宇宙是“人(rén)为制造”的？为何会(huì)存在科(kē)学无法解释的“暗物质”？暗物(wù)质又究竟是什么？人类为了(le)寻找(zhǎo)暗物质存在的证据，科学家们在(zài)过去的几十年当中进行了超过50次的长期实(shí)验，但(dàn)是却(què)没(méi)有发(fā)现任何的有(yǒu)效证据。除了一(yī)个地(dì)方(fāng)，在1687年(nián)出(chū)版的自然哲学(xué)数学原理一(yī)书中，埃(āi)萨克牛(niú)顿发表了万有引力定律(lǜ)，它揭示了(le)宇宙中天(tiān)体运动的规律。往后的几百年(nián)来，当天(tiān)文学家们发现某些(xiē)天体运行轨道出现异常，不符合万有引力定律(lǜ)的时候，他(tā)们(men)就(jiù)会知道，周围一(yī)定有未知(zhī)的天(tiān)体(tǐ)通过(guò)引力在摄(shè)动它的轨道。比如在1846年(nián)，奥本勒维(wéi)耶就通过天王(wáng)星运行(xíng)轨道(dào)的异常(cháng)，推算并(bìng)且发现了海(hǎi)王(wáng)星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现(xiàn)都是(shì)应用万有引(yǐn)力定律所取得重大(dà)天文成就的(de)例子(zi)。但是(shì)这些发现都是在恒星(xīng)系统的尺(chǐ)度当中，可(kě)当我们上升到星(xīng)系或者是星团的尺度，事情(qíng)就开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理(lǐ)学家(jiā)弗里茨兹威(wēi)基正(zhèng)在研究和(hé)测(cè)量后(hòu)发星系团的质量。这是一个(gè)由数千个星系所组成的巨大(dà)星系团，这(zhè)些星(xīng)系(xì)被(bèi)引力束缚在一(yī)起(qǐ)。测量(liàng)星系团的(de)质量一般(bān)会(huì)使用到两种方(fāng)法，当两种方(fāng)法(fǎ)结果一致(zhì)，就可以确定其质量的范围。

第一(yī)种是(shì)获得其"光度学的质(zhì)量"，需要的数据是测(cè)量(liàng)各个星(xīng)系的光(guāng)度(dù)。

第(dì)二种是动力学质量(liàng)的计算，是利(lì)用光谱(pǔ)红(hóng)移(yí)测量星系团中的各个星系相对于星(xīng)系(xì)团的(de)运动速度。当测量(liàng)结果(guǒ)出来(lái)之后，兹威基彻底懵了，“动(dòng)力(lì)学质(zhì)量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团(tuán)有99%的质量消失了，或(huò)者说这99%的质量(liàng)并不以(yǐ)可见光的形式所存(cún)在，我们无法(fǎ)看(kàn)到。最诡异的是，在测量速度(dù)的过程(chéng)中，兹威基发(fā)现星系团(tuán)中很多星系的速度(dù)比理论上要快得多，按照(zhào)牛顿(dùn)的运(yùn)动学定律，仅靠这些(xiē)可见星系的(de)质量所(suǒ)产(chǎn)生的引(yǐn)力是无法将它们(men)束缚(fù)在星系团内(nèi)的，它(tā)们早就应该被抛(pāo)出星系团之(zhī)外了，除非有(yǒu)一种神秘(mì)的力量(liàng)在起作用(yòng)，这种(zhǒng)力量来(lái)源于某(mǒu)种(zhǒng)隐形(xíng)的物质。

据(jù)此，兹(zī)维基提出了这样部分不可见的暗质(zhì)，它(tā)不发散光(guāng)、吸光、反射光，但是它们(men)却占据着(zhe)宇(yǔ)宙中(zhōng)绝(jué)大部分(fēn)的质量。只(zhǐ)是当时(shí)的人们对这样的一种说法(fǎ)不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才(cái)再一次出现。天文学家维拉(lā)鲁宾和肯特福特(tè)在观测(cè)仙(xiān)女座星(xīng)系中的恒星运动。理论上来说，距(jù)离中(zhōng)心(xīn)越(yuè)远的(de)恒星在其(qí)轨道上的运行速度就(jiù)会越(yuè)慢。但是他们(men)观测(cè)的结果却让人感到不可(kě)思(sī)议。

