宇宙是“人(rén)为制造”的？为何会存在科学无(wú)法解释的(de)“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟(jìng)是什么？人类为了(le)寻找暗物质存在的证据(jù)，科(kē)学家们(men)在过(guò)去(qù)的几十年(nián)当中进行了超过50次的长(zhǎng)期实验，但是却没有发(fā)现任何的有效证据。除了一个(gè)地方，在1687年(nián)出版(bǎn)的自然哲学数学原(yuán)理一书中，埃萨(sà)克牛顿发(fā)表了万有引(yǐn)力定(dìng)律(lǜ)，它揭示(shì)了宇(yǔ)宙中天体运动(dòng)的规律(lǜ)。往后的几百年来，当天文学家们(men)发现某些天(tiān)体运行轨(guǐ)道出现(xiàn)异常，不(bù)符(fú)合万有引力定律的时候，他们(men)就会(huì)知道，周(zhōu)围一(yī)定有未知(zhī)的天(tiān)体通(tōng)过(guò)引力在摄动(dòng)它的(de)轨道。比如在(zài)1846年(nián)，奥(ào)本勒维耶就通(tōng)过(guò)天王星运(yùn)行轨道的异(yì)常，推算并(bìng)且发现了海(hǎi)王星的存在。另外，哈雷(léi)彗星(xīng)、冥王星的(de)发(fā)现都是应用万有引力定(dìng)律所取得重大(dà)天文成就的例(lì)子。但是这些发现都是在恒星系统的尺度当中(zhōng)，可(kě)当我们(men)上升(shēng)到(dào)星(xīng)系或者是星团(tuán)的尺度，事情就开始变(biàn)得(dé)诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的(de)物理(lǐ)学(xué)家弗里(lǐ)茨兹威(wēi)基正在研究和(hé)测量后发星(xīng)系团的质量。这是一个(gè)由数千个星系所组成的巨(jù)大星系团，这些星(xīng)系被引力束缚在一起。测量星系团的质(zhì)量一般会使用(yòng)到两种方(fāng)法，当两种方法(fǎ)结果一致，就可以确定(dìng)其质量的范围(wéi)。

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

第二种是(shì)动力学质量的计算(suàn)，是利用光谱红移测量(liàng)星系团中(zhōng)的各个星系相对(duì)于星系团的运动速度。当测量结(jié)果出来(lái)之后，兹(zī)威基彻底懵了，“动力(lì)学(xué)质(zhì)量”竟然是(shì)“光度学质量(liàng)”的400倍。这意味着(zhe)，后发座星系团(tuán)有99%的质(zhì)量消失(shī)了，或者说(shuō)这99%的质量并不以可见光的形式(shì)所存在，我(wǒ)们无法看到。最诡异(yì)的是，在测量速度的过程中，兹威基发现星系(xì)团中很多星系的速度(dù)比理(lǐ)论上要快得(dé)多，按照牛顿的运动学定(dìng)律，仅靠这些可(kě)见星系(xì)的质量所产(chǎn)生的(de)引力是无法将它(tā)们束(shù)缚在星(xīng)系团内的，它们早就(jiù)应该被抛(pāo)出星系团(tuán)之(zhī)外了，除非有(yǒu)一种神秘的力(lì)量在起作用，这种力量来源于某种隐形的物(wù)质(zhì)。

据此，兹维(wéi)基提(tí)出了这样部(bù)分不(bù)可见的暗质(zhì)，它不(bù)发散光、吸光(guāng)、反射光，但是(shì)它们却占据着(zhe)宇宙中绝大部分的质量。只是当时的人们对这样的(de)一种说法不(bù)屑一顾。

直到40年之后，“暗物质(zhì)”这个词才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福(fú)特在观测(cè)仙女座星(xīng)系中的恒星运动。理论上(shàng)来说，距离(lí)中(zhōng)心(xīn)越远的恒星在其轨道上的(de)运行(xíng)速度就会越慢(màn)。但是他们观测(cè)的结果却(què)让人感到不可(kě)思议(yì)。

随着与中心距离的(de)增加，恒星(xīng)的(de)旋转速度几乎(hū)保持(chí)不变。可是(shì)根据牛顿的万(wàn)有引力(lì)定律(lǜ)，在星系当中如果没有足够大的质量来(lái)吸(xī)引它们，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当中了(le)。基于这种现象，科学(xué)家们会(huì)使用一种相对标(biāo)准的方法(fǎ)来解释暗物质的(de)存(cún)在，这种方法就是(shì)测量星系当(dāng)中气(qì)体在X轴(zhóu)上距离星系中心的距离，以及在Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速度。如(rú)果出现异(yì)常的结(jié)果，就认为(wèi)是由暗(àn)物质的(de)力量进入其中。

