宇宙是(shì)“人(rén)为制(zhì)造”的？为何会存在科学无(wú)法解释(shì)的“暗物(wù)质”？暗物质又(yòu)究竟是什(shén)么？人类为(wèi)了寻(xún)找(zhǎo)暗物质存在的证据，科学(xué)家们在过去的几十(shí)年(nián)当中进行了超过50次的长期实验，但是却没有发(fā)现任何的有(yǒu)效证据。除了一个地方，在1687年出版的(de)自然哲学数学原(yuán)理(lǐ)一(yī)书中，埃萨克(kè)牛顿发(fā)表(biǎo)了万有引力定律，它揭示了(le)宇(yǔ)宙中天体运动(dòng)的规律。往后的几(jǐ)百(bǎi)年(nián)来，当天文学(xué)家们发现(xiàn)某些天体运行轨道出现异常，不符合万有引力定(dìng)律的时候，他们就会知道(dào)，周围一定(dìng)有(yǒu)未知的天(tiān)体通过引(yǐn)力(lì)在(zài)摄动它的轨(guǐ)道。比如在(zài)1846年，奥本(běn)勒维耶就(jiù)通过天王(wáng)星运行轨道的异常，推算并且发现(xiàn)了海王星的存在。另外，哈(hā)雷彗(huì)星、冥王星的发(fā)现都(dōu)是应用万(wàn)有引力定律所取得重大(dà)天(tiān)文成就的例子。但是这些(xiē)发现都是在恒星系统的(de)尺度(dù)当(dāng)中(zhōng)，可(kě)当(dāng)我们上升到星系(xì)或者(zhě)是星团的(de)尺(chǐ)度(dù)，事情就开始变得诡异(yì)了。

1933年(nián)，瑞士(shì)的物理学家弗里茨兹威基正(zhèng)在研究(jiū)和测量后发星系(xì)团的质量。这是一个由数千个星系所组成的(de)巨大星(xīng)系团(tuán)，这些(xiē)星系被引力束缚在一起。测量(liàng)星系团(tuán)的质(zhì)量一(yī)般会(huì)使(shǐ)用到两(liǎng)种方法(fǎ)，当两种(zhǒng)方法结果一致，就可以确定(dìng)其质(zhì)量的范围(wéi)。

第一种(zhǒng)是(shì)获(huò)得其"光度(dù)学的质量"，需要的数据(jù)是测量各(gè)个星系的光(guāng)度。

第二种是(shì)动力学质量的计算，是利用光(guāng)谱红移(yí)测(cè)量星系团中的各(gè)个(gè)星系相(xiāng)对于星系(xì)团的运动速(sù)度。当测量结果出来之后，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度(dù)学质(zhì)量”的400倍。这意味(wèi)着，后发座星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量并不以可见光的(de)形式所存在，我们无法看到。最诡异的(de)是(shì)，在测(cè)量速度的过程中(zhōng)，兹威基发(fā)现星系团中(zhōng)很多(duō)星(xīng)系的速度比(bǐ)理(lǐ)论上要快得(dé)多，按照(zhào)牛(niú)顿的(de)运动学定律，仅靠这些(xiē)可见星系的质量所产生的(de)引(yǐn)力是无法将它们束(shù)缚在星系团内的(de)，它们早(zǎo)就应该被抛出星系(xì)团之外了(le)，除(chú)非有一种神秘的力量在起作用，这种(zhǒng)力量(liàng)来(lái)源(yuán)于某(mǒu)种(zhǒng)隐(yǐn)形的(de)物质(zhì)。

据此(cǐ)，兹(zī)维基提出了这样部(bù)分(fēn)不可见的暗质，它不发散光、吸光、反射(shè)光，但是它们却占据着宇宙中绝大部分(fēn)的(de)质量。只(zhǐ)是(shì)当时的人们对这(zhè)样的一种说(shuō)法不屑一顾。

