ)解还(hái)不够全面(miàn)，引力很可能在不同尺(chǐ)度(dù)空间中的工(gōng)作(zuò)方(fāng)式是不同的(de)，这意味(wèi)着在(zài)行(xíng)星(xīng)系尺度中(zhōng)的天(tiān)体会沿着它们的(de)轨道，按照我们所理(lǐ)解的(de)方式运动。但(dàn)是(shì)上升到星系和(hé)星团的尺度，引力之(zhī)间的(de)相(xiāng)互(hù)作(zuò)用则是(shì)不同的方式(shì)。对(duì)于在星系团之间的相互作用，科学家还(hái)引入了外部(bù)场效应的(de)概念，指(zhǐ)的(de)是在数百万光年的规模(mó)上(shàng)，巨大的质量之间会产生对(duì)彼此特殊的效果，这(zhè)个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要对现在的(de)物(wù)理定律进(jìn)行(xíng)修正，这些发现也(yě)让(ràng)很(hěn)多人认(rèn)为(wèi)暗(àn)物质(zhì)假说理(lǐ)论(lùn)就此终结(jié)。但是在(zài)宇宙当(dāng)中还有关(guān)于暗物(wù)质存在(zài)的其(qí)他的理论证据，这些(xiē)理(lǐ)论(lùn)证据是(shì)蒙德(dé)理论(lùn)所没法解(jiě)释的“引力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光(guāng)年的子弹(dàn)星系团，由两个碰撞的星系(xì)团(tuán)所组成，类似这样(yàng)的星团，它们大部分的普通质(zhì)量都在(zài)星系的气体当中。当星团(tuán)以1000万公里(lǐ)/小时发生碰撞(zhuàng)的时候，星际气体的相(xiāng)互作用(yòng)就会导致温(wēn)度的急剧升高(gāo)，速度大幅降低(dī)。所(suǒ)以在理(lǐ)论上，在(zài)碰撞之后，子弹星系团大部分的质(zhì)量(liàng)将位(wèi)于所有这些气体(tǐ)所(suǒ)在的(de)中间区域。那么我们通过什(shén)么(me)来验证它的质量区域到(dào)底是不是(shì)集(jí)中(zhōng)在中间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太空(kōng)望远(yuǎn)镜传(chuán)回(huí)了(le)宇宙当中第一张全彩(cǎi)的高清(qīng)照(zhào)片，在照片中(zhōng)我们可以明显地看到很多星系似(shì)乎被拉伸(shēn)产生(shēng)了巨大的形变。其(qí)实这(zhè)些星系本身并不是真(zhēn)的被扭曲了，也不是韦伯望(wàng)远镜出了什么问题(tí)，而是这(zhè)样极遥远的天体(tǐ)和(hé)我们地(dì)球上(shàng)的观测者之间。被一个质量超级巨(jù)大的天(tiān)体遮挡，这(zhè)个超大质量的东西的引力，会使身(shēn)后更遥远星系(xì)的光都发生(shēng)了扭曲(qū)。这个(gè)现象就是(shì)引(yǐn)力透镜效应。这个巨大的天体可能是(shì)超大质量(liàng)的黑洞(dòng)或者(zhě)是暗(àn)物质。

所以当(dāng)人们对(duì)子弹星系团观测(cè)的时候，发(fā)现它(tā)的(de)大质量区(qū)域并不(bù)是在中间，而(ér)是在(zài)两侧(cè)。所以最(zuì)好的解释方法就(jiù)是当星团发生全部(bù)的碰撞时，可被观(guān)测(cè)到的质(zhì)量气体被(bèi)卡在(zài)了中(zhōng)间(jiān)，暗物质(zhì)则直接(jiē)通(tōng)过了(le)这个区域，并(bìng)在两边形成了引力透镜。对子弹星系团的引(yǐn)力(lì)透镜研究也被认为是暗物质存在(zài)的迄今为(wèi)止最好的理论证据。

除此之外(wài)，还有(yǒu)来自(zì)宇宙当中(zhōng)最(zuì)古老的光(guāng)。从宇宙大(dà)爆炸开始，38万(wàn)年之后，可见光终于可以畅通无阻地穿越(yuè)在(zài)宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这(zhè)些光(guāng)在宇宙空(kōng)间(jiān)背景上(shàng)留下(xià)了各相同性的微波(bō)辐射(shè)。其中(zhōng)红色(sè)的部分表示温度较高的(de)区域(yù)，蓝色(sè)则表(biǎo)示相对较冷的区域，但(dàn)实际(jì)上它们之间的温差只有万分之一。

科学家们通(tōng)过对前景背景(jǐng)分(fēn)离后的二值图像进行连通域提取和(hé)标记之(zhī)后(hòu)发现，如果宇宙当中没有暗(àn)物质，图形看起来不应该是(shì)这样的，而随着暗物质(zhì)的增(zēng)加，一些峰值的幅度会减(jiǎn)小(xiǎo)，才变得看(kàn)起来“和谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波背(bèi)景辐(fú)射的(de)测量值，我们需要的暗物质大(dà)约是普(pǔ)通物质的5倍。这个(gè)数字与解释(shì)星系当中恒星(xīng)运动所需要的暗物(wù)质比(bǐ)例是一(yī)致(zhì)的。这就意味着。