于是科(kē)学家们(men)通过射(shè)电望远镜测(cè)量(liàng)了(le)距离(lí)星系中(zhōng)心更远距离的氢元(yuán)素，发现它们的旋转(zhuǎn)速度并不符合(hé)牛顿的力(lì)学定(dìng)律(lǜ)。我们的太阳系(xì)也不例(lì)外，太阳系位于银河系的第三悬臂之(zhī)上，距离(lí)银河(hé)系中(zhōng)心(xīn)2.6万光(guāng)年，根据万(wàn)有引(yǐn)力定律进行(xíng)计算(suàn)，太阳(yáng)系的运行(xíng)速(sù)度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的速度(dù)围绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实际速(sù)度远远(yuǎn)大于理论速(sù)度，那么产生以上这种(zhǒng)向心加速度的原因(yīn)很(hěn)可能就是存在着一种我们(men)看不到(dào)的物质，是这些暗物质的引(yǐn)力效应将(jiāng)星系聚集在(zài)了一起。

也(yě)是从这时开始，越来(lái)越多的研究人员(yuán)开始相信(xìn)暗(àn)物质的存在。科学家根据星系(xì)外恒星(xīng)轨(guǐ)道的速度，估算在星(xīng)系当中暗物(wù)质的质量占整个星(xīng)系质(zhì)量(liàng)的(de)85%。但是(shì)，暗(àn)物质并(bìng)不是唯(wéi)一可以解释这个(gè)现象的原因。在(zài)一项新的研究(jiū)当中，科(kē)学(xué)家们发现(xiàn)，10002是什么电话啊 10002是哪个学校代码几乎没有引力效应的(de)遥远恒星之间，也(yě)会(huì)出现速度(dù)上的微小差异(yì)。另外(wài)，天(tiān)文学家还发(fā)现(xiàn)了一个反(fǎn)常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大小和(hé)银(yín)河系不多，但是星(xīng)系当中存在的恒星数量(liàng)却只(zhǐ)有银(yín)河系的千分之一。

所(suǒ)以在理论上(shàng)，该星系必须存在暗物质，否则就会分崩离析。但是科(kē)学家们使用(yòng)最先(xiān)进的望远镜对(duì)其进(jìn)行了40个小时(shí)的详细测量之后，发现星系中的恒星运动是可以用正常的物质和(hé)力学定(dìng)律来解释的。那么又有人提出，也许该星系的暗物质，已经被附近(jìn)的另(lìng)一(yī)个大星(xīng)系剥离了。奇(qí)怪的(de)是，它的附近没有任(rèn)何星系存(cún)在(zài)。造成(chéng)这些现象(xiàng)的除了暗物(wù)质(zhì)的假说(shuō)之外(wài)，另一种可能就是人类对(duì)引力(lì)的理解还不(bù)够全(quán)面，引力很可能(néng)在不同尺度空间中的工作方式(shì)是不同的(de)，这意(yì)味着(zhe)在(zài)行星系尺度中(zhōng)的天体(tǐ)会沿着它们的轨道，按(àn)照我们所理解(jiě)的方式(shì)运动。但是上(shàng)升到(dào)星系(xì)和星团的尺度，引(yǐn)力之间的相互作用则(zé)是不同的(de)方式(shì)。对于在星系团之(zhī)间(jiān)的相互作用，科学(xué)家还(hái)引入了外部场效应的概念，指(zhǐ)的是在数百万光年的规模上，巨大的质量之间会产(chǎn)生对(duì)彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙(méng)德理论成立(lì)，这(zhè)意(yì)味着我们(men)需要对现在(zài)的(de)物(wù)理定律进(jìn)行(xíng)修正，这些发现(xiàn)也让很多(duō)人认为暗(àn)物质(zhì)假说理论(lùn)就此终结。但是(shì)在宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中还有关于暗物(wù)质存(cún)在的(de)其他的理论证(zhèng)据，这(zhè)些理论证据是蒙(méng)德理论所没法(fǎ)解释的(de)“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系(xì)团，由(yóu)两个碰撞的星系团所组成，类似这样的星团，它(tā)们大部分的普通质(zhì)量都(dōu)在星(xīng)系(xì)的(de)气体(tǐ)当中。当星团以1000万公里(lǐ)/小时发生碰撞的时(shí)候，星际气体(tǐ)的相互作用就会导致温度(dù)的急剧升高(gāo)，速(sù)度大幅降(jiàng)低。所以在理论上，在碰撞之后，子(zi)弹星系(xì)团大部分的(de)质量将位于所有这些(xiē)气体所在的中间区域。那么我(wǒ)们通过什么来验证它的质(zhì)量区域(yù)到底是不是集中在中间(jiān)呢？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太空望远镜传回了宇宙当(dāng)中(zhōng)第一张全彩(cǎi)的高(gāo)清照片，在照片中我们(men)可以明显地看到很多星系似乎被拉伸产生了巨(jù)大(dà)的形变。其(qí)实(shí)这些星系本(běn)身并不是真的(de)被(bèi)扭(niǔ)曲了，也不是韦(wéi)伯(bó)望远(yuǎn)镜出了什么问(wèn)题，而是这(zhè)样极遥(yáo)远的天体和我们地球上的观测者之间(jiān)。被一个质量(liàng)超级巨大的天体遮挡，这个超大质量的(de)东(dōng)西的引(yǐn)力，会(huì)使(shǐ)身后更遥远星系的光都发生了扭曲。这个现象(xiàng)就是引力透镜效应。这个巨大的(de)天体可能是超大(dà)质(zhì)量的(de)黑洞或者(zhě)是暗物质。

