宇宙是“人(rén)为(wèi)制造”的？为何会存在科学无法解释的(de)“暗(àn)物(wù)质”？暗物质又究竟是什么？人类为(wèi)了(le)寻(xún)找暗物质存在的证(zhèng)据，科(kē)学家们在过去的(de)几十年当(dāng)中进(jìn)行了超过50次的长期实(shí)验(yàn)，但是却没有(yǒu)发现任何的有效证(zhèng)据。除了(le)一个地方，在1687年(nián)出版的自然哲学(xué)数学原理(lǐ)一书(shū)中(zhōng)，埃(āi)萨克牛(niú)顿发表了万有引力定律，它揭(jiē)示了宇宙中天体运动的规律(lǜ)。往后的几百(bǎi)年来，当天(tiān)文(wén)学家们(men)发现某些天体(tǐ)运行轨道出现异(yì)常(cháng)，不符(fú)合万有引力定律(lǜ)的(de)时候，他(tā)们就会(huì)知道(dào)，周围一定有未知的天体(tǐ)通过引力在(zài)摄动它(tā)的轨道。比如在1846年，奥本(běn)勒维耶就通(tōng)过天王星(xīng)运行轨道的异常，推算并(bìng)且发现(xiàn)了海王(wáng)星的存在(zài)。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都(dōu)是(shì)应用万有引(yǐn)力(lì)定律所(suǒ)取(qǔ)得(dé)重(zhòng)大天文成就的例子。但是这些发现都(dōu)是在恒星(xīng)系(xì)统的尺度当(dāng)中，可当我们上升到星系或者是星团的尺度(dù)，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里(lǐ)茨兹威基正(zhèng)在研究和测量后发(fā)星系团的质(zhì)量(liàng)。这(zhè)是一个(gè)由数千个星(xīng)系所组成(chéng)的巨大星(xīng)系团，这些星系(xì)被(bèi)引力束缚在一起。测量星(xīng)系团的质量一般会(huì)使(shǐ)用到两种方法，当两种(zhǒng)方法结果(guǒ)一致(zhì)，就可以确定(dìng)其质量的范围。

第一种是获得其(qí)"光(guāng)度(dù)学(xué)的质(zhì)量"，需要的(de)数据是(shì)测量各个星系的光度。

第二种是动力学质量的计算，是利(lì)用光谱红移测量星系团中的(de)各个星(xīng)系相(xiāng)对于星系团的运动速度。当(dāng)测量结(jié)果出来之后，兹威基彻底懵(měng)了，“动(dòng)力学(xué)质量”竟然是“光(guāng)度学质量(liàng)”的400倍。这意味(wèi)着，后(hòu)发座(zuò)星(xīng)系团有99%的质量(liàng)消失了，或者说(shuō)这99%的质量并(bìng)不(bù)以(yǐ)可见光的形式所存在，我们无(wú)法看到。最诡异的是，在(zài)测量速度的过程中，兹威基发(fā)现星系团(tuán)中很多星系的速度比理论上要(yào)快得多，按照牛顿的运(yùn)动学定律，仅靠这些可见(jiàn)星系的质量(liàng)所产生的引力是无法将它们束(shù)缚(fù)在星系团内的(de)，它们早就应该被抛(pāo)出(chū)星系团(tuán)之外了，除非有一种神秘(mì)的力量(liàng)在起(qǐ)作(zuò)用，这种力量来源(yuán)于(yú)某种隐形的物(wù)质。

据此，兹维基提出了这(zhè)样部分(fēn)不可(kě)见的暗(àn)质，它不发散(sàn)光、吸(xī)光、反射光，但(dàn)是它们却占据着宇宙中绝(jué)大部分(fēn)的质量。只(zhǐ)是当时的人们(men)对这(zhè)样的(de)一种说(shuō)法不(bù)屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词(cí)才(cái)再一次出现(xiàn)。天文(wén)学家维拉鲁(lǔ)宾和肯特(tè)福特在观(guān)测仙女座(zuò)星系中的恒(héng)星运动。理论上(shàng)来说，距离中心越远的(de)恒(héng)星在其轨道上的运行速度就会越慢。但是(shì)他们观测的(de)结果却(què)让人感到不可思议。

