宇宙是(shì)“人为制造”的？为何会(huì)存在科学无法解释的“暗物质”？暗(àn)物(wù)质又究竟是(shì)什么(me)？人类为了寻(xún)找暗物(wù)质存在的证据，科学家们在(zài)过去的几十年当中进行了超过(guò)50次的长(zhǎng)期实验，但是却(què)没(méi)有发(fā)现任何的有(yǒu)效证据。除(chú)了一个地方，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(yǒu)引(yǐn)力定(dìng)律，它揭示(shì)了宇宙中(zhōng)天(tiān)体(tǐ)运动的规律。往后的(de)几百年来，当天(tiān)文学家们发现某些天体运行轨道出现异常，不符合万有引力定律的时候，他们就会知(zhī)道，周(zhōu)围(wéi)一定有未知的天体通过引力在摄动它的轨(guǐ)道。比(bǐ)如在1846年(nián)，奥本勒维耶就通过天王星运行轨(guǐ)道的(de)异常，推算并且发现了海王星的存在。另外(wài)，哈(hā)雷(léi)彗(huì)星、冥王星(xīng)的发现都是应用(yòng)万有引力(lì)定(dìng)律所取得重大天文成就的例子。但是这(zhè)些发现都是在恒星系统的(de)尺感谢你特别邀请来见证你的爱情是什么歌，感谢你特别邀请来见证你的爱情是什么歌曲度当中(zhōng)，可(kě)当我们上升到星系或者是星团的尺度，事(shì)情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家弗里茨兹威基正在研究和测量后发星系团的质量。这(zhè)是(shì)一(yī)个(gè)由数千个星系所组(zǔ)成的(de)巨(jù)大(dà)星系团，这些星(xīng)系被引力束缚在(zài)一起。测量星系团的质量一般(bān)会使用到两种方(fāng)法，当两种方法(fǎ)结果一致，就可以(yǐ)确(què)定其(qí)质量(liàng)的范(fàn)围(wéi)。

第一(yī)种是(shì)获得其(qí)"光(guāng)度学的质(zhì)量"，需(xū)要的数据是测量(liàng)各个星系的光度。

第二种是动力(lì)学(xué)质(zhì)量的计算，是(shì)利用光谱红移(yí)测量星系团中的各个星系相(xiāng)对于星系团的运动速度。当测(cè)量结果出(chū)来(lái)之后，兹威(wēi)基彻(chè)底懵了，“动(dòng)力学质(zhì)量”竟然是“光度学质(zhì)量”的(de)400倍。这意味着，后发座(zuò)星(xīng)系(xì)团有99%的质量消失了，或(huò)者(zhě)说这99%的质量并不以可见光的(de)形式所(suǒ)存在，我们(men)无(wú)法看(kàn)到。最诡(guǐ)异(yì)的是，在(zài)测(cè)量速度的过程中，兹威基(jī)发(fā)现星(xīng)系团中很多(duō)星系的速度比理(lǐ)论(lùn)上要快(kuài)得多(duō)，按照牛(niú)顿的运动学定(dìng)律，仅靠这些可见星系的质量(liàng)所产生(shēng)的引力是无法将它们束(shù)缚在星系团(tuán)内的(de)，它们(men)早就应该(gāi)被抛出星系团之(zhī)外了，除非(fēi)有一种神秘(mì)的力量在起作用(yòng)，这种(zhǒng)力(lì)量来源于某种(zhǒng)隐形的物质。

据此(cǐ)，兹维基提出了(le)这样(yàng)部分(fēn)不可(kě)见的暗质(zhì)，它(tā)不发散光、吸光、反射(shè)光，但是(shì)它(tā)们却占(zhàn)据着宇(yǔ)宙中(zhōng)绝大部(bù)分的质量。只是当(dāng)时(shí)的人(rén)们对这样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物(wù)质”这个(gè)词才再一次(cì)出现。天文学家维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在观测仙女座星系中的(de)恒(héng)星运动。理论上来说(shuō)，距离中心越远的恒星在其轨(guǐ)道上的(de)运行速度就会越慢(màn)。但是(shì)他们(men)观测的结果却让人感到不可思议。

