宇宙是(shì)“人为制造”的？为何(hé)会存在(zài)科学无(wú)法解释的“暗(àn)物质”？暗物质又究(jiū)竟(jìng)是什么？人类为了(le)寻找暗物(wù)质存在的证(zhèng)据，科学(xué)家们(men)在过去的(de)几十年当(dāng)中进行了(le)超过50次(cì)的长期实验，但是却没(méi)有(yǒu)发现任(rèn)何的(de)有效证据。除了一个(gè)地方，在(zài)1687年出(chū)版(bǎn)的自然哲学数学原理一书中(zhōng)，埃萨克牛(niú)顿(dùn)发表了万有引力定(dìng)律(lǜ)，它揭示了宇宙中天(tiān)体运动的规律。往后的几百年(nián)来，当天文学家们发现某些天体运行轨(guǐ)道(dào)出现异常，不符合万有引(yǐn)力定律的时候(hòu)，他们就会知道(dào)，周围(wéi)一(yī)定有未知的(de)天体通过引力(lì)在摄动它(tā)的轨道。比如(rú)在1846年，奥本勒维耶就通过天王星(xīng)运行轨(guǐ)道的异常，推算并且(qiě)发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发(fā)现都(dōu)是(shì)应(yīng)用万(wàn)有(yǒu)引力(lì)定律(lǜ)所取得重(zhòng)大天文成就(jiù)的例子(zi)。但(dàn)是这些发现都(dōu)是(shì)在恒星系统的(de)尺度当中，可(kě)当(dāng)我们上(shàng)升到(dào)星系或者是(shì)星(xīng)团的尺(chǐ)度(dù)，事情就(jiù)开始(shǐ)变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正在研究和测量后发星系(xì)团(tuán)的质量(liàng)。这是一个由数千个星系(xì)所(suǒ)组成的巨大星系团，这(zhè)些星系被引力束缚在一(yī)起。测量星(xīng)系团的质(zhì)量一般(bān)会使用到两种方法，当两种方法结果一致(zhì)，就可以确定(dìng)其质量的范围。

第一种是获(huò)得其"光度(dù)学的(de)质量(liàng)"，需(xū)要的数据是(shì)测量各个星(xīng)系(xì)的光度。

第二(èr)种是动(dòng)力(lì)学质量的计(jì)算，是利用光谱(pǔ)红移(yí)测量星系(xì)团中的各个(gè)星系相对(duì)于星系(xì)团的运(yùn)动(dòng)速度(dù)。当测量结果出来(lái)之后，兹威基彻(chè)底懵(měng)了，“动力学质量”竟然是“光度学质量(liàng)”的400倍(bèi)。这意味着，后发(fā)座星系团(tuán)有(yǒu)99%的质量消失了(le)，或者说这99%的(de)质量并不以可见光(guāng)的形(xíng)式所存在，我们无法看(kàn)到(dào)。最诡异的是，在(zài)测(cè)量(liàng)速(sù)度的(de)过程中，兹(zī)威基发(fā)现星系团中很多星(xīng)系的(de)速度比理论上要(yào)快(kuài)得多，按照牛顿(dùn)的运动学(xué)定律，仅靠这些(xiē)可见星(xīng)系的质量所产生的引(yǐn)力是(shì)无法将它们(men)束缚在星系团内的，它们早就(jiù)应该被抛出星系团之外(wài)了，除(chú)非有一种神(shén)秘(mì)的力(lì)量在起作(zuò)用，这种(zhǒng)力量来源(yuán)于某(mǒu)种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹(zī)维(wéi)基(jī)提(tí)出了(le)这(zhè)样部(bù)分不可见的暗质，它(tā)不发散光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇宙(z克己慎独守心明性 什么意思出自哪里，心有山海 静而不争什么意思hòu)中绝大(dà)部分的质量。只(zhǐ)是当时的人们对这样(yàng)的一种说法不屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗(àn)物(wù)质(zhì)”这(zhè)个词(cí)才再一次出现。天(tiān)文学家(jiā)维拉(lā)鲁宾和肯(kěn)特(tè)福特在观测仙(xiān)女(nǚ)座星系中(zhōng)的(de)恒星运动。理论上来说，距(jù)离中(zhōng)心越远的恒(héng)星在其轨道上(shàng)的运(yùn)行速(sù)度(dù)就会越慢(màn)。但是他们(men)观(guān)测的结果却让人感到(dào)不可思议(yì)。