随(suí)着(zhe)与中心距离(lí)的(de)增(zēng)加，恒(héng)星的旋转速度几(jǐ)乎保(bǎo)持不变(biàn)。可是根(gēn)据牛顿(dùn)的(de)万(wàn)有(yǒu)引力(lì)定(dìng)律，在(zài)星系当中(zhōng)如果没有足够大的质量来吸引它们，这些外(wài)围(wéi)的(de)恒星(xīng)早就(jiù)被甩(shuǎi)到(dào)宇宙当中(zhōng)了。基于这种现象，科学家们会使用(yòng)一(yī)种(zhǒng)相(xiāng)对(duì)标准的方(fāng)法来解释暗(àn)物质的存(cún)在，这种方法就(jiù)是测量星系当中(zhōng)气体在X轴上(shàng)距离星系中心的距离，以及在Y轴上气体的旋(xuán)转速度。如(rú)果出现(xiàn)异常的(de)结果(guǒ)，就认为是(shì)由暗(àn)物质的力(lì)量进入其中。

于是科(kē)学家们通过射电望(wàng)远镜测量了距离(lí)星(xīng)系(xì)中心更远距离的氢元(yuán)素(sù)，发现它们的旋转速度并(bìng)不符合牛(niú)顿的力学定(dìng)律。我们的太阳系(xì)也不例外，太阳系位(wèi)于银河(hé)系的第三悬(xuán)臂之上，距离(lí)银河(hé)系中心2.6万(wàn)光年，根据万有引(yǐn)力定律进行(xíng)计(jì)算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳(yáng)系(xì)正在以(yǐ)220千米/秒(miǎo)的速(sù)度围绕(rào)银河系旋转，这个实际速度远(yuǎn)远(yuǎn)大于理论速度，那么(me)产生以上这种向(xiàng)心加速度的原(yuán)因很可能就(jiù)是存在(zài)着一种我们看不到的物(wù)质，是这些暗物质的引力效(xiào)应将星系(xì)聚集(jí)在了一起。

也(yě)是从这(zhè)时开始，越来越多的研究人员开始相(xiāng)信暗物质(zhì)的(de)存在。科学家(jiā)根据星系外恒星轨道的(de)速度，估算在星系当(dāng)中(zhōng)暗物(wù)质的质量占整个星系质(zhì)量的85%。但(dàn)是，暗物(wù)质(zhì)并(bìng)不(bù)是唯一可以(yǐ)解释这个(gè)现象的原(yuán)因。在一项新的研究当(dāng)中(zhōng)，科学家们(men)发现，几(jǐ)乎(hū)没有(yǒu)引力(lì)效应的(de)遥远恒(héng)星之间，也会出现(xiàn)速度上的(de)微小差异。另外，天文学家还发现(xiàn)了一(yī)个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地球(qiú)大(dà)约2.5亿光年，大(dà)小和银河系不(bù)多(duō)，但(dàn)是(shì)星(xīng)系(xì)当中存在的恒星数(shù)量却(què)只有银河系的千分(fēn)之(zhī)一。

