宇宙是“人(rén)为制造(zào)”的？为(wèi)何会存在科(kē)学无法解释的“暗(àn)物质”？暗物质又(yòu)究竟是什么？人类为了寻找暗(àn)物质(zhì)存在的证据，科学家们在过(guò)去(qù)的几十(shí)年当中(zhōng)进行了超过50次的长(zhǎng)期实验，但是却没(méi)有发(fā)现任(rèn)何的有效(xiào)证据。除了一个地(dì)方，在1687年出版(bǎn)的(de)自然哲(zhé)学数学原理一(yī)书中，埃萨克(kè)牛顿发表(biǎo)了万有引力(lì)定律，它(tā)揭示了(le)宇宙中天体(tǐ)运动的(de)规律。往后(hòu)的几百年来，当不可以瑟瑟哦是什么意思，不可以瑟瑟哦是什么意思不可以瑟瑟哦的表情包天文学(xué)家们发(fā)现某些天(tiān)体运行(xíng)轨(guǐ)道出(chū)现异常，不(bù)符合万有(yǒu)引力定律的时(shí)候，他们(men)就会知道，周围一定有未知的天体通(tōng)过引力在摄动它(tā)的轨道。比如在1846年，奥(ào)本勒维耶就通(tōng)过天(tiān)王(wáng)星运(yùn)行(xíng)轨道的异(yì)常，推算并且(qiě)发现了(le)海(hǎi)王星的(de)存在(zài)。另外(wài)，哈雷(léi)彗(huì)星、冥王(wáng)星的发现(xiàn)都是应用万有引力(lì)定律所取得重大天文(wén)成就的例(lì)子。但(dàn)是这些发(fā)现都是在恒星(xīng)系统的尺度当中，可当我们上升到星系(xì)或者是星团的尺度，事情就开(kāi)始(shǐ)变得诡异了(le)。

1933年，瑞士的物(wù)理(lǐ)学家(jiā)弗里茨兹(zī)威基正(zhèng)在研究(jiū)和测量后(hòu)发(fā)星系团的质(zhì)量。这是一个由(yóu)数千个星(xīng)系所组成(chéng)的巨(jù)大星系(xì)团，这些星系(xì)被(bèi)引力束缚在一起。测量星(xīng)系团的(de)质量一般会(huì)使用到两种方法，当两种方法结果一致，就可以(yǐ)确定其质(zhì)量的范围(wéi)。

第一种是获得其"光度学的质量"，需要的数据(jù)是测(cè)量各个星系的(de)光度。

第二种是动(dòng)力学质(zhì)量的计(jì)算，是利用光谱红移测(cè)量(liàng)星系团中的(de)各(gè)个星系相对于星系团(tuán)的(de)运动速度。当测量结果(guǒ)出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学(xué)质(zhì)量”竟然是“光度学(xué)质量”的400倍。这意味(wèi)着，后发座星系团有99%的质量(liàng)消(xiāo)失了，或者说这99%的质量并不以可见光的形式所存在，我们无法看到。最(zuì)诡(guǐ)异(yì)的(de)是，在测量(liàng)速(sù)度的过(guò)程中，兹(zī)威基发(fā)现(xiàn)星系团中很多星(xīng)系的速度比理论上要快得多，按照牛顿(dùn)的运动学定律(lǜ)，仅(jǐn)靠(kào)这些可见星系的质(zhì)量所产生的引力是(shì)无法(fǎ)将(jiāng)它们束(shù)缚在星(xīng)系(xì)团内(nèi)的，它们(men)早就应该被抛(pāo)出(chū)星系团之外了，除(chú)非有(yǒu)一种神秘的力量在起作用，这种力量来(lái)源于某种隐形的物质。

据此(cǐ)，兹维基提出了这(zhè)样部分不可见的暗(àn)质，它不发散光、吸(xī)光、反射光(guāng)，但(dàn)是它们却占据着宇宙中绝大部分的(de)质量。只是当(dāng)时的人(rén)们对这样的一种说法不屑一顾(gù)。

直到(dào)40年(nián)之后，“暗物质(zhì)”这个词才再一次(cì)出现。天文学家维(wéi)拉鲁宾(bīn)和肯特福特在观测仙女(nǚ)座星系中的恒星运动。理论上来(lái)说，距离(lí)中心越远的恒(héng)星在其轨道(dào)上(shàng)的运行速度就会越慢。但(dàn)是他们观测(cè)的结果却让人感到不可(kě)思议。

