宇宙是“人为制造”的？为何会存在科(kē)学无法解释的“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟是什么(me)？人(rén)类(lèi)为(wèi)了寻找暗(àn)物质(zhì)存在的证据，科学家(jiā)们(men)在过去的(de)几十年当中(zhōng)进(jìn)行了超过50次的长期实验，但是却没有发(fā)现任何(hé)的有效(xiào)证据。除了一个地方，在1687年出版的自然(rán)哲学数(shù)学原理一书中，埃萨克牛顿发(fā)表(biǎo)了(le)万有引(yǐn)力(lì)定(dìng)律(lǜ)，它揭(jiē)示了宇宙中天(tiān)体运(yùn)动的(de)规律。往后的几百年来，当天文学家们发现某些天体运行(xíng)轨道出现异常(cháng)，不(bù)符合(hé)万(wàn)有引力定律的时候，他们就会知道(dào)，周围一定有(yǒu)未知的天体通过引力(lì)在(zài)摄动它的轨道(dào)。比如在1846年，奥本勒维耶(yé)就(jiù)通过(guò)天王星运行(xíng)轨道的异常，推算并且发现了海王星的存(cún)在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王星的发现(xiàn)都(dōu)是应(yīng)用万有引力定(dìng)律所取(qǔ)得(dé)重大天文(wén)成就的例子。但是这些发现都是在恒星系统的尺度当中，可(kě)当我们上升(shēng)到星系或者是星团的尺度，事情就开始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的物理学(xué)家弗里茨兹威基正在(zài)研究和测量后(hòu)发星系团的质量。这(zhè)是(shì)一个由数(shù)千个(gè)星系(xì)所组成(chéng)的(de)巨(jù)大星系团，这(zhè)些星系被引力(lì)束缚在一起。测量星系团的(de)质量一般会使(shǐ)用到(dào)两(liǎng)种(zhǒng)方法，当两种(zhǒng)方法(fǎ)结果(guǒ)一致，就可以(yǐ)确定(dìng)其质量的范围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需要的数据是测量各个星系的光(guāng)度。

第(dì)二种(zhǒng)是(shì)动力学质(zhì)量的(de)计算，是利用(yòng)光谱(pǔ)红移测量(liàng)星(xīng)系(xì)团(tuán)中的各个星系相对于星系(xì)团的运动速度。当测量结(jié)果出来之(zhī)后，兹威基彻(chè)底懵了，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星系团有99%的质量消(xiāo)失了，或者(zhě)说这(zhè)99%的质量并不以可见光的形式所存在，我们无法看(kàn)到(dào)。最诡异的(de)是，在测量速度的过(guò)程中(zhōng)，兹威基发(fā)现星(xīng)系(xì)团中很多(duō)星(xīng)系的速度比(bǐ)理论(lùn)上要快得多，按照牛顿的(de)运(yùn)动(dòng)学定律，仅靠这些可见星系的质(zhì)量(liàng)所产生(shēng)的引力是无法将它们(men)束缚(fù)在(zài)星系(xì)团(tuán)内(nèi)的，它们早(zǎo)就应(yīng)该被抛(pāo)出星系团之(zhī)外了，除非有一种神(shén)秘(mì)的力量(liàng)在起作用，这种力量(liàng)来源于某种隐形(xíng)的物(wù)质。

据此(cǐ)，兹维(wéi)基提出(chū)了这样部分不可见的暗质(zhì)，它不发散光、吸光、反射光(guāng)，但是它们却占据着宇(yǔ)宙中绝大(dà)部分的质(zhì)量。只是当(dāng)时(shí)的人们(men)对这样的一(yī)种(zhǒng)说(shuō)法不屑一顾。