所(suǒ)以在(zài)理(lǐ)论上，该(gāi)星系必须存在暗物质(zhì)，否则(zé)就会分崩(bēng)离析(xī)。但是(shì)科学家(jiā)们使用(yòng)最先进的(de)望远镜对其进行了40个(gè)小(xiǎo)时的详细测量之后，发现星系中(zhōng)的恒星(xīng)运动是可以用正(zhèng)常的物质和力学定律来(lái)解释(shì)的(de)。那么又有人提出，也许(xǔ)该星系的暗物质，已经被(bèi)附(fù)近的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附(fù)近没有任何星系存在。造成这些现象的除了暗(àn)物(wù)质的假说之外，另一种可能就是人(rén)类对引力的理解还不够(gòu)全面(miàn)，引力很可能在不(bù)同尺度空间中的工作方(fāng)式是不(bù)同(tóng)的，这意味着在行星系尺度中的天(tiān)体会沿着它们的轨道，按(àn)照(zhào)我们(men)所理解的(de)方式运动。但是(shì)上升(shēng)到(dào)星系(xì)和(hé)星团(tuán)的尺度(dù)，引力之(zhī)间的相互作用则是不同的方(fāng)式。对于在星(xīng)系团之间的相(xiāng)互作(zuò)用(yòng)，科(kē)学家还引入了外部场效应的概念，指的是(shì)在数百万光年的(de)规模上，巨大的质(zhì)量之间会产(chǎn)生对(duì)彼此特殊(shū)的效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理(lǐ)论。如果(guǒ)MOND蒙(méng)德理论(lùn)成立(lì)，这(zhè)意味着(zhe)我们需要(yào)对现在的物(wù)理定律(lǜ)进(jìn)行修正，这些发现也让很多人认为暗物质假说理论(lùn)就此终结。但是在(zài)宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)还有(yǒu)关于暗物质存在(zài)的(de)其他的(de)理论证据，这些理论证(zhèng)据是蒙德(dé)理论所(suǒ)没(méi)法(fǎ)解释的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离(lí)为(wèi)37亿(yì)光年的子弹(dàn)星系团，由两(liǎng)个(gè)碰撞的星系团所组成，类似(shì)这样的星(xīng)团，它们大部分(fēn)的普通质量都在星系的气体当(dāng)中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的时候(hòu)，星际气(qì)体的相(xiāng)互作用就会导致(zhì)温度的急剧升高，速度大幅降低(dī)。所以在理(lǐ)论上(shàng)，在碰(pèng)撞(zhuàng)之后，子弹星系团大部分的质量将位于所有这些气(qì)体所在的中(zhōng)间区域。那么(me)我们通过什么来验证它的质量区域(yù)到底是不是集中(zhōng)在中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回(huí)了宇宙(zhòu)当中第一张(zhāng)全彩的高清照片(piàn)，在(zài)照片中(zhōng)我们可以明显地看到很多星系(xì)似乎被拉伸(shēn)产生了巨大的形变(biàn)。其实这些星(xīng)系(xì)本身并不是真的被(bèi)扭曲(qū)了(le)，也(yě)不是(shì)韦伯(bó)望远镜出了什(shén)么(me)问题，而是这(zhè)样极遥远的天体和我们地球上的观测者(zhě)之间。被一个质(zhì)量(liàng)超级巨大的天体遮挡，这个超大质(zhì)量的东西的引力，会使身后更遥(yáo)远星系(xì)的光都发生了(le)扭曲。这个(gè)现象就是(shì)引力透(tòu)镜效(xiào)应。这个巨大(dà)的天体可能是超大质(zhì)量的黑(hēi)洞或者是暗(àn)物质。

所以当人(rén)们对子(zi)弹星系团观测(cè)的时候，发(fā)现(xiàn)它(tā)的大(dà)质量区(qū)域并(bìng)不(bù)是(shì)在中间(jiān)，而是在两侧。所以最好的解释(shì)方法就是(shì)当(dāng)星(xīng)团发生全(quán)部(bù)的碰(pèng)撞(zhuàng)时(shí)，可被观(guān)测到(dào)的(de)质量气体被卡在了(le)中间，暗物质则直接(jiē)通过了这个区(qū)域(yù)，并在两边(biān)形(xíng)成(chéng)了(le)引力透镜。对子弹星系团的引力透镜研究也被认为是暗物质存(cún)在的迄今为止(zhǐ)最好的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙(zhòu)当中(zhōng)最古老(lǎo)的光。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万年(nián)之后，可见光终(zhōng)于可以畅通无(wú)阻地穿越(yuè)在宇(yǔ)宙当中了。经过了130多(duō)亿(yì)年之后，这些光(guāng)在宇(yǔ)宙空间背景上留下了各相同性的微波辐射(shè)。其(qí)中红色的部分表示温度较高的(de)区域，蓝色则(zé)表示(shì)相对较冷(lěng)的(de)区域，但实际上(shàng)它们之间的温差只有万分之一。

