宇宙是“人为制造”的？为何会(huì)存在科学无法解(jiě)释的“暗物质”？暗物质又(yòu)究竟(jìng)是什么(me)？人(rén)类为了寻找(zhǎo)暗物质存在(zài)的证据，科学家(jiā)们在过去的几十年当中进行了(le)超(chāo)过50次的(de)长期实(shí)验(yàn)，但是(shì)却没有发现任(rèn)何的有效证据。除了一个地方(fāng)，在1687年(nián)出版的自然哲学数学原理(lǐ)一(yī)书中，埃(āi)萨克牛顿发(fā)表了万有引(yǐn)力定(dìng)律，它揭示了宇宙中天(tiān)体运动的(de)规律(lǜ)。往后的几百年来，当天文学家们发(fā)现某些天体运行轨道出现异常(cháng)，不符(fú)合万有(yǒu)引力定律的(de)时候，他们就会知道，周围(wéi)一定有未(wèi)知的天体通过引力在摄动它(tā)的轨道。比如在1846年(nián)，奥本(běn)勒(lēi)维耶(yé)就通过天王星运(yùn)行轨道的异(yì)常，推算并且发现了海(hǎi)王星的存(cún)在。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星(xīng)的发现都是应用万(wàn)有(yǒu)引力(lì)定律所取(qǔ)得重大(dà)天文成就的例子(zi)。但是这些发现都是(shì)在恒(héng)星系统(tǒng)的尺度当中，可当(dāng)我们上升到星系或者是星团的尺度，事情就开(kāi)始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家(jiā)弗里茨(cí)兹威基正在研(yán)究和测量后(hòu)发星系(xì)团的质量。这(zhè)是一个由数千(qiān)个星系所(suǒ)组(zǔ)成的巨大星系团，这些(xiē)星系(xì)被引力(lì)束缚(fù)在一起(qǐ)。测量星系团的(de)质(zhì)量一般会使用到(dào)两种方法(fǎ)，当两种方法结果一致，就可以确(què)定其(qí)质量的范围(wéi)。

第一种是获得其"光(guāng)度学(xué)的质量(liàng)"，需要的(de)数(shù)据是测(cè)量各(gè)个星系的光度。

第二(èr)种是动力学质量(liàng)的计算，是(shì)利用光谱红移测量星(xīng)系(xì)团中(zhōng)的各个星系相对于星系团(tuán)的运动(dòng)速度。当测量结果出来之后，兹(zī)威(wēi)基彻底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度学质量(liàng)”的(de)400倍。这(zhè)意(yì)味着，后发座星(xīng)系团有99%的质量消失(shī)了(le)，或者说(shuō)这99%的质量(liàng)并不以可见光的形式所存在，我们无法看到。最诡(guǐ)异的是，在测(cè)量速度的(de)过程(chéng)中，兹威(wēi)基发现星系团中很多星系的速度比(bǐ)理论(lùn)上(shàng)要(yào)快得多，按照牛顿的运动学定律(lǜ)，仅靠(kào)这些可见星系的质量所产生的引力是(shì)无(wú)法将它(tā)们束缚在星系团内的(de)，它(tā)们早就应该被抛(pāo)出星系团之(zhī)外了，除非有一种神秘的力量在起(qǐ)作(zuò)用，这种力(lì)量来源于某种隐形的(de)物质。

据(jù)此，兹维(wéi)基提出(chū)了(le)这(zhè)样部分(fēn)不(bù)可见的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是(shì)它(tā)们却占据着宇宙中绝大部分的质量。只是当时的人们对这样的一种说法不屑(xiè)一(yī)顾(gù)。

直到40年之后，“暗物质”这个词才(cái)再一次(cì)出(chū)现。天文学(xué)家(jiā)维拉鲁(lǔ)宾(bīn)和肯特福特在观(guān)测仙(xiān)女(nǚ)座星系中的恒星运动。理论上来说，距(jù)离中心越(yuè)远(yuǎn)的恒星在其轨道上的(de)运行速度就会越慢(màn)。但是他(tā)们观(guān)测的结果却让(ràng)人感到不可(kě)思(sī)议。

