宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学无(wú)法解释的“暗(àn)物质(zhì)”？暗物质又究(jiū)竟(jìng)是什么？人类为了寻找暗物质存(cún)在的证据，科学家们(men)在过去的几十年(nián)当(dāng)中进行了(le)超过50次的长期实验(yàn)，但是却没有发现任何的(de)有效证据。除(chú)了一(yī)个(gè)地方，在1687年出版的自然哲学数(shù)学原理一书中，埃萨克牛(niú)顿发表了万(wàn)有引力定律，它(tā)揭示了宇宙(zhòu)中天体运动的规律。往后的几百(bǎi)年(nián)来，当(dāng)天文学家们发(fā)现某些(xiē)天体运行(xíng)轨道出现异常，不(bù)符合(hé)万有引力定律的时候，他(tā)们就会知(zhī)道，周围一定有(yǒu)未知的天体通过引(yǐn)力在(zài)摄动它的轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶就(jiù)通过天王星运行(xíng)轨道的异常，推(tuī)算(suàn)并且发现了(le)海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发现都(dōu)是应用万有引力定律所取(qǔ)得重大天文成就(jiù)的例子。但是这(zhè)些(xiē)发现都是在恒(héng)星系统的尺(chǐ)度当中，可(kě)当我们(men)上升到星系或者(zhě)是星(xīng)团的尺(chǐ)度(dù)，事(shì)情(qíng)就开始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家(jiā)弗里茨兹威(wēi)基正在研究和测量后发星系团的质量(liàng)。这(zhè)是一(yī)个由数(shù)千(qiān)个(gè)星系所(suǒ)组(zǔ)成的巨大星系团，这(zhè)些星系被引力束缚在一(yī)起。测量星系团的(de)质量一般会使用(yòng)到两种方法(fǎ)，当两(liǎng)种方法结果一致(zhì)，就可(kě)以确定其质量的范围。

第一种是获得其"光(guāng)度学的质量"，需(xū)要(yào)的数据是测量各个星系的光度。

第二种是动力学质(zhì)量的计算(suàn)，是利用光谱红移测(cè)量(liàng)星系团中的各(gè)个星系相对于星(xīng)系(xì)团的运动速(sù)度。当(dāng)测量结果出来(lái)之后，兹威(wēi)基彻(chè)底懵了，“动力学质量”竟然是“光(guāng)度(dù)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，或者说这99%的质量并不(bù)以可见光的形式所存在(zài)，我们无(wú)法看到。最诡异的是，在(zài)测(cè)量速(sù)度(dù)的过程中，兹威基(jī)发现星系团中很多星系的速度比理论上要快得多，按(àn)照牛顿的运动学定(dìng)律，仅靠(kào)这些可见星系(xì)的(de)质量所产生(shēng)的引力是无法(fǎ)将它们束缚在星系团内的，它们早就应该被抛出(chū)星系团之外(wài)了(le)，除非有一种神秘的力量在(zài)起作用(yòng)，这种(zhǒng)力(lì)量来(lái)源(yuán)于某(mǒu)种隐形的物质。

据(jù)此，兹维基提(tí)出(chū)了这样部分不可见(jiàn)的暗质(zhì)，它不发散光、吸光、反(fǎn)射(shè)光，但(dàn)是它们却(què)占据着宇(yǔ)宙中绝大部分的质(zhì)量。只是(shì)当时(shí)的人们对这(zhè)样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次(cì)出现。天(tiān)文学(xué)家(jiā)维(wéi)拉鲁宾(bīn)和肯特福特在观测(cè)仙女(nǚ)座星(xīng)系中的恒星运动。理论(lùn)上来说(shuō)，距离中心(xīn)越远的(de)恒星在(zài)其轨(guǐ)道(dào)上的(de)运行速度就(jiù)会越慢。但是他(tā)们观测(cè)的结果却让人感到不可思议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转速(sù)度几乎保持不(bù)变。可是根据牛顿的万有引力(lì)定律，在星系当中如(rú)果没(méi)有足够大的(de)质(zhì)量来吸引它们(men)，这些外围的恒星早(zǎo)就被甩(shuǎi)到宇宙(zhòu)当中了。基于这(zhè)种现象(xiàng)，科学家们会(huì)使用一种相(xiāng)对标(biāo)准(zhǔn)的方法来解释(shì)暗物(wù)质的存在，这种方(fāng)法就是测量星系当中气体(tǐ)在X轴上距离星(xīng)系中心(xīn)的(de)距(jù)离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如(rú)果(guǒ)出现(xiàn)异常的结果，就认(rèn)为是(shì)由(yóu)暗物质的力量进入其中。

