宇宙是“人为(wèi)制造”的？为何会存在科学无法(fǎ)解释的“暗物质”？暗(àn)物质又(yòu)究竟是什(shén)么(me)？人类为(wèi)了寻找暗物质存在的(de)证据(jù)，科学家(jiā)们在过去的(de)几十年(nián)当中(zhōng)进行了超过50次的长期实验，但是却没(méi)有(yǒu)发(fā)现(xiàn)任(rèn)何的有(yǒu)效证(zhèng)据(jù)。除了(le)一个地方(fāng)，在1687年出版的自然哲学数学(xué)原理一书中，埃萨克牛(niú)顿发表了万有引力定律(lǜ)，它(tā)揭示了宇宙中天体运动(dòng)的规律。往后的(de)几(jǐ)百年来，当(dāng)天文学家(jiā)们发现某些天体运行轨(guǐ)道出现异常(cháng)，不符(fú)合万有(yǒu)引力定律的时候，他们就(jiù)会知道(dào)，周愿你平安喜乐,顺遂无忧什么意思，平安喜乐顺遂无忧什么意思 平安喜乐顺遂无忧意思解析围(wéi)一定有(yǒu)未(wèi)知的天体(tǐ)通过引(yǐn)力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本(běn)勒维耶就通过天王星运行轨(guǐ)道(dào)的异常，推(tuī)算并且(qiě)发(fā)现了海王星的存在(zài)。另外(wài)，哈(hā)雷彗(huì)星、冥王星的发现(xiàn)都是(shì)应用万有引力定律所取得重大天文成(chéng)就(jiù)的例(lì)子。但是这些发现都是在恒星系(xì)统的(de)尺度当(dāng)中，可当我们上升到星系或者是(shì)星团的尺度，事情就开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞士的(de)物(wù)理学家弗(fú)里茨兹(zī)威基正在研(yán)究和测量后发星系团的质(zhì)量。这(zhè)是一个由(yóu)数千(qiān)个星系所组成的巨大(dà)星系(xì)团，这些星系被引(yǐn)力(lì)束缚在一起。测量星系团的质量一般会(huì)使用到两种方法，当两种(zhǒng)方法结果一致，就可以确定其质量的范(fàn)围(wéi)。

第一种(zhǒng)是获得其"光度学的质量"，需要(yào)的(de)数据是测量各个星系的(de)光(guāng)度。

第二种是动力学质量(liàng)的计算，是利用(yòng)光(guāng)谱红(hóng)移(yí)测量星系团中的(de)各个(gè)星(xīng)系相对于星系团的运动速(sù)度。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量(liàng)”竟然(rán)是“光度学质量(liàng)”的400倍。这意味(wèi)着，后发座星系团有99%的质量消失(shī)了，或者(zhě)说这99%的质量(liàng)并不以可见光的形式所(suǒ)存在，我们无法看(kàn)到。最诡(guǐ)异的是(shì)，在测量速度(dù)的(de)过程中，兹威基发现星系团(tuán)中(zhōng)很(hěn)多星(xīng)系的速度比(bǐ)理论上(shàng)要快得多，按照牛顿的运动学定(dìng)律(lǜ)，仅靠这些(xiē)可见(jiàn)星系的(de)质量所产(chǎn)生的引力是无法将它们束缚(fù)在星系团内(nèi)的，它们早(zǎo)就(jiù)应该被抛(pāo)出星系团之外了，除非有一(yī)种神秘的力量在起作用，这种力(lì)量来源于某(mǒu)种隐形(xíng)的物质。

据此(cǐ)，兹(zī)维基提出了这(zhè)样部分不可见的(de)暗质(zhì)，它不(bù)发散光、吸光、反射光(guāng)，但是它们却占(zhàn)据着(zhe)宇宙中绝大(dà)部分的质量。只是当时(shí)的人们对这样的一种说(shuō)法不屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这个词才再一(yī)次出(chū)现。天文学家维拉鲁宾和(hé)肯特福特在观测仙女座星系(xì)中(zhōng)的(de)恒(héng)星运动(dòng)。理论上(shàng)来说(shuō)，距离中心(xīn)越远(yuǎn)的恒星在其轨道上的运行速度就会越慢。但是他们观测的结果却让人感到不可(kě)思(sī)议。

随(suí)着与中心距离的增加(jiā)，恒星的旋转速度几乎保持(chí)不变。可是(shì)根(gēn)据(jù)牛顿的万有引(yǐn)力定律，在星(xīng)系(xì)当(dāng)中如果没有足够大的质(zhì)量(liàng)来(lái)吸引它们，这些外围的恒(héng)星(xīng)早就被(bèi)甩到宇宙当中了。基于这种现象，科学家(jiā)们会使(shǐ)用(yòng)一种相对标(biāo)准的方法来解释(shì)暗(àn)物质(zhì)的存在，这种方法就是测量(liàng)星(xīng)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。如果出现异(yì)常的结果(guǒ)，就认为是由(yóu)暗物质的力量进入其中。

