宇宙是“人为制造(zào)”的？为何会存在(zài)科学无(wú)法解释(shì)的“暗(àn)物质(zhì)”？暗物质又究(jiū)竟是什么？人类为了寻找暗物质存在的证(zhèng)据(jù)，科(kē)学家们在(zài)过去的几(jǐ)十年(nián)当中进行了超过(guò)50次的长期(qī)实验(yàn)，但是却(què)没(méi)有发现任何(hé)的(de)有(yǒu)效证据。除了一个地方，在1687年出版的(de)自然哲(zhé)学数学原理一书中，埃萨(sà)克牛顿发表了万有引力定律，它揭示(shì)了宇宙中天(tiān)体(tǐ)运动的规(guī)律(lǜ)。往后的几百年(nián)来(lái)，当天(tiān)文学(xué)家们发现某(mǒu)些天体运行(xíng)轨道出现异常(cháng)，不符合万(wàn)有引力定律的时候，他们就(jiù)会知道(dào)，周围一定有未知(zhī)的天体通过引(yǐn)力在(zài)摄(shè)动它的轨道(dào)。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶就通过天王(wáng)星运(yùn)行轨(guǐ)道的(de)异常，推算并(bìng)且发现了(le)海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都(dōu)是应用万有引力定律(lǜ)所取得(dé)重大(dà)天文成就的例子。但是这些发现都是在恒星系统的尺度当中，可当我们上升到星(xīng)系或(huò)者是星团的尺度，事(shì)情就开(kāi)始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士(shì)的物理(lǐ)学(xué)家(jiā)弗(fú)里茨兹(zī)威基正在研究(jiū)和测量后发星系团的质量。这是(shì)一个由数千个星系所组成的巨大(dà)星(xīng)系团，这些星(xīng)系被引力(lì)束缚(fù)在一起。测量星系团的质量(liàng)一般会使用到两种方(fāng)法，当两种方法结果一致(zhì)，就可以(yǐ)确定(dìng)其(qí)质量(liàng)的范(fàn)围。

第一(yī)种是获(huò)得其"光(guāng)度(dù)学的质量"，需要的数(shù)据是测(cè)量各个星系的光度(dù)。

第二种(zhǒng)是动力(lì)学(xué)质(zhì)量(liàng)的(de)计(jì)算，是利用光谱红移测量星系团中的各个星系(xì)相对于星系团的运(yùn)动速度。当测量结果出来(lái)之后，兹威基彻底懵(měng)了，“动力学质量”竟然是“光(guāng)度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失了，或(huò)者说(shuō)这99%的质量(liàng)并不以可(kě)见光的(de)形式所存在，我们无法看到(dào)。最诡异(yì)的是，在测量(liàng)速(sù)度的过(guò)程(chéng)中，兹威基发(fā)现星系(xì)团中很多星(xīng)系的速度比理论(lùn)上要快得(dé)多(duō)，按照(zhào)牛顿(dùn)的运动学定律，仅靠这些可见星系的质(zhì)量所产(chǎn)生的引力(lì)是无法将它(tā)们束缚在星系团内的，它们早就应该被抛出星系团(tuán)之外了，除非有一(yī)种(zhǒng)神秘的(de)力量在起作用，这种(zhǒng)力量来源于(yú)某种隐形(xíng)的(de)物质。

据此，兹维基提出了这样部分不可见的(de)暗质，它不(bù)发散光(guāng)、吸光、反射光(guāng)，但是它们却占据着宇宙中绝大(dà)部分的质量。只是当时的人们对这(zhè)样的一种说法不屑一(yī)顾(gù)。

直(zhí)到40年之后，“暗(àn)物质”这个词才再(zài)一次出现。天(tiān)文学(xué)家维拉鲁宾和(hé)肯特福特(tè)在观测仙(xiān)女座星系中(zhōng)的恒星运动。理论上来说(shuō)，距离中(zhōng)心越远的恒(héng)星在其(qí)轨道上的(de)运(yùn)行速(sù)度就会越慢。但是他(tā)们观测的结(jié)果却(què)让人感到不可思议。

