宇宙是“人为制造”的？为何会(huì)存在(zài)科学(xué)无法解释的“暗物(wù)质”？暗物质又究竟是什么？人类为了(le)寻找暗物质存在的证据，科学家们在过去的几(jǐ)十(shí)年(nián)当中(zhōng)进行了(le)超过50次(cì)的长期实(shí)验，但(dàn)是却没有发现任何的有(yǒu)效(xiào)证据。除了一个(gè)地方(fāng)，在1687年(nián)出版的自然哲学数学原(yuán)理一书中，埃(āi)萨克(kè)牛顿(dùn)发表了万(wàn)有引力定律，它揭示了宇宙(zhòu)中天体(tǐ)运动的规律。往后的几百(bǎi)年来(lái)，当天文学家们发现(xiàn)某(mǒu)些天体运行轨道(dào)出现(xiàn)异常，不符(fú)合万(wàn)有引力定律的(de)时(shí)候，他(tā)们就会知道，周围一(yī)定有未知(zhī)的天体(tǐ)通过(guò)引(yǐn)力(lì)在(zài)摄(shè)动它的轨道(dào)。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天(tiān)王星运行轨道(dào)的异常(cháng)，推算并且发(fā)现了海王(wáng)星的(de)存(cún)在(zài)。另外，哈雷彗星、冥王星的发现(xiàn)都是应用万有引力定律所取(qǔ)得(dé)重大天文成(chéng)就的例子。但是这些发现都是在恒星系统的尺度当中，可当(dāng)我们上(shàng)升(shēng)到星系或者是星团(tuán)的尺度，事情(qíng)就(jiù)开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物(wù)理学家(jiā)弗里茨兹威基正在研究和测量后发星(xīng)系团的质量。这是一个由(yóu)数千个星系所(suǒ)组成的巨大星系团，这些星系被引力束缚在(zài)一起。测量星系团的质(zhì)量一般会(huì)使用到两种(zhǒng)方法，当两(liǎng)种方(fāng)法结果一致，就可以确定其质量(liàng)的范(fàn)围。

第一种是获得其"光度学的质(zhì)量"，需(xū)要的(de)数据是测量各个(gè)星(xīng)系(xì)的(de)光度。

第二种(zhǒng)是(shì)动力学质量的(de)计算(suàn)，是(shì)利用光(guāng)谱红移测量星(xīng)系团中的各(gè)个星系相对于星系(xì)团的运动速(sù)度。当测(cè)量结果(guǒ)出来之后，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的(de)400倍(bèi)。这意味着(zhe)，后发(fā)座星系团有99%的质量消失了，或者说(shuō)这99%的质(zhì)量(liàng)并不(bù)以可(kě)见光的(de)形式所存(cún)在，我(wǒ)们无(wú)法看到(dào)。最诡(guǐ)异的是，在测量速(sù)度的过(guò)程(chéng)中，兹威(wēi)基发现星(xīng)系团(tuán)中很(hěn)多星系的速(sù)度比(bǐ)理(lǐ)论上要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠(kào)这些可见星系的质(zhì)量所产生的(de)引力是无法将它(tā)们束缚在星(xīng)系团内(nèi)的，它(tā)们早就(jiù)应该被抛(pāo)出星系团之外了，除非(fēi)有一种神秘的力量在起作用，这种力量(liàng)来源(yuán)于某种隐形(xíng)的物质。

据此，兹(zī)维基提出了这样部分不可见的暗质，它(tā)不发散光、吸光、反射光，但是(shì)它们(men)却占(zhàn)据着(zhe)宇(yǔ)宙中(zhōng)绝大部分的质量。只是当时的人们对这样的一种说(shuō)法不屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物(wù)质”这个词才(cái)再一次(cì)出现。天文学家(jiā)维(wéi)拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座(zuò)星系(xì)中的(de)恒星运动(dòng)。理论上来(lái)说，距(jù)离中(zhōng)心越远的恒星(xīng)在(zài)其轨(guǐ)道上的运行速(sù)度就会越慢(màn)。但是他(tā)们观测的结果却(què)让人(rén)感(gǎn)到不可思议。