随(suí)着与中心距离的增加，恒星的旋(xuán)转速度几乎保持不(bù)变。可(kě)是根据牛(niú)顿的万(wàn)有引力定律(lǜ)，在星系当中(zhōng)如果没(méi)有足够大(dà)的质(zhì)量来吸引它们，这些外围的恒星早(zǎo)就被甩到宇宙当中了。基于这种现象，科学(xué)家们会使用一(yī)种相对标(biāo)准(zhǔn)的方(fāng)法来解释(shì)暗物质的存在，这种方(fāng)法就是测量星系当(dāng)中(zhōng)气体在X轴上距离星(xīng)系中心的距离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果(guǒ)出现异常的结果，就认为是由(yóu)暗(àn)物质的力量进入其中。

于是科学家们通过射电望远镜测量(liàng)了距离(lí)星系(xì)中心更远距离的氢元(yuán)素(sù)，发现它们(men)的旋转速度并不符合牛(niú)顿的力学(xué)定律。我们(men)的太阳系(xì)也(yě)不例(lì)外，太阳系位于银河系的第三悬臂之上，距离银河系(xì)中心(xīn)2.6万光年，根据万(wàn)有引力(lì)定律(lǜ)进行计算，太阳系的运行速度应该(gāi)是160千米/秒，但(dàn)实际上，太(tài)阳系(xì)正在(zài)以220千米/秒的速度(dù)围绕(rào)银河系旋转，这个(gè)实(shí)际速(sù)度远远大于理论速度，那么产生以上这种向心加速度的(de)原因很可能就是(shì)存在着一(yī)种(zhǒng)我们看不到(dào)的(de)物质，是(shì)这些暗物质的引力效应将星系聚集在了一起。

也是从这时(shí)开始，越来越多的(de)研究人员(yuán)开始(shǐ)相(xiāng)信暗物质的存在。科学家根(gēn)据(jù)星系(xì)外恒星轨道的速度(dù)，估算在星系当中暗物(wù)质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗(àn)物质(zhì)并不是唯一可(kě)以解释这(zhè)个现象的原因(yīn)。在一项新的(de)研究当中(zhōng)，科学家们(men)发现(xiàn)，几(jǐ)乎没有引力效应的遥远恒星之间，也会出现速(sù)度(dù)上的微小差异。另外，天文学家还(hái)发现了一(yī)个反常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离地球(qiú)大(dà)约2.5亿(yì)光年，大小和银(yín)河系(xì)不(bù)多，但是星系当中(zhōng)存在的恒(héng)星数量却只有(yǒu)银河(hé)系的千分之一。

所以在理(lǐ)论上，该星(xīng)系必须存在暗物质，否则就会分崩(bēng)离析。但是科学家们使用最先进(jìn)的望远镜对其(qí)进行(xíng)了40个(gè)小时的(de)详细测量(liàng)之后(hòu)，发现星系中的恒星运动是可以(yǐ)用(yòng)正常的(de)物质(zhì)和力学定律来(lái)解释的。那么又(yòu)有(yǒu)人提出，也许该星系的暗物质，已经被(bèi)附近(jìn)的另(lìng)一个(gè)大(dà)星系剥离了。奇(qí)怪的是，它的附近(jìn)没有任何星系存在。造成这(zhè)些现象的除了暗物质的假说之外，另一种可(kě)能就是人类对(duì)引力的理解还(hái)不够全(quán)面，引力(lì)很可能在不同尺度空(kōng)间中的工(gōng)作方(fāng)式是不同(tóng)的(de)，这意味着在行星系尺度中的天体会沿着(zhe)它们的轨(guǐ)道，按照我(wǒ)们所理解的方式运动。但是(shì)上升到(dào)星系和星团的尺度，引(yǐn)力之间的相互作(zuò)用则是不(bù)同的方式。对于在星系(xì)团之间的相(xiāng)互作用，科学家还引入了外部场效(xiào)应(yīng)的(de)概念，指的(de)是在数百万光(guāng)年(nián)的规模(mó)上，巨大的质量之间会产(chǎn)生(shēng)对彼(bǐ)此特(tè)殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要对现在的(de)物(wù)理定(dìng)律进(jìn)行(xíng)修正，这些发现也让很(hěn)多人认为暗物质假说理论(lùn)就(jiù)此终结。但是在(zài)宇宙当中还有关于暗物(wù)质(zhì)存在的其(qí)他的理论证据，这些(xiē)理(lǐ)论证据是蒙德理论所没法解释(shì)的“引力透镜”。

