宇宙(zhòu)是(shì)“人(rén)为制造(zào)”的？为何(hé)会存在科学无法解释的“暗物质”？暗(àn)物质又究竟是什么？人类为了寻找暗物质存在的证(zhèng)据，科学家们在过去的几十年(nián)当中进行了超过50次的(de)长期实验，但(dàn)是却没有发(fā)现任何的(de)有效证(zhèng)据。除了一(yī)个地方，在1687年出(chū)版的自然哲学数学(xué)原理一(yī)书中，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有引力(lì)定(dìng)律，它(tā)揭示了宇宙中天(tiān)体(tǐ)运动的规律。往后(hòu)的几百(bǎi)年来，当天文学家们(men)发现某些天体运行轨道出现异常，不(bù)符合万有引(yǐn)力定律的时候，他们就(jiù)会知道(dào)，周围一(yī)定有未知(zhī)的天体通(tōng)过引力在摄动它的轨(guǐ)道。比如在1846年(nián)，奥(ào)本勒(lēi)维(wéi)耶就通过天王星运(yùn)行轨道的异常，推算并(bìng)且发(fā)现了海王(wáng)星的存(cún)在。另(lìng)外，哈(hā)雷彗星、冥王星的发现都是应用万有引力定律所取得重大天文(wén)成就的例子。但是这些(xiē)发现都(dōu)是在恒星系统的尺度(dù)当(dāng)中(zhōng)，可当我们上升到星系或者是(shì)星团的(de)尺度，事情就(jiù)开始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理学家弗里茨兹(zī)威基正在研究和测量后发(fā)星系(xì)团的质量(liàng)。这是一个(gè)由数千个星系所(suǒ)组成(chéng)的巨大星系(xì)团，这些星(xīng)系(xì)被引力束缚(fù)在一起。测量(liàng)星系团的质量一(yī)般(bān)会使用到(dào)两种方(fāng)法，当两种方法结(jié)果(guǒ)一致，就可以确定其质(zhì)量的范围(wéi)。

第一种是获得(dé)其"光(guāng)度学的(de)质(zhì)量"，需要的(de)数据是测量各(gè)个星系的光(guāng)度。

第二种是动力学质量的(de)计(jì)算，是利用光谱(pǔ)红移测量星系团中的(de)各个(gè)星系相对于(yú)星系(xì)团的运动速度。当测量结果出来之后，兹威基(jī)彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的(de)400倍。这意味着，后发座(zuò)星系团(tuán)有(yǒu)99%的(de)质量消失了，或者说这99%的质量并不以可见(jiàn)光的形式所存在，我们无法(fǎ)看到。最诡异的是，在(zài)测量速度的过程中，兹(zī)威基发(fā)现星系团中很多星系(xì)的速度比(bǐ)理论上要快得多，按(àn)照牛顿的运动学定律，仅靠这些(xiē)可见(jiàn)星系的质量所产(chǎn)生的引力是无法将它们束缚在星(xīng)系团内的，它们早就(jiù)应该(gāi)被抛(pāo)出星系团(tuán)之(zhī)外了，除(chú)非有一种神秘(mì)的力(lì)量在起作用，这种力量来源于某(mǒu)种隐(yǐn)形(xíng)的(de)物(wù)质。

据此，兹维(wéi)基提出了(le)这样部(bù)分不(bù)可(kě)见的暗质，它(tā)不发(fā)散光、吸光、反(fǎn)射光，但是(shì)它(tā)们却占(zhàn)据(jù)着宇宙中绝大部分(fēn)的质量。只是当(dāng)时的人们(men)对这样的一种说法不(bù)屑一顾(gù)。

直到40年(nián)之(zhī)后(hòu)，“暗物质”这个词才再一(yī)次出(chū)现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观(guān)测仙女座(zuò)星(xīng)系中的恒星运动。理论上来说(shuō)，距离中心越(yuè)远的(de)恒星在其(qí)轨道(dào)上的运行速度就会(huì)越慢。但是(shì)他(tā)们观测的结果却让人感到不可思议。

