宇宙(zhòu)是“人为制(zhì)造”的？为何会存(cún)在(zài)科学无(wú)法解释(shì)的“暗物质(zhì)”？暗物质(zhì)又究竟是(shì)什么？人类为了(le)寻(xún)找(zhǎo)暗物质存在的证据，科学家们在过去的几十年当中进行了超过50次的长期(qī)实验，但是却没有(yǒu)发现任何的有效证据。除了一个地(dì)方，在1687年出(chū)版的(de)自(zì)然哲学数学原(yuán)理(lǐ)一书中，埃萨克(kè)牛顿发表(biǎo)了(le)万有(yǒu)引力定(dìng)律，它揭示(shì)了宇宙中天(tiān)体运动的规(guī)律。往后(hòu)的几百年(nián)来，当天文学家们发(fā)现某些天体运行轨道出现异常，不符合万有引力定(dìng)律的时候，他们就会知道(dào)，周围一定有未(wèi)知(zhī)的天体通过引力在摄(shè)动六加一等于几是什么梗，抖音六加一是什么意思它的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过(guò)天王星运行轨道的异常，推(tuī)算(suàn)并且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是(shì)应(yīng)用万有引力定律所取得重大天文成就的例子(zi)。但是这些发现(xiàn)都(dōu)是在恒(héng)星(xīng)系统(tǒng)的尺度(dù)当中，可当(dāng)我们上升到星系或者是(shì)星(xīng)团的尺度，事情就(jiù)开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理学家弗(fú)里(lǐ)茨兹威基正在研(yán)究和测(cè)量(liàng)后发星系团的质(zhì)量(liàng)。这是一个由数千个星(xīng)系(xì)所组(zǔ)成的巨大星系团，这些(xiē)星系(xì)被引力束缚(fù)在一起。测量星系(xì)团的(de)质量一般(bān)会(huì)使(shǐ)用到两种(zhǒng)方法，当两种方法结果一(yī)致，就可(kě)以(yǐ)确定其质(zhì)量(liàng)的范(fàn)围。

第一种是获得其(qí)"光度学(xué)的质量"，需要的数据是测量各(gè)个星系(xì)的光度。

第(dì)二(èr)种是(shì)动(dòng)力学(xué)质量的计算(suàn)，是利用光谱红移测量(liàng)星系团中(zhōng)的各个星系相(xiāng)对于(yú)星系团的运动速度。当测量结果(guǒ)出来之后，兹威基(jī)彻底懵了，“动力学质(zhì)量”竟(jìng)然是(shì)“光(guāng)度学质量”的(de)400倍。这意味着，后发座星系团有(yǒu)99%的质量消失了，或者说这99%的质量(liàng)并不以可见(jiàn)光的形(xíng)式所存在，我(wǒ)们无法看(kàn)到。最诡异的是(shì)，在测量速(sù)度的过程中(zhōng)，兹威基(jī)发现星系团中很多(duō)星系的(de)速度比理论上要(yào)快得多，按照(zhào)牛顿的运(yùn)动学定律，仅靠(kào)这些可见(jiàn)星系的质量所产(chǎn)生的引力是(shì)无法(fǎ)将(jiāng)它们(men)束缚(fù)在星系团(tuán)内(nèi)的，它们早就应该被抛出星系团之外了(le)，除非有(yǒu)一(yī)种神秘的力量在起作用(yòng)，这种力量来(lái)源于某(mǒu)种隐形的(de)物质。

据此，兹维(wéi)基(jī)提出(chū)了这样(yàng)部分不可见的暗质，它(tā)不发散光、吸(xī)光(guāng)、反射光，但是它们却(què)占据着宇宙中(zhōng)绝大部分的(de)质(zhì)量。只是(shì)当时(shí)的人们对这样的一种(zhǒng)说法不屑一顾。

