宇宙是“人为制造”的？为何会(huì)存在(zài)科学(xué)无(wú)法解释的“暗(àn)物质(zhì)”？暗物质又究竟是什么？人类为了(le)寻找暗物质存在的(de)证(zhèng)据，科学家们在过去的几十(shí)年(nián)当中进行了超过50次的长(zhǎng)期实验，但是(shì)却没有(yǒu)发现任(rèn)何的有效证据。除了一(yī)个地(dì)方(fāng)，在1687年出版的(de)自然哲学数学原理一书中，埃萨克牛(niú)顿发表了万有引(yǐn)力定律，它揭示了宇宙(zhòu)中天体运动的规(guī)律。往后的(de)几百年来，当天文学家(jiā)们发现某些天体运行轨道(dào)出现异(yì)常(cháng)，不符合万有引力定律的(de)时(shí)候，他们(men)就会知(zhī)道，周围一定有未知的天体通(tōng)过引力在(zài)摄(shè)动(dòng)它的轨(guǐ)道。比如在1846年(nián)，奥本勒(lēi)维耶就通过天王星运行轨(guǐ)道的异常，推算并(bìng)且(qiě)发现了海王星的存在。另(lìng)外(wài)，哈雷彗星、冥(míng)王(wáng)星的发现(xiàn)都是应用(yòng)万有引力定(dìng)律所取(qǔ)得重大天文成就的例子。但(dàn)是这些发现都是在恒星系统的尺度当(dāng)中，可(kě)当我们上升到星系(xì)或者是星(xīng)团的尺度(dù)，事(shì)情就开始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家弗(fú)里茨兹(zī)威基正(zhèng)在研究(jiū)和测量后(hòu)发(fā)星(xīng)系(xì)团(tuán)的质量(liàng)。这(zhè)是一个(gè)由数千个星系所组(zǔ)成(chéng)的巨大(dà)星系团，这些(xiē)星系(xì)被引力(lì)束缚在一起。测量星系团(tuán)的(de)质量(liàng)一般会使用到两种方法，当(dāng)两种方法结果一(yī)致，就可(kě)以确定其质量的范(fàn)围(wéi)。

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

第二种(zhǒng)是动力学质量的(de)计算，是利用光谱红移测量星系(xì)团中的(de)各(gè)个(gè)星系相对于星系(xì)团的运动速度。当测量(liàng)结(jié)果出来之后(hòu)，兹威基(jī)彻底懵了，“动(dòng)力(lì)学质量”竟(jìng)然是“光度学质(zhì)量(liàng)”的400倍。这意味着，后发座(zuò)星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量并不以(yǐ)可见光(guāng)的形式所存在，我(wǒ)们(men)无(wú)法看到。最诡异的是，在测量速(sù)度的过(guò)程中，兹威(wēi)基(jī)发现星系团中很多星系的速度比理论上要快(kuài)得多，按照(zhào)牛顿(dùn)的运动学定律(lǜ)，仅靠这(zhè)些可见星系的质量(liàng)所产生(shēng)的引力是无法将它们束(shù)缚在星系团内的，它们早就(jiù)应该(gāi)被抛出星系团(tuán)之外了(le)，除非有一(yī)种神秘的(de)力量在起作用，这种力量(liàng)来源于某(mǒu)种隐形(xíng)的物质。

据此，兹维基提(tí)出了这样部分不可见的暗质，它(tā)不(bù)发散(sàn)光、吸光、反射光，但是它们却占据着(zhe)宇(yǔ)宙中绝大部分的质量(liàng)。只是当时的人们对(duì)这样的一种说法不(bù)屑一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物质”这(zhè)个词才再一次出现。天文(wén)学(xué)家维拉(lā)鲁宾和肯特福特(tè)在观测仙女座星系中(zhōng)的(de)恒星(xīng)运(yùn)动。理(lǐ)论上来说，距离中心越远的恒星在其轨(guǐ)道(dào)上的运行速度(dù)就会越慢(màn)。但是(shì)他们观(guān)测的结果(guǒ)却让人(rén)感到(dào)不可思议。

随(suí)着与中心(xīn)距离的增加，恒星的旋(xuán)转速度几乎(hū)保持不(bù)变。可是(shì)根(gēn)据(jù)牛(niú)顿的万有引力定(dìng)律，在星系(xì)当中如果没有足够大的质量来吸引它们，这些外(wài)围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基于(yú)这种现象，科学家们会使用一种相对标准的方(fāng)法来解释(shì)暗物质的存在，这种(zhǒng)方法就是测量星系(xì)当中气体在(zài)X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常的结果，就(jiù)认(rèn)为(wèi)是由(yóu)暗物质的(de)力量进入其中。

