宇宙是“人为制(zhì)造”的？为何会存在科学无法解(jiě)释(shì)的“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟是什(shén)么？人类为(wèi)了寻找暗物质存(cún)在的证据(jù)，科学家(jiā)们在(zài)过去的几十年当中进行(xíng)了超过50次的长(zhǎng)期实(shí)验，但是却(què)没(méi)有发现任何(hé)的有效(xiào)证据。除了(le)一个(gè)地方，在1687年出版(bǎn)的自然哲学数学原理(lǐ)一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了万有引力定(dìng)律，它揭示了宇(yǔ)宙中天(tiān)体运动(dòng)的规律。往后的几(jǐ)百(bǎi)年(nián)来，当天(tiān)文学家们发现(xiàn)某些天(tiān)体(tǐ)运行轨(guǐ)道(dào)出(chū)现异常，不符合万有引(yǐn)力定律(lǜ)的时候，他(tā)们就会知道(dào)，周围一定有未(wèi)知的(de)天体通过(guò)引力在摄动它(tā)的(de)轨道。比(bǐ)如在1846年(nián)，奥(ào)本勒维耶就通过天(tiān)王星运行轨(guǐ)道的异常，推算并且发(fā)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(yīng)用万有(yǒu)引力定律所取(qǔ)得重大天文成就的例子。但是这些发现都(dōu)是在(zài)恒星系统的尺度当中，可(kě)当(dāng)我们上升到星系(xì)或者是(shì)星团的(de)尺度，事(shì)情就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家弗里茨兹(zī)威基正在研究(jiū)和测量后发星(xīng)系团的(de)质量。这(zhè)是(shì)一个(gè)由数(shù)千个星(xīng)系所组成的巨大星系团，这(zhè)些(xiē)星(xīng)系被(bèi)引力(lì)束缚在一起。测量星系团的质量一般会使(shǐ)用到(dào)两种方法(fǎ)，当两(liǎng)种方法结果(guǒ)一(yī)致，就可(kě)以确定其质量(liàng)的范围。

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

第二种是动(dòng)力学质量的计(jì)算，是利用光谱红移测量星系(xì)团中的各个星系相对于星系团的运动速(sù)度(dù)。当测(cè)量结(jié)果出来之后，兹威基彻(chè)底懵了，“动力学(xué)质(zhì)量”竟然(rán)是“光度学(xué)质量(liàng)”的400倍(bèi)。这意味(wèi)着(zhe)，后发座星(xīng)系团有99%的质量消失了，或者(zhě)说这99%的质量并不以可见光的形式所存在，我(wǒ)们(men)无(wú)法(fǎ)看(kàn)到。最诡异的是(shì)，在测量(liàng)速度(dù)的过程中，兹威(wēi)基发现星系(xì)团(tuán)中很多(duō)星系的速度比理论(lùn)上要快得多(duō)，按(àn)照牛顿的(de)运动(dòng)学定律，仅靠(kào)这些可见星系的质量所产生的引力(lì)是无法将(jiāng)它们束缚在星系团内的，它们早(zǎo)就(jiù)应该被抛出星(xīng)系团(tuán)之外了，除非有一种(zhǒng)神秘的力量在起作用，这种力量(liàng)来源于(yú)某(mǒu)种隐形的物质。

据(jù)此，兹维基提出了这样(yàng)部分不可见的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却(què)占据着宇宙中绝(jué)大部分的(de)质(zhì)量。只是(shì)当时(shí)的(de)人们对(duì)这(zhè)样的一种说法不屑一(yī)顾。

直(zhí)到40年(nián)之后，“暗物质(zhì)”这个词才再(zài)一次出现。天(tiān)文学家(jiā)维拉鲁宾和(hé)肯特福特在观测仙(xiān)女座星系(xì)中的恒(héng)星运动。理论上(shàng)来说，距离中心越远的恒(héng)星(xīng)在其(qí)轨道上的(de)运行(xíng)速度就(jiù)会越(yuè)慢(màn)。但是他们观测的结果(guǒ)却让人感到不可思议。

随着(zhe)与中心距离的增(zēng)加，恒(héng)星的旋转速度几乎保持不(bù)变。可是(shì)根(gēn)据牛(niú)顿的万(wàn)有引力(lì)定(dìng)律，在星系(xì)当(dāng)中如果没(méi)有足够大的质(zhì)量来吸引它们，这些(xiē)外围的恒星(xīng)早就被甩到宇宙当(dāng)中了。基于这种现(xiàn)象(xiàng)，科学(xué)家们会使用一(yī)种相对标准的方法来(lái)解释暗物质(zhì)的存在(zài)，这种方法(fǎ)就是测量星系当中(zhōng)气体(tǐ)在X轴上(shàng)距离星系中心的距离，以(yǐ)及在(zài)Y轴上气(qì)体的旋转(zhuǎn)速度。如果出现(xiàn)异常的结果，就认(rèn)为是由(yóu)暗物质(zhì)的力量进入其中。