随(suí)着(zhe)与(yǔ)中心距(jù)离的增加，恒星的旋(xuán)转(zhuǎn)速度几乎保持不变。可是根据牛顿的(de)万(wàn)有引力(lì)定律，在星系(xì)当中如果没有足够大的(de)质量(liàng)来吸引它们，这(zhè)些外围的(de)恒星早(zǎo)就被(bèi)甩到(dào)宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。基(jī)于这种现(xiàn)象(xiàng)，科学家们(men)会使用一种相(xiāng)对(duì)标准的方法(fǎ)来解释暗物质的(de)存(cún)在，这种方法就是测量星系(xì)当中(zhōng)气体在(zài)X轴上(shàng)距(jù)离星(xīng)系中(zhōng)心的(de)距(jù)离，以(yǐ)及在(zài)Y轴上气(qì)体(tǐ)的旋转(zhuǎn)速度。如果(guǒ)出现异(yì)常的结(jié)果(guǒ)，就认为是由(yóu)暗物(wù)质的力量进(jìn)入其中。

于是科学家(jiā)们通(tōng)过(guò)射电望远(yuǎn)镜测量了距离星系中心更远距离的氢元素，发现它们的旋转速度(dù)并不符合(hé)牛(niú)顿的(de)力学定(dìng)律。我们的太阳系也不例外，太阳(yáng)系(xì)位于银(yín)河(hé)系的第三悬臂之上(shàng)，距离银河系(xì)中心2.6万光年，根据万有(yǒu)引力定律(lǜ)进行(xíng)计算，太(tài)阳系的运(yùn)行速度应该是160千米/秒，但实际(jì)上，太(tài)阳系正在(zài)以(yǐ)220千米/秒的速度围绕银河系(xì)旋转，这(zhè)个实际速度远远(yuǎn)大于理论速(sù)度，那(nà)么产生以上(shàng)这种向心加(jiā)速(sù)度(dù)的原因很可能就是(shì)存(cún)在着一种我们(men)看不到的物质(zhì)，是这些暗物质的(de)引力效应将(jiāng)星系聚集在了(le)一起。

也是从这时开始，越来越多的(de)研(yán)究人(rén)员开始(shǐ)相信暗物(wù)质的存在。科(kē)学家根据星系外(wài)恒星轨道(dào)的速(sù)度，估(gū)算在星系(xì)当中(zhōng)暗物质的质量占整个星系质量的85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯一可以解释这个现象(xiàng)的原因(yīn)。在一项新的研究(jiū)当中，科学家(jiā)们(men)发现，几乎(hū)没有(yǒu)引力效应的(de)遥远恒星之间，也(yě)会(huì)出(chū)现速度上的微(wēi)小差(chà)异。另外，天(tiān)文学家还发现(xiàn)了一(yī)个反(fǎn)常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光(guāng)年，大小和银河系(xì)不多，但是星系当中存在(zài)的(de)恒星数量却(què)只有银河(hé)系的千分之一。