随着(zhe)与中心距(jù)离的增加，恒星的(de)旋转速度几乎保持不(bù)变。可是根据(jù)牛顿的万有(yǒu)引力定律(lǜ)，在星系当中如果没有足够大(dà)的质量(liàng)来吸引(yǐn)它(tā)们，这些(xiē)外围(wéi)的(de)恒星早就(jiù)被甩到宇(yǔ)宙当中(zhōng)了(le)。基于(yú)这(zhè)种现(xiàn)象，科学家们会使用一种(zhǒng)相对标准的方法来解(jiě)释暗物质的(de)存在(zài)，这(zhè)种方法就(jiù)是测(cè)量(liàng)星系(xì)当中气体在(zài)X轴上(shàng)距离星系(xì)中(zhōng)心的距离，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋(xuán)转(zhuǎn)速(sù)度(dù)。如果(guǒ)出现异常(cháng)的结果，就认为(wèi)是(shì)由暗物质的力量进(jìn)入(rù)其(qí)中(zhōng)。

于(yú)是科学(xué)家们通过射电望远(yuǎn)镜测量了距离星系中心更远距离的氢元素(sù)，发现它们的旋转(zhuǎn)速度并(bìng)不符合牛顿(dùn)的力学定律。我(wǒ)们的太阳(yáng)系也不例外，太阳系位于银河(hé)系的第三悬臂(bì)之上，距离银河系中心(xīn)2.6万(wàn)光年，根据(jù)万有引力定律进行计算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千(qiān)米/秒(miǎo)的速度围绕银河(hé)系旋转，这个实际速度远远大(dà)于(yú)理论(lùn)速度，那么产生以上这种向(xiàng)心加速度的原因很可能就是存在着一种我们(men)看不到的物质，是这些暗物质的(de)引力效应将星系聚集在了一(yī)起。

也是从这时开始(shǐ)，越(yuè)来越多的研(yán)究人员开始相信暗物(wù)质的存在。科学家根据星系外恒星轨道的(de)速(sù)度，估算在星(xīng)系当中(zhōng)暗物(wù)质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质(zhì)并不(bù)是(shì)唯一(yī)可以(yǐ)解释这个现象的原因(yīn)。在一项新的研(yán)究当中，科学(xué)家们发现，几乎没有引力效应的遥远恒星之(zhī)间，也(yě)会出现速度上的微小差(chà)异。另外，天文学家还发(fā)现了一个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离地球大约2.5亿光年，大(dà)小和银(yín)河系(xì)不多，但是星系当(dāng)中存在的恒星数量(liàng)却只有银河系的千(qiān)分之一。