随(suí)着与中(zhōng)心距离的增(zēng)加，恒(héng)星的旋转速度几乎保持(chí)不变。可是根据(jù)牛顿的万(wàn)有引力(lì)定律，在星系(xì)当中如果没有足够大的质量来吸引它们，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基(jī)于(yú)这种现象，科学家们会(huì)使(shǐ)用一种(zhǒng)相对标准的方法来解释暗物质的(de)存在，这(zhè)种方法(fǎ)就是(shì)测量星系当中(zhōng)气(qì)体在X轴上(shàng)距(jù)离星系(xì)中(zhōng)心(xīn)的距离，以及在(zài)Y轴上气体的旋转速度(dù)。如果出(chū)现(xiàn)异常的结(jié)果，就认为是(shì)由(yóu)暗(àn)物质(zhì)的力量进入其中。

于是科(kē)学家(jiā)们通(tōng)过射电望(wàng)远镜(jìng)测(cè)量了距离星系中心更远距离(lí)的氢(qīng)元素，发现它们的旋转速(sù)度并不符合(hé)牛顿的力学定律。我们(men)的太阳系也不例外(wài)，太(tài)阳(yáng)系位于(yú)银河系的第三悬臂之(zhī)上，距离银河系中心2.6万光(guāng)年，根(gēn)据万有引(yǐn)力定律进行计算(suàn)，太阳系的运(yùn)行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米(mǐ)/秒的速度(dù)围绕银河系旋转，这个实际(jì)速度远(yuǎn)远(yuǎn)大于理(lǐ)论速度，那么产生以上这种向心(xīn)加速(sù)度的(de)原(yuán)因很可能(néng)就是存在着一种我(wǒ)们(men)看不到(dào)的(de)物质，是这些(xiē)暗物质(zhì)的(de)引力(lì)效应(yīng)将星系聚集在(zài)了一起。

也是从这时开(kāi)始，越(yuè)来越多的研究人员开始相信暗(àn)物质的(de)存在(zài)。科学家根(gēn)据星系外恒(héng)星轨道的速度，估(gū)算在(zài)星(xīng)系当中暗(àn)物质的质量(liàng)占整(zhěng)个星系质(zhì)量的85%。但是，暗(àn)物质并中山有多少个镇区，中山有多少个镇区,都叫什么名(bìng)不(bù)是唯一可以解释这个现象的原(yuán)因。在一项新的研究当中(zhōng)，科学家们(men)发现，几(jǐ)乎没有引(yǐn)力(lì)效应的遥远恒星之间(jiān)，也会出现速度上的微(wēi)小差(chà)异。另(lìng)外，天(tiān)文学家还发现了一(yī)个反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离地球(qiú)大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河系不多，但是(shì)星系当中存在(zài)的恒星数量(liàng)却只(zhǐ)有银河系(xì)的(de)千分之(zhī)一。

