宇宙是“人为制(zhì)造”的(de)？为何会存在科学无法解释(shì)的(de)“暗物质(zhì)”？暗物质又(yòu)究(jiū)竟是什么？人类为了寻找暗物(wù)质存在的证据，科学家们在过去的几(jǐ)十年当(dāng)中(zhōng)进(jìn)行了(le)超过50次(cì)的(de)长期实验，但(dàn)是却没有发现(xiàn)任何的有效证据。除了一个地方，在(zài)1687年出版的(de)自然哲(zhé)学数学(xué)原理一书(shū)中，埃萨克牛(niú)顿发表了万有引力定律，它揭示了宇宙中天(tiān)体运动的(de)规律。往后的几百年来，当天文学家们发现某些天体(tǐ)运行轨道出现(xiàn)异常(cháng)，不符(fú)合万有引力定律的时候(hòu)，他(tā)们(men)就(jiù)会知道，周围一(yī)定有未知的(de)天体通过引力在摄动它的(de)轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒(lēi)维耶就通过天王星(xīng)运行轨道的异常，推(tuī)算并且发现了海王星的存在(zài)。另外，哈雷彗星、冥(míng)王星的发(fā)现都是(shì)应用万有(yǒu)引(yǐn)力(lì)定律所(suǒ)取得(dé)重大天文成就的例子。但是(shì)这些(xiē)发现都是(shì)在(zài)恒星系统的尺度当中，可当(dāng)我们(men)上升到星系或(huò)者是星(xīng)团的(de)尺(chǐ)度，事情就开始变(biàn)得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的(de)物理学家弗(fú)里茨(cí)兹威基正在(zài)研究和测量后发星系团的质量(liàng)。这是一个由(yóu)数千个星系所组成的巨大(dà)星系团，这些星(xīng)系被引力束缚在一起。测(cè)量星(xīng)系团的质量一般会(huì)使用(yòng436742开头是什么银行 归属地，436742开头是什么银行的卡)到两种方(fāng)法，当两种方(fāng)法结果一致，就可以确定其质量的范围。

第(dì)一种是获得其"光(guāng)度(dù)学的质(zhì)量(liàng)"，需要(yào)的数据是测量(liàng)各(gè)个星系的光度(dù)。

第二种是动(dòng)力学(xué)质量的计算，是利用光(guāng)谱红移(yí)测(cè)量星(xīng)系(xì)团中的各个星系相对于星系团的(de)运动(dòng)速度(dù)。当(dāng)测量结果出来之后(hòu)，兹(zī)威基彻底懵了，“动力学质量(liàng)”竟然是“光度学质(zhì)量”的400倍。这意味(wèi)着，后发座星系团有99%的质(zhì)量消失(shī)了，或者说(shuō)这99%的质(zhì)量(liàng)并不(bù)以可(kě)见光的形式所存在，我们无法看(kàn)到。最诡异的(de)是(shì)，在测量速度的过程(chéng)中(zhōng)，兹威(wēi)基(jī)发(fā)现星系团中很多星系的436742开头是什么银行 归属地，436742开头是什么银行的卡速(sù)度比理论(lùn)上要快得多，按照牛(niú)顿的运动学定(dìng)律，仅靠这些可见星系的(de)质量所产生的引力是无法将它们(men)束缚在(zài)星系团内的，它们早就(jiù)应(yīng)该被抛(pāo)出星系团(tuán)之外了(le)，除非有(yǒu)一(yī)种神(shén)秘的力量在(zài)起作用(yòng)，这种力量来源于(yú)某种隐形(xíng)的(de)物质(zhì)。

据此，兹维基提出(chū)了这(zhè)样部分不(bù)可见的暗(àn)质，它不发散光、吸光(guāng)、反射光，但是它们却占据着宇宙(zhòu)中绝(jué)大部分(fēn)的质(zhì)量。只是当时的人们对这样的一种说法不(bù)屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗(àn)物质”这个(gè)词才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在(zài)观(guān)测仙女(nǚ)座星系中的恒星运动。理(lǐ)论上来说，距(jù)离(lí)中心越远(yuǎn)的恒(héng)星在(zài)其轨道上(shàng)的(de)运行(xíng)速度就会越(yuè)慢。但是他们观测的(de)结果却(què)让人感到(dào)不可思议。

随着与中(zhōng)心距离的(de)增加，恒星的旋转速度几乎保持不(bù)变。可是根据牛顿的万(wàn)有引(yǐn)力定律，在星系当中如果没有足够大的质量(liàng)来吸引(yǐn)它们，这些(xiē)外(wài)围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基(jī)于这种现象，科学家们会使用一种相对标(biāo)准的方法来解释暗(àn)物质(zhì)的存(cún)在，这种(zhǒng)方(fāng)法就是测(cè)量星系当中气体在X轴(zhóu)上(shàng)距离星系中心(xīn)的距离，以及在Y轴上气体(tǐ)的(de)旋转速度。如果出现异常的结果，就(jiù)认为(wèi)是由暗物质的(de)力(lì)量进入其中(zhōng)。

