宇宙是“人为制造”的？为何会存在科(kē)学无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是(shì)什么？人类为了(le)寻找暗物质存(cún)在的证据，科学家们在过去的几十年当(dāng)中进(jìn)行了(le)超过50次(cì)的长期实验，但(dàn)是(shì)却没有发现(xiàn)任何的有效证据(jù)。除了一个地方，在1687年出版(bǎn)的(de)自然哲学数学(xué)原理(lǐ)一书中(zhōng)，埃(āi)萨克牛顿发表了(le)万有引力定律，它揭示了宇宙中(zhōng)天体运动的规律。往后的(de)几百年来，当天文学家(jiā)们(men)发现某些天体运(yùn)行轨道(dào)出(chū)现异(yì)常，不符(fú)合万有引力定律的时候，他们就会知道，周围一(yī)定有(yǒu)未知的天体(tǐ)通过引力在摄动它(tā)的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本勒维耶(yé)就通过天王(wáng)星(xīng)运行(xíng)轨道的异常，推算并且发现了海王星的存(cún)在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王星的发现都是应用万有引力(lì)定(dìng)律所取得(dé)重大天文成就的(de)例(lì)子。但(dàn)是(shì)这些发现都(dōu)是(shì)在恒星系(xì)统(tǒng)的尺度(dù)当中，可(kě)当(dāng)我们上升到星(xīng)系或者是星团的尺度，事情(qíng)就开(kāi)始变得(dé)诡异了。

1933年(nián)，瑞(ruì)士的物理学家(jiā)弗里茨(cí)兹威基正(zhèng)在研究和测量(liàng)后发星系(xì)团的质量。这是一个由(yóu)数千个星系所(suǒ)组成的巨大(dà)星系团，这(zhè)些星系被引(yǐn)力束缚(fù)在(zài)一起。测量星系团(tuán)的质量一般会使用(yòng)到两(liǎng)种方(fāng)法，当两(liǎng)种方(fāng)法结果一致，就可以(yǐ)确定其质量的范围。

第一种(zhǒng)是(shì)获得其"光度学的(de)质量"，需要的数(shù)据是测量(liàng)各个星系的光度。

第二种是动(dòng)力学质量的计(jì)算，是(shì)利用光谱红移(yí)测量星系团(tuán)中的各个(gè)星(xīng)系相对于星系团的运动速(sù)度。当测量结果(guǒ)出来之后，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力学(xué)质量”竟然是(shì)“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系(xì)团有99%的(de)质量(liàng)消失了，或者说这99%的(de)质量并不以可(kě)见光的形(xíng)式所存在，我们无法看到。最诡(guǐ)异(yì)的是，在(zài)测(cè)量速度(dù)的过(guò)程中，兹威基(jī)发现星系团中很多星系的速(sù)度比(bǐ)理论上(shàng)要快得多，按(àn)照(zhào)牛顿的(de)运动学定(dìng)律，仅(jǐn)靠这些可见星(xīng)系的质量所产生的引力是无法将它们(men)束缚(fù)在星系团内(nèi)的(de)，它们早就应(yīng)该被抛(pāo)出星系团之(zhī)外了，除(chú)非(fēi)有一种神秘的(de)力量在起作用，这种力量(liàng)来源(yuán)于(yú)某种隐形的(de)物质。

据此，兹(zī)维基(jī)提出了这样(yàng)部(bù)分(fēn)不(bù)可(kě)见的暗质，它(tā)不发散光、吸光、反射光，但是它们却占(zhàn)据着(zhe)宇(yǔ)宙中绝大部分(fēn)的质量。只是当时的(de)人们对这样(yàng)的(de)一种说(shuō)法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才(cái)再一次出(chū)现。天文学家(jiā)维拉(lā)鲁宾和肯(kěn)特福特在观测仙女(nǚ)座星(xīng)系中的恒星(xīng)运动。理论上来说，距离中心越远的恒星在(zài)其轨道上的(de)运行(xíng)速度就会越慢(màn)。但是他们(men)观测的结果(guǒ)却让人感到不可思议。

