宇宙是“人为制造”的？为(wèi)何会存(cún)在科学无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么(me)？人类为了寻找暗物(wù)质存在的证据，科学家(jiā)们在过去的(de)几十年当中进行(xíng)了超过50次(cì)的长(zhǎng)期(qī)实验，但是(shì)却没有发现任何的有效(xiào)证据。除了一个地方，在1687年出(chū)版的自(zì)然(rán)哲学数学原理(lǐ)一书中，埃萨克(kè)牛顿发表了万有引力定律，它(tā)揭示(shì)了宇宙中天(tiān)体运动的规(guī)律。往后(hòu)的(de)几百年来，当天文学家们发(fā)现某(mǒu)些天体运行轨道出现异常(cháng)，不符合万有引力(lì)定律的(de)时(shí)候(hòu)，他们(men)就会知道(dào)，周(zhōu)围一定有未知的天体通过引力(lì)在摄动它(tā)的轨道。比如在1846年(nián)，奥(ào)本勒维耶就通过(guò)天王星(xīng)运行轨道的异(yì)常，推算并且发现了海(hǎi)王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的(de)发(fā)现都是应用万有引力定(dìng)律所取得重大天文成就的例子。但是(shì)这些发跑单是什么意思啊 没发货扣跑单费合理吗现都(dōu)是(shì)在(zài)恒星系统的(de)尺度当(dāng)中，可当我们上升到星(xīng)系(xì)或(huò)者是星团的尺度，事情就开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家(jiā)弗里茨兹威基正在研(yán)究和(hé)测量后发星系团的质量。这(zhè)是一个(gè)由数千个星系(xì)所组成的巨大星系团，这些(xiē)星系被引力束缚在一起。测量(liàng)星系团的质(zhì)量一般会使用到两种(zhǒng)方(fāng)法，当两种方法结果一致，就可(kě)以确(què)定其(qí)质量(liàng)的范围。

第一种是获得其"光(guāng)度学的质量"，需要的数据是测量(liàng)各个星(xīng)系的光度(dù)。

第二种是动力学质量的计算，是利用(yòng)光谱红移测量(liàng)星系(xì)团中的各(gè)个星系相对(duì)于星(xīng)系团的(de)运动速度。当测(cè)量结果出来之后，兹威(wēi)基彻底懵了，“动(dòng)力学质量”竟(jìng)然是(shì)“光度学质(zhì)量”的400倍(bèi)。这意味着，后(hòu)发座星系团有(yǒu)99%的质量消失了，或者说这99%的(de)质量并不以可见(jiàn)光的形式(shì)所存在(zài)，我们无法看(kàn)到。最(zuì)诡异的是，在测量速度的过程中，兹威基发(fā)现星系团中很多星系的速度比(bǐ)理论(lùn)上要快(kuài)得多，按照牛顿的运动学(xué)定律(lǜ)，仅靠这(zhè)些可见(jiàn)星系的质(zhì)量所产(chǎn)生的引(yǐn)力(lì)是(shì)无法(fǎ)将(jiāng)它们束缚在星系(xì)团内的，它们早就应该被抛出星系团(tuán)之外了，除非有一种神秘的力量(liàng)在(zài)起作用，这种(zhǒng)力量来源(yuán)于某种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹维(wéi)基(jī)提出(chū)了这样部分不可见的暗质，它不发(fā)散(sàn)光、吸光(guāng)、反(fǎn)射光，但是它们却(què)占据着(zhe)宇宙中绝大部分的质量。只(zhǐ)是(shì)当时的人们对(duì)这样的一种说法不屑(xiè)一顾(gù)。

直到40年之后，“暗物质”这个词才(cái)再一次出现。天文(wén)学家(jiā)维(wéi)拉鲁宾和肯特福特在观测(cè)仙女座(zuò)星系中的恒星运动。理论上来说(shuō)，距(jù)离(lí)中心(xīn)越远的恒星在(zài)其轨(guǐ)道上的运行速度(dù)就会(huì)越慢(màn)。但(dàn)是(shì)他们(men)观测的结(jié)果却让人感到不(bù)可(kě)思议。

随着与中心(xīn)距离(lí)的增加，恒星的旋转速度几乎保持(chí)不(bù)变。可(kě)是根据牛顿的(de)万有引力定律，在星系当中(zhōng)如果没有足够大(dà)的质量来(lái)吸引(yǐn)它们，这些外(wài)围的(de)恒星(xīng)早就被甩到(dào)宇(yǔ)宙当(dāng)中了。基(jī)于这(zhè)种现象，科学家(jiā)们会使用一种相(xiāng)对标准的方法来(lái)解释暗物(wù)质的存在(zài)，这种方(fāng)法就是测量(liàng)星(xīng)系当中气体在X轴上距离(lí)星系中心的距离，以及在Y轴上气体的(de)旋转速度(dù)。如果出现异常(cháng)的(de)结(jié)果，就认为(wèi)是由暗(àn)物质的力量进入其中。

