宇宙是(shì)“人为制造”的？为何会存在科学无法解释的“暗(àn)物质”？暗物质又究(jiū)竟是(shì)什(shén)么(me)？人(rén)类为了(le)寻找暗(àn)物质存在的证据，科学家们在过去的几十年当中进行了超(chāo)过50次的(de)长(zhǎng)期(qī)实验，但是却没有(yǒu)发现任(rèn)何的(de)有效证据。除了一个(gè)地方(fāng)，在1687年出(chū)版的(de)自然哲学(xué)数学原理(lǐ)一书中(zhōng)，埃萨(sà)克牛顿发(fā)表了万(wàn)有引力定律，它揭示了宇宙中天体(tǐ)运(yùn)动的规律(lǜ)。往后的几百年来，当(dāng)天文学(xué)家们发现(xiàn)某些(xiē)天体(tǐ)运(yùn)行轨道出(chū)现异常，不符合万有(yǒu)引力(lì)定律(lǜ)的时(shí)候(hòu)，他们就会知道，周围一(yī)定有未(wèi)知(zhī)的天体通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶(yé)就通过天(tiān)王星运行轨(guǐ)道的异常，推算并且发(fā)现(xiàn)了海(hǎi)王星(xīng)的(de)存在。另(lìng)外(wài)，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用万有引力定(dìng)律(lǜ)所取得(dé)重(zhòng)大天(tiān)文成就的例子(zi)。但是这些发(fā)现都是(shì)在恒星(xīng)系统的尺度当中，可当我们(men)上升到星系或(huò)者是星团的尺度(dù)，事情就开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士(shì)的物(wù)理学家弗(fú)里茨兹(zī)威基正(zhèng)在研究和测量后发星系(xì)团的(de)质量。这是一个由数千个星系所组成(chéng)的(de)巨大星系团，这(zhè)些(xiē)星系(xì)被引力(lì)束(shù)缚在(zài)一(yī)起(qǐ)。测(cè)量星系(xì)团(tuán)的质量一般(bān)会使用到(dào)两种方法，当两种方(fāng)法结(jié)果一致，就可以确定其(qí)质量的范围。

第一种(zhǒng)是获得其"光(guāng)度(dù)学的质量"，需要的数据是测量(liàng)各(gè)个星系的光度。

第二种是动力学(xué)质量的计(jì)算，是利用光谱红移测量(liàng)星系团中的各个星系相对于星系(xì)团的运动速度。当测量结果出来(lái)之后，兹威(wēi)基(jī)彻(chè)底懵(měng)了(le)，“动力学质量”竟然是“光(guāng)度学(xué)质量”的400倍。这意味(wèi)着，后发座星系团有99%的质量消失了(le)，或者说这99%的(de)质(zhì)量并不以可见(jiàn)光(guāng)的形(xíng)式所存在，我(wǒ)们无法看到(dào)。最诡(guǐ)异的(de)是，在(zài)测量速度的过(guò)程中，兹威基发现(xiàn)星系团中很(hěn)多星系(xì)的速度比理论上(shàng)要快得多，按照(zhào)牛(niú)顿(dùn)的运动(dòng)学定(dìng)律，仅靠(kào)这些可见星系的质量所产生的(de)引力是无(wú)法将它(tā)们(men)束缚在星系团内的(de)，它们早(zǎo)就应该被抛出星系团之外了，除非有一种(zhǒng)神(shén)秘(mì)的力量(liàng)在起作用，这种力量(liàng)来源于某种隐形的物质(zhì)。

据此，兹维基(jī)提出了这样部(bù)分不可见的(de)暗(àn)质，它不发散光、吸光、反射(shè)光(guāng)，但是(shì)它们却(què)占据着宇(yǔ)宙中绝大(dà)部(bù)分的质量。只是(shì)当(dāng)时的(de)人们对这样(yàng)的(de)一种(zhǒng)说法不屑一顾。