所以在理论上(shàng)，该星系必须存(cún)在暗物(wù)质，否则就会分崩离析。但(dàn)是科学家们使(shǐ)用最先(xiān)进的望远镜对其(qí)进(jìn)行了40个小时的详细测(cè)量之(zhī)后，发现星系(xì)中的恒(héng)星(xīng)运(yùn)动是可以用正常(cháng)的物质和力(lì)学(xué)定律来(lái)解释的。那么又有人提出，也许该星(xīng)系(xì)的暗物质，已(yǐ)经被附近的(de)另一个大星系剥(bō)离了。奇怪的(de)是，它(tā)的附(fù)近没有任何星系(xì)存在。造成这些现(xiàn)象的除了(le)暗物质的假说之外，另(lìng)一(yī)种可能(néng)就是人类对引力的理(lǐ)解(jiě)还不够全面，引力很可能(néng)明星死了 现在是替身，哪个明星的替身死了在不同(tóng)尺度空间(jiān)中(zhōng)的工作方(fāng)式是不同的，这意(yì)味着(zhe)在(zài)行星系(xì)尺度中的(de)天(tiān)体会沿(yán)着(zhe)它们的轨道(dào)，按(àn)照我(wǒ)们(men)所理(lǐ)解的方(fāng)式运动。但(dàn)是上(shàng)升到(dào)星系(xì)和(hé)星团的(de)尺(chǐ)度，引力之(zhī)间的相互作(zuò)用则是不同的(de)方(fāng)式。对于在星系团之间的相互(hù)作用，科学家还引(yǐn)入了外(wài)部场效应的(de)概念，指的(de)是在数百万光年(nián)的(de)规模上，巨大的质量之间(jiān)会产生(shēng)对彼(bǐ)此特殊的效果，这个理论(lùn)叫(jiào)做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成立(lì)，这(zhè)意味(wèi)着我们需要(yào)对现在的物理(lǐ)定律进行修正(zhèng)，这些发现也让很多人认为暗物质假说理论就此(cǐ)终(zhōng)结。但是在宇(yǔ)宙当(dāng)中还(hái)有关于暗(àn)物质存在的其他的理(lǐ)论证据，这(zhè)些理论证据是蒙德理论所没法解(jiě)释(shì)的(de)“引力(lì)透镜(jìng)”。

径向(xiàng)距离为37亿光年的子(zi)弹星系团，由两(liǎng)个(gè)碰撞的(de)星系(xì)团(tuán)所组成，类似这样的星(xīng)团，它们大(dà)部分的普通质量都(dōu)在(zài)星(xīng)系的气(qì)体当中。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞的(de)时候(hòu)，星(xīng)际气体的相互作(zuò)用就(jiù)会(huì)导致温(wēn)度的急剧升高，速度大幅(fú)降低。所以在理论上(shàng)，在(zài)碰撞之后，子弹星(xīng)系团大部分的质(zhì)量将(jiāng)位于所(suǒ)有(yǒu)这些气体所在的(de)中间(jiān)区域(yù)。那么我们通过什么(me)来验证它的质(zhì)量区域到(dào)底(dǐ)是不(bù)是集(jí)中在中间呢？前(qián)不久(jiǔ)，詹(zhān)姆斯(sī)韦伯太空望(wàng)远镜传回了宇宙当中第一(yī)张全彩的高清照片，在照片中我们(men)可(kě)以(yǐ)明显地(dì)看到很多星系似乎被(bèi)拉伸产生了巨大的形变。其实这些星系本(běn)身并不是真的被扭曲(qū)了，也不是韦伯望远镜出了什(shén)么问(wèn)题(tí)，而是这(zhè)样极遥远的(de)天体和我(wǒ)们地球上的(de)观测者之间。被一个(gè)质量超级巨大的天(tiān)体遮挡(dǎng)，这个(gè)超(chāo)大(dà)质量的东西的引力，会使身后更遥远(yuǎn)星系的光都发生了扭曲。这个现象就是(shì)引力透镜效应。这个(gè)巨大的天(tiān)体(tǐ)可能是超大质量(liàng)的黑洞(dòng)或者是暗物质。

所以当人(rén)们对子(zi)弹星系团观(guān)测(cè)的(de)时候(hòu)，发现它(tā)的大(dà)质量区域并不是(shì)在中(zhōng)间，而是在(zài)两(liǎng)侧。所以最好的解释(shì)方(fāng)法就是当星团发生(shēng)全部的碰撞时(shí)，可被观测到(dào)的质量气体(tǐ)被卡(kǎ)在了中间(jiān)，暗(àn)物质则直(zhí)接(jiē)通过了这个区域，并在两边形成(chéng)了引(yǐn)力透镜。对子(zi)弹星系团的引力透镜研究也被认(rèn)为(wèi)是暗物质存(cún)在的迄今为止最好的理论(lùn)证据。

