宇宙是“人(rén)为制造(zào)”的？为何(hé)会存在科(kē)学无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什(shén)么？人类为了寻找暗物质存(cún)在的(de)证据(jù)，科(kē)学家们在(zài)过(guò)去的(de)几十年当中进(jìn)行了超(chāo)过50次(cì)的长期(qī)实验，但是却没有发现任何的有(yǒu)效(xiào)证(zhèng)据。除(chú)了一个地方，在1687年出(chū)版的自然(rán)哲(zhé)学数学(xué)原理一(yī)书(shū)中，埃萨克牛(niú)顿(dùn)发表了万有引力定律，它揭示(shì)了宇宙中(zhōng)天(tiān)体运周公吐哺天下归心的意思是什么意思，周公吐哺天下归心的意思是什么解释动的(de)规律。往后的几(jǐ)百年(nián)来，当天文学家们发现某(mǒu)些天体运行轨道出现(xiàn)异(yì)常，不符(fú)合(hé)万有引力定(dìng)律的时候，他们就(jiù)会知(zhī)道，周围一定(dìng)有未(wèi)知(zhī)的天体(tǐ)通过(guò)引(yǐn)力在摄动它的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运(yùn)行(xíng)轨道的(de)异(yì)常(cháng)，推(tuī)算(suàn)并且发现了海王星的存(cún)在。另外，哈雷(léi)彗星(xīng)、冥王星的发现都(dōu)是(shì)应用万(wàn)有引(yǐn)力(lì)定律所取得重大天文成就的(de)例子。但(dàn)是(shì)这(zhè)些发现(xiàn)都是在恒(héng)星系统的尺度当中，可当我们上升到星系(xì)或者(zhě)是星(xīng)团的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理(lǐ)学家弗里(lǐ)茨(cí)兹威基正在研(yán)究和测量后发(fā)星系团的质量(liàng)。这是一个(gè)由数(shù)千个(gè)星系所组成的巨大星(xīng)系团，这(zhè)些星系被引力束缚在一起。测量(liàng)星系团(tuán)的质量一般会使用(yòng)到两种方法，当两(liǎng)种(zhǒng)方(fāng)法结果一致，就可以确(què)定其质量的范围。

第一种(zhǒng)是(shì)获得其"光度学的质量"，需要(yào)的数据是测量各(gè)个星系的光度。

第二种是动力学(xué)质量的计算，是利(lì)用光谱红移测量星(xīng)系(xì)团中(zhōng)的(de)各(gè)个星系相对于星系团的(de)运动速度。当测量结(jié)果出来之后，兹威基彻(chè)底懵了，“动力学质量”竟然是“光(guāng)度学(xué)质量(liàng)”的(de)400倍。这意味着，后发座星(xīng)系团有(yǒu)99%的(de)质量消失(shī)了，或者说这99%的质量并不以可见(jiàn)光的形(xíng)式所(suǒ)存(cún)在，我(wǒ)们无法看到。最诡异的是(shì)，在测(cè)量速度(dù)的过程中，兹威(wēi)基(jī)发(fā)现(xiàn)星系(xì)团中很多(duō)星(xīng)系的速度比理(lǐ)论上(shàng)要快得多，按照牛(niú)顿的运动(dòng)学定(dìng)律，仅靠这些可见(jiàn)星系的(de)质量所产生的引(yǐn)力是无法将它(tā)们束缚在(zài)星(xīng)系团内的，它(tā)们早就应该被(bèi)抛出星系(xì)团之(zhī)外了，除非有(yǒu)一种神秘的力(lì)量(liàng)在起(qǐ)作用(yòng)，这种力量(liàng)来(lái)源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提出了(le)这样部分(fēn)不可见的暗(àn)质(zhì)，它不发散光(guāng)、吸光、反射(shè)光(guāng)，但是它们却(què)占(zhàn)据着宇宙(zhòu)中绝大部分的质量。只是当时(shí)的(de)人们对这样的一种说(shuō)法(fǎ)不屑一顾。