于是科学家们通过射(shè)电望远(yuǎn)镜测量了距(jù)离星系中心更远距(jù)离的(de)氢元素，发(fā)现它(tā)们的旋转速度并(bìng)不符合牛顿的力学定(dìng)律。我们(men)的太阳系也不例外，太阳系位于银河系的第三(sān)悬臂之(zhī)上，距(jù)离银河系中心(xīn)2.6万(wàn)光年，根据万有引(yǐn)力定律进行计算，太阳系的运行速度应(yīng)该是160千米(mǐ)/秒，但实际上，太阳系(xì)正在以(yǐ)220千米/秒的(de)速度围(wéi)绕(rào)银河系旋转，这个实际速(sù)度远(yuǎn)远大于理论(lùn)速度，那么产生(shēng)以上这种向心加速度的(de)原因(yīn)很可能就是存在(zài)着一种我们看不(bù)到(dào)的物质，是这些暗物质的引力(lì)效应将星系聚集(jí)在(zài)了一起。

也是从这时开始，越来越多的研究人员开始相信暗物质的存(cún)在。科学家根据星系(xì)外(wài)恒星轨道的速度(dù)，估算在(zài)星系当(dāng)中暗物质的质量占整个星(xīng)系质(zhì)量(liàng)的85%。但是，暗物质并不(bù)是唯一可以解释这个现象(xiàng)的原因(yīn)。在一项新的研究当中，科学家们发现，几(jǐ)乎(hū)没(méi)有引力效应(yīng)的遥(yáo)远恒(héng)星之间，也(yě)会(huì)出现速度上(shàng)的微小差异。另(lìng)外，天文学(xué)家还发现了一个反常的星系(xì)，叫(jiào)做Agc114905。这个(gè)星系(xì)距离地(dì)球大约2.5亿光年，大小和(hé)银河系不多，但是星系当中存(cún)在的恒星数量(liàng)却只有(yǒu)银河系的(de)千(qiān)分之(zhī)一。

所(suǒ)以在理论上，该星系必须存在暗物(wù)质，否则(zé)就会分(fēn)崩离(lí)析。但(dàn)是科(kē)学家们使用最先进的(de)望远镜对其(qí)进(jìn)行(xíng)了40个小时(shí)的详细测量之后，发(fā)现星系中的恒星运动是可以用正常的物质和力(lì)学定律(lǜ)来解释的。那(nà)么(me)又有人提(tí)出，也许(xǔ)该星系(xì)的暗物质，已经被附近的(de)另(lìng)一个大星系(xì)剥离(lí)了。奇怪的是，它(tā)的附(fù)近没有任何星系存在。造成这(zhè)些现象(xiàng)的除了暗物质的假(jiǎ)说之外，另(lìng)一种可能就是人(rén)类(lèi)对引力的(de)理解还不(bù)够全面，引(yǐn)力(lì)很可能(néng)在不同尺度空间中的工(gōng)作方式是不同(tóng)的(de)，这意味着在(zài)行(xíng)星系尺度中(zhōng)的天体会(huì)沿着它(tā)们的轨道，按照我们所(suǒ)理解(jiě)的方(fāng)式运动。但是上升(shēng)到星系(xì)和星团的尺度，引力之(zhī)间的相(xiāng)互(hù)作用则(zé)是不同的方式。对于在星系团之间的(de)相互作用，科学家还(hái)引入(rù)了外部(bù)场效应(yīng)的概念，指的是(shì)在数百(bǎi)万光年的规模上，巨大(dà)的(de)质量之(zhī)间会产生对彼此特殊(shū)的(de)效果，这(zhè)个理论(lùn)叫做MOND蒙德(dé)理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成立，这意味(wèi)着(zhe)我们(men)需要对现(xiàn)在的物理定律进行(xíng)修(xiū)正，这些发现也(yě)让很(hěn)多人认为暗物质假说理论就此终结。但是在宇宙(zhòu)当中(zhōng)还有关于暗物质(zhì)存在(zài)的其他的(de)理论(lùn)证据，这些(xiē)理论证据(jù)是蒙德理论所没法解(jiě)释的“引力透镜”。