所以当(dāng)人们对子弹星系团观测的时候，发(fā)现(xiàn)它的大质量区(qū)域并不是(shì)在中(zhōng)间，而是在两(liǎng)侧(cè)。所以最(zuì)好的解释方法就是(shì)当星团(tuán)发生全部的(de)碰撞时，可被观测到的质(zhì)量气体被卡在了中间，暗物质则直接(jiē)通过了(le)这个(gè)区域，并在两(liǎng)边形(xíng)成了引(yǐn)力透镜。对子弹星系(xì)团(tuán)的引(yǐn)力透镜研究也(yě)被(bèi)认为是暗物质存在的迄今为止最(zuì)好的理论证(zhèng)据。

除此之外，还(hái)有来自宇宙当(dāng)中最(zuì)古老(lǎo)的光(guāng)。从宇宙大爆炸开始，38万年之(zhī)后，可见光终于(yú)可以畅通无阻地穿越在宇(yǔ)宙当中了。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空(kōng)间背景上留下了各相同性(xìng)的微(wēi)波辐射。其中红色(sè)的部分表(biǎo)示温度较高的区域，蓝色则表(biǎo)示相对较冷的区域，但实际(jì)上(shàng)它(10002是什么电话啊 10002是哪个学校代码tā)们之间的温差只有(yǒu)万(wàn)分之一(yī)。

科(kē)学家们(men)通过对(duì)前景背景分(fēn)离后的二值图像进(jìn)行连通域提取和标记之(zhī)后发现，如(rú)果宇宙当中没有暗物质，图(tú)形(xíng)看起(qǐ)来不应该(gāi)是这样的(de)，而(ér)随着暗物(wù)质的增加，一些峰(fēng)值的幅度(dù)会减小，才(cái)变得(dé)看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波(bō)背景辐射的(de)测量(liàng)值，我们(men)需要的(de)暗物质(zhì)大(dà)约是(shì)普通物质的5倍。这个数字与解释星系当中(zhōng)恒(héng)星运动所需要的暗(àn)物质比(bǐ)例是一致(zhì)的。这(zhè)就意味着。

用(yòng)了一个简单的理(lǐ)论框架，就很好地解(jiě)释了很多不同的观测结果。而暗物质的本质就是宇宙当(dāng)中存在着某种类型的粒(lì)子(zi)，它们不参与(yǔ)任何其他(tā)的电磁作用，只通(tōng)过引力来相互作用。所(suǒ)以如果能够找到这种(zhǒng)粒子的存在(zài)，就相当于找(zhǎo)到(dào)了暗(àn)物质存在的实际证(zhèng)据。这(zhè)种粒子到底是(shì)什么？科(kē)学(xué)家们已(yǐ)经提出了(le)数十种的假想目(mù)标，而要寻(xún)找这些不(bù)同的目标粒子(zi)所需要的实验方式也(yě)不相同。在过去的(de)几十(shí)年(nián)当中，人类为了(le)寻找这些看不见、摸不到，几乎不(bù)会与常规物质相(xiāng)互作用的(de)“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次的(de)实验，却没有(yǒu)任何实质性的发(fā)现(xiàn)，除(chú)了一个地方，意(yì)大利的格兰萨索山，隶属于阿(ā)尔卑斯山(shān)脉。

