宇宙是“人为制造”的？为何(hé)会(huì)存在科学(xué)无法解(jiě)释的“暗物(wù)质”？暗(àn)物质又究竟是什(shén)么？人(rén)类为了寻(xún)找(zhǎo)暗物质存在的证(zhèng)据，科(kē)学家们在过去的几十年当中进行了超(chāo)过50次的长期实验，但是却没有(yǒu)发现任何的有效证据。除了一个地方，在1687年出版的(de)自(zì)然哲学数学原理一书(shū)中，埃萨(sà)克牛顿发(fā)表了万有(yǒu)引力(lì)定律(lǜ)，它揭示了(le)宇(yǔ)宙中天体运动(dòng)的规律。往后的几百年来，当天文学家们发现某些(xiē)天体运行(xíng)轨(guǐ)道(dào)出现(xiàn)异常，不符合(hé)万(wàn)有引力定律的时候，他们就会知道，周围一定有未知(zhī)的(de)天(tiān)体通过(guò)引力在(zài)摄动它的轨(guǐ)道。比(bǐ)如在(zài)1846年，奥本勒维(wéi)耶就通(tōng)过天王星运行(xíng)轨道的(de)异(yì)常，推算并(bìng)且发(fā)现了(le)海王星的(de)存在。另外(wài)，哈(hā)雷彗星(xīng)、冥(míng)王星的发现都是应(yīng)用万有引力定律(lǜ)所取(qǔ)得重大天(tiān)文(wén)成(chéng)就的例子。但(dàn)是这些发现都是在恒星系(xì)统(tǒng)的尺度当中(zhōng)，可当我(wǒ)们上升到(dào)星系或者是星团的(de)尺度，事情(qíng)就开始(shǐ)变得诡异(yì)了。

1933年(nián)，瑞(ruì)士的物理学(xué)家弗里茨兹威基(jī)正在研(yán)究(jiū)和测量(liàng)后发(fā)星系(xì)团的质量。这(zhè)是一个由数千个(gè)星(xīng)系(xì)所组成的巨(jù)大星系团，这些星系被(bèi)引力束缚在一起。测量(liàng)星系团(tuán)的(de)质(zhì)量一(yī)般(bān)会使(shǐ)用到两种(zhǒng)方法，当两种方法结(jié)果一(yī)致(zhì)，就(jiù)可以确定其质量的范(fàn)围。

第(dì)一(yī)种是(shì)获得其"光度学的质量"，需要的(de)数(shù)据是测量各个星(xīng)系(xì)的光度。

第二(èr)种(zhǒng)是动力(lì)学质(zhì)量(liàng)的计算(suàn)，是(shì)利用光谱红移测量星(xīng)系(xì)团(tuán)中(zhōng)的各(gè)个星系相(xiāng)对于星系团的运动速度。当测量结果(guǒ)出(chū)来之后，兹(zī)威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的(de)400倍。这(zhè)意味着(zhe)，后发座星系团(tuán)有99%的质量消失了，或(huò)者说这(zhè)99%的质量并不以可(kě)见光的形式所存在，我们无(wú)法看到。最诡异的是，在测量(liàng)速度的过程中，兹威基发(fā)现(xiàn)星系团(tuán)中很多星系的速(sù)度比理论上要快得多，按照牛顿的运动(dòng)学定律，仅靠这些可见星系的质量所产生的引力是(shì)无法将(jiāng)它(tā)们束缚(fù)在星系团内的(de)，它们(men)早就应该(gāi)被抛出(chū)星系不走心是啥意思，不走心是啥意思网络用语团之外了，除非有一种神秘(mì)的(de)力(lì)量在起作用，这种力(lì)量(liàng)来源于某(mǒu)种隐形(xíng)的(de)物质。

据此，兹维基提出了(le)这样部分不可见的暗质，它不(bù)发(fā)散(sàn)光、吸(xī)光、反射光，但是(shì)它们却占(zhàn)据着宇宙中绝大部(bù)分的(de)质量。只是当时(shí)的人们对这样(yàng)的一种说法(fǎ)不(bù)屑一(yī)顾。

直到(dào)40年之后，“暗物(wù)质”这个词才再一次出现。天文(wén)学(xué)家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女(nǚ)座星系中的恒(héng)星运动。理论上来说，距离(lí)中心(xīn)越远的(de)恒星在其轨道上的运行(xíng)速度就会越慢。但是(shì)他们(men)观测的结果(guǒ)却让人感到不(bù)可思议。