除(chú)此之(zhī)外(wài)，还(hái)有来自宇宙(zhòu)当(dāng)中最古老的光。从宇宙大爆炸(zhà)开始，38万年(nián)之后，可见光终于可以畅通无阻地穿(chuān)越(yuè)在宇宙当中了(le)。经(jīng)过了(le)130多(duō)亿年之后，这些光在宇宙明星死了 现在是替身，哪个明星的替身死了空间背景(jǐng)上(shàng)留下(xià)了各(gè)相同性的微(wēi)波(bō)辐(fú)射(shè)。其中红色(sè)的部(bù)分表示温(wēn)度较(jiào)高的区域，蓝色则表(biǎo)示(shì)相对较冷(lěng)的区域，但实际上它(tā)们之间的温差(chà)只有万分之一。

科(kē)学家(jiā)们通过对前景背(bèi)景分离后的二值图(tú)像进(jìn)行连通域提取和(hé)标记之后发现，如果宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)没有暗物质(zhì)，图(tú)形(xíng)看起来(lái)不应该是这样的，而随着暗(àn)物质的增加(jiā)，一些峰值的幅度会减小(xiǎo)，才(cái)变得看起来“和谐(xié)”。为(wèi)了匹配宇宙(zhòu)微波背(bèi)景辐射的测量值，我们需要的暗(àn)物质(zhì)大约(yuē)是普通物质(zhì)的5倍。这(zhè)个(gè)数字(zì)与解释星系当中恒星运(yùn)动所需要的暗物质(zhì)比例(lì)是一(yī)致(zhì)的(de)。这就意味着。

用了一个简单的理论框架(jià)，就很好(hǎo)地解释了很多不同(tóng)的(de)观测结果。而暗物质的本质就(jiù)是宇宙当中(zhōng)存(cún)在着某种类型的(de)粒子，它们不参与任何(hé)其他的电磁作用(yòng)，只(zhǐ)通过引力(lì)来相互作用。所(suǒ)以(yǐ)如果能够找到这种粒子的(de)存在，就相当于(yú)找到了(le)暗(àn)物质存(cún)在的实际证据。这种(zhǒng)粒子到底是什(shén)么？科学家们(men)已经提出了数十(shí)种的(de)假想目标，而(ér)要寻(xún)找这(zhè)些不同(tóng)的目标粒(lì)子所(suǒ)需要(yào)的(de)实验方式也(yě)不相同。在过去的几十年当中，人(rén)类为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会与常规(guī)物质相互作(zuò)用(yòng)的“暗物质”，科学家们已经进行(xíng)了超过50次的(de)实(shí)验，却没有(yǒu)任何(hé)实质(zhì)性的发现，除了一个地方，意大(dà)利的格兰萨索山，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉。

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“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼(lóu)高的探测器(qì)，一直致力于寻找(zhǎo)暗(àn)物质粒(lì)子(zi)的(de)周期性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里的(de)科学(xué)家(jiā)声称(chēng)观(guān)测到(dào)了某种信号。经(jīng)过了20多年的数(shù)据收(shōu)集，人们发(fā)现了(le)一(yī)个有(yǒu)趣的事(shì)情。探测率会在每(měi)年的6月(yuè)份达到峰值，然后(hòu)在11月降到最低，而且(qiě)在20年当(dāng)中(zhōng)每年都是一样。一些科学家认为(wèi)这可能是(shì)人类发现暗物质的第一个(gè)直(zhí)接证据。

