宇宙是“人为(wèi)制(zhì)造”的？为何会存在科学无法(fǎ)解(jiě)释的(de)“暗物质”？暗物质又究(jiū)竟是(shì)什么？人类(lèi)为了寻找暗(àn)物质存在的(de)证据，科学家们在过去的几十年(nián)当(dāng)中进行了(le)超(chāo)过50次的(de)长期实(shí)验(yàn)，但是却(què)没有发现任何的有效证(zhèng)据。除了一个地(dì)方，在1687年(nián)出(chū)版的自然哲(zhé)学数学(xué)原(yuán)理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了万有引力定(dìng)律，它揭(jiē)示了宇宙中天体运动的规律。往后的(de)几(jǐ)百年(nián)来，当(dāng)天文学家(jiā)们发现某些天体运行轨道(dào)出现异常，不符(fú)合万(wàn)有引力定(dìng)律的时候，他们(men)就会知(zhī)道，周(zhōu)围一定有未知的天体(tǐ)通过引力在摄动(dòng)它的轨道。比如(rú)在1846年，奥(ào)本勒维(wéi)耶就通(tōng)过天王(wáng)星(xīng)运行轨道的(de)异常，推算并且发现了海王星的存(cún)在。另外，哈雷彗(huì)星、冥(míng)王星的发现都是(shì)应用万(wàn)有引力定(dìng)律所取得重大天文成(chéng)就的例子(zi)。但是这(zhè)些发现都是在恒星系(xì)统的尺(chǐ)度(dù)当(dāng)中，可当我们上升到星系(xì)或者是星团(tuán)的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理(lǐ)学家弗(fú)里茨兹威基正在研(yán)究和测量(liàng)后发星(xīng)系团(tuán)的(de)质(zhì)量。这(zhè)是一个由数(shù)千个星系所组成(chéng)的巨大(dà)星系团，这些星系被引力(lì)束(shù)缚在一(yī)起。测量星系团的质量一般会使用到两种方法，当(dāng)两种方(fāng)法结(jié)果一致，就(jiù)可(kě)以确定(dìng)其(qí)质量的范围。

第一种是(shì)获得其(qí)"光度学(xué)的质量"，需要的数(shù)据是测量各(gè)个星系的光度。

第二种是动力学质量的计(jì)算(suàn)，是利用光谱红移测量星系团中的各(gè)个星系(xì)相对于星系团的运动速度。当测量(liàng)结(jié)果(guǒ)出来之后，兹威基彻(chè)底懵(měng)了，“动(dòng)力学质量”竟然是(shì)“光度学(xué)质(zhì)量”的400倍。这意味着(zhe)，后发(fā)座星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量(liàng)并不以可(kě)见光的(de)形式(shì)所存在(zài)，我们(men)无法看到。最诡异的是，在测量速度(dù)的过程中(zhōng)，兹(zī)威基发现星系团(tuán)中很多星系的速(sù)度比理(lǐ)论上要(yào)快得多，按(àn)照牛顿的运(yùn)动学定律，仅靠这些可见星系(xì)的质量所产(chǎn)生的引力是无法将它(tā)们束(shù)缚在(zài)星系团内的，它(tā)们早就应该被抛出星系团之外了(le)，除非有一种神秘(mì)的力(lì)量在起作(zuò)用，这种力量来(lái)源于某种隐(yǐn)形(xíng)的物质。

据此(cǐ)，兹(zī)维基(jī)提出了(le)这样部分不可见的暗质，它不发散光、吸(xī)光、反射光，但是(shì)它们却占据着宇宙中绝大部(bù)分的质量。只是当(dāng)时的人们对这样的一种(zhǒng)说法不屑(xiè)一顾(gù)。

直(zhí)到(dào)40年之后，“暗物质”这个词才再(zài)一次(cì)出现。天文(wén)学家维拉(lā)鲁宾和肯特福特在观(guān)测仙女座(zuò)星系(xì)中的恒星运动(dòng)。理论上来说，距(jù)离(lí)中心越(yuè)远(yuǎn)的恒(héng)星在其轨道上的运行速度就会越慢。但(dàn)是(shì)他们观测(cè)的(de)结果却(què)让(ràng)人感到不可思议(yì)。

随着与中心距离的增(zēng)加(jiā)，恒星的旋(xuán)转速度几乎(hū)保持不变。可是根据(jù)牛顿的(de)万(wàn)有引力定律，在星系(xì)当(dāng)中如果没有(yǒu)足够大的质量来吸引(yǐn)它们(men)，这(zhè)些外(wài)围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基(jī)于这种(zhǒng)现象，科(kē)学家们会(huì)使用一种相(xiāng)对标(biāo)准的方法(fǎ)来解(jiě)释暗物质(zhì)的存在，这种方法就是测量星系当(dāng)中(zhōng)气体在X轴上距离星系中心的(de)距离，以及在(zài)Y轴上气体的旋转速(sù)度。如果出现异常的(de)结果，就认为是由暗物质的(de)力量进入(rù)其中。