随着(zhe)与中心距离的增(zēng)加，恒(héng)星(xīng)的旋转速度(dù)几乎保持(chí)不变。可是(shì)根据(jù)牛顿的万有(yǒu)引力定律，在(zài)星(xīng)系(xì)当(dāng)中如果没有足够大的(de)质量来吸引(yǐn)它们，这些(xiē)外(wài)围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基于这种现象(xiàng)，科学家们会(huì)使用一种相(xiāng)对标准(zhǔn)的(de)方法来解释暗物质的存在，这种方(fāng)法(fǎ)就是测(cè)量星(xīng)系当(dāng)中气体在X轴上(shàng)距离星系中心的(de)距离，以及在Y轴(zhóu)上气体的(de)旋转速度。如(rú)果出现异常的结果，就认为是由暗物质的力(lì)量进(jìn)入其中。

于是科(kē)学家们通(tōng)过射电(diàn)望(wàng)远镜测量了距离星系中心更远距离的氢元素(sù)，发现它们(men)的旋转速度并不符合牛顿(dùn)的(de)力学定律。我们的太阳系(xì)也不(bù)例(lì)外，太阳系位于银河(hé)系的(de)第三(sān)悬(xuán)臂之上，距离银河系中心2.6万光(guāng)年，根(gēn)据万有(yǒu)引(yǐn)力定律进行计(jì)算，太阳系的运行速(sù)度(dù)应该(gāi)是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒的速度围绕(rào)银河系旋(xuán)转(zhuǎn)，这(zhè)个实际速(sù)度远远大于理论速(sù)度，那么产生以上这(zhè)种向心(xīn)加速(sù)度的原因很可能就是存(cún)在着一种我们看(kàn)不到(dào)的物(wù)质，是这(zhè)些(xiē)暗物质的引力效应将星系聚集(jí)在了一(yī)起。

也(yě)是从这时(shí)开始，越来越多的研究(jiū)人员开始相信暗物质(zhì)的存在。科学家根据星(xīng)系外恒星轨道的速度，估算在星系当中暗物质的质量占整(zhěng)个星系(xì)质量的85%。但(dàn)是(shì)，暗物质并不是唯一可以解释这个现象的原因。在(zài)一项新的研究(jiū)当中(zhōng)，科学家们发现，几(jǐ)乎(hū)没有引力(lì)效(xiào)应的遥远(yuǎn)恒(héng)星之(zhī)间(jiān)，也会出现速度上的微小差异。另外，天文学(xué)家还发现了一个反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约(yuē)2.5亿光(guāng)年，大小和银河系(xì)不(bù)多，但(dàn)是星(xīng)系当中存在的恒星数量却只(zhǐ)有(yǒu)银河系(xì)的千(qiān)分(fēn)之一(yī)。

所以在理(lǐ)论上，该星系(xì)必须存在暗物质，否则就(jiù)会分崩离(lí)析。但是科学(xué)家们(men)使用最(zuì)先进的望远镜对其进行了40个小时的详细测量之(zhī)后，发现星系中的恒星运动是可以用(yòng)正常的物质和(hé)力学定律来解(jiě)释的。那么又有人(rén)提出，也(yě)许该星系的暗物质，已经被附近(jìn)的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它(tā)的附(fù)近没有(yǒu)任何星系存在。造成这些现象的除(chú)了暗(àn)物质的(de)假说之(zhī)外，另(lìng)一种(zhǒng)可能就(jiù)是人类(lèi)对引力的理解还不够全面，引力很(hěn)可能在不同尺度空(kōng)间中的工(gōng)作(zuò)方(fāng)式是不同的，这意味着(zhe)在行星系尺度中的天体会沿着它们的轨(guǐ)道，按照我们所理解的(de)方(fāng)式(shì)运(yùn)动。但是上升到(dào)星(xīng)系和(hé)星团的尺度，引力之间的相互(hù)作用则是不同的方式(shì)。对(duì)于(yú)在(zài)星(xīng)系团(tuán)之间的(de)相互作(zuò)用，科学家还(hái)引入了外部场效应的概念，指的是在数百万(wàn)光年的规模(mó)上(shàng)，巨大(dà)的质量之间(jiān)会(huì)产(chǎn)生对彼此特(tè)殊的效果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立，这(zhè)意味着(zhe)我们需要对现在的物理定(dìng)律进行修正，这(zhè)些(xiē)发现也让很多人认为暗物质假说(shuō)理论就此终结(jié)。但是在宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)还有关于暗(àn)物质存在的(de)其他的(de)理论证据，这些理论证据是(shì)蒙德理论所没法解释(shì)的(de)“引力(lì)透(tòu)镜”。