直到40年之(zhī)后(hòu)，“暗物质”这(zhè)个(gè)词才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座星系(xì)中的恒星运(yùn)动(dòng)。理论(lùn)上来说，距离中心越远的恒星在其轨道(dào)上的运行速(sù)度(dù)就会越(yuè)慢。但是(shì)他们观测的结果却让人感(gǎn)到不(bù)可思(sī)议。

随着与中心距离(lí)的增加，恒(héng)星的旋(xuán)转(zhuǎn)速度(dù)几(jǐ)乎保持不变(biàn)。可是根据牛顿的万有引力定律，在星系当中如果没有足(zú)够(gòu)大(dà)的质量来吸(xī)引它(tā)们，这些(xiē)外围的恒星(xīng)早(zǎo)就被甩到宇宙当(dāng)中了。基于这种现象，科(kē)学(xué)家们(men)会使(shǐ)用一种相对标准的方法来解释暗物质的存在，这种方(fāng)法(fǎ)就是测量星(xīng)系(xì)当中气体在X轴上距离星周公吐哺天下归心的意思是什么意思，周公吐哺天下归心的意思是什么解释系中(zhōng)心(xīn)的距(jù)离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常(cháng)的结果，就(jiù)认为是由暗物质的力量进入其中。

于是(shì)科学家们(men)通过射电望(wàng)远镜测量了距离星系中心(xīn)更(gèng)远(yuǎn)距离(lí)的氢(qīng)元(yuán)素，发现(xiàn)它们的旋转速度并不符合牛顿的力学定(dìng)律。我们的(de)太阳系也不例(lì)外，太阳系位于银(yín)河系的(de)第三悬臂(bì)之(zhī)上，距离银河(hé)系中心(xīn)2.6万光年，根据万有引力定(dìng)律(lǜ)进行计算，太阳系的运行速度(dù)应该是160千米/秒，但实际上，太阳系(xì)正在以(yǐ)220千(qiān)米(mǐ)/秒(miǎo)的速度(dù)围绕银河系旋(xuán)转，这个(gè)实际(jì)速度远远大于理论速度，那么产生以上这种向心加速度的原因很可能(néng)就(jiù)是(shì)存(cún)在着(zhe)一种我(wǒ)们看不到的物质，是这些暗(àn)物质的引力效应将星系聚集在了(le)一起。

也(yě)是(shì)从这(zhè)时开(kāi)始，越来越(yuè)多的研究人(rén)员开始相信暗物质(zhì)的存(cún)在。科学家根据星系外恒星轨道的(de)速(sù)度，估算在星系当中暗(àn)物质的质量(liàng)占整个星系质量的(de)85%。但是(shì)，暗物(wù)质并(bìng)不是(shì)唯一可以(yǐ)解释(shì)这个现象的原因。在一项新的(de)研(yán)究当(dāng)中，科学家(jiā)们发现，几乎没(méi)有引力效应(yīng)的遥远恒星之间(jiān)，也会(huì)出现速度上的微小差异。另(lìng)外，天(tiān)文学家还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距(jù)离(lí)地(dì)球(qiú)大约(yuē)2.5亿光(guāng)年，大小和银河系(xì)不多，但是星系当中存在的恒星数量却只有银(yín)河系的千分之一。