直(zhí)到(dào)40年(nián)之后，“暗物质(zhì)”这个词才再一(yī)次出现。天文学(xué)家维拉鲁宾(bīn)和(hé)肯特福特在(zài)观测仙(xiān)女座星系中的(de)恒星运动。理论上(shàng)来说，距(jù)离中心越远的(de)恒(héng)星在其轨道上的运行速(sù)度(dù)就会越(yuè)慢。但是他(tā)们观测的结果却(què)让人感到不(bù)可思议。

随着(zhe)与(yǔ)中心距离的增(zēng)加，恒星的旋转速(sù)度几乎(hū)保持不变。可(kě)是根据牛顿的万有引力(lì)定律，在星系当(dāng)中如果没有(yǒu)足够大的(de)质量来吸引它们，这些外围的恒星早就(jiù)被甩到宇宙当中了。基(jī)于这种(zhǒng)现象，科学家们会使用一种相对(duì)标(biāo)准的方法(fǎ)来(lái)解释暗物质的存在，这(zhè)种(zhǒng)方法(fǎ)就是测量星系当中气体在X轴上距离星系中心的距(jù)离，以(yǐ)及在Y轴上气(qì)体的旋转(zhuǎn)速(sù)度。如果(guǒ)出现异常的结果，就认为(wèi)是由(yóu)暗物(wù)质的力(lì)量进入其中(zhōng)。

于是科(kē)学家们(men)通过射电望远镜测(cè)量(liàng)了距(jù)离(lí)星系中心(xīn)更(gèng)远距(jù)离的氢元素，发现它们的旋(xuán)转速度并不符合牛(niú)顿(dùn)的力学定律(lǜ)。我们的(de)太(tài)阳系(xì)也不例(lì)外，太阳系位于(yú)银河系的第三悬(xuán)臂之(zhī)上，距离(lí)银河系中心2.6万光年，根(gēn)据万有(yǒu)引力定律进行计算(suàn)，太阳系(xì)的运行速度应该是160千(qiān)米/秒，但实际上，太阳系正(zhèng)在(zài)以220千米(mǐ)/秒的(de)速度围绕银(yín)河系旋(xuán)转，这个实际(jì)速度远远大(dà)于理(lǐ)论速度(dù)，那么(me)产(chǎn)生以上(shàng)这种向心加速度(dù)的原因(yīn)很可能(néng)就是存在着一种我们看不到的物质，是(shì)这些暗物质的引力效应将星系聚集在(zài)了一起。

也是从这时开始，越来越多的(de)研(yán)究人员开始相信暗物质的存在(zài)。科(kē)学家(jiā)根(gēn)据星系外恒星轨道的速度(dù)，估算在星系当中暗物质(zhì)的质量占整(zhěng)个星系质量的(de)85%。但是，暗物质并不是唯一(yī)可以解释这(zhè)个现象的原因。在一项新(xīn)的研究当(dāng)中，科学家们发现，几乎没有引力(lì)效(xiào)应的(de)遥(yáo)远恒(héng)星之间，也(yě)会出(chū)现速(sù)度上(shàng)的微(wēi)小差(chà)异。另外，天文学家还(hái)发现了(le)一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离地(dì)球大约2.5亿光年，大小和银河系不(bù)多(duō)，但是星系当中存(cún)在的(de)恒星(xīng)数量却只(zhǐ)有(yǒu)银河系的千分之一。