随(suí)着与(yǔ)中心距离(lí)的增(zēng)加，恒星的旋(xuán)转速度几乎保持不(bù)变(biàn)。可是根(gēn)据牛(niú)顿的万(wàn)有(yǒu)引(yǐn)力定律(lǜ)，在星系当(dāng)中如果没(méi)有足够(gòu)大的质量来吸引(yǐn)它们，这(zhè)些外围的恒星早就(jiù)被甩到宇宙当中了。基于这(zhè)种现象，科学家们会使用(yòng)一种相(xiāng)对标(biāo)准的方法来(lái)解释暗物质的存在，这种(zhǒng)方法就是测量(liàng)星系当中气体在X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴上气(qì)体(tǐ)的(de)旋(xuán)转速(sù)度(dù)。如(rú)果出(chū)现异常的结果，就认为(wèi)是由暗(àn)物质的力量进入其中。

于(yú)是科学家们通过(guò)射电望远镜测(cè)量了距离星系中心更远距离(lí)的氢元(yuán)素，发现它们的旋转速度并不(bù)符合(hé)牛顿的力学定律(lǜ)。我们的太阳系也不(bù)例外，太阳系位于银河系的(de)第(dì)三悬臂之上，距离银(yín)河系中心2.6万光年，根据万有引(yǐn)力定律进行计(jì)算，太阳系的(de)运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系(xì)正(zhèng)在以(yǐ)220千米/秒的速度围(wéi)绕银(yín)河系(xì)旋(xuán)转，这(zhè)个实际(jì)速度远远大于理论速(sù)度，那么产生以上这种向(xiàng)心加速度的原因很(hěn)可能就是存在着一(yī)种我们看不到的物质，是这(zhè)些暗(àn)物(wù)质(zhì)的引力效应(yīng)将星系聚集在了一(yī)起。

也是从这时开始，越来越多(duō)的(de)研究人员开始相信暗物(wù)质(zhì)的存(cún)在。科学家根(gēn)据星系外恒星(xīng)轨道的速度，估算(suàn)在星系当中暗物质的质量占(zhàn)整(zhěng)个(gè)星系质量的85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯(wéi)一可以解释这个(gè)现象的原因。在(zài)一项新的研(yán)究(jiū)当中，科学家们(men)发现，几(jǐ)乎没有(yǒu)引力效(xiào)应的遥远恒(héng)星之(zhī)间(jiān)，也会出现速度上(shàng)的微小差异。另外，天(tiān)文学(xué)家还发(fā)现了一个(gè)反常的星系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离地球大约2.5亿(yì)光年，大小(xiǎo)和银河(hé)系不多，但(dàn)是星系当(dāng)中存在的恒(héng)星(xīng)数量却只有(yǒu)银河系的千(qiān)分之一。