所以在(zài)理论上，该(gāi)星系必须(xū)存在暗物质(zhì)，否则(zé)就会分(fēn)崩离(lí)析(xī)。但是科(kē)学家们使用最(zuì)先进的望远镜对(duì)其进行了40个小时的详细测量之后(hòu)，发现星(xīng)系(xì)中的恒星(xīng)运动是可以用正(zhèng)常的物质和(hé)力学定律来解释的。那么又有人提出，也许该(gāi)星系的暗物质，已经被附(fù)近的另(lìng)一个大星系剥(bō)离了(le)。奇怪的(de)是，它的附(fù)近(jìn)没有任何星系存在(zài)。造成这些现象(xiàng)的除了暗(àn)物质的假(jiǎ)说之外，另一(yī)种(zhǒng)可能就是人类对引力的理解还(hái)不够全面(miàn)，引(yǐn)力很可能(néng)在不(bù)同尺度(dù)空间(jiān)中的(de)工(gōng)作方(fāng)式是不同的，这(zhè)意味着在(zài)行星系(xì)尺度(dù)中(zhōng)的天体会沿着它们的(de)轨道，按照我们所理解的(de)方式运动。但是上升到(dào)星(xīng)系和星团的尺(chǐ)度(dù)，引(yǐn)力之(zhī)间的相互作用则是不同的方式。对于在星系团之(zhī)间的相(xiāng)互作用，科学(xué)家(jiā)还(hái)引入了外部场效应的(de)概念(niàn)，指的是(shì)在(zài)数(shù)百万(wàn)光年的(de)规模上，巨(jù)大的质量之(zhī)间(jiān)会产(chǎn)生对(duì)彼(bǐ)此特殊的效果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立，这意味着我们(men)需要对现在(zài)的物(wù)理定律(lǜ)进行(xíng)修正，这(zhè)些发现也让很(hěn)多人认为暗物质(zhì)假说理论就(jiù)此(cǐ)终结。但是(shì)在宇宙当(dāng)中还有关于暗物质存在的其他的理论证据(jù)，这些理论证据是(shì)蒙德理(lǐ)论(lùn)所没法解(jiě)释(shì)的“引力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光(guāng)年的子弹星系团(tuán)，由(yóu)两个碰撞的星系(xì)团(tuán)所组(zǔ)成，类似这样的星团(tuán)，它们大(dà)部分(fēn)的普通质量都在星系的气体当中(zhōng)。当星团以(yǐ)1000万(wàn)公里/小时发生(shēng)碰撞的(de)时候，星际气(qì)体的(de)相互作用就会导致温(wēn)度的急剧升(shēng)高，速度大幅降(jiàng)低。所以在(zài)理论上，在(zài)碰撞之后，子(zi)弹星系团大部分的质(zhì)量将位于所有这(zhè)些气体所在的中间区(qū)域。那么我们通过什么来验证它的(de)质量区域到(dào)底是不是集中在中间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太(tài)空望远(yuǎn)镜传回了宇宙当(dāng)中第一张全彩的高(gāo)清(qīng)照片，在(zài)照(zhào)片中(zhōng)我们可(kě)以明显地看到很多星系似乎被拉(lā)伸产生了巨大的形(xíng)变。其(qí)实(shí)这些星系(xì)本身(shēn)并不是真(zhēn)的被扭曲了，也不是韦伯望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)出了什么(me)问题，而是这样(yàng)极遥远的天(tiān)体和(hé)我们地球上的(de)观测者之间。被一个质(zhì)量超级巨大的天体遮挡(dǎng)，这个超大(dà)质量的东西的(de)引力，会使身后更(gèng)遥远(yuǎn)星系的光(guāng)都(dōu)发生(shēng)了(le)扭曲。这个现象就是(shì)引力透(tòu)镜效应(yīng)。这个巨大的天体(tǐ)可能是超大质量的(de)黑洞或(huò)者是暗物(wù)质(zhì)。

所以当(dāng)人(rén)们对子(zi)弹(dàn)星系团(tuán)观(guān)测(cè)的时候，发现它的大质量区域并(bìng)不是在(zài)中间，而是在(zài)两侧。所以最好的解(jiě)释(shì)方法就是当星(xīng)团(tuán)发生全部的碰撞时(shí)，可被(bèi)观测到的(de)质量(liàng)气(qì)体被卡在了中(zhōng)间，暗(àn)物(wù)质则(zé)直(zhí)接通过(guò)了这个区域，并在两边形成了引力(lì)透(tòu)镜。对子弹星系团的引力透镜研究也被认(rèn)为是暗物质(zhì)存在(zài)的迄今(jīn)为止最好的(de)理论证据。