直到40年之后，“暗(àn)物(wù)质”这个词才再一(yī)次出(chū)现。天文学家(jiā)维拉鲁宾和肯(kěn)特福(fú)特在观测(cè)仙女座(zuò)星系中的(de)恒星运动。理论上(shàng)来说(shuō)，距(jù)离中心越远(yuǎn)的恒星在其轨道(dào)上的运行速度就会越慢。但(dàn)是他们观测的结(jié)果(guǒ)却让人感到不可思(sī)议(yì)。

随(suí)着(zhe)与中心距(jù)离(lí)的增加(jiā)，恒星的旋(xuán)转速度几乎保(bǎo)持不变。可是根据牛顿的万有引力定(dìng)律，在星系当中如果没(méi)有足够大(dà)的(de)质量(liàng)来(lái)吸引它(tā)们，这些外围(wéi)的恒星早就被甩到宇宙当中了(le)。基于这种现(xiàn)象(xiàng)，科学家们会(huì)使用(yòng)一种相对标准的(de)方(fāng)法来解释(shì)暗物质(zhì)的存在，这种方法就是测量星系当中气(qì)体在X轴上(shàng)距离星系中心的距(jù)离，以(yǐ)及在Y轴(zhóu)上气体(tǐ)的旋转(zhuǎn)速(sù)度。如果出现异常的结果，就认为是由暗(àn)物质的力量进(jìn)入(rù)其中。

于是科学家们通过(guò)射电望远镜测量了距离(lí)星系(xì)中心更远距(jù)离的氢元素，发现它们的旋转(zhuǎn)速度并不符合牛顿的(de)力学定律。我们的(de)太(tài)阳(yáng)系也不例外，太(tài)阳(yáng)系(xì)位于(yú)银河系的第(dì)三悬臂(bì)之上，距(jù)离(lí)银河系中心2.6万光(guāng)年(nián)，根据万有引力定律进行计(jì)算(suàn)，太阳系的(de)运行(xíng)速度应该(gāi)是160千米/秒(miǎo)，但实(shí)际上，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒的速度(dù)围绕(rào)银河系旋转，这(zhè)个实际速度远(yuǎn)远大于(yú)理论速度(dù)，那么产(chǎn)生以上这种向心(xīn)加速度的原因(yīn)很(hěn)可能(néng)就(jiù)是存在(zài)着一种(zhǒng)我(wǒ)们看不到的(de)物(wù)质，是(shì)这些暗(àn)物质的(de)引力效(xiào)应将星系聚集在了一起。

也是(shì)从这(zhè)时开始，越来(lái)越(yuè)多的(de)研究人员开始相信(xìn)暗物质的(de)存在(zài)。科学家根据星(xīng)系外恒星轨道的(de)速度，估算在星系当中暗物质的质量占整个(gè)星系质(zhì)量的85%。但(dàn)是(shì)，暗物质并不是唯一可以解(jiě)释这个现象(xiàng)的原因。在一项新的研究当中，科学家们发现(xiàn)，几乎没有引(yǐn)力效应(yīng)的遥远恒星之间，也会(huì)出现速度(dù)上的(de)微小差(chà)异。另外(wài)，天文学家还发现了(le)一个反常的星(xīng)系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿(yì)光年，大小(xiǎo)和银河系不多，但是星系当中存在的恒星(xīng)数(shù)量却只有银河系的千分之一。