随着与中心距离的(de)增加，恒星的旋转速度几(jǐ)乎保持(chí)不变。可是根据牛顿(dùn)的万有引力定律，在星系当中如果没有(yǒu)足够(gòu)大的质量来吸引它们，这些外围的(de)恒星早就被(bèi)甩到宇(yǔ)宙当(dāng)中了。基于这种现象，科学家们会使用(yòng)一(yī)种相(xiāng)对标准的方法来(lái)解释(shì)暗物质的(de)存在，这(zhè)种(zhǒng)方(fāng)法就是测量星系(xì)当中气体在X轴上距离星系中(zhōng)心的距(jù)离，以(yǐ)及在Y轴上气(qì)体的旋转速度。如果出现异常的(de)结果(guǒ)，就认为(wèi)是(shì)由暗物(wù)质(zhì)的(de)力量进入其(qí)中(zhōng)。

于是(shì)科(kē)学家们通过射电(diàn)望远镜测量了距离星系中心(xīn)更远距离(lí)的氢元素，发(fā)现它们的(de)旋(xuán)转速度(dù)并不符合牛(niú)顿的力学定律。我们的太阳系也(yě)不(bù)例外，太阳系位于银河系(xì)的(de)第(dì)三(感谢你特别邀请来见证你的爱情是什么歌，感谢你特别邀请来见证你的爱情是什么歌曲sān)悬臂之上，距离银河(hé)系中心2.6万(wàn)光(guāng)年，根据(jù)万有(yǒu)引力定律进行计(jì)算，太阳系的运行速度应该(gāi)是160千米/秒，但实际上，太(tài)阳系正在以(yǐ)220千米/秒(miǎo)的速度围绕银河系旋转，这(zhè)个实际(jì)速度远远大于理论速(sù)度，那么产生以上这种向心加速度的(de)原因很可能就是存在着(zhe)一种我们看不到的物(wù)质(zhì)，是这些暗物质的引力(lì)效应将星系聚集(jí)在了一起。

也是从这时开(kāi)始，越(yuè)来越(yuè)多的研究人员开始相信暗物质(zhì)的存在。科学(xué)家(jiā)根(gēn)据星(xīng)系外恒星轨道(dào)的速度，估算(suàn)在(zài)星(xīng)系感谢你特别邀请来见证你的爱情是什么歌，感谢你特别邀请来见证你的爱情是什么歌曲当中暗物质的质量占整(zhěng)个星系质量的85%。但(dàn)是(shì)，暗物质并不是唯一可以(yǐ)解释这个现象的原因。在一项新(xīn)的(de)研(yán)究当(dāng)中，科学家们发(fā)现(xiàn)，几乎(hū)没(méi)有引力效应的遥远(yuǎn)恒(héng)星(xīng)之间，也会出现速度上的微小差异。另外，天(tiān)文学家还(hái)发现(xiàn)了一(yī)个(gè)反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距(jù)离地球(qiú)大约(yuē)2.5亿光年，大小和银河系不多，但(dàn)是(shì)星系(xì)当中(zhōng)存(cún)在的恒星数量却只有银河系的(de)千分之(zhī)一。