于是科学家们通过射电望远(yuǎn)镜测量了距离星(xīng)系中心更远距离(lí)的氢元素抖音里面朋友是什么意思 抖音朋友必须是互关吗，发现它们的(de)旋转速度并不符合牛顿的力学定律。我们的太(tài)阳系(xì)也不(bù)例外，太阳系位于银河(hé)系的第三悬臂(bì)之上(shàng)，距离(lí)银河(hé)系中心2.6万光年，根据万有引(yǐn)力定(dìng)律进行计算，太阳系(xì)的运行速度应该是160千(qiān)米(mǐ)/秒，但(dàn)实(shí)际上，太(tài)阳(yáng)系正在以(yǐ)220千米/秒的速度(dù)围绕(rào)银河(hé)系旋(xuán)转，这个实际速(sù)度远远大于(yú)理论速度，那么产生以上这种向(xiàng)心(xīn)加速(sù)度的原因(yīn)很可能就是存在(zài)着(zhe)一种我们看不到的物(wù)质，是这些暗物(wù)质的引力(lì)效应将星系聚集在了一起(qǐ)。

也(yě)是从这时开始，越来越多的研究人员(yuán)开始相(xiāng)信暗物(wù)质的存在。科学家根据星系外恒星轨道的速度，估算在星系当中暗物(wù)质的质量(liàng)占整个星系(xì)质量(liàng)的85%。但是，暗物质并不是(shì)唯一可以(yǐ)解释(shì)这(zhè)个现象的原因。在一(yī)项新的研究当中，科学(xué)家们发(fā)现，几乎没有引(yǐn)力效应(yīng)的(de)遥远恒星之间，也会出现速度上的微小差异。另外，天(tiān)文(wén)学家(jiā)还发现了一个反(fǎn)常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这(zhè)个星系距离地球大(dà)约2.5亿光年，大小和银河系(xì)不多(duō)，但是星(xīng)系当中存在的恒星数量却只(zhǐ)有银河系的千分之一(yī)。

所以在(zài)理(lǐ)论(lùn)上，该星(xīng)系必(bì)须存在(zài)暗物质，否则就会(huì)分崩离析。但(dàn)是科学家们使用最先进(jìn)的望远镜对其进行了40个小时的详细测量之(zhī)后，发现星系(xì)中的恒星运(yùn)动是可以用正常的物质和力学定(dìng)律(lǜ)来解释的(de)。那么又有人(rén)提出，也(yě)许(xǔ)该星系的暗(àn)物质(zhì)，已(yǐ)经(jīng)被(bèi)附近的另一个大星(xīng)系剥(bō)离(lí)了。奇怪(guài)的是，它的(de)附近没有任何星系存在。造(zào)成这(zhè)些现象的(de)除了暗物质(zhì)的假(jiǎ)说之外(wài)，另一种可能(néng)就是(shì)人类(lèi)对引力(lì)的(de)理解还不够全面，引力很(hěn)可能(néng)在不同尺度(dù)空(kōng)间(jiān)中的(de)工(gōng)作方式是不同(tóng)的，这意(yì)味(wèi)着在行星(xīng)系尺度中的天体会(huì)沿着它们的轨(guǐ)道，按照我们所理解(jiě)的方式运动。但是上升到星系和星团的尺度，引力之间的相互作用则(zé)是不同的方式。对(duì)于在星系团之间的相互作(zuò)用，科(kē)学家(jiā)还引入了(le)外部(bù)场效应的概念，指的是(shì)在(zài)数百万光年的规模上，巨大的质(zhì)量之间会产生(shēng)对彼(bǐ)此特殊的效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙(méng)德理(lǐ)论(lùn)成立，这意味着我们需要对(duì)现在的物理定律进(jìn)行修(xiū)正，这(zhè)些(xiē)发现(xiàn)也让很(hěn)多(duō)人认为暗物质假说理(lǐ)论就此终结。但是在宇宙当中还(hái)有关于暗物质存在(zài)的其他的理论(lùn)证据，这些理论证据是蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距(jù)离为37亿光年(nián)的子弹星系团(tuán)，由两个碰撞的星系(xì)团所(suǒ)组成，类似这样(yàng)的星团，它们(men)大(dà)部(bù)分的普通质量都(dōu)在(zài)星系的气(qì)体当中。当星(xīng)团以1000万公里/小时发生(shēng)碰撞(zhuàng)的时候(hòu)，星际气(qì)体的相(xiāng)互作用就会导致温度的(de)急剧升(shēng)高，速(sù)度大(dà)幅降低。所(suǒ)以在理(lǐ)论(lùn)上，在碰撞(zhuàng)之后(hòu)，子弹星系团大(dà)部分(fēn)的(de)质量将位于所有这些气体所在的(de)中间区域。那么我们通过什么(me)来验证它的质量(liàng)区(qū)域到底是不(bù)是集中在(zài)中(zhōng)间呢？前不(bù)久，詹(zhān)姆斯韦伯太空(kōng)望远镜(jìng)传(chuán)回了(le)宇宙当中第一张全彩的(de)高清照片，在照片中(zhōng)我们可以(yǐ)明显地看到很多星系似乎被拉伸产(chǎn)生了(le)巨大的形(xíng)变(biàn)。其实这些星系本身并(bìng)不是真(zhēn)的被扭(niǔ)曲了(le)，也(yě)不是韦伯望远镜出了什(shén)么问题，而是这(zhè)样极(jí)遥远的天(tiān)体和我们地球上的观测者之间。被一个质量(liàng)超级巨大的天体遮(zhē)挡，这个超(chāo)大质(zhì)量的东西的引力，会使身后更遥(yáo)远星系的光都发生(shēng)了(le)扭(niǔ)曲。这(zhè)个现象就是引(yǐn)力透镜(jìng)效应。这个巨(jù)大的天体可能(néng)是超大(dà)质(zhì)量的(de)黑洞(dòng)或者是暗物质。