所以在理论上，该星系必须存在暗(àn)物质(zhì)，否(fǒu)则就(jiù)会(huì)分(fēn)崩离析。但是科学家们使用最先(xiān)进的望远镜(jìng)对其(qí)进行了(le)40个小时的详细测量之后，发现星(xīng)系中的恒(héng)星运动是可以用正常的物质(zhì)和力学定律来解释的。那么(me)又(yòu)有人提出(chū)，也许该(gāi)星系的暗物质，已经被(bèi)附近的另一个(gè)大星系(xì)剥离(lí)了。奇(qí)怪的是(shì)，它的附近没(méi)有任何星系(xì)存在(zài)。造成这些现象的(de)除了(le)暗物质的假说之外(wài)，另一(yī)种可能(néng)就是人类(lèi)对(duì)引力的理解还不够全面，引力很可(kě)能在(zài)不同尺度(dù)空间中的工作(zuò)方式是不同(tóng)的，这意味着在行星系尺度中的天体(tǐ)会沿着它们(men)的轨道(dào)，按照我(wǒ)们所理(lǐ)解(jiě)的方式运动。但是上升到星系和星(xīng)团(tuán)的尺(chǐ)度，引力(lì)之间的相互作用则是不同的(de)方式。对(duì)于在星系团之间(jiān)的相互(hù)作(zuò)用，科学家还引入(rù)了(le)外部(bù)场效(xiào)应(yīng)的概(gài)念，指的(de)是(shì)在数百万光年的规模(mó)上(shàng)，巨大的质量之(zhī)间会产(chǎn)生对(duì)彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)。如果MOND蒙(méng)德(dé)理论成立，这意(yì)味着我(wǒ)们需要对现在的物理定律(lǜ)进行修(xiū)正(zhèng)，这些发现也(yě)让(ràng)很多人认为暗物质假说(shuō)理论就此终结。但是在(zài本来无一物何处惹尘埃什么意思爱情，本来无一物,何处惹尘埃什么意思类似的诗句)宇(yǔ)宙当中还有关(guān)于暗物质存在的其他的理(lǐ)论证据，这些理(lǐ)论证(zhèng)据(jù)是蒙德理论所没法解释(shì)的(de)“引力透镜”。

径向(xiàng)距离(lí)为(wèi)37亿光年的(de)子(zi)弹星系团，由两个碰(pèng)撞的(de)星系团所(suǒ)组成，类似这样的(de)星团，它们(men)大(dà)部分的(de)普通质量都在星(xīng)系(xì)的(de)气体当中。当星团以1000万公里(lǐ)/小(xiǎo)时(shí)发生碰撞的时候，星际(jì)气体的相互(hù)作用就(jiù)会导致温度的急剧(jù)升(shēng)高(gāo)，速(sù)度大幅降低。所以在(zài)理(lǐ)论上，在碰撞(zhuàng)之(zhī)后(hòu)，子弹星(xīng)系团大部(bù)分的(de)质(zhì)量将位于(yú)所有这些气体所在的中间区域。那(nà)么我们(men)通过什么来验证它(tā)的(de)质量区域到底是不是集(jí)中在中间呢？前(qián)不久，詹姆(mǔ)斯韦伯(bó)太空望远镜(jìng)传回了宇宙(zhòu)当中第(dì)一(yī)张全彩的(de)高清(qīng)照(zhào)片，在(zài)照片中我们(men)可(kě)以明(míng)显地(dì)看(kàn)到很(hěn)多星系(xì)似乎被拉伸产生(shēng)了巨大(dà)的形变。其(qí)实这些星系本身(shēn)并(bìng)不是真的(de)被扭曲了，也不是韦伯望(wàng)远镜出了(le)什么问题，而是这样极遥远的天体和我们地球上(shàng)的观测者之间。被一个质(zhì)量(liàng)超级巨大的(de)天体遮(zhē)挡，这个超大质(zhì)量的东西(xī)的(de)引力，会使(shǐ)身后更遥远星系的光都(dōu)发生了扭曲(qū)。这(zhè)个现象就(jiù)是(shì)引力透镜(jìng)效应(yīng)。这个(gè)巨大(dà)的天体可(kě)能是(shì)超大(dà)质量的黑洞或者是暗物(wù)质。

所以当人(rén)们对子弹星系(xì)团观测(cè)的时候，发现它的大质量区域并不是在中间，而是在(zài)两(liǎng)侧。所以最好的(de)解释(shì)方法(fǎ)就(jiù)是当星(xīng)团发生全部的碰撞时，可(kě)被观测到的质(zhì)量气(qì)体被卡在了中间，暗物质则直接通过了(le)这个(gè)区域，并在两边(biān)形(xíng)成了(le)引力透镜。对(duì)子弹星系(xì)团(tuán)的(de)引(yǐn)力透镜研究也被认为是(shì)暗物质(zhì)存在的迄今为(wèi)止最(zuì)好(hǎo)的理论证据。