所以在理论上(shàng)，该(gāi)星系(xì)必(bì)须存在暗物质，否则就会分(fēn)崩离析。但是科学家们使用最先(xiān)进的望远镜对其进行了40个小时的详(xiáng)细测量之后，发(fā)现星系中的恒星运动是可(kě)以用正(zhèng)常的物质和(hé)力学定律来(lái)解释的。那么(me)又(yòu)有人提出，也许该星(xīng)系(xì)的暗(àn)物质(zhì)，已经被附近的另一个大(dà)星系剥离(lí)了。奇(qí)怪的是，它的附近没有任何星(xīng)系存(cún)在。造成这些(xiē)现象的除(chú)了暗物质的假说之外，另一种可能就是人类(lèi)对引力的理解还不够全面，引力很可能(néng)在不同尺(chǐ)度空(kōng)间中的工作方式是不同(tóng)的，这意味着在行(xíng)星系尺度(dù)中的天体会沿(yán)着它(tā)们的轨道，按照我们(men)所理解(jiě)的方式(shì)运(yùn)动(dòng)。但是(shì)上升到星系和星(xīng)团的尺度，引(yǐn)力之(zhī)间的相互作用则(zé)是不同的方式。对于在星系团之间的相互作(zuò)用(yòng)，科学家还(hái)引入了外(wài)部场(chǎng)效(xiào)应的概念，指(zhǐ)的是在数百万光年的(de)规模上，巨(jù)大的质量之间会产生(shēng)对彼此特(tè)殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这意味着我(wǒ)们需要对现(xiàn)在的物理定律进行修(xiū)正(zhèng)，这些发现也让很多人(rén)认为(wèi)暗物质(zhì)假说理论就(jiù)此(cǐ)终结(jié)。但是在宇宙当中(zhōng)还有(yǒu)关(guān)于暗物(wù)质存在的其他的理论证(zhèng)据(jù)，这些理(lǐ)论证据是(shì)蒙德(dé)理论所没(méi)法解(jiě)释(shì)的“引力透镜”。

径向距离为37亿光(guāng)年的子弹星(xīng)系团，由两个(gè)碰撞的星系团所组成，类似(shì)这样的(de)星团，它们(men)大部分(fēn)的普通质量都在(zài)星系的(de)气(qì)体(tǐ)当中。当(dāng)星团(tuán)以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞的(de)时(shí)候(hòu)，星际(jì)气体的相互作用就会导致温度的急剧升高，速度大幅降低。所以在理(lǐ)论(lùn)上，在碰撞之(zhī)后，子弹星(xīng)系团(tuán)大部(bù)分的质量将位于所有这些气体所在(zài)的中间区域。那么我们通(tōng)过什么来验证它的(de)质量区(qū)域到(dào)底(dǐ)是不是(shì)集(jí)中(zhōng)在(zài)中间(jiān)呢？前(qián)不久，詹(zhān)姆(mǔ)斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传回(huí)了(le)宇宙当中(zhōng)第一张全彩的高清照片，在(zài)照片(piàn)中我们(men)可(kě)以明显地看到很多星系似(shì)乎被拉(lā)伸产生了巨大(dà)的形变。其实这些星(xīng)系(xì)本身(shēn)并不是真的被扭曲了，也不是(shì)韦伯望远镜出了什(shén)么问题，而是这样极遥远的(de)天体和我(wǒ)们(men)地球上的(de)观测者之(zhī)间(jiān)。被一个质(zhì)量超(chāo)级(jí)巨大(dà)的天体遮(zhē)挡，这个(gè)超大(dà)质量(liàng)的东西的引力，会使身后更(gèng)遥远星(xīng)系的光都发(fā)生(shēng)了扭曲。这个现象就是引力透镜效应。这个(gè)巨大的天(tiān)体(tǐ)可(kě)能是超大质量的黑洞或者是暗(àn)物(wù)质。