于是科学(xué)家们通过射电(diàn)望远(yuǎn)镜测量了(le)距离星系中心(xīn)更远距离的氢(qīng)元(yuán)素，发现它们(men)的旋转(zhuǎn)速度并不符合(hé)牛顿的(de)力学(xué)定律。我们的(de)太(tài)阳系(xì)也不例(lì)外，太阳系位(wèi)于银河(hé)系的第三(sān)悬臂之(zhī)上(shàng)，距离(lí)银河(hé)系中心2.6万光(guāng)年(nián)，根(gēn)据万(wàn)有引力(lì)定律进行计算，太阳(yáng)系的运行速度应该是160千(qiān)米/秒，但(dàn)实(shí)际上，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕银(yín)河(hé)系旋转，这个实际速度远远大于(yú)理论速度，那(nà)么(me)产(chǎn)生以上这种(zhǒng)向心加速度的(de)原因(yīn)很可能就是存在着一(yī)种我们看不到(dào)的物质(zhì)，是这(zhè)些暗物质(zhì)的引力效(xiào)应将星系聚集在了一起。

也是从这时开始，越来越多(duō)的研究(jiū)人(rén)员开始相信暗(àn)物质的存(cún)在。科学(xué)家(jiā)根据(jù)星系外(wài)恒星(xīng)轨道的速(sù)度，估算在星系当中暗物质的质量(liàng)占(zhàn)整(zhěng)个星系质量(liàng)的85%。但是，暗(àn)物质并不是唯一可以解释这个现象的原因(yīn)。在一项(xiàng)新(xīn)的研究当中，科学家们发(fā)现，几乎没(méi)有引(yǐn)力(lì)效应的遥远恒星(xīng)之间，也(yě)会出现(xiàn)速度上(shàng)的微小差异(yì)。另(lìng)外(wài)，天文学家还发现了一(yī)个反常的星系，叫(jiào)做(zuò)Agc114905。这(zhè)个(gè)星系距离(lí)地球(qiú)大约2.5亿光年，大(dà)小和银河系不多，但是星系当中(zhōng)存在的恒星(xīng)数量(liàng)却(què)只有(yǒu)银河系的千分之一。

所以在理论上，该星系必须存(cún)在(zài)暗物(wù)质，否则就会分(fēn)崩离(lí)析。但是(shì)科学家们(men)使用最先(xiān)进的望远镜对其进行了40个小(xiǎo)时(shí)的详细测量(liàng)之后，发现星系(xì)中(zhōng)的恒星(xīng)运动是可以用正常的(de)物质和力(lì)学定律来解(jiě)释的。那(nà)么又有人提(tí)出，也许该星系(xì)的暗(àn)物(wù)质，已经被附近的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没有任何星(xīng)系存在。造(zào)成这些(xiē)现象的除了暗物质的假(jiǎ)说之外，另(lìng)一种可能就(jiù)是人类(lèi)对引(yǐn)力的理(lǐ)解还不够全面，引(yǐn)力很可能在不同尺度空间中的工(gōng)作方式(shì)是不同的，这意味着在(zài)行星系尺度中的天体会(huì)沿着它(tā)们的轨道，按照(zhào)我们所理(lǐ)解(jiě)的(de)方式运动。但是上升到(dào)星(xīng)系和星团的尺度，引(yǐn)力之间的(de)相互作用则(zé)是不同的方式。对于在星(xīng)系团之间的相互作用，科学家(jiā)还引(yǐn)入了外部场(chǎng)效应的概念，指的是在(zài)数(shù)百(bǎi)万(wàn)光年的(de)规模上，巨大(dà)的质量(liàng)之(zhī)间会产生对彼此(cǐ)特(tè)殊的效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需(xū)要对现在的(de)物理定律进(jìn)行(xíng)修正，这些发现也让很多人认为暗物质假说理(lǐ)论就此终结。但(dàn)是在宇宙当中还(hái)有关于暗物质存(cún)在的其他(tā)的(de)理论证(zhèng)据，这(zhè)些理论证据(jù)是(shì)蒙德理论所(suǒ)没法解释(shì)的“引力透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光(guāng)年的子(zi)弹星(xīng)系团，由两个碰撞的星系团所(suǒ)组成，类似这样的星团，它们(men)大部分的普(pǔ)通(tōng)质量(liàng)都在星系的(de)气体当中。当星团(tuán)以1000万公里/小时(shí)发生(shēng)碰撞的时候(hòu)，星际气体的相(xiāng)互作用(yòng)就会导致温度的急剧升高，速(sù)度大幅降低。所(suǒ)以(yǐ)在理论上，在碰撞之后，子弹(dàn)星系(xì)团大部分的质(zhì)量将位于所有这(zhè)些(xiē)气体所在(zài)的中(zhōng)间(jiān)区域。那么我们通(tōng)过什么来验(yàn)证(zhèng)它的(de)质(zhì)量区域到(dào)底(dǐ)是不是集中在中间(jiān)呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太(tài)空望远镜传回了宇宙当中第(dì)一张全彩的高清照(zhào)片，在照片中我(wǒ)们可以(yǐ)明显(xiǎn)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被扭曲了，也不是韦(wéi)伯(bó)望(wàng)远(yuǎn)镜出了什么问题(tí)，而是这(zhè)样极遥(yáo)远(yuǎn)的天体和(hé)我们地球上的(de)观测者之间。被一个质量超级(jí)巨大的天体(tǐ)遮(zhē)挡，这个(gè)超大质量的东(dōng)西的引力，会(huì)使(shǐ)身后更(gèng)遥远星(xīng)系(xì)的(de)光都发生了扭曲(qū)。这(zhè)个现象就是(shì)引力透镜效应。这(zhè)个巨大(dà)的天(tiān)体可能是超大质(zhì)量的黑洞或(huò)者(zhě)是暗物质(zhì)。