科(kē)学家(jiā)们通过对前景背(bèi)景分离后的二(èr)值图像(xiàng)进行连通域(yù)提取和标记之后发现(xiàn)，如(rú)果宇宙(zhòu)当中没有暗物质(zhì)，图形(xíng)看起来(lái)不应该是这样的，而随着暗物质的增(zēng)加，一些(xiē)峰(fēng)值的幅度会(huì)减小，才变(biàn)得(dé)看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配(pèi)宇宙微波(bō)背景(jǐng)辐射的测量(liàng)值，我(wǒ)们(men)需要的(de)暗(àn)物质大约是普通物质的(de)5倍。这个数(shù)字与解(jiě)释星系当中恒星运动所需要的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，就很好地解释了(le)很多不(bù)同的(de)观测(cè)结(jié)果。而暗(àn)物质的本(běn)质(zhì)就是宇宙当中存在着某种类型的粒子，它们不(bù)参(cān)与任(rèn)何其他(tā)的电磁作(zuò)用，只通(tōng)过引力来(lái)相互作(zuò)用。所(suǒ)以(yǐ)如果(guǒ)能(néng)够找到(dào)这种粒子的存在，就相当于找到了暗物质存在(zài)的实际证据。这种粒子到底(dǐ)是什么？科(kē)学家们已经提出了数十种的假想(xiǎng)目标，而要(yào)寻找这些不同的目标粒子所需要的实(shí)验(yàn)方式也(yě)不相(xiāng)同(tóng)。在过去的几(jǐ)十(shí)年当中，人(rén)类为了(le)寻找这(zhè)些看(kàn)不(bù)见、摸(mō)不到，几乎不(bù)会与(yǔ)常规(guī)物质相互作用的“暗物质”，科学家(jiā)们已(yǐ)经进行了(le)超(chāo)过50次的实验，却(què)没有任何实质性的发现，除了一个(gè)地方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处(chù)的地下矿(kuàng)井(jǐng)当中，藏(cáng)着地球上最大的(de)地学实(shí)验(yàn)室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有(yǒu)一个(gè)三层(céng)楼高的探测器(qì)，一直致力于(yú)寻(xún)找暗物(wù)质粒(lì)子的周期性(xìng)震荡。

自1997年以(yǐ)来(lái)，这(zhè)里的科学(xué)家(jiā)声称(chēng)观测(cè)到了某(mǒu)种信号。经过了20多年的数(shù)据收集，人们发现了一个有(yǒu)趣的(de)事情。探(tàn)测率会在每年的6月(yuè)份(fèn)达到峰值，然(rán)后在11月(yuè)降到(dào)最低(dī)，而(ér)且在20年当中(zhōng)每年都是(shì)一样。一些科学(xué)家(jiā)认(rèn)为这可能是人类发现暗物质的第一个(gè)直(zhí)接证(zhèng)据。

但是(shì)为(wèi)什(shén)么暗物(wù)质会产生周(zhōu)期(qī)性(xìng)的年度信(xìn)号呢？刚才我(wǒ)们讲了太阳系正在以220公里/秒的速度围绕着银(yín)河(hé)系进行移动(dòng)，那么(me)如果暗物质存在(zài)宇宙当中，这意(yì)味(wèi)着我们(men)也(yě)在以这样的(de)速度在(zài)穿越着(zhe)暗物质(zhì)流(liú)，这个过程中会产生相应的振(zhèn)荡，同时地球又以(yǐ)30公(gōng)里/秒的速度围绕太阳进行旋(xuán)转。所以有半年的时间(jiān)，地球(qiú)围绕太阳的方(fāng)向与太阳环绕银(yín)河系的方向是一致的，而另外半(bàn)年(nián)则与之相反。