于(yú)是科(kē)学家们通过射电(diàn)望(wàng)远镜(jìng)测量了距离星系中心更远距离的氢元素，发现它们的旋(xuán)转速度并不符合牛顿的力学定(dìng)律。我们的太阳(yáng)系(xì)也不例外，太阳系位于银河系的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根据(jù)万有引(yǐn)力定律(lǜ)进(jìn)行计(jì)算，太阳系(xì)的运行速(sù)度应该是160千(qiān)米(mǐ)/秒(miǎo)，但(dàn)实(shí)际上(shàng)，太阳系正(zhèng)在以220千(qiān)米/秒的速(sù)度围绕银河(hé)系旋转，这(zhè)个实际速(sù)度远远(yuǎn)大于理论速(sù)度(dù)，那(nà)么产生以上这种向(xiàng)心加(jiā)速(sù)度的原因很(hěn)可(kě)能就是(shì)存在着一种我(wǒ)们看不到的(de)物质，是这些暗(àn)物质的引力(lì)效应将星系(xì)聚集(jí)在(zài)了一起。

也是(shì)从这时(shí)开(kāi)始，越来越多(duō)的研(yán)究人员开(kāi)始相信暗物(wù)质的存在。科学家根据星系外恒星轨道的速度，估算在(zài)星系当中暗物(wù)质(zhì)的质量(liàng)占整个星系(xì)质量的85%。但(dàn)是，暗物(wù)质并不是唯一可以解(jiě)释这个现(xiàn)象的原因(yīn)。在一项新(xīn)的(de)研究当中，科学家们发现(xiàn)，几乎没(méi)有引力效应(yīng)的遥远恒星之间，也(yě)会出(chū)现速度(dù)上的微小差异。另(lìng)外，天(tiān)文学家(jiā)还发现(xiàn)了一个反常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离地(dì)球(qiú)大(dà)约2.5亿光年，大小和银河(hé)系不(bù)多，但是星(xīng)系当中存在的恒(héng)星(xīng)数量却只有银河系的千分之一。

所以在(zài)理论上，该(gāi)星系必须(xū)存在暗物质，否则就会分崩离析(xī)。但是(shì)科学家们(men)使用最先进的望(wàng)远镜(jìng)对其进行了40个(gè)小时的详细(xì)测量(liàng)之后，发现星(xīng)系中的恒星运动是可以(yǐ)用正常的(de)物质和(hé)力学定律(lǜ)来(lái)解(jiě)释的。那么又(yòu)有人提出，也许该星(xīng)系的(de)暗(àn)物质，已经被(bèi)附近(jìn)的另一个大(dà)星系(xì)剥离了。奇怪的是，它的(de)附近没有任何星系(xì)存在。造成这些现象(xiàng)的除了暗(àn)物质的假说之外，另一种可(kě)能就是(shì)人类(lèi)对引力(lì)的理解还不够全面，引力(lì)很(hěn)可能在不同尺度空间中的工作(zuò)方式(shì)是不同的(de)，这意味着在(zài)行星系尺度中的(de)天体会(huì)沿着它们(men)的轨道(dào)，按照我们所理解(jiě)的(de)方(fāng)式运动(dòng)。但是上升到星系和星团(tuán)的尺度(dù)，引力(lì)之(zhī)间的相互作用(yòng)则(zé)是(shì)不同的方式。对于在星系团(tuán)之间(jiān)的相互作(zuò)用，科(kē)学(xué)家还(hái)引入(rù)了外部场效(xiào)应的概念，指的是在数百(bǎi)万光年的(de)规模上(shàng)，巨(jù)大的(de)质量之间会(huì)产生对彼此特(tè)殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果(guǒ)MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要对(duì)现在的物理定律进(jìn)行修正，这些(xiē)发现(xiàn)也让很多人认为暗物质假(jiǎ)说理论就此终结。但是在宇宙当中还有(yǒu)关于(yú)暗物质存(cún)在的其他(tā)的理(lǐ)论证据，这些(xiē)理论证(zhèng)据是蒙(méng)德理(lǐ)论所(suǒ)没法(fǎ)解释的“引(yǐn)力透镜(jìng)”。