随着与中心距离(lí)的增加(jiā)，恒星(xīng)的旋转(zhuǎn)速度几乎(hū)保(bǎo)持(chí)不变。可是根据牛顿的万有引力定律，在(zài)星系当中如果没(méi)有足够大(dà)的质(zhì)量来(lái)吸引它们，这些外围的恒星早就被甩(shuǎi)到(dào)宇宙当中了。基于这种现象，科学家们会使用(yòng)一种相(xiāng)对(duì)标准的(de)方法来解释(shì)暗物质的(de)存在(zài)，这(zhè)种方法就是(shì)测(cè)量星系(xì)当中气体在X轴上(shàng)距离星(xīng)系(xì)中心的距离，以及(jí)在Y轴上气体的旋转速(sù)度(dù)。如果出现异常的结(jié)果，就认为是由暗物质的力(lì)量进入其中。

于是科学家们(men)通过射电望(wàng)远镜测量了距离星系(xì)中心更远(yuǎn)距离的(de)氢元素(sù)，发现它们的(de)旋(xuán)转速度并不符合牛(niú)顿的力(lì)学定律。我们的(de)太阳系也不例外，太阳系位(wèi)于银河系的(de)第(dì)三悬臂之上，距(jù)离银河系中心2.6万光年，根据万有引力(lì)定律进行计算，太阳系的运行(xíng)速度应该是(shì)160千米/秒，但实际(jì)上，太阳(yáng)系(xì)正在以220千米/秒的速度围绕(rào)银河(hé)系旋(xuán)转(zhuǎn)，这个实际速度(dù)远远大于(yú)理(lǐ)论速度，那么产生(shēng)以上这种向心加速度的原(yuán)因(yīn)很可(kě)能(néng)就(jiù)是存在着一种我(wǒ)们看不到的(de)物质，是这些暗物质的引(yǐn)力效应将星系聚(jù)集在了(le)一起(qǐ)。

也(yě)是从这时开始，越来越多的研究人员开始相信暗物质的存在。科(kē)学家根据(jù)星系外恒(héng)星轨道的速度(dù)，估算在星系当中(zhōng)暗物质的(de)质量占整个星(xīng)系质量的85%。但(dàn)是，暗物(wù)质并不是唯一可(kě)以解释这个(gè)现(xiàn)象的原因。在一项新的(de)研究当(dāng)中，科学家们(men)发现，几乎没(méi)有引力(lì)效应的(de)遥远恒星之间(jiān)，也(yě)会出现速度上(shàng)的(de)微小差异。另外，天文(wén)学家还发现了一个反常的(de)星(xīng)系(xì)，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距(jù)离地球大(dà)约(yuē)2.5亿光(guāng)年(nián)，大小(xiǎo)和(hé)银河系不(bù)多(duō)，但是(shì)星系当(dāng)中存在的恒星(xīng)数量却只(zhǐ)有银河(hé)系(xì)的(de)千分之一。