直(zhí)到(dào)40年之后，“暗(àn)物质(zhì)”这(zhè)个词才再(zài)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中(zhōng)的恒星运(yùn)动。理论上(shàng)来说，距离中心越远的恒(héng)星在(zài)其轨道上的(de)运行速(sù)度(dù)就会(huì)越(yuè)慢。但(dàn)是他(tā)们观测的结果却(què)让人感到(dào)不可思议。

随着与中心距离的增(zēng)加，恒星(xīng)的旋转速度几乎保持不变。可是根(gēn)据牛顿的万(wàn)有引力(lì)定律，在星系当中(zhōng)如果没有(yǒu)足够大的质(zhì)量(liàng)来吸引(yǐn)它(tā)们(men)，这些外围的(de)恒(héng)星早就被(bèi)甩(shuǎi)到宇宙(zhòu)当中了。基于这(zhè)种现象，科学家们会使用一种相对标(biāo)准(zhǔn)的方法来解释(shì)暗(àn)物质的(de)存在，这种方法就是测量(liàng)星系当(dāng)中气(qì)体在(zài)X轴上距离星系中心的距(jù)离，以及在Y轴上气体(tǐ)的旋转速度。如果出现(xiàn)异常的结果(guǒ)，就认(rèn)为(wèi)是(shì)由(yóu)暗物(wù)质的力(lì)量(liàng)进入其中。

于是科(kē)学家们通过射(shè)电望远(yuǎn)镜测量了距(jù)离星系中心更远(yuǎn)距离(lí)的氢元素(sù)，发现(xiàn)它们的旋转速度并不符(fú)合(hé)牛顿的(de)力(lì)学定律。我(wǒ)们的太阳系也(yě)不例外，太(tài)阳系(xì)位于银河系的第三悬臂之上，距离银河(hé)系(xì)中心2.6万光年，根据万有引力(lì)定(dìng)律(lǜ)进行计算，太(tài)阳系的运(yùn)行速度(dù)应(yīng)该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的(de)速度围绕银(yín)河(hé)系(xì)旋(xuán)转(zhuǎn)，这个(gè)实际速度远(yuǎn)远大于理论速度，那么产生以上这种向心加速度的原因(yīn)很(hěn)可能(néng)就(jiù)是存在着一种我们看不到的物质，是这些暗物质的引力效应(yīng)将星系聚集在了(le)一(yī)起。

也是从这时开(kāi)始，越来越多的研(yán)究人(rén)员开始相信暗物质的存(cún)在。科(kē)学家根据星(xīng)系外恒星轨道的速度，估(gū)算在星系当中(zhōng)暗物质的质量(liàng)占整(zhěng)个星系质量的85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯一可以(yǐ)解释这个现(xiàn)象的原因。在一项新的研(yán)究(jiū)当中，科学(xué)家们发现(xiàn)，几乎没有(yǒu)引(yǐn)力(lì)效应的(de)遥远恒(héng)星之间，也会出现速(sù)度(dù)上的微小差异(yì)。另外，天文学家还发现了一个反(fǎn)常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个(gè)星系距离(lí)地球大约2.5亿光(guāng)年，大小(xiǎo)和银河系不多，但是星系(xì)当中存在(zài)的(de)恒(héng)星数量(liàng)却只有银河系(xì)的千分之(zhī)一。