于是(shì)科(kē)学家们通过射(shè)电望远镜测量了(le)距离星(xīng)系(xì)中心更远(yuǎn)距离的氢元素，发现它们的旋转速度并不(bù)符合牛顿的力学定律。我们的太阳系(xì)也(yě)不(bù)例外，太阳系位于银河系的(de)第三悬臂之(zhī)上，距离银河系中心(xīn)2.6万光年，根(gēn)据(jù)万(wàn)有引力定(dìng)律(lǜ)进行(xíng)计算，太阳系的运(yùn)行速度应(yīng)该是160千米/秒，但(dàn)实际(jì)上，太阳(yáng)系正在以220千(qiān)米/秒的速(sù)度围绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实际速度远(yuǎn)远大于理论速度，那么产生以上这种向心加速(sù)度的原因很可能就是存在着一种我(wǒ)们(men)看不到的物质(zhì)，是这些暗物(wù)质的引力效应将星系聚集(jí)在了一起(qǐ)。

也(yě)是从这时开始(shǐ)，越(yuè)来越多的(de)研究人(rén)员开始相信(xìn)暗物质的存在。科学(xué)家根据星(xīng)系外恒(héng)星轨道(dào)的速(sù)度，估算在星系当中暗(àn)物质的质量占整个星系(xì)质量(liàng)的(de)85%。但是，暗(àn)物质并(bìng)不是唯一可以解(jiě)释这个现象的原因(yīn)。在一项新的(de)研究当中，科(kē)学家们发现(xiàn)，几(jǐ)乎没有(yǒu)引力(lì)效(xiào)应的遥远恒(héng)星之间(jiān)，也会出现速度上(shàng)的(de)微小差异。另外，天文学家(jiā)还发现了一(yī)个(gè)反常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河系不多，但是星系当中存在的恒星数量(liàng)却(què)只有银河系(xì)的千分之一。

所以(yǐ)在理论(lùn)上，该星系必须(xū)存在暗物质，否则(zé)就会分崩离析。但是科学家们使(shǐ)用最先(xiān)进(jìn)的望(wàng)远(yuǎn)镜对(duì)其进行了(le)40个小时的详细测量(liàng)之后，发(乐高课程一年大概多少钱，乐高课一年多少钱多少节fā)现星系中的(de)恒星运动是可(kě)以用正常(cháng)的物质和力学定律来解释的。那(nà)么又有人提出(chū)，也(yě)许该星系(xì)的暗物质，已经被附近的另(lìng)一(yī)个大星系剥离(lí)了(le)。奇怪的(de)是，它(tā)的附近没(méi)有任何星(xīng)系存在。造成这些现象的(de)除了暗物质的假说之外，另一(yī)种可能就是人类对引力的理(lǐ)解还不(bù)够全面，引力(lì)很可能(néng)在不同尺度空(kōng)间(jiān)中的(de)工(gōng)作方式是不(bù)同的(de)，这意味着(zhe)在行星系尺度(dù)中的天体(tǐ)会沿着它(tā)们的轨道，按照我们所(suǒ)理解的方式运(yùn)动。但是上(shàng)升到星系(xì)和星团(tuán)的尺度，引力之(zhī)间(jiān)的(de)相互(hù)作用(yòng)则(zé)是不同的方式。对(duì)于在(zài)星(xīng)系团(tuán)之间的相互作用，科学家还引入了外部场效应(yīng)的概(gài)念(niàn)，指(zhǐ)的(de)是(shì)在数百万(wàn)光年的规模上，巨大的质(zhì)量之(zhī)间会产生对彼此特殊的效果(guǒ)，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如(rú)果(guǒ)MOND蒙(méng)德理论(lùn)成立(lì)，这(zhè)意味着(zhe)我(wǒ)们需要对现在的物理定律进(jìn)行(xíng)修正，这些(xiē)发现也让很多人认为暗物(wù)质(zhì)假说(shuō)理论就(jiù)此终(zhōng)结。但(dàn)是在宇(yǔ)宙当中还有关于暗物质存(cún)在(zài)的其(qí)他的理论证(zhèng)据，这些理论证据是蒙(méng)德理论所没法解释的“引力透(tòu)镜”。