于是(shì)科学家们通过射(shè)电望远镜测量了距(jù)离星系中心更(gèng)远距离的氢(qīng)元素(sù)，发现它(tā)们的(de)旋转速度并(bìng)不符合(hé)牛顿的力学(xué)定(dìng)律(lǜ)。我们的太阳系也不例外(wài)，太阳系位(wèi)于(yú)银河系(xì)的(de)第三悬(xuán)臂之上，距离银河系中(zhōng)心(xīn)2.6万光年(nián)，根据万有引力定(dìng)律进行计算，太阳系的运(yùn)行(xíng)速度应该是160千(qiān)米/秒，但实际上，太阳系(xì)正在(zài)以220千(qiān)米/秒的速度围绕银河(hé)系(xì)旋转，这个实际速(sù)度远远(yuǎn)大于(yú)理论速度，那么(me)产生以上这(zhè)种向(xiàng)心加速度(dù)的原因很(hěn)可能就是存在着一(yī)种(zhǒng)我们看不到的(de)物质，是这些暗物质的引力(lì)效应(yīng)将星系聚(jù)集在了一起(qǐ)。

也(yě)是从(cóng)这时(shí)开始，越来越多的研究人员开始相(xiāng)信暗物质的存在。科学家根据星系外恒星轨道的速(sù)度，估算在星(xīng)系(xì)当中暗物质(zhì)的(de)质量占整个星系质量的(de)85%。但(dàn)是，暗物(wù)质并不(bù)是唯(wéi)一可以解释这个现象的原因。在一项新的研究当(dāng)中，科学(xué)家们(men)发现，几乎没有引力效应的遥远恒星之(zhī)间，也会出现速(sù)度上的微小(xiǎo)差(chà)异。另外，天文学(xué)家还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离地(dì)球大(dà)约2.5亿(yì)光年，大小和(hé)银(yín)河系(xì)不多，但是星系当中存在的(de)恒星数量却(què)只有银河系(xì)的千分之一。

所以在理论上，该星系必须(xū)存在暗物质，否则就会(huì)分崩离析。但是科学家们使(shǐ)用最先进的望远镜(jìng)对其进行了40个小(xiǎo)时的详细(xì)测量之后(hòu)，发现星系中的恒星运(yùn)动(dòng)是可以用正(zhèng)常的(de)物质和(hé)力学定(dìng)律来解(jiě)释(shì)的。那么(me)又有人提(tí)出，也许该星系的暗物(wù)质(zhì)，已经被附近的另一个(gè)大星系剥(bō)离(lí)了。奇怪的是，它的附近没有(yǒu)任何星系存在(zài)。造成这些现象的(de)除了暗物质的假说(shuō)之外，另一种可能就是(shì)人(rén)类对(duì)引力的(de)理解还不够全面(miàn)，引力(lì)很可能(néng)在不(bù)同尺(chǐ)度空间中的工作方式是不同(tóng)的(de)，这意味着在行星系尺度(dù)中的天体会(huì)沿(yán)着它们的(de)轨道，按照我们所理(lǐ)解的(de)方式运动。但是上升到(dào)星系和星团的尺(chǐ)度，引力之间的相互作用则是(shì)不(bù)同的方式。对于在星系(xì)团之间的相互作用，科(kē)学家(jiā)还引入(rù)了外部场效应的概(gài)念，指的是在数百万光年的规(guī)模(mó)上(shàng)，巨大(dà)的质量之间(jiān)会(huì)产(chǎn)生对(duì)彼(bǐ)此(cǐ)特(tè)殊的效(xiào)果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我(wǒ)们(men)需要(yào)对现在(zài)的物(wù)理(lǐ)定律(lǜ)进(jìn)行修正，这些发(fā)现也让(ràng)很多(duō)人认为暗(àn)物质(zhì)假说理论就此终结。但(dàn)是(shì)在宇宙当中(zhōng)还有(yǒu)关于暗物(wù)质存(cún)在(zài)的其(qí)他(tā)的(de)理(lǐ)论证(zhèng)据，这些理(lǐ)论证据是蒙德理(lǐ)论所没法解(jiě)释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的星系团所(suǒ)组成，类似这样(yàng)的星(xīng)团，它们大部分的普(pǔ)通质量(liàng)都在星系的气体当中。当星(xīng)团(tuán)以1000万公里(lǐ)/小(xiǎo)时发生(shēng)碰(pèng)撞的时候，星(xīng)际(jì)气体的相互作用就会(huì)导致(zhì)温度的(de)急剧升高，速度大幅(fú)降低。所(suǒ)以在理论上(shàng)，在碰撞之后(hòu)，子弹(dàn)星系团(tuán)大部分的质量将位于(yú)所有这些气体所在(zài)的中间区域。那么我们通过什么来验(yàn)证它的质量(liàng)区域到底是不是集中在中间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太空望远镜传回了宇(yǔ)宙当中第(dì)一张全(quán)彩(cǎi)的高(gāo)清照片，在照片中我们可(kě)以明显地看(kàn)到很(hěn)多星(xīng)系似乎(hū)被拉伸产生了巨大的形变。其实这(zhè)些星系(xì)本身并不是真的(de)被(bèi)扭曲(qū)了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而(ér)是这样极遥远(yuǎn)的天(tiān)体和我们地球(qiú)上的(de)观(guān)测(cè)者之间。被(bèi)一(yī)个(gè)质量超级巨大(dà)的天体遮(zhē)挡，这个超大质量的东西的(de)引力，会使身后更遥(yáo)远(yuǎn)星系的光(guāng)都(dōu)发生了扭曲。这个现象就(jiù)是引力透镜效应(yīng)。这个巨(jù)大的天体可能是(shì)超大质量的(de)黑(hēi)洞或者是暗物质。