所(suǒ)以在理论上，该星系(xì)必须存在暗物(wù)质，否则就会分崩离析(xī)。但(dàn)是科(kē)学(xué)家们使用最先(xiān)进的望(wàng)远镜对其进行了40个(gè)小时的详细测量(liàng)之后，发现(xiàn)星系中的恒星(xīng)运动是可以用正常(cháng)的物(wù)质和力学定律来解释的。那么又有人提(tí)出，也(yě)许该星系的暗物质，已经(jīng)被附近的另一(yī)个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没(méi)有任何星系存在。造成这(zhè)些现象的除了暗物(wù)质的(de)假(jiǎ)说(shuō)之(zhī)外，另一(yī)种可能就是(shì)人类对引力(lì)的(de)理解还不够全(quán)面，引力(lì)很可能在不同尺度空间(jiān)中的工(gōng)作方式是不同的，这意味着在行星系尺(chǐ)度中的(de)天(tiān)体会沿(yán)着它们的轨道，按照我们所理解(jiě)的方式(shì)运动(dòng)。但是上升到星系和星(xīng)团的尺度，引力(lì)之间的(de)相互(hù)作用(yòng)则是不同的方式。对(duì)于在星系团(tuán)之间的相互作用，科学(xué)家还引入了外部场效(xiào)应(yīng)的概念，指的是(shì)在数百(bǎi)万光年(nián)的规模上，巨大(dà)的质量之间会产生对彼此特殊(shū)的效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论(lùn)成立，这意味(wèi)着我(wǒ)们需(xū)要对现在的物理(lǐ)定律进行修正，这些发现也让(ràng)很多人认为暗物(wù)质假(jiǎ)说理论就此终结。但是在(zài)宇宙当中还(hái)有关于暗(àn)物质(zhì)存在的(de)其他的(de)理论(lùn)证(zhèng)据，这些理论证据是(shì)蒙(méng)德理论所(suǒ)没法(fǎ)解释的“引力透镜(jìng)”。

径向距(jù)离为(wèi)37亿(yì)光年(nián)的(de)子弹星系团，由(yóu)两个碰撞的(de)星(xīng)系团所组成，类似这(zhè)样(yàng)的星团，它们大部分的普通质量都(dōu)在星系的气体当中。当星团以(yǐ)1000万公(gōng)里/小时发生碰撞的时候，星际气体的相(xiāng)互作用就会(huì)导致温度的急(jí)剧(jù)升(shēng)高，速度(dù)大幅降低。所(suǒ)以(yǐ)在理论(lùn)上，在碰撞之后(hòu)，子弹星(xīng)系团大部(bù)分的(de)质(zhì)量将位于所有这些气体(tǐ)所在的中间区域。那(nà)么我们(men)通过什么来验证它的(de)质量区域到(dào)底(dǐ)是(shì)不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太空(kōng)望(wàng)远(yuǎn)镜传(chuán)回(huí)了(le)宇宙当中第一(yī)张全彩的高清照(zhào)片，在照片中(zhōng)我们可(kě)以明显(xiǎn)地看到很多星系似乎被拉伸产(chǎn)生了(le)巨大的形变。其实这些星系本身并(bìng)不(bù)是真的被(bèi)扭曲了，也(yě)不是(shì)韦伯望远镜出了什么问题，而是这样极(jí)遥远的天(tiān)体和我们地球上的观测者之(zhī)间(jiān)。被一个质量(liàng)超级巨大的天体遮挡，这个(gè)超大质量的东西的引(yǐn)力，会使身后更遥(yáo)远星(xīng)系(xì)的光都发(fā)生了扭曲。这个现象就(jiù)是引力透镜效(xiào)应。这个(gè)巨(jù)大的天(tiān)体(tǐ)可能是超大质量(liàng)的黑洞或者是暗物质。

所以当人们对子(zi)弹星系团观测的时候，发现它(tā)的(de)大质量区(qū)域并不是在(zài)中间，而是在两(liǎng)侧。所以(yǐ)最好的解释方法就(jiù)是当星团发生全(quán)部的碰(pèng)撞时，可被观(guān)测到的质量气体被卡在了(le)中间，暗物质(zhì)则(zé)直接通过了这个区域(yù)，并在(zài)两边(biān)形成了引(yǐn)力(lì)透(tòu)镜。对子(zi)弹星系团的(de)引力透镜研(yán)究(jiū)也(yě)被认(r含盐率怎么求公式，含盐率怎么求百分比èn)为是(shì)暗(àn)物(wù)质存在的迄今(jīn)为止最好的理(lǐ)论证(zhèng)据。