所以(yǐ)在理论上，该星系(xì)必须(xū)存在暗物质，否(fǒu)则(zé)就会分崩离析。但是科学家们使用最先进的望远镜(jìng)对其进行(xíng)了40个小时的详细测(cè)量之后，发现星系中(zhōng)的(de)恒星运(yùn)动是可以用正常的物质和力学定律来解释的(de)。那么又(yòu)有人提出，也许该(gāi)星(xīng)系(xì)的(de)暗物质，已经被附近的另(lìng)一(yī)个(gè)大星系剥离了(le)。奇怪的是，它的附近(jìn)没(méi)有任何星系存在。造成这些(xiē)现象的除了(le)暗物质的假说之外，另一种(zhǒng)可能就是人类对引力的理解还不够全面，引力很可能在不(bù)同尺(chǐ)度空(kōng)间中的工作方式是不同的，这意味着(zhe)在行(xíng)星(xīng)系尺度中的天(tiān)体会(huì)沿着(zhe)它们的轨道(dào)，按照我们所理(lǐ)解(jiě)的(de)方式运动(dòng)。但是上升(shēng)到(dào)星系和星(xīng)团的尺度，引(yǐn)力之间(jiān)的(de)相互作(zuò)用(yòng)则是不同的(de)方(fāng)式。对于在星系团(tuán)之间的相(xiāng)互作用，科学(xué)家还引(yǐn)入(rù)了外部场效应的概念，指的(de)是在(zài)数百万(wàn)光年的规模上(shàng)，巨大的质量之(zhī)间会产(chǎn)生对彼此(cǐ)特(tè)殊的效果，这(zhè)个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要对现在的(de)物理定(dìng)律进行修(xiū)正，这些发现也让很多人认为暗物质假(jiǎ)说理论(lùn)就此终(zhōng)结。但是在宇宙当中还有关(guān)于暗物(wù)质存(cún)在的其他的理(lǐ)论证据(jù)，这些理(lǐ)论证据(jù)是(shì)蒙德(dé)理论所没法解释(shì)的(de)“引力透(tòu)镜”。

径向(xiàng)距离为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(shì)这样的星团，它们大部分的普(pǔ)通质量都在(zài)星系的气体当中。当星团以1000万(wàn)公里(lǐ)/小时发(fā)生碰撞的时(shí)候，星际气(qì)体的相互(hù)作用就会导致温度的急剧升高(gāo)，速(sù)度大幅降低。所以在(zài)理(lǐ)论上，在碰撞之后，子弹星系团大(dà)部分的质量(liàng)将位于所(suǒ)有(yǒu)这些气体所(suǒ)在的(de)中(zhōng)间区域。那么(me)我(wǒ)们(men)通过什(shén)么(me)来验证它的质量区域(yù)到底(dǐ)是(shì)不是集中(zhōng)在(zài)中间呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空(kōng)望远镜传回了(le)宇宙当中第一(yī)张全彩的高清照片，在照片(piàn)中我们可以明(míng)显(xiǎn)地(dì)看(kàn)到很多星(xīng)系似(shì)乎被(bèi)拉伸(shēn)产生(shēng)了巨(jù)大的形变。其实这些星系本身并不(bù)是(shì)真(zhēn)的被(bèi)扭曲了(le)，也不(bù)是(shì)韦伯(bó)望远镜出了什么问题，而是这(zhè)样极(jí)遥(yáo)远的天体和我们地球上的观测(cè)者(zhě)之间。被(bèi)一个质(zhì)量(liàng)超级(jí)巨大的天体(tǐ)遮(zhē)挡，这个(gè)超大质(zhì)量(liàng)的东西(xī)的(de)引力，会使身后(hòu)更(gèng)遥远(yuǎn)星系的光都发(fā)生了扭(niǔ)曲(qū)。这个现象就是引力透(tòu)镜效应。这(zhè)个巨大的天体(tǐ)可能是超(chāo)大质(zhì)量的黑洞或(huò)者是暗物质。

所以当(dāng)人(rén)们对子弹星系团(tuán)观测的时候，发现它的大质量区域并不是(shì)在中间，而(ér)是在(zài)两侧。所以最(zuì)好的解(jiě)释方法就是(shì)当星团发(fā)生全(quán)部的(de)碰撞时，可被观测(cè)到(dào)的质量气体被(bèi)卡在(zài)了中(zhōng)间，暗(àn)物质(zhì)则(zé)直接通(tōng)过了这个(gè)区域，并在两边形成了引(yǐn)力透(tòu)镜(jìng)。对子(zi)弹(dàn)星系团的引(yǐn)力(lì)透镜(jìng)研究也(yě)被(bèi)认为(wèi)是暗(àn)物质(zhì)存在(zài)的迄(qì)今为止(zhǐ)最好的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当(dāng)中最古老的光。从宇宙大爆连云港灌南邮编号是多少炸开(kāi)始(shǐ)，38万(wàn)年之后，可见(jiàn)光终于(yú)可以畅通无阻地穿越(yuè)在(zài)宇宙当中了。经过了(le)130多(duō)亿(yì)年之后，这些光在宇宙(zhòu)空间背景(jǐng)上留下了各相同(tóng)性的微波(bō)辐射(shè)。其中红色的部分表示温度较高的区域，蓝色(sè)则表示相对较冷的区(qū)域，但实际上它(tā)们(men)之(zhī)间(jiān)的温差只有万分之(zhī)一。

