宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学无法解释的“暗物(wù)质”？暗物质又(yòu)究竟是什么？人类为了寻找暗物质存在的证(zhèng)据(jù)，科学家们(men)在过去的几十(shí)年(nián)当中进行了超过(guò)50次(cì)的长期(qī)实验(yàn)，但是却没有发现任何的有效证据(jù)。除了一个地方，在(zài)1687年出版的自然(rán)哲学数学原(yuán)理一书中(zhōng)，埃萨克牛(niú)顿发(fā)表了(le)万有引力定律(lǜ)，它揭示了宇(yǔ)宙中天体运动的(de)规律。往后的(de)几百年(nián)来，当天文(wén)学家们发现某些天(tiān)体(tǐ)运行轨道(dào)出(chū)现异常，不符合万有引力定(dìng)律的时候，他(tā)们就会知道，周围一定有(yǒu)未知的天体通过引力(lì)在摄动它的(de)轨道。比如(rú)在1846年(nián)，奥本勒维耶就通(tōng)过天(tiān)王星运行(xíng)轨道的异常(cháng)，推算(suàn)并且(qiě)发现了海王星(xīng)的存(cún)在。另外，哈雷(léi)彗星(xīng)、冥王(wáng)星的发现(xiàn)都(dōu)是应用万有引力(lì)定律所取(qǔ)得重大天文成就的例子(zi)。但是这(zhè)些发现都是在恒星系统的尺(chǐ)度当中，可当(dāng)我们上升到星系或者是星团的尺度，事情(qíng)就开(kāi)始变得诡异了(le)。

1933年，瑞(ruì)士的物理学(xué)家(jiā)弗(fú)里茨兹威基正(zhèng)在研究和(hé)测量后发(fā)星系团(tuán)的(de)质量。这是(shì)一个由数千(qiān)个星系所组(zǔ)成的巨大(dà)星系团(tuán)，这些(xiē)星(xīng)系被引力(lì)束缚在(zài)一起(qǐ)。测(cè)量(liàng)星系团的(de)质量一般会使用到两(liǎng)种方法，当两(liǎng)种方法结果(guǒ)一致，就(jiù)可以确定其质量(liàng)的范围。

第一(yī)种(zhǒng)是获得其"光度学的质量"，需(xū)要的数(shù)据是(shì)测(cè)量各(gè)个星系的(de)光(guāng)度。

第二种(zhǒng)是动力学质(zhì)量的计算(suàn)，是利用光(guāng)谱(pǔ)红(hóng)移测量星(xīng)系团中的(de)各个星系相对于星系团的运动速度。当(dāng)测(cè)量结果出(chū)来之后，兹(zī)威基彻底懵了，“动力(lì)学(xué)质量”竟(jìng)然(rán)是“光(guāng)度学质量(liàng)”的400倍。这(zhè)意味着，后(hòu)发(fā)座星系团有(yǒu)99%的质量消(xiāo)失了，或(huò)者(zhě)说这99%的质量(liàng)并不以可(kě)见光的形式(shì)所存在，我们无法(fǎ)看到。最诡异的是，在测(cè)量速度的过程(chéng)中，兹威(wēi)基发现星系团(tuán)中很(hěn)多星系的速度比理论上要快得(dé)多，按照牛顿的运(yùn)动学(xué)定律(lǜ)，仅(jǐn)靠这些(xiē)可见星系的质(zhì)量所产生的(de)引力是无(wú)法将(jiāng)它们束(shù)缚在星(xīng)系团内的，它们(men)早(zǎo)就应该(gāi)被抛出星系团(tuán)之外了，除非有一种神秘的(de)力量在起作用，这(zhè)种力量来源于某种(zhǒng)隐(yǐn)形的(de)物(wù)质(zhì)。