径向距离为(wèi)37亿光年的子弹(dàn)星系团，由两个碰撞(zhuàng)的(de)星系团所组成，类似这样(yàng)的星团，它们大部分的普(pǔ)通质量都在(zài)星系的气(qì)体当中。当星团以1000万公里/小时发生碰(pèng)撞的时候，星际气体的相互作用就会导致(zhì)温度的(de)急(jí)剧(jù)升高，速度(dù)大幅降低(dī)。所(suǒ)以在(zài)理(lǐ)论上，在(zài)碰撞之后，子(zi)弹星系团大部分(fēn)的质量将位于所有这些气体所在的中间区域。那么我(wǒ)们通过什么来验(yàn)证它(tā)的质(zhì)量区(qū)域到底是不(bù)是集(jí)中在中间(jiān)呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜(jìng)传回了(le)宇宙当中第一张全彩的高清照片，在照片中我们可(kě)以明显地看到(dào)很多星系似乎被(bèi)拉伸产生了巨大的形变(biàn)。其实(shí)这些星(xīng)系(xì)本身(shēn)并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出(chū)了(le)什么问题，而是(shì)这样极遥远的天(tiān)体和我们地(dì)球(qiú)上的观测者之间。被(bèi)一个质量超级(jí)巨(jù)大(dà)的天体遮(zhē)挡，这个超大质量的东西的引力(lì)，会使(shǐ)身后更遥远星(xīng)系的光都发生了扭曲。这个现象(xiàng)就是引力透(tòu)镜效应。这个巨大的天(tiān)体可能是超大质(zhì)量的黑洞或者是暗物(wù)质。

所以(yǐ)当人们(men)对子弹星(xīng)系团观测(cè)的(de)时候，发现它(tā)的大(dà)质量区域并不是在(zài)中间，而是在两侧。所以最好的解释方法就是当星团(tuán)发(fā)生全部的碰撞时，可被观测到的质量气体被卡(kǎ)在了中(zhōng)间，暗物质则直接(jiē)通过了这个区域，并在两边形成(chéng)了引力透(tòu)镜。对子弹星系团的(de)引力(lì)透镜研究也被认为(wèi)是(shì)暗物质存在的迄今为止最好的理论证据(jù)。

除此之外，还(hái)有来(lái)自宇宙当(dāng)中最古老的(de)光(guāng)。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万年之后(hòu)，可见光(guāng)终(zhōng)于(yú)可以(yǐ)畅(chàng)通无阻地穿越在宇宙当中了(le)。经过(guò)了130多亿年之后，这些光在(zài)宇宙空(kōng)间背景上留下了各相同性的微(wēi)波辐射。其中(zhōng)红色的部分表(biǎo)示温(wēn)度较(jiào)高的区域，蓝色则(zé)表示(shì)相对较冷的(de)区域，但实际上它们(men)之间的温(wēn)差(chà)只有万分之一。

科学家(jiā)们通过对前(qián)景背景分离后(hòu)的二值图像(xiàng)进行(xíng)连通(tōng)域提取(qǔ)和(hé)标记之后(hòu)发现，如果宇宙当中没有(yǒu)暗物(wù)质，图形(xíng)看起来不应该(gāi)是这样(yàng)的，而随着暗物(wù)质(zhì)的增加，一些(xiē)峰值的幅(fú)度会减小，才(cái)变得看起来“和谐(xié)”。为了(le)匹配宇(yǔ)宙微波背景辐射的(de)测量值(zhí)，我(wǒ)们需(xū)要的暗物(wù)质(zhì)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(xū)要的暗物质比例是(shì)一(yī)致的。这就意味(wèi)着(zhe)。

用(yòng)了一个简单的理论(lùn)框(kuāng)架(jià)，就(jiù)很好地解释了很多(duō)不同的观测结果(guǒ)。而暗物质的本质就是宇宙当(dāng)中(zhōng)存在着某种类型的粒子，它(tā)们不参与任何其(qí)他的电磁(cí)作用(yòng)，只通过引力来(lái)相互(hù)作用(yòng)。所以(yǐ)如(rú)果能够(gòu)找到这种(zhǒng)粒(lì)子的存在，就(jiù)相当(dāng)于(yú)找到了暗物质(zhì)存在的实际证据(jù)。这种粒子到底(dǐ)是什么(me)？科(kē)学家(jiā)们已经(jīng)提出了数十(shí)种的假想目标，而要寻找这些不同的(de)目标粒(lì)子所需要的(de)实验方式也不相同。在过(guò)去的几十年当中，人类为了寻找这些看不(bù)见、摸不到，几(jǐ)乎不会与(yǔ)常规物质(zhì)相(xiāng)互(hù)作用的“暗(àn)物质”，科学家们已经进(jìn)行了(le)超过50次(cì)的实(shí)验，却没有任(rèn)何实质性的发现，除了一个地方，意(yì)大(dà)利的格兰萨(sà)索山，隶属(shǔ)于(yú)阿尔(ěr)卑斯山脉。