科学家(jiā)们通(tōng)过对前(qián)景背景分(fēn)离后的二值图(tú)像进行连通域提(tí)取和标(biāo)记(jì)之后发(fā)现，如(rú)果宇宙当中没(méi)有暗物质，图形(xíng)看起来不应该是这样的(de)，而随(suí)着暗物质的增加，一(yī)些峰值(zhí)的(de)幅(fú)度会减(jiǎn)小，才变(biàn)得(dé)看起(qǐ)来“和谐(xié)”。为了(le)匹配宇宙微(wēi)波背景辐射的(de)测量值，我们需要的暗(àn)物质大(dà)约是普通物(wù)质的5倍(bèi)。这(zhè)个数字(zì)与解(jiě)释星系当中恒星运动(dòng)所(suǒ)需要(yào)的暗物质比例是一(yī)致的。这(zhè)就(jiù)意味着。

用了一个(gè)简单的理论框架，就(jiù)很好地解释了(le)很多不同的观测(cè)结(jié)果。而暗(àn)物(wù)质的本质就是宇宙(zhòu)当中存在(zài)着某(mǒu)种类型的粒(lì)子，它们(men)不参与(yǔ)任何其他的电(diàn)磁作(zuò)用，只通过引力来相互作用。所以如果能够找到(dào)这(zhè)种粒(lì)子的(de)存(cún)在，就相当于找到了(le)暗物质存在的(de)实际证据。这种(zhǒng)粒子到底是什(shén)么？科学(xué)家们已经提出(chū)了数十种(zhǒng)的(de)假想(xiǎng)目标，而要寻找这些不同的目标粒子所(suǒ)需要(yào)的实验(yàn)方(fāng)式也不相同。在过去的几十(shí)年当中，人类为了寻找这些看不见、摸不(bù)到，几乎不会与(yǔ)常规物质相互作(zuò)用的“暗(àn)物质(zhì)”，科学家们已经进行了超过50次的实验，却没有任何(hé)实质性的(de)发现，除了(le)一个地方，意大利(lì)的格兰萨索山，隶属于阿(ā)尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井(jǐng)当中(zhōng)，藏着地球(qiú)上(shàng)最大的地学(xué)实(shí)验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有(yǒu)一个三层楼高的探测器，一直致力于寻找暗物质粒子的周期性震(zhèn)荡(dàng)。

自1997年以(yǐ)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，人们发(fā)现(xiàn)了一(yī)个有(yǒu)趣的事情。探测率会在(zài)每年的(de)6月(yuè)份达到峰(fēng)值，然后在11月降到最低，而且在20年当中每(měi)年都是一样。一些(xiē)科学家认为这可能(néng)是人类发现暗物质的第一个直接证(zhèng)据。

但(dàn)是为(wèi)什么暗物质会产生周期性的(de)年度信号呢(ne)？刚才我们讲了太阳系正在以(yǐ)220公里/秒的速度围绕着(zhe)银(yín)河系进(jìn)行移(yí)动，那(nà)么如果(guǒ)暗物质(zhì)存在宇宙(zhòu)当中(zhōng)，这(zhè)意(yì)味着我们(men)也在以这样(yàng)的(de)速度在(zài)穿越着暗物质(zhì)流(liú)，这个过程(chéng)中会产生相应(yīng)的(de)振荡，同时(shí)地球(qiú)又以30公里/秒的速度(dù)围绕(rào)太阳进行旋转(zhuǎn)。所(suǒ)以有半年的时间，地球围绕太阳的方(fāng)向与(yǔ)太阳(yáng)环(huán)绕银河系的方向是一致的，而另(lìng)外半年(nián)则与之相反。