所以当(dāng)人们(men)对(duì)子(zi)弹星系团观(guān)测(cè)的时候，发现它的大质(zhì)量区域(yù)并不是在中间，而是在两侧(cè)。所以最好的解释方法就(jiù)是当星团发生全部的碰(pèng)撞时(shí)，可被观测到(dào)的质量气(qì)体(tǐ)被卡在了(le)中间，暗(àn)物质则直接通(tōng)过了这(zhè)个区(qū)域，并在两(liǎng)边(biān)形成了引力(lì)透镜。对子弹(dàn)星系团(tuán)的引(yǐn)力透(tòu)镜(jìng)研究也被认为(wèi)是暗(àn)物质(zhì)存(cún)在的迄今为(wèi)止最好(hǎo)的理论证据。

除此之(zhī)外，还有(yǒu)来(lái)自宇宙当中最古(gǔ)老的光。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万(wàn)年之后，可见光终于可以畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经过了(le)130多(duō)亿年之后(hòu)，这(zhè)些光(guāng)在宇宙空(kōng)间背景上留下了(le)各相同(tóng)性的微波(bō)辐射(shè)。其中红色的(de)部分表示(shì)温度较高的(de)区域，蓝色则表示相对(duì)较(jiào)冷的(de)区(qū)域，但实际上它们之(zhī)间的温差(chà)只(zhǐ)有万分之一。

科学家们通过对前景(jǐng)背景分离(lí)后的二值图像进行(xíng)连通(tōng)域提取和标记(jì)之后发现，如果(guǒ)宇宙(zhòu)当中没有暗物质(zhì)，图形看起(qǐ)来不应该是这样的，而随着(zhe)暗物质的增加(jiā)，一(yī)些峰(fēng)值的幅度会减小(xiǎo)，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景(jǐng)辐(fú)射(shè)的测量值，我们(men)需要(yào)的暗物(wù)质大约是普通(tōng)物质的5倍。这个数字与解释星系当中恒星运动所需要的暗物质比例是一(yī)致的。这就意味(wèi)着。

用了一个简单(dān)的理(lǐ)论框架，就很好地解释了很多(duō)不同的观测结果。而暗物质的本质就(jiù)是宇宙当中存在着(zhe)某(mǒu)种类型的粒子(zi)，它们不参与任何(hé)其他的电磁作用，只通过引(yǐn)力来(lái)相互作(zuò)用(yòng)。所以如果能够找(zhǎo)到这种(zhǒng)粒子(zi)的存在(zài)，就相当(dāng)于(yú)找到了暗(àn)物质存(cún)在的(de)实际证(zhèng)据。这(zhè)种(zhǒng)粒子(zi)到底(dǐ)是什(shén)么(me)？科学家们已经提(tí)出(chū)了数十种的假想目(mù)标，而(ér)要寻(xún)找这些不同的目标粒子(zi)所需(xū)要的实验方式也不(bù)相(xiāng)同。在(zài)过去的(de)几十年当中，人类(lèi)为了寻找这(zhè)些看(kàn)不(bù)见、摸不(bù)到，几乎不会与常规物质相互作用的“暗(àn)物(wù)质”，科学家们已经进行了(le)超过50次的实验，却没有任何实质性的发现，除了一(yī)个地(dì)方(fāng)，意大利的(de)格(gé)兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处的地下矿井当(dāng)中(zhōng)，藏(cáng)着地球(qiú)上最大的地学实验室，这个实(shí)验(yàn)室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼高的探测器，一直(zhí)致力于寻找(zhǎo)暗物(wù)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(le)某种信(xìn)号。经(jīng)过了20多(duō)年的(de)数据收集(jí)，人(rén)们发现了一个(gè)有趣的事情。探测率(lǜ)会在每年(nián)的6月(yuè)份(fèn)达(dá)到(dào)峰值，然(rán)后在11月降(jiàng)到最低，而且在20年当中每(měi)年都是(shì)一样(yàng)。一些科学家(jiā)认为这(zhè)可能(néng)是人类发现暗物质(zhì)的第一(yī)个直(zhí)接证据。