随着与中心距离的(de)增加，恒星(xīng)的旋转(zhuǎn)速度几(jǐ)乎保持不变。可是(shì)根据(jù)牛(niú)顿的万有引力(lì)定律，在星系(xì)当中(zhōng)如果没有足够大的质(zhì)量来吸引(yǐn)它们，这些外(wài)围(wéi)的恒星(xīng)早就被甩到宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。基于这种现象，科学家(jiā)们会(huì)使(shǐ)用一种(zhǒng)相对标(biāo)准的方法来解释暗物质的(de)存在，这种方法就(jiù)是测(cè)量星系(xì)当中气体在X轴上距离星系中(zhōng)心(xīn)的距离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如(rú)果出现异(yì)常的结果，就认(rèn)为是由暗物质(zhì)的力(lì)量进(jìn)入其中(zhōng)。

于是科学家(jiā)们通(tōng)过射电望远镜(jìng)测量了(le)距(jù)离星系中心更(gèng)远距离的氢(qīng)元素，发现(xiàn)它(tā)们的旋(xuán)转速度并不符合牛(niú)顿的力学定律。我们的太阳(yáng)系也不例外(wài)，太阳系(xì)位于(yú)银河系的第三(sān)悬臂(bì)之上，距离银河系(xì)中心(xīn)2.6万光年，根据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(miǎo)，但实际上(shàng)，太阳(yáng)系正在以220千(qiān)米/秒的速度围绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实际(jì)速度远远大于(yú)理(lǐ)论(lùn)速度(dù)，那么(me)产生以上这种向心(xīn)加(jiā)速度的原因很可能就是存(cún)在着(zhe)一种我(wǒ)们看(kàn)不到的物质，是这些(xiē)暗物(wù)质的引力(lì)效应(yīng)将星系聚集在了(le)一起。

也是从这时开始，越来(lái)越多的(de)研究人员开始相(xiāng)信(xìn)暗物质的存在。科学家根据星系外恒星轨道的速度(dù)，估(gū)算(suàn)在星系当(dāng)中暗物质的(de)质(zhì)量(liàng)占整个(gè)星(xīng)系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解(jiě)释这个现象的原因。在(zài)一项(xiàng)新的研究当中，科(kē)学家们发现，几乎没有引力效应的遥远恒星之(zhī)间，也会出(chū)现速(sù)度(dù)上的微小差(chà)异(yì)。另外，天(tiān)文学家还发(fā)现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地球大约(yuē)2.5亿(yì)光年，大小和银河系不(bù)多，但是星系当(dāng)中存在(zài)的恒星数量却只(zhǐ)有(yǒu)银河系(xì)的千分(fēn)之一。

