宇宙是“人(rén)为制(zhì)造”的(de)？为何会存(cún)在科(kē)学无法(fǎ)解释的(de)“暗物质”？暗物质又究(jiū)竟是什么？人类(lèi)为了寻找暗物(wù)质存在(zài)的证据，科(kē)学家们在过去的几十年当(dāng)中进行了(le)超过50次的长期实(shí)验，但是却没有发现(xiàn)任何(hé)的有效证(zhèng)据。除了一个地(dì)方，在1687年(nián)出版(bǎn)的自然哲学数(shù)学(xué)原理(lǐ)一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭示了宇宙中天体运动(dòng)的规律。往后的几百(bǎi)年来(lái)，当(dāng)天文学家们发现某(mǒu)些天体运行(xíng)轨(guǐ)道(dào)出现异常(cháng)，不符合万有引力定律的(de)时候，他们就会知道，周围一定有未知的天体(tǐ)通过引力在摄动它(tā)的轨道。比如在1846年，奥(ào)本勒维耶就通过天王星运行轨(guǐ)道的异常，推(tuī)算并且发(fā)现了(le)海(hǎi)王星的(de)存在(zài)。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星(xīng)的发(fā)现都(dōu)是应用万有(yǒu)引(yǐn)力定律所取得重大天文成就的(de)例子(zi)。但是这些发现都是在(zài)恒星系统的尺度当中，可当我们上升(shēng)到星(xīng)系或者(zhě)是(shì)星(xīng)团的尺(chǐ)度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学(xué)家弗(fú)里(lǐ)茨兹(zī)威(wēi)基正在研(yán)究和测(cè)量后发星系团的质量。这是一个由数千个星系所组成的巨大星(xīng)系团，这些星(xīng)系被引(yǐn)力束缚在一起。测量星(xīng)系团的(de)质量一般会使用到两(liǎng)种方法(fǎ)，当两种(zhǒng)方(fāng)法结果一(yī)致，就可以确定(dìng)其质量的范围。

第一种是获(huò)得其"光度学的(de)质量"，需要(yào)的数据是测量各个星系的光度。

第二种是动力学质量的计算，是利用光谱红移测(cè)量(liàng)星(xīng)系团中的各个星系相对(duì)于星系团的(de)运动速(sù)度。当测(cè)量结果出来之后，兹(zī)威基彻底懵了，“动力学质量”竟然(rán)是“光度(dù)学质量”的400倍。这意味着，后发(fā)座星系团有99%的质量(liàng)消失了(le)，或者说这99%的质量并不以(yǐ)可见光的形(xíng)式所(suǒ)存在(zài)，我们无法看到。最诡异的是(shì)，在测量速度(dù)的过程中(zhōng)，兹威基发现星系团(tuán)中很(hěn)多星系的速度比理论上要快得(dé)多，按照(zhào)牛(niú)顿的运动学(xué)定律，仅(jǐn)年下男是什么意思，年上男或者是年下男是什么意思靠这些可见星(xīng)系(xì)的质量(liàng)所(suǒ)产生(shēng)的引力是(shì)无法将它(tā)们束缚在星系团内的，它们早(zǎo)就应(yīng)该被(bèi)抛出(chū)星系团之外了(le)，除非有一种神秘的力量(liàng)在起作用(yòng)，这种(zhǒng)力量(liàng)来源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提出了(le)这样部分不可见的暗(àn)质，它不发(fā)散光、吸光、反(fǎn)射光，但是它们却占(zhàn)据着宇宙(zhòu)中绝大(dà)部分的质量。只是当时(shí)的人们对(duì)这样的一种说法不屑一(yī)顾。

直(zhí)到40年(nián)之后，“暗(àn)物(wù)质(zhì)”这个词才(cái)再一次出现。天(tiān)文学家维拉(lā)鲁宾(bīn)和肯(kěn)特(tè)福特在观测仙女座星系中的恒(héng)星运动。理论上来说，距离中心(xīn)越远的恒星(xīng)在(zài)其(qí)轨(guǐ)道上的运行(xíng)速度就会越慢(màn)。但是他们观测的结果却(què)让(ràng)人感到不可(kě)思议。