据(jù)此(cǐ)，兹维基提出了这样部分不可(kě)见的暗质，它(tā)不(bù)发散(sàn)光、吸(xī)光(guāng)、反射光，但(dàn)是(shì)它们(men)却占据着宇宙中绝大部分(fēn)的质(zhì)量(liàng)。只(zhǐ)是(shì)当(dāng)时的人(rén)们对这样的一(yī)种说法不屑一(yī)顾。

直到40年(nián)之后(hòu)，“暗物质”这(zhè)个词才再一次(cì)出现(xiàn)。天(tiān)文学家维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在观(guān)测仙女座星系中(zhōng)的恒星运动。理(lǐ)论上(shàng)来说，距离中心(xīn)越远的恒星在其轨道上(shàng)的运行速(sù)度就会越慢(màn)。但是他们(men)观测的结果却让(ràng)人感到不可思议。

随着(zhe)与中心距离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是(shì)根(gēn)据牛顿的万有引力定律，在星系当中如果没(méi)有足够大(dà)的(de)质量(liàng)来吸引它们，这些外围的恒(héng)星早就被甩到宇(yǔ)宙当中了。基于(yú)这种现象，科学家(jiā)们会使(shǐ)用一种相对标准的方法来解释(shì)暗物质的存在，这种方法就是测量星系当中气体在X轴上距离星系中(zhōng)心的距离，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋转速度。如(rú)果出现异常的(de)结果(guǒ)，就认为是由(yóu)暗物质的(de)力量(liàng)进(jìn)入其中。

于是科(kē)学家们(men)通过射电(diàn)望远镜测量(liàng)了(le)距离(lí)星系中心更远距(jù)离的氢元素，发现它(tā)们的旋转速(sù)度并不(bù)符(fú)合牛顿(dùn)的力学定律。我们的太阳系也不例外，太(tài)阳(yáng)系位于银河系的第(dì)三(sān)悬臂(bì)之上，距离银河系(xì)中心(xīn)2.6万光年，根据(jù)万有引力定律进行(xíng)计算，太(tài)阳系(xì)的运行速度(dù)应该是160千(qiān)米/秒，但(dàn)实际(jì)上，太阳(yáng)系正(zhèng)在以220千米/秒的(de)速(sù)度(dù)围绕银(yín)河系旋转(zhuǎn)，这个(gè)实际(jì)速度远远大于(yú)理论(lùn)速度，那(nà)么(me)产生以上这种向心加速(sù)度的(de)原(yuán)因很(hěn)可(kě)能(néng)就(jiù)是(shì)存(cún)在着一种我们看不到的物质(zhì)，是这些暗物质的(de)引力效应将星(xīng)系聚集在了一起。

也(yě)是从(cóng)这时开(kāi)始，越来(lái)越多的研究(jiū)人员开始相(xiāng)信暗物质的存在。科学家根(gēn)据星系外(wài)恒星轨道的速度，估算在星系当中暗(àn)物质的质量占整(zhěng)个(gè)星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以(yǐ)解(jiě)释这个现象的原因(yīn)。在一项新的研究当中，科学家(jiā)们(men)发现，几乎(hū)没有引(yǐn)力效应的遥远恒星之间，也(yě)会出现速度上(shàng)的(de)微小差异。另外，天文学家还(hái)发(fā)现了一(yī)个(gè)反常(cháng)的(de)星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距(jù)离地球大(dà)约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银(yín)河系(xì)不多，但是星系当中(zhōng)存(cún)在的恒星数量却只有(yǒu)银河系的千分(fēn)之一。

