宇宙是“人为制造(zào)”的？为何会存在科学(xué)无(wú)法解释(shì)的“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟是(shì)什么？人(rén)类为(wèi)了(le)寻找(zhǎo)暗(àn)物质存在的(de)证据，科学家们在过去(qù)的几(jǐ)十年当中(zhōng)进行了超(chāo)过50次的长期(qī)实验(yàn)，但是却(què)没有发现任何(hé)的有效(xiào)证据(jù)。除了(le)一个地(dì)方，在1687年出(chū)版的自然(rán)哲学(xué)数学原理一(yī)书(shū)中，埃萨克(kè)牛顿发表了万有引力定律，它(tā)揭示了宇宙(zhòu)中天(tiān)体运动(dòng)的规律(lǜ)。往后的几百年来，当天文学家们发现某些天体(tǐ)运(yùn)行轨道出现(xiàn)异常(cháng)，不符合万有引力定(dìng)律的时候，他(tā)们就会知道，周围(wéi)一定有(yǒu)未(wèi)知的天体通过(guò)引力(lì)在摄动它的(de)轨道(dào)。比如(rú)在1846年，奥(ào)本勒维耶就(jiù)通过天(tiān)王星运行轨道的(de)异常，推算并(bìng)且发现(xiàn)了海王(wáng)星的存(cún)在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都(dōu)是(shì)应用万有引力(lì)定律所取得重大天(tiān)文成(chéng)就的例子。但是这些发(fā)现都(dōu)是在恒(héng)星系(xì)统的(de)尺度当中，可当我勾8是什么意思网络用语，勾8是什么意思？们上升到星(xīng)系或者是星团的尺(chǐ)度，事情就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗(fú)里茨兹(zī)威基(jī)正在研究和测量后发星系(xì)团(tuán)的(de)质量。这(zhè)是一个(gè)由数千个星系所组成的(de)巨大(dà)星系团，这些星系被(bèi)引力束缚在一起。测量星系团的(de)质量一般会使(shǐ)用到两种方法(fǎ)，当两(liǎng)种方(fāng)法结果一致，就可以确定其质量的范围。

第一种是获得其"光度学的质量(liàng)"，需(xū)要的数据是测量(liàng)各个星系的光度。

第(dì)二种是(shì)动(dòng)力学质量的计(jì)算，是利用(yòng)光谱红(hóng)移测量星系团中的各个星系相对于星系团的(de)运动速度。当(dāng)测量(liàng)结果(guǒ)出(chū)来(lái)之后(hòu)，兹威(wēi)基彻底(dǐ)懵了，“动力学(xué)质(zhì)量”竟然是“光度(dù)学质量”的(de)400倍。这(zhè)意味着，后发座星系团有99%的质(zhì)量消失了，或者说这99%的质量并不以(yǐ)可(kě)见光的形式所存在，我们无法看(kàn)到。最诡异的是，在(zài)测量速(sù)度的(de)过程(chéng)中，兹威基发现星系(xì)团中很多星(xīng)系的速度比理论上要快(kuài)得(dé)多，按照牛顿(dùn)的运动学定律，仅靠(kào)这些可见星系(xì)的质量所产生(shēng)的(de)引力是无法将它们束缚(fù)在星系(xì)团内(nèi)的，它们早就应(yīng)该被抛出星系团之外了(le)，除非有一种神秘的(de)力量在起作(zuò)用，这种力量来源于某种隐形的物质(zhì)。

据此，兹维基提(tí)出(chū)了(le)这样部分(fēn)不可见(jiàn)的暗质，它不发散(sàn)光、吸光、反射光，但是它们却占据(jù)着宇宙中绝大(dà)部分的质量。只(zhǐ)是当时(shí)的人们(men)对这(zhè)样的一种说法不屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物(wù)质”这个词才(cái)再(zài)一次出现。天文学家维拉鲁宾(bīn)和肯特福特在(zài)观测(cè)仙女座星系中的恒星运动。理(lǐ)论上来说，距(jù)离(lí)中心(xīn)越远的恒(héng)星在其(qí)轨道上的(de)运(yùn)行速度就会越慢(màn)。但是他们观测的结果却让人感到不(bù)可思议。

随着与(yǔ)中心距离(lí)的增加(jiā)，恒星的旋转速(sù)度几乎保持不变。可是根据牛顿的万有引(yǐn)力定律，在星系当中(zhōng)如果没有足够大(dà)的质量来吸引它们(men)，这些(xiē)外围(wéi)的(de)恒星早就被甩到宇宙当(dāng)中了(le)。基于(yú)这种现(xiàn)象，科学家们会使(shǐ)用一(yī)种相对(duì)标(biāo)准的方(fāng)法来解释暗(àn)物质的存在，这种方法就是测量星系当中气体在X轴上距离星系中心的距(jù)离，以及在Y轴上(shàng)气体的旋转速度。如(rú)果出现异(yì)常的结(jié)果，就认为是(shì)由暗物质的力(lì)量进入其中。