随着与中心(xīn)距离的(de)增加，恒(héng)星(xīng)的旋转速度几乎保持不变。可是根据牛(niú)顿的万有引力定律，在星(xīng)系当中如果没有足(zú)够大的质量来吸引它们(men)，这些外围(wéi)的恒星早(zǎo)就(jiù)被甩到宇(yǔ)宙当(dāng)中了(le)。基于(yú)这种现象，科学家们会(huì)使用一种相(xiāng)对标准(zhǔn)的方法来解释暗(àn)物质的存在，这(zhè)种方法就是测(cè)量星系当(dāng)中气体在X轴上距离星(xīng)系中心的(de)距离，以及在(zài)Y轴上气(qì)体的旋转速度。如果(guǒ)出现异(yì)常的(de)结果(guǒ)，就认(rèn)为是由暗物质的力(lì)量进入其中。

于是科(kē)学家们通过射电(diàn)望远(yuǎn)镜测(cè)量了距离(lí)星(xīng)系中(zhōng)心(xīn)更(gèng)远(yuǎn)距离的(de)氢元素，发(fā)现(xiàn)它们的(de)旋转速度(dù)并不符合牛顿的力学定(dìng)律。我们的太阳系也不(bù)例外，太(tài)阳(yáng)系位于银(yín)河(hé)系的(de)第(dì)三悬臂之上，距离银(yín)河系中心2.6万光年，根据万有引(yǐn)力定律进行计算(suàn)，太阳(yáng)系的运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳(yáng)系(xì)正(zhèng)在以220千米/秒(miǎo)的(de)速度围绕银(yín)河系旋转，这个实际(jì)速度远远(yuǎn)大于理论速度，那么产生以上这种向心(xīn)加(jiā)速度的原因(yīn)很(hěn)可能就是(shì)存在着(zhe)一种我们看不(bù)到的物(wù)质(zhì)，是(shì)这些暗物质的引力效应将星系聚集在了一起。

也是从(cóng)这时开始，越来越多的研究人员开始(shǐ)相信暗物质的存在。科学家根据星系(xì)外恒(héng)星(xīng)轨(guǐ)道的速度(dù)，估算(suàn)在星系当(dāng)中暗物质的质(zhì)量(liàng)占整个星(xīng)系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释这个现象的原(yuán)因。在一项新的(de)研究当中年下男是什么意思，年上男或者是年下男是什么意思，科学家(jiā)们发(fā)现，几(jǐ)乎没有引力效应的(de)遥远恒星之间(jiān)，也(yě)会出现速度(dù)上的微小差异。另(lìng)外，天文学家还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离地球大约2.5亿(yì)光年，大(dà)小和银河(hé)系不多(duō)，但(dàn)是星(xīng)系当中存在的恒星数量却(què)只有银河系(xì)的千分(fēn)之一。

