宇(yǔ)宙是“人为制造”的？为何(hé)会存在科(kē)学无(wú)法解释的“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟是(shì)什么？人类为了寻找(zhǎo)暗物质存在的证据，科学家们(men)在过去的几十年(nián)当中进行了超过50次的长期(qī)实验，但是却没有发现任(rèn)何的有效证据。除了(le)一个地方(fāng)，在1687年出(chū)版的自然哲学数学原理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律(lǜ)，它揭示了宇(yǔ)宙中天体(tǐ)运动的规律。往后(hòu)的几百(bǎi)年来，当天(tiān)文学家们发现(xiàn)某(mǒu)些(xiē)天体运行轨道(dào)出(chū)现异常，不符合万(wàn)有引力(lì)定律(lǜ)的时候，他(tā)们(men)就会知道(dào)，周围一定有未知的天体通(tōng)过引力(lì)在(zài)摄(shè)动它的轨道(dào)。比如在1846年，奥本(běn)勒维耶就通过天王星运(yùn)行轨道的异常，推(tuī)算并且(qiě)发现(xiàn)了海王(wáng)星的存在。另(lìng)外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发(fā)现都是应(yīng)用(yòng)万有引(yǐn)力定(dìng)律所取得重(zhòng)大天文(wén)成就的例子(zi)。但是这些发(fā)现(xiàn)都是在恒星(xīng)系统(tǒng)的尺(chǐ)度当中，可当(dāng)我(wǒ)们上升到星系或者是(shì)星团的尺度，事情(qíng)就开始变得诡异了(le)。

1933年，瑞士的物理学家(jiā)弗里茨兹威基正在(zài)研究和测(cè)量(liàng)后发星系团的(de)质量。这是一个由数千个(gè)星系所(suǒ)组成的巨大(dà)星系团，这些星系被引(yǐn)力束(shù)缚在一(yī)起(qǐ)。测量星系团的质量一般会(huì)使用(yòng)到(dào)两种方法，当两种方法结果(guǒ)一(yī)致，就可以确定其质量的范围。

第一种(zhǒng)是获得其"光度学(xué)的质量"，需要的数(shù)据是(shì)测量各(gè)个星(xīng)系的(de)光度。

第(dì)二种是动力学质(zhì)量的计算，是利用光谱红移(yí)测量星(xīng)系团(tuán)中的各个(gè)星系(xì)相对于星系团的运动(dòng)速度。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力(lì)学质量”竟然是(shì)“光度(dù)学(xué)质量(liàng)”的400倍。这意味着，后发座星(xīng)系团有99%的质量(liàng)消失了，或者(zhě)说这99%的质量并(bìng)不以可见光的形式所存在，我们(men)无(wú)法看(kàn)到。最诡异(yì)的是，在(zài)测量速度的过程中，兹威基发现(xiàn)星系团中(zhōng)很(hěn)多星系的速度(dù)比理论上(shàng)要快得(dé)多，按(àn)照牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星系的质量所产生的引力(lì)是无法(fǎ)将(jiāng)它们束(shù)缚在星系(xì)团(tuán)内的(de)，它们早就应该被抛出(chū)星系团之外了，除非(fēi)有一种神秘(mì)的(de)力量在起作(zuò)用，这种力(lì)量来源于某种隐形的(de)物质。

据此，兹维(wéi)基(jī)提出了这样(yàng)部分(fēn)不可见的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们(men)却(què)占据着宇宙中绝大(dà)部分的质量。只是(shì)当(dāng)时的人(rén)们对这样的一种(zhǒng)说法不屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗物(wù)质(zhì)”这个词(cí)才(cái)再(zài)一次出现。天文学(xué)家维(wéi)拉鲁宾和肯特(tè)福特在观测仙女座(zuò)星(xīng)系中的恒星运动(dòng)。理论上来说(shuō)，距(jù)离中(zhōng)心越远的(de)恒星在其轨道上的运(yùn)行速度(dù)就会越慢。但是他们(men)观测的结果(guǒ)却让人感到不可思议(yì)。

随着与中心距离的增(zēng)加(jiā)，恒星的旋转(zhuǎn)速(sù)度几乎保持不变(biàn)。可是根据牛顿的万有引力定(dìng)律(lǜ)，在星系当中如果没有足够(gòu)大的质量来吸引它们，这些(xiē)外围的恒星早(zǎo)就被甩到宇宙当中(zhōng)了。基(jī)于这种现象，科学家们(men)会使用一种相对标准(zhǔn)的方法来解(jiě)释暗物质的存在，这种方法就是测量星系当(dāng)中气(qì)体(tǐ)在X轴上(shàng)距离(lí)星系中心的距离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果(guǒ)出(chū)现异常(cháng)的结果，就认为是由暗物质的(de)力(lì)量进入(rù)其中。