于(yú)是科学家们(men)通(tōng)过(guò)射电望远镜测量了距离星系(xì)中心(xīn)更远距(jù)离的氢元素，发现它(tā)们的(de)旋转速度并不符合牛顿的力学(xué)定律。我们的太阳系也不例外(wài)，太阳系位于(yú)银河系(xì)的(de)第三悬(xuán)臂之上，距离银(yín)河(hé)系中心2.6万(wàn)光年(nián)，根据万有引力定律进行计算，太阳系的(de)运行速度应(yīng)该是(shì)160千米/秒，但实际上，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒的速度围(wéi)绕银(yín)河系(xì)旋转，这个实际速度远远大于理(lǐ)论速度，那么(me)产(chǎn)生(shēng)以上这种向心加(jiā)速度的原(yuán)因很可能就(jiù)是存在着一(yī)种我们看不(bù)到的物质，是(shì)这些暗物质的引力效应将星系聚集在了一(yī)起。

也是从这时开始，越来越多(duō)的研究人员开始相信暗物质(zhì)的存在。科学(xué)家根据星(xīng)系外恒星轨道(dào)的速(sù)度，估算在星系当中暗物质(zhì)的质量(liàng)占整个星系质量的85%。但是(shì)，暗物质并(bìng)不是唯一可以(yǐ)解释这个现(xiàn)象的原因。在一项(xiàng)新(xīn)的研究当中，科学家们(men)发(fā)现，几乎没有引力效应的(de)遥(yáo)远恒星(xīng)之间，也会出现速度上的(de)微小(xiǎo)差(chà)异。另外，天文学(xué)家还发(fā)现了(le)一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿(yì)光年，大小和银河(hé)系不多，但是星系当(dāng)中存在的恒星数量却只有(yǒu)银河系(xì)的(de)千分之一。

所(suǒ)以(yǐ)在理论上，该星系(xì)必须(xū)存在暗(àn)物质，否则就会分崩离(lí)析。但是科(kē)学家们使用最(zuì)先(xiān)进的望(wàng)远镜对其进行(xíng)了40个小时的(de)详细测量之后，发现星(xīng)系中的恒星运动是可(kě)以(yǐ)用正常的物质和力学定律来解释的(de)。那么(me)又有人提出，也许该星系的暗(àn)物质，已经(jīng)被附近(jìn)的另一个大星(xīng)系剥离了。奇怪的(de)是，它的附近没有任何(hé)星系存(cún)在。造成这些现(xiàn)象的除了暗物质的(de)假说之外，另一种(zhǒng)可能就是人类对引力的理(lǐ)解还不够全(quán)面，引(yǐn)力很可能(néng)在(zài)不同(tóng)尺度空间中(zhōng)的(de)工作方式是不同的，这(zhè)意味着在行(xíng)星系尺(chǐ)度中的(de)天(tiān)体(tǐ)会沿着它们的轨道(dào)，按照(zhào)我们所理解的方式运动(dòng)。但是上升到星系和星团的尺度，引力之(zhī)间的相互(hù)作用则是不同的方式(shì)。对于在星系团(tuán)之间(jiān)的相互作(zuò)用，科学(xué)家还引入了(le)外部场效应(yīng)的概念，指的是在数(shù)百(bǎi)万光(guāng)年的规模上，巨(jù)大(dà)的质(zhì)量(liàng)之间会产生对彼此(cǐ)特殊的效(xiào)果，这个理(lǐ)论叫做(zuò)MOND蒙德理论(lùn)。如果(guǒ)MOND蒙德(dé)理论成立(lì)，这意味着(zhe)我们需要(yào)对(duì)现在的物(wù)理定(dìng)律进(jìn)行修正，这些发现(xiàn)也让很多人认为暗物质假(jiǎ)说理(lǐ)论就此终结。但是(shì)在宇宙(zhòu)当中还有关于(yú)暗(àn)物质存在的其他的理论证(zhèng)据，这些理(lǐ)论(lùn)证(zhèng)据是蒙德理论所没法(fǎ)解释(shì)的“引力(lì)透镜(jìng)”。