除(chú)此之外，还(hái)有来自宇(yǔ)宙当中最古老的(de)光。从宇宙大(dà)爆炸开始，38万年之后(hòu)，可见光(guāng)终于可以畅通无阻地(dì)穿越在宇宙当中了。经过了130多(duō)亿年之后，这些(xiē)光(guāng)在宇(yǔ)宙空(kōng)间(jiān)背(bèi)景上留下了(le)各相同性(xìng)的微波辐射(shè)。其(qí)中红色的部分表示(shì)温度较(jiào)高的区(qū)域，蓝色(sè)则表示相对较冷的区域(yù)，但实(shí)际上它们之间的(de)温(wēn)差只(zhǐ)有万分(fēn)之一。

科学家(jiā)们通过对前景背景分离后的二值(zhí)图像进行连(lián)通域(yù)提取(qǔ)和标记之后发(fā)现(xiàn)，如果(guǒ)宇宙当中没有暗物质，图形看(kàn)起来(lái)不应该是这样(yàng)的，而(ér)随着暗物质的增(zēng)加，一些峰值的幅度会减小，才(cái)变得看(kàn)起来“和谐”。为了(le)匹配(pèi)宇宙微波(bō)背景辐射的测量值，我们需要的(de)暗(àn)物质大约是普通物质的(de)5倍。这(zhè)个数字与解(jiě)释(shì)星系当(dāng)中(zhōng)恒星运动(dòng)所需要的暗(àn)物(wù)质(zhì)比例是一致的。这就(jiù)意味着。

用了一个简单的理论框架，就很好地解释了(le)很多不同(tóng)的(de)观测结果。而暗(àn)物质的本质(zhì)就(jiù)是宇宙当中(zhōng)存在着某种类型(xíng)的粒子，它们不(bù)参与任何(hé)其他(tā)的电(diàn)磁(cí)作用，只(zhǐ)通(tōng)过引力来相互作用。所以如果能够找到这种粒(lì)子(zi)的存在(zài)，就相当(dāng)于找(zhǎo)到了暗物(wù)质(zhì)存在的实际证据。这(zhè)种粒子(zi)到(dào)底是什(shén)么？科学(xué)家们已经提出了数十种的(de)假(jiǎ)想目(mù)标，而要寻(xún)找这些不同的(de)目标粒子所需要的实验方式也不相同。在过(guò)去的几十年当中，人类为(wèi)了寻找这些(xiē)看不见、摸不到，几乎不会与常规物(wù)质相(xiāng)互作用的“暗物质(zhì)”，科学家们已经(jīng)进行了超过(guò)50次的(de)实验(yàn)，却(què)没有任何实质(zhì)性的发现，除了一个地方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉(mài)。

在(zài)山(shān)下(xià)1400米处(chù)的(de)地下矿井当中，藏着地球上最大的(de)地学实(shí)验(yàn)室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高(gāo)的探(tàn)测器(qì)，一直致力于(yú)寻找(zhǎo)暗物(wù)质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科(kē)学家(jiā)声称(chēng)观测到了某种信号。经过了20多年的数据收集，人们发(fā)现了(le)一个有趣的(de)事情(qíng)。探测率会在每年的6月(yuè)份达到峰(fēng)值，然后在(zài)11月降到最(zuì)低，而且在20年当中每年都(dōu)是一样。一些科学家认(rèn)为这(zhè)可能是人类(lèi)发(fā)现暗物质的(de)第(dì)一个直接证据(jù)。

但(dàn)是为什么(me)暗物质会(huì)产生周期性(xìng)的年度(dù)信号(hào)呢？刚才(cái)我(wǒ)们讲(jiǎng)了(le)太阳(yáng)系正在以220公里/秒的(de)速度围(wéi)绕着银河系进(jìn)行移动，那么如果暗物质存在宇宙当中，这(zhè)意味着我们(men)也(yě)在以这样的速度在(zài)穿越着暗(àn)物质流，这个过(guò)程(chéng)中会产生(shēng)相应的振荡(dàng)，同(tóng)时地球又以30公里/秒(miǎo)的(de)速度围绕太阳进行旋转。所以有半年的时间，地(dì)球围绕(rào)太阳的方向与太阳环绕银河系(xì)的方(fāng)向是(shì)一致的，而另外半年则与之(zhī)相反(fǎn)。