所以在理(lǐ)论上，该星系必须(xū)存在暗物质，否则(zé)就会分崩离析。但(dàn)是科学家们使用最先(xiān)进的望远镜对(duì)其(qí)进(jìn)行了40个小时的(de)详细测量之(zhī)后，发(fā)现星系中的恒(héng)星运动是可(kě)以用正常(cháng)的(de)物(wù)质和力学(xué)定律来(lái)解(jiě)释的。那么又有人提出，也许该(gāi)星系的暗物质，已(yǐ)经被(bèi)附近的另一个大星系剥离(lí)了。奇(qí)怪的是，它的附近没有任(rèn)何星系存(cún)在。造成(chéng)这些现象的除了(le)暗物质的(de)假说之(zhī)外，另一种(zhǒng)可能就(jiù)是人类对(duì)引力的理解还不够全(quán)面，引力很(hěn)可能在不同尺(chǐ)度(dù)空间中的工作方式(shì)是不(bù)同的，这意(yì)味着在行星(xīng)系尺度中的天体(tǐ)会沿(yán)着它(tā)们的轨道(dào)，按照我(wǒ)们所(suǒ)理解的(de)方式运动。但是上升到星系和星(xīng)团的尺度，引力之间的相(xiāng)互作用则是不同的方式。对(duì)于在星系团(tuán)之(zhī)间的相互作用，科学家(jiā)还引入了(le)外部场(chǎng)效应(yīng)的概念，指的是(shì)在数百万光(guāng)年的规模上，巨大的(de)质量(liàng)之间会产生对彼此特殊的效果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成(chéng)立(lì)，这意味着我们需要对现在的物理定律进行修正，这(zhè)些发现(xiàn)也让很多人认为暗物质(zhì)假说理论就此终结。但是在宇(yǔ)宙当中还有关(guān)于(yú)暗物质存在的其他的理论(lùn)证据，这(zhè)些理论证据是蒙德理(lǐ)论所没(méi)法解释的“引力(lì)透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团(tuán)，由两(liǎng)个(gè)碰(pèng)撞的星系团所组(zǔ)成，类似这样的星团，它们大(dà)部分的普通质量都在(zài)星系的气体当(dāng)中。当星(xīng)团(tuán)以1000万公里(lǐ)/小时发生(shēng)碰(pèng)撞的时候，星际(jì)气体的(de)相互作用就会导(dǎo)致温度的急剧升高，速度大(dà)幅(fú)降(jiàng)低。所以(yǐ)在理论上，在碰(pèng)撞之后，子(zi)弹星系团大部分的质量将位于所有这些气体所在的中间(jiān)区域。那么我们(men)通(tōng)过什么来验证它的质量(liàng)区域到底(dǐ)是不(bù)是集中在中间(jiān)呢？前(qián)不久，詹(zhān)姆斯韦伯(bó)太空望远镜传回了宇宙当中第一张全彩的高清照(zhào)片，在(zài)照片中我们(men)可以(yǐ)明显地看到(dào)很多星系似乎被拉(lā)伸产生了巨大的形变。其实这些星(xīng)系本(běn)身并(bìng)不是(shì)真(zhēn)的被扭曲了，也不是韦伯(bó)望远镜(jìng)出了什么问题，而是(shì)这样极遥远的天体和(hé)我们(men)地球上的观(guān)测者之(zhī)间(jiān)。被一个质量超级(jí)巨大的天体遮挡，这个(gè)超大质量的(de)东(dōng)西的引力，会使身后更遥远星系的光都发生了(le)扭曲。这个(gè)现象就是引力透镜效应(yīng)。这个巨(jù)大的天体可(kě)能是超大质量的黑洞或(huò)者是(00后初中学历很丢人吗shì)暗物质。

所以当人们对(duì)子弹(dàn)星系团观(guān)测(cè)的时候，发现它的大质量区域并不是在(zài)中间，而是在两侧。所以最好的解释方法就是(shì)当星团发生全部的碰撞时，可被(bèi)观测到(dào)的质量气(qì)体被(bèi)卡在了中间，暗物质则直接(jiē)通过了这个区域，并在两(liǎng)边形(xíng)成(chéng)了引力透(tòu)镜。对子弹星(xīng)系团的引力透镜(jìng)研究也(yě)被认(rèn)为是暗物质存在的迄今为(wèi)止(zhǐ)最好的理(lǐ)论证据。

