宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学无法解释的“暗(àn)物质”？暗物(wù)质又(yòu)究竟是什(shén)么？人类为(wèi)了寻(xún)找暗物质存在的证据，科学家(jiā)们在过去的几十年当中进行了超过50次的(de)长期实(shí)验，但是却没有发现任何的有(yǒu)效证据。除(chú)了一个地方，在1687年出版的自然(rán)哲学数学原理一书(shū)中(zhōng)，埃萨克(kè)牛顿发表了万有引力定律，它揭示了宇宙(zhòu)中天体运动的规律。往后的几百年来，当天文(wén)学家们发(fā)现某(mǒu)些天(tiān)体(tǐ)运(yùn)行轨道出现异常(cháng)，不符合万有(yǒu)引力(lì)定律的时候，他(tā)们就会(huì)知道(dào)，周(zhōu)围一定有未知(zhī)的天(tiān)体通过(guò)引力在(zài)摄动(dòng)它的轨道。比如(rú)在1846年，奥本勒维耶就通过(guò)天王星运行轨道的(de)异常(cháng)，推算(suàn)并且发现了海(hǎi)王星的存在。另外，哈雷彗(huì)星、冥(míng)王星的(de)发现都是应用万有引力定律所取得重大天文成就的例子(zi)。但是(shì)这些发现都是(shì)在恒星系(xì)统(tǒng)的尺度当中(zhōng)，可当我(wǒ)们(men)上升(shēng)到星系或(huò)者是星团的尺度，事情就开(kāi)始(shǐ)变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗里茨兹(zī)威基正在研究(jiū)和测(cè)量后(hòu)发星系团的(de)质量。这是(shì)一个(gè)由数(shù)千个星(xīng)系所(suǒ)组成的巨大(dà)星(xīng)系团(tuán)，这些星系被引力束(shù)缚在一起。测量星系团的质量一般会使(shǐ)用(yòng)到两种方(fāng)法，当两种方法(fǎ)结果一致，就可(kě)以确(què)定(dìng)其(qí)质量的范(fàn)围。

第一(yī)种(zhǒng)是(shì)获得(dé)其"光度学的质量"，需要(yào)的数据是测量(liàng)各个星系的光度(dù)。

第(dì)二种是动力(lì)学质(zhì)量的计算，是(shì)利用光谱(pǔ)红移(yí)测量星系团中的各个星系相(xiāng)对于星系团的运动(dòng)速度。当测(cè)量结果出(chū)来之后，兹威基彻底(dǐ)懵了(le)，“动力学(xué)质量”竟(jìng)然是(shì)“光度学质量”的400倍。这意味着(zhe)，后发座星系团有(yǒu)99%的(de)质量(liàng)消失了(le)，或者说这99%的(de)质(zhì)量并不以可见光的形式所存(cún)在，我们无(wú)法看到。最诡异的(de)是，在测(cè)量速度的过程中，兹威基发现(xiàn)星系团中很多(duō)星系(xì)的速度比理(lǐ)论(lùn)上要快得多，按照牛顿的运动学定(dìng)律(lǜ)，仅靠这些(xiē)可见(jiàn)星系的质量(liàng)所产生(shēng)的引力是无法将(jiāng)它们(men)束缚在星系团内的，它们(men)早(zǎo)就(jiù)应该(gāi)被(bèi)抛出星(xīng)系团之外了，除非(fēi)有一种神秘的力量在起作用，这种力量来(lái)源于某种隐形(xíng)的物(wù)质(zhì)。

据(jù)此，兹(zī)维(wéi)基提出了这样部(bù)分(fēn)不(bù)可见的暗(àn)质，它不(bù)发散(sàn)光、吸光(guāng)、反射光，但是它(tā)们却占据着宇(yǔ)宙中(zhōng)绝(jué)大(dà)部分的质量(liàng)。只是当时的人们(men)对(duì)这样的(de)一种说法(fǎ)不屑一顾。