所(suǒ)以在理论(lùn)上，该星系必须存(cún)在暗物质，否则就会分崩离析。但是(shì)科学家们使用最(zuì)先进的望远镜对其进行了40个小时的详细测量之(zhī)后，发现星(xīng)系中的恒星运动是可以用正常(cháng)的物质和力学定律来解(jiě)释的。那(nà)么又有人提(tí)出，也(yě)许该星系(xì)的暗物质，已经被(bèi)附近的另(lìng)一个大星系剥离了。奇怪的是，它(tā)的附近(jìn)没有任何星系(xì)存在。造成这些现象的除了(le)暗物质的假说之外，另一种可(kě)能(néng)就(jiù)是(shì)人类对引力的理解还(hái)不够全面，引(yǐn)力很可能在不同尺度空(kōng)间中的工作方式是不同(tóng)的，这(zhè)意味着在(zài)行星系尺度中的天(tiān)体会沿着它们的轨道(dào)，按照(zhào)我(wǒ)们(men)所理解的方式运动。但是上升到(dào)星系和星团的尺度，引(yǐn)力之间的相(xiāng)互作用(yòng)则是不同(tóng)的方式。对于在星系团之间的相互作用，科学家还引入了外部场效应的概念(niàn)，指的是在(zài)数百万光年的规(guī)模上(shàng)，巨大的质量(liàng)之间会产(chǎn)生对彼此(cǐ)特殊的效(xiào)果，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味(wèi)着我(wǒ)们需要对现在的(de)物(wù)理定(dìng)律(lǜ)进行(xíng)修(xiū)正，这(zhè)些(xiē)发现也让(ràng)很(hěn)多人认为(wèi)暗物(wù)质(zhì)假说理论(lùn)就(jiù)此终结。但是(shì)在宇宙(zhòu)当中还有关于(yú)暗物质存在(zài)的其他的理论证(zhèng)据，这些理论(lùn)证据(jù)是(shì)蒙德理论所(suǒ)没法解(jiě)释(shì)的“引力透镜(jìng)”。

径向距(jù)离(lí)为37亿光年的子弹星系团，由(yóu)两个碰(pèng)撞的星系团所组成，类似(shì)这样的(de)星团(tuán)，它们大部分的普通质量都(dōu)在星系的气体当中。当(dāng)星团以1000万公里/小时发(fā)生碰(pèng)撞(zhuàng)的时(shí)候，星际气(qì)体的相互作(zuò)用就会(huì)导致(zhì)温度的急剧(jù)升高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之(zhī)后，子(zi)弹(dàn)星系(xì)团大(dà)部分的质量将位于所有这些气(qì)体所在的(de)中间区域。那么我们通(tōng)过(guò)什么来验证它的质量区域到底是不是(shì)集(jí)中(zhōng)在(zài)中间(jiān)呢？前(qián)不久，詹姆斯韦伯(bó)太空望远镜传回了宇宙当中第(dì)一张全(quán)彩(cǎi)的高(gāo)清照(zhào)片，在(zài)照片中我们(men)可以(yǐ)明显地(dì)看到很多星系似乎(hū)被拉(lā)伸产生了(le)巨(jù)大年下男是什么意思，年上男或者是年下男是什么意思的形变。其实这(zhè)些星系本(běn)身并(bìng)不是真的被扭(niǔ)曲了(le)，也不是韦(wéi)伯望远镜出了什么问题，而是这样(yàng)极遥(yáo)远的天体和我(wǒ)们(men)地球上(shàng)的(de)观测(cè)者之间(jiān)。被一个(gè)质量超级(jí)巨大(dà)的天体遮挡，这个超(chāo)大质量的东西的引(yǐn)力，会使(shǐ)身(shēn)后(hòu)更遥远(yuǎn)星系的光都(dōu)发生了扭曲。这个(gè)现象就是引力透(tòu)镜效应。这个巨(jù)大的(de)天体(tǐ)可能是超(chāo)大质量的黑洞或(huò)者是暗物质(zhì)。

所以当人(rén)们对(duì)子弹星系团观测(cè)的时(shí)候，发现它的(de)大(dà)质量区域并不是在中间，而是(shì)在两侧。所以最(zuì)好的解释方法(fǎ)就是当星团发生全部(bù)的碰撞时(shí)，可被观测到的(de)质(zhì)量气(qì)体(tǐ)被(bèi)卡在了(le)中间，暗(àn)物质(zhì)则(zé)直接通(tōng)过了这个区域，并在两(liǎng)边(biān)形成了引(yǐn)力透镜。对(duì)子弹星(xīng)系团的引力透镜(jìng)研究也(yě)被认(rèn)为(wèi)是暗物质存在的迄(qì)今为止最(zuì)好的(de)理论证据。