所以(yǐ)在(zài)理论上(shàng)，该星系必(bì)须存在暗物(wù)质，否则(zé)就会分崩离析(xī)。但是科学家们使用(yòng)最(zuì)先进的(de)望远镜对其进(jìn)行了40个(gè)小时的详细测量之后(hòu)，发现星系中的恒星运动(dòng)是可以用正(zhèng)常的物(wù)质和力学(xué)定律来解释的。那么又有人(rén)提出，也(yě)许该星系的暗(àn)物质，已(yǐ)经被附近的另(lìng)一个(gè)大星系剥离了。奇怪的(de)是(shì)，它的(de)附近(jìn)没有任何(hé)星系存在。造成这(zhè)些现象的(de)除了暗物质(zhì)的(de)假说之外，另一种(zhǒng)可能就(jiù)是人类对引力的理解还不(bù)够全面，引力很可能在不同尺(chǐ)度空(kōng)间中的工(gōng)作(zuò)方式是不同的，这意味着在行星系尺度中的(de)天体(tǐ)会沿着它们的轨道，按照我们所(suǒ)理解的方式运动。但是(shì)上升到星系和(hé)星(xīng)团的(de)尺度，引力之间的相互作用则是不同的方式。对(duì)于在星(xīng)系团之间的相互作用，科学家还(hái)引入了外(wài)部(bù)场效应的概念，指的是在数百万光年的规模上，巨(jù)大的质量之间(jiān)会产(chǎn)生对彼此(cǐ)特殊的(de)效果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着(zhe)我们需要对现在的物理(lǐ)定(dìng)律进行(xíng)修正，这些发现(xiàn)也(yě)让(ràng)很多人认(rèn)为暗物质假说理论就此(cǐ)终结。但是(shì)在宇宙当中还有关于暗物(wù)质(zhì)存(cún)在的其他的理(lǐ)论证据，这(zhè)些理论证据是蒙德(dé)理论所没法解(jiě)释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距(jù)离(lí)为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的星系团(tuán)所组成，类(lèi)似这样的星团，它们大部分的(de)普通质量都(dōu)在星系的气(qì)体当中。当星团以(yǐ)1000万公里/小时发生(shēng)碰撞的时(shí)候，星际气体的相互作用就会(huì)导致温(wēn)度的(de)急剧升高，速度(dù)大幅(fú)降低。所以在理论(lùn)上，在(zài)碰撞之(zhī)后，子(zi)弹星系团大部分的质量将位于所有(yǒu)这些气体所在(zài)的(de)中间区域。那么我们通过什么来验(yàn)证它的(de)质量区(qū)域(yù)到底是不是集(jí)中在中(zhōng)间呢(ne)？前(qián)不久，詹姆(mǔ)斯韦伯(bó)太(tài)空望远镜传回了宇宙当(dāng)中第一张全彩的高清(qīng)照片，在(zài)照片中我们(men)可以(yǐ)明(míng)显地看到很(hěn)多星系似乎被拉伸(shēn)产生了巨(jù)大的形变。其实这些星系本身并不(bù)是真的被扭(niǔ)曲了，也不(bù)是韦伯望远镜(jìng)出了什(shén)么问题，而是这样极遥远的天体和我们地球(qiú)上(shàng)的观测者之间。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这个超(chāo)大质量的东(dōng)西的引(yǐn)力，会使(shǐ)身(shēn)后(hòu)更遥远星系的光都发生了扭曲。这个现象就是引(yǐn)力透(tòu)镜效(xiào)应(yīng)。这(zhè)个巨(jù)大(dà)的天体可能是超大质(zhì)量的(de)黑洞或者是暗物质。

所以(yǐ)当人们对子(zi)弹星(xīng)系团观(guān)测的时候，发现它的大(dà)质量区域并不(bù)是在中(zhōng)间，而是(shì)在两侧。所以最好的(de)解释方(fāng)法就是当(dāng)星团(tuán)发生全部的碰撞(zhuàng)时，可被观测(cè)到的质(zhì)量气体被卡在了(le)中间(jiān)，暗(àn)物质则直接通(tōng)过(guò)了这个区(qū)域(yù)，并在(zài)两边形成了引力透(tòu)镜。对子(zi)弹星(xīng)系(xì)团的引力透镜研(yán)究也(yě)被认为是暗物质存在的迄(qì)今为止最好的理(lǐ)论证据。