于是科学家们通过射电望远(yuǎn)镜测量了距离星系中心更(gèng)远(yuǎn)距离的氢元素(sù)，发现它们的旋转速度并不符合牛顿的力(lì)学定(dìng)律。我们的太阳系也不例外，太阳系位(wèi)于银河系的第(dì)三悬臂之(zhī)上，距离银(yín)河系(xì)中心(xīn)2.6万光(guāng)年，根据万有(yǒu)引力定律(lǜ)进行计算(suàn)，太(tài)阳系的运行速度应该是160千米/秒(miǎo)，但实(shí)际上，太阳系正在以220千(qiān)米/秒的速度围绕银河系旋转，这个实(shí)际(jì)速(sù)度远远(yuǎn)大于理论速度，那么产生以上这种向心(xīn)加速(sù)度的原因很可能(néng)就是(shì)存在着一种我(wǒ)们看不到(dào)的物质，是这(zhè)些暗物质的引力效应(yīng)将星系聚集在了一起。

也是从这时开始，越来越多的研究人员开始相信(xìn)暗物质(zhì)的(de)存在。科(kē)学家根据(jù)星系外(wài)恒星轨道的速(sù)度，估算在星(xīng)系当中(zhōng)暗物质的(de)质量占(zhàn)整个星系质量的85%。但是，暗(àn)物(wù)质并不是(shì)唯一可以解释这个现象(xiàng)的原因。在(zài)一项新(xīn)的研究(jiū)当中，科学家们(men)发现(xiàn)，几乎没有引力效应的遥(yáo)远恒星之间(jiān)，也会(huì)出现速(sù)度上(shàng)的微小差异(yì)。另外，天文(wén)学家还发现了一个反常的星(xīng)系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系(xì)距离地球大(dà)约(yuē)2.5亿光年，大小和(hé)银河系不多，但(dàn)是星系当中(zhōng)存在的恒星数量却只有银河系的千分(fēn)之一(yī)。

所以在(zài)理(lǐ)论上，该星系必须存在暗(àn)物质，否(fǒu)则(zé)就会分崩离析。但是科(kē)学家们使用(yòng)最先进的望(wàng)远镜对(duì)其(qí)进行了40个小时(shí)的详细(xì)测量之后，发现星系中的(de)恒(héng)星运动是可(kě)以(yǐ)用正(zhèng)常的物(wù)质和力学定律来解(jiě)释的。那(nà)么又有人提出，也(yě)许该星系(xì)的暗物质，已(yǐ)经(jīng)被附近的另(lìng)一个大星系剥离了。奇怪(guài)的是，它(tā)的附近没有(yǒu)任何星系(xì)存在。造(zào)成这些现(xiàn)象(xiàng)的(de)除了暗物质的假说(shuō)之外，另(lìng)一种可能就是(shì)人类对引力的理(lǐ)解还(hái)不够全面，引力(lì)很可能在不同尺度空间中的(de)工作方式(shì)是不同的，这意(yì)味着在行星系尺度中的天(tiān)体会沿着它(tā)们的轨道，按(àn)照我(wǒ)们(men)所(suǒ)理解的方式(shì)运动(dòng)。但(dàn)是(shì)上升(shēng)到星(xīng)系和(hé)星团(tuán)的尺度，引力之(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，科(kē)学家还引入了外部场效(xiào)应的概念，指的是在(zài)数百(bǎi)万光年的规(guī)模上，巨(jù)大(dà)的(de)质量之(zhī)间会产生对彼此特殊的效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙(méng)德理论。如(rú)果MOND蒙德理论成(chéng)立，这意(yì)味着我(wǒ)们(men)需要对(duì)现在的物理定律(lǜ)进行修正，这(zhè)些发现也让很(hěn)多(duō)人认为暗(àn)物质假(jiǎ)说理(lǐ)论就此(cǐ)终结。但(dàn)是在宇宙(zhòu)当中(zhōng)还有关于暗物质存在的(de)其他的理论证据，这些理论证据(jù)是(shì)蒙德理论(lùn)所没法解释的(de)“引(yǐn)力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿(yì)光(guāng)年的子弹星系团，由(yóu)两个(gè)碰撞的星系团所组(zǔ)成，类似(shì)这(zhè)样的星团，它们(men)大(dà)部分的普通质量都在星系(xì)的气体(tǐ)当(dāng)中。当星团以1000万(wàn)公里/小时(shí)发生(shēng)碰(pèng)撞的(de)时候，星(xīng)际气体的相互作用就会(huì)导致温度(dù)的急剧升高(gāo)，速度(dù)大幅(fú)降低(dī)。所以在理(lǐ)论(lùn)上，在碰撞之(zhī)后(hòu)，子弹星系(xì)团大部分的质量将位于所有这(zhè)些气体所在的(de)中间区域。反骨是什么意思 反骨是叛逆的意思吗那么我们(men)通过什么来(lái)验证它的质量区域到(dào)底是不是(shì)集(jí)中(zhōng)在中间(jiān)呢？前不(bù)久，詹姆斯韦(wéi)伯太空望远镜传回了宇宙当中第一张全彩的高(gāo)清照片，在照片中我(wǒ)们可以明显地看(kàn)到很多(duō)星(xīng)系似乎被拉(lā)伸产生了巨大的形变。其实这(zhè)些星系本身(shēn)并不(bù)是(shì)真的被扭曲(qū)了，也不(bù)是韦伯望(wàng)远镜出了什么(me)问题，而(ér)是这样(yàng)极遥远的天体和(hé)我们地球上的(de)观测者之间(jiān)。被一个质量超级巨大的(de)天(tiān)体遮挡，这个超大(dà)质量的(de)东西的引力，会使(shǐ)身(shēn)后更遥(yáo)远星系的光都发生了扭曲。这个现象就是引(yǐn)力透镜(jìng)效应。这(zhè)个巨大的天体可能(néng)是超大质(zhì)量的黑洞或者是暗物质。