径向距(jù)离为37亿光年(nián)的子(zi)弹星(xīng)系团，由(yóu)两个碰撞(zhuàng)的星系团所组成，类似这样的星(xīng)团，它们大部(bù)分的普通质(zhì)量都在星系的气体当中。当星(xīng)团以1000万(wàn)公里/小时发生碰撞的(de)时(shí)候(hòu)，星(xīng)际气(qì)体(tǐ)的相互(hù)作(zuò)用(yòng)就(jiù)会导致温度的急剧升高，速度大(dà)幅降(jiàng)低。所以在理论上，在碰撞之后(hòu)，子弹星系团大(dà)部分(fēn)的质量(liàng)将位于所(suǒ)有这些气体所(suǒ)在(zài)的中间(jiān)区域。那么我们通过什么(me)来验证(zhèng)它的质量区域到(dào)底是不是集中在中间(jiān)呢？前(qián)不(bù)久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望远镜传回(huí)了(le)宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)第一张(zhāng)全彩(cǎi)的(de)高清照片，在照片中我们可以明(míng)显地(dì)看到(dào)很多星系似乎被拉伸产生了巨大(dà)的(de)形变。其实这些星(xīng)系本身(shēn)并不是真的被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯望远镜出了什(shén)么(me)问题，而(ér)是这样极遥远的天体和我(wǒ)们地球上(shàng)的观测者之间。被一个质量超级巨大的天体(tǐ)遮挡，这个超大质量的东西的引力(lì)，会(huì)使身后(hòu)更遥远星系的光都发生了扭曲。这个现象就(jiù)是引力透镜效应(yīng)。这个巨大的天体可能是超大质量的(de)黑洞或者(zhě)是暗(àn)物质(zhì)。

所以(yǐ)当人们对子弹星系团观测的时候(hòu)，发(fā)现(xiàn)它的大质量区域并(bìng)不是在中间(jiān)，而(ér)是(shì)在两侧。所以最好的(de)解释(shì)方法就是当(dāng)星团发(fā)生(shēng)全(quán)部的碰撞时，可被观测到的质量气(qì)体被卡在了中(zhōng)间(jiān)，暗物质则(zé)直接通过了这个区(qū)域(yù)，并在两(liǎng)边形成了引力(lì)透(tòu)镜。对子弹星系团的引力透镜研究也(yě)被认为是暗(àn)物质存在的(de)迄今为(wèi)止最好(hǎo)的理论证据。

除此之外，还有来(lái)自(zì)宇宙当中最古老的(de)光。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万年(nián)之后(hòu)，可(kě)见光终于可以畅通无阻地穿越(yuè)在宇宙(zhòu)当中了。经过了(le)130多亿年之后，这些光在宇宙(zhòu)空间背景上(shàng)留下了各相(xiāng)同性的(de)微波辐射。其(qí)中红色(sè)的部分表(biǎo)示温(wēn)度较高的区域，蓝色则表(biǎo)示相对(duì)较冷的区域(yù)，但实际上(shàng)它们之间的(de)温差只有万分之一。

科学(xué)家们通过(guò)对前景背(bèi)景分离后的二值图像进行连通域提(tí)取和标记之后发(fā)现，如果宇宙当中没有暗物(wù)质，图形看起来(lái)不应该是这样的，而随着(zhe)暗物质的(de)增(zēng)加，一些峰值的幅度(dù)会减小，才变得看起(qǐ)来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波背(bèi)景辐射的测量值，我们需要的暗物质大(dà)约是普通物质的5倍。这(zhè)个数字与(yǔ)解释星系当中恒星(xīng)运动所需要的暗物(wù)质比(bǐ)例是一致的。这就意味着。

用了(le)一个简单(dān)的理论框架，就很好地解(jiě)释了很多不同的(de)观测结果。而暗物质的本质就是宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中存(cún)在着某种类型的粒子(zi)，它们不参与(yǔ)任(rèn)何(hé)其他的电磁作用(yòng)，只通过引力(lì)来相互(hù)作用。所以(yǐ)如果能够(gòu)找(zhǎo)到这种粒(lì)子的存在，就相当(dāng)于找到了暗(àn)物质存在的实际(jì)证据。这种粒子到底(dǐ)是(shì)什么？科学家们(men)已经提出了数十种(zhǒng)的(de)假想目标(biāo)，而要寻找这些不同的目标粒子(zi)所需(xū)要的(de)实验方(fāng)式也不相(xiāng)同。在过去(qù)的几十年当中，人类为了寻找(zhǎo)这(zhè)些看不见、摸不到，几乎不会与常(cháng)规物(wù)质相互作用(yòng)的(de)“暗物(wù)质”，科学(xué)家(jiā)们(men)已经进行了超过50次的(de)实验，却没有任何实(shí)质(zhì)性的发现，除了一个地方，意大利(lì)的格兰(lán)萨(sà)索山，隶(lì)属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下(xià)矿井(jǐng)当中(zhōng)，藏着地(dì)球上(shàng)最大的地学实验(yàn)室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个(gè)三层楼高(gāo)的探测(cè)器，一直(zhí)致(zhì)力于寻找暗物质粒(lì)子的周期性震荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的科学(xué)家声称观测(cè)到了某种(zhǒng)信号。经(jīng)过了20多年的数据收(shōu)集，人们发现(xiàn)了一个有趣的事情。探测率会在(zài)每年的6月(yuè)份达到峰值，然后(hòu)在11月降到(dào)最低，而且在20年当中每年都是一样。一些科(kē)学(xué)家认为这可能是人类发(fā)现(xiàn)暗(àn)物质的第一个直接证据。

