宇(yǔ)宙是“人为制造”的？为(wèi)何(hé)会存在科学无法解释的(de)“暗物(wù)质(zhì)”？暗物质又究竟是什(shén)么？人类(lèi)为了寻找暗物质(zhì)存(cún)在的证据(jù)，科学(xué)家们在过去的几十(shí)年当中进行了超过50次的长期实验，但(dàn)是(shì)却没有发(fā)现任何(hé)的(de)有效证据。除了一个地方，在1687年(nián)出(chū)版(bǎn)的(de)自(zì)然哲学数(shù)学(xué)原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引(yǐn)力定(dìng)律，它(tā)揭(jiē)示了宇(yǔ)宙中天(tiān)体运动的规律。往后(hòu)的(de)几百年来(lái)，当天文(wén)学家们(men)发现(xiàn)某些天体(tǐ)运行轨道出现异常(cháng)，不符合万有引力定(dìng)律的(de)时候，他(tā)们就会知道，周围一定有未知的天体通过引力(lì)在(zài)摄动它的轨道。比如在1846年，奥本(běn)勒维耶就通(tōng)过天(tiān)王(wáng)星(xīng)运行轨道的异(yì)常(cháng)，推算并(bìng)且发现了海(hǎi)王星的存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王星的发现(xiàn)都是应用万有引力定律所取得重大天(tiān)文成就(jiù)的例子(zi)。但是(shì)这些(xiē)发现都是在恒星系统的尺度当中，可当(dāng)我们上升到星系或者是(shì)星(xīng)团的尺(chǐ)度，事情就(jiù)开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威(wēi)基正在研究和测量后发星系(xì)团的质量(liàng)。这是一(yī)个由数千个星系所组成的(de)巨(jù)大星系团，这些星系被引力束缚在(zài)一起。测量星系团的质量一般会使(shǐ)用(yòng)到(dào)两种(zhǒng)方法，当两种方法结果一(yī)致，就(jiù)可以确定其质(zhì)量的范围。

第一种是获夏天家中有小飞虫怎么办 夏天家中有小飞虫怎么消灭得其"光度学的质量"，需要的(de)数(shù)据是测(cè)量各个星系的光度。

第二种是动(dòng)力学质量(liàng)的计算，是(shì)利(lì)用(yòng)光谱红移测量星(xīng)系团中(zhōng)的各个(gè)星系(xì)相对(duì)于星系团的运动速度。当(dāng)测量结果出来之后，兹威基(jī)彻(chè)底懵了(le)，“动力学(xué)质量(liàng)”竟(jìng)然是“光度学质量(liàng)”的400倍。这(zhè)意味着，后发座(zuò)星系(xì)团有99%的质量消失了，或者(zhě)说这99%的质(zhì)量并不以(yǐ)可见光的形(xíng)式所存在(zài)，我(wǒ)们无法(fǎ)看到。最诡异(yì)的(de)是，在测(cè)量速度的过程中，兹威基发(fā)现星(xīng)系团中很(hěn)多(duō)星(xīng)系的(de)速度比理论上要快得多，按照牛顿的(de)运动(dòng)学定律，仅靠(kào)这(zhè)些可见星系的质量所产生的引力是无法将它(tā)们束(shù)缚在(zài)星系团内的(de)，它们早就应该被抛(pāo)出(chū)星系团之外了(le)，除非有一种神秘(mì)的力量在起(qǐ)作用(yòng)，这(zhè)种力量来源于某(mǒu)种隐形(xíng)的(de)物质(zhì)。

据此(cǐ)，兹(zī)维基提出了这样部分不可见的(de)暗质，它不(bù)发散(sàn)光、吸(xī)光、反射光，但是它们却占据着宇(yǔ)宙中绝大部分的(de)质量。只是当时(shí)的人(rén)们(men)对这样(yàng)的一(yī)种(zhǒng)说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质(zhì)”这个词才再一次(cì)出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙(xiān)女座(zuò)星系中的恒星运(yùn)动(dòng)。理论上(shàng)来(lái)说，距离中心越远的(de)恒星在其(qí)轨道上的运行速度就会越慢。但是他们观测的结果却让人感到不可思议。