除此之外，还(hái)有来自(zì)宇宙当中最古(gǔ)老(lǎo)的光。从宇(yǔ)宙大(dà)爆炸开始，38万年之(zhī)后，可见光终于可以畅通无阻地穿越在(zài)宇宙当中(zhōng)了。经过了(le)130多亿年之(zhī)后，这(zhè)些光在宇(yǔ)宙空间背景上留(liú)下了各相同(tóng)性(xìng)的(de)微波辐射。其中(zhōng)红色的(de)部分表示温度较高(gāo)的区域，蓝色则表示相(xiāng)对(duì)较冷的区(qū)域，但实际上它们之间(jiān)的温差(chà)只有万(wàn)分(fēn)之一。

科学家(jiā)们通过对前(qián)景背景(jǐng)分离后的二值图像进行(xíng)连通域提取和(hé)标记之后发现(xiàn)，如果宇宙当中没有暗物质，图(tú)形(xíng)看起(qǐ)来不(bù)应该是(shì)这样(yàng)的(de)，而随着暗物质的增加，一(yī)些峰(fēng)值的幅度(dù)会(huì)减小，才变得看起来“和谐”。为了(le)匹配宇(yǔ)宙(zhòu)微波背景辐射的测量值，我们需要的暗物质大(dà)约是普通(tōng)物质的5倍。这(zhè)个数字(zì)与(yǔ)解(jiě)释星系(xì)当中恒星运动(dòng)所(suǒ)需要(yào)的(de)暗物质比例是一致的。这就意味着(zhe)。

用了一个简单的理论框架，就很(hěn)好地(dì)解释了很多不(bù)同的观测结果。而(ér)暗物质(zhì)的本质就是宇宙当中存在着(zhe)某(mǒu)种类型(xíng)的粒(lì)子(zi)，它们不参与任何其他(tā)的电磁作用(yòng)，只(zhǐ)通过引力来相互作用。所(suǒ)以如果能够找到这种粒子的存在，就相当(dāng)于找(zhǎo)到了暗物(wù)质存在的(de)实际证(zhèng)据。这种粒(lì)子到底是什么(me)？科(kē)学家们已经提出了数十种(zhǒng)的(de)假(jiǎ)想目标(biāo)，而要寻找(zhǎo)这(zhè)些不同的目标(biāo)粒子(zi)所需(xū)要(yào)的(de)实验方式也不相同。在过去(qù)的(de)几十年当中，人类为了寻(xún)找这些看不见、摸不到，几乎不会(huì)与常规物(wù)质相互作用的(de)“暗物(wù)质”，科学家们(men)已经(jīng)进行(xíng)了超过(guò)50次的实验，却没有(yǒu)任何实(shí)质性的(de)发(fā)现，除了一个(gè)地方，意大利的格(gé)兰萨索山(shān)，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下(xià)矿井当中，藏着(zhe)地球上最大的地学实验室，这个实验(yàn)室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有一(yī)个(gè)三(sān)层楼高(gāo)的探测器，一直致力于(yú)寻找暗物质粒子的(de)周期(qī)性震荡。

自(zì)1997年以来(lái)，这(zhè)里的科学家声称观测(cè)到了(le)某种信号。经过了20多年(nián)的数据收集，人们发现了一个有趣的事情。探测(cè)率会(huì)在每(měi)年的6月份达到峰值，然(rán)后在11月(yuè)降到最低(dī)，而且在20年当中每年都是(shì)一样(yàng)。一些科学家认为(wèi)这可能(néng)是人类发现(xiàn)暗物质的第一(yī)个直接证据。