径向距离为(wèi)37亿(yì)光(guāng)年的子(zi)弹星系团，由两个(gè)碰撞的星(xīng)系团所组(zǔ)成，类(lèi)似(shì)这(zhè)样的(de)星(xīng)团，它们大(dà)部分(fēn)的普(pǔ)通质量都在星系的气体(tǐ)当中。当(dāng)星团(tuán)以1000万公里/小(xiǎo)时发(fā)生碰撞的(de)时候，星际气体的相互作用就会导致温度的急剧升高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系团(tuán)大部分的质(zhì)量(liàng)将位(wèi)于所(suǒ)有这些气体(tǐ)所在的中间区(qū)域。那么我们通过(guò)什么来(lái)验证它(tā)的(de)质量区(qū)域到底是(shì)不是集中在(zài)中间(jiān)呢？前不(bù)久，詹姆斯(sī)韦(wéi)伯太空望(wàng)远镜传回了宇宙当中第一张(zhāng)全彩的高清照片(piàn)，在照片中我们可以(yǐ)明显地(dì)看到很多星系似乎被拉伸产(chǎn)生(shēng)了巨大的形变。其(qí)实这些星系本(běn)身并不(bù)是真的(de)被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么(me)问题，而是这样极遥远(yuǎn)的天体和(hé)我们地球上的观测者之间。被一个(gè)质量超级(jí)巨(jù)大的天体遮挡，这个超大质(zhì)量的东(dōng)西的(de)引力，会(huì)使身后(hòu)更遥远星系的光都发生(shēng)了扭曲。这个现象就是引力透(tòu)镜效应(yīng)。这个(gè)巨大的天(tiān)体(tǐ)可(kě)能(néng)是超(chāo)大质量的黑洞或(huò)者是(shì)暗(àn)物质。

所以(yǐ)当人们对(duì)子(zi)弹星系团(tuán)观测的(de)时(shí)候，发现(xiàn)它的(de)大质(zhì)量(liàng)区域(yù)并(bìng)不(bù)是在中间，而是在两侧。所以最好的(de)解释方法就是当(dāng)星团发生全(quán)部的碰撞时(shí)，可被(bèi)观测到(dào)的质量气体被卡(kǎ)在了中(zhōng)间，暗物质(zhì)则直(zhí)接通过了这个区(qū)域，并在两边形成了(le)引力透镜。对(duì)子(zi)弹(dàn)星系(xì)团的引力(lì)透镜研究也被(bèi)认(rèn)为是(shì)暗物质存在(zài)的(de)迄今为止最好的理(lǐ)论证据(jù)。

除此(cǐ)之外，还有(yǒu)来自宇(yǔ)宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年(nián)之后(hòu)，可见光终(zhōng)于可以畅通无阻地穿越在宇(yǔ)宙当(dāng)中了。经(jīng)过了130多(duō)亿年之后，这些光在宇宙空间背景上留下(xià)了(le)各相同(tóng)性的微波辐射。其中红(hóng)色的部(bù)分(fēn)表示温度较高的区域，蓝色则表示相对(duì)较冷的(de)区域，但实际上它们之间的温差只有万分之一。

科学(xué)家们通过(guò)对前景背景分离(lí)后的二值图像进(jìn)行连(lián)通域提取和标记之后发现，如果宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)没有暗(àn)物质，图(tú)形看(kàn)起(qǐ)来不应(yīng)该是这样的(de)，而(ér)随(suí)着暗物质的增加，一些峰值的幅度会减小(xiǎo)，才(cái)变(biàn)得看起来“和(hé)谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微波背景辐射的(de)测量值，我们(men)需(xū)要(yào)的暗物质(zhì)大约是普(pǔ)通物质的5倍。这(zhè)个数(shù)字与解(jiě)释星系当(dāng)中(zhōng)恒(héng)星(xīng)运动所需要的暗物质比例(lì)是一(yī)致的。这就意味(wèi)着。

用(yòng)了一(yī)个简单的理(lǐ)论框架(jià)，就很好地解释(shì)了很多不同的(de)观测(cè)结(jié)果。而(ér)暗物质的(de)本质就是宇宙当中存(cún)在(zài)着(zhe)某种类型的粒子，它们不参与(yǔ)任何其他的电磁作用，只通(tōng)过引力来相(xiāng)互作用(yòng)。所以(yǐ)如果能够找到这种粒子(zi)的存在，就相当(dāng)于找到了暗物(wù)质(zhì)存(cún)在的实际证据。这种(zhǒng)粒子到底是什么？科学(xué)家们已经(jīng)提出了数十种的假想(xiǎng)目标(biāo)，而(ér)要寻找这些(xiē)不同的目标粒子所需要的实验方式也不相同(tóng)。在过(guò)去的几十年(nián)当中，人类为了寻找(zhǎo)这些看(kàn)不见(jiàn)、摸不到，几乎不(bù)会与(yǔ)常规物质相(xiāng)互(hù)作用的“暗物质”，科学(xué)家(jiā)们已经进行了超(chāo)过50次(cì)的实验，却没有(yǒu)任何(hé)实质(zhì)性的发现，除了一个地方，意(yì)大利的格兰(lán)萨索(suǒ)山，隶(lì)属(shǔ)于阿尔卑斯(sī)山脉(mài)。

