宇(yǔ)宙是“人为制(zhì)造”的？为何会(huì)存在科(kē)学(xué)无法解释(shì)的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找暗物质存在的证据，科学家(jiā)们(men)在(zài)过(guò)去的几(jǐ)十(shí)年当中进行了(le)超(chāo)过50次的长期实(shí)验，但是(shì)却没有发现(xiàn)任何的有效证据。除(chú)了一(yī)个地(dì)方(fāng)，在1687年(nián)出版的自然哲学数学(xué)原理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了(le)万有引力定(dìng)律，它揭示了(le)宇宙中天体运动(dòng)的规律。往后的几(jǐ)百年来，当(dāng)天(tiān)文学家们发现某些天(tiān)体运行(xíng)轨道出(chū)现(xiàn)异常，不(bù)符合万(wàn)有(yǒu)引力定律的时候(hòu)，他(tā)们就会(huì)知道，周围(wéi)一(yī)定有未知的天体通过引力(lì)在摄(shè)动它的轨道。比如(rú)在(zài)1846年，奥本勒维耶就(jiù)通过天(tiān)王(wáng)星运行轨道(dào)的异常(cháng)，推算并且(qiě)发现了海王星的存在。另(lìng)外，哈雷彗(huì)星(xīng)、冥王星的发现都是应用万有引力(lì)定(dìng)律所(suǒ)取得(dé)重大天文(wén)成(chéng)就(jiù)的(de)例(lì)子(zi)。但(dàn)是(shì)这些发现(xiàn)都是(shì)在恒星系统(tǒng)的尺度当中，可当(dāng)我(wǒ)们上升到星系或者是星团(tuán)的(de)尺度，事(shì)情(qíng)就开(kāi)始(shǐ)变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士(shì)的(de)物理学家弗里茨兹威基(jī)正在研究和测(cè)量(liàng)后发(fā)星(xīng)系团的质量。这(zhè)是一个由数(shù)千个星系所组成的巨大星系团，这些星(xīng)系被引力(lì)束缚在一起。测量星系团的(de)质(zhì)量一般会使用到两种方法，当两(liǎng)种方法结果一致，就可(kě)以确定(dìng)其质量的范围。

第一种是获得其"光度学(xué)的(de)质量"，需(xū)要的数据是测量各(gè)个星系的光度。

第二种是动力学质量的计算，是(shì)利(lì)用(yòng)光谱红移测量(liàng)星系团中的各个星系(xì)相对于星系团的(de)运动速(sù)度(dù)。当测量结(jié)果出来(lái)之后(hòu)，兹威基彻底懵了(le)，“动力学质量”竟然是“光度(dù)学(xué)质量”的400倍(bèi)。这意味着，后发(fā)座星系团有99%的质量消(xiāo)失了，或者说这(zhè)99%的质(zhì)量并(bìng)不(bù)以可见光的(de)形(xíng)式所存在(zài)，我们无法看到(dào)。最诡异的(de)是，在测(cè)量速度(dù)的过程中，兹(zī)威基(jī)发现(xiàn)星系团中很(hěn)多(duō)星系的速度比理论(lùn)上要快(kuài)得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些(xiē)可见星系的质量所(suǒ)产生(shēng)的引力是无法(fǎ)将它们(men)束缚在星系团(tuán)内的，它(tā)们早就应该被抛出星系团之外了，除非有(yǒu)一(yī)种神(shén)秘的力量在起作用，这(zhè)种力量来源(yuán)于某种隐形的物(wù)质(zhì)。

据此，兹维基提出了这样部分不可见的暗质，它不(bù)发(fā)散光(guāng)、吸光、反(fǎn)射光，但是它们却(què)占据(jù)着(zhe)宇宙中绝大(dà)部分的质量。只是当时的人们对(duì)这样的(de)一种说法(fǎ)不屑一顾。

直(zhí)到(dào)40年(nián)之后，“暗(àn)物质”这个词(cí)才再(zài)一次出现。天文学(xué)家维拉鲁宾和(hé)肯特福特在观测仙(xiān)女座星系中的恒星运动。理论上来说，距(jù)离中(zhōng)心越远的恒(héng)星(xīng)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(kě)思议。

随着与中心距离的增加，恒星(xīng)的旋转速(sù)度几乎保(bǎo)持不(bù)变。可是根(gēn)据牛顿的万有引力定律，在星系当中如果没有足够大的质量(liàng)来吸引它们，这些(xiē)外围(wéi)的恒星早(zǎo)就(jiù)被甩到(dào)宇宙当中了。基(jī)于(yú)这种现象(xiàng)，科(kē)学(xué)家们会使用一种相对标准的方法来解(jiě)释暗物质的存在，这种方法就是测量(liàng)星系(xì)当中(zhōng)气体(tǐ)在(zài)X轴上(shàng)距离星系中心的距离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常(cháng)的(de)结果，就认为是由暗物质的力量进(jìn)入其(qí)中。