在山(shān)下1400米(mǐ)处的地下矿井当中，藏着地球上最大的地学实验(yàn)室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有一个三层(céng)楼高的探(tàn)测器，一直致力于寻找暗(àn)物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观测到了某种(zhǒng)信号。经过了20多(duō)年(nián)的(de)数(shù)据收集，人们(men)发现了(le)一个有趣的事情。探测(cè)率会在每年的6月(yuè)份达到峰值(zhí)，然后在11月(yuè)降到最低，而且(qiě)在20年(nián)当中(zhōng)每年都是一样。一些科学家认为这(zhè)可能是人类发现暗物质(zhì)的第一个直接证据(jù)。

但(dàn)是为什么暗物(wù)质会产生周期(qī)性(xìng)的年度信号呢？刚才(cái)我们讲了太阳系(xì)正(zhèng)在以220公里/秒(miǎo)的(de)速度围绕着(zhe)银河系进行移动，那(nà)么如果暗物质存在宇宙当中，这意味着我们(men)也在以这样的速度(dù)在(zài)穿越(yuè)着暗物质流，这个过程中会产生(shēng)相(xiāng)应的振荡(dàng)，同时(shí)地球(qiú)又(yòu)以30公里(lǐ)/秒(miǎo)的(de)速(sù)度围绕太阳(yáng)进行旋转。所以有半年的(de)时间，地球围绕太阳的(de)方向与太(tài)阳环绕银河(hé)系的方(fāng)向(xiàng)是一致的，而(ér)另外(wài)半年则与之相反。

而在6月(yuè)份(fèn)的时候，地球与(yǔ)太阳(yáng)的方(fāng)向正(zhèng)好达到完全一致，这是理论(lùn)上地(dì)球穿越暗(àn)物质流最快(kuài)的时段(duàn)。而在(zài)11月份，又恰(qià)好达(dá)到了最慢值(zhí)。尽(jǐn)管(guǎn)在实(shí)际的情况中，太阳系相对银河系的平面呈(chéng)现了(le)60度的倾斜，但是(shì)这并不影响这个理(lǐ)论的(de)有效性。

因此(cǐ)科学家认为这(zhè)可以用来解(jiě)释(shì)，研究人员们所观测到的周(zhōu)期性信(xìn)号。当然也可能有其他(tā)的情况，造成这(zhè)种年(nián)度(dù)周期信号的差(chà)异(yì)也可能是(shì)温度、湿度、土壤中(zhōng)的(de)水分、高山上(shàng)的积雪(xuě)，甚至(zhì)连(lián)意大利游客(kè)的(de)数量也符合这个周(zhōu)期的规律。

所以，科学家们又在南(nán)半球建立了一个几乎(hū)相同的实验室(shì)，这里的季节(jié)与之前的实验室正(zhèng)好相反，而在这里，地(dì)球穿(chuān)过暗物质流的运动特征和第一个实(shí)验室是一样的。

因此，如果在这里可以得到相(xiāng)同(tóng)的(de)信号，就可以成为(wèi)暗物质(zhì)所存在(zài)的(de)非常有力的证据(jù)了。但是由于这个实验(yàn)室(shì)刚(gāng)刚建(jiàn)成不久，所以(yǐ)截至目(mù)前还无法提(tí)供相应(yīng)的数据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射一台新的(de)望远(yuǎn)镜，这台太空(kōng)望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈勃望远(yuǎn)镜(jìng)相同，但它(tā)的宽视(shì)场仪器提供的视野是(shì)哈勃红外仪(yí)器(qì)的100倍(bèi)。南希格(gé)雷(léi)斯罗曼太空望远镜其中一个关(guān)键的用途就是(shì)探索暗物质(zhì)背(bèi)后的奥秘，对于探测的结果(guǒ)，我们只能拭目以待(dài)了(le)。费米实(shí)验(yàn)室粒子天体物理中心(xīn)的科学家丹琥珀和贾森斯特(tè)芬(fēn)研究发现，如果暗物质(zhì)存在，它们极有可能拥有另一种(zhǒng)神秘的效应(yīng)，这种暗(àn)物质效(xiào)应，会(huì)支持宇宙当中生命的诞生，或(huò)者说是生命(mìng)进化的一个重要(yào)因素。

如果这一理(lǐ)论得到进一步(bù)的证实，那(nà)么(me)遍布宇宙当中(zhōng)的(de)暗(àn)物质(zhì)会不会(huì)意味着人类并(bìng)不孤单(dān)呢？或(huò)许在宇宙当中某个角落的(de)行星上，暗物质正在通过(guò)这(zhè)样的(de)效应创造生命。当然，这些推(tuī)论的大前提是要先找到暗(àn)物质存在(zài)的实际证(zhèng)据。那么小伙伴们，你们觉(jué)得暗物质到底存不(bù)存在(zài)呢(ne)？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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