所以在理论上，该星系必(bì)须存在暗物质(zhì)，否(fǒu)则就会(huì)分(fēn)崩离析(xī)。但是(shì)科(kē)学家(jiā)们使用(yòng)最先进(jìn)的(de)望远镜对其(qí)进行了40个小时的详细测量之后，发现星系中的恒(héng)星运(yùn)动是可以用正常的物(wù)质和力(lì)学(xué)定(dìng)律(lǜ)来解(jiě)释的。那么又有人提出，也许该星(xīng)系的暗物质，已经被附近的另一个大星系(xì)剥离了。奇(qí)怪的是(shì)，它(tā)的附近没有(yǒu)任何星系(xì)存在。造成(chéng)这(zhè)些现象的(de)除了(le)暗物质(zhì)的(de)假(jiǎ)说之外，另一种(zhǒng)可能就是人(rén)类对(duì)引(yǐn)力的理解还不(bù)够全面，引力很可能在不同尺度空间(jiān)中的工作方式(shì)是不同(tóng)的，这意(yì)味着在行星系(xì)尺(chǐ)度中的(de)天体会沿着它们的轨道，按(àn)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(zuò)用则是(shì)不同的(de)方式。对于在星系团之间的相互(hù)作用，科学家还引入了外部(bù)场(chǎng)效应的概念，指的是在数百万光(guāng)年的规模(mó)上，巨大的(de)质量之间会产生对(duì)彼此(cǐ)特殊的(de)效果，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如(rú)果(guǒ)MOND蒙德(dé)理论(lùn)成立，这意味(wèi)着我(wǒ)们(men)需要对现在(zài)的物理定律进行修(xiū)正(zhèng)，这些发现也(yě)让很(hěn)多人认为暗物质(zhì)假说理论(lùn)就(jiù)此终结(jié)。但是(shì)在宇(yǔ)宙当中还有关于暗物质存在(zài)的其(qí)他的理论证(zhèng)据，这些理论证据(jù)是蒙德理(lǐ)论所没(méi)法解释的“引力透(tòu)镜(jìng)”。

径向距离为37亿光(guāng)年的子(zi)弹星系团，由两个碰撞(zhuàng)的星系团所组成，类似这样的星(xīng)团，它们大部分的(de)普(pǔ)通质量都在星系的气体当(dāng)中。当(dāng)星团以1000万(wàn)公里/小(xiǎo)时发生碰撞的时候，星际(jì)气体的相(xiāng)互作用(yòng)就会导(dǎo)致温度的急剧(jù)升高，速度大幅(fú)降低。所以(yǐ)在理论上，在碰撞之后，子弹星系(xì)团大部分的质量将位于所有这(zhè)些气体所在(zài)的中间区域。那么我们(men)通(tōng)过(guò)什么来验证(zhèng)它的质量区域到底(dǐ)是(shì)不是集中在中间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太(tài)空望远镜传回了宇宙当(dāng)中第(dì)一(yī)张全彩的高清照片，在照片中(zhōng)我们可以(yǐ)明显地看到很(hěn)多星系似乎被拉伸产生(shēng)了巨(jù)大的形变。其(qí)实这些星系(xì)本身并不是(shì)真的(de)被扭曲了(le)，也不是韦(wéi)伯望(wàng)远镜(jìng)出(chū)了什么(me)问题，而是这样极遥远的(de)天体和(hé)我(wǒ)们地球(qiú)上的观(guān)测者之间。被一个质量超级巨(jù)大的天体(tǐ)遮挡(dǎng)，这(zhè)个超大质(zhì)量的东西的引(yǐn)力，会使(shǐ)身后更(gèng)遥远星系(xì)的光(guāng)都(dōu)发生了(le)扭(niǔ)曲。这(zhè)个现象就是(shì)引力透镜(jìng)效应。这个巨(jù)大的(de)天体可(kě)能是超大质(zhì)量(liàng)的黑(hēi)洞或者是暗物质。

所(suǒ)以当人(rén)们对子(zi)弹星系团观(guān)测(cè)的(de)时候，发现它的大质量(liàng)区域并不(bù)是在(zài)中间(jiān)，而是(shì)在(zài)两(liǎng)侧。所(suǒ)以(yǐ)最好的解释方法就是当星团发(fā)生(shēng)全部的碰(pèng)撞时，可被观(guān)测到的质(zhì)量气体被卡(kǎ)在了中间(jiān)，暗物(wù)质(zhì)则(zé)直接通过了(le)这个区(qū)域，并在两边形成了引力(lì)透镜。对子弹星系团(tuán)的引力透镜研究也被认为是(shì)暗物(wù)质存在的迄今为止最好(hǎo)的理(lǐ)论(lùn)证(zhèng)据。