所以当(dāng)人们对子弹(dàn)星系团观测的时(shí)候，发现(xiàn)它(tā)的大(dà)质量(liàng)区域并不是在(zài)中间，而(ér)是在两侧。所以最好的解释方法就是当星团发生全部(bù)的(de)碰撞时，可(kě)被观测到的质量气体被卡(kǎ)在了(le)中间，暗物质则直接(jiē)通过了这(zhè)个(gè)区域，并在两(liǎng)边形成(chéng)了引力透(tòu)镜。对子(zi)弹(dàn)星系团(tuán)的(de)引力透(tòu)镜研(yán)究也被认(rèn)为是暗物质存在(zài)的(de)迄今为止最好的(de)理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当(dāng)中最古老的(de)光。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万年之后，可见光终于可以畅(chàng)通无阻地穿越在宇宙当中了。经过(guò)了130多亿年(nián)之后，这(zhè)些光(guāng)在宇(yǔ)宙(zhòu)空间背景上留(liú)下了(le)各(gè)相同性的(de)微波辐射。其中红色的部(bù)分表示温度(dù)较高(gāo)的(de)区域，蓝色(sè)则表(biǎo)示相对(duì)较(jiào)冷(lěng)的区域，但实际上它们之间(六加一等于几是什么梗，抖音六加一是什么意思jiān)的温差只有万(wàn)分之一。

科学家们通过对前景背景分离(lí)后的二值图像进(jìn)行连通(tōng)域(yù)提取和标记之后发(fā)现，如果宇宙当中(zhōng)没(méi)有暗(àn)物质，图形看起来不应(yīng)该是这样的，而随着暗物质(zhì)的增加，一些(xiē)峰值的幅度会减小(xiǎo)，才(cái)变得看(kàn)起(qǐ)来“和(hé)谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微波背(bèi)景辐射(shè)的测(cè)量值，我(wǒ)们需要的暗物质大约是普通物质的5倍。这个数字与解(jiě)释星系当(dāng)中恒星运动所需要(yào)的暗物(wù)质比例是一(yī)致的。这就意味着。

用了一个(gè)简(jiǎn)单的(de)理论框架，就(jiù)很好地(dì)解释了(le)很多(duō)不(bù)同的观测结果(guǒ)。而暗物质的本质就(jiù)是宇宙当(dāng)中存在着某种(zhǒng)类型的粒子，它(tā)们不参与任何其他的(de)电磁作用，只通过(guò)引力来相互作用。所以如果能(néng)够找到这种(zhǒng)粒子的存在(zài)，就相当于找(zhǎo)到了暗(àn)物质存在(zài)的实际证据。这种粒子到底是(shì)什么(me)？科学(xué)家们已经(jīng)提出(chū)了数十种(zhǒng)的假想目标，而要寻找这(zhè)些不同的(de)目标(biāo)粒子所(suǒ)需要的实验方式也不相同。在过去的几十年当中，人类为了寻找这些看不见(jiàn)、摸不到，几(jǐ)乎不会(huì)与常(cháng)规物质相互作用的(de)“暗物质”，科(kē)学家们(men)已(yǐ)经进行(xíng)了超过50次的实验，却没(méi)有(yǒu)任何实质性(xìng)的发现，除了一个地(dì)方，意大利的格兰萨索(suǒ)山，隶属(shǔ)于(yú)阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山下1400米处的地下(xià)矿井(jǐng)当中(zhōng)，藏着地球上最大的地学实验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层(céng)楼高的探测器，一直致力(lì)于寻找暗物质(zhì)粒子的周期性震荡(dàng)。

自(zì)1997年以来，这(zhè)里的科学(xué)家声称观测到了某(mǒu)种信号(hào)。经过了20多(duō)年的数据(jù)收(shōu)集，人们发现(xiàn)了(le)一个(gè)有趣的事情。探测率会(huì)在每年的(de)6月份达到峰值，然后(hòu)在11月降(jiàng)到最低，而且在20年当中每年都是一样(yàng)。一些科(kē)学家认(rèn)为(wèi)这(zhè)可能是人(rén)类(lèi)发(fā)现暗物质的第一个直接证据(jù)。