所以(yǐ)当人们(men)对子弹(dàn)星系团观测的(de)时(shí)候，发(fā)现(xiàn)它的大(dà)质量(liàng)区域并不是在中间(jiān)，而(ér)是在两侧。所以最好的解(jiě)释方法就是当星团发生全部(bù)的碰(pèng)撞时，可被观(guān)测到的质量气体被(bèi)卡(kǎ)在了中(zhōng)间，暗物质则直(zhí)接通过了这个区(qū)域，并在两边形成(chéng)了引(yǐn)力(lì)透镜。对子弹星系团的(de)引力(lì)透镜研究也(yě)被(bèi)认(rèn)为是(shì)暗物质存(cún)在的迄今(jīn)为止(zhǐ)最好的理论(lùn)证(zhèng)据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古(gǔ)老的光。从(cóng)宇宙大(dà)爆(bào)炸开始，38万年(nián)之后，可见光终(zhōng)于(yú)可以畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经(jīng)过了130多亿年之后(hòu)，这(zhè)些光在宇宙空间背景上留下了各相(xiāng)同性的微波辐射。其(qí)中红(hóng)色(sè)的部分表示温度较(jiào)高的区(qū)域，蓝色则表示相对(duì)较冷的区(qū)域，但实际上(shàng)它(tā)们之间(jiān)的温差只有(yǒu)万分之一。

科学家(jiā)们通过对前景背景分离后(hòu)的二值图像(xiàng)进行连通域(yù)提取(qǔ)和标记之后发现，如果(guǒ)宇宙当中没有暗(àn)物质，图形(xíng)看起(qǐ)来(lái)不应(yīng)该(gāi)是(shì)这(zhè)样的(de)，而随(suí)着暗(àn)物质的(de)增加，一(yī)些(xiē)峰值的幅度会减小，才(cái)变得看起(qǐ)来“和谐”。为(wèi)了匹配(pèi)宇宙微(wēi)波背景(jǐng)辐射(shè)的(de)测量值，我(wǒ)们需要的暗物质大约是(shì)普通物质的5倍。这个数字与解释星系当(dāng)中恒星运动所需要的暗(àn)物质比例是一(yī)致的。这(zhè)就意(yì)味着。

用了一个简单的理(lǐ)论(lùn)框架，就(jiù)很(hěn)好(hǎo)地解释了很(hěn)多不同的观(guān)测结果(guǒ)。而暗(àn)物质的本(běn)质就(jiù)是宇宙(zhòu)当中(zhōng)存在着(zhe)某种类型的(de)粒子，它们不参与任何其他的电磁作(zuò)用，只通过引(yǐn)力(lì)来相互作用。所以如果能够找到(dào)这种(zhǒng)粒(lì)子的(de)存在，就相刚和别人做完回家能发现吗，刚和别人做完能从外表看出来吗e-height: 24px;'>刚和别人做完回家能发现吗，刚和别人做完能从外表看出来吗当于(yú)找到了暗物质(zhì)存在(zài)的实(shí)际证据(jù)。这种(zhǒng)粒子(zi)到底是什么？科学家(jiā)们(men)已经(jīng)提(tí)出了(le)数十(shí)种的假想目标，而要寻找这(zhè)些不同的目标(biāo)粒(lì)子所需要的实验方式也不(bù)相同。在过去的几十年当中，人类(lèi)为了(le)寻找这些(xiē)看不见、摸不到，几乎不会与常规物质相互作用(yòng)的“暗物质(zhì)”，科学家们已经进行了超(chāo)过50次(cì)的实验，却没有任何实质性的发现，除了一(yī)个地(dì)方，意大利(lì)的格兰(lán)萨(sà)索(suǒ)山，隶属于阿(ā)尔卑(bēi)斯(sī)山(shān)脉。