于是科学家(jiā)们(men)通过(guò)射电望远镜测(cè)量了距离(lí)星系中心更(gèng)远(yuǎn)距离的氢元素，发(fā)现它们的旋转速(sù)度并不符合牛顿的力学定律。我们的太阳系也不例外，太阳系位于银(yín)河系的第三(sān)悬臂(bì)之上，距离银河系中心2.6万光(guāng)年，根(gēn)据万有引力定律进行计算，太阳系的运行速度应(yīng)该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒的速(sù)度围绕银河(hé)系旋转，这个实(shí)际速度远远大(dà)于理论速度，那么产(chǎn)生(shēng)以上这种(zhǒng)向心加速度的原因很可能就是存在着一(yī)种我们(men)看不(bù)到的物质(zhì)，是这些暗物质的(de)引力效(xiào)应将(jiāng)星系(xì)聚集在了一起。

也是从(cóng)这(zhè)时开始(shǐ)，越来越(yuè)多的研究(jiū)人员开始相(xiāng)信暗(àn)物质的存在(zài)。科学家根(gēn)据星系外恒星(xīng)轨道(dào)的速(sù)度，估算在星(xīng)系当中暗物质的(de)质量占整个星系质(zhì)量的85%。但是，暗(àn)物质并不(bù)是唯一可以解(jiě)释这个现象的(de)原因(yīn)。在(zài)一项新的(de)研究(jiū)当中，科学家们(men)发现，几乎没有(yǒu)引力效应的遥远恒星之间，也会(huì)出现速度上的微小差异(yì)。另外，天文学家还发(fā)现了(le)一个反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系(xì)距离地球大约2.5亿光年，大(dà)小和银河系不多，但是(shì)星系当中存在的(de)恒星数量(liàng)却(què)只有(yǒu)银河系的千分之一。

所以(yǐ)在理论上，该星系必须存在暗物(wù)质，否则(zé)就会(huì)分崩离析。但是科学家们使用最先进(jìn)的望远镜对其进行了40个小时的详(xiáng)细测量之后(hòu)，发现(xiàn)星系中的恒星(xīng)运动是可以用正常的物质和力学定律来解释的。那么又有人提出，也(yě)许该星系的暗物(wù)质，已经(jīng)被附近的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附(fù)近(jìn)没有(yǒu)任何(hé)星系存(cún)在。造成这些现象的除了暗物质的假说之(zhī)外，另(lìng)一种可(kě)能就是(shì)人类对引力的理解还不够全面，引力很(hěn)可(kě)能(néng)在不同尺(chǐ)度空间中的工作方式是不同的，这意(yì)味(wèi)着在行(xíng)星系尺度中(zhōng)的(de)天(tiān)体会沿(yán)着它们的轨(guǐ)道，按照我(wǒ)们所理(lǐ)解的方式(shì)运动。但(dàn)是上升(shēng)到星(xīng)系和星团(tuán)的尺(chǐ)度(dù)，引力(lì)之间的相互作用(yòng)则(zé)是不同的(de)方(fāng)式。对(duì)于在(zài)星(xīng)系团之(zhī)间的相互作(zuò)用，科学(xué)家(jiā)还引入了外部场效应的概念，指的是在数百万光年(nián)的规模上(shàng)，巨(jù)大(dà)的质量之间(jiān)会产生对彼此(cǐ)特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果(guǒ)MOND蒙德(dé)理论成立，这意味(wèi)着我们需要对现在的物理定(dìng)律进行修(xiū)正，这(zhè)些发现(xiàn)也让很多人认(rèn)为暗物质假说理论就此终(zhōng)结。但是在宇宙当中还有关于暗物质存在的其他的理论证据，这些理论证据是蒙德理论所(suǒ)没法解释的“引力(lì)透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹(dàn)星系团，由两个碰撞的星系团所(suǒ)组(zǔ)成，类似(shì)这(zhè)样的(de)星团，它们大(dà)部分的普(pǔ)通质量都在星系(xì)的气体当中(zhōng)。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞的时候，星际气(qì)体(tǐ)的相互作用就(jiù)会导致(zhì)温度的(de)急剧升高，速度大(dà)幅降低。所以在理论上，在碰(pèng)撞(zhuàng)之后(hòu)，子弹星系团大(dà)部(bù)分的质量将位(wèi)于(yú)所有这些气体所在(zài)的中间区域。那么我(wǒ)们通过什么(me)来验(yàn)证它的质量(liàng)区域(yù)到底是不是集(jí)中在中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯(bó)太空望远镜传回了(le)宇宙当中第(dì)一张全彩的高清照片，在照片中我们可以(yǐ)明显地看(kàn)到(dào)很多(duō)星系似乎被拉伸产生(shēng)了巨(jù)大的形(xíng)变(biàn)。其实这些星系本身并不是真的(de)被扭曲了(le)，也不是(shì)韦伯(bó)望远(yuǎn)镜出了什么问题，而是这样(yàng)极(jí)遥(yáo)远的天体(tǐ)和(hé)我(wǒ)们地(dì)球上的(de)观测者之间。被一(yī)个质量超级巨大的天体遮挡，这个超大质量的东西的引力，会使身后更遥远星(xīng)系的光都(dōu)发(fā)生了扭曲。这个现象就是引力透镜(jìng)效应。这个巨大的天体可(kě)能是超大质量的黑洞或(huò)者是暗物质。