所以当(dāng)人们对子弹(dàn)星系团观测的时候，发现它的(de)大质量区(qū)域并不是在中间，而(ér)是(shì)在两侧。所以最(zuì)好(hǎo)的解(jiě)释方法就(jiù)是当星(xīng)团发(fā)生全(quán)部的碰撞时(shí)，可被观(guān)测到的质(zhì)量气(qì)体被卡在了中间，暗物(wù)质则直(zhí)接通过了这个(gè)区域，并在两(liǎng)边形成了引力(lì)透镜。对子弹星系团(tuán)的引力透镜研(yán)究也被认为(wèi)是暗物质存(cún)在的迄今为止最好的理论证(zhèng)据。

除此之(zhī)外，还有来(lái)自宇宙当中最古(gǔ)老的光。从(cóng)宇宙(zhòu)大爆炸开(kāi)始，38万年之(zhī)后，可见光终于可(kě)以畅通无阻(zǔ)地穿越(yuè)在宇宙当(dāng)中了。经过了130多(duō)亿年(nián)之后，这些光在宇宙空间背景上(shàng)留下(xià)了各相(xiāng)同性的微波辐射。其中红色(sè)的部分表示(shì)温度较高的区域，蓝(lán)色则(zé)表示相(xiāng)对(duì)较(jiào)冷的区域(yù)，但(dàn)实际(jì)上(shàng)它们之间(jiān)的温(wēn)差只有万分之(zhī)一(yī)。

科学家们通过对前景背景分离后(hòu)的二值图像进(jìn)行连(lián)通域提(tí)取和标(biāo)记之(zhī)后(hòu)发现(xiàn)，如果宇宙当中没有暗物质，图形(xíng)看起来不(bù)应该是(shì)这(zhè)样的，而随着暗(àn)物(wù)质的增加，一些峰值的幅度会减小，才变得(dé)看起来“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背景辐(fú)射的测量(liàng)值(zhí)，我们需(xū)要的暗物质大(dà)约是普通(tōng)物质的5倍(bèi)。这个数字与解(jiě)释星系(xì)当中(zhōng)恒星运(yùn)动所需要的(de)暗物质比例是一致的(de)。这就意(yì)味着(zhe)。

用(yòng)了一个简(jiǎn)单(dān)的理论框架(jià)，就很好地解释(shì)了很多不同的(de)观测(cè)结果。而暗(àn)物质的本质就是宇宙当中存在着某种(zhǒng)类(lèi)型(xíng)的粒子(zi)，它们不参与任何(hé)其他的(de)电磁作(zuò)用(yòng)，只通过(guò)引力(lì)来相互作用。所(suǒ)以(yǐ)如果(guǒ)能(néng)够找(zhǎo)到这(zhè)种粒子(zi)的存(cún)在，就相当于找到了暗物(wù)质(zhì)存在(zài)的(de)实际证据。这种粒子到底是什么(me)？科(kē)学家们已经提出了数十种的假想目(mù)标，而要寻找这些不同的目(mù)标(biāo)粒子所(suǒ)需要的实验方式也不相同(tóng)。在过去(qù)的几十年当中，人(rén)类为了寻找这些看(kàn)不见(jiàn)、摸(mō)不(bù)到，几乎不会与(yǔ)常规物质相互作(zuò)用的“暗(àn)物质”，科学家们已经进行了超过50次的实验，却没有(yǒu)任何实质性(xìng)的发现(xiàn)，除了一个地方(fāng)，意(yì)大利的格兰萨索山(shān)，隶(lì)属(shǔ)于阿尔卑(bēi)斯山(shān)脉。