径向距(jù)离为37亿光年的(de)子弹星(xīng)系团，由两个碰撞的星(xīng)系团所组成(chéng)，类似这样(yàng)的星团，它们大部分的普通(tōng)质量(liàng)都(dōu)在星系的气(qì)体(tǐ)当中。当星团以1000万公(gōng)里/小时发(fā)生碰撞的(de)时(shí)候，星际气体的相互(hù)作用就会导致(zhì)温度的急剧升(shēng)高，速(sù)度大幅降低。所(suǒ)以在(zài)理论上，在碰撞之后，子弹(dàn)星系(xì)团大部(bù)分的质量将位于所(suǒ)有这些气体(tǐ)所在(zài)的中间区域。那么我们通过什么来验证它的质量(liàng)区域到底是不是集中在中间(jiān)呢？前不(bù)久，詹姆斯韦伯(bó)太空望远(yuǎn)镜传回了宇宙当(dāng)中第一张全彩的(de)高清照(zhào)片，在照(zhào)片中我们可以明显地看(kàn)到很多(duō)星系似乎被(bèi)拉伸产生了巨大的形变。其实这(zhè)些星系本身并不是真(zhēn)的被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯(bó)望远(yuǎn)镜出了(le)什么问题，而是这样极(jí)遥远(yuǎn)的天(tiān)体和我们地球上(shàng)的观测者之间。被一个(gè)质量超级巨大(dà)的天体遮挡，这个超大质量的东西的引力，会使(shǐ)身后更遥远星系的光都发生(shēng)了(le)扭曲。这个现象就(jiù)是引(yǐn)力透镜(jìng)效应。这(zhè)个(gè)巨大的(de)天体可能是超大质量(liàng)的黑洞(dòng)或者是暗物(wù)质。

所以当人们对(duì)子弹星系团观测的时候，发现(xiàn)它的大质量(liàng)区域并不是在中间，而是在两侧。所以最(zuì)好(hǎo)的解释方(fāng)法就是(shì)当星团发生全(quán)部的碰撞时(shí)，可被观测(cè)到(dào)的质量(liàng)气(qì)体被卡在了中(zhōng)间，暗物(wù)质(zhì)则直接通过了这(zhè)个区域，并在两边形成(chéng)了(le)引力透镜。对子弹星系团的引力(lì)透镜(jìng)研究(jiū)也被认为(wèi)是暗物质存(cún)在的迄今(jīn)为止最好的理论(lùn)证据。

除此(cǐ)之外，还有来(lái)自宇宙当中(zhōng)最古老的光。从(cóng)宇(yǔ)宙大爆炸开始(shǐ)，38万(wàn)年之后(hòu)，可见光(guāng)终于可以(yǐ)畅通无阻地穿越在宇宙(zhòu)当中了。经(jīng)过(勾8是什么意思网络用语，勾8是什么意思？guò)了130多亿(yì)年(nián)之后，这些光在宇宙空(kōng)间(jiān)背景上(shàng)留(liú)下了各相同性(xìng)的微波辐射(shè)。其中红色的部分表(biǎo)示温度(dù)较高(gāo)的区域，蓝色则(zé)表示相对较冷的区域，但实际(jì)上(shàng)它们之(zhī)间的温差只(zhǐ)有万分之(zhī)一。

科学家们通(tōng)过对前景背景分(fēn)离后的二值(zhí)图像进行连通域提取和(hé)标记(jì)之后发现，如果宇(yǔ)宙当(dāng)中没(méi)有(yǒu)暗(àn)物质，图形看起来不应该是这(zhè)样的，而(ér)随着暗物质的(de)增加，一(yī)些峰值的幅度会减小(xiǎo)，才变得看起来(lái)“和(hé)谐(xié)”。为了匹配(pèi)宇宙微波背景辐射的测量值(zhí)，我(wǒ)们需要的暗物(wù)质大约是普通物质的(de)5倍。这个数字与解释(shì)星(xīng)系(xì)当中恒星(xīng)运动所需要的(de)暗物质比例是一致的。这(zhè)就意味(wèi)着。

用了一(yī)个简单(dān)的理论框(kuāng)架(jià)，就很(hěn)好地解(jiě)释了很多不同的观(guān)测结果。而暗物质的本(běn)质就是宇宙当中存在着某种类(lèi)型的粒(lì)子，它们不参与任何其他的(de)电磁(cí)作用，只通过引力来相互作用。所以如果能(néng)够找到这种粒子的存在，就相当于找到了暗(àn)物质存(cún)在的实际证据(jù)。这种粒子到底是什(shén)么？科(kē)学家们已经(jīng)提出了数(shù)十(shí)种的假想目标，而要(yào)寻找这些(xiē)不(bù)同的目标粒(lì)子所需要的实(shí)验方式也不相同。在过去的几(jǐ)十年当中(zhōng)，人类为了寻找这(zhè)些(xiē)看不见、摸不到，几(jǐ)乎不会与常规物质相互作用的(de)“暗物质”，科学家(jiā)们已(yǐ)经进行了超过50次的实(shí)验，却没有任何(hé)实质性的发(fā)现，除了一个(gè)地(dì)方，意大利的格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿尔(ěr)卑斯山(shān)脉。