但是(shì)为(wèi)什么暗物质会产(chǎn)生(shēng)周期性(xìng)的年度信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系正在以220公里/秒的速(sù)度围绕(rào)着(zhe)银河(hé)系(xì)进行(xíng)移动，那么(me)如(rú)果暗物质存在(zài)宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中，这意味着我们也在以这(zhè)样(yàng)的(de)速度在(zài)穿越着暗物质流，这个过(guò)程(chéng)中(zhōng)会产生相(xiāng)应的振荡，同时地(dì)球又以30公里(lǐ)/秒的速度围绕太阳进行旋(xuán)转。所以有半年的(de)时间，地球围绕太阳的方向与太(tài)阳环绕银河系(xì)的方(fāng)向是一致的，而(ér)另外半年(nián)则(zé)与之相反(fǎn)。

而(ér)在(zài)6月份的时(shí)候，地球与太阳(yáng)的方(fāng)向(xiàng)正好达到完全一致，这是理论上地球穿越暗物质流最快的时段。而在11月(yuè)份(fèn)，又恰(qià)好达到了最(zuì)慢值。尽管在实际的(de)情况中，太阳系相对银河系的平面(miàn)呈现(xiàn)了(le)60度的倾斜，但(dàn)是(shì)这并不影响这个理论的有效性。

因此科(kē)学家(jiā)认为这(zhè)可以用来解释，研(yán)究人员们所观测到的周期性信号。当然也可(kě)能(néng)有(yǒu)其(qí)他的情况，造成这(zhè)种年度周期(qī)信号的差异也可能是温(wēn)度、湿度、土壤中的水分、高山上的(de)积(jī)雪，甚至(zhì)连意大利游客的数量也符合这个周期的规律。

所以，科学(xué)家们又(yòu)在南(nán)半球建立了一个几乎相(xiāng)同的实验室，这(zhè)里的季(jì)节(jié)与之前的实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗物质(zhì)流的(de)运动特征和第一(yī)个(gè)实验室是一样的。

因此，如果在(zài)这里(lǐ)可(kě)以得到相(xiāng)同的信(xìn)号，就(jiù)可以(yǐ)成(chéng)为(wèi)暗物质所(suǒ)存在的非常(cháng)有力的(de)证(zhèng)据了。但是由于这个实验室刚刚建(jiàn)成不久，所以截至(zhì)目(mù)前还无法提供相应的数(shù)据(jù)支持。另(lìng)外(wài)，在(zài)2025年，NASA将会发射(shè明星死了 现在是替身，哪个明星的替身死了)一台新的望(wàng)远镜，这台太(tài)空望远(yuǎn)镜(jìng)叫做“南希格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈勃望(wàng)远镜相同，但它的宽(kuān)视场仪(yí)器提供的(de)视(shì)野是哈勃红外仪器(qì)的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键的用(yòng)途就是探索暗物质(zhì)背(bèi)后(hòu)的奥秘(mì)，对(duì)于探测的结(jié)果，我们只能拭目(mù)以待了。费米实验室(shì)粒子天(tiān)体物理中心的科学家丹琥珀(pò)和贾森斯特芬(fēn)研(yán)究发(fā)现(xiàn)，如果暗物质(zhì)存(cún)在，它(tā)们(men)极有可能拥有(yǒu)另一种神(shén)秘的效应(yīng)，这种暗物质(zhì)效应，会(huì)支(zhī)持宇宙当中生命的诞生，或者说是生命进化的一个重要因素。

如果这一(yī)理论得(dé)到进一步(bù)的证(zhèng)实，那么(me)遍布宇(yǔ)宙当中的(de)暗(àn)物质会不会意味着人(rén)类(lèi)并不(bù)孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当中某个角落的行星上，暗物质正在通过这样(yàng)的效(xiào)应创造生命。当(dāng)然，这(zhè)些推论的大前提是(shì)要先找到暗物质存在的实际证据。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物(wù)质到底存不存在(zài)呢？喜(xǐ)欢请点(diǎn)赞，你的支持是我更新的动(dòng)力！

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