所以在理论上，该星系(xì)必(bì)须存在暗(àn)物(wù)质(zhì)，否则就会分崩(bēng)离(lí)析。但是科学家们使用(yòng)最先进的望远镜对(duì)其进(jìn)行了40个小时的详细测量之后，发现星系(xì)中的恒星运动是(shì)可以(yǐ)用(yòng)正常(cháng)的物质和(hé)力学定(dìng)律来(lái)解释(shì)的。那么又有人提出(chū)，也许该星系的暗(àn)物质，已经被附(fù)近(jìn)的(de)另一个大星系(xì)剥离了(le)。奇怪的是，它(tā)的附近没有(yǒu)任何星系存在。造成这些现象的除(chú)了暗(àn)物质(zhì)的(de)假说之(zhī)外，另一种可能就是人类(lèi)对引(yǐn)力的(de)理解还不(bù)够全(quán)面(miàn)，引力很可(kě)能在不同(tóng)尺度空间中的工作方式(shì)是不同的，这意味着在行星系尺度中的天体会沿着它们的(de)轨(guǐ)道，按照(zhào)我们所理解的(de)方式(shì)运动。但是上升到星系和星团(tuán)的(de)尺度，引力之间(jiān)的相(xiāng)互(hù)作(zuò)用则是不(bù)同的(de)方式(shì)。对于在星系团(tuán)之间(jiān)的相互作用，科(kē)学家还引入了外部场效应的概念，指(zhǐ)的是在数百万(wàn)光年(nián)的规(guī)模上，巨大的质量之间(jiān)会产(chǎn)生对(duì)彼此特殊的效果(guǒ)，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德(dé)理论成立，这意味着我们需(xū)要对(duì)现在的(de)物理定律进行修正，这(zhè)些发现也(yě)让(ràng)很多人认为暗(àn)物质假说理论就(jiù)此终结。但是在宇宙当中还有关于暗(àn)物质存在的其他的理论证(zhèng)据，这些理论证据是蒙德理论(lùn)所没法解(jiě)释的“引力透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光年的子弹星系团(tuán)，由两个碰(pèng)撞的星系(xì)团所组成，类(lèi)似这样的星团，它们大部分的普(pǔ)通质量都在星系的气体当中。当(dāng)星团以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞(zhuàng)的时候(hòu)，星际气(qì)体(tǐ)的相互作用就会(huì)导致温度的急剧升高(gāo)，速度大幅降低。所以在理(lǐ)论上，在碰撞之后，子弹星系团大部分的(de)质量(liàng)将位于所有这些气体(tǐ)所在(zài)的中间区(qū)域。那(nà)么我们通(tōng)过(guò)什么来验证它的质量区(qū)域到底是不(bù)是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太(tài)空(kōng)望远镜传回了(le)宇宙当(dāng)中第一(yī)张全彩的(de)高清(qīng)照(zhào)片(piàn)，在(zài)照片中我们可以明(míng)显地看到(dào)很多(duō)星系似(shì)乎被拉伸产(chǎn)生了巨大的形(xíng)变。其实(shí)这(zhè)些星(xīng)系本身并不是(shì)真的(de)被扭曲了，也不是韦伯望远镜出(chū)了什么问题，而是这样(yàng)极(jí)遥远的天体(tǐ)和我们(men)地球上(shàng)的观测者(zhě)之间。被一个(gè)质量超级巨大(dà)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)远星系的光都发生了扭曲(qū)。这个现象就是引力透镜效应(yīng)。这个巨大的天体(tǐ)可(kě)能是超大质(zhì)量(liàng)的黑洞或(huò)者是暗物质。

所以当人们对子弹(dàn)星系团观测的时候，发现它的大质(zhì)量(liàng)区域并不(bù)是(shì)在中间，而是在两(liǎng)侧。所以最好(hǎo)的解释方(fāng)法就(jiù)是(shì)当(dāng)星(xīng)团发生(shēng)全部的碰(pèng)撞时，可被观测到的质量(liàng)气体被(bèi)卡在了中(zhōng)间(jiān)，暗(àn)物(wù)质则(zé)直接通过了这个(gè)区域(yù)，并在两边形成了引力透(tòu)镜(jìng)。对(duì)子弹星系(xì)团的(de)引(yǐn)力透镜研究也被认为是暗物质存在的(de)迄今为止最好的理论证据。

除此(cǐ)之(zhī)外(wài)，还有来自宇宙当中(zhōng)最古老(lǎo)的(de)光。从宇宙(zhòu)大(dà)爆炸开始，38万年之后，可见光终于可以畅通(tōng)无(wú)阻地穿越在宇宙(zhòu)当中(zhōng)了(le)。经过了130多亿年之后(hòu)，这些光在宇宙(zhòu)空间背景上留(liú)下了各相同性(xìng)的微波辐射。其(qí)中红色的部(bù)分表示温度(dù)较高(gāo)的区域(yù)，蓝色则表示相对较冷(lěng)的区域，但(dàn)实际(jì)上它(tā)们(men)之间的温(wēn)差只有(yǒu)万(wàn)分之一(yī)。