所以在理论上(shàng)，该星(xīng)系必(bì)须存在暗物质，否则就会(huì)分(fēn)崩离析(xī)。但是(shì)科学(xué)家们使用最先进的(de)望远(yuǎn)镜对(duì)其进行了40个小(xiǎo)时的详(xiáng)细测量之后(hòu)，发现星系中(zhōng)的恒星运动是可以用正常的物质和力(lì)学定律来解释的。那么又有人提出，也(yě)许该星(xīng)系(xì)的暗物质，已(yǐ)经被附(fù)近的另一个大星系(xì)剥(bō)离(lí)了。奇怪的(de)是(shì)，它(tā)的附近没有(yǒu)任何(hé)星(xīng)系存(cún)在(zài)。造成这些现象(xiàng)的除了暗物(wù)质(zhì)的假说之(zhī)外，另一种可能就是人(rén)类对引力(lì)的(de)理(lǐ)解(jiě)还不够全面，引力很可能在(zài)不同尺度空(kōng)间(jiān)中的工作方式是不同(tóng)的(de)，这意味着在行星系(xì)尺度中的天体会沿(yán)着它(tā)们的轨(guǐ)道，按照我们所(suǒ)理解(jiě)的方式运动。但是(shì)上升到(dào)星系和(hé)星团的(de)尺度，引(yǐn)力之间的相互作用(yòng)则是不同的方(fāng)式(shì)。对于在(zài)星系团之间的相互作用，科学家(jiā)还(hái)引(yǐn)入(rù)了外部场效应的概念，指(zhǐ)的是在数(shù)百万光年(nián)的(de)规模上，巨大的质量之间会产生对彼此特(tè)殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如(rú)果(guǒ)MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)成立，这意味着我(wǒ)们需要(yào)对现在(zài)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(jiù)此终(zhōng)结。但是在宇宙当中还有(yǒu)关于暗物质(zhì)存在的(de)其他的理论(lùn)证据(jù)，这些(xiē)理论证据是蒙(méng)德理(lǐ)论(lùn)所没法解释的(de)“引力透镜”。

径向距离为37亿光(guāng)年的子弹星系团，由两个碰(pèng)撞的星系团(tuán)所组(zǔ)成，类似这样的星团，它们(men)大部(bù)分的普通质量(liàng)都在星系的气体(tǐ)当(dāng)中。当(dāng)星团以1000万(wàn)公里/小时(shí)发生碰撞的时候，星际(jì)气体的(de)相互作用就(jiù)会(huì)导致(zhì)温度的急剧升(shēng)高，速度(dù)大(dà)幅降低(dī)。所以在(zài)理(lǐ)论上，在碰(pèng)撞之(zhī)后，子弹(dàn)星系团大部分的质量将位(wèi)于所有这(zhè)些气体所(suǒ)在的中间区域。那(nà)么我们通(tōng)过什(shén)么来验证它的质量区域到底(dǐ)是不是集中(zhōng)在(zài)中间(jiān)呢？前不久，詹姆斯韦伯太空(kōng)望远镜传回了宇宙(zhòu)当中第一张全彩的高(gāo)清(qīng)照片，在照片中我们可以明显(xiǎn)地看到很多星系似乎被拉伸产生了巨大的形变。其实这些星系本身并不是真的被(bèi)扭(niǔ)曲了，也不是(shì)韦伯望远镜出(chū)了(le)什么问(wèn)题(tí)，而(ér)是(shì)这(zhè)样极遥远的天体和我们地(dì)球上的(de)观(guān)测者之间。被一(yī)个(gè)质量超级巨大的天(tiān)体遮挡，这(zhè)个超大质量的东西的引(yǐn)力(lì)，会使身(shēn)后更遥远星系的光都发(fā)生(shēng)了扭曲(qū)。这个现象就是引力透镜效应。这个巨大(dà)的天体可能(néng)是(shì)超大质(zhì)量的(de)黑洞或者是暗物质。

所以(yǐ)当人们对(duì)子弹星系团观测(cè)的时(shí)候，发现它的大质量区域(yù)并(bìng)不是在(zài)中间，而是在两侧。所以最好的(de)解释方(fāng)法就是(shì)当星团发生全部(bù)的碰(pèng)撞时，可被观测到的质量气体被卡(kǎ)在(zài)了中间，暗(àn)物质则直接通过了这个区(qū)域，并在两边形(xíng)成(chéng)了引力透镜。对子弹(dàn)星系团的(de)引力透镜研究也被认为是暗物质存在(zài)的迄今为止(zhǐ)最(zuì)好(hǎo)的理(lǐ)论(lùn)证据(jù)。