除此之外，还有来(lái)自宇宙(zhòu)当中最古老的光(guāng)。从(cóng)宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终于(yú)可以畅通无阻(zǔ)地穿越在宇宙当(dāng)中了(le)。经(jīng)过了130多亿年(nián)之后，这些光在宇宙空间背景上留下(xià)了各相同性的微波辐射。其中红色的部分表示温度较高的区域，蓝色则表(biǎo)示(shì)相对较冷的区域(yù)，但(dàn)实际上(shàng)它们之间的温(wēn)差只有万分之一(yī)。

科学(xué)家们通过(guò)对前景背景分(fēn)离后(hòu)的二值图像进行(xíng)连通域提取和(hé)标记之后发(fā)现，如果宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)没有暗物(wù)质，图(tú)形看起来不(bù)应该(gāi)是这样(yàng)的，而随着暗物质的增加(jiā)，一些峰(fēng)值的幅(fú)度会减(jiǎn)小，才变得看起来“和(hé)谐”。为(wèi)了匹配宇(yǔ)宙微波背景辐射的测(cè)量值，我们需要(yào)的暗物质大(dà)约(yuē)是(shì)普通(tōng)物(wù)质的5倍。这(zhè)个(gè)数(shù)字与解(jiě)释星系(xì)当中恒星运动所需要的(de)暗物质(zhì)比例(lì)是一致的。这就意味着(zhe)。

用了(le)一(yī)个简(jiǎn)单(dān)的理论框架(jià)，就很好地解释了很多不(bù)同的(de)观测结果。而暗物质的本质就是宇宙当中存在着某种类型的粒子，它们不参与任何(hé)其他(tā)的(de)电磁作用，只(zhǐ)通过引力来相(xiāng)互作(zuò)用。所(suǒ)以如果能够(gòu)找到这种(zhǒng)粒子的(de)存(cún)在，就相当于(yú)找到(dào)了暗物质存在的实际证据(jù)。这种(zhǒng)粒子到底是什么(me)？科学家们已(yǐ)经提(tí)出了数十种(zhǒng)的假想目标，而要寻找这(zhè)些不同的目标粒子(zi)所需要(yào)的(de)实(shí)验方式也不相同。在过去的几十(shí)年当中，人类为了寻找这(zhè)些(xiē)看(kàn)不见、摸不到，几乎不会与常规物(wù)质(zhì)相互作用的“暗物质(zhì)”，科学(xué)家们已经进(jìn)行(xíng)了超(chāo)过50次的实(shí)验，却没有任何实质性(xìng)的(de)发现，除(chú)了一个地方，意大利(lì)的格(gé)兰萨索山，隶属于阿尔(ěr)卑斯(sī)山脉(mài)。

在山下1400米处的(de)地下矿井当中(zhōng)，藏着地球上最大(dà)的地(dì)学(xué)实(shí)验(yàn)室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼(lóu)高的探测器，一直(zhí)致(zhì)力于(yú)寻(xún)找暗物质粒子的周期性震(zhèn)荡(dàng)。

自1997年以来(lái)，这(zhè)里的科学家声称观测到了某种(zhǒng)信号。经过了20多年的数(shù)据收(shōu)集，人们发现了一(yī)个有(yǒu)趣的事(shì)情。探测率会在(zài)每年的6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当中每年都(dōu)是一样。一些科学家(jiā)认为这可(kě)能是人(rén)类发现暗(àn)物(wù)质的第一(yī)个直(zhí)接(jiē)证据。

但(dàn)是为什么暗物质会(huì)产(chǎn)生周期性的年度(dù)信号(hào)呢？刚才我们(men)讲了太(tài)阳系正(zhèng)在以220公里(lǐ)/秒的(de)速度围(wéi)绕着银河(hé)系(xì)进行移动，那么如(rú)果暗物质存(cún)在宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)，这意味(wèi)着我们也在以这样的速(sù)度(dù)在穿(chuān)越着暗物质(zhì)流，这(zhè)个过程中会产生相(xiāng)应的振荡(dàng)，同时地球又以30公里(lǐ)/秒的速(sù)度围绕太阳(yáng)进(jìn)行旋转。所以有(yǒu)半年的时间，地(dì)球围绕太阳的方向(xiàng)与太阳环(huán)绕银河(hé)系的方(fāng)向是一致(zhì)的(de)，而另(lìng)外(wài)半年则与之相(xiāng)反(fǎn)。