径(jìng)向(xiàng)距离为37亿光年的子弹星系团，由两(liǎng)个碰撞的星系团所组成，类(lèi)似这样的星团，它们(men)大部分的普通(tōng)质量都在星系的气体当中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的时候，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(jiàng)低。所以在(zài)理论上(shàng)，在碰撞之(zhī)后，子弹星系团大部分的质量将位(wèi)于所(suǒ)有这些气体所在的(de)中间区(qū)域。那么我们(men)通过什么(me)来(lái)验证它的(de)质量区域到底是不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太空(kōng)望远镜传回(huí)了宇(yǔ)宙当中第(dì)一张(zhāng)全彩(cǎi)的高清照片，在照片中我(wǒ)们可以明显地看到(dào)很多星(xīng)系似(shì)乎(hū)被拉伸产生了(le)巨大的(de)形变。其(qí)实这些星系本身并不(bù)是真的(de)被(bèi)扭曲了，也不是韦伯(bó)望远镜出了什(shén)么问题，而(ér)是(shì)这样(yàng)极遥远的天体和我们地球上的观测者(zhě)之间(jiān)。被一(yī)个质(zhì)量(liàng)超级巨大的天(tiān)体遮挡，这个超(chāo)大质(zhì)量的(de)东西的引力(lì)，会使身后更(gèng)遥远星系的光都(dōu)发生了扭曲。这(zhè)个(gè)现(xiàn)象就是引(yǐn)力透(tòu)镜效应(yīng)。这个巨大(dà)的(de)天体可(kě)能是(shì)超大质量的黑洞或者是暗物质。

所(suǒ)以(yǐ)当(dāng)人们对子(zi)弹星系团观测的(de)时(shí)候(hòu)，发现它的大(dà)质量区域并不是在中间，而是在(zài)两侧。所以(yǐ)最好(hǎo)的解释方法就是当星团发(fā)生(shēng)全部的碰撞时，可被观测到的质量气体被卡(kǎ)在了(le)中间，暗物质则直接(jiē)通过(guò)了这个区域，并在(zài)两边形成了引力透镜。对子弹(dàn)星系团的引力透镜研究也被认为是(shì)暗物质存在的迄今(jīn)为(wèi)止(zhǐ)最(zuì)好的理(lǐ)论证据(jù)。

除此之(zhī)外，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大(dà)爆炸(zhà)开始(shǐ)，38万年之后，可(kě)见(jiàn)光(guāng)终于可以畅(chàng)通无阻地(dì)穿越(yuè)在宇宙当中了。经过了(le)130多亿年之后，这些光在(zài)宇(yǔ)宙空(kōng)间背景上留(liú)下(xià)了(le)各相同性的微波辐射(shè)。其中红色的(de)部(bù)分表示温(wēn)度较高的(de)区域，蓝色则表示相对较冷的区域，但实际上它们之间的温(wēn)差只有(yǒu)万分之一。

科学家们通过对前景(jǐng)背景分离(lí)后的二(èr)值(zhí)图像进行(xíng)连通域提(tí)取(qǔ)和标记之后发现，如(rú)果(guǒ)宇宙(zhòu)当(dāng)中没(méi)有暗(àn)物(wù)质，图形(xíng)看(kàn)起(qǐ)来不应该(gāi)是这样(yàng)的，而随着暗物质的增加(jiā)，一些峰值(zhí)的幅(fú)度会减小(xiǎo)，才变得看起来“和(hé)谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微波背(bèi)景(jǐng)辐射的测(cè)量值，我(wǒ)们需要的暗物质大约是普通物质的5倍。这(zhè)个数字与(yǔ)解释星系当(dāng)中(zhōng)恒星运动所(suǒ)需要(yào)的暗(àn)物质比例(lì)是一致的(de)。这就(jiù)意味着。

用了一个简单的理论(lùn)框架，就很好地解释了很多不同的(de)观测(cè)结果(guǒ)。而(ér)暗物质的本质就(jiù)是宇宙当中存在着某种类型的粒子，它们不参(cān)与任何其他的电磁(cí)作用(yòng)，只通过引力来相互作用。所以(yǐ)如果(guǒ)能够找到这种粒子的(de)存在，就相当(dāng)于找到了暗物质存在的实际证据。这(zhè)种粒子到底是什么？科学家们已经提出了数十(shí)种(zhǒng)的假想目标(biāo)，而要寻找这些不(bù)同的目标粒子所需要(yào)的实验方式也不相同。在过去的几十年当(dāng)中，人类(lèi)为了寻(xún)找这些看不见、摸不(bù)到，几乎不会与常规物质(zhì)相互作(zuò)用的(de)“暗物质(zhì)”，科学家们已经进行了超过50次的(de)实(shí)验(yàn)，却没有任何实质(zhì)性的发现，除了一个地方，意(yì)大利的(de)格兰萨索山(shān)，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处(chù)的地(dì)下矿井当中，藏着地球上最大的地学实验室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三(sān)层楼(lóu)高(gāo)的探测器，一(yī)直致(zhì)力于寻找(zhǎo)暗物质粒子(zi)的周(zhōu)期性震荡(dàng)。