除此之外，还有来自宇宙当中最(zuì)古老(lǎo)的(de)光(guāng)。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见(jiàn)含盐率怎么求公式，含盐率怎么求百分比光终于(yú)可以(yǐ)畅通无阻地穿越在宇宙(zhòu)当中了。经过了130多亿年之后，这些光(guāng)在宇(yǔ)宙(zhòu)空间背景上留下了各(gè)相同性(xìng)的微波辐射。其中红色的(de)部分表示温度(dù)较(jiào)高的区域(yù)，蓝色则表示相对(duì)较冷的(de)区域(yù)，但实际上(shàng)它们之间的温差只有万分(fēn)之(zhī)一。

科(kē)学家(jiā)们通过对前景背(bèi)景分(fēn)离后的二值图像进行(xíng)连通域提取(qǔ)和(hé)标记之后(hòu)发现，如果宇(yǔ)宙当中没(méi)有暗物质，图形看起来不(bù)应该是这样的，而随着暗物(wù)质(zhì)的(de)增(zēng)加，一(yī)些峰(fēng)值的幅度会减小，才变得看(kàn)起来“和(hé)谐”。为(wèi)了匹配(pèi)宇宙微波背景辐射的(de)测(cè)量值，我(wǒ)们(men)需要的暗物(wù)质大约是普通(tōng)物质的5倍。这个数(shù)字(zì)与解释星系当中(zhōng)恒星运动所(suǒ)需要(yào)的暗(àn)物质比例是一致的。这(zhè)就(jiù)意味着。

用了(le)一(yī)个简(jiǎn)单的理论框架，就很好地解释了很多不同(tóng)的观测结果。而(ér)暗(àn)物(wù)质的本(běn)质就(jiù)是(shì)宇宙(zhòu)当中存在着某(mǒu)种(zhǒng)类型的粒子，它(tā)们不参与任何其他的电(diàn)磁(cí)作用，只通过引力来(lái)相互(hù)作(zuò)用。所(suǒ)以如果(guǒ)能够找到这种粒(lì)子(zi)的存在，就相(xiāng)当于找到(dào)了暗物质(zhì)存在(zài)的实际证(zhèng)据。这(zhè)种粒子到底是什么？科学家们已经提出(chū)了(le)数十种的假想目(mù)标，而要寻找这(zhè)些不(bù)同的目(mù)标粒子所需要的实(shí)验(yàn)方式也不(bù)相同。在过去的几(jǐ)十年当中，人类为了寻(xún)找这些看(kàn)不见、摸(mō)不到，几(jǐ)乎不会与常规物质相互(hù)作(zuò)用的“暗物质”，科(kē)学家(jiā)们已经进(jìn)行了超过(guò)50次(cì)的实验，却没有任(rèn)何实质性(xìng)的发现，除了一个地方，意大利的格兰(lán)萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米(mǐ)处(chù)的地下矿井当中，藏着(zhe)地球上最(zuì)大的地(dì)学(xué)实验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一(yī)个(gè)三层楼高的探测器(qì)，一直致(zhì)力于寻找暗物质粒(lì)子(zi)的周期性震荡。

自(zì)1997年以来，这里的科学家(jiā)声称观测到了某种信号。经过了(le)20多(duō)年的数据收集，人(rén)们发现了一个有(yǒu)趣的事(shì)情。探测率会(huì)在每年的6月份达到(dào)峰值，然(rán)后在11月降(jiàng)到最低，而且在20年(nián)当(dāng)中每年都是一样。一些科学家认为(wèi)这(zhè)可(kě)能是(shì)人类发(fā)现暗物质的(de)第一个直接证(zhèng)据(jù)。