除此(cǐ)之(zhī)外(wài)，还(hái)有(yǒu)来自(zì)宇宙(zhòu)当中最古老的光。从宇(yǔ)宙(zhòu)大(dà)爆炸开始，38万(wàn)年之(zhī)后(hòu)，可见光(guāng)终(zhōng)于可以畅通无阻(zǔ)地穿越在(zài)宇宙当中(zhōng)了。经(jīng)过了130多亿年之后，这些光在(zài)宇(yǔ)宙空间(jiān)背(bèi)景上留下了各相同性的(de)微波(bō)辐射。其(qí)中红(hóng)色(sè)的(de)部分表示温度较高的区域(yù)，蓝色则表示相对较冷(lěng)的区域，但实际(jì)上它们之(zhī)间的温(wēn)差只有万分之(zhī)一。

科学家们通(tōng)过(guò)对前景背景分离(lí)后的二值图像进行连通域(yù)提(tí)取和(hé)标记之(zhī)后发现(xiàn)，如果宇宙当中没有(yǒu)暗物(wù)质，图形看起来不(bù)应该(gāi)是这样的，而随着暗物质(zhì)的增加，一些峰值的幅度会减小，才变得看起来“和(hé)谐”。为(wèi)了匹配宇宙微(wēi)波背景辐射的测(cè)量值(zhí)，我们需要(yào)的暗物质大约是普通物质(zhì)的5倍(bèi)。这个数字(zì)与解(jiě)释星系当中恒星运动所需要(yào)的暗物质(zhì)比(bǐ)例是一致的。这就意味着。

用了一(yī)个简(jiǎn)单的理论框架，就很好地解释了很多不同的观测结果。而(ér)暗物(wù)质的本质就是(shì)宇宙当(dāng)中存(cún)在着某种类型(xíng)的粒子，它(tā)们不参与任(rèn)何其他(tā)的电磁作用(yòng)，只通(tōng)过引力来相互作用。所以(yǐ)如果能够找到这种粒子的存在(zài)，就相当于找到了暗(àn)物质存在(zài)的实际证据。这(zhè)种粒子到底是什(shén)么？科学(xué)家们已经提(tí)出(chū)了数十(shí)种的假(jiǎ)想(xiǎng)目标，而要寻找这些不同(tóng)的目(mù)标粒子所需要的实(shí)验方式也(yě)不相(xiāng)同。在过去的(de)几十年当(dāng)中，人类为了(le)寻找这些(xiē)看(kàn)不见、摸(mō)不(bù)到，几(jǐ)乎不(bù)会(huì)与(yǔ)常规(guī)物质相互作用的“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次的实验，却没(méi)有任何实质(zhì)性的(de)发现，除(chú)了一个地方，意大(dà)利的(de)格兰萨(sà)索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处的(de)地(dì)下(xià)矿井(jǐng)当中(zhōng)，藏着(zhe)地球上(shàng)最大的地学实(shí)验室(shì)，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三(sān)层楼(lóu)高的探测器(qì)，一直致力于寻找暗物质粒子(zi)的(de)周期性震荡。

自1997年以来，这里的(de)科学家声称观测到(dào)了某种(zhǒng)信号。经过了(le)20多(duō)年的数据(jù)收(shōu)集，人们发现了一个有(yǒu)趣的事情。探测率(lǜ)会在每年的6月份达(dá)到峰值，然后(hòu)在(zài)11月降到(dào)最低，而且在20年当(dāng)中每年都是一样(yàng)。一些科学家认为这可能是人类发现暗物质的(de)第一个直接证(zhèng)据。

但是为什么暗物质会(huì)产生(shēng)周期性的年度信号呢？刚才我们讲了(le)太(tài)阳系正在以220公(gōng)里/秒的速度围绕着(zhe)银河系进行移动，那(nà)么(me)如果暗物质存在(zài)宇宙当中，这意味(wèi)着我们也在以(yǐ)这样的速(sù)度在穿越(yuè)着暗物质流，这(zhè)个过(guò)程(chéng)中会(huì)产生相应的振荡，同时地球又以30公里(lǐ)/秒(miǎo)的速度围绕太阳(yáng)进(jìn)行(xíng)旋转(zhuǎn)。所以有半年的时间，地(dì)球围绕太(tài)阳的方向与太阳环绕(rào)银河系的方向(xiàng)是一致(zhì)的(de)，而另外(wài)半年则与(yǔ)之相反(fǎn)。