直(zhí)到40年(nián)之(zhī)后(hòu)，“暗物(wù)质”这个词才(cái)再一次出(chū)现。天文学(xué)家维拉鲁宾(bīn)和(hé)肯特福特在观(guān)测仙女座星系中的(de)恒星运动。理论上来说，距离(lí)中心越远的恒星在其轨道上的(de)运行速度就会(huì)越慢(màn)。但是他们观测(cè)的结果却让(ràng)人感到不可(kě)思(sī)议。

随着与中心距离的(de)增加，恒星的旋转速度几乎(hū)保持不变(biàn)。可(kě)是(shì)根据(jù)牛顿的万有(yǒu)引(yǐn)力定律(lǜ)，在星系当(dāng)中如果没有足(zú)够大的质量(liàng)来吸(xī)引(yǐn)它们，这些(xiē)外(wài)围的恒星早(zǎo)就(jiù)被甩到宇宙当中了。基(jī)于(yú)这种现象，科学家们会使用一种(zhǒng)相对标准(zhǔn)的方法来解释(shì)暗物质的存在(zài)，这种方法(fǎ)就是测量星(xīng)系当(dāng)中气体在X轴上距离(lí)星系(xì)中心的距离(lí)，以及(jí)在Y轴上气体的(de)旋转速度。如(rú)果出现异常(cháng)的结果，就(jiù)认(rèn)为是由暗物(wù)质(zhì)的(de)力量(liàng)进入其中。

于是(shì)科学家们通过射电望远镜测量了距离星系中心(xīn)更远距离的氢元素(sù)，发现它(tā)们的(de)旋转(zhuǎn)速(sù)度并不符合(hé)牛顿的力(lì)学(xué)定律(lǜ)。我(wǒ)们的太阳系(xì)也不例外，太阳系位于银(yín)河系(xì)的第(dì)三悬臂之(zhī)上，距离银河(h谈恋爱期间所有的转账可以起诉吗，恋爱期间的转账超过多少要还é)系中心2.6万光年，根(gēn)据万有引力定律进行计算，太阳系(xì)的运行速度应该是160千(qiān)米/秒，但实际(jì)上，太阳系正(zhèng)在(zài)以220千米/秒的速(sù)度围绕银河系(xì)旋(xuán)转，这个实际速(sù)度远(yuǎn)远大于(yú)理论速度，那(nà)么产生以上这种向心加速度的原(yuán)因很(hěn)可(kě)能就是存(cún)在(zài)着一种我(wǒ)们看(kàn)不到的物质，是(shì)这(zhè)些暗(àn)物质的引(yǐn)力(lì)效应将(jiāng)星系聚(jù)集(jí)在了一(yī)起。

也(yě)是(shì)从这时(shí)开始，越(yuè)来越多的研究人员开始相信暗物质(zhì)的存在(zài)。科(kē)学家根据星系(xì)外恒(héng)星轨道的(de)速度，估算在星系当(dāng)中暗(àn)物质的质量占整个星系(xì)质量的85%。但是，暗物质并不(bù)是(shì)唯一可以解释这个现象(xiàng)的原因。在(zài)一项新的研(yán)究当中，科学家们发现，几乎没有(yǒu)引力效(xiào)应的遥远恒星之间(jiān)，也会(huì)出(chū)现速(sù)度上的微小(xiǎo)差异。另外，天文学(xué)家(jiā)还发现(xiàn)了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距(jù)离地球大约2.5亿光年，大小和银(yín)河系不多，但(dàn)是星系当中存在的恒星数量却只(zhǐ)有银河系的千(qiān)分之(zhī)一。