自1997年以来(lái)，这里的科学家(jiā)声称观测到(dào)了某(mǒu)种信号。经过了20多年的(de)数(shù)据收集，人们(men)发现(xiàn)了一(yī)个有趣的事(shì)情。探(tàn)测率会在每年的(de)6月份达(dá)到峰(fēng)值，然后在11月(yuè)降到最低，而且在20年当中(zhōng)每年(nián)都是一样(yàng)。一些科学家认(rèn)为这可能是(shì)人类发现暗物质的(de)第一个直接证(zhèng)据(jù)。

但是为什么暗物质(zhì)会产生周期性的年(nián)度信(xìn)号呢(ne)？刚才我(wǒ)们讲了太(tài)阳系正在(zài)以220公(gōng)里/秒的速度围绕着银河系进行移动，那么如果暗(àn)物(wù)质存在宇宙(zhòu)当中，这意味着我们也在以这样的速度在穿(chuān)越着暗(àn)物质流(liú)，这个(gè)过(guò)程中会产生相应的振荡(dàng)，同时地(dì)球(qiú)又以30公里(lǐ)/秒的速度围(wéi)绕太阳进行旋转。所(suǒ)以有半年的时间(jiān)，地球围绕太阳(yáng)的方向(xiàng)与(yǔ)太阳环绕银河系(xì)的方(fāng)向是(shì)一致的，而另(lìng)外半年则与之相(xiāng)反。

而在6月份的时候，地(dì)球(qiú)与太(tài)阳的(de)方向(xiàng)正好达到完(wán)全一致，这是理(lǐ)论上地球穿(chuān)越(yuè)暗物质(zhì)流最快的(de)时段。而在(zài)11月份，又恰好(hǎo)达到了(le)最慢值。尽管在实际的情况中，太阳(yáng)系相对(duì)银(yín)河系的(de)平面呈现(xiàn)了(le)60度的倾斜(xié)，但是这并不影响这个理论的有效性。

因此科(kē)学家(jiā)认为(wèi)这可以用来解(jiě)释(shì)，研究(jiū)人员们所观测到的周(zhōu)期性(xìng)信号(hào)。当然(rán)也可能有其他(tā)的情况，造成这种(zhǒng)年度周期信号的差(chà)异也可能是温(wēn)度、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高山上(shàng)的积雪，甚至连意大利游客的数量(liàng)也符合(hé)这个周期的规律。

所以，科学(xué)家们又在南(nán)半球建立了(le)一(yī)个几乎相同的实验(yàn)室，这里的季节与之前的实(shí)验室正好相反，而在这里(lǐ)，地球穿过暗物质流的运动特征和(hé)第(dì)一个(gè)实验室是一样的。

因此，如果在(zài)这里(lǐ)可(kě)以得到相同的信(xìn)号，就可以(yǐ)成为暗(àn)物质(zhì)所存在的非常(cháng)有力的证据了。但是由于这个实(shí)验室刚刚建成(chéng)不久，所以(yǐ)截至目前(qián)还无法提供相应的数据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一(yī)台新的望远镜，这台太空望远镜叫(jiào)做“南(nán)希格雷斯(sī)罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小(xiǎo)跟哈勃(bó)望远镜相(xiāng)同，但它的宽视场仪器提(tí)供(gōng)的视野(yě)是哈勃红外(wài)仪(yí)器(qì)的(de)100倍。南希(xī)格雷斯罗曼(màn)太空望(wàng)远镜其中一个关键的用途就是(shì)探索暗物质(zhì)背(bèi)后的奥秘，对于探测(cè)的结果，我们只能拭目以待(dài)了(le)。费米实验室(shì)粒子天体物理中心的科学家(jiā)丹琥珀和(hé)贾森斯特芬研究发现，如果暗(àn)物质存在，它(tā)们(men)极有可(kě)能拥有另一种神秘(mì)的效应，这种暗物(wù)质效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或(huò)者说是生命进化的一(yī)个(gè)重(zhòng)要因素。

如果这一理论得到(dào)进一步的证实，那(nà)么遍布宇宙当中的(de)暗(àn)物质(zhì)会不会(huì)意味(wèi)着人(rén)类并不孤单呢？或许在(zài)宇(yǔ)宙当(dāng)中某个角落的行(xíng)星(xīng)上(shàng)，暗物质正在通过这样的效应创造生命。当(dāng)然(rán)，这些推论的大前(qián)提是要先找(zhǎo)到暗物质存在(zài)的实际(jì)证据。那(nà)么(me)小伙(huǒ)伴(bàn)们，你们觉得暗物质(zhì)到底存不(bù)存在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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