但是为(wèi)什么暗物(wù)质会(huì)产生周期(qī)性的年度(dù)信号呢？刚(gāng)才(cái)我们含盐率怎么求公式，含盐率怎么求百分比(men)讲了太阳系(xì)正在以220公里/秒的速度围绕着银河系(xì)进行移动，那么如果暗物质存在宇宙(zhòu)当中，这(zhè)意味着我们(men)也在以(yǐ)这样的速(sù)度在穿(chuān)越着暗物质(zhì)流，这个过程中会产生相应的振荡，同时地球又以30公(gōng)里/秒的速(sù)度围(wéi)绕太阳进行旋转。所以有半年的时(shí)间(jiān)，地球围绕(rào)太阳的方向与太阳环绕银河系的方向是一致的(de)，而另外(wài)半(bàn)年则与之相反。

而(ér)在6月份的(de)时候(hòu)，地球与太阳(yáng)的方向正好(hǎo)达到完全一致，这(zhè)是理论上(shàng)地球穿越(yuè)暗物质流最快的时段。而在(zài)11月份，又恰好(hǎo)达到了最慢值。尽(jǐn)管在实际的情况中(zhōng)，太阳系相对银河系的(de)平面呈现了(le)60度的倾斜，但是这并(bìng)不影响这个理论的(de)有效性。

因此科学家认(rèn)为这可以用来解(jiě)释，研究(jiū)人员们(men)所观(guān)测到的周期性(xìng)信号(hào)。当(dāng)然也(yě)可能有其他(tā)的情况，造(zào)成这种年度周期信号(hào)的差(chà)异也可能是(shì)温度、湿(shī)度、土(tǔ)壤中的水分、高山上的积雪，甚至连意大利游(yóu)客的数(shù)量(liàng)也(yě)符合这个周期(qī)的规律。

所以，科学(xué)家们又(yòu)在南半球建立了(le)一个几乎相同的实验室，这里(lǐ)的季节与之前的(de)实验室正好(hǎo)相反(fǎn)，而在这(zhè)里，地球穿过暗物质流的运动特(tè)征(zhēng)和第一个实验室是一样的。

因此，如果在(zài)这里可以得(dé)到(dào)相同(tóng)的信号，就可(kě)以成为暗物质所存在(zài)的非(fēi)常(cháng)有力的证据了。但(dàn)是由于(yú)这个实验(yàn)室刚(gāng)刚建成不久，所以截至目(mù)前还无(wú)法提(tí)供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一(yī)台(tái)新的(de)望远镜，这台太空望(wàng)远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的(de)主镜大小(xiǎo)跟哈勃望远镜(jìng)相同，但它的宽(kuān)视场仪器提供(gōng)的视(shì)野是哈勃红外仪器的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太空望(wàng)远(yuǎn)镜其中(zhōng)一(yī)个关键(jiàn)的用(yòng)途就(jiù)是(shì)探索暗物(wù)质背后的奥秘，对(duì)于(yú)探测的(de)结果，我们只能拭目以(yǐ)待了(le)。费米(mǐ)实(shí)验室粒子天(tiān)体(tǐ)物理中心(xīn)的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果(guǒ)暗物质存在(zài)，它(tā)们极有可能拥有(yǒu)另一(yī)种神秘的效应，这种暗(àn)物(wù)质效应，会支持宇宙当中生(shēng)命的(de)诞(dàn)生，或者说是(shì)生命(mìng)进化的一个(gè)重要因素(sù)。

如果这一理(lǐ)论得到进一(yī)步(bù)的(de)证(zhèng)实，那么遍布(bù)宇宙(zhòu)当中的暗物质会(huì)不会意味着人类并不孤单呢？或许在(zài)宇宙当中某个角(jiǎo)落的(de)行星上，暗(àn)物质(zhì)正在通过这样的(de)效应创造生命。当然，这(zhè)些推(tuī)论的大前提是要先找(zhǎo)到暗物(wù)质存在的实际证据(jù)。那么小伙伴们，你们觉得暗物质(zhì)到底存不存在呢(ne)？喜欢(huān)请点赞，你的支持是我更新(xīn)的动力！

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