所以在理论上，该星系必须存在暗(àn)物质，否则就(jiù)会分(fēn)崩离析。但是科(kē)学家们使用最先进的望远镜对(duì)其进行了40个(gè)小时的详细测量之后，发现星系中的恒星(xīng)运动(dòng)是可以用正(zhèng)常的(de)物质(zhì)和力(lì)学定律来(lái)解(jiě)释(shì)的(de)。那么又有人提出，也许(xǔ)该(gāi)星系的暗物质，已(yǐ)经(jīng)被附(fù)近的另一个大星系(xì)剥离了。奇怪的是，它的附近没有任何星(xīng)系(xì)存在(zài)。造成这(zhè)些现象(xiàng)的除了暗物质(zhì)的(de)假说之外(wài)，另(lìng)一种(zhǒng)可能(néng)就(jiù)是人类对(duì)引(yǐn)力(lì)的(de)理(lǐ)解还不够全面，引力很(hěn)可能在(zài)不同尺度空间中的工作方式是不同的，这意味着在行星系尺度中的(de)天体会沿(yán)着它们的(de)轨道(dào)，按照我们所(suǒ)理(lǐ)解的(de)方式运(yùn)动。但是(shì)上升到星系和(hé)星(xīng)团的尺度，引力之间的(de)相(xiāng)互作(zuò)用则是(shì)不同的方式。对于在星(xīng)系团之间的相互作用，科学家还引(yǐn)入(rù)了外部场效应的概念，指的是在数(shù)百万(wàn)光(guāng)年的(de)规模上，巨大(dà)的质(zhì)量之间会产生对彼(bǐ)此特(tè)殊的效果(guǒ)，这(zhè)个理论叫做MOND蒙(méng)德理论(lùn)。如果MOND蒙(méng)德理论成立，这意(yì)味着(zhe)我(wǒ)们需(xū)要对现在的物理定律进行修正，这些发现也(yě)让很多人认为暗物质假说理论就此终(zhōng)结(jié)。但是在宇宙当中(zhōng)还有关于暗物质存(cún)在的其他(tā)的理论证(zhèng)据，这些理论证据是蒙德(dé)理(lǐ)论(lùn)所没法解(jiě)释的“引力透(tòu)镜(jìng)”。

径向距离为37亿光(guāng)年的子弹星系团，由两个碰撞的星(xīng)系团所组成(chéng)，类似这样的星团(tuán)，它们大部(bù)分的普通质量都在星系的气体当中。当星团以1000万公(gōng)里/小时(shí)发生碰撞的时候，星际气体的相互作用就(jiù)会导(dǎo)致温(wēn)度(dù)的(de)急(jí)剧升高，速度大幅(fú)降低。所以在理论上(shàng)，在碰撞之后(hòu)，子弹星系(xì)团大部分的质量将(jiāng)位于所有这(zhè)些气体所在的中间(jiān)区域。那(nà)么我(wǒ)们通(tōng)过什(shén)么来验(yàn)证(zhèng)它的(de)质量区域(yù)到底是不是集中在中(zhōng)间呢？前不久，詹(zhān)姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜(jìng)传回了宇宙当中第一张全(quán)彩的高清照片，在照片(piàn)中我们可以明显(xiǎn)地看到(dào)很(hěn)多星(xīng)系似乎被拉伸(shēn)产生了(le)巨大的(de)形变。其实(shí)这些星(xīng)系本身并(bìng)不(bù)是真(zhēn)的被扭曲了，也不(bù)是韦伯望远镜出(chū)了什(shén)么问题，而(ér)是这(zhè)样(yàng)极遥远的天体(tǐ)和我(wǒ)们地球上(shàng)的观测者之间。被(bèi)一(yī)个质(zhì)量超级巨大(dà)的天体(tǐ)遮挡(dǎng)，这个(gè)超大质量(liàng)的东西的(de)引力，会使身后更遥远星系的光都发生了(le)扭曲。这个现象就(jiù)是(shì)引力透镜效应。这个巨大的天体可能(néng)是超大质量的(de)黑洞或者(zhě)是暗物质。