直(zhí)到40年(nián)之后，“暗物质”这(zhè)个词才再一次出现(xiàn)。天(tiān)文学家维(wéi)拉鲁宾和肯特福特在观测仙(xiān)女座星系(xì)中的(de)恒星运动。理(lǐ)论上来说，距离中心越(yuè)远的恒星在其轨道上的(de)运(yùn)行速度(dù)就会越慢(màn)。但是他(tā)们观测的结(jié)果却让人感到(dào)不(bù)可思(sī)议。

随着与(yǔ)中心(xīn)距离的(de)增加(jiā)，恒星的(de)旋转速度几(jǐ)乎保持不变。可是根据牛顿(dùn)的(de)万有引力定律，在星(xīng)系当中如果没有(yǒu)足够大的(de)质量(liàng)来吸引它(tā)们，这些外围的恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙(zhòu)当中了。基于这种现象，科学家们会使用(yòng)一种相对标准的方法来解(jiě)释暗物(wù)质的存在，这种方法就是测量(liàng)星(xīng)系当(dāng)中气体在X轴上距离星系中心(xīn)的距离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果(guǒ)出现异常的结果，就认为是由暗物质的力(lì)量(liàng)进入其中(zhōng)。

于是科学(xué)家们通过(guò)射电望(wàng)远镜测量了距离星系中心更远距离的氢元素，发现它们的旋转(zhuǎn)速(sù)度并(bìng)不符合(hé)牛顿的力学(xué)定律。我们的太阳系也(yě)不(bù)例(lì)外，太阳系位(wèi)于银河系的(de)第三(sān)悬臂之上，距离(lí)银河(hé)系中心2.6万光年，根据万有(yǒu)引力定律进(jìn)行计算(suàn)，太阳(yáng)系的运行速度应该是160千米/秒，但实(shí)际上，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒的速度围绕银(yín)河系旋(xuán)转，这(zhè)个实际速度远远大于理(lǐ)论速度，那(nà)么产(chǎn)生以(yǐ)上这种向心加速度的原因很(hěn)可能就(jiù)是存在(zài)着一种我们看不到(dào)的物质，是这些暗物质的引力(lì)效应(yīng)将星系(xì)聚集在了一起。

也(yě)是从这时开始，越(yuè)来越多的(de)研究人员(yuán)开始相信暗物质的存在。科学家根据(jù)星(xīng)系(xì)外恒星轨道的(de)速度，估算在星系当中(zhōng)暗物质的(de)质量(liàng)占(zhàn)整(zhěng)个(gè)星(xīng)系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以(yǐ)解释(shì)这个现象的原因。在(zài)一项(xiàng)新的研究(jiū)当中，科学(xué)家们发现(xiàn)，几乎没有引力(lì)效应(yīng)的遥远恒星(xīng)之间，也会出现速度(dù)上的微小差异。另外，天文学家还发现(xiàn)了一个(gè)反(fǎn)常的星(xīng)系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系(xì)距离地球大(dà)约2.5亿光(guāng)年，大小和(hé)银河(hé)系不多，但是星系当中存在的(de)恒星数量却(què)只有(yǒu)银(yín)河系(xì)的千(qiān)分之一。