科学(xué)家们通过对(duì)前景背景分(fēn)离(lí)后的二值图(tú)像进(jìn)行(xíng)连通域(yù)提取(qǔ)和标记之后发现，如果宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)没有暗物质，图(tú)形(xíng)看起来不应该是(shì)这样的，而随着暗(àn)物质的增加，一些峰(fēng)值的(de)幅度会减小，才(cái)变得(dé)看(kàn)起来“和谐”。为了(le)匹配宇宙微波背景(jǐng)辐(fú)射的测量值，我们需要的暗物质(zhì)大约(yuē)是(shì)普通(tōng)物(wù)质的5倍(bèi)。这个数字(zì)与解释星系当中(zhōng)恒(héng)星(xīng)运动所需要的暗物质(zhì)比(bǐ)例是一致的。这就(jiù)意味着。

用了一(yī)个简(jiǎn)单(dān)的理(lǐ)论框架，就很好地解释了很多不同的观(guān)测结果。而暗(àn)物质的本(běn)质就是(shì)宇宙当中存在(zài)着某种类型(xíng)的粒(lì)子，它(tā)们不参(cān)与任何(hé)其他的电磁(cí)作(zuò)用(yòng)，只通过(guò)引力来(lái)相互(hù)作(zuò)用。所以如果能够找到这种粒(lì)子(zi)的存在，就相当于找到(dào)了暗物质存(cún)在的实(shí)际(jì)证(zhèng)据。这种粒子(zi)到底是什么？科学(xué)家们已经提(tí)出了数十种的(de)假(jiǎ)想目标，而要(yào)寻找这些不同的目标粒(lì)子所需要的实(shí)验方式也不相同。在(zài)过(guò)去的几(jǐ)十年(nián)当中，人(rén)类(lèi)为(wèi)了寻(xún)找这些(xiē)看(kàn)不见(jiàn)、摸不(bù)到，几乎不会与(yǔ)常规物质相互作用的“暗物质”，科学家们已经(jīng)进行了超过50次的实验，却没有任何(hé)实质性的发现(xiàn)，除了一(yī)个(gè)地方，意大利的(de)格(gé)兰萨(sà)索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处的地下矿井当(dāng)中，藏着地球上最(zuì)大的地学实验室(shì)，这个实(shí)验(yàn)室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一(yī)直致力于(yú)寻(xún)找暗物质粒子的周期(qī)性(xìng)震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的科(kē)学家声(shēng)称观(guān)测(cè)到了某种信(xìn)号。经过了20多(duō)年的数(shù)据收(shōu)集，人们发现了一个有趣的事(shì)情(qíng)。探(tàn)测率会在每年的6月份达到(dào)峰(fēng)值，然后在11月降到最低，而且在(zài)20年当中每年都是一样(yàng)。一些(xiē)科学家认(rèn)为这(zhè)可能是(shì)河南省住房和城乡建设厅执业资格注册中心网站，河南住建厅执业资格注册中心电话人类(lèi)发现暗物质的第一个直接证据。

但是为(wèi)什么暗物质(zhì)会产生(shēng)周期性的年度(dù)信号呢？刚才我们讲了太阳(yáng)系正在以(yǐ)220公里(lǐ)/秒的速度围绕(rào)着银河系进行(xíng)移动，那么(me)如果(guǒ)暗物质存在宇宙当中，这意(yì)味着我们也在以这样的速度(dù)在穿越(yuè)着(zhe)暗物质流(liú)，这个(gè)过程中会产生(shēng)相(xiāng)应(yīng)的振荡，同时(shí)地球又以(yǐ)30公里(lǐ)/秒的(de)速度(dù)围(wéi)绕(rào)太(tài)阳进(jìn)行旋(xuán)转(zhuǎn)。所以有半年的(de)时间，地球围绕太阳的方向与太(tài)阳环绕银河系的方向是一(yī)致的，而(ér)另外(wài)半年则与之(zhī)相反。