除此(cǐ)之外，还有(yǒu)来自宇宙当中(zhōng)最(zuì)古(gǔ)老的光。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万年之后(hòu)，可见光终于可以畅(chàng)通无阻地穿越在(zài)宇宙当中了(le)。经过了130多亿年之后，这些(xiē)光在宇(yǔ)宙空间背景上(shàng)留(liú)下克己慎独守心明性 什么意思出自哪里，心有山海 静而不争什么意思了各相同性的微波辐射。其中红色的部分表示(shì)温度较高的区域，蓝色(sè)则(zé)表示(shì)相对较冷的区域，但实际上它(tā)们之间的温差只有万分之(zhī)一。

科学家们(men)通过对(duì)前景背景(jǐng)分离后的二值图像进(jìn)行连通域提(tí)取(qǔ)和标记之后(hòu)发现，如果宇宙当中没(méi)有(yǒu)暗物质，图(tú)形看起来不应(yīng)该是这样的，而(ér)随着暗物(wù)质的(de)增加，一些峰(fēng)值的幅(fú)度会减(jiǎn)小，才变得看起(qǐ)来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测量值(zhí)，我们需要(yào)的暗物质(zhì)大约是普通物质(zhì)的(de)5倍。这个数字与(yǔ)解释星系(xì)当(dāng)中恒星运动所需要(yào)的暗物质比例是(shì)一致的。这(zhè)就意味着。

用了一个(gè)简(jiǎn)单的(de)理论框架，就很(hěn)好地解(jiě)释了(le)很(hěn)多不(bù)同的观测结果。而暗物质的本质就是宇宙当中存在(zài)着某种类型的(de)粒子，它(tā)们不参与任何其他的电磁作用，只(zhǐ)通过引(yǐn)力来(lái)相互(hù)作用。所以(yǐ)如(rú)果能够找到这种粒子的(de)存(cún)在，就相当于找到了暗物质存在的实际证据。这种粒子到底是什么(me)？科学(xué)家们已经提出了数十种的假想(xiǎng)目标，而要(yào)寻找这些不(bù)同(tóng)的目标粒子(zi)所需要(yào)的实(shí)验方式也不相同。在过去的(de)几十年当(dāng)中(zhōng)，人类为了寻(xún)找(zhǎo)这(zhè)些看不见(jiàn)、摸不到(dào)，几乎不(bù)会与常规物质(zhì)相互(hù)作用的“暗物质”，科(kē)学家们已经(jīng)进(jìn)行了(le)超过50次(cì)的(de)实(shí)验，却没有任何实质(zhì)性的(de)发现，除了一个地方，意大利的格兰萨索山(shān)，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山下1400米处的(de)地下矿井(jǐng)当中，藏着地球上最大(dà)的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高的探测(cè)器，一直(zhí)致力(lì)于寻(xún)找暗物质粒子克己慎独守心明性 什么意思出自哪里，心有山海 静而不争什么意思的(de)周期性震荡。

自1997年(nián)以(yǐ)来，这里的科学家(jiā)声称观测到(dào)了某(mǒu)种信号。经过了20多年的数(shù)据收集，人们发现(xiàn)了一个有趣(qù)的事情。探测率会在(zài)每年的6月份(fèn)达到(dào)峰值，然后(hòu)在11月降到(dào)最低，而且(qiě)在20年当(dāng)中每年都是(shì)一样(yàng)。一些科(kē)学家认为这可能是人类发(fā)现(xiàn)暗(àn)物质的(de)第一(yī)个直(zhí)接证据。