所以(yǐ)在(zài)理论上，该星系必须存在暗物质，否则就(jiù)会(huì)分崩离(lí)析。但是科学家们使(shǐ)用最先进的望(wàng)远镜对其进行了40个(gè)小(xiǎo)时的详细测量之后(hòu)，发(fā)现星系中的恒星运动是可以用正常的物(wù)质(zhì)和力学定律来解释(shì)的。那么又(yòu)有人提出(chū)，也许该(gāi)星系的(de)暗物质，已经被附近的另一(yī)个大星系剥(bō)离了。奇(qí)怪(guài)的是，它的附(fù)近没有(yǒu)任何星系存在。造成这些现象的除了暗物(wù)质的假说之外，另(lìng)一种可能就是人(rén)类对引力的(de)理解(jiě)还不(bù)够全面，引(yǐn)力很可能在不(bù)同(tóng)尺(chǐ)度空(kōng)间中的工作方式是不(bù)同的，这意味着(zhe)在行星系尺度中的天体会沿着它(tā)们的轨道(dào)，按照我们(men)所理解(jiě)的方式运动(dòng)。但是上升到星系和星团的(de)尺度，引力之间(jiān)的相互作用则(zé)是(shì)不同的方式。对于在星系团之间的相互作用，科学家(jiā)还(hái)引入了外部场效(xiào)应(yīng)的(de)概(gài)念，指的是在数(shù)百万光(guāng)年的规模上(shàng)，巨大的质量(liàng)之间会产生对彼此(cǐ)特殊(shū)的(de)效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙(méng)德理论成立(lì)，这意味着(zhe)我们(men)需要对现在(zài)的物理定律进行修正，这些发现(xiàn)也让(ràng)很多人认为(wèi)暗(àn)物质(zhì)假(jiǎ)说理论就此终结。但(dàn)是在宇宙当(dāng)中还有关于暗物质(zhì)存在的其他的理论证(zhèng)据，这些(xiē)理论证(zhèng)据是蒙德理论所没法解释(shì)的(de)“引力透镜”。

径向(xiàng)距离为37亿光年的子弹星(xīng)系团，由两个碰撞(zhuàng)的星系(xì)团所组(zǔ)成，类似这样(yàng)的星团，它们大部分的(de)普通(tōng)质量都在星系的气(qì)体当中(zhōng)。当星团以1000万公里/小时发(fā)生碰撞的时候，星际气体的相互作(zuò)用就会导致温度的急剧(jù)升高(gāo)，速度(dù)大幅降低(dī)。所(suǒ)以在理论上，在碰撞之后，子弹(dàn)星系团大部分的质量将位于所有这些气(qì)体所(suǒ)在的中间区域。那么我们通过什么来验证(zhèng)它的质(zhì)量区域到底是不是(shì)集(jí)中(zhōng)在中间呢(ne)？前(qián)不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜传回了宇(yǔ)宙当(dāng)中第一张全彩(cǎi)的高清照片，在照片中我们(men)可以明显(xiǎn)地(dì)看到(dào)很多星系似(shì)乎被拉伸产(chǎn)生了巨大的形变。其(qí)实这(zhè)些星系本(běn)身并不是(shì)真的被扭(niǔ)曲(qū)了，也不(bù)是(shì)韦伯望远镜(jìng)出了什么问题，而是这样极(jí)遥(yáo)远的(de)天(tiān)体和我们地球(qiú)上的观测者之间(jiān)。被一个质量(liàng)超级(jí)巨大的天体(tǐ)遮挡，这个超大(dà)质量的东西的引力，会使身后更遥远星系的光(guāng)都发生了扭曲。这个现象(xiàng)就是引(yǐn)力透镜效应。这个巨大的(de)天(tiān)体可能是超大质量(liàng)的黑洞或者是(shì)暗物质。

所以当人们对子(zi)弹(dàn)星系团观测的时候，发现(xiàn)它的(de)大质(zhì)量区域并不是在中间(jiān)，而(ér)是在两侧。所(suǒ)以(yǐ)最(zuì)好的解释方法(fǎ)就是当星团发生全部的碰撞时，可被观测(cè)到(dào)的质(zhì)量(liàng)气体被卡在了(le)中间，暗(àn)物质则直接通(tōng)过了这个区(qū)域(yù)，并(bìng)在两(liǎng)边形(xíng)成了(le)引力透镜(jìng)。对子弹(dàn)星(xīng)系团的引力透镜研(yán)究也被认为是暗物质存在的迄今为(wèi)止最好的理论(lùn)证据。