径向距(jù)离为37亿光(guāng)年的子弹星系(xì)团(tuán)，由两个碰撞的星系(xì)团所组成，类似(shì)这样(yàng)的(de)星团(tuán)，它们(men)大(dà)部分的普通质量都在星系的气体当中。当星(xīng)团以1000万公里(lǐ)/小(xiǎo)时发生碰(pèng)撞的(de)时(shí)候，星际气体的相互作用(yòng)就会导致温度的(de)急剧升高，速度(dù)大幅降低。所以(yǐ)在理(lǐ)论上(shàng)，在碰撞之(zhī)后，子(zi)弹(dàn)星系(xì)团大部分的质量将位于所有这些气体所在(zài)的中(zhōng)间区域。那么(me)我们通过什么来验证它的质量区域到底是(shì)不是集中在中(zhōng)间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望远镜(jìng)传回了宇宙当中第一张(zhāng)全(quán)彩(cǎi)的(de)高清(qīng)照片，在(zài)照片中(zhōng)我们(men)可(kě)以明显地看到很多星系似乎被拉伸产生了巨大的形变。其(qí)实这些(xiē)星系本身并不是真的(de)被扭(niǔ)曲了，也不(bù)是(shì)韦伯望(wàng)远镜出了什么问题，而(ér)是(shì)这样极遥(yáo)远的天体和我们地球上的观测者之间。被(bèi)一(yī)个质量(liàng)超级巨大(dà)的天体遮挡，这个超大(dà)质(zhì)量的(de)东西的引(yǐn)力，会使身后更遥(yáo)远星(xīng)系的(de)光都发生(shēng)了扭曲。这(zhè)个现(xiàn)象就是引(yǐn)力透(tòu)镜效应(yīng)。这个巨大的(de)天体可能是超大质(zhì)量的黑洞(dòng)或(huò)者(zhě)是暗物(wù)质。

所以当人们对(duì)子弹(dàn)星(xīng)系团观(guān)测的时候，发现它的大质量区域(yù)并(bìng)不是(shì)在中(zhōng)间，而是(shì)在两侧。所以(yǐ)最好的解(jiě)释方法就是当(dāng)星团发生(shēng)全部的(de)碰撞(zhuàng)时，可被观测到的(de)质量气(qì)体被卡在了中(zhōng)间，暗物(wù)质则直接通过了这个(gè)区域，并在(zài)两边形成了引力(lì)透(tòu)镜(jìng)。对子弹星系(xì)团的(de)引(yǐn)力透镜研究也被(bèi)认为是暗物质存在的迄今为止(zhǐ)最好的理论证据。

除此之外，还有来自(zì)宇宙当中(zhōng)最古老的光。从宇宙(zhòu)大爆(bào)炸(zhà)开始，38万年之后(hòu)，可(kě)见光终(zhōng)于可以畅通无阻地穿(chuān)越在宇宙当中了(le)。经过了130多(duō)亿年之(zhī)后，这些(xiē)光(guāng)在宇宙空间(jiān)背景上(shàng)留下了各(gè)相同性的(de)微(wēi)波辐射。其(qí)中红色的部分(fēn)表示温(wēn)度较高(gāo)的区域，蓝(lán)色则表示相对较冷的区域，但实际上它们之间(jiān)的温差只有万分之一。

科学家们通过对前(qián)景(jǐng)背景分离(lí)后的二值图像进(jìn)行连通域提取和标记之(zhī)后发(fā)现，如果宇宙当中没有(yǒu)暗物质，图形看起来不应该是(shì)这样的，而(ér)随(suí)着暗(àn)物质的增加，一些峰(fēng)值的幅度会减小(xiǎo)，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐(fú)射的测量值，我们需要的暗物(wù)质大(dà)约是(shì)普通物质的5倍。这个数字与解释星(xīng)系当中恒星(xīng)运动所需要(yào)的暗物质比(bǐ)例(lì)是一致的。这就意(yì)味(wèi)着。

用了一个简单(dān)的(de)理论框架，就很(hěn)好地解释了很多不同的观(guān)测结果。而暗(àn)物(wù)质的本质就是宇宙当中存(cún)在(zài)着某种类型的粒(lì)子，它们不参与任何其他的电(diàn)磁作用(yòng)，只通过引力来相互(hù)作用。所以如果能够找到这种粒子的存在，就相当于找到了暗物质存(cún)在的实际(jì)证据(jù)。这种粒子到底是什(shén)么？科学家们已经(jīng)提(tí)出了(le)数十种的假想目(mù)标(biāo)，而要寻找这些不(bù)同的目标粒子所需要的实验(yàn)方(fāng)式也不相同。在(zài)过去的(de)几十年当中，人(rén)类为了寻找这些看不(bù)见、摸不到，几(jǐ)乎(hū)不会(huì)与(yǔ)常(cháng)规物(wù)质(zhì)相(xiāng)互作(zuò)用的“暗物质”，科学家们已经进(jìn)行了(le)超过50次的(de)实(shí)验，却(què)没(méi)有任何(hé)实(shí)质(zhì)性的发现，除(chú)了(le)一个地方，意大利(lì)的格兰(lán)萨索山，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处(chù)的(de)地下矿井当中，藏着地球(qiú)上最大的(de)地学(xué)实验(yàn)室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层(céng)楼高的探测(cè)器(qì)，一(yī)直致(zhì)力于寻(xún)找暗物质(zhì)粒子的周期(qī)性震荡。