随着(zhe)与(yǔ)中心(xīn)距离的增(zēng)加，恒(héng)星的旋转速度几乎保持不(bù)变。可是根据牛顿的(de)万有引力定(dìng)律，在星系当中(zhōng)如果没有足够(gòu)大的质(zhì)量(liàng)来吸引它们，这些外围(wéi)的恒星早就被甩到宇宙当中(zhōng)了。基(jī)于这种现象，科(kē)学(xué)家们会使用一种相对标准的方法来(lái)解释暗物质的存(cún)在，这种方法就是测量(liàng)星系当(dāng)中气体在X轴上(shàng)距(jù)离星系中(zhōng)心的(de)距离，以(yǐ)及在Y轴上气(qì)体的旋转速(sù)度。如果出现异常的结果(guǒ)，就认为(wèi)是由暗(àn)物质的力量进(jìn)入其(qí)中。

于是(shì)科学家们通过(guò)射电望远镜测量了距(jù)离(lí)星系中心更(gèng)远距离的氢(qīng)元素，发(fā)现它(tā)们的旋转(zhuǎn)速度并不符合(hé)牛(niú)顿的力学(xué)定(dìng)律。我们的太阳系也不例外，太阳系(xì)位于银河系的第三悬臂之上，距离(lí)银河(hé)系中(zhōng)心2.6万光年，根(gēn)据万(wàn)有(yǒu)引力定律进行计算，太阳系(xì)的运(yùn)行速度应该是(shì)160千米/秒，但实际上，太阳系正在(zài)以220千(qiān)米/秒的速(sù)度围(wéi)绕银河系旋(xuán)转，这个实际速度远远大于理论速度，那么产生以上这种向心加速度的原因很可能就是存在(zài)着(zhe)一种(zhǒng)我(wǒ)们看不(bù)到的物质，是这些暗物质的(de)引力效应将(jiāng)星系聚集(jí)在了一起。

也是从这(zhè)时开始，越来越多的研究人员(yuán)开(kāi)始(shǐ)相信(xìn)暗物质的(de)存在(zài)。科学家(jiā)根据星系外恒星轨道的速(sù)度，估(gū)算在星系当中暗物(wù)质的质量占整个星系质(zhì)量(liàng)的85%。但是，暗物质并(bìng)不是(shì)唯(wéi)一(yī)可以解释(shì)这个(gè)现象的(de)原(yuán)因。在一项新的(de)研(yán)究当中，科学(xué)家们发现(xiàn)，几(jǐ)乎没有引力效应的(de)遥(yáo)远恒(héng)星之间，也会出现速(sù)度上的(de)微小差(chà)异。另(lìng)外，天文学家还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光(guāng)年，大小和银(yín)河(hé)系不(bù)多，但是星系当中(zhōng)存在(zài)的恒(héng)星数量却只有银(yín)河系的(de)千分之(zhī)一。

所以在理论(lùn)上，该(gāi)星系(xì)必须存在暗(àn)物质，否则就会分崩离析。但是科(kē)学家们(men)使用(yòng)最先进的望远镜(jìng)对其进行了40个(gè)小时的详(xiáng)细测量之后，发现星系中的恒星运(yùn)动是可以用正常的物(wù)质和力学定律(lǜ)来(lái)解释的。那么又有(yǒu)人提(tí)出，也许该星(xīng)系(xì)的暗物(wù)质，已(yǐ)经被附近的另一个大(dà)星(xīng)系剥离了(le)。奇怪的(de)是，它(tā)的(de)附近没有(yǒu)任何星(xīng)系存在。造成这些(xiē)现象的除了暗(àn)物质(zhì)的(de)假说之外，另一种可能就是人(rén)类对引力(lì)的理解还不(bù)够全(quán)面，引力很可能在不(bù)同尺度空间中的工作方式是不同的(de)，这(zhè)意味着在行星系尺度中的天体会沿(yán)着它(tā)们(men)的轨道，按照我们所理解的方式运动。但是(shì)上升到星系和(hé)星团的尺(chǐ)度，引(yǐn)力之间的相(xiāng)互作用则是(shì)不(bù)同的方式。对(duì)于在(zài)星系团之间的相互作(zuò)用(yòng)，科学家还引入了外部场效(xiào)应(yīng)的概念，指的是在数百万光年的规模(mó)上，巨(jù)大(dà)的质量之间(jiān)会产生对(duì)彼(bǐ)此特殊(shū)的(de)效果，这(zhè)个理论(lùn)叫做MOND蒙德(dé)理论。如(rú)果MOND蒙德理论(lùn)成立(lì)，这意味(wèi)着(zhe)我们需要对现在的(de)物理定律进行修正，这些发现也让(ràng)很多人认为暗物质假说理论就此终结。但是在宇(yǔ)宙当中还有关于暗物质(zhì)存在(zài)的其他的理(lǐ)论证据，这些理(lǐ)论证据是蒙德(dé)理(lǐ)论所(suǒ)没法解释的“引力透镜”。