除此(cǐ)之(zhī)外，还有来自(zì)宇宙(zhòu)当中(zhōng)最古老的光。从宇(yǔ)宙大(dà)爆炸(zhà)开始(shǐ)，38万年(nián)之后，可见光(guāng)终于可以(yǐ)畅通无阻地(dì)穿越在宇宙当中了。经过了(le)130多亿(yì)年之后，这些光在宇宙空(kōng)间背景(jǐng)上留(liú)下(xià)了各(gè)相(xiāng)同(tóng)性的微波辐射(shè)。其中红(hóng)色的(de)部分表示温(wēn)度较高的区域，蓝色则表示相(xiāng)对较冷(lěng)的(de)区域，但实际(jì)上它们之间的温差(chà)只有(yǒu)万分(fēn)之一。

科(kē)学家们通过对前(qián)景(jǐng)背景分离后的二值图像进行连通域(yù)提取和标记之后发现(xiàn)，如果宇宙当中(zhōng)没(méi)有暗(àn)物质，图形看起来不应该(gāi)是这(zhè)样的(de)，而随着暗物(wù)质(zhì)的增(zēng)加，一些峰值的幅度(dù)会减小(xiǎo)，才(cái)变得看起来(lái)“和谐”。为(wèi)了匹配(pèi)宇宙(zhòu)微波背景辐射的(de)测量值，我们需要的暗物质大约是普通物质的5倍。这个数字与解释星系当中(zhōng)恒星运动所需要的暗(àn)物质比例是(shì)一(yī)致的。这(zhè)就意味着。

用了一个简单的理论框架，就很好地解释了很多不(bù)同的观测结果。而暗物质的本质就是宇宙(zhòu)当(dāng)中存在着某(mǒu)种类型(xíng)的(de)粒子，它们不(bù)参与任何其他的电磁作用(yòng)，只通过引力(lì)来相(xiāng)互(hù)作用。所(suǒ)以如(rú)果能(néng)够找到这种粒子(zi)的(de)存在(zài)，就相当(dāng)于找到了暗物质存在的(de)实际证据。这(zhè)种(zhǒng)粒子到(dào)底(dǐ)是什么(me)？科学家们已(yǐ)经(jīng)提出了数十种的假想目(mù)标，而要寻找(zhǎo)这(zhè)些不同(tóng)的目标粒(lì)子(zi)所需(xū)要的(de)实验方式也不相同(tóng)。在过去的几(jǐ)十年(nián)当中(zhōng)，人类为了寻找(zhǎo)这(zhè)些看不见、摸(mō)不到，几乎(hū)不会与(yǔ)常(cháng)规(guī)物质相互(hù)作(zuò)用的“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次的实验(yàn)，却没(méi)有任何实质性的发现，除了一个地方，意大利的格兰萨(sà)索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下(xià)1400米处的(de)地下矿井当中，藏(cáng)着(zhe)地(dì)球上(shàng)最大的(de)地学实(shí)验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一(yī)个三层楼高的探测(cè)器，一直致力于寻找暗物质粒子的周期性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观测到(dào)了某种信号。经过了20多(duō)年的数据收集，人们发现了一个有趣的事情。探测率会(huì)在每年的6月份达到峰值(zhí)，然后在11月降(jiàng)到最(zuì)低(dī)，而且在20年当中每(měi)年都是一(yī)样中国允许士兵投降吗 如果打仗了警察用上吗。一些(xiē)科学家认为(wèi)这可能是人类发(fā)现(xiàn)暗物质(zhì)的第一(yī)个直接证(zhèng)据。