随着与中心距离的增加，恒(héng)星(xīng)的旋(xuán)转速度几(jǐ)乎保持(chí)不变。可是(shì)根据牛(niú)顿的万有引(yǐn)力(lì)定律，在星(xīng)系当中(zhōng)如果没有足够大的质(zhì)量(liàng)来吸引它们，这(zhè)些外围的恒(héng)星早就被甩到宇宙当中了。基于(yú)这种现(xiàn)象(xiàng)，科学家们(men)会使用一种相对标准的方(fāng)法来解(jiě)释(shì)暗物质的存(cún)在，这种方法就(jiù)是测量星系当中(zhōng)气体在X轴(zhóu)上距离星系中心的(de)距离(lí)，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋转(zhuǎn)速度。如果出现异常的结果，就认为是由(yóu)暗物质(zhì)的力量进入其中(zhōng)。

于(yú)是(shì)科学(xué)家们(men)通过射电望(wàng)远镜测量(liàng)了(le)距离星系(xì)中心更远(yuǎn)距离的氢元素(sù)，发现它们(men)的(de)旋转速度并不(bù)符合(hé)牛顿(dùn)的(de)力学(xué)定律。我们的太阳系也不例外，太阳系位于银河系的(de)第三悬臂之上(shàng)，距离银河系(xì)中心2.6万(wàn)光年，根据(jù)万有(yǒu)引力定(dìng)律进行(xíng)计算，太阳系(xì)的运(yùn)行(xíng)速度应该是160千米/秒，但(dàn)实(shí)际(jì)上，太阳系正在以220千米(mǐ)/秒的速(sù)度(dù)围绕银河系旋转，这个(gè)实际速度远远大于理论速度，那么产生以上这种向(xiàng)心加(jiā)速(sù)度的(de)原(yuán)因很可能就是存在着一种我们看不到(dào)的物质，是这些暗物质(zhì)的引(yǐn)力效应将(jiāng)星系聚集在了一起。

也是从这时开(kāi)始，越来(lái)越多的(de)研究人员开(kāi)始相信(xìn)暗物质的(de)存在。科学家根据星(xīng)系外恒星轨道的速度，估算在(zài)星(xīng)系(xì)当中暗物质(zhì)的质量占整个星系质量(liàng)的85%。但(dàn)是，暗物(wù)质并(bìng)不是唯一可以(yǐ)解释(shì)这(zhè)个(gè)现象的原因(yīn)。在一(yī)项新的研究(jiū)当中，科学家(jiā)们发(fā)现，几乎没有引(yǐn)力(lì)效应(yīng)的遥远恒(héng)星(xīng)之间，也(yě)会出现(xiàn)速度上的微小(xiǎo)差异(yì)。另外(wài)，天文学(xué)家还(hái)发现了(le)一个反常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大(dà)约2.5亿光年(nián)，大(dà)小和银河系(xì)不多(duō)，但是(shì)星系当中存(cún)在(zài)的(de)恒星数量却只有银(yín)河系的千(qiān)分(fēn)之一。