而在6月(yuè)份的时(shí)候(hòu)，地球与太阳的方向正好(hǎo)达到完全一致，这是理论上地球穿越暗(àn)物质流最快(kuài)的(de)时段。而在11月份，又恰好达(dá)到了最慢(màn)值。尽管在实际的情况中，太阳系(xì)相对银(yín)河系的平面(miàn)呈现了(le)60度的倾斜(xié)，但是这并不影响(xiǎng)这(zhè)个(gè)理(lǐ)论(lùn)的有效性。

因此科(kē)学家认(rèn)为这可以用来解释，研究人员们所(suǒ)观测到(dào)的周期性信号。当然(rán)也可能有其他(tā)的情况，造成(chéng)这种年度周期信(xìn)号的差异(yì)也可能是温度、湿度、土壤中(zhōng)的水分、高山上的积雪，甚至连意大利游客的(de)数(shù)量(liàng)也符(fú)合这(zhè)个周期(qī)的规(guī)律(lǜ)。

所以，科(kē)学家(jiā)们又在(zài)南(nán)半球建立(lì)了(le)一(yī)个几乎相同的实验室，这里的季节(jié)与之前的实验室正好(hǎo)相反，而在(zài)这里，地球(qiú)穿过暗物(wù)质流的运(yùn)动特征和第一个(gè)实(shí)验室是一样的(de)。

因此，如(rú)果在(zài)这里(lǐ)可以(yǐ00后初中学历很丢人吗)得到(dào)相同(tóng)的信(xìn)号，就可以(yǐ)成为暗物质所存(cún)在的非常有力的证据了(le)。但(dàn)是(shì)由于这个实验室刚刚建成不(bù)久，所以截至目前还(hái)无法(fǎ)提供相应的数据(jù)支(zhī)持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射一(yī)台新的望远镜(jìng)，这台太空望远镜叫(jiào)做“南(nán)希(xī)格雷斯(sī)罗曼”，它的主镜大小跟(gēn)哈(hā)勃望远镜(jìng)相同，但它的宽视场仪(yí)器提供的视野是哈勃(bó)红外(wài)仪器(qì)的100倍。南希格(gé)雷(léi)斯罗曼(màn)太空(kōng)望远镜其中一个关键的用途(tú)就是探(tàn)索暗物质背后的奥秘，对于探测的(de)结果，我(wǒ)们只能拭目以(yǐ)待了(le)。费米实验室粒子天体物(wù)理(lǐ)中(zhōng)心的科学家(jiā)丹琥珀(pò)和贾森斯特芬研究发现，如(rú)果暗物质存在，它们极有可能(néng)拥有另一种(zhǒng)神秘的效应，这种暗物质效应，会支(zhī)持宇宙当中生命的诞生(shēng)，或(huò)者(zhě)说是生命进化的一个重要因素。

如果(guǒ)这(zhè)一理(lǐ)论得到进一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质(zhì)会不(bù)会(huì)意味着人类并不(bù)孤(gū)单呢？或许在宇宙当中某个(gè)角落的(de)行(xíng)星上，暗物质正(zhèng)在通过(guò)这样的效(xiào)应创(chuàng)造(zào)生命。当然，这些推论的大前(qián)提是要(yào)先找到(dào)暗物质存在的实(shí)际证据。那么小伙伴(bàn)们，你们觉得暗物质到底(dǐ)存不存(cún)在呢(ne)？喜欢请点赞，你的支持是(shì)我更新的动力！

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