而(ér)在6月份的时(shí)候(hòu)，地球与太阳的方向正好达到(dào)完全一(yī)致(zhì)，这是理(lǐ)论上地(dì)球穿越暗物质流(liú)最快的(de)时段(duàn)。而(ér)在11月份，又恰好达到(dào)了(le)最慢值(zhí)。尽(jǐn)管在实际的情况中，太阳系相对银(yín)河系的平面呈现了60度的倾斜(xié)，但是这并不影响这个(gè)理论的(de)有效性。

因此(cǐ)科学家认(rèn)为(wèi)这可以用(yòng)来(lái)解释，研究人(rén)员们所观(guān)测到的周(zhōu)期性(xìng)信号。当然也可能有其他的情况，造(zào)成这种(zhǒng)年度周期信号(hào)的差异也可能是温(wēn)度、湿度、土壤中的(de)水分(fēn)、高山上的积雪，甚(shèn)至连意大利(lì)游(yóu)客(kè)的数(shù)量(liàng)也(yě)符合这个周(zhōu)期的规律。

所(suǒ)以(yǐ)，科学家(jiā)们又在南半(bàn)球建(jiàn)立了(le)一个(gè)几乎相同的实验室，这里(lǐ)的(de)季节与之前的实验(yàn)室正(zhèng)好相反，而在这(zhè)里(lǐ)，地球穿过(guò)暗物质流的(de)运动特征(zhēng)和第一(yī)个实(shí)验室是(shì)一样的。

因(yīn)此，如(rú)果在(zài)这里可以得到相同的信(xìn)号，就可以(yǐ)成为暗物质所存在的非常有力的证据了。但是由于这(zhè)个实验(yàn)室(shì)刚刚建成不久，所以截至目前还(hái)无法提(tí)供相应的数据支(zhī)持。另外，在(zài)2025年，NASA将会(huì)发射(shè)一台(tái)新的(de)望远镜，这台太(tài)空望远镜叫做“南(nán)希格(gé)雷(léi)斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望(wàng)远镜相同(tóng)，但它(tā)的(de)宽视场仪器提(tí)供的视野(yě)是哈勃(bó)红外仪器的100倍。南(nán)希格雷斯罗曼太(tài)空望远镜(jìng)其中一(yī)个关键的(de)用(yòng)途就是探索暗物质背(bèi)后的奥(ào)秘，对(duì)于探测的结果，我们只(zhǐ)能拭目以(yǐ)待了(le)。费米实验室粒子(zi)天体物理中心(xīn)的科学(xué)家丹琥(hǔ)珀和贾森斯(sī)特芬研究(jiū)发(fā)现，如果暗物质存在，它们(men)极有(yǒu)可能拥有另(lìng)一(yī)种(zhǒng)神秘的效(xiào)应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生命(mìng)的诞生，或者说是生命进(jìn)化的(de)一个(gè)重(zhòng)要(yào)因素(sù)。

如果这一理论得到进一步的证实，那么遍布宇宙当中的(de)暗物质(zhì)会不会意(yì)味(wèi)着人类(lèi)并不(bù)孤单呢？或许(xǔ)在(zài)宇宙(zhòu)当中(zhōng)某个角落的行星上(shàng河南省住房和城乡建设厅执业资格注册中心网站，河南住建厅执业资格注册中心电话)，暗物质正在(zài)通过这(zhè)样的效应创造生命。当然(rán)，这些推(tuī)论(lùn)的大前提是要先找到暗物(wù)质存(cún)在的实际(jì)证据。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉得(dé)暗物(wù)质(zhì)到底(dǐ)存(cún)不存在呢？喜欢(huān)请点赞，你(nǐ)的支持(chí)是我更新的(de)动(dòng)力！

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