而(ér)在6月份的时候，地球与太(tài)阳(yáng)的(de)方向正好达(dá)到(dào)完全一致，这是理论上地球穿越(yuè)暗物质流(liú)最快的时段。而在11月(yuè)份，又恰好达(dá)到了(le)最(zuì)慢值。尽管在(zài)实际(jì)的情况中，太阳系(xì)相对银河系的平面呈现了60度(dù)的(de)倾斜，但是这并不(bù)影响这个理论的有(yǒu)效性。

因此(cǐ)科学家认为(wèi)这可以(yǐ)用来解(jiě)释，研究人员们所观测到的周期(qī)性信号。当然也(yě)可(kě)能有其他的情况，造成这种年(nián)度周(zhōu)期信号的差(chà)异也可(kě)能是温度、湿(shī)度(dù)、土(tǔ)壤中的水(shuǐ)分、高山上的积雪，甚至连意大(dà)利游客的数(shù)量也符合这(zhè)个(gè)周期(qī)的规(guī)律。

所以(yǐ)，科学家们又(yòu)在南半球建立(lì)了一(yī)个几乎相(xiāng)同(tóng)的实验室，这里的季节(jié)与之前(qián)的实验室(shì)正好相反，而在这(zhè)里，地球穿过暗物质流的运动特征(zhēng)和第一个实(shí)验室是一样(yàng)的。

因此，如果在(zài)这里可以得到相同的信(xìn)号，就(jiù)可以成为暗(àn)物质所(suǒ)存在的非常有(yǒu)力(lì)的(de)证据了(le)。但是由于(yú)这个实验室刚刚(gāng)建(jiàn)成不久，所(suǒ)以(yǐ)截至目前还无(wú)法提供相应的数据支持。另外，在(zài)2025年(nián)，NASA将(jiāng)会发射(shè)一(yī)台新(xīn)的望远镜(jìng)，这台(tái)太空(kōng)望远镜叫做“南希格(gé)雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但(dàn)它的宽视场仪器提供的视野是哈勃红外(wài)仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太(tài)空望远镜其中一(yī)个关键的用途(tú)就(jiù)是探索暗物质背后的(de)奥(ào)秘，对(duì)于(yú)探(tàn)测的结果，我们只能拭目以待了。费米(mǐ)实验(yàn)室粒(lì)子(zi)天体物理(lǐ)中心的科学家丹琥(hǔ)珀和贾(jiǎ)森斯特芬研(yán)究发现，如(本来无一物何处惹尘埃什么意思爱情，本来无一物,何处惹尘埃什么意思类似的诗句rú)果暗物(wù)质存在，它们极有可能拥(yōng)有另一种神(shén)秘的(de)效应，这种暗(àn)物(wù)质效应(yīng)，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说(shuō)是生命(mìng)进化的(de)一(yī)个(gè)重要(yào)因(yīn)素(sù)。

如果这一理(lǐ)论得(dé)到进一步的证实，那么(me)遍布宇宙当中的暗物质会不会(huì)意味(wèi)着人(rén)类(lèi)并不孤单呢？或许在宇宙当中某(mǒu)个角(jiǎo)落的(de)行星(xīng)上，暗物质正在通过(guò)这(zhè)样的效应创造(zào)生命。当然，这(zhè)些推(tuī)论的(de)大前提(tí)是(shì)要先找到暗物质存在(zài)的实际证据(jù)。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物(wù)质到底存不(bù)存在呢(ne)？喜欢(huān)请点赞(zàn)，你的支持是我更新的动力！

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