所以在理论上，该星系必须存在暗物质(zhì)，否则就会(huì)分崩(bēng)离析(xī)。但是科学家们使用最先进的望(wàng)远镜对其(qí)进行了(le)40个小(xiǎo)时的详细测量之后，发现星(xīng)系中的(de)恒星运动是可(kě)以用正常的(de)物质和力学定律来解释(shì)的(de)。那么又有人提出，也(yě)许该星(xīng)系的(de)暗物质，已(yǐ)经被附近的另(lìng)一个(gè)大星系剥离(lí)了。奇怪(guài)的是，它的(de)附近没(méi)有任(rèn)何星系存(cún)在(zài)。造成这些现象的(de)除了暗物质的假说之外，另一种(zhǒng)可能就(jiù)是人(rén)类对(duì)引(yǐn)力的理解(jiě)还不够全(quán)面，引(yǐn)力(lì)很可(kě)能在不同尺度空(kōng)间中的工作方式(shì)是不(bù)同(tóng)的，这意味(wèi)着在行星系尺度(dù)中的(de)天(tiān)体会沿(yán)着它们的(de)轨道(dào)，按照(zhào)我们所理解的方式运动。但是上升(shēng)到星系(xì)和星团的(de)尺度，引力(lì)之间的相(xiāng)互作用则是不同的(de)方(fāng)式。对(duì)于(yú)在星系团之(zhī)间的(de)相互作(zuò)用(yòng)，科学(xué)家还引入了外部(bù)场(chǎng)效应的(de)概念(niàn)，指的是在数百万光(guāng)年的规模上，巨大的质量(liàng)之间会产生对彼此特殊的效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德(dé)理(lǐ)论。如果MOND蒙(méng)德理论(lùn)成立，这(zhè)意(yì)味着我们(men)需(xū)要对现在的物理定律进行修(xiū)正(zhèng)，这(zhè)些发现(xiàn)也(yě)让(ràng)很多(duō)人认为暗物质假说理论就此(cǐ)终结(jié)。但是在宇宙当中还有关于(yú)暗物(wù)质存在的其他的理论(lùn)证据，这些(xiē)理论证(zhèng)据(jù)是蒙德理论所(suǒ)没法解释的“引(yǐn)力(lì)透(tòu)镜”。

径向距离为(wèi)37亿光年(nián)的子弹星系团，由两个碰撞的星系团(tuán)所组成，类(lèi)似这样(yàng)的(de)星团，它们大部分的普通质(zhì)量都在星系的气体(tǐ)当(dāng)中。当(dāng)星团以(yǐ)1000万公(gōng)里(lǐ)/小时发生碰撞的时候，星际气(qì)体的相互作(zuò)用就(jiù)会导致温度(dù)的急剧升(shēng)高，速度大(dà)幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星(xīng)系(xì)团大部(bù)分(fēn)的质量(liàng)将位(wèi)于(yú)所有这些气体所在的中(zhōng)间区(qū)域。那(nà)么我们通过什么来验证它的质量区域到底是不是集中在(zài)中间呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空望(wàng)远镜(jìng)传回(huí)了宇宙当中第(dì)一张(zhāng)全(quán)彩的高(gāo)清(qīng)照(zhào)片，在照片中我(wǒ)们(men)可以(yǐ)明显地看到很多(duō)星系(xì)似乎被拉伸产生了巨大的形变。其(qí)实这些星系本身并不是(shì)真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而是这样极遥远的天体和我们地球上的观测(cè)者之间。被(bèi)一个质(zhì)量超(chāo)级(jí)巨(jù)大的天体遮挡(dǎng)，这个(gè)超大质(zhì)量的东(dōng)西(xī)的引力(lì)，会使身(shēn)后更(gèng)遥远星系的光都发生(shēng)了扭曲。这个现象(xiàng)就是(shì)引力(lì)透镜效应。这个(gè)巨大的天体可(kě)能是超(chāo)大质量(liàng)的黑洞(dòng)或(huò)者是暗物质。

所以当人们对子弹星(xīng)系(xì)团观(guān)测的时候(hòu)，发现它(tā)的大质(zhì)量(liàng)区(qū)域(yù)并不是在中(zhōng)间，而是在两侧。所以(yǐ)最好的解释方法就是当星团发(fā)生全(quán)部的碰撞时，可(kě)被观测(cè)到的质量(liàng)气(qì)体被卡在了中(zhōng)间(jiān)，暗物质则直(zhí)接通过了这(zhè)个区域，并在两边形(xíng)成(chéng)了引力(lì)透镜。对子弹星系团的引力透镜研究(jiū)也被认为是(shì)暗物质存在的迄今为(wèi)止最(zuì)好的(de)理(lǐ)论(lùn)证据(jù)。