自1997年以来，这(zhè)里(lǐ)的(de)科(kē)学(xué)家(jiā)声称观测(cè)到了某种信号。经过(guò)了20多年的数据收(shōu)集，人们发现了一个有趣的(de)事情。探测率(lǜ)会(huì)在每年的6月份达到峰值，然后在(zài)11月降到最低，而且在20年当(dāng)中每年都是一样。一些科(kē)学家(jiā)认为(wèi)这可能是人类发现暗物质的(de)第(dì)一个直(zhí)接证据。

但(dàn)是为什么(me)暗物(wù)质会产生周期性(xìng)的年度信(xìn)号(hào)呢？刚才我们讲了(le)太(tài)阳系正在以220公(gōng)里(lǐ)/秒的速(sù)度围绕着银河(hé)系进行移动，那(nà)么如果(guǒ)暗物质(zhì)存在(zài)宇宙当中，这意味着我们(men)也在以这样的速度在穿越着暗物质流，这个过程中会产生相(xiāng)应的振(zhèn)荡，同时地球又以30公里/秒的速度围(wéi)绕(rào)太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有半年的时间(jiān)，地球(qiú)围绕太阳的方向(xiàng)与太阳(yáng)环绕银河(hé)系(xì)的方向是一致(zhì)的，而另外半年则(zé)与之相反。

而在6月份的(de)时候，地不走心是啥意思，不走心是啥意思网络用语球与(yǔ)太阳的(de)方向正好达到完(wán)全(quán)一致(zhì)，这是(shì)理论上地球穿越暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到(dào)了最慢值。尽管在实际(jì)的(de)情况中，太阳系相对银(yín)河(hé)系的平面(miàn)呈现了60度的倾(qīng)斜，但是这(zhè)并不影响这个理论(lùn)的有效性。

因此科学家认为(wèi)这可(kě)以(yǐ)用来解释，研究人员们(men)所观测到(dào)的周期性信(xìn)号(hào)。当然也可能有其(qí)他的情(qíng)况，造成这种年度周期信号的差异也可能(néng)是温(wēn)度、湿度(dù)、土(tǔ)壤中(zhōng)的水分(fēn)、高(gāo)山(shān)上(shàng)的积雪，甚至连意大利游(yóu)客的数量也符(fú)合这个(gè)周期的规律。

所以(yǐ)，科学家们又在南半(bàn)球(qiú)建立了一(yī)个几乎相同(tóng)的实验室，这里(lǐ)的季节与(yǔ)之前的实验室(shì)正好相(xiāng)反，而在这(zhè)里，地球穿过暗物(wù)质流(liú)的运动(dòng)特(tè)征和第一(yī)个实验室是一样的。

因此，如(rú)果在(zài)这(zhè)里可以得到相同(tóng)的(de)信号，就(jiù)可以(yǐ)成(chéng)为(wèi)暗物质所存在的非常(cháng)有(yǒu)力的证据(jù)了。但是由(yóu)于这个实验室刚刚(gāng)建成不久，所以截(jié)至目(mù)前还无法提供相应的数(shù)据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望(wàng)远(yuǎn)镜，这台太空望远镜叫做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大小(xiǎo)跟哈勃望(wàng)远(yuǎn)镜相同，但(dàn)它的宽视场仪器(qì)提供的视野(yě)是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太空望远(yuǎn)镜其中一个关键的用途就是探索暗物质背(bèi)后的奥秘，对(duì)于探测的结果，我们(men)只能拭目以(yǐ)待了(le)。费米实验室粒子天(tiān)体物理中心的(de)科学家(jiā)丹琥珀和贾森斯特(tè)芬研究发现，如果(guǒ)暗物质(zhì)存在，它们极有可能拥(yōng)有另一(yī)种神秘(mì)的效(xiào)应，这种暗物(wù)质效应，会支(zhī)持宇宙当中生命的(de)诞生，或者说(shuō)是生命进化(huà)的一个重要(yào)因素(sù)。

如果这一(yī)理(lǐ)论得到进一步的证实，那么遍(biàn)布宇宙当中的暗物质(zhì)会不会意味(wèi)着人类并不孤(gū)单呢？或许(xǔ)在宇宙当(dāng)中某(mǒu)个(gè)角落的行(xíng)星上，暗物(wù)质正(zhèng)在通过这样的效应创造生(shēng)命。当然，这些(xiē)推(tuī)论的大前提(tí)是要先(xiān)找到(dào)暗物质存在的实(shí)际证(zhèng)据。那么小伙伴们，你们觉(jué)得暗物质到(dào)底存不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的(de)支持(chí)是我(wǒ)更新的动力！

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