但是(shì)为什么暗(àn)物质会产生周(zhōu)期(qī)性(xìng)的(de)年度信号呢？刚才我们(men)讲了太阳系正在以220公里/秒(miǎo)的(de)速度围绕着银河系进行(xíng)移动，那么如果暗物质存在宇宙当(dāng)中，这意味(wèi)着我们也在以这样的速(sù)度在穿越着暗物质流(liú)，这个过程中会产生相应的(de)振(zhèn)荡，同时地(dì)球又以30公里/秒(miǎo)的速度围绕太(tài)阳进(jìn)行旋转(zhuǎn)。所以有(yǒu)半年的时间，地球(qiú)围绕太阳的方向与太阳(yáng)环绕银河(hé)系的方向是一致的，而另外半年则与之相反。

而在(zài)6月份的时候，地球与(yǔ)太(tài)阳的方向正好达到(dào)完(wán)全一致(zhì)，这是理论(lùn)上地球穿越暗(àn)物质流最快的时(shí)段。而在11月份，又恰好达到(dào)了最(zuì)慢值。尽管在实际(jì)的情况中，太阳系相对银河(hé)系的平面呈现了60度的倾斜，但(dàn)是这(zhè)并(bìng)不影响这个理论(lùn)的(de)有效性。

因此(cǐ)科学家认为这(zhè)可以用来解(jiě)释(shì)，研究人员们所观测到(dào)的(de)周期(qī)性信号(hào)。当然也可能有其他(tā)的(de)情况(kuàng)，造成这种年(nián)度周期信号的差异也(yě)可能是温度、湿度、土壤中的水(shuǐ)分(fēn)、高山上的积雪(xuě)，甚至连意大利游客的数量也符合这个周期的规律。

所以，科学(xué)家们又在南半球建立了(le)一个几(jǐ)乎相同(tóng)的实验室，这里的季节与之前的(de)实验室正好(hǎo)相反，而在这里(lǐ)，地球穿(chuān)过暗物质流的运(yùn)动特征和第一个实验(yàn)室是一样的。

因此，如果在这里(lǐ)可以得到相同的信号，就可(kě)以成为(wèi)暗物质所存在的非常有力的证据(jù)了。但是由于这个实验室(shì)刚刚(gāng)建成不久，所(suǒ)以截(jié)至目(mù)前还无法提供相(xiāng)应的数据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发(fā)射一台(tái)新的望远镜，这台(tái)太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它(tā)的(de)主(zhǔ)镜大小跟哈(hā)勃望远镜相同(tóng)，但它的宽(kuān)视场仪器(qì)提供的视野(yě)是(shì)哈勃红(hóng)外仪器(qì)的100倍(bèi)。南希格雷斯罗(luó)曼(màn)太空(kōng)望(wàng)远镜其中一(yī)个关键的用途就是(shì)探索暗物质背后的奥秘(mì)，对于探(tàn)测的结果，我(wǒ)们只能拭目(mù)以待了。费米实验室粒(lì)子天体物理中心(xīn)的科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯(sī)特(tè)芬研究发现(xiàn)，如果暗物质(zhì)存(cún)在(zài)，它们极(jí)有可能拥有(yǒu)另一种神秘的效应(yīng)，这(zhè)种(zhǒng)暗(àn)物质(zhì)效应，会支持宇宙当(dāng)中生命的诞生(shēng)，或者(zhě)说(shuō)是生(shēng)命进化(huà)的(de)一个重要因素。

如果(guǒ)这一(yī)理(lǐ)论得到(dào)进(jìn)一步的证实，那么(me)遍布宇宙当中(zhōng)的暗物(wù)质(zhì)会不会意味着(zhe)人类并不(bù)孤(gū)单呢？或许在宇宙当中某个(gè)角落的行星上(shàng)，暗物(wù)质正在通过这样的(de)效应创造生命。当然，这(zhè)些推论的大前(qián)提是要(yào)先找到(dào)暗物(wù)质存在的实际(jì)证据。那么小(xiǎo)伙(huǒ)伴们，你们觉得暗物(wù)质(zhì)到底存不存在(zài)呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的(de)支持是(shì)我更新(xīn)的动力！

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