宇宙是“人为制造”的？为何会存在(zài)科学无法(fǎ)解释的“暗物质”？暗物质又究竟是(shì)什么？人(rén)类(lèi)为了(le)寻找暗物质存在的证据，科(kē)学(xué)家(jiā)们在过去的(de)几(jǐ)十年当中进行了超过50次(cì)的长期(qī)实(shí)验，但(dàn)是(shì)却(què)没(méi)有发(fā)现(xiàn)任何的有效证据。除了一个地方(fāng)，在1687年出版的自然哲学数学原理一书中，埃(āi)萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭示了宇(yǔ)宙中天(tiān)体运动的规律。往后的几百年来，当(dāng)天(tiān)文(wén)学家们发现某些天体运行轨道出现异常，不符合万有引(yǐn)力定律的时候(hòu)，他们就会知(zhī)道(dào)，周围一定(dìng)有未知的天体通过引力在摄动它的轨道(dào)。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行轨道的异常，推算并且发现了(le)海王星的存(cún)在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用万有(yǒu)引力定(dìng)律所取得重大天文成就(jiù)的例子。但(dàn)是这些发现都是在恒星系统(tǒng)的尺度当中(zhōng)，可当我(wǒ)们(men)上升(shēng)到星系或者是星(xīng)团的尺度(dù)，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学(xué)家弗里茨兹(zī)威基正在研究(jiū)和测量后(hòu)发星系团的质量。这是一个由数(shù)千个星系所组成的(de)巨大星系团，这些星系(xì)被引(yǐn)力束缚在(zài)一起。测(cè)量(liàng)星系(xì)团的(de)质量一般(bān)会使用到两(liǎng)种方法(fǎ)，当两种方(fāng)法结果一致，就可以确定其(qí)质量的范围。

第(dì)一(yī)种是获得其(qí)"光度学(xué)的质量"，需要的(de)数据(jù)是测量各个星(xīng)系的光(guāng)度。

第二种是(shì)动力(lì)学质量(liàng)的计算，是利用(yòng)光(guāng)谱红移测量星系团中的各个星系相对于星(xīng)系团的运动速(sù)度。当测量结果(guǒ)出来(lái)之后，兹威基彻底懵了(le)，“动力学质量(liàng)”竟(jìng)然(rán)是“光度学质(zhì)量(liàng)”的400倍。这意味着，后(hòu)发座星系团有99%的质量消失(shī)了(le)，或(huò)者说这99%的质量并不(bù)以可(kě)见光的形式所(suǒ)存在，我(wǒ)们无法看到(dào)。最诡异的是，在测量速度的(de)过程中，兹威基(jī)发(fā)现星系(xì)团中(zhōng)很多星系的速(sù)度比理论(lùn)上要快得(dé)多，按照牛顿(dùn)的运(yùn)动学定律，仅靠这些可见(jiàn)星(xīng)系(xì)的质量所产生(shēng)的引力是无法将它们束缚(fù)在(zài)星系团内的，它们早就(jiù)应该被(bèi)抛出星系团之外了，除(chú)非有(yǒu)一种神秘的力量在起作用，这(zhè)种力量(liàng)来源(yuán)于某种隐形的(de)物质。

据(jù)此，兹维基提出了这样部分不(bù)可见的暗(àn)质，它(tā)不发散光(guāng)、吸光、反射光，但是它们(men)却占据着宇宙中绝大部分的质(zhì)量。只是当时的人(rén)们(men)对这样(yàng)的一种说法(fǎ)不屑(xiè)一(yī)顾。

直(zhí)到40年之后，“暗(àn)物质”这个词才再一次出(chū)现(xiàn)。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女(nǚ)座星系中的恒(héng)星运(yùn)动。理论上来说(shuō)，距(jù)离中心越远(yuǎn)的恒星在其(qí)轨道上的(de)运(yùn)行速度就(jiù)会越慢。但是他们观测的结果却(què)让人(rén)感到不可思(sī)议。

随着与(yǔ)中(zhōng)心距离的增(zēng)加，恒星的(de)旋转(zhuǎn)速度几乎(hū)保持不变。可是根据牛顿的万有(yǒu)引力定律，在星系(xì)当中如果没有足够大的质(zhì)量来吸(xī)引(yǐn)它们，这些(xiē)外围(wéi)的(de)恒星早就被甩到宇宙(zhòu)当中了。基(jī)于这种现象(xiàng)，科学家们(men)会(huì)使用一(yī)种相对标(biāo)准的方法来解释暗(àn)物质的存在，这种方法(fǎ)就是(shì)测量星系当(dāng)中气体(tǐ)在(zài)X轴上距离星系(xì)中心的距离，以(yǐ)及在(zài)Y轴上(shàng)气体的旋转速(sù)度。如果出现(xiàn)异常的(de)结果，就认为是由(yóu)暗物质的力量进入(rù)其(qí)中。