但是(shì)为什么暗(àn)物质(zhì)会产生(shēng)周(zhōu)期性的年(nián)度信号呢？刚(gāng)才我们讲了(le)太(tài)阳系正在以220公里/秒的速度围绕着银河系进(jìn)行移动(dòng)，那么如果(guǒ)暗物(wù)质(zhì)存在宇(yǔ)宙当(dāng)中，这意味着我(wǒ)们(men)也在以这样的速(sù)度在穿越(yuè)着暗物质流，这个(gè)过程(chéng)中会产生相应的振荡，同时地球又(yòu)以30公里/秒的速度围绕太阳(yáng)进行旋转。所以有半年的时(shí)间(jiān)，地球围(wéi)绕太阳的方向与(yǔ)太阳(yáng)环(huán)绕银河系的方向是一致(zhì)的，而另(lìng)外半(bàn)年(nián)则(zé)与之(zhī)相反。

而在6月份的时(shí)候，地球与太阳的(de)方(fāng)向正好达到完(wán)全一致，这是(shì)理(lǐ)论上地球穿越暗物(wù)质流最(zuì)快的时段。而在11月份(fèn)，又恰好达(dá)到了最(zuì)慢值。尽管在(zài)实际的情况中，太阳(yáng)系相对银河系(xì)的平(píng)面呈现了60度的倾斜(xié)，但是(shì)这并不影响这个理论的有效性。

因此(cǐ)科学家(jiā)认为(wèi)这可以(yǐ)用来解释(shì)，研究(jiū)人员们(men)所观(guān)测到(dào)的周期性信号。当然也可能有其他的情况，造成这(zhè)种(zhǒng)年度周期信号的差异(yì)也可能(néng)是温度、湿度、土(tǔ)壤(rǎng)中的(de)水分、高山上的积雪(xuě)，甚至(zhì)连意大利游客(kè)的数量也符(fú)合这个周期的(de)规(guī)律。

所以(yǐ)，科学家们又(yòu)在南半球建立(lì)了一个几乎相同的实(shí)验室，这里的(de)季节与之前(qián)的实验室正(zhèng)好相反，而在这里，地球(qiú)穿过(guò)暗物质流的运动特征和(hé)第一个(gè)实验室是一样的。

因此，如果在这里(lǐ)可以得到相同的(de)信号，就可(kě)以(yǐ)成(chéng)为暗物质所存在的非常有力的(de)证(zhèng)据(jù)了。但是由(yóu)于(yú)这个实验室刚刚建(jiàn)成不久，所以截至(zhì)目前还无法提供(gōng)相应的(de)数(shù)据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的望远镜，这台(tái)太空(kōng)望远(yuǎn)镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提供的视野(yě)是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南(nán)希格雷(léi)斯罗曼太(tài)空(kōng)望(wàng)远镜其(qí)中(zhōng)一(yī)个关键的用(yòng)途就是探索暗物(wù)质背后的(de)奥秘，对(duì)于探测的(de)结果(guǒ)，我们只能拭目以(yǐ)待了。费米(mǐ)实验室粒(lì)子(zi)天体(tǐ)物理中心的科学家丹琥珀和(hé)贾森斯特芬研究发现(xiàn)，如果暗(àn)物(wù)质(zhì)存在，它(tā)们极(jí)有可能拥(yōng)有另(lìng)一(yī)种神秘的效(xiào)应，这种(zhǒng)暗物(wù)质效(xiào)应，会支持宇宙当中生(shēng)命的诞生，或者说是(shì)生命进化的一个重要(yào)因(yīn)素。

如果这一理论得到进(jìn)一(yī)步的证实，那么遍(biàn)布宇(yǔ)宙当中(zhōng)的暗物(wù)质会不会(huì)意味着(zhe)人类并(bìng)不孤单呢？或(huò)许(xǔ)在宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)某个(gè)角落的(de)行星上，暗(àn)物(wù)质(zhì)正在通过这样的效应创造生(shēng)命。当然，这(zhè)些推论的大前(qián)中国允许士兵投降吗 如果打仗了警察用上吗提是要先(xiān)找到(dào)暗物(wù)质存(cún)在的实际证(zhèng)据。那(nà)么小伙伴们，你们觉得暗物质(zhì)到(dào)底存不(bù)存在呢(ne)？喜欢请点赞，你(nǐ)的支(zhī)持是我更新的动力(lì)！

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