除此(cǐ)之外，还有来自宇宙当(dāng)中最古老的光。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之后，可见光(guāng)终于可以畅通无阻地穿越在宇宙当(dāng)中(zhōng)了。经过(guò)了130多(duō)亿年之后，这些光在宇宙空间(jiān)背景上留下(xià)了各相同(tóng)性的微波辐射。其(qí)中红色(sè)的部分(fēn)表示温(wēn)度较高的(de)区域，蓝色(sè)则(zé)表示相对较冷的区域，但实际上它们(men)之间的温(wēn)差只有万(wàn)分之一。

科学家们通过对前景背景分(fēn)离后的(de)二值图像(xiàng)进行连通域提取和标(biāo)记之后发现(xiàn)，如果宇宙(zhòu)当中没有暗物质，图形看起(qǐ)来不应该是这(zhè)样的，而(ér)随着暗物质的增(zēng)加，一些(xiē)峰值的幅度会减小，才变得看起来(lái)“和谐”。为了匹(pǐ)配(pèi)宇宙微波背景(jǐng)辐射的测量值，我(wǒ)们需要(yào)的(de)暗物质大约是普通物(wù)质的(de)5倍。这(zhè)个数(shù)字与解释星系当(dāng)中恒星运动所需要(yào)的(de)暗物(wù)质比(bǐ)例是一致的。这就(jiù)意(yì)味着(zhe)。

用了一个简(jiǎn)单(dān)的理论(lùn)框架，就很(hěn)好地解释了很(hěn)多不同的(de)观测结果。而(ér)暗(àn)物质的本质就是(shì)宇宙当中存在着某种类型的粒子，它们不参与任何(hé)其他的电磁作用，只通过引力来相互作(zuò)用。所以如果能够找(zhǎo)到这种粒子的存在，就(jiù)相当于(yú)找(zhǎo)到了暗物质存(cún)在的实际证(zhèng)据。这种(zhǒng)粒子(zi)到底是(shì)什(shén)么？科学家们已经提出(chū)了数十(shí)种的假想目标，而(ér)要寻找(zhǎo)这些不同的目标(biāo)粒(lì)子(zi)所(suǒ)需要的实(shí)验方(fāng)式也不相同。在(zài)过去(qù)的几十年当中，人类为了(le)寻找这些看不见、摸不到，几乎不会与常规(guī)物质相互作(zuò)用的“暗物(wù)质”，科学(xué)家们已经进行了超过50次的实验，却没(méi)有任何实质性(xìng)的发(fā)现，除了(le)一个(gè)地方，意大利的(de)格兰萨(sà)索山，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处的地(dì)下矿井当(dāng)中，藏着地(dì)球上(shàng)最大的地学(xué)实验室，这个(gè)实(shí)验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个(gè)三层楼高的探测器(qì)，一(yī)直致力于寻找暗物质粒子的周期性震(zhèn)荡。

自1997年(nián)以来(lái)，这里的科学(xué)家声称观测(cè)到了某种信号。经过了20多年(nián)的数据收集，人(rén)们发现了一个(gè)有趣的事情。探测率(lǜ)会(huì)在每(měi)年(nián)的6月份达(dá)到(dào)峰值(zhí)，然后在11月降到最低，而且在20年当中(zhōng)每(měi)年(nián)都(dōu)是一样。一些科学家认为这可能是人类发现暗物质的第一个直接证据。