在山下(xià)1400米(mǐ)处(chù)的地下矿井当中，藏着地球上(shàng)最大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个(gè)三层楼高的探(tàn)测器(qì)，一直致力于寻找暗物质粒子的周期性(xìng)震(zhèn)荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的科学家声称(chēng)观测到了(le)某种信号。经过了20多年的数据收集，人(rén)们发现(xiàn)了一个有(yǒu)趣的事情。探测率会(huì)在(zài)每年的6月份达到(dào)峰值，然后在11月降到(dào)最低，而且在20年当(dāng)中每年都是(shì)一样(yàng)。一些(xiē)科学(xué)家(jiā)认为(wèi)这可能(néng)是人类(lèi)发(fā)现(xiàn)暗物质的第一个直接证据。

但是(shì)为什(shén)么暗物质会(huì)产生周(zhōu)期(qī)性(xìng)的年度信号(hào)呢？刚才(cái)我们讲了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒的速度围绕着银河系(xì)进行移(yí)动，那么如(rú)果暗物(wù)质(zhì)存在宇(yǔ)宙当中，这意味(wèi)着我(wǒ)们也在以这样的速度在穿越(yuè)着暗物质流，这个过程中会产生相(xiāng)应的振荡，同时地(dì)球又(yòu)以30公里/秒(miǎo)的(de)速(sù)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(yáng)的(de)方(fāng)向与太(tài)阳环(huán)绕银河(hé)系的(de)方向是一致的(de)，而另外半年则与之相反。

而在6月份(fèn)的时候，地(dì)球与太阳的方向(xiàng)正好达到完全一致，这是理(lǐ)论(lùn)上(shàng)地球(qiú)穿越暗(àn)物质流最快的时(shí)段(duàn)。而在11月份，又恰(qià)好达到了最慢(màn)值。尽管在实际(jì)的(de)情况中(zhōng)，太阳(yáng)系相对(duì)银河系的平面(miàn)呈现了(le)60度的倾斜(xié)，但是这(zhè)并不影响这(zhè)个理论的有效性。

因此科(kē)学家(jiā)认(rèn)为这(zhè)可(kě)以用(yòng)来解释，研究人(rén)员(yuán)们所观测(cè)到(dào)的周期性信号。当然也可能有其他的情况，造成(chéng)这(zhè)种年度周(zhōu)期信(xìn)号(hào)的(de)差(chà)异也可能是温度(dù)、湿度、土壤中的水分、高山(shān)上的积雪(xuě)，甚至连意(yì)大利游客的数量(liàng)也符合这个周期的规(guī)律。

所以，科学(xué)家们又在(zài)南半球(qiú)建立了一个几(jǐ)乎相同的实验(yàn)室(shì)，这里的季节与之前的实验(yàn)室正好相反，而在(zài)这里，地球穿过暗物质(zhì)流(liú)的运动特(tè)征和第一个(gè)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(jiù)可以成为暗物质(zhì)所存在(zài)的非常有(yǒu)力的证据(jù)了。但是(shì)由于这个实验室刚(gāng)刚(gāng)建成不久，所以(yǐ)截至目前还无法(fǎ)提供相应的数(shù)据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会(huì)发射(shè)一台新的望远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗(luó)曼”，它的(de)主(zhǔ)镜大小跟(gēn)哈勃望(wàng)远(yuǎn)镜相(xiāng)同，但(dàn)它的宽(kuān)视场仪器提供的视野是(shì)哈勃红(hóng)外仪器(qì)的100倍。南(nán)希格(gé)雷斯(sī)罗曼太空望远镜(jìng)其中一个关键的用途就(jiù)是探索暗物质背(bèi)后的奥秘，对于(yú)探测的结果，我(wǒ)们只能拭目以(yǐ)待了。费米实验室粒子天体物理中心(xīn)的科学家(jiā)丹琥(hǔ)珀和贾森斯(sī)特芬研究(jiū)发现，如果(guǒ)暗(àn)物质存在，它们极有可能拥有另一种神秘的效应，这种暗(àn)物质效应，会支(zhī)持宇宙(zhòu)当中生命(mìng)的诞生，或者说是生(shēng)命(mìng)进化(huà)的一(yī)个(gè)重要因(yīn)素。

如(rú)果这一(yī)理论(lùn)得到进一(yī)步的(de)证实，那么遍(biàn)布(bù)宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)的(de)暗物质会不会意(yì)味着(zhe)人(rén)类并不孤单(dān)呢(ne)？或许在宇宙当(dāng)中某个角落(luò)的行星(xīng)上，暗物(wù)质正在通过这样的效应(yīng)创造生命。当然(rán)，这些(xiē)推论的大(dà)前提是要先找到暗物质(zhì)存在的实际(jì)证据。那(nà)么小伙伴们，你们觉得暗物质到底存不(bù)存(cún)在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支持是我(wǒ)更(gèng)新的(de)动(dòng)力！

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