所以(yǐ)在理论上，该星系必须存在暗物质(zhì)，否则就会分(fēn)崩离析。但是(shì)科学家们(men)使用最先进的(de)望远(yuǎn)镜(jìng)对其(qí)进行了40个小时的详细(xì)测(cè)量之后，发(fā)现星(xīng)系中的恒星运(yùn)动是可(kě)以(yǐ)用(yòng)正(zhèng)常的物(wù)质和(hé)力学定律来解释的。那么(me)又有(yǒu)人提出，也许该星(xīng)系(xì)的暗物质，已经被附近的另一个大星系剥离了(le)。奇怪的是，它的附近(jìn)没有任(rèn)何星系存在。造成这些(xiē)现象的除了暗物质的假说之外，另一种可能(néng)就(jiù)是(shì)人类对引(yǐn)力的理解还不(bù)够全面(miàn)，引(yǐn)力很可能在(zài)不同(tóng)尺度空(kōng)间中的工作方式是(shì)不(bù)同的，这(zhè)意味着在行星系尺度中的天体会(huì)沿着它们的轨道，按照(zhào)我们所理解的方式运动。但(dàn)是上升(shēng)到星系和星团的尺度(dù)，引力之(zhī)间的相互(hù)作用则是不同的(de)方式(shì)。对(duì)于在星(xīng)系团之(zhī)间的相互作用(yòng)，科学家还引入了(le)外部场效应的概念，指的是在数百万光年的规模上，巨大(dà)的(de)质量之(zhī)间会产生对(duì)彼(bǐ)此特殊的效(xiào)果(guǒ)，这(zhè)个理论叫做(zuò)MOND蒙德理(lǐ)论。如(rú)果(guǒ)MOND蒙德(dé)理论成立，这意味着(zhe)我们需要对现在(zài)的物理定律(lǜ)进(jìn)行修正，这些发现也让(ràng)很(hěn)多人认为暗物质假说理论就此终结。但是在宇宙当中还有关于暗物质存在的(de)其他的(de)理(lǐ)论证据，这些理论证据是蒙(méng)德理论所(suǒ)没(méi)法解释(shì)的(de)“引力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿(yì)光年的子弹星系(xì)团，由两个碰撞的星系团所组成，类似这样的星团，它们大部分的普(pǔ)通质量都(dōu)在(zài)星系的气(qì)体当中。当星团以1000万公里(lǐ)/小时发(fā)生碰撞的(de)时候(hòu)，星际气(qì)体的相互作用就(jiù)会导致温度的急剧升高(gāo)，速(sù)度大幅降低(dī)。所以在理(lǐ)论上，在碰撞之后，子弹星系团大部(bù)分的质量将位于所有这(zhè)些气体(tǐ)所(suǒ)在的中间区域(yù)。那么我们通过什(shén)么来验证它的质量区域到底是(shì)不是(shì)集中在(zài)中(zhōng)间呢？前不久(jiǔ)，詹(zhān)姆斯韦伯太空望(wàng)远镜传回了(le)宇宙当(dāng)中(zhōng)第一(yī)张全彩的高清照片，在(zài)照片中我们可以明显地看到很多星系似乎(hū)被拉(lā)伸产(chǎn)生了巨大的形(xíng)变(biàn)。其(qí)实(shí)这些(xiē)星(xīng)系本(běn)身并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出(chū)了什么问(wèn)题，而(ér)是这(zhè)样极(jí)遥远的天体和我们地球上的观测者之间。被一个质量超(chāo)级巨大的(de)天体遮(zhē)挡(dǎng)，这个超大质量的东西(xī)的引(yǐn)力，会(huì)使身后更遥远星(xīng)系的(de)光(guāng)都发生(shēng)了(le)扭曲。这(zhè)个现象就是引力透镜(jìng)效应(yīng)。这(zhè)个巨大的天体(tǐ)可(kě)能是超(chāo)大质量的(de)黑洞或者是暗物质(zhì)。

所以当人们(men)对子弹星系团观测(cè)的时候，发现它的大质(zhì)量区域并(bìng)不是在中间，而(ér)是(shì)在两侧。所以最好的解释方(fāng)法就(jiù)是当星团发生全部(bù)的(de)碰撞时，可被(bèi)观(guān)测到的质量气体(tǐ)被卡在了(le)中间，暗物质则直接通过了这个区域(yù)，并在(zài)两边形成了引(yǐn)力透镜。对子弹星系团的引力透镜研究也被认(rèn)为是(shì)暗物质存(cún)在的迄今为止最好的理论证据(jù)。