但是为什么暗物质会产(chǎn)生(shēng)周(zhōu)期性的年度(dù)信号呢？刚(gāng)才(cái)我(wǒ)们讲了(le)太(tài)阳系正在(zài)以220公里/秒的速度围(wéi)绕(rào)着银(yín)河系(xì)进(jìn)行移动，那么(me)如果暗物质(zhì)存在宇宙当中，这意味着我们也在以(yǐ)这样的速度(dù)在穿越着暗物质流，这个(gè)过程中(zhōng)会产(chǎn)生相应的振(zhèn)荡(dàng)，同(tóng)时地球又以(yǐ)30公里/秒的速(sù)度围绕(rào)太阳进(jìn)行旋转(zhuǎn)。所以有半年的(de)时(shí)间，地球(qiú)围绕太阳的方向与(yǔ)太阳环绕银河系的方(fāng)向是一(yī)致的，而另外半年(nián)则与之相(xiāng)反。

而在6月份(fèn)的时候，地球与太阳的方向正好(hǎo)达到完全一致，这(zhè)是理论上地球穿(chuān)越(yuè)暗物质(zhì)流(liú)最快(kuài)的时段。而(ér)在11月份(fèn)，又恰好达(dá)到了(le)最慢值。尽管在实际(jì)的情况(kuàng)中，太阳(yáng)系(xì)相对银河系的(de)平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影响这个理论的有效(xiào)性。

因此科学(xué)家认为这可以用来解(jiě)释，研究(jiū)人(rén)员(yuán)们所观测到(dào)的周期性信(xìn)号。当然(rán)也可能有其(qí)他的情况(kuàng)，造(zào)成这种年度(dù)周期信号(hào)的(de)差(chà)异也可能是温度(dù)、湿度、土壤(rǎng)中的(de)水分、高山上的积雪，甚至连意大利游客的(de)数量也符合这个周期的规律。

所(suǒ)以，科学家们又在南半球建立了一个几(jǐ)乎相同的(de)实验室，这里的(de)季节与之前(qián)的实验室(shì)正好相(xiāng)反，而在(zài)这里，地(dì)球穿(chuān)过(guò)暗物质流的运动特(tè)征和第一个实验室是一样的。

因(yīn)此，如果在这(zhè)里可(kě)以得到(dào)相同的信号(hào周公吐哺天下归心的意思是什么意思，周公吐哺天下归心的意思是什么解释)，就可(kě)以成为(wèi)暗物质所(suǒ)存在的非常有力的证据了。但是由于这个实验室(shì)刚刚建成不久，所以(yǐ)截至(zhì)目前还(hái)无法提供相应的(de)数据支持。另外，在(zài)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“南希格雷斯罗曼(màn)”，它的(de)主镜大(dà)小跟哈勃望远镜相(xiāng)同，但它的宽视场仪器提供的视野是哈(hā)勃红(hóng)外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中一个(gè)关键的用途(tú)就是(shì)探索暗物质背后(hòu)的奥秘，对于(yú)探测的结果(guǒ)，我(wǒ)们只能(néng)拭(shì)目以待(dài)了。费(fèi)米实验室粒子天(tiān)体物理(lǐ)中心的科学(xué)家(jiā)丹(dān)琥(hǔ)珀和(hé)贾森(sēn)斯特芬(fēn)研(yán)究发(fā)现(xiàn)，如果暗物质存在，它们极有可能拥有另(lìng)一种神秘的效应(yīng)，这(zhè)种暗物质效应，会(huì)支(zhī)持宇(yǔ)宙当中生命的诞生，或者(zhě)说是生命进化的一(yī)个重要因(yīn)素。

如果这一理论得到进一步的(de)证实，那么遍(biàn)布宇(yǔ)宙当中的暗物质(zhì)会不会意味着(zhe)人类并(bìng)不孤单呢？或许在宇宙当(dāng)中某(mǒu)个(gè)角落的行星上，暗物质正在通过这样的(de)效应创造生命。当然，这些推论的大前提是要先找(zhǎo)到暗物质存在的(de)实际(jì)证据(jù)。那么小(xiǎo)伙伴们(men)，你们觉(jué)得暗(àn)物质到底存不存在呢(ne)？喜欢请点赞，你的支持(chí)是我(wǒ)更新的(de)动(dòng)力！

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