除此之外(wài)，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大(dà)爆炸开始(shǐ)，38万年之(zhī)后(hòu)，可见(jiàn)光终于可以畅通无阻(zǔ)地(dì)穿(chuān)越在宇宙当中了(le)。经(jīng)过了(le)130多亿年之后(hòu)，这些光在宇宙空间背景上留下了各相同性的微波辐射。其中红(hóng)色的部分表示温度较高的区域(yù)，蓝色则表(biǎo)示相对(duì)较冷(lěng)的区域(yù)，但实(shí)际上它们(men)之间的温(wēn)差(chà)只有万分之(zhī)一。

科(kē)学家们通过(guò)对(duì)前景背景(jǐng)分离后的二值(zhí)图像进行连通域提取和标记之后发现，如(rú)果(guǒ)宇宙当中没有暗物质(zhì)，图(tú)形看起来不应该是这样的，而随着(zhe)暗物质的增(zēng)加，一些峰(fēng)值的幅(fú)度(dù)会减小，才变得看(kàn)起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐(fú)射(shè)的(de)测量值，我们需(xū)要(yào)的暗物质大约是普通物质(zhì)的5倍。这个数字与解(jiě)释星系当中恒星(xīng)运动(dòng)所(suǒ)需要的暗物质比(bǐ)例是(shì)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(dì)解释了很多不同的观测(cè)结(jié)果。而暗物质(zhì)的本质就是宇宙当中存在着某种(zhǒng)类型(xíng)的粒子，它们不参(cān)与任何(hé)其他的电磁作用，只通过引力(lì)来相互作用。所(suǒ)以(yǐ)如果(guǒ)能(néng)够找(zhǎo)到这种粒子的(de)存在(zài)，就相当于找到了暗物质存在的实际证据。这(zhè)种(zhǒng)粒子到底是什么？科(kē)学家们已经提出了(le)数十种的假想目标(biāo)，而要寻找(zhǎo)这(zhè)些(xiē)不(bù)同的目(mù)标粒子所需要(yào)的实验方式(shì)也不相同。在过(guò)去(qù)的几十(shí)年当中，人类为(wèi)了寻(xún)找这些看不见、摸(mō)不到(dào)，几乎不会与常规物质相(xiāng)互作用的“暗物质”，科学(xué)家们已经(jīng)进行了超过(guò)50次的实(shí)验，却没(méi)有任何(hé)实质性(xìng)的发现，除了一个地方(fāng)，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处的地下矿(kuàng)井当中，藏着地球上最大的地学(xué)实验室，这个实(shí)验(yàn)室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高的探测器，一直致力于寻找暗物质(zhì)粒子的周期性(xìng)震荡。

自1997年以来(lái)，这里(lǐ)的科学(xué)家声称观测到了某种信号。经过了(le)20多年的数据收集，人们(men)发现了(le)一(yī)个有趣的事情(qíng)。探测率会在(zài)每年的6月份(fèn)达(dá)到峰(fēng)值，然后在11月降到最低，而且在20年当中每年都(dōu)是一样。一些科学家(jiā)认为(wèi)这可能是(shì)人类发现暗物质(zhì)的第(dì)一个直接证据(jù)。

但是为什么(me)暗物质会产(chǎn)生周期性的年度信号呢？刚才(cái)我们讲了太阳系正在以220公里/秒的(de)速度(dù)围绕着(zhe)银河系进(jìn)行移动(dòng)，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意味(wèi)着我们(men)也在以这样的速(sù)度在穿越(yuè)着暗物质流(liú)，这(zhè)个(gè)过程中会产(chǎn)生相应的(de)振荡，同时地球又(yòu)以(yǐ)30公(gōng)里/秒的速(sù)度围绕太阳(yáng)进行旋转。所以(yǐ)有半(bàn)年(nián)的时间(jiān)，地球围绕太阳的方向与(yǔ)太阳环绕银(yín)河系的(de)方向是一(yī)致的(de)，而另(lìng)外(wài)半年则与之(zhī)相反。