但是为什么暗物(wù)质会产生周(zhōu)期性的年度信(xìn)号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系(xì)正在以(yǐ)220公(gōng)里/秒的速度(dù)围绕着(zhe)银(yín)河系进(jìn)行移动，那么如果暗物质存在宇(yǔ)宙当中(zhōng)，这意味着我们也在以这样的速(sù)度在(zài)穿越(yuè)着暗物(wù)质流，这个过程(chéng)中(zhōng)会产生相应(yīng)的振荡，同时(shí)地球又以30公(gōng)里/秒的速度围绕(rào)太阳(yáng)进行旋转。所(suǒ)以有半年的时(shí)间(jiān)，地球围绕太阳的方向与太阳环(huán)绕银(yín)河系的方向是(shì)一(yī)致的，而另(lìng)外半年(nián)则与之相反。

而(ér)在6月份(fèn)的时候，地(dì)球(qiú)与(yǔ)太(tài)阳的方向正好(hǎo)达(dá)到(dào)完全一致，这是理论上地(dì)球穿越(yuè)暗物质流最快的(de)时段。而在(zài)11月份，又恰(qià)好达到了最慢值。尽管(guǎn)在实际的情况中(zhōng)，太阳系相对银河系的平面呈现了(le)60度的倾斜，但是这并不影响这个理论的有效性。

因此科学家认为(wèi)这可以用来(lái)解(jiě)释，研究人(rén)员(yuán)们所观测到(dào)的周期性(xìng)信号。当然也可能(néng)有其(qí)他的情(qíng)况，造成(chéng)这种年度周(zhōu)期信号找对象硬性条件是什么意思，硬性条件是啥意思的差异也可能是温度、湿度、土壤中(zhōng)的水(shuǐ)分、高山上的积雪，甚至连意大(dà)利游客的数量也符合这个周期的规律(lǜ)。

所以(yǐ)，科学家(jiā)们又在南半(bàn)球建立了一个几(jǐ)乎相同的实验室(shì)，这里(lǐ)的季节与之前的实验室正好相反，而在这里，地球(qiú)穿过暗物(wù)质流(liú)的运动(dòng)特(tè)征和第一个实验室是一样的。

因(yīn)此，如果在这(zhè)里可以得(dé)到相同的信(xìn)号，就可(kě)以成为(wèi)暗物质所存(cún)在的非常有力(lì)的证据了。但是由于这个(gè)实(shí)验(yàn)室刚刚建成不久(jiǔ)，所以(yǐ)截至目前(qián)还(hái)无法(fǎ)提供相应(yīng)的数据支(zhī)持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新的望远(yuǎn)镜(jìng)，这台太空望远镜叫(jiào)做(zuò)“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大小(xiǎo)跟(gēn)哈(hā)勃望远(yuǎn)镜相同(tóng)，但它的宽视场仪(yí)器提供的视野(yě)是(shì)哈勃红(hóng)外仪器的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太(tài)空(kōng)望(wàng)远镜其中一(yī)个关键(jiàn)的用途就是探索暗物质(zhì)背后的奥秘，对于探测的(de)结果，我们只能(néng)拭目以待了(le)。费(fèi)米实验(yàn)室粒子天体(tǐ)物理(lǐ)中心的(de)科学家丹(dān)琥珀和贾(jiǎ)森斯(sī)特芬研究发现，如(rú)果暗物(wù)质(zhì)存在(zài)，它们极有可能拥(yōng)有另一(yī)种神秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中(zhōng)生(shēng)命(mìng)的(de)诞生，或者说是生命(mìng)进(jìn)化的(de)一个重要因素。

如(rú)果这一理论得(dé)到进一步的(de)证实(shí)，那(nà)么遍布(bù)宇宙当中的暗物质会不会意味着(zhe)人类并(bìng)不孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的行星(xīng)上，暗物质正在通(tōng)过这样(yàng)的效应创造生命。当然，这些推论的(de)大(dà)前提是要先找到(dào)暗物质存在的(de)实际(jì)证据。那么小伙伴们，你们觉得暗(àn)物质到底(dǐ)存不存在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支持是(shì)我更新的(de)动(dòng)找对象硬性条件是什么意思，硬性条件是啥意思力！

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