在山下1400米处的地(dì)下矿井当(dāng)中，藏(cáng)着地球(qiú)上最(zuì)大的(de)地(dì)学实(shí)验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高(gāo)的探测(cè)器，一直(zhí)致力(lì)于寻找暗物质粒(lì)子的周(zhōu)期性震荡。

自(zì)1997年以来(lái)，这里(lǐ)的科学家声(shēng)称观测到了某种(zhǒng)信(xìn)号。经过了20多年的数据收集，人们(men)发现了一个有趣的(de)事情。探测(cè)率会在每年的6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而且(qiě)在(zài)20年当(dāng)中每(měi)年都是一样(yàng)。一(yī)些科学家认为这可能是人类发现暗物质的第一(yī)个直接(jiē)证据。

但是为什么暗物质会产(chǎn)生周期(qī)性(xìng)的年度信号呢？刚才我们(men)讲了(le)太阳系正在以(yǐ)220公里/秒的速度围(wéi)绕着银河系进行移动，那么如果暗(àn)物质(zhì)存在(zài)宇宙当中，这(zhè)意味着我们也在(zài)以这样的速度在(zài)穿(chuān)越着暗(àn)物质流，这个过程(chéng)中会(huì)产生相(xiāng)应的振荡(dàng)，同时地球又(yòu)以30公里/秒(miǎo)的速度(dù)围绕(rào)太阳进行(xíng)旋转(zhuǎn)。所以有半年的时间，地球围绕太阳的方向与太阳环(huán)绕(rào)银河系的方(fāng)向是一致的(de)，而(ér)另外(wài)半年则与之相(xiāng)反。

而在6月份(fèn)的时候(hòu)，地球与太阳(yáng)的方向正好(hǎo)达(dá)到完全一(yī)致，这是理论上地球穿越暗物质流最快的时(shí)段。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在实际的情况中，太阳系相对银(yín)河系的平(píng)面(miàn)呈(chéng)现了60度的(de)倾斜，但是这并不影响这个理(lǐ)论的有效性。

因此(cǐ)科学家(jiā)认为这可以用来(lái)解释，研(yán)究人员们所观测(cè)到的(de)周期(qī)性信(xìn)号。当然也可能(néng)有其他(tā)的(de)情(qíng)况，造成这种年度周期信号的(de)差异也可能是温度、湿度、土(tǔ)壤中的水分(fēn)、高山上(shàng)的积雪，甚至(zhì)连意(yì)大(dà)利游(yóu)客的数量(liàng)也符合这个周期(qī)的规律(lǜ)。

所(suǒ)以，科学家们(men)又在南半球建(jiàn)立了一个几乎相同的实验室，这里的季节与之前的实验(yàn)室正好相反，而在这里，地球穿过暗物质流(liú)的(de)运动特征和(hé)第一个实验室是(shì)一样的。

因此，如(rú)果(guǒ)在这里可以得到相(xiāng)同的信号(hào)，就可(kě)以成为暗物(wù)质(zhì)所(suǒ)存(cún)在的非常有(yǒu)力的证(zhèng)据了。但是由于(yú)这个实验室刚(gāng)刚建成不久，所以(yǐ)截至目(mù)前还无法提(tí)供相应的数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射(shè)一(yī)台(tái)新的望(wàng)远镜，这台太空望远镜(jìng)叫做“南希格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但(dàn)它的(de)宽视场仪(yí)器提供(gōng)的视野(yě)是哈勃(bó)红外(wài)仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼(màn)太(tài)空望远镜其中一个关键的用(yòng)途就是(shì)探索(suǒ)暗物(wù)质背后的(de)奥秘，对于探测(cè)的结果(guǒ)，我们只能拭目以待了(le)。费米实验室粒子天体物(wù)理中心(xīn)的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研(yán)究发现，如果暗物质存在，它们(men)极有可能拥有另一种神秘的效应，这种暗物质效(xiào)应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说(shuō)是生命进化(huà)的一个(gè)重要(yào)因(yīn)素。

如果(guǒ)这一理论得到进一步(bù)的(de)证实，那么遍(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(wù)质正在通过这样的(de)效应(yīng)创(chuàng)造生命。当然(rán)，这些推论的大前提是要先(xiān)找到(dào)暗物质存在(zài)的实际(jì)证据。那么小(xiǎo)伙伴们，你们(men)觉得暗(àn)物质到底(dǐ)存不存(cún)在(zài)呢？喜欢请点赞，你的(de)支持是(shì)我更新的(de)动力！

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