于是科学家们通过射电望远镜测量(liàng)了距(jù)离星系(xì)中心更远(yuǎn)距离的氢元(yuán)素，发现它们的旋转速度并(bìng)不符合(hé)牛(niú)顿的力学定(dìng)律。我们的太(tài)阳系(xì)也(yě)不例外，太阳系位于银河系的第三悬臂之上(shàng)，距离(lí)银河系中心2.6万(wàn)光(guāng)年，根据(jù)万有引力定律进行计算，太阳系的运行速度应(yīng)该是(shì)160千米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的速度(dù)围绕(rào)银河系旋转，这个实际速度远(yuǎn)远大于理论速度，那么(me)产生(shēng)以上这种向心加速度的(de)原因很(hěn)可能就是存在着一种(zhǒng)我们(men)看(kàn)不到的物质，是(shì)这些暗物质的引(yǐn)力效应将星系(xì)聚集在了一起。

也是从(cóng)这时开始，越来越多(duō)的研究(jiū)人(rén)员开始相(xiāng)信暗物质的存(cún)在。科学家根(gēn)据星系外恒星轨道的速度，估算在星系当中(zhōng)暗物质的质量占整(zhěng)个星系质量的(de)85%。但是，暗物质并不是(shì)唯(wéi)一可以(yǐ)解(jiě)释(shì)这个(gè)现象的原因。在一项新的(de)研究当中，科学(xué)家们(men)发现，几乎没有引力效应的遥远恒星(xīng)之间，也会(huì)出现速度上的微(wēi)小差异。另外(wài)，天文(wén)学家还发现了一个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星系(xì)当中存在(zài)的恒星数量却只(zhǐ)有银河系的(de)千分之(zhī)一。

所以在理论上(shàng)，该星系必须存在(zài)暗物质，否(fǒu)则就(jiù)会分(fēn)崩(bēng)离析。但是科学家们使用(yòng)最先(xiān)进的望远镜(jìng)对其(qí)进(jìn)行了40个(gè)小(xiǎo)时的(de)详细测量之(zhī)后(hòu)，发现(xiàn)星系中的(de)恒(héng)星(xīng)运动是可以用正常的物(wù)质(zhì)和(hé)力(lì)学定律来解释的。那么又有人提(tí)出，也许(xǔ)该星(xīng)系的暗(àn)物质，已经被附近(jìn)的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没有任何星系存在。造成这些现(xiàn)象的(de)除了暗物质的假说之外(wài)，另一种可(kě)能就是人类对引(yǐn)力的(de)理解还不够全面，引力很可能在(zài)不同尺度空间(jiān)中(zhōng)的(de)工作方式是不同的，这意(yì)味着在(zài)行星系尺度中的天体(tǐ)会沿着它们的轨道，按照我们所理解的方(fāng)式运动。但是上升(shēng)到(dào)星系和星团的尺度，引力之间的相互作用则(zé)是不同的(de)方(fāng)式。对(duì)于(yú)在星系(xì)团(tuán)之(zhī)间的(de)相互作用(yòng)，科学(xué)家(jiā)还引入了外部场效应(yīng)的概念，指的(de)是在数百万光年的(de)规模上，巨究极绿宝石满级了还能刷努力值吗 究极绿宝石5.4努力值怎么刷(jù)大的(de)质量(liàng)之间会产生对彼此特殊的效果(guǒ)，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理论成(chéng)立，这(zhè)意味着我们需要对现在的物理定律进(jìn)行修正，这些发现也让(ràng)很多人认为暗物(wù)质假说理论就此终(zhōng)结(jié)。但是在宇宙当中还有关于暗物质存在(zài)的其他的理论证据，这些理论证据是蒙德理论所没法解释(shì)的“引力透镜”。