除此之外，还有来自宇宙(zhòu)当(dāng)中最古老的光。从宇宙(zhòu)大(dà)爆炸开始，38万年(nián)之后，可见光(guāng)终于可以畅通无(wú)阻地(dì)穿越在宇宙当中了(le)。经过了130多亿年(nián)之(zhī)后，这些(xiē)光(guāng)在宇宙空间背景上(shàng)留下了(le)各相同性的微波辐射。其中红色的(de)部分表(biǎo)示温度较高(gāo)的区域，蓝色则表示相对较冷的区域，但(dàn)实际上它们之间的温差(chà)只有万分之一(yī)。

科学家(jiā)们通过对前景背景分离后的二值图像进行连通域提取和标记(jì)之后发(fā)现，如果宇(yǔ)宙当中没(méi)有暗物质，图形(xíng)看起来不(bù)应该是这样的，而(ér)随着暗物质(zhì)的增加(jiā)，一些(xiē)峰值的幅度会(huì)减小，才变(biàn)得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波(bō)背(bèi)景辐射的测(cè)量(liàng)值，我们需(xū)要的暗物质大(dà)约是普通物质的5倍。这个数字与解释星系当中恒星运(yùn)动所需要的暗物质比(bǐ)例是(shì)一致(zhì)的。这就意味着。

用了(le)一个简单的理论(lùn)框架，就很好地解释了(le)很多不同的观测结(jié)果。而暗物质的本质就是宇宙(zhòu)当中存在(zài)着某种类(lèi)型的粒子，它们不参(cān)与(yǔ)任何其他的电磁作用，只通过引力来相(xiāng)互作用。所以(yǐ)如果能够找到(dào)这种粒子的存在，就(jiù)相当于(yú)找到(dào)了暗物质存(cún)在的实际证(zhèng)据。这种(zhǒng)粒子到(dào)底是什么？科(kē)学家们已经提(tí)出(chū)了数十种的假(jiǎ)想目(mù)标，而(ér)要寻找这些不同的目标(biāo)粒子所(suǒ)需要的实验(yàn)方式(shì)也不相同。在过去的几十年当(dāng)中，人(rén)类为了寻找这些看不见(jiàn)、摸不(bù)到，几乎不会与(yǔ)常规物质(zhì)相(xiāng)互作用的(de)“暗(àn)物(wù)质”，科学家们已经进行了超(chāo)过50次的实验，却(què)没有任(rèn)何实质(zhì)性的发现，除了一个(gè)地方，意大利的格兰萨(sà)索山，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着(zhe)地球上(shàng)最大的(de)地(dì)学实验(yàn)室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三(sān)层楼高(gāo)的探测器，一直致力于(yú)寻找暗物质粒子(zi)的周期(qī)性震荡。

自1997年以来(lái)，这里的(de)科学家声称(chēng)观测到(dào)了某(mǒu)种信号。经过了(le)20多(duō)年(nián)的(de)数据(jù)收集(jí)，人们发现了一个有趣(qù)的事(shì)情。探测(cè)率会在每年的(de)6月份达(dá)到(dào)峰值，然后在11月降到最低，而且(qiě)在20年当(dāng)中每年都是(shì)一样。一(yī)些科学(xué)家(jiā)认为这(zhè)可能(néng)是人类发现暗物质的第一个直接(jiē)证据。

但(dàn)是为(wèi)什么暗物质会产生周期(qī)性的(de)年度信号呢？刚才(cái)我们(men)讲了太(tài)阳(yáng)系正(zhèng)在以220公(gōng)里/秒的速(sù)度(dù)围绕(rào)着银河系进行(xíng)移(yí)动，那么如果(guǒ)暗物质存在宇宙当(dāng)中，这(zhè)意(yì)味着我们也在以(yǐ)这样的速(sù)度(dù)在穿(chuān)越(yuè)着暗物质流，这个过程中会(huì)产生相应的振(zhèn)荡，同时地(dì)球又以30公(gōng)里/秒的速度(dù)围绕太阳进行旋转。所以(yǐ)有半(bàn)年的时(shí)间，地球围绕太阳(yáng)的方向与(yǔ)太阳(yáng)环绕银河系(xì)的(de)方向(xiàng)是一致(zhì)的，而另外半年则(zé)与(yǔ)之相反。