但是为什(shén)么暗物质(zhì)会产生周期性的年度信号(hào)呢？刚才(cái)我们讲(jiǎng)了太阳系(xì)正在以220公(gōng)里/秒的速度围绕着银河系进行移动，那么(me)如果暗(àn)物质(zhì)存在(zài)宇宙当中(zhōng)，这意味着我们也(yě)在以(yǐ)这样(yàng)的速度在穿越(yuè)着暗(àn)物质流(liú)，这(zhè)个(gè)过(guò)程中(zhōng)会(huì)产生相应的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围绕(rào)太(tài)阳进行旋转。所以有半年的时间，地球围绕太阳的(de)方向与太阳环绕银河系(xì)的(de)方向(xiàng)是(shì)一致(zhì)的，而(ér)另(lìng)外半年则与之相反。

而在(zài)6月份的时候，地球与太阳的方向正好(hǎo)达(dá)到完全一致，这(zhè)是理论上地球穿越暗(àn)物质流(liú)最快的(de)时段。而在11月份，又(yòu)恰(qià)好达(dá)到了(le)最慢(màn)值。尽(jǐn)管在实际(jì)的(de)情况(kuàng)中，太阳(yáng)系相(xiāng)对银河(hé)系的平面呈现了60度(dù)的倾(qīng)斜(xié)，但是这并不影响这个理论(lùn)的有效(xiào)性(xìng)。

因此科学家认为这可以用来解释，研究人员们所(suǒ)观测(cè)到的周期性(xìng)信(xìn)号。当(dāng)然也可(kě)能有其他的(de)情况，造成这种年度周期信号的差异也(yě)可(kě)能是温度、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高山上的(de)积(jī)雪，甚(shèn)至连意大利游客的数量也符(fú)合这个周(zhōu)期的规律(lǜ)。

所以(yǐ)，科学家们又在南半球建立了一(yī)个几乎相同的(de)实(shí)验室，这(zhè)里的季(jì)节与之(zhī)前的实验室正好(hǎo)相反，而在这里，地球穿过暗物质(zhì)流的运动(dòng)特征和第一(yī)个(gè)实(shí)验室是一样的(de)。

因(yīn)此，如果在这里可以得(dé)到相(xiāng)同的信号，就可以(yǐ)成为暗物质所存在的(de)非常有力的证据了(le)。但是由于这个实验室刚(gāng)刚建成不久，所以截至目前(qián)还(hái)无法提供相应(yīng)的数据支(zhī)持(chí)。另外(wài)，在2025年，NASA将(jiāng)会发(fā)射一台新的望远镜，这台太空望远镜叫(jiào)做(zuò)“南希格雷斯罗曼”，它的主镜(jìng)大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它的宽(kuān)视场仪(yí)器提供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希(xī)格雷斯(sī)罗(luó)曼太空望远(yuǎn)镜(jìng)其中一(yī)个关键的用(yòng)途就是探(tàn)索暗物质背(bèi)后的奥秘，对于(yú)探测(cè)的结(jié)果，我(wǒ)们只能拭目以待了。费米(mǐ)实验(yàn)室粒子天体物理中心的科学家丹(dān)琥珀(pò)和(hé)贾(jiǎ)森斯特芬(fēn)研究(jiū)发现，如果(guǒ)暗物质存在，它们极(jí)有可能拥有另一种神(shén)秘的效应，这种暗(àn)物质效应，会支持宇宙当中(zhōng)生(shēng)命(mìng)的诞生，或者(zhě)说(shuō)是生命进(jìn)化的一个重(zhòng)要(yào)因素。

如果这一理论(lùn)得(dé)到进(jìn)一步的(de)证实，那么遍布宇宙(zhòu)当(dāng)中的(de)暗物(wù)质会不会意味着人类并不孤单呢(ne)？或许在宇宙(zhòu)当中某个(gè)角(jiǎo)落(luò)的行星上(shàng)，暗物质正在通过(guò)这(zhè)样的效应创造(zào)生命(mìng)。当(dāng)然，这些推论的大前提是要先找到暗物(wù)质存在的(de)实(shí)际证(zhèng)据。那么小伙伴(bàn)们，你们觉(jué)得暗物质到(dào)底(dǐ)存(cún)不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的(de)支持是(shì)我(wǒ)更新的动力！

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