而在(zài)6月份的时候，地球与太阳的方向正好达到完全(quán)一致，这是(shì)理论上地(dì)球穿越暗(àn)物质流(liú)最快的时段。而在11月(yuè)份，又恰好达(dá)到(dào)了最慢值。尽(jǐn)管在实际的情况中，太阳系相对(duì)银河系(xì)的平面(miàn)呈现(xiàn)了60度的倾斜，夏天家中有小飞虫怎么办 夏天家中有小飞虫怎么消灭但是(shì)这并不影响这个(gè)理(lǐ)论的有效性(xìng)。

因此科(kē)学家认为(wèi)这(zhè)可以用来解释，研究人(rén)员(yuán)们所观测到的(de)周(zhōu)期性信号。当然也(yě)可能有(yǒu)其他(tā)的情况，造成这种年度周期(qī)信号的差异也可(kě)能是温度、湿(shī)度、土(tǔ)壤中的水分、高山(shān)上的(de)积(jī)雪(xuě)，甚(shèn)至连意大利游客的数量(liàng)也符合这(zhè)个周期(qī)的规律。

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所(suǒ)以，科学家(jiā)们(men)又在南(nán)半球建立了一个几乎相同(tóng)的实验室，这里的季节与(yǔ)之前的实验室正好相反，而在(zài)这里，地球(qiú)穿过暗物质流的运(yùn)动特征和第一个实(shí)验室是一(yī)样的(de)。

因此，如(rú)果在这里(lǐ)可(kě)以得到(dào)相同的(de)信(xìn)号，就可以成为暗物质所(suǒ)存在的(de)非(fēi)常有力的证据了。但是(shì)由(yóu)于这个实(shí)验室刚刚建成不久，所以截至(zhì)目前(qián)还无法提(tí)供(gōng)相(xiāng)应的数据支(zhī)持。另外，在(zài)2025年，NASA将(jiāng)会发射一台(tái)新的望(wàng)远镜，这台太空望远镜叫做“南(nán)希格雷斯罗曼”，它(tā)的主(zhǔ)镜(jìng)大小跟哈勃望远镜(jìng)相(xiāng)同(tóng)，但(dàn)它的宽视场(chǎng)仪器提供的视野是哈勃(bó)红外仪器的100倍(bèi)。南(nán)希格(gé)雷斯罗曼太(tài)空望远镜(jìng)其(qí)中(zhōng)一(yī)个关键的用途就是探索暗物(wù)质背后的奥秘，对(duì)于(yú)探(tàn)测的结(jié)果，我们只能拭目以待了。费米实验室(shì)粒子(zi)天体物(wù)理中心的(de)科学家丹琥(hǔ)珀和(hé)贾森斯特芬研究发现，如果暗(àn)物质存在，它们极有可能拥(yōng)有另(lìng)一种神秘的效应，这(zhè)种暗物质效应，会支持宇宙当(dāng)中生命的(de)诞生，或(huò)者说是(shì)生命进(jìn)化的一个重要因素。

如果这(zhè)一(yī)理(lǐ)论得(dé)到进(jìn)一(yī)步的证实，那么遍布宇宙(zhòu)当(dāng)中的暗(àn)物质(zhì)会(huì)不(bù)会(huì)意味(wèi)着人(rén)类并不(bù)孤(gū)单呢(ne)？或许(xǔ)在宇宙当中某个角落的(de)行星上，暗物质正在(zài)通过这(zhè)样的(de)效应创造(zào)生命。当然，这些推论的大前提是要(yào)先找到暗物质存在的实(shí)际证据。那么小伙伴(bàn)们(men)，你们(men)觉得暗物(wù)质到(dào)底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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