径(jìng)向距离(lí)为(wèi)37亿(yì)光年的(de)子弹星系团，由两个碰(pèng)撞的星系团所组成，类似这(zhè)样的星(xīng)团，它们大部分的普通质量都在星系(xì)的(de)气体当中(zhōng)。当星(xīng)团以1000万(wàn)公里/小时(shí)发生碰撞的时候(hòu)，星际气体的相互作用(yòng)就(jiù)会导(dǎo)致温(wēn)度的急剧(jù)升(shēng)高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后(hòu)，子(zi)弹星系(xì)团大部分的质量(liàng)将位于所有这些气体所在的中间区域。那么我们通过(guò)什么来验证它的(de)质量区(qū)域到底(dǐ)是不(bù)是集中在中间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦(wéi)伯太空望(wàng)远镜传回(huí)了宇宙(zhòu)当(dāng)中第一张全彩的(de)高清照片(piàn)，在照片(piàn)中我们可以明显(xiǎn)地看到很多(duō)星系似乎被(bèi)拉伸产生了巨大的形变。其实这些(xiē)星系(xì)本(běn)身并不是真(zhēn)的(de)被扭曲了，也不是韦伯望远镜(jìng)出了(le)什么问题，而(ér)是这样极(jí)遥远的天体和我们地球上的观测者之间。被一个质量(liàng)超级(jí)巨(jù)大的天体遮挡，这(zhè)个(gè)超(chāo)大质量的东西的引力，会(huì)使(shǐ)身(shēn)后更遥(yáo)远(yuǎn)星(xīng)系的光都发生了扭曲(qū)。这个现象就是引力透(tòu)镜效应。这个巨大(dà)的天体(tǐ)可(kě)能是超大质量(liàng)的黑(hēi)洞或者(zhě)是暗物质。

所(suǒ)以当人们对(duì)子弹星系团观测的(de)时候，发现它的大质量(liàng)区域并(bìng)不是(shì)在(zài)中间(jiān)，而(ér)是(shì)在两侧。所以最(zuì)好(hǎo)的解释方(fāng)法就是当(dāng)星团发生全部的碰撞时，可被观(guān)测到的质(zhì)量(liàng)气体被卡在了中(zhōng)间，暗物质则(zé)直接通(tōng)过了这个区域(yù)，并在(zài)两边形(xíng)成了引力透镜。对子弹星系(xì)团的引力(lì)透镜研(yán)究也被认为是暗(àn)物质存(cún)在的迄今为止最(zuì)好的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙(zhòu)当(dāng)中最古(gǔ)老的(de)光(guāng)。从(cóng)宇(yǔ)宙大爆(bào)炸开始，38万年之后，可见光终于(yú)可(kě)以畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这(zhè)些光在宇宙空间背景上留下了(le)各相同性(xìng)的(de)微波辐射。其中红(hóng)色的部分表示(shì)温度(dù)较高的区域，蓝(lán)色(sè)则表示相(xiāng)对较冷的区域，但实际(jì)上它们之(zhī)间的温差只有万分之一。

科(kē)学家们通过对前景(jǐng)背(bèi)景分(fēn)离后的二值图像进行连通域提取和标记之后发现，如(rú)果(guǒ)宇宙(zhòu)当(dāng)中没有暗物质，图(tú)形(xíng)看起来不应该是这(zhè)样的，而随着暗物(wù)质的增(zēng)加，一(yī)些峰(fēng)值的幅度(dù)会减小，才变得看起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙(zhòu)微波背景(jǐng)辐射的测量(liàng)值(zhí)，我们需要(yào)的(de)暗物质大约是普通(tōng)物(wù)质的(de)5倍(bèi)。这个数(shù)字与解释星(xīng)系当中(zhōng)恒(héng)星运(yùn)动所需要的暗(àn)物(wù)质比(bǐ)例是(shì)一致的。这就意味着。

用了一个简单的理论框(kuāng)架，就很好地解(jiě)释了很多不同(tóng)的观(guān)测结果。而暗物质的本质(zhì)就(jiù)是宇(yǔ)宙当中存在(zài)着某(mǒu)种类型的(de)粒子(zi)，它们不参与任何其(qí)他的电(diàn)磁作用，只通过引力来(lái)相互(hù)作(zuò)用。所以(yǐ)如果能够找到这种(zhǒng)粒子的存在，就相当于找(zhǎo)到了暗物(wù)质(zhì)存在的实际证据。这(zhè)种粒子到底是什(shén)么？科(kē)学家们已经(jīng)提出(chū)了数十种的(de)假(jiǎ)想目(mù)标，而要寻(xún)找这些不同的目标粒子所需要的实(shí)验(yàn)方式也不相同。在过(guò)去的几(jǐ)十年(nián)当中，人类为了(le)寻找这些看不见、摸不(bù)到，几(jǐ)乎不会(huì)与常(cháng)规物质相互(hù)作用的“暗物质”，科学家们已(yǐ)经进(jìn)行了超过50次(cì)的实验，却(què)没有任(rèn)何实质性的发现，除了一(yī)个地方，意大(dà)利的(de)格兰萨索山(shān)，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处的地下(xià)矿井当中，藏着(zhe)地球上最(zuì)大的地(dì)学实验(yàn)室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有(yǒu)一个三(sān)层楼高的探测器，一直致(zhì)力于(yú)寻找暗物质粒(lì)子的周期性震(zhèn)荡。