所以当人们对子(zi)弹星系团观测的(de)时候，发(fā)现它的大质量区域并不是(shì)在中间(jiān)，而是在两侧(cè)。所以(yǐ)最好的解释(shì)方法(fǎ)就(jiù)是当星团发生全部的碰撞时(shí)，可(kě)被观测到(dào)的质(zhì)量气体被(bèi)卡(kǎ)在了中间，暗(àn)物(wù)质则直接通过了这(zhè)个区(qū)域，并(bìng)在两(liǎng)边形成了(le)引力透镜。对(duì)子(zi)弹星系团的引力透镜研究也(yě)被(bèi)认为是暗物质(zhì)存(cún)在的(de)迄今为止最好(hǎo)的理论证据。

除此之(zhī)外，还有(yǒu)来自宇宙当中最古老(lǎo)的光。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万(wàn)年之后，可(kě)见光终于(yú)可以畅通谈恋爱期间所有的转账可以起诉吗，恋爱期间的转账超过多少要还(tōng)无阻地穿越在宇宙当中了。经(jīng)过了130多(duō)亿年(nián)之后，这些光在宇宙空间背景上留下(xià)了各相(xiāng)同性的(de)微(wēi)波辐射。其(qí)中红色的部分表示温度较高的区域，蓝色则表示(shì)相对较冷的区域，但实际上(shàng)它们之间的温差只有万(wàn)分之一。

科学家(jiā)们通过对前景背景分离后的二值图像进行连通域提取和标记之后(hòu)发现，如果宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)没有暗物(wù)质，图形看起(qǐ)来不应该是这样的(de)，而(ér)随着暗(àn)物质的(de)增加，一些峰值的(de)幅度会减小，才变得看起来“和(hé)谐(xié)”。为了匹配宇宙微波(bō)背景辐射的(de)测量(liàng)值，我们需(xū)要的(de)暗物质大约是普(pǔ)通物质的5倍。这(zhè)个(gè)数(shù)字(zì)与解释星系当中(zhōng)恒星运动所需要的暗物质(zhì)比例是一致的。这就意味着。

用了一个(gè)简(jiǎn)单的(de)理论框(kuāng)架，就很好(hǎo)地解释了很多(duō)不同的观测结果。而暗(àn)物质的本(běn)质就(jiù)是宇宙当中存在着某种类型的粒子，它们不参与(yǔ)任何其他的电(diàn)磁(cí)作用，只通(tōng)过引力来相互作用。所以如果能够找到(dào)这种粒(lì)子(zi)的存(cún)在(zài)，就相当于找(zhǎo)到了暗物质(zhì)存在的(de)实(shí)际证据。这种粒子(zi)到(dào)底是什么？科学(xué)家们已经提出了数十种的假想目标，而要(yào)寻找(zhǎo)这些不(bù)同(tóng)的目(mù)标粒(lì)子所需(xū)要(yào)的实验方(fāng)式也不(bù)相同。在(zài)过去的几十年当(dāng)中，人(rén)类为了寻找(zhǎo)这些看不见、摸不(bù)到，几乎不会与常规(guī)物质相互作(zuò)用的“暗(àn)物质”，科学家们已经进行了超过50次的实验，却没(méi)有任(rèn)何实质(zhì)性的发现，除(chú)了(le)一个地方(fāng)，意大(dà)利的格(gé)兰萨索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在(zài)山下(xià)1400米处的地下(xià)矿(kuàng)井当(dāng)中，藏着地球上最大的地学实验室，这个实(shí)验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层(céng)楼(lóu)高的(de)探测器，一(yī)直致(zhì)力于(yú)寻找暗物质粒子的周期性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里的科(kē)学(xué)家声称观测到了某种信号。经过(guò)了20多年的数(shù)据收集，人们发现了一个有趣的事情。探测率(lǜ)会在每(měi)年的6月份达到(dào)峰值，然后在11月降到最低，而且(qiě)在20年(nián)当中(zhōng)每年(nián)都是一样。一些科学家认为(wèi)这可(kě)能是(shì)人类发(fā)现(xiàn)暗物(wù)质的(de)第一个(gè)直接证据。

