宇宙是“人为制造”的？为何(hé)会存在科(kē)学无法解释的(de)“暗物(wù)质”？暗(àn)物(wù)质又究竟(jìng)是什(shén)么？人(rén)类为(wèi)了(le)寻找暗物质(zhì)存在的证(zhèng)据，科学家们在(zài)过(guò)去的(de)几十年当中进行了超过50次的长期实验(yàn)，但是却没有发现任何(hé)的有效证据。除了一个地方(fāng)，在1687年(nián)出版的自(zì)然哲学数学原(yuán)理一书中，埃萨克牛顿(dùn)发(fā)表了万有引力定律，它揭示了(le)宇宙中天(tiān)体运动的(de)规(guī)律。往(wǎng)后(hòu)的几百年(nián)来，当天文学家们发(fā)现某些天体(tǐ)运行轨(guǐ)道出现(xiàn)异常，不符合万有引力(lì)定律的(de)时候(hòu)，他们就会知道，周围(wéi)一(yī)定有(yǒu)未知的(de)天(tiān)体通过(guò)引力(lì)在摄动(dòng)它的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥(ào)本勒维耶就通过天王星运行轨(guǐ)道(dào)的异常，推(tuī)算并(bìng)且发现了海(hǎi)王(wáng)星的(de)存在。另外(wài)，哈雷(léi)彗星、冥王星的发现都(dōu)是应用万有引力定(dìng)律所取得重大(dà)天文成(chéng)就的例子。但是这些发现(xiàn)都是(shì)在恒星系统的尺度(dù)当中，可当(dāng)我们上升到星(xīng)系或(huò)者(zhě)是星团(tuán)的尺度(dù)，事情(qíng)就开始变得(dé)诡(guǐ)异了。

1933年(nián)，瑞士(shì)的物理学(xué)家弗里茨兹威基正在研究(jiū)和测量后发星系团的质量。这是一个由(yóu)数千个星系所组成的巨大星系团，这些星(xīng)系(xì)被引力束(shù)缚在(zài)一起。测量(liàng)星系团的(de)质量(liàng)一般会使用到(dào)两种(zhǒng)方法(fǎ)，当两种方(fāng)法(fǎ)结果一致，就可以确定其质(zhì)量的范围。

第一种是获得(dé)其"光度(dù)学的质(zhì)量(liàng)"，需要(yào)的数据(jù)是测量各个星系的光度(dù)。

第二种是动力学质量的计算，是(shì)利用光(guāng)谱红(hóng)移测(cè)量(liàng)星(xīng)系(xì)团中的各个星系相对于(yú)星系团(tuán)的运动(dòng)速度。当测量(liàng)结果出(chū)来之(zhī)后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学(xué)质量”的400倍。这意味着，后(hòu)发座星系团(tuán)有99%的质量消(xiāo)失了，或者(zhě)说这99%的质量并(bìng)不以可见光的形式所存在(zài)，我们无法看到。最诡异的(de)是，在测量速度的(de)过程中，兹威(wēi)基(jī)发现星系(xì)团(tuán)中很多星系的速度比(bǐ)理论上要快得多(duō)，按照牛顿的运动学定(dìng)律(lǜ)，仅靠(kào)这些可见星系的质量(liàng)所产(chǎn)生的(de)引力(lì)是无法将它们束缚(fù)在星系团内的，它们(men)早就应该被抛出星系团之(zhī)外(wài)了，除非有一种神秘的力量在(zài)起作用，这种力量(liàng)来源于某(mǒu)种隐形的物质。