但是为什么暗物(wù)质会产生周期性(xìng)的年(nián)度信号呢(ne)？刚才(cái)我们讲(jiǎng)了太阳系正在以220公里/秒的速(sù)度围绕(rào)着银河(hé)系进行移动，那么如果(guǒ)暗物(wù)质存在(zài)宇(yǔ)宙当中，这意味着我们也(yě)在(zài)以这样的速(sù)度在穿越着(zhe)暗物(wù)质(zhì)流(liú)，这个(gè)过程中会(huì)产生相应的(de)振荡(dàng)，同时地球(qiú)又以(yǐ)30公(gōng)里/秒的速(sù)度围绕太阳进行旋(xuán)转。所以有(yǒu)半年的时间(jiān)，地(dì)球(qiú)围绕太阳的(de)方(fāng)向与太阳环绕银河系(xì)的(de)方向是一致的，而另外半年则(zé)与之相反。

而在6月份的时(shí)候，地球与太阳的方向正好达到完全一致，这是理论上地球穿(chuān)越暗物(wù)质流最(zuì)快的时段。而(ér)在11月份(fèn)，又恰好达(dá)到了最慢值。尽管(guǎn)在(zài)实际的(de)情况中，太阳系相对银河系的平(píng)面呈现了(le)60度的倾斜(xié)，但(dàn)是(shì)这(zhè)并不影响(xiǎng)这个理论的有效性。

因(yīn)此科学(xué)家(jiā)认为这可以(yǐ)用来解释(shì)，研(yán)究人员们所观(guān)测到的周期性信号(hào)。当然也可能有其他(tā)的情(qíng)况，造(zào)成这种(zhǒng)年度周(zhōu)期(qī)信号的差异也可能是温度、湿(shī)度、土(tǔ)壤中(zhōng)的水分、高山上(shàng)的积雪，甚至连意大(dà)利游客的数量也符合这个(gè)周期的规律(lǜ)。

所以，科学家们又在南(nán)半球建立了一个几乎相同的实验室，这里(lǐ)的(de)季节与(yǔ)之前的实验室正好相反，而在这(zhè)里，地球穿过(guò)暗(àn)物质流的(de)运动特征和第一(yī)个(gè)实验室是一样(yàng)的。

因(yīn)此，如果(guǒ)在这里可以得到相同的信号，就可以成(chéng)为暗(àn)物质所存在的(de)非(fēi)常(cháng)有力的证据了。但是由于这个实验室刚刚(gāng)建成不久，所(suǒ)以截至(zhì)目前(qián)还无法(fǎ)提供相应的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台(tái)新的望远镜，这台太空(kōng)望(wàng)远镜(jìng)叫做(zuò)“南希格雷斯罗曼(màn)”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望远镜相同，但它(tā)的宽(kuān)视场仪器提供(gōng)的视野是哈(hā)勃红外仪(yí)器的100倍。南(nán)希格(gé)雷斯罗曼太空望(wàng)远镜(jìng)其中一个关(guān)键的用(yòng)途就是探(tàn)索暗物(wù)质背后的奥秘，对(duì)于(yú)探(tàn)测的(de)结果，我们只能拭(shì)目以待了(le)。费米(mǐ)实验室粒子天体物(wù)理(lǐ)中心的(de)科(kē)学家丹琥珀和贾森斯特芬(fēn)研究发现，如果暗物质存在(zài)，它(tā)们极(jí)有可能拥有另一种神(shén)秘的(de)效应(yīng)，这种(zhǒng)暗(àn)物质(zhì)效应，会(huì)支持宇宙(zhòu)当中生(shēng)命的诞生，或者(zhě)说是生命进化(huà)的一个(gè)重要因素。

如果这(zhè)一理(lǐ)论得到进一(yī)步(bù)的证实，那么遍布宇宙当中的(de)暗物质会不(bù)会意味(wèi)着人(rén)类并不孤(gū)单呢？或许在宇宙当(dāng)中某个角落的行星上(shàng)，暗(àn)物质正在通(tōng)过这(zhè)样(yàng)的效应创造生命。当然，这些推论的大(dà)前提是要先找到(dào)暗物(wù)质(zhì)存(cún)在(zài)的(de)实际证据。那么小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗物质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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