在(zài)山(shān)下1400米处的地(dì)下(xià)矿井(jǐng)当中(zhōng)，藏着地球(qiú)上最大的地(dì)学实验室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三(sān)层楼高的探测器，一直(zhí)致(zhì)力于寻找暗(àn)物(wù)质粒子的周期性(xìng)震荡(dàng)。

自1997年以来，这里的科学家声称观测到了某种信(xìn)号。经过了20多年(nián)的数据(jù)收集，人(rén)们发现了一个有趣的(de)事情(qíng)。探测率会在(zài)每年的6月份达到(dào)峰值，然后在(zài)11月(yuè)降到最低，而且在20年当中每年都是一样。一些科学家认为这可能是(shì)人类发现暗物质的第一个直接证(zhèng)据。

但(dàn)是(shì)为什么(me)暗物质(zhì)会(huì)产生周期性的年(nián)度信号呢？刚才我(wǒ)们(men)讲了太(tài)阳系正在(zài)以220公里/秒的速度(dù)围绕着(zhe)银河系进行(xíng)移动，那(nà)么如(rú)果暗物(wù)质存在宇宙当中(zhōng)，这(zhè)意味着我们也在以(yǐ)这样的速度在穿越着(zhe)暗物质(zhì)流，这个过程中会产(chǎn)生相应的振荡，同时地球又以30公(gōng)里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有半年的时(shí)间，地(dì)球围绕太阳的方向与太(tài)阳环绕银河系(xì)的(de)方向是一(yī)致的(de)，而另外半年则与之相反。

而在6月份的(de)时候，地球与太阳的方向正好(hǎo)达到(dào)完(wán)全(quán)一致，这是(shì)理论上地球穿越暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰(qià)好(hǎo)达到了(le)最慢值(zhí)。尽管(guǎn)在实际的情况中，太阳系(xì)相对银河系的(de)平面呈现了60度(dù)的倾斜，但是这并不影响这(zhè)个理论的有效性(xìng)。

因此科学家认为这可以用来解释，研究(jiū)人员们所(suǒ)观测到(dào)的周期(qī)性信号。当然也可能有其(qí)他(tā)的情况，造成这种年度周(zhōu)期信(xìn)号的差异(yì)也(yě)可能是温度、湿(shī)度、土壤中的(de)水(shuǐ)分(fēn)、高山上的积雪，甚至连意(yì)大利游客(kè)的数量也符合这个周(zhōu)期的规律。

所以，科学(xué)家们(men)又在南半球(qiú)建立了(le)一个几乎相同的(de)实验室，这里的(de)季(jì)节与之前的实验室正好相反，而在这里(lǐ)，地球穿过暗(àn)物(wù)质流的(de)运动特征和(hé)第一个(gè)实(shí)验室(shì)是一样的。

因(yīn)此，如果在这里可(kě)以得到相同的信号，就可(kě)以成为暗物(wù)质所存在(zài)的非常有(yǒu)力的证据了。但是由(yóu)于(yú)这个(gè)实验室刚刚(gāng)建成不久，所(suǒ)以截至目前还无法提供相应的(de)数据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射一台(tái)新(xīn)的(de)望远镜(jìng)，这台太空(kōng)望远镜叫做“南希格(gé)雷(léi)斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望远镜相同，但(dàn)它的宽视场仪器提供的视野是哈勃(bó)反骨是什么意思 反骨是叛逆的意思吗红外仪器的(de)100倍。南(nán)希格(gé)雷斯罗曼太空(kōng)望远镜其中(zhōng)一(yī)个关键的用途就(jiù)是探索(suǒ)暗物质背(bèi)后(hòu)的奥秘，对于探(tàn)测的结果，我们只(zhǐ)能拭目以待了。费米实验室粒(lì)子天体物理中(zhōng)心的科(kē)学家丹(dān)琥(hǔ)珀和贾森斯特(tè)芬研(yán)究(jiū)发现，如(rú)果(guǒ)暗物质(zhì)存在，它们极有(yǒu)可能拥有另一种(zhǒng)神秘的(de)效(xiào)应，这种暗物质效应(yīng)，会支持宇(yǔ)宙当中生命的诞(dàn)生，或者说是生命进(jìn)化的一个重要因素。

如(rú)果这一理(lǐ)论(lùn)得到进一(yī)步的(de)证实，那么(me)遍布宇宙当中(zhōng)的暗物质会不会意味着人类并不孤单呢(ne)？或许(xǔ)在(zài)宇宙当中(zhōng)某个(gè)角落的(de)行星上，暗物质正在(zài)通(tōng)过这(zhè)样(yàng)的效应创造生命。当然，这些推论的大前提是(shì)要先找到暗物质存在的(de)实(shí)际证据。那(nà)么小伙伴们(men)，你们觉得暗物质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的(de)支持是我更新(xīn)的动力！

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