而(ér)在6月份(fèn)的时候(hòu)，地球与太阳的方(fāng)向(xiàng)正(zhèng)好达到完全一致，这是理论(lùn)上地球穿(chuān)越暗物质(zhì)流最快的时段。而在(zài)11月(yuè)份，又恰好达到了最慢值。尽管在实(shí)际的情(qíng)况中，太阳(yáng)系相对银河(hé)系的(de)平面呈现(xiàn)了60度的倾(qīng)斜(xié)，但是(shì)这(zhè)并不影响这(zhè)个理论的有效(xiào)性。

因此(cǐ)科学家认为(wèi)这可以用来解释，研究人(rén)员们所观测到的周(zhōu)期性信号(hào)。当(dāng)然也可能有(yǒu)其他(tā)的情(qíng)况，造(zào)成这种(zhǒng)年(nián)度周期信号(hào)的差异也可能(néng)是温度(dù)、湿(shī)度、土壤(rǎng)中的(de)水分(fēn)、高(gāo)山上的积(jī)雪(xuě)，甚(shèn)至连意大利游客的数量也符合这(zhè)个周期(qī)的规律。

所以(yǐ)，科(kē)学家们(men)又在南半球(qiú)建立了(le)一个几乎(hū)相同的实验室，这里的(de)季节(jié)与之前的(de)实(shí)验(yàn)室正好相(xiāng)反，而在(zài)这(zhè)里，地球(qiú)穿过(guò)暗物质流的运动特征和第一个实验室是一样的。

因此，如(rú)果在这里可(kě)以(yǐ)得到相同(tóng)的信号，就可以(yǐ)成为(wèi)暗物质所存在的非常有(yǒu)力的证据了(le)。但(dàn)是(shì)由于这个实(shí)验室刚刚建成不久，所以截至目前(qián)还(hái)无法提供(gōng)相应的数据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的望(wàng)远镜(jìng)，这台(tái)太空望远镜叫做“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的(de)主镜大小跟哈勃望远镜(jìng)相同，但它(tā)的宽视场仪器提供的视野是哈(hā)勃红外仪器的(de)100倍。南(nán)希格雷斯罗曼太空望(wàng)远镜其中一个关键的用途就(jiù)是(shì)探(tàn)索暗物质背后的(de)奥秘，对于探测的(de)结(jié)果，我们只能拭目以待了。费米实验室(shì)粒子天(tiān)体物理中心的科学家丹琥(hǔ)珀(pò)和贾(jiǎ)森斯特芬研究发(fā)现，如果暗(àn)物质(zhì)存(cún)在，它们极有可能拥(yōng)有另(lìng)一种神秘的效应(yīng)，这种暗物质效(xiào)应，会支持宇宙(zhòu)当中生命的诞生(shēng)，或(huò)者说是(shì)生命进(jìn)化(huà)的一(yī)个(gè)重要因素(sù)。

如果这(zhè)一(yī)理(lǐ)论得到连云港灌南邮编号是多少进一(yī)步的证(zhèng)实，那么遍布宇宙当中的暗(àn)物质会不会意味着人类并不孤单呢？或许在(zài)宇宙(zhòu)当中某个角落的(de)行(xíng)星(xīng)上，暗物质正在(zài)通(tōng)过这(zhè)样(yàng)的效应(yīng)创造(zào)生命。当(dāng)然，这(zhè)些推论的大前提是要先找(zhǎo)到暗物质存在(zài)的实际证(zhèng)据。那(nà)么(me)小伙伴们，你们觉得暗物质到(dào)底存不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的(de)支持是我(wǒ)更新(xīn)的动力！

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