但是为什(shén)么暗(àn)物质会产生周期(qī)性的年度信号呢？刚才(cái)我们讲了太(tài)阳系正在以(yǐ)220公里/秒的速度围绕着银河系进行(xíng)移(yí)动，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意味(wèi)着我们也(yě)在以这(zhè)样的速度在穿越着暗物质(zhì)流，这个(gè)过程中(zhōng)会产生相应的振(zhèn)荡，同时地球又以30公里/秒的速度(dù)围绕太阳进行旋转。所以有半(bàn)年的时(shí)间，地球围绕太阳的方向(xiàng)与太(tài)阳环(huán)绕(rào)银(yín)河系的方向是一致的，而另外半年则与之相反。

而在(zài)6月份(fèn)的时候，地球与太阳的方向正好达(dá)到完全一致，这是(shì)理论上地球(qiú)穿(chuān)越暗物质(zhì)流最快的(de)时段。而在11月(yuè)份，又恰好达到了最慢值。尽管在实(shí)际的情况中，太阳系相对(duì)银河系的平(píng)面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是(shì)这并(bìng)不影(yǐng)响这个理论的有效性。

因此科学家认为这可以用来解释，研究人员(yuán)们所观测到(dào)的周(zhōu)期性信号。当(dāng)然(rán)也可能有其他的情况，造成这种年度周期信号(hào)的差(chà)异也可能是(shì)温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至连意大利游客(kè)的数量(liàng)也(yě)符合(hé)这(zhè)个周期的规律。

所(suǒ)以，科学家(jiā)们又在南半球(qiú)建(jiàn)立了一个几乎相(xiāng)同的实验室，这(zhè)里的季节(jié)与之前的实验室(shì)正好相(xiāng)反，而在(zài)这里，地球穿过暗(àn)物质流的运动特征和第(dì)一个实验室是(shì)一样的。

因此，如果在(zài)这里可以得到相同的信号(hào)，就(jiù)可(kě)以成为暗物质所存(cún)在的非(fēi)常有力的证据了。但是由于这个实(shí)验室刚刚建(jiàn)成不久，所以截至目前还无法提供相应的数(shù)据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的望远(yuǎn)镜，这台太(tài)空望远镜叫做“南(nán)希(xī)格雷斯罗曼”，它的(de)主镜大小跟(gēn)哈勃望远镜(jìng)相(xiāng)同，但它的宽视场仪器提供的(de)视野是哈勃红外仪器(qì)的100倍。南希(xī)格雷(léi)斯罗曼(màn)太空望远镜其中一个关键的用途就(jiù)是探索暗物质(zhì)背后的奥(ào)秘，对于探测的结(jié)果(guǒ)，我们只能拭目以待了。费米实验室粒子(zi)天体物理中(zhōng)心的科学家丹琥珀和(hé)贾森斯特芬研究发现，如果暗物(wù)质存在，它们极有可能拥(yōng)有另一种神秘的效(xiào)应(yīng)，这种暗物(wù)质(zhì)效应，会支(zhī)持宇宙(zhòu)当中生命的诞生，或者说是(shì)生命进(jìn)化的一个(gè)重要(yào)因素。

如果这一理(lǐ)论得到进一步的证实，那么遍布宇(yǔ)宙当(dāng)中的暗物质会不(bù)会(huì)意味着人(rén)类并不孤单呢？或(huò)许在(zài)宇宙当中某个角落的行星上，暗物质正在通过(guò)这样的效(xiào)应创造生命。当然，这(zhè)些推论的大前提是要先(xiān)找到暗(àn)物质存在的实际证据。那(nà)么小伙伴们，你们觉得暗物质到底存不存在呢？喜欢请(qǐng)点(diǎn)赞，你的(de)支持是我更新的动力！

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