所以当(dāng)人们对(duì)子弹星(xīng)系团观(guān)测的时候(hòu)，发(fā)现它的(de)大质量(liàng)区域并不是在中间(jiān)，而(ér)是在两(liǎng)侧。所以最好的解释方法就是当星(xīng)团发生全部的(de)碰撞时，可被观测到的质量(liàng)气体被(bèi)卡在了中间，暗物质(zhì)则直(zhí)接通(tōng)过了(le)这个区域，并在两(liǎng)边形(xíng)成(chéng)了(le)引力透镜。对子弹星系团的(de)引力透镜(jìng)研究(jiū)也被认为是(shì)暗物质存在(zài)的迄(qì)今为止最好的理论证据。

除此(cǐ)之外(wài)，还有来自宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)最古老的光(guāng)。从宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万年之后(hòu)，可见光终于可(kě)以畅(chàng)通无阻地穿越在宇宙(zhòu)当中了。经过了130多亿(yì)年之后，这(zhè)些光在宇宙空(kōng)间背景上留下(xià)了(le)各相(xiāng)同性的微(wēi)波辐射。其中红色(sè)的部分表示温度较高(gāo)的区域，蓝色(sè)则表示相(xiāng)对较冷的(de)区域，但实际上它们之间的温差(c跑单是什么意思啊 没发货扣跑单费合理吗hà)只有万分(fēn)之一。

科学家(jiā)们通过(guò)对前景(jǐng)背景分离后的二值图像进行连通域提取(qǔ)和标记之后发现，如果宇宙当中没(méi)有暗(àn)物质，图形看起来不应该(gāi)是(shì)这样(yàng)的，而(ér)随着暗物(wù)质的增(zēng)加，一些峰值的幅(fú)度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背景(jǐng)辐射的测量值，我们需要(yào)的(de)暗物质大约是普通物质的5倍。这(zhè)个(gè)数(shù)字与解释星系当中恒星(xīng)运动所需(xū)要的(de)暗物质比例是一致的。这就意味(wèi)着(zhe)。

用了一个简单的理论框架，就(jiù)很好地解释了很多不同的观测结(jié)果(guǒ)。而暗物(wù)质的本质(zhì)就是宇(yǔ)宙当(dāng)中存(cún)在着某(mǒu)种类型的粒子，它们不参与任何其他(tā)的电磁作用，只通过引力来相互作用(yòng)。所以如果能(néng)够(gòu)找到这种粒子的存在，就相当(dāng)于找到了暗物质存在的实际(jì)证据。这种(zhǒng)粒子(zi)到底是什么？科学家们已经提出了数十种(zhǒng)的假想目标，而要寻找这些不(bù)同的目标粒子所需(xū)要的实验方式也不(bù)相同。在过去的几(jǐ)十年当中，人类(lèi)为了寻(xún)找(zhǎo)这(zhè)些看不见、摸(mō)不(bù)到，几乎不会与(yǔ)常规物质相互(hù)作用的“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次(cì)的实(shí)验(yàn)，却(què)没有任何实(shí)质性的发现，除了一个地方，意大利的格(gé)兰萨索(suǒ)山(shān)，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处(chù)的地下矿井当中(zhōng)，藏着地(dì)球上最大的地学实(shí)验室，这(zhè)个实验(yàn)室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼高的探测器，一直(zhí)致力于寻找暗物(wù)质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这(zhè)里的科学家声称观(guān)测到了某(mǒu)种信号。经过了20多年的数据收集，人们发(fā)现了一个有趣的(de)事情。探(tàn)测率会在每(měi)年(nián)的(de)6月份达到峰值，然后(hòu)在11月降(jiàng)到最低，而且在20年当中每年都(dōu)是(shì)一样(yàng)。一些科学家认为这可能是(shì)人类发现暗物质的第一个直接(jiē)证据。