在(zài)山下1400米(mǐ)处的地下矿井当中，藏着地球上最(zuì)大的地学实验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三(sān)层楼高的探测器，一直致力于(yú)寻(xún)找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年(nián)以来(lái)，这里的科学家声称观(guān)测(cè)到了某种信(xìn)号。经过了20多年的数据收集，人们发现了一个(gè)有趣的事情。探测率(lǜ)会(huì)在每年(nián)的6月份达到峰值，然(rán)后在11月降到最低，而且在20年当中(zhōng)每年都是一样。一些科学(xué)家认为(wèi)这(zhè)可能是人类发现暗物(wù)质的第一个直(zhí)接证据。

但是为什么暗(àn)物(wù)质会产生周期性的(de)年度信号呢(ne)？刚(gāng)才我们讲了太阳系正在以220公里/秒的速度围绕着银河系进行移(yí)动，那(nà)么如(rú)果暗(àn)物质存(cún)在宇宙当(dāng)中，这意味(wèi)着我们也在以这样(yàng)的速度在(zài)穿(chuān)越着(zhe)暗物质流(liú)，这(zhè)个(gè)过(guò)程中会产生相(xiāng)应的振(zhèn)荡，同时地球又以30公里/秒的速度围绕(rào)太阳进(jìn)行旋转(zhuǎn)。所以有半(bàn)年的时间(jiān)，地球(qiú)围绕太阳的方向与(yǔ)太阳(yáng)环绕银河(hé)系的方向是一致(zhì)的，而另(lìng)外半(bàn)年则(zé)与之相反(fǎn)。

而在(zài)6月份的时候，地球与太阳的(de)方向(xiàng)正好达到完全一致，这(zhè)是理论(lùn)上(shàng)地球(qiú)穿越暗(àn)物(wù)质流最快的时段。而在(zài)11月(yuè)份，又恰好达到了最慢值。尽管在实际的(de)情况(kuàng)中，太阳(yáng)系相(xiāng)对银(yín)河系(xì)的平面呈现了60度的倾斜(xié)，但是这并不影响这个(gè)理论的有效性。

因此科学家认(rèn)为(wèi)这(zhè)可以用(yòng)来解释，研究人员们所观(guān)测到的(de)周期性信号(hào)。当(dāng)然(rán)也(yě)可能有(yǒu)其(qí)他的情况，造成这种年度周期信号的差异也可能是温度、湿度(dù)、土壤中的(de)水分、高山上的(de)积雪，甚至连意大(dà)利(lì)游客的(de)数量也符合这(zhè)个(gè)周期的规律。

所以，科学家们又在南半球建立了一个几乎相同的实验室，这(zhè)里的季节与之前的实验室正好相反，而(ér)在这(zhè)里，地球穿过暗物质流的运(yùn)动(dòng)特征和第(dì)一(yī)个(gè)实(shí)验(yàn)室是一样的。

因此，如果在这里可(kě)以得到相同(tóng)的信(xìn)号，就可以成为(wèi)暗物(wù)质(zhì)所存在的非(fēi)常有力的证据了。但是由于这个实验室刚刚建(jiàn)成不久，所以截至目前还(hái)无法提供相应的数据支(zhī)持(chí)。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一台新的(de)望远镜，这台太空望远镜叫做“刚和别人做完回家能发现吗，刚和别人做完能从外表看出来吗南希格(gé)雷斯(sī)罗曼(màn)”，它的(de)主(zhǔ)镜大小跟哈勃望远镜(jìng)相同，但它的(de)宽视场仪器提(tí)供的视野是哈勃(bó)红(hóng)外(wài)仪器的100倍。南(nán)希格(gé)雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键(jiàn)的用途就是探(tàn)索暗物质背后的(de)奥秘，对于(yú)探测的结果，我(wǒ)们只能(néng)拭目以待了。费米实验室粒子(zi)天体物理中心的科学家丹琥(hǔ)珀和贾森(sēn)斯特芬研究发现，如果暗物质存在，它们极有可能拥有另一种神秘的效应，这种暗(àn)物质效应，会支持宇宙当(dāng)中生命的(de)诞生，或者说是生(shēng)命进化的一个重要因(yīn)素。

如果这一理论(lùn)得到(dào)进一步(bù)的证实，那(nà)么遍(biàn)布宇宙当中的暗物质会不会(huì)意味着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的行星上，暗物质正在(zài)通过(guò)这样(yàng)的效(xiào)应创造生命(mìng)。当然(rán)，这些(xiē)推论的大前提是要先找(zhǎo)到暗物(wù)质(zhì)存在的实际(jì)证据(jù)。那么(me)小伙伴们，你们觉得暗物质到底存(cún)不存(cún)在呢？喜欢请点赞，你的支持是我(wǒ)更新的动(dòng)力！

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