在(zài)山下1400米处(chù)的地下矿井(jǐng)当中(zhōng)，藏着地球(qiú)上最大(dà)的(de)地学实验室(shì)，这个(gè)实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼高(gāo)的探(tàn)测(cè)器，一直致力于(yú)寻找(zhǎo)暗(àn)物质(zhì)粒子的周期性(xìng)震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里的科学家声(shēng)称观(guān)测到(dào)了某种(zhǒng)信号。经过了20多年的(de)数据收(shōu)集，人们发现了一(yī)个有趣(qù)的事情。探测(cè)率(lǜ)会(huì)在每年的6月份达到峰(fēng)值(zhí)，然后在11月降到最低，而(ér)且在20年当中(zhōng)每年都是(shì)一(yī)样。一些科学家认为这可(kě)能是人类发现暗物质的第一(yī)个直(zhí)接证据。

但是为什么暗物质会(huì)产生周期(qī)性的(de)年度信号呢？刚才我们讲了(le)太阳系正在以220公(gōng)里/秒的速度(dù)围绕着银河系进行移(yí)动，那么如果(guǒ)暗物质存在宇宙当中，这意味(wèi)着我们(men)也在以这样的速度在穿越着暗物质(zhì)流，这(zhè)个过(guò)程中会产生相应的(de)振荡，同(tóng)时地球又以30公里/秒的速(sù)度围绕太阳进行旋转。所以(yǐ)有(yǒu)半年的时间，地球围绕太阳的方(fāng)向与太阳环绕银河(hé)系的(de)方向(xiàng)是一(yī)致的，而另外半年则与之相反。

而在6月份(fèn)的时候，地球与(yǔ)太阳(yáng)的方向(xiàng)正好达到完全一致(zhì)，这是理论上地球穿越暗物质流(liú)最(zuì)快的时段。而在11月份，又恰(qià)好(hǎo)达到(dào)了最(zuì)慢值(zhí)。尽(jǐn)管在实际的情况中(zhōng)，太阳系相对(duì)银河(hé)系(xì)的平面(miàn)呈现了60度的(de)倾(qīng)斜，但是这并不影响这个理论的有效性。

因此科学家认为这可以用来解释，研(yán)究人员们所观测到的周期性信号。当然(rán)也可能有(yǒu)其他的情况，造成这种年(nián)度周期(qī)信号的(de)差异也可能是温度、湿度、土壤中的(de)水分、高山上的积(jī)雪，甚至连意大利游客的数(shù)量也符合(hé)这个周期的(de)规律。

所以，科学家们又在(zài)南半(bàn)球建(jiàn)立了一个几乎相同的实(shí)验室，这里(lǐ)的季节与之(zhī)前的(de)实验室正(zhèng)好相(xiāng)反(fǎn)，而(ér)在这(zhè)里，地球穿过暗(àn)物质流的运动(dòng)特征和第一个实验(yàn)室是一样的。

因此，如果在这里可以得到相同(tóng)的信号，就可以成(chéng)为暗物质所存在的非(fēi)乐高课程一年大概多少钱，乐高课一年多少钱多少节常有(yǒu)力的证据了。但是由于这个(gè)实(shí)验(yàn)室刚刚建(jiàn)成不久，所(suǒ)以截至目前还无(wú)法提供相(xiāng)应的数(shù)据支持。另(lìng)外(wài)，在2025年(nián)，NASA将(jiāng)会发射一台新的望远镜(jìng)，这台(tái)太(tài)空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大(dà)小跟哈勃望远镜相(xiāng)同，但它的宽视(shì)场仪器提(tí)供(gōng)的(de)视野是哈勃(bó)红外仪(yí)器的(de)100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太空(kōng)望远镜其中一个关键的(de)用途就是探索(suǒ)暗物(wù)质背(bèi)后的奥秘(mì)，对于探测的(de)结果(guǒ)，我(wǒ)们只能拭目(mù)以待了。费米实验室粒子天体物理中心的(de)科(kē)学家丹琥珀(pò)和(hé)贾森(sēn)斯(sī)特芬研究发现(xiàn)，如果暗物质(zhì)存在，它们极有(yǒu)可能拥有(yǒu)另一种神秘(mì)的效应(yīng)，这(zhè)种暗物质效应(yīng)，会(huì)支持宇(yǔ)宙当中(zhōng)生命的(de)诞生，或(huò)者说是生命进(jìn)化的(de)一个(gè)重(zhòng)要因素。

如果这一理论得到(dào)进一步的(de)证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不(bù)会意味着人类并不孤单呢？或(huò)许(xǔ)在宇宙当中某个角落的(de)行(xíng)星上(shàng)，暗物质正在通过这(zhè)样的效应创造(zào)生命。当然，这些推(tuī)论的大(dà)前提是要先找到暗物质存在的实际证据。那(nà)么小伙伴们，你们觉得暗物质到底(dǐ)存不存在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你的支持(chí)是我更新的动力(lì)！

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