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径向(xiàng)距(jù)离为37亿光年的子弹星系团(tuán)，由两个碰撞的星(xīng)系团(tuán)所组成，类似这(zhè)样的星(xīng)团，它们大部分的普通质量都在(zài)星系的气体当中。当星团以(yǐ)1000万公(gōng)里/小时发生碰撞的时候，星(xīng)际气体的相互作用就会导致温度的(de)急(jí)剧(jù)升高，速度大幅降低。所(suǒ)以在理论上，在碰撞之后，子弹星系团大(dà)部分的质量(liàng)将位于所有这些(xiē)气体所在(zài)的(de)中间区域。那么我们通过什么来验(yàn)证它的质(zhì)量区域到(dào)底是(shì)不是(shì)集中在中间呢？前(qián)不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太(tài)空望远镜(jìng)传回(huí)了宇(yǔ)宙当(dāng)中第一(yī)张(zhāng)全彩的高清照片，在照片中我们可以明显地看(kàn)到(dào)很多星系似乎被拉(lā)伸产生了巨大(dà)的形(xíng)变。其实这些星(xīng)系本(běn)身并(bìng)不(bù)是真的被扭曲了，也不是(shì)韦伯望远镜出了什么问题，而是这(zhè)样极遥(yáo)远的天体(tǐ)和我们地球上的观测者之间。被(bèi)一个质量超级(jí)巨大(dà)的(de)天体遮挡，这(zhè)个超大质量的东西的引力，会使(shǐ)身后更(gèng)遥(yáo)远星系(xì)的光都发生了扭(niǔ)曲。这个现象就(jiù)是(shì)引力(lì)透镜效应。这个巨大(dà)的天体可能是超大质量的黑(hēi)洞或者是暗物质。

所以当人(rén)们(men)对子弹星(xīng)系(xì)团观测的时候，发现它的大(dà)质量区(qū)域并不是在中间，而(ér)是在两侧。所以最(zuì)好的解释方法就是(shì)当星团发生全部的(de)碰撞时(shí)，可被观测(cè)到的质量气(qì)体被卡(kǎ)在了中间，暗物质则直接(jiē)通(tōng)过了这个区(qū)域，并在两边形(xíng)成(chéng)了引(yǐn)力透镜。对子弹星系团的引力(lì)究极绿宝石满级了还能刷努力值吗 究极绿宝石5.4努力值怎么刷透(tòu)镜研究也被认为(wèi)是暗物质存在的迄今为(wèi)止最好的理论证(zhèng)据(jù)。

除(chú)此之外(wài)，还有来自宇宙当中最(zuì)古老的(de)光。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万年之(zhī)后，可见光终于(yú)可以畅通无阻地穿越(yuè)在宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)了。经过了(le)130多(duō)亿(yì)年之后(hòu)，这些光在宇(yǔ)宙(zhòu)空间背景上(shàng)留下了各相同性(xìng)的微波(bō)辐(fú)射。其中红色的部分表(biǎo)示温(wēn)度较高的区(qū)域，蓝色则表示相对较冷的区域(yù)，但实际上(shàng)它们之间的(de)温差只有万分之一。

科学家(jiā)们通过(guò)对前景背(bèi)景分(fēn)离后的二值图像进行连通域提取和标(biāo)记之后发现，如(rú)果宇宙当中没有(yǒu)暗物质，图(tú)形(xíng)看起来不应该是这样的，而随(suí)着暗物(wù)质的增加，一些峰值的(de)幅(fú)度会(huì)减小，才变(biàn)得看起来“和谐(xié)”。为(wèi)了匹配(pèi)宇宙(zhòu)微(wēi)波背景辐射(shè)的测量值(zhí)，我们需要的暗物质大约是普(pǔ)通物质的5倍。这个数字(zì)与解释星(xīng)系当中恒星运动(dòng)所需要的暗(àn)物质比例是一致的。这(zhè)就意(yì)味着。

用了一个(gè)简单的(de)理论(lùn)框架，就(jiù)很好(hǎo)地解释了很多不(bù)同(tóng)的观测结果。而暗物(wù)质(zhì)的(de)本质就是宇宙当中(zhōng)存在着某种(zhǒng)类型的粒子，它们不(bù)参与(yǔ)任何其他的(de)电(diàn)磁(cí)作用，只通过(guò)引力来相互作(zuò)用。所(suǒ)以如果(guǒ)能(néng)够找到这种粒子的存在，就相当于找到了暗物(wù)质存在的实(shí)际证据。这种粒子(zi)到底(dǐ)是什么？科学家们已(yǐ)经提出了(le)数十种的假想目标，而(ér)要寻找这些不同的(de)目标粒子所需(xū)要的(de)实验方式也不相同。在过去的几(jǐ)十(shí)年当中，人(rén)类为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科学(xué)家们已经进行了超过50次(cì)的(de)实验，却没有任何实质(zhì)性的发现，除了一个地方，意大利的格(gé)兰萨索山(shān)，隶属(shǔ)于阿(ā)尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处(chù)的地下(xià)矿井当中，藏着(zhe)地(dì)球上最(zuì)大的地学实(shí)验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的(de)探测器，一直致力于寻(xún)找暗(àn)物质(zhì)粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的科学家声称观测到了某种信号。经过了20多年的数据收集，人(rén)们发现了一个有趣的事情。探测率会在每年的6月份(fèn)达到峰值，然(rán)后在11月(yuè)降到最低，而且在20年当中每年都是(shì)一样。一(yī)些(xiē)科学家认为这可能是(shì)人类发(fā)现暗物质(zhì)的第一个(gè)直接证(zhèng)据。