所(suǒ)以当人们对子弹(dàn)星系(xì)团观测的时候，发现它的大质量区域并不是在中间，而(ér)是在两侧。所(suǒ)以最好的(de)解释方法就是当星团发生全部(bù)的碰撞时(shí)，可(kě)被观测到的质(zhì)量气体(tǐ)被(bèi)卡在了(le)中间，暗物质则直接通过了这个(gè)区域，并在两(liǎng)边(biān)形(xíng)成了引力(lì)透镜。对子(zi)弹星(xīng)系团的(de)引力透镜研究也被认(rèn)为是(shì)暗物质(zhì)存在的(de)迄今(jīn)为止最好的理论证据。

除(chú)此之外(wài)，还有(yǒu)来自宇(yǔ)宙(zhòu)当中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万(wàn)年之后(hòu)，可见光终于可以畅(chàng)通无阻(zǔ)地(dì)穿(chuān)越(yuè)在(zài)宇宙当中了。经过(guò)了130多亿年之后，这些(xiē)光(guāng)在宇宙空间(jiān)背景上留下了各相同性的微波辐射(shè)。其中红色的部(bù)分表(biǎo)示(shì)温度较高(gāo)的区域，蓝色则表示相(xiāng)对较冷的(de)区(qū)域(yù)，但实际上(shàng)它们之间的温差只有万分之一。

科学家们通过对前景(jǐng)背景(jǐng)分离(lí)后的二值图像(xiàng)进(jìn)行连通域(yù)提(tí)取和(hé)标记之后发现，如果宇(yǔ)宙当中没有暗物质，图形看(kàn)起来不应该是(shì)这样(yàng)的，而(ér)随着暗物质的增(zēng)加，一些(xiē)峰(fēng)值的幅(fú)度(dù)会减小，才变得看起来“和(hé)谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微波背(bèi)景辐射的测(cè)量值(zhí)，我们需(xū)要的暗物质(zhì)大(dà)约是普通物质的(de)5倍。这个数字与解释星系当中恒星运动所(suǒ)需要的(de)暗物质(zhì)比例是(shì)一致(zhì)的(de)。这就(jiù)意(yì)味着。

用了(le)一个(gè)简(jiǎn)单的(de)理论(lùn)框架，就(jiù)很(hěn)好地解(jiě)释了很(hěn)多不同的观测结(jié)果(guǒ)。而暗物质的本质就是(shì)宇宙当中存在着某种类型的粒子，它们不参与任何其他的电磁作用，只(zhǐ)通过引(yǐn)力来相(xiāng)互(hù)作用。所(suǒ)以如果能(néng)够(gòu)找(zhǎo)到(dào)这种粒子的存在，就相当于(yú)找到了(le)暗物质存在的(de)实(shí)际证(zhèng)据(jù)。这种(zhǒng)粒子到底是什(shén)么？科(kē)学家们已经提出了数十种的(de不动声色的意思是什么解释，不动声色的意思是什么(最佳答案))假想目标，而要寻找这些不同(tóng)的目(mù)标粒子所(suǒ)需要的实验方式也不相同。在(zài)过去(qù)的(de)几十年当中，人类为了寻找这(zhè)些看(kàn)不见、摸不(bù)到，几乎不会与(yǔ)常规物(wù)质相互(hù)作用的“暗物(wù)质”，科学家们(men)已经进行了超过50次的(de)实验，却(què)没有任(rèn)何实(shí)质性的发现，除了一个(gè)地方，意(yì)大利(lì)的格(gé)兰(lán)萨索(suǒ)山(shān)，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山下1400米处(chù)的地(dì)下矿井当中(zhōng)，藏着地球上(shàng)最大(dà)的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层(céng)楼高的探测器，一直致(zhì)力于寻找暗物质粒(lì)子(zi)的(de)周期性震荡(dàng)。