但(dàn)是为什么暗物质会产生(shēng)周期性的年度信(xìn)号(hào)呢？刚才(cái)我们讲了太阳系正在以(yǐ)220公里/秒的(de)速度围绕着银河系进行移动，那(nà)么(me)如果暗物质(zhì)存(cún)在宇宙(zhòu)当中，这意味(wèi)着我(wǒ)们也在以这样的速度在穿越着暗物质流，这个过程中会(huì)产生相(xiāng)应(yīng)的(de)振荡，同时地球又(yòu)以30公(gōng)里/秒的速度围绕太阳进行旋(xuán)转。所(suǒ)以有半年的时间，地球(qiú)围(wéi)绕太阳的方向与太阳环绕银河(hé)系的方向是一致(zhì)的，而另外半年则与之(zhī)相反。

而在(zài)6月份的时候，地球(qiú)与太阳(yáng)的方向正好(hǎo)达到(dào)完(wán)全(quán)一致，这是理论上地球(qiú)穿越暗(àn)物(wù)质流(liú)最快的时段。而在11月份，又恰好达到了最(zuì)慢值。尽(jǐn)管在实际(jì)的(de)情况中，太阳系相对(duì)银河系的平面呈现了60度的倾(qīng)斜(xié)，但是这(zhè)并不影(yǐng)响这个理论的有效性(xìng)。

因(yīn)此科学家认为(wèi)这可以用来解(jiě)释，研究人员们所观测到的(de)周期性信号。当(dāng)然也(yě)可能有其他(tā)的情况，造成这种(zhǒng)年度周期信号的差异也(yě)可能是温度、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高山(shān)上的积雪，甚至(zhì)连意大利游客的(de)数量也符(fú)合这个周期的规律(lǜ)。

所以，科学家们又在南半球(qiú)建立了一(yī)个几乎相同的实(shí)验室，这(zhè)里的季节(jié)与之前的实验(yàn)室(shì)正好相反，而在这里，地球穿过(guò)暗物质流的运(yùn)动特征和第一个实(shí)验室(shì)是一样(yàng)的。

因(yīn)此，如果(guǒ)在这里可以得到相同的信号，就可以成(chéng)为暗物质所存在(zài)的非(fēi)常(cháng)有力的证据了(le)。但是由于这(zhè)个实验室刚刚建成(chéng)不久(jiǔ)，所(suǒ)以截至目(mù)前还无法提供相应的数(shù)据(jù)支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发(fā)射一台(tái)新的望(wàng)远(yuǎn)镜，这台太(tài)空(kōng)望(wàng)远镜叫做“南希格雷(léi)斯罗(luó)曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望远镜相(xiāng)同(tóng)，但它的宽视场仪器(qì)提供的视野是(shì)哈勃红外仪器的100倍。南希格(gé)雷斯(sī)罗曼(màn)太空(kōng)望远(yuǎn)镜其中一个关键的用途(tú)就是探索暗物质背(bèi)后的(de)奥(ào)秘，对于探测的结果，我们只(zhǐ)能拭目以(yǐ)待(dài)了(le)。费米实验室粒子天体物理中(zhōng)心(xīn)的科学家(jiā)丹(dān)琥(hǔ)珀(pò)和贾森斯(sī)特芬研究发现(xiàn)，如果暗物质存(cún)在，它们(men)极有可能(néng)拥有另一种(zhǒng)神秘的效应，这种暗(àn)物(wù)质(zhì)效应，会支(zhī)持宇宙当中生命的诞生，或者(zhě)说是生命进化的(de)一个重要因素(sù)。

如果这一理(lǐ)论得到(dào)进一步(bù)的证实，那么遍(biàn)布宇宙当中的(de)暗(àn)物(wù)质会(huì)不会意味着人类并不孤(gū)单呢？或许在宇宙当中(zhōng)某个角落的(de)行星上，暗物(wù)质正在通(tōng)过这样的(de)效应(yīng)创造生命。当然，这些推(tuī)论的大前(qián)提是要先找(zhǎo)到暗物质存(cún)在(zài)的实际(jì)证据。那么小伙伴们，你(nǐ)们(men)觉得暗物质到底存不存(cún)在呢？喜欢请(qǐng)点(diǎn)赞(zàn)，你的支持是我更新的动力！

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