据此(cǐ)，兹(zī)维基(jī)提出了这(zhè)样(yàng)部分不(bù)可见的(de)暗质(zhì)，它不(bù)发散光(敬备薄酌恭候光临是什么意思啊，敬备薄酌恭候光临的意思guāng)、吸光、反射光，但是它们却占(zhàn)据着宇宙中绝(jué)大部分(fēn)的(de)质量。只是(shì)当(dāng)时的人们对这样的一种说法(fǎ)不屑(xiè)一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物质”这个词才(cái)再一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女(nǚ)座(zuò)星系(xì)中(zhōng)的恒星运动(dòng)。理论上来说，距离(lí)中(zhōng)心越(yuè)远的恒星在其轨道上的运行速度就会越慢(màn)。但是他们观测的结果却让人感到不可思(sī)议。

随着与中心距离的增加，恒星(xīng)的旋转速度几乎保持不(bù)变(biàn)。可是根据牛顿的万有引力定律(lǜ)，在(zài)星(xīng)系当中如果没有足够大的质量来吸引它们，这些外围的恒星早就被甩到宇(yǔ)宙当中了。基于(yú)这种现象，科学家们会使用(yòng)一种相对标准的方法来解释暗物质的存在，这种方(fāng)法(fǎ)就是测量(liàng)星系当(dāng)中气(qì)体在X轴上(shàng)距离星(xīng)系中心的距离，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋(xuán)转速度(dù)。如果出现异常的结果，就认为是由(yóu)暗物质的力量进入其中。

于(yú)是科学家们通过射电望(wàng)远镜测量了(le)距离星(xīng)系中心更远距离的氢元素，发现它们的(de)旋转(zhuǎn)速度并(bìng)不符合牛(niú)顿(dùn)的力学定律。我们的太阳系也不例外(wài)，太阳(yáng)系位于银河(hé)系(xì)的第三悬臂之上，距离银河系(xì)中(zhōng)心2.6万光年，根据(jù)万(wàn)有引力定律进行计(jì)算(suàn)，太(tài)阳系的运(yùn)行速(sù)度应该是160千米(mǐ)/秒，但(dàn)实(shí)际(jì)上(shàng)，太阳系正在以(yǐ)220千米(mǐ)/秒(miǎo)的速度围绕银河系(xì)旋转，这个实际速度远远大于理论(lùn)速度，那么产生以上这种向心加(jiā)速度的原因(yīn)很可能就是存在着一种我们看不到的物质(zhì)，是这些暗物质的引(yǐn)力(lì)效(xiào)应将星系聚集在了一起。

也是从这时开始，越来越多的研究人员开始相(xiāng)信(xìn)暗物质的存在(zài)。科学(xué)家根据星系(xì)外(wài)恒星轨道的速度，估算在星系当中暗物质的质(zhì)量(liàng)占整个星系质(zhì)量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释这个现象的(de)原因。在一项(xiàng)新的(de)研究(jiū)当中，科(kē)学(xué)家们发(fā)现，几乎没有(yǒu)引(yǐn)力效应(yīng)的遥远恒星之间，也会出现(xiàn)速度(dù)上的(de)微小差异。另外，天文(wén)学家还发现了(le)一个反常(cháng)的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距(jù)离地球大约(yuē)2.5亿光年(nián)，大小和银河系不(bù)多(duō)，但是星(xīng)系当中存在(zài)的恒(héng)星(xīng)数量却只有银河系的千分之一。