除此之外，还有(yǒu)来自宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)最(zuì)古老的光(guāng)。从(cóng)宇宙大(dà)爆炸开(kāi)始(shǐ)，38万年之后，可见光(guāng)终于可(kě)以畅通(tōng)无阻(zǔ)地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些(xiē)光在宇宙空间背景(jǐng)上留(liú)下了各(gè)相同性的微波辐射。其中(zhōng)红色的部分表(biǎo)示温度较(jiào)高的区域，蓝色则(zé)表(biǎo)示相对较冷的区域(yù)，但实际(jì)上(shàng)它们之间的(de)温差只(zhǐ)有万分之一。

科学家们通(tōng)过对前景背景(jǐng)分离(lí)后的二值图像进行连通域提(tí)取和(hé)标记(jì)之后发现，如果宇宙(zhòu)当中没有暗物质，图形看(kàn)起来(lái)不应该是(shì)这样的，而随(suí)着暗(àn)物质的增加，一些峰(fēng)值的幅度会减小，才变得(dé)看起(qǐ)来(lái)“和谐”。为了(le)匹配宇宙微波背景(jǐng)辐射的测量值，我们需(xū)要的暗物质(zhì)大约是普通物质的5倍。这个数字与(yǔ)解释星(xīng)系(xì)当中恒星运动所(suǒ)需要的(de)暗物质比例是一致的。这就意味着。

用了(le)一个简单(dān)的理论框(kuāng)架，就(jiù)很好地(dì)解释了很多(duō)不同的观测结果(guǒ)。而暗物质的本(běn)质就是(shì)宇宙当中存在着(zhe)某种类型的粒(lì)子，它们不参(cān)与任何其他的电(diàn)磁作用，只(zhǐ)通过引力来相互作用。所以如果能够找(zhǎo)到这(zhè)种粒子的存在，就相(xiāng)当(dāng)于找到了暗物质(zhì)存(cún)在的实际证据(jù)。这(zhè)种(zhǒng)粒(lì)子到底(dǐ)是什(shén)么？科学家(jiā)们已经提(tí)出了数十种的假想(xiǎng)目标，而要(yào)寻找(zhǎo)这些不同的(de)目(mù)标(biāo)粒子所需(xū)要的实(shí)验方式也不相同(tóng)。在过去的几(jǐ)十年当中，人类为(wèi)了寻(xún)找这些(xiē)看不见、摸不到(dào)，几乎不会(huì)与(yǔ)常规物质相(xiāng)互作(zuò)用的(de)“暗物质”，科学家们已(yǐ)经(jīng)进行了(le)超过50次(cì)的实验，却没有任(rèn)何实质性的发现，除了(le)一个(gè)地方，意大利的格(gé)兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔卑(bēi)斯山脉(mài)。

在山(shān)下1400米处的地下矿井当中(zhōng)，藏着地(dì)球(qiú)上最大的地学实验室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高(gāo)的探测器，一直致(zhì)力(lì)于寻找暗物(wù)质粒子的周期性(xìng)震荡。

自(zì)1997年以(yǐ)来，这里的科学家声称(chēng)观测到了(le)某种信号。经过了20多(duō)年(nián)的数据收集，人们发(fā)现了一个有趣的事情。探测(cè)率会在每年的6月份达到峰值，然(rán)后在11月降(jiàng)到最(zuì)低，而(ér)且在20年当中每年都(dōu)是一样。一些科学家认为这可能(néng)是(shì)人类发现暗(àn)物质(zhì)的第一个直接证据。

但(dàn)是(shì)为什(shén)么(me)暗物质(zhì)会产生周期性的年度信号呢？刚(gāng)才我们讲了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒的速度围(wéi)绕着银河系进行移动，那么(me)如果暗(àn)物质存在宇宙当中，这(zhè)意味着我们(men)也在以这样的速度在(zài)穿越(yuè)着暗物质流，这个过程(chéng)中会(huì)产生相应(yīng)的振荡，同(tóng)时地球(qiú)又以30公(gōng)里/秒的(de)速度围绕太阳(yáng)进行旋(xuán)转(zhuǎn)。所以有半年的时(shí)间，地球围(wéi)绕太阳的方向与太(tài)阳环(huán)绕银河系的方向(xiàng)是(shì)一致的，而另外半年则(zé)与之相反(fǎn)。