而在6月份的时(shí)候，地球(qiú)与(yǔ)太(tài)阳的方向(xiàng)正好达到完(wán)全一致，这(zhè)是理论上地球穿(chuān)越暗(àn)物质流最快(kuài)的(de)时段。而在11月份，又恰好达(dá)到了最慢值。尽管(guǎn)在实(shí)际的(de)情况中(zhōng)，太阳系(xì)相对银河系的平面呈现了(le)60度的倾斜(xié)，但是这并不影响(xiǎng)这个理(lǐ)论的有效(xiào)性(xìng)。

因此科学家认为这可(kě)以用来解释(shì)，研(yán)究人员们所观(guān)测到的周期性(xìng)信号。当(dāng)然也可(kě)能有其(qí)他的情况，造成这种年度周期信号的差异(yì)也可能是温度、湿度、土壤(rǎng)中的水(shuǐ)分、高山上的(de)积(jī)雪，甚至连意大利(lì)游客的数量也符合(hé)这个周期的(de)规律。

所以，科学家们又在南半球建立了一个几(jǐ)乎相(xiāng)同的实验(yàn)室，这里的季节与之前的实验室正好(hǎo)相反，而在这里，地球穿过暗物质流的运动(dòng)特征和第一个实验室是(shì)一样(yàng)的。

因此，如果在这里可以得到相同的(de)信号，就(jiù)可以成为暗物质所存在的非常有力的证据了。但是由于这个(gè)实验室(shì)刚刚建成(chéng)不(bù)久，所(suǒ)以(yǐ)截至(zhì)目前(qián)还无法提(tí)供(gōng)相应的数据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射一(yī)台新的望远镜，这台(tái)太空望远(yuǎn)镜叫做“南希(xī)格雷(léi)斯(sī)罗曼”，它(tā)的主镜大小(xiǎo)跟哈勃望远镜相同，但它(tā)的宽视场仪(yí)器提供的视野是哈勃红外仪器(qì)的100倍。南希格雷斯罗曼太(tài)空望远(yuǎn)镜其中一个关键的用(yòng)途就是探索暗物质(zhì)背后的奥秘，对于探测(cè)的结果，我们(men)只能(néng)拭目以(yǐ)待了。费(fèi)米实验室粒子天(tiān)体物理中心(xīn)的科学(xué)家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗物质存在，它(tā)们极有可(kě)能拥(yōng)有(yǒu)另一种(zhǒng)神秘的(de)效应(yīng)，这种暗物(wù)质(zhì)效应，会支(zhī)持宇宙(zhòu)当中生命的(de)诞(dàn)生，或者说是生命进(jìn)化(huà)的一个重要因素。

如(rú)果这(zhè)一理论得到进(jìn)一步的证实，那么遍布(bù)宇宙当(dāng)中的暗物质会(huì)不(bù)会意味(wèi)着人(rén)类并(bìng)不(bù)孤单呢(ne)？或许(xǔ)在宇宙(zhòu)当中(zhōng)某(mǒu)个角(jiǎo)落的行(xíng)星上，暗(àn)物质(zhì)正在通过这样的效(xiào)应创造生命。当然，这些推论的(de)大(dà)前提是要先找到(dào)暗物质(zhì)存在的实(shí)际证据(jù)。那么小伙伴(bàn)们，你们觉(jué)得暗物质(zhì)到底存不(bù)存(cún)在呢？喜欢请点赞，你的(de)支持是(shì)我(wǒ)更新的动力(lì)！

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