所(suǒ)以(yǐ)在理论(lùn)上，该星(xīng)系(xì)必(bì)须存在暗(àn)物质，否则就(jiù)会(huì)分崩离析。但是科学家(jiā)们使用最先进的望远镜对其(qí)进(jìn)行了40个(gè)小(xiǎo)时的详细测量(liàng)之后，发现星(xīng)系中的恒星(xīng)运动是可以(yǐ)用(yòng)正常(cháng)的(de)物质和力(lì)学定(dìng)律来解释的。那么又有(yǒu)人提出，也许该星系(xì)的暗(àn)物质，已经被附近的(de)另一个(gè)大星(xīng)系剥离了。奇怪的是，它(tā)的附(fù)近没有(yǒu)任何星(xīng)系(xì)存在。造成这些现象的(de)除(chú)了暗物质的假说之外(wài)，另一种可能就是人类(lèi)对引力的(de)理解还不够(gòu)全(quán)面，引力(lì)很可能在不同尺度空间中的(de)工作方式(shì)是不同(tóng)的，这意味(wèi)着在行(xíng)星系尺度中的天体会沿着它(tā)们的轨道(dào)，按照(zhào)我们(men)所理解的方式运(yùn)动。但是上升到星(xīng)系和星(xīng)团的尺度，引力之间的相(xiāng)互作用则是不(bù)同(tóng)的方(fāng)式。对于(yú)在(zài)星(xīng)系团之间的相(xiāng)互作(zuò)用，科(kē)学(xué)家还引入(rù)了外(wài)部场效应的概(gài)念，指的是在数百万光年(nián)的规模(mó)上，巨大的质量之间(jiān)会产生对彼此特殊的效果，这个(gè)理论(lùn)叫(jiào)做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需(xū)要对(duì)现(xiàn)在的物理定律进行修正，这些发现也让(ràng)很多(duō)人认为暗物质假说理论就此终结。但是在宇宙当中还有关于(yú)暗物质存在的其他的理(lǐ)论证(zhèng)据(jù)，这些(xiē)理论证(zhèng)据是(shì)蒙(méng)德理(lǐ)论所没法解释的“引(yǐn)力透镜(jìng)”。

径(jìng)向距离为37亿光年(nián)的子弹星(xīng)系团，由(yóu)两(liǎng)个碰撞的星系(xì)团所(suǒ)组成，类似(shì)这样(yàng)的星团，它们大部分的(de)普通质量都在星系的气体当中(zhōng)。当(dāng)星团以(yǐ)1000万公里/小时发生(shēng)碰撞的时(shí)候，星(xīng)际气体的相(xiāng)互作用就会导致温度(dù)的急(jí)剧升高(gāo)，速(sù)度大幅降低。所(suǒ)以在理论上，在碰撞之后，子弹星系团(tuán)大部(bù)分的(de)质(zhì)量将位于所有(yǒu)这些气体所(suǒ)在的中(zhōng)间区域。那(nà)么(me)我们通过什么来验证它的(de)质量区域(yù)到(dào)底是不(bù)是集中(zhōng)在中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦(wéi)伯太空望(wàng)远镜传回(huí)了(le)宇宙当中第一张全彩的高清照片(piàn)，在(zài)照片中我们(men)可以(yǐ)明显地看到很多星系(xì)似乎被(bèi)拉伸产生了巨大的形变。其实这(zhè)些(xiē)星系本身并不(bù)是(shì)真的(de)被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯望(wàng)远镜出了什么(me)问题，而是这(zhè)样极遥远的天(tiān)体和我们(men)地球(qiú)上(shàng)的观(guān)测(cè)者之间。被一(yī)个(gè)质量超级巨大的天体遮挡，这个超大质(zhì)量的东西的(de)引力，会使(shǐ)身后更遥(yáo)远(yuǎn)星系的光(guāng)都发生(shēng)了扭(niǔ)曲。这个现象就是引力透镜效应。这(zhè)个巨大(dà)的天(tiān)体可能是超(chāo)大质量的(de)黑洞或者(zhě)是暗(àn)物(wù)质。

所以当人们对子弹星系团观(guān)测的(de)时候(hòu)，发现它的(de)大质量区域并不是在中间，而是在(zài)两侧。所以最(zuì)好的解释方(fāng)法(fǎ)就是当(dāng)星团发生(shēng)全部的碰(pèng)撞时，可(kě)被观测到的质(zhì)量气体被(bèi)卡(kǎ)在了中间，暗物质则(zé)直接通过了这个(gè)区域，并在两边形(xíng)成(chéng)了(le)引力(lì)透(tòu)镜。对子弹(dàn)星(xīng)系团(tuán)的引力透镜研(yán)究(jiū)也被认为是暗物质存(cún)在的迄今为(wèi)止(zhǐ)最(zuì)好(hǎo)的(de)理论证据。