而(ér)在6月份的时(shí)候，地球与太阳的方向正好达到完(wán)全一(yī)致，这是理论(lùn)上地球穿越暗物质流最快(kuài)的时段。而在(zài)11月(yuè)份，又恰好达到了(le)最慢值(zhí)。尽管在实际的情况中，太阳系相对银河系的平面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是这并不影响这(zhè)个理论(lùn)的有效性。

因此科学家(jiā)认为这(zhè)可以用来解释，研究人(rén)员们所观测到的周期性信号。当(dāng)然也可能有其他(tā)的情况，造(zào)成这种年(nián)度周(zhōu)期信号的差异也(yě)可能是温(wēn)度(dù)、湿度、土壤中的水(shuǐ沈阳所有中专学校名单一览表，沈阳所有中专学校名单表)分、高(gāo)山上(shàng)的积(jī)雪，甚至连意大利(lì)游客的数(shù)量(liàng)也符合这个周(zhōu)期(qī)的规律(lǜ)。

所(suǒ)以，科(kē)学家们又(yòu)在南(nán)半球建立(lì)了一个几乎相同(tóng)的实验室，这里的季节与(yǔ)之(zhī)前的(de)实验(yàn)室正好(hǎo)相反，而在这里，地球穿(chuān)过暗物(wù)质流的运动(dòng)特征和第(dì)一个(gè)实(shí)验室是一(yī)样的。

因此(cǐ)，如果在这里可以得(dé)到相同(tóng)的信号，就可以成为暗物质(zhì)所存在的非常有力(lì)的证据了。但是(shì)由于这个实验室刚刚建成不(bù)久，所(suǒ)以截至目前还无(wú)法提供(gōng)相应的数据支持。另(lìng)外，在2025年(nián)，NASA将会发射一台新(xīn)的望远镜，这台(tái)太空望远镜(jìng)叫(jiào)做“南(nán)希(xī)格雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大(dà)小跟哈(hā)勃望远镜相同，但(dàn)它的宽(kuān)视场仪器提供的视野(yě)是哈(hā)勃红外仪(yí)器的100倍。南希(xī)格(gé)雷斯罗曼太空望(wàng)远镜其中一个关(guān)键的(de)用(yòng)途就是探索暗物质(zhì)背后的奥秘(mì)，对(duì)于探测的结果(guǒ)，我们只能(néng)拭目(mù)以待了。费米实验室粒子天体物理(lǐ)中心的(de)科学家丹琥珀和贾森斯(sī)特芬研究(jiū)发现(xiàn)，如(rú)果(guǒ)暗物质(zhì)存(cún)在，它们极有可能拥有(yǒu)另一种神秘的效应(yīng)，这种暗物质效应，会支(zhī)持宇宙当(dāng)中生命(mìng)的诞生，或者说是生命进化的(de)一(yī)个重要因素。

如(rú)果(guǒ)这(zhè)一理论(lùn)得到(dào)进一(yī)步(bù)的(de)证实，那么遍(biàn)布宇(yǔ)宙当中的暗物(wù)质会(huì)不(bù)会意味(wèi)着人类并不孤单(dān)呢？或许在(zài)宇宙当(dāng)中(zhōng)某个角落(luò)的行星上，暗物质正(zhèng)在通过这样的效应创造(zào)生命。当然(rán)，这些推论的大(dà)前(qián)提是要先找到暗物质存在的(de)实际(jì)证据。那么(me)小伙伴们(men)，你们觉得暗物(wù)质(zhì)到底存(cún)不存在呢？喜欢请点赞，你的(de)支持是我更新的动力！

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