用(yòng)了一个简(jiǎn)单的理(lǐ)论框架，就很好地解释了很(hěn)多(duō)不同的观测结(jié)果。而(ér)暗物质的本质就(jiù)是(shì)宇宙(zhòu)当中(zhōng)存(cún)在着某(mǒu)种类型的粒子，它们不参与任何其他的(de)电磁(cí)作用，只通过引力来相(xiāng)互作用。所(suǒ)以如果能够找(zhǎo)到这种粒子的存在，就相(xiāng)当于找到了暗(àn)物质(zhì)存(cún)在的实际证据。这种粒(lì)子到底是什么？科学家们已经提(tí)出了数十种的假想目(mù)标，而要寻找这(zhè)些不同的(de)目标粒子(zi)所(suǒ)需要(yào)的实验方式(shì)也不(bù)相(xiāng)同。在过去的(de)几(jǐ)十年当(dāng)中，人类为了寻找(zhǎo)这些看不(bù)见、摸不到，几乎(hū)不会(huì)与常规物质相互作用的“暗物(wù)质(zhì)”，科学家们(men)已(yǐ)经进行(xíng)了超过50次的实(shí)验，却没有(yǒu)任何实质性的(de)发(fā)现(xiàn)，除了一个地方(fāng)，意大利的格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最大(dà)的地学实(shí)验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直致(zhì)力于寻找暗物质粒(lì)子的周期性震荡。

自1997年(nián)以来，这里(lǐ)的(de)科(kē)学家声称观(guān)测到了某种信(xìn)号。经过了20多年的数(shù)据(jù)收(shōu)集，人们发现了一个有(yǒu)趣的事情(qíng)。探(tàn)测率会在(zài)每年的6月份达到峰值，然后在11月降到(dào)最低，而且(qiě)在20年当中每年都(dōu)是一样。一些科学家认为这可能是(shì)人类发现暗物(wù)质的第一个(gè)直接(jiē)证据。

但(dàn)是(shì)为什么暗物质(zhì)会(huì)产生周期性的(de)年度(dù)信号呢？刚才我们讲了(le)太阳系正在以220公(gōng)里/秒的速度围绕着银河系进行移动(dòng)，那(nà)么如(rú)果暗物(wù)质存在宇宙当中，这意味着我们(men)也在以这样(yàng)的速度在穿越着暗物质流，这个过程(chéng)中会产(chǎn)生(shēng)相应的振(zhèn)荡，同时地球又以(yǐ)30公(gōng)里/秒的速(sù)度围(wéi)绕(rào)太阳进(jìn)行旋转。所以有半(bàn)年(nián)的时间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕(rào)银河系的(de)方向是一致的，而另外半年则与之相反。

而(ér)在6月份的(de)时去巴基斯坦办签证多少钱，去巴基斯坦需要签证吗候，地(dì)球与(yǔ)太阳的方向正好达(dá)到(dào)完(wán)全一致，这是理(lǐ)论上(shàng)地球穿越(yuè)暗物质流最快的时(shí)段去巴基斯坦办签证多少钱，去巴基斯坦需要签证吗。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在实(shí)际的情(qíng)况中，太阳(yáng)系(xì)相对(duì)银(yín)河系的平面呈现(xiàn)了60度的(de)倾斜，但是这并不影响这个理(lǐ)论的有效性(xìng)。

因此科学家认为这可(kě)以用来(lái)解释，研究人员(yuán)们所观(guān)测到(dào)的(de)周(zhōu)期性信号。当然也(yě)可能有其他的(de)情况，造成这(zhè)种年度(dù)周期信号(hào)的差异也可(kě)能是温(wēn)度(dù)、湿(shī)度(dù)、土壤中(zhōng)的(de)水分、高山上的积雪(xuě)，甚至连意大利(lì)游客的数量也符合这个周(zhōu)期(qī)的规(guī)律。

所(suǒ)以(yǐ)，科学家(jiā)们又在南半球建立了一个(gè)几乎相(xiāng)同的实(shí)验室，这里的季节与之前的实验室正好相反(fǎn)，而在(zài)这里，地球穿过暗物质流的运(yùn)动特(tè)征和第一个实验室是一样的。

因此，如(rú)果在这里可以得到相同的(de)信号，就可以成为(wèi)暗物质所存(cún)在的非常有力的证(zhèng)据了。但是(shì)由于这(zhè)个实(shí)验室(shì)刚刚建(jiàn)成不久(jiǔ)，所以截至目前还无(wú)法提供(gōng)相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜(jìng)，这(zhè)台太空望远镜叫做“南(nán)希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟(gēn)哈勃望远镜(jìng)相同，但它的宽视场仪器提供的视野是哈(hā)勃红外仪器的100倍(bèi)。南(nán)希格(gé)雷斯罗曼太空望远镜其中一(yī)个关键的(de)用途就(jiù)是探索暗物质(zhì)背后的奥(ào)秘，对(duì)于探测的结果，我(wǒ)们只能拭目以待了。费米实(shí)验(yàn)室粒(lì)子天体物(wù)理中(zhōng)心的科(kē)学家丹琥珀和贾森(sēn)斯(sī)特芬研究发(fā)现，如果(guǒ)暗(àn)物质存在(zài)，它(tā)们极(jí)有可能拥有另一种神(shén)秘(mì)的效(xiào)应，这种暗物(wù)质效应，会支(zhī)持宇(yǔ)宙当中生命的(de)诞生，或者(zhě)说是生命进化的一个重(zhòng)要因(yīn)素。

如果这一(yī)理(lǐ)论得到(dào)进一步的证实，那么遍布(bù)宇宙当中的暗物质会不(bù)会意味着人(rén)类并不孤单呢？或许(xǔ)在(zài)宇宙当中某个角(jiǎo)落的行星上(shàng)，暗物质(zhì)正在通(tōng)过这样的效应创造(zào)生(shēng)命(mìng)。当(dāng)然，这些推(tuī)论的大(dà)前(qián)提是要先找到(dào)暗物质存在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到底存(cún)不存在呢(ne)？喜欢请(qǐng)点赞，你(nǐ)的支持是我更(gèng)新(xīn)的动力(lì)！

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