除此之外，还有来(lái)自宇宙当(dāng)中最古老的光。从宇宙大爆炸(zhà)开始，38万(wàn)年(nián)之后，可见光终(zhōng)于可以畅通无阻地穿越(yuè)在宇宙当中了。经过了130多亿(yì)年之后，这些(xiē)光(guāng)在(zài)宇宙(zhòu)空间背景上(shàng)留下了各(gè)相同性的微波(bō)辐射(shè)。其中红色(sè)的部分(fēn)表(biǎo)示温(wēn)度较(jiào)高的区(qū)域，蓝色则表示相(xiāng)对较(jiào)冷的区域，但实际(jì)上它们之(zhī)间(jiān)的温差只有万分之(zhī)一。

科学家们通过对(duì)前景背景分(fēn)离后(hòu)的(de)二值图(tú)像进(jìn)行连通域提取(qǔ)和标记(jì)之(zhī)后发(fā)现，如(rú)果宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)没(méi)有暗物质，图形看起(qǐ)来不应该是这样的(de)，而随(suí)着(zhe)暗(àn)物质的增(zēng)加，一些峰(fēng)值(zhí)的幅度会减小，才变得看起来“和(hé)谐”。为了匹配宇(yǔ)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5倍。这个数字与解释星系(xì)当中恒(héng)星运动(dòng)所需要的暗物质比例是一致(zhì)的(de)。这就意(yì)味着(zhe)。

用了一个简单的理论(lùn)框架，就很好地(dì)解(jiě)释了很多不同的观测(cè)结果(guǒ)。而(ér)暗物(wù)质的本(běn)质就(jiù)是宇宙(zhòu)当中存在着某(mǒu)种(zhǒng)类型的粒子，它们不参与任何其他的电磁(cí)作(zuò)用，只通(tōng)过引力来(lái)相(xiāng)互作用。所(suǒ)以(yǐ)如果能够找到这种粒子的存在，就相当于找到了(le)暗物质(zhì)存在的实际证据。这(zhè)种粒(lì)子到(dào)底是(shì)什么？科学家们已经提(tí)出了(le)数(shù)十种的假(jiǎ)想目标，而要寻找这些不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(niá敬备薄酌恭候光临是什么意思啊，敬备薄酌恭候光临的意思n)当中，人(rén)类为了寻找这些(xiē)看不(bù)见、摸不到，几乎不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科(kē)学家们(men)已经进(jìn)行了超过50次的实验(yàn)，却(què)没(méi)有任何实质(zhì)性的(de)发现，除(chú)了一(yī)个地方(fāng)，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下(xià)矿井当中，藏着(zhe)地球上最大(dà)的地(dì)学实验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高的探测器，一直致力于(yú)寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这(zhè)里(lǐ)的科学(xué)家声称观测到了(le)某种(zhǒng)信号。经过了20多年的(de)数据(jù)收集，人们发现了(le)一个有(yǒu)趣的事(shì)情。探测率会在每年的6月份达到峰值，然(rán)后(hòu)在11月降到最(zuì)低，而且在(zài)20年当中(zhōng)每年都是一样。一些科(kē)学(xué)家认为这(zhè)可能是人类发现暗(àn)物质的第一(yī)个直(zhí)接证(zhèng)据。

但是为什么暗物(wù)质会(huì)产生周(zhōu)期(qī)性的年度信(xìn)号呢？刚才我们讲了(le)太阳系(xì)正(zhèng)在(zài)以220公里/秒的速度(dù)围绕(rào)着银河系进行移动，那么如果暗物(wù)质存(cún)在宇宙当中(zhōng)，这意味着我们(men)也在以这样的速度(dù)在穿越着暗物质流(liú)，这个过程中会产生相应(yīng)的振荡，同(tóng)时地球又以(yǐ)30公里/秒(miǎo)的速度围绕(rào)太(tài)阳进(jìn)行旋转。所以有(yǒu)半年的时间，地球围绕太(tài)阳的方向与太(tài)阳(yáng)环绕银(yín)河系的方向是(shì)一致的(de)，而另外(wài)半年则与之相反。