自1997年以来，这里(lǐ)的科学家声称观(guān)测(cè)到(dào)了某(mǒu)种信号。经过了20多年的数据收集，人们发(fā)现了一个有趣的(de)事情。探测(cè)率(lǜ)会在(zài)每年的(de)6月份达到峰值，然后(hòu)在(zài)11月降到最低，而(ér)且在20年当中(zhōng)每年都是一样。一(yī)些科(kē)学家认为这(zhè)可能是人类(lèi)发现暗(àn)物质(zhì)的第一个直接证据。

但是为什么暗(àn)物质会产生周(zhōu)期(qī)性(xìng)的年度(dù)信(xìn)号呢？刚才我们(men)讲(jiǎng)了太阳系正在以220公里/秒的(de)速度(dù)围绕着银河系进行移动，那么(me)如果暗物(wù)质存在宇宙当中(zhōng)，这意(yì)味(wèi)着我们(men)也在以这(zhè)样的(de)速度在(zài)穿越着(zhe)暗物质(zhì)流，这(zhè)个(gè)过程(chéng)中会产生相(xiāng)应的振荡(dàng)，同时地(dì)球又以30公里/秒的速度(dù)围绕太阳进行(xíng)旋转。所以有(yǒu)半年(nián)的时间，地球围绕太阳的方向与(yǔ)太阳环绕银(yín)河系(xì)的方(fāng)向是一致的，而另外(wài)半年则与(yǔ)之相反。

而(ér)在6月(yuè)份的时候(hòu)，地球与太阳的方向正(zhèng)好达到完全一致，这是理论上(shàng)地球穿越暗物质流最快的(de)时段。而在11月份，又恰好(hǎo)达(dá)到(dào)了最慢值。尽管在实际(jì)的情况中，太(tài)阳系(xì)相对(duì)银河(hé)系(xì)的平面呈现了60度的倾(qīng)斜，但(dàn)是这并不影响(xiǎng)这个理论的(de)有效性。

因此科学家认为这可以(yǐ)用来解(jiě)释，研究(jiū)人(rén)员们所观测到的周期性信号(hào)。当然也可能有其(qí)他的情况(kuàng)，造成这种年度(dù)周期(qī)信号的(de)差异也可(kě)能(néng)是温(wēn)度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至连意大利游客的数量也符合这个周期(qī)的规律。

所以，科(kē)学家们(men)又在南半球建立了(le)一个几乎相同(tóng)的实验室，这里(lǐ)的季(jì)节与(yǔ)之前的(de)实验室正好相反，而在这(zhè)里，地球穿过暗(àn)物质流的运(yùn)动(dòng)特征和第一个实验室是一样的。

因此，如果在这里(lǐ)可以得(dé)到相同的信号，就可以成(chéng)为暗(àn)物质所存在的非常(cháng)有(yǒu)力(lì)的证据了(le)。但是由于这个实验室(shì)刚刚建成不久，所以(yǐ)截至目前还无法(fǎ)提供相(xiāng)应(yīng)的数据支(zhī)持。另外，在(zài)2025年，NASA将会(huì)发射(shè)一台新的望远镜，这台太空(kōng)望远(yuǎn)镜叫做“南希格雷斯罗(luó)曼”，它的主镜大小跟哈勃望(wàng)远(yuǎn)镜相(xiāng)同，但它的宽(kuān)视场仪器提供的视野是哈勃红外仪(yí)器的100倍。南希格雷斯罗(luó)曼太空(kōng)望(wàng)远镜其(qí)中一个关键的用途(tú)就(jiù)是探索暗物(wù)质背后的奥秘，对于(yú)探测的结果(guǒ)，我们只能拭目以待了。费米(mǐ)实验室(shì)粒子天体物(wù)理中(zhōng)心的科学家(jiā)丹琥(hǔ)珀和贾森斯特芬(fēn)研究发现，如果暗物质(zhì)存在，它们极有可能(néng)拥有另一(yī)种神秘的效(xiào)应，这(zhè)种暗物质效应，会支(zhī)持宇宙当(dāng)中(zhōng)生命的诞生，或者说是(shì)生(shēng)命进化的一个(gè)重要因素(sù)。

如果这(zhè)一理(lǐ)论得(dé)到进(jìn)一步的证(zhèng)实，那(nà)么遍布宇(yǔ)宙当中(zhōng)的(de)暗物质(zhì)会不会意(yì)味着(zhe)人(rén)类(lèi)并不孤单(dān)呢？或许在宇宙当中(zhōng)某个角(jiǎo)落的行星上，暗物质正在通过这样(yàng)的效应创(chuàng)造生(shēng)命。当(dāng)然，这(zhè)些推论的大(dà)前提是(shì)要先找(zhǎo)到暗物质存在的实际证据。那么小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗(àn)物质到底(dǐ)存不存在呢(ne)？喜欢请(qǐng)点赞，你的支(zhī)持(chí)是我更新的动力(lì)！

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