但是为(wèi)什么暗(àn)物质会(huì)产(chǎn)生周期性的年度信(xìn)号呢？刚才我们讲了太阳系正在(zài)以220公里/秒的速(sù)度围绕着银河系进行移(yí)动，那么如(rú)果暗物质存在宇宙当中，这意味着我(wǒ)们也在以这样的速度在穿越(yuè)着暗物质流(liú)，这个(gè)过程中会产生相应(yīng)的振荡，同时地球又以(yǐ)30公(gōng)里/秒(miǎo)的速度围绕太阳(yáng)进行旋转。所以有(yǒu)半(bàn)年的时间，地(dì)球围(wéi)绕太阳的(de)方向(xiàng)与太阳环(huán)绕银河系的方向(xiàng)是一致的，而另外半年则与之相反。

而(ér)在6月份的时候，地球与太阳的方(fāng)向(xiàng)正好达到完全一致(zhì)，这是理论(lùn)上地球穿越暗物(wù)质流最快的(de)时段。而在11月份，又恰好达到(dào)了最慢值(zhí)。尽管在实际(jì)的情况中，太阳系相对银河(hé)系(xì)的平(píng)面呈现了60度的倾斜(xié)，但是这并不影响这个理论的(de)有(yǒu)效性。

因此科学家认(rèn)为这(zhè)可(kě)以(yǐ)用来解释(shì)，研究人员们所观测到的周期性信号。当然也可能(néng)有其他(tā)的情(qíng)况，造(zào)成这种年度周期信号的差异(yì)也可能是(shì)温度、湿度(dù)、土壤(rǎng)中的水分、高山(shān)上的积雪(xuě)，甚至连(lián)意大利游(yóu)客的数量也符合这个周(zhōu)期的规律(lǜ)。

所以，科学家(jiā)们又(yòu)在南半球建立(lì)了(le)一个几乎相同的实(shí)验室，这里的季节与(yǔ)之前(qián)的实验室正好(hǎo)相反(fǎn)，而在这里，地球穿过暗物质流的运动特(tè)征和第一个实验室(shì)是一样的。

因此，如果在这里可以得到相同的信号，就可以成为暗物质所存在的非常有力的(de)证据了。但是由于这个实验室刚刚建(jiàn)成不久，所以截至目(mù)前(qián)还无(wú)法提(tí)供(gōng)相应的数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会(huì)发射一台新的望远镜，这台太空望远镜叫做“南希(xī)格雷斯(sī)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(yí)器提供的视(shì)野(yě)是哈勃红(hóng)外仪器的100倍。南希格雷(léi)斯(sī)罗曼太空(kōng)望远镜其中一个关键(jiàn)的用(yòng)途就是探索暗物质背后的奥(ào)秘(mì)，对于探测的(de)结果，我们只能(néng)拭目(mù)以待(dài)了。费米实(shí)验室粒子天体物(wù)理中心(xīn)的科学家(jiā)丹琥珀(pò)和贾(jiǎ)森斯特芬(fēn)研(yán)究发现，如果暗物质存在，它们极有可能拥(yōng)有(yǒu)另一种(zhǒng)神秘的(de)效应，这种暗物质效(xiào)应，会支(zhī)持宇宙当中生命的(de)诞生，或者(zhě)说是生(shēng)命(mìng)进(jìn)化(huà)的(de)一(yī)个重(zhòng)要因素(sù)。

如果这一理(lǐ)论(lùn)得到进(jìn)一步的证实，那么遍(biàn)布宇宙当中的暗物质(zhì)会不会意味(wèi)着(zhe)人(rén)类并不孤(gū)单呢？或许在宇宙当中某个(gè)角落的行(xíng)星(xīng)上，暗物质正在(zài)通过这样的效(xiào)应(yīng)创(chuàng)造生命。当然(rán)，这些推论(lùn)的大(dà)前提是要(yào)先找到暗物(wù)质存在的实(shí)际证据。那么小(xiǎo)伙伴们，你们觉得(dé)暗物质到(dào)底存不存(cún)在呢(ne)？喜欢请点(diǎn)赞，你(nǐ)的支持(chí)是我(wǒ)更新的(de)动力！

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