而在(zài)6月份的时候，地球与太阳的(de)方向正好达到完全一致，这是理论上地(dì)球穿越(yuè)暗物质(zhì)流最(zuì)快的时段(duàn)。而在11月(yuè)份(fèn)，又恰好达到(dào)了(le)最慢值。尽管在实际的情(qíng)况中，太(tài)阳系相(xiāng)对银(yín)河系(xì)的(de)平面(miàn)呈现了(le)60度的倾斜，但(dàn)是这并(bìng)不影响这个理论的有(yǒu)效性。

因此科(kē)学家认为这可(kě)以用来(lái)解释(shì)，研究人员们所(suǒ)观测到的周期性(xìng)信号。当然也可能有(yǒu)其他的情况(kuàng)，造成这种(zhǒng)年(nián)度周期信号(hào)的差异也可能是(shì)温度、湿度、土(tǔ)壤中的(de)水分、高山(shān)上的积雪(xuě)，甚至连(lián)意大利游客的(de)数量也符合这个(gè)周期的规律。

所(suǒ)以，科学家们(men)又在南(nán)半球建立(lì)了一个几乎相(xiāng)同的实验室，这里的季节(jié)与之前的实验室正好相反，而在这(zhè)里，地(dì)球穿过(guò)暗物质流(liú)的运动特征和第一个实验室是(shì)一(yī)样的。

因此(cǐ)，如果在这里可以得到相同的信号，就可以成为(wèi)暗(àn)物质(zhì)所存在的非常有力的证据了。但是由(yóu)于这(zhè)个实验室(shì)刚刚建成(chéng)不久(jiǔ)，所以截至目前还无法提供(gōng)相应的数(shù)据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发(fā)射(shè)一台(tái)新的望远镜，这(zhè)台(tái)太空望远镜叫做“南希(xī)格雷斯罗曼(màn)”，它的主(zhǔ)镜(jìng)大(dà)小(xiǎo)跟哈勃望远镜(jìng)相同，但(dàn)它的(de)宽视场仪器提供的视野是哈勃红外仪器的(de)100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太空望远镜其中一(yī)个(gè)关键的(de)用途就是探索暗(àn)物质(zhì)背后的敬备薄酌恭候光临是什么意思啊，敬备薄酌恭候光临的意思奥秘，对于探测(cè)的结(jié)果(guǒ)，我们只能拭目以待了。费米(mǐ)实验室粒子天体(tǐ)物(wù)理中心的科学家(jiā)丹琥珀和贾森斯(sī)特芬研究(jiū)发现，如果暗物质存(cún)在，它(tā)们极有可(kě)能拥有另一种神秘的效应，这种暗物质效应，会支持(chí)宇宙当中生(shēng)命的诞生(shēng)，或者说是(shì)生命进化的(de)一个(gè)重要(yào)因素。

如果(guǒ)这一理论得到进一(yī)步(bù)的证实(shí)，那(nà)么遍布(bù)宇宙当(dāng)中(zhōng)的暗物质会不会(huì)意味着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中某个(gè)角落(luò)的行星上(shàng)，暗物(wù)质正(zhèng)在通过这(zhè)样(yàng)的效应创造生(shēng)命。当然，这些(xiē)推(tuī)论的大前提(tí)是要(yào)先找到暗物(wù)质(zhì)存在的实际证(zhèng)据。那么小伙伴们(men)，你们(men)觉得暗物(wù)质到底存不存在呢(ne)？喜欢请点(diǎn)赞，你(nǐ)的(de)支持是我(wǒ)更新(xīn)的(de)动力(lì)！

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