而在6月(yuè)份(fèn)的时候(hòu)，地球(qiú)与太阳的方(fāng)向正好达到完全一致，这是(shì)理论上地(dì)球穿越暗物质流最快的时段。而在11月(yuè)份，又(yòu)恰好达到了最慢值。尽管在实际的(de)情况(kuàng)中(zhōng)，太阳系相对中山有多少个镇区，中山有多少个镇区,都叫什么名银河系的平面呈现(xiàn)了60度的倾(qīng)斜，但是(shì)这并不影响这个理论的有效性。

因此(cǐ)科学家认为这可以(yǐ)用来解释，研究人(rén)员们所(suǒ)观(guān)测到的周期(qī)性信号。当(dāng)然也可能(néng)有其他的情况(kuàng)，造成(chéng)这种(zhǒng)年度周(zhōu)期信(xìn)号的(de)差异也可能是温度、湿度(dù)、土壤中的水分、高(gāo)山(shān)上(shàng)的积(jī)雪，甚(shèn)至(zhì)连意大利游客(kè)的数量也符合这个(gè)周期的(de)规(guī)律。

所(suǒ)以，科学家们(men)又在南(nán)半(bàn)球(qiú)建立了一个几乎相同的实验室，这里的季节与之前的实(shí)验室正(zhèng)好相(xiāng)反，而在这(zhè)里，地球(qiú)穿过暗物(wù)质(zhì)流(liú)的(de)运动(dòng)特征和第一个实验室是一样的。

因此，如果(guǒ)在这(zhè)里(lǐ)可以(yǐ)得到相同的信号(hào)，就(jiù)可以成(chéng)为暗(àn)物质所存(cún)在(zà中山有多少个镇区，中山有多少个镇区,都叫什么名i)的非常有(yǒu)力(lì)的证据了。但是由于这个实验室(shì)刚刚建成不久，所以截至目前还无法(fǎ)提供相应的数据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的望远镜，这台太(tài)空望远(yuǎn)镜(jìng)叫做“南希(xī)格(gé)雷斯(sī)罗曼”，它的主(zhǔ)镜(jìng)大(dà)小跟(gēn)哈(hā)勃望远(yuǎn)镜相同(tóng)，但(dàn)它的宽(kuān)视场仪器提供的视野是哈(hā)勃红外仪器(qì)的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太(tài)空望远镜(jìng)其(qí)中一(yī)个(gè)关键(jiàn)的用途就是探索暗物(wù)质背后的奥秘，对于探(tàn)测的结果，我们只能拭目以待了(le)。费(fèi)米实验室粒子(zi)天体物(wù)理中心(xīn)的科学(xué)家丹琥(hǔ)珀和贾森(sēn)斯(sī)特芬研究发现(xiàn)，如果(guǒ)暗物质存在，它(tā)们极有(yǒu)可(kě)能拥(yōng)有另一种神秘(mì)的(de)效(xiào)应，这种暗物质效应(yīng)，会支持宇宙当中生命的诞(dàn)生(shēng)，或者说是生命(mìng)进化的一个重要因(yīn)素(sù)。

如果这(zhè)一理论得到(dào)进一步的证(zhèng)实，那么遍布宇宙当中(zhōng)的(de)暗(àn)物质会不会意(yì)味着人类并不(bù)孤单呢？或许在宇宙当中(zhōng)某(mǒu)个角落的行星上(shàng)，暗物(wù)质正在通过这(zhè)样的效(xiào)应创造生命。当然，这些(xiē)推论的大前提是要(yào)先找到暗物质(zhì)存在的实际证据。那么(me)小伙伴们，你们觉得(dé)暗物质到底存(cún)不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的(de)支持是我(wǒ)更新(xīn)的动力！

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