于(yú)是科学家们(men)通过射电望远(yuǎn)镜测量了距离星(xīng)系中心更远(yuǎn)距离的氢(qīng)元素，发现(xiàn)它们的旋转(zhuǎn)速度(dù)并(bìng)不符合(hé)牛(niú)顿的(de)力学定律。我们的太阳系也(yě)不例(lì)外(wài)，太阳系位(wèi)于(yú)银河系的(de)第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根据万有引力(lì)定律(lǜ)进行计算，太阳系的(de)运行速度应该是(shì)160千米(mǐ)/秒(miǎo)，但实(shí)际上，太(tài)阳(yáng)系正在(zài)以220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这个(gè)实际速度远远(yuǎn)大于理论(lùn)速度，那(nà)么产生以上这(zhè)种向心加速度的原因很可(kě)能(néng)就是存在着一种我们看不到的物质，是这(zhè)些暗(àn)物质的(de)引力效应将星系(xì)聚集在(zài)了一(yī)起(qǐ)。

也是(shì)从这时开始，越来(lái)越多的研(yán)究人员(yuán)开(kāi)始(shǐ)相(xiāng)信暗物质(zhì)的存(cún)在。科学家根(gēn)据(jù)星系外恒星(xīng)轨道的速度，估算(suàn)在(zài)星系当中暗(àn)物质的质量占整个星系(xì)质量的85%。但(dàn)是，暗物(wù)质(zhì)并不是唯一可以解释这个现象的原因。在一项新的研究当中，科学家(jiā)们发(fā)现，几乎没有引力效应的遥远恒星(xīng)之(zhī)间(jiān)，也会(huì)出现(xiàn)速度(dù)上的微小差(chà)异。另(lìng)外，天(tiān)文学家还发(fā)现(xiàn)了一个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离地球(qiú)大约(yuē)2.5亿光(guāng)年(nián)，大小和银河系不(bù)多，但(dàn)是星系当中存在(zài)的恒星数(shù)量却只有银河(hé)系的千(qiān)分之一。

所以在理论上，该星(xīng)系必须(xū)存在(zài)暗物(wù)质，否则就会分(fēn)崩离析。但是科学家们(men)使(shǐ)用最先进的望(wàng)远镜(jìng)对其进(jìn)行(xíng)了40个小时的详细测量之后，发现星系(xì)中的恒星(xīng)运(yùn)动是可以(yǐ)用正常的物质和力学定律(lǜ)来解释的。那么又有人提出，也许(xǔ)该星系(xì)的(de)暗(àn)物质，已经被附近(jìn)的另一个大(dà)星系剥(bō)离了。奇怪(guài)的是，它的附近没有任何星系存(cún)在。造成这些现象的除了暗物质的假(jiǎ)说之外(wài)，另一种可能就是人类对引(yǐn)力的理(lǐ)解还不够(gòu)全(quán)面，引力很可能在不同尺度空间中的工(gōng)作方式是不同的(de)，这意味着在行星(xīng)系尺度中(zhōng)的(de)天体会沿(yán)着它们的轨道(dào)，按(àn)照我们所理解(jiě)的(de)方(fāng)式运(yùn)动。但(dàn)是上升(shēng)到星系(xì)和(hé)星团的尺度(dù)，引力之间的相互(hù)作用则是不同的方式。对于在星(xīng)系团之间的(de)相(xiāng)互作(zuò)用，科学(xué)家(jiā)还(hái)引入了外部(bù)场效应的概念，指的是在数百万光年(nián)的规(guī)模(mó)上，巨大的质量之间会产生对(duì)彼此特殊(shū)的效果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德(dé)理(lǐ)论。如果(guǒ)MOND蒙德理论(lùn)成立，这意味着我们需要对现在的物理定(dìng)律进(jìn)行修正，这些发现也让很多(duō)人认为暗(àn)物质假(jiǎ)说理论就此终(zhōng)结。但是(shì)在宇宙当中(zhōng)还有关于(yú)暗物质存在的(de)其(qí)他的理论证据，这些理论证据是蒙(méng)德理论(lùn)所没法解释的“引力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿(yì)光年(nián)的(de)子弹星系团(tuán)，由两(liǎng)个(gè)碰撞杨亿巧对中杨大年对的对子好在哪里，杨亿巧对中会杨大年适来白事是什么意思的星系团所组(zǔ)成，类似这样的星团，它们(men)大部(bù)分的(de)普通质量都在星系(xì)的(de)气体当中。当星团以1000万(wàn)公里(lǐ)/小(xiǎo)时发生碰撞的时候，星际气体的相互作用(yòng)就会导致(zhì)温度的急剧升(shēng)高，速度大幅(fú)降(jiàng)低。所以(yǐ)在理论上，在碰撞之后(hòu)，子弹星系团大(dà)部分的(de)质量将位于所有这(zhè)些气体所在的中间(jiān)区域。那么(me)我们通(tōng)过(guò)什么来(lái)验证它(tā)的质量(liàng)区(qū)域到(dào)底是不(bù)是集中在中间呢？前(qián)不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空(kōng)望远镜传回了宇宙当中第一张全(quán)彩的高清照片，在照片(piàn)中我们(men)可以明(míng)显地看到很多(duō)星系似乎被拉(lā)伸产(chǎn)生(shēng)了巨大(dà)的(de)形(xíng)变。其实这(zhè)些星系(xì)本(běn)身并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什(shén)么问题，而是这样极遥(yáo)远的天体和我们(men)地(dì)球上的观测者之间。被一个质量超级巨(jù)大的天体遮挡，这个超(chāo)大质量的东(dōng)西的引(yǐn)力，会使身后更(gèng)遥远(yuǎn)星(xīng)系(xì)的光都发生了扭曲(qū)。这个现象就是引(yǐn)力(lì)透镜效应(yīng)。这个巨(jù)大的天体(tǐ)可能是超大质(zhì)量的(de)黑洞或者是暗物(wù)质。