而在6月(yuè)份的时候(hòu)，地球与太(tài)阳的方向正(zhèng)好(hǎo)达到完全(quán)一致，这是(shì)理论上地(dì)球穿越(yuè)暗物质流(liú)最快的时段。而在11月(yuè)份(fèn)，又恰好达到了最(zuì)慢值。尽(jǐn)管在实际的情况中(zhōng)，太(tài)阳系相对银河系(xì)的平面呈现了60度的(de)倾斜(xié)，但(dàn)是这并不(bù)影(yǐng)响这个理论(lùn)的有(yǒu)效性。

因(yīn)此科学家认为这可以(yǐ)用来解释，研(yán)究(jiū)人(rén)员们所观测到的周期性信号。当然也可能有其他的情(qíng)况，造成(chéng)这种年度周(zhōu)期(qī)信号(hào)的差异也可能是温度、湿(shī)度、土壤中的水分、高山上(shàng)的积(jī)雪，甚至(zhì)连意大(dà)利游客的数量也(yě)符合这个周期(qī)的规律。

所以，科学家们又在南半(bàn)球建立了一(yī)个几乎相同的实验室，这里的季节与之前的实验室正好(hǎo)相反，而在这(zhè)里，地球穿过暗物质流(liú)的运动特征和第一个实验(yàn)室是一(yī)样的。

因此，如果在这里可以得到相同的信号，就(jiù)可以成为(wèi)暗物(wù)质所存在的非常有力的(de)证据(jù)了。但是由(yóu)于这个实验(yàn)室刚刚建(jiàn)成(chéng)不久，所(suǒ)以截(jié)至目前还(hái)无法提供(gōng)相应的数据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射(shè)一(yī)台新的(de)望(wàng)远镜，这(zhè)台太空望远(yuǎn)镜叫做“南希(xī)格雷(léi)斯罗曼”，它的(de)主镜大小跟哈勃(bó)望(wàng)远镜相同，但它(tā)的宽视(shì)场(chǎng)仪器(qì)提(tí)供(gōng)的视野是(shì)哈勃红外仪器(qì)的100倍。南希(xī)格雷斯(sī)罗曼太空(kōng)望远(yuǎn)镜其中一个关键的用途就是探索暗物质(zhì)背后的奥秘，对于探测的(de)结果(guǒ)，我们只能拭目以待了。费米(mǐ)实验室(shì)粒子天体(tǐ)物理(lǐ)中心的科学家丹琥珀和贾森斯特(tè)芬研究(jiū)发现，如果暗物质存在，它们极有可(kě)能拥有另一种神(shén)秘的效应，这种(zhǒng)暗物质效应，会支持宇宙(zhòu)当中(zhōng)生命的(de)诞生，或者说是生(shēng)命(mìng)进化的一个(gè)重要因素(sù)。

如果这一(yī)理论(lùn)得到进一步的证实，那么遍布宇(yǔ)宙当中的暗物质会(huì)不会意(yì)味着人类(lèi)并不孤(gū)单呢(ne)？或许在宇宙当中某(mǒu)个(gè)角落(luò)的行星(xīng)上，暗物质正在通过这(zhè)样的效应创(chuàng)造(zào)生命。当然(rán)，这(zhè)些推论(lùn)的大前提是要先找到暗物质(zhì)存(cún)在的(de)实际证据。那么(me)小伙伴们，你们觉得(dé)暗夺笋啊是什么意思网络用语，夺笋啊是什么意思网络用语怎么说物(wù)质到底存(cún)不(bù)存在呢？喜(xǐ)欢请点(diǎn)赞(zàn)，你的支持是我更新的动力！

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