宇宙是“人为制造”的(de)？为何会存在科(kē)学无法解释(shì)的“暗物质”？暗物质又究竟(jìng)是什(shén)么？人类(lèi)为(wèi)了(le)寻找(zhǎo)暗物质存在的证据，科学家们(men)在过去的几十(shí)年当中(zhōng)进行了超过50次(cì)的长期实(shí)验，但是却没有(yǒu)发现任(rèn)何的有(yǒu)效(xiào)证据。除了一个地方，在1687年出版(bǎn)的自(zì)然哲(zhé)学数学原理(lǐ)一书中，埃萨(sà)克牛顿发表了(le)万有引力(lì)定律，它揭(jiē)示了宇宙中天体运动的规律。往后的几(jǐ)百年来，当天(tiān)文学家(jiā)们发(fā)现某些天体运行轨道出现异常，不符合万有引(yǐn)力定(dìng)律的时候，他们就会知道(dào)，周围一定有未知的天体通过引力在摄动它(tā)的轨道。比(bǐ)10万元在朝鲜算有钱吗，在朝鲜买一套房多少钱如在1846年，奥(ào)本(běn)勒维耶就通过天王星(xīng)运(yùn)行轨道的异常(cháng)，推算并(bìng)且(qiě)发现了(le)海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的(de)发现(xiàn)都是应用万有引力定(dìng)律所取(qǔ)得重(zhòng)大(dà)天文成就的(de)例子。但是这些发现都(dōu)是在恒(héng)星系统的尺度当中(zhōng)，可当我们上(shàng)升到星系或者是星团的尺度，事情就(jiù)开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威(wēi)基正在(zài)研(yán)究和测(cè)量后发(fā)星(xīng)系团的(de)质量。这(zhè)是(shì)一(yī)个由数千(qiān)个星系所组成(chéng)的巨大星系团(tuán)，这些星系被引力(lì)束(shù)缚在(zài)一起。测量星系团(tuán)的质量一般会使用到(dào)两(liǎng)种方法，当两种方法(fǎ)结果一致(zhì)，就可以确定其质量的范围(wéi)。

第(dì)一种是获得其"光度学的质量(liàng)"，需要的数据是测(cè)量各个星系(xì)的(de)光度。

第(dì)二(èr)种是动力学质量的计算，是利用光(guāng)谱红移测(cè)量星系团中的(de)各个星系相(xiāng)对(duì)于(yú)星(xīng)系(xì)团(tuán)的(de)运(yùn)动速度。当测量结果出来(lái)之后，兹威基彻底懵了，“动力学质(zhì)量(liàng)”竟(jìng)然是“光度(dù)学(xué)质量”的400倍(bèi)。这意味(wèi)着(zhe)，后发座星系(xì)团有99%的质量消失(shī)了，或者说这99%的质量并不(bù)以可见(jiàn)光的形式所存在(zài)，我(wǒ)们无法(fǎ)看到。最诡异的是，在测量速度的过程中，兹(zī)威基发现星系团中很多星(xīng)系(xì)的速(sù)度(dù)比理论上要(yào)快得多，按照牛(niú)顿的运动学定(dìng)律(lǜ)，仅(jǐn)靠这(zhè)些可(kě)见星系的(de)质量所产生的引力是(shì)无法将它们(men)束缚在星(xīng)系团(tuán)内的，它(tā)们早就应该被抛出星系团之外了，除非有一种(zhǒng)神秘的力量在起作(zuò)用(yòng)，这(zhè)种力量来源于某种隐形的物质。

据此(cǐ)，兹(zī)维基提出了这样部分不可见(jiàn)的暗质，它(tā)不(bù)发散(sàn)光(guāng)、吸光、反射光，但是它(tā)们(men)却占据着宇宙中(zhōng)绝大部分的质(zhì)量。只是当(dāng)时(shí)的(de)人(rén)们对这样的一(yī)种说法(fǎ)不屑(xiè)一顾(gù)。

直(zhí)到40年(nián)之后，“暗物(wù)质”这个词才再一次出现。天文(wén)学家维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在观测(cè)仙女座星系(xì)中的恒星(xīng)运动。理(lǐ)论上来说(shuō)，距离中(zhōng)心越远的恒(héng)星在其轨道上(shàng)的运行(xíng)速度就会越(yuè)慢。但是他(tā)们观测的结果却让人感到不可思议。

随着与中心(xīn)距离的增加，恒星的(de)旋(xuán)转速度几乎保持不变。可是(shì)根据牛顿的万有引(yǐn)力定律(lǜ)，在星系当中如果没有足够大的质量来吸引它们，这些外围的恒星早就被(bèi)甩到宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。基(jī)于这(zhè)种(zhǒng)现(xiàn)象，科学家们会使(shǐ)用一种相对标(biāo)准的方法来解释暗物(wù)质的存在，这种方法就是测量星系当中气(qì)体(tǐ)在(zài)X轴(zhóu)上距离星(xīng)系中心的(de)距离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如(rú)果出现异(yì)常的结(jié)果，就(jiù)认(rèn)为是由暗(àn)物质的力量进入(rù)其中。