所以当人们对子弹(dàn)星系团观(guān)测的时(shí)候，发现它(tā)的大质量区域并(bìng)不是在(zài)中(zhōng)间，而(ér)是在(zài)两侧。所以(yǐ)最好的(de)解释方(fāng)法就是当星团发生全部的碰撞时，可被(bèi)观(guān)测到的质量气体被卡在了中间，暗物质则直接通过了这个区域(yù)，并在两边形成了引力透镜。对(duì)子弹星系团的引力(lì)透镜(jìng)研究(jiū)也被认为是暗物质存在的迄(qì)今为止最(zuì)好(hǎo)的理论证据。

除此(cǐ)之外，还有来自宇(yǔ)宙当中最古老的(de)光。从(cóng)宇宙大爆(bào)炸开始(shǐ)，38万(wàn)年(nián)之后，可(kě)见光终于可(kě)以畅通无阻(zǔ)地穿越在宇宙当中了。经过了130多(duō)亿年之后，这些(xiē)光(guāng)在宇(yǔ)宙空间背(bèi)景上(shàng)留下了(le)各相同性的微波(bō)辐射。其中(zhōng)红(hóng)色的部(bù)分表示(shì)温度较高的区域，蓝色则(zé)表(biǎo)示(shì)相对较(jiào)冷(lěng)的区域，但(dàn)实际上它(tā)们之间的温差(chà)只有(yǒu)万(wàn)分之一。

科(kē)学家(jiā)们通过对(duì)前景背景分离(lí)后(hòu)的二值图(tú)像进(jìn)行连通域(yù)提取和标(biāo)记之(zhī)后发现，如果(guǒ)宇宙(zhòu)当中没有暗(àn)物质，图形看(kàn)起(qǐ)来(lái)不应该是这样的，而随着暗物质(zhì)的增加杨亿巧对中杨大年对的对子好在哪里，杨亿巧对中会杨大年适来白事是什么意思，一些(xiē)峰值的幅度会减小，才变(biàn)得(dé)看起来(lái)“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微波背(bèi)景辐射的测量值(zhí)，我们需要的暗(àn)物(wù)质大约是普通物质的5倍。这个数(shù)字与解释星系当(dāng)中(zhōng)恒星运动所(suǒ)需要的暗物(wù)质(zhì)比例是一(yī)致的(de)。这就(jiù)意味着。

用了一个简单(dān)的理论框架，就很好地解释(shì)了很多不同的观(guān)测结果。而暗物质(zhì)的(de)本质就是(shì)宇宙当中存在着某种(zhǒng)类型的粒子(zi)，它(tā)们不参(cān)与任(rèn)何其他的(de)电(diàn)磁作用，只(zhǐ)通过引(yǐn)力来相互作用。所以如果能够找到这种粒子的存在，就相当于找(zhǎo)到(dào)了暗物(wù)质(zhì)存在的实际证(zhèng)据(jù)。这(zhè)种粒子到底是什么？科学家们已经(jīng)提出了(le)数十种的假想目(mù)标，而要寻找这些不同的目标粒子所(suǒ)需(xū)要的(de)实验方(fāng)式也不(bù)相同。在过(guò)去的几十年当中，人类(lèi)为了寻找(zhǎo)这些看不(bù)见、摸不到，几乎不会(huì)与常规物质相(xiāng)互作用的“暗物质(zhì)”，科学家们已经(jīng)进行了超过50次的实验，却没(méi)有任(rèn)何实质(zhì)性的发现，除(chú)了一个地方，意大利的格兰萨索山(shān)，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处的地下(xià)矿井当中，藏着地球上(shàng)最大的(de)地学实验(yàn)室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三(sān)层楼(lóu)高的探(tàn)测器，一直致力(lì)于寻找暗物质粒子的周期(qī)性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观测(cè)到了某种信号。经过(guò)了20多年(nián)的数据收集，人们(me杨亿巧对中杨大年对的对子好在哪里，杨亿巧对中会杨大年适来白事是什么意思n)发现了一个(gè)有(yǒu)趣的事情。探测率(lǜ)会在每年的6月(yuè)份达到峰值，然后(hòu)在11月降(jiàng)到最低，而且在20年当中(zhōng)每年都是一样。一(yī)些(xiē)科(kē)学(xué)家(jiā)认为这可(kě)能是人类发现暗物(wù)质的第一个直接证据(jù)。