自1997年以来(lái)，这(zhè)里的科学家声称观(guān)测(cè)到了某种信号(hào)。经过了20多年的数据收集，人们(men)发现了一个有趣的事情。探测(cè)率(lǜ)会在每年的6月份达到峰值(zhí)，然后(hòu)在(zài)11月(yuè)降到最低，而且在20年(nián)当中每年都是一样。一(yī)些科学家认(rèn)为(wèi)这可(kě)能是人(rén)类(lèi)发现暗(àn)物质的第一个直接证(zhèng)据。

但(dàn)是为什么暗物质会产生周期性的年度信号(hào)呢？刚才我们(men)讲了太阳系正在以220公里/秒(miǎo)的速度围(wéi)不可以瑟瑟哦是什么意思，不可以瑟瑟哦是什么意思不可以瑟瑟哦的表情包绕着银河系进(jìn)行移动(dòng)，那么(me)如果暗物质(zhì)存在宇宙当中，这意味着我(wǒ)们(men)也在以这(zhè)样的速度在穿越着暗(àn)物质(zhì)流，这个过程(chéng)中会产生相应的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围绕太阳进(jìn)行旋转。所以有(yǒu)半年的时间，地球(qiú)围绕太阳的方向与太阳环(huán)绕银河系的方向是一致的(de)，而另外半年则与之相反(fǎn)。

而(ér)在6月份的(de)时候，地球(qiú)与太(tài)阳的方向正好达到完全一致，这是理论上地球(qiú)穿越暗物质(zhì)流最快(kuài)的时段(duàn)。而在(zài)11月(yuè)份，又恰好达到了最慢值。尽管在(zài)实际的情况中，太阳系相对(duì)银河系的平面呈(chéng)现了60度的倾斜，但是这并不影响这个理(lǐ)论的有效性。

因此科学家认为这可以用来解释，研(yán)究人员(yuán)们所观测到的周期性信号。当然也可能有(yǒu)其他的(de)情(qíng)况，造成这种(zhǒng)年度周期信(xìn)号(hào)的差(chà)异(yì)也可能是温度(dù)、湿(shī)度(dù)、土(tǔ)壤中的水分、高(gāo)山上(shàng)的积雪，甚(shèn)至连意(yì)大利(lì)游客的数(shù)量也符(fú)合这个周期的(de)规律。

所以(yǐ)，科学(xué)家们又在南(nán)半(bàn)球建立了(le)一个几(jǐ)乎相同的实验室，这里的季(jì)节与之前的实验室正(zhèng)好相反(fǎn)，而在这(zhè)里，地球穿过暗物质(zhì)流的运动特征和第(dì)一个实验室是(shì)一样的。

因此，如果在这里可以得到(dào)相(xiāng)同的(de)信号，就可以成为暗物质所存在的非常(cháng)有力的证(zhèng)据了(le)。但是(shì)由于这个(gè)实验室刚刚建成(chéng)不久，所以(yǐ)截至(zhì)目前还无法提供相应的数据(jù)支持(chí)。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射一台新的望远镜(jìng)，这台太空望远镜叫(jiào)做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它(tā)的宽视场仪器提供的视野是(shì)哈(hā)勃红外仪器的(de)100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键的用途就是(shì)探(tàn)索暗物质背(bèi)后(hòu)的奥秘，对于探测的结(jié)果，我们只能拭目以待了。费(fèi)米实验室粒子天体物理中(zhōng)心(xīn)的(de)科学家丹琥(hǔ)珀和贾森斯特芬(fēn)研究(jiū)发(fā)现，如果(guǒ)暗物质(zhì)存在(zài)，它们极(jí)有可能拥有另一(yī)种神(shén)秘的效应(yīng)，这(zhè)种暗物质(zhì)效应，会支持宇宙当中生(shēng)命的诞生，或者说是生命进化的一个重要因素(sù)。

如果这一理论得到进一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗(àn)物质会不会意味着人类并不孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当中(zhōng)某个角(jiǎo)落(luò)的行星上，暗(àn)物质正在(zài)通过这样的效应创造(zào)生命。当然，这些推(tuī)论的(de)大前提是要先找到暗物质(zhì)存在的实际证据。那(nà)么小伙伴们，你(nǐ)们(men)觉得暗(àn)物质到(dào)底存不存在呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的支持(chí)是我(wǒ)更新的动力！

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