但是为什么暗物质(zhì)会产(chǎn)生周期性的年度信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系(xì)正在以220公里/秒的速(sù)度(dù)围绕着(zhe)银河系进行移(yí)动，那么如果暗物质存(cún)在宇(yǔ)宙当中，这意味(wèi)着(zhe)我(wǒ)们也(yě)在以这样(yàng)的速度在(zài)穿越着暗物(wù)质流(liú)，这个过程中会(huì)产生相应的(de)振荡(dàng)，同时地球(qiú)又以30公里/秒的速度围(wéi)绕太阳(yáng)进行旋转。所以有(yǒu)半年的时间，地球围(wéi)绕太阳的(de)方向(xiàng)与(yǔ)太阳环绕银河系的(de)方向是一致的，而(ér)另(lìng)外半年(nián)则与(yǔ)之相反。

而(ér)在(zài)6月份(fèn)的时候(hòu)，地球与太阳的方向正(zhèng)好达到完全一致，这是(shì)理(lǐ)论上地球穿越暗物质流最快的时段。而在(zài)11月(yuè)份，又(yòu)恰好达到了最慢值(zhí)。尽管在实际的(de)情况中，太阳系相(xiāng)对银(yín)河系的(de)平面呈现了60度的(de)倾斜，但是这并不影响这个(gè)理(lǐ)论的有效性(xìng)。

因(yīn)此(cǐ)科学家认为(wèi)这可(kě)以(yǐ)用来解释，研究人(rén)员(yuán)们所观(guān)测到的周期性(xìng)信(xìn)号。当然也可能有其他的情况，造成这种年度(dù)周(zhōu)期信号的差异也(yě)可能(néng)是温度、湿度、土壤(rǎng)中(zhōng)的水分、高山上的积雪，甚(shèn)至连意大利游客的(de)数量也符(fú)合这个(gè)周(zhōu)期的规(guī)律。

所(suǒ)以，科学家(jiā)们(men)又在(zài)南(nán)半球建立了一个几乎相同的实验室，这(zhè)里的季节与之前的(de)实验室正(zhèng)好相反，而(ér)在这里，地球(qiú)穿过(guò)暗(àn)物质流的运动特(tè)征和第一个(gè)实验(yàn)室是一样(yàng)的(de)。

因此，如果在这里可(kě)以得到相同的信(xìn)号(hào)，就可以成为暗物质所存在的非常有(yǒu)力的证据(jù)了(le)。但是由于(yú)这个实验室刚(gāng)刚(gāng)建(jiàn)成不久，所以截至目(mù)前(qián)还无法提(tí)供相应的数据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜(jìng)，这(zhè)台太(tài)空(kōng)望远镜叫做“南希(xī)格(gé)雷(léi)斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小(xiǎo)跟哈(hā)勃望(wàng)远镜(jìng)相同，但它(tā)的宽视场仪器提供的视(shì)野是哈(hā)勃红外(wài)仪(yí)器(qì)的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜(jìng)其中(zhōng)一个关键(jiàn)的用途就是探索暗物(wù)质背后的奥(ào)秘，对(duì)于(yú)探测(cè)的结(jié)果，我们只能拭目以(yǐ)待了。费(fèi)米实验室粒子天体物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发(fā)现，如果暗物质存在，它们极有可能拥(yōng)有另一种神(shén)秘的效应，这种暗(àn)物质效(xiào)应，会支持宇宙当中生(shēng)命的诞生，或者说(shuō)是生命(mìng)进化的一(yī)个重要(yào)因素(sù)。

如(rú)果这一理论得到进一(yī)步的证实(shí)，那么(me)遍布宇宙(zhòu)当中的暗(àn)物质会不会意味着人类并(bìng)不孤(gū)单呢？或许在(zài)宇宙(zhòu)当(dāng)中某个(gè)角落的行星上，暗物质正在通过这(zhè)样的效(xiào)应创(chuàng)造生命。当然，这些(xiē)推论(lùn)的大前(qián)提是要先找(zhǎo)到(dào)暗(àn)物质存(cún)在的(de)实际证(zhèng)据。那么小伙伴(bàn)们，你们觉得暗(àn)物质到底存不存在呢？喜欢(huān)请点赞，你的支持是我更新的动力！

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