但(dàn)是(shì)为什(shén)么暗(àn)物质会产生周期性的年度信号(hào)呢(ne)？刚(gāng)才(cái)我们讲了(le)太阳系(xì)正在以220公里/秒的(de)速度围绕着银河系进行移(yí)动，那么如果暗物质(zhì)存(cún)在(zài)宇宙当中，这(zhè)意味(wèi)着我们也在以这样的速(sù)度在穿越着暗(àn)物质流(liú)，这(zhè)个过(guò)程中会(huì)产(chǎn)生相(xiāng)应的振荡(dàng)，同时地(dì)球又以30公(gōng)里/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕(rào)太阳进(jìn)行旋转。所以有半年的时间，地球围绕太阳的(de)方向与太(tài)阳环(huán)绕银河系(xì)的方向是一致的(de)，而(ér)另外半(bàn)年(nián)则与之(zhī)相反(fǎn)。

而在6月份的时候，地球与太阳的方向正好达到完(wán)全一致，这是理论上地球穿(chuān)越暗物质流最快(kuài)的时段。而在11月份，又恰(qià)好达到了最慢(màn)值。尽管在实(shí)际(jì)的情况中，太阳系相对银河系的平面呈现了60度的(de)倾斜，但(dàn)是这并不影响这个理论的有效性。

因此(cǐ)科学家认为(wèi)这可以用来解释，研(yán)究人员们所观(guān)测到的周期(qī)性信号。当然也可(kě)能(néng)有其他的情况，造成这种年度(dù)周期信号的差异也可能(néng)是温度(dù)、湿度、土壤中的(de)水分、高(gāo)山上的积雪，甚至连意(yì)大(dà)利游客(kè)的数量(liàng)也符合(hé)这个周期的规律。

所以(yǐ)，科学家们又在南(nán)半(bàn)球建立了一个几乎(hū)相同(tóng)的实验室，这(zhè)里的季节(jié)与之前的实验(yàn)室正好相反，而在这里，地球穿过暗物质流的运动(dòng)特征和第一(yī)个实验室是(shì)一样的。

因此，如(rú)果在这(zhè)里可以得(dé)到相(xiāng)同的(de)信号，就可(kě)以成为暗物质所存在的非常有力的证(zhèng)据了(le)。但是(shì)由于这个实验室刚刚建成不(bù)久，所以截至(zhì)目前还无法提供相应的(de)数(shù)据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会发射一台(tái)新的望远镜，这台太空望远镜叫(jiào)做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜(jìng)大(dà)小跟哈勃望(wàng)远镜相同(tóng)，但它的宽(kuān)视场仪器提供的视野(yě)是哈勃红(hóng)外仪器的100倍。南(nán)希(xī)格雷斯(sī)罗(luó)曼(màn)太空(kōng)望远镜(jìng)其中一(yī)个关键的用(yòng)途就是(shì)探(tàn)索暗物质(zhì)背后的(de)奥秘，对于(yú)探测的结果，我(wǒ)们只能拭目以待了。费米实验室粒子天(tiān)体物(wù)理中心的科学(xué)家丹(dān)琥珀和贾森斯特芬研究(jiū)发(fā)现，如果暗(àn)物质存在，它们极有可(kě)能拥有另一种神秘的效应，这种暗(àn)物质效应，会支(zhī)持宇(yǔ)宙当中(zhōng)生命的诞生，或者(zhě)说(shuō)是生命进化的一个重要因素。

如果这一理论得到进一步的(de)证实，那(nà)么遍布宇宙当中(zhōng)的(de)暗物质会不(bù)会意味着人(rén)类并(bìng)不孤单呢？或许在宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)某个(gè)角落的行星(xīng)上，暗物质正在通过这样的效(xiào)应(yīng)创造生命。当然，这些推论的大前提是(shì)要先找到(dào)暗物质(zhì)存在的实际证据。那么小伙伴(bàn)们，你(nǐ)们觉得暗物质到底存不(bù)存在(zài)呢？喜欢请(qǐng)点赞(zàn)，你的支持是我更新的动力！

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