于是科学家们(men)通过射电望远镜测量了(le)距离星系中心更远距(jù)离的氢元素，发现(xiàn)它们的旋转速度并(bìng)不符合(hé)牛顿的力学定律。我们(men)的太阳系也不例外(wài)，太阳系位于(yú)银河系的(de)第(dì)三悬臂之上，距离(lí)银河系中心2.6万(wàn)光年，根据(jù)万有引力定律进行(xíng)计算，太(tài)阳(yáng)系的(de)运行速度应该是(shì)160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正(zhèng)在以220千(qiān)米/秒的速度围绕银河系旋转，这个实际速(sù)度(dù)远远(yuǎn)大于理(lǐ)论速(sù)度，那么产生(shēng)以(yǐ)上这种向心加速(sù)度的原因很可能就是存在(zài)着一(yī)种我们看不到的物质，是(shì)这些暗(àn)物质的引力(lì)效(xiào)应(yīng)将星系(xì)聚集在了(le)一(yī)起。

也(yě)是从这时开始，越来越多的(de)研究(jiū)人员开(kāi)始相信暗物质的存在。科(kē)学家根据(jù)星系外恒(héng)星轨道的(de)速度，估算在星(xīng)系当中暗物质的质量(liàng)占整个星系质量的85%。但(dàn)是，暗物(wù)质并不是唯(wéi)一可以解释这个(gè)现象的原因。在一项新的研(yán)究当中，科(kē)学(xué)家们(men)发(fā)现，几乎没(méi)有(yǒu)引力效应的遥远恒星(xīng)之间，也会出现速(sù)度上的微(wēi)小差异。另(lìng)外，天文学(xué)家还发现了(le)一个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大(dà)约(yuē)2.5亿光年，大小(xiǎo)和(hé)银河系不多，但是(shì)星系当中存在(zài)的恒星(xīng)数量却只有银(yín)河系的(de)千分之(zhī)一。

所以在理论上，该星系必(bì)须存在暗物质，否(fǒu)则就会(huì)分崩离析。但(dàn)是(shì)科(kē)学家们(men)使用最先进(jìn)的望远镜对其进行了40个小时的详细测量之后，发现星系中的恒星运动是可以用(yòng)正常的物质(zhì)和力学定(dìng)律来(lái)解(jiě)释的(de)。那么又(yòu)有人提(tí)出，也(yě)许该星系的暗物质，已经被附近的另一个大星系(xì)剥离了。奇怪的是，它的附近没有任何星系存在。造成这些(xiē)现(xiàn)象的除了暗物(wù)质的假说之(zhī)外，另一种可能就是人类(lèi)对引力的理解还不够全面，引(yǐn)力很可能在不同尺(chǐ)度(dù)空间中的工作方式是不同的，这意(yì)味(wèi)着在行星(xīng)系尺度中的天(tiān)体会(huì)沿着它们的轨道，按照我们所理解的(de)方(fāng)式运动。但是(shì)上(shàng)升到星系和(hé)星团(tuán)的(de)尺度，引力(lì)之间的相(xiāng)互作(zuò)用则是不同(tóng)的方式。对(duì)于(yú)在(zài)星(xīng)系团之间的相互作用，科学家还引入了外部10万元在朝鲜算有钱吗，在朝鲜买一套房多少钱场效应的概念，指的(de)是在数百万光年的规(guī)模(mó)上，巨大的质(zhì)量之间会产生对彼此特殊的效果，这个理论(lùn)叫做(zuò)MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要(yào)对现在的物理定律进(jìn)行(xíng)修正，这些发(fā)现也让很(hěn)多人认为暗物质假说理论就此(cǐ)终结。但是(shì)在宇宙当中(zhōng)还(hái)有关(guān)于暗(àn)物(wù)质存在的其他的理论(lùn)证(zhèng)据，这些理(lǐ)论证据(jù)是蒙德理论所没法解释的“引(yǐn)力透(tòu)镜”。

径向距(jù)离为(wèi)37亿光年的子(zi)弹星系(xì)团，由两个碰(pèng)撞的星(xīng)系团(tuán)所组成，类(lèi)似(shì)这样的星团，它(tā)们大部分的普(pǔ)通质量都(dōu)在星系的气体当中(zhōng)。当星团以1000万公里(lǐ)/小时发生(shēng)碰(pèng)撞的时候，星际(jì)气体的相互作(zuò)用就(jiù)会导致温(wēn)度(dù)的急(jí)剧(jù)升高，速度(dù)大(dà)幅降低(dī)。所(suǒ)以在理(lǐ)论上，在碰(pèng)撞之(zhī)后，子弹星系团大部分(fēn)的质量将位(wèi)于所有(yǒu)这(zhè)些气体所在的中间区(qū)域。那么我们通过(guò)什么来验证它(tā)的质量区(qū)域到底是不(bù)是(shì)集中在中间呢？前(qián)不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯(bó)太(tài)空望远镜(jìng)传回了宇宙当中第一张全(quán)彩的高(gāo)清照片，在照片中我(wǒ)们可以明(míng)显地看到很多星系似乎被拉伸(shēn)产生了巨大的(de)形(xíng)变。其实这(zhè)些星系本身并不是(shì)真的被(bèi)扭曲了，也(yě)不是(shì)韦伯(bó)望(wàng)远镜出(chū)了什么问题(tí)，而(ér)是这样极(jí)遥(yáo)远的天体和我们地球上的(de)观测(cè)者之(zhī)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，会(huì)使身后更(gèng)遥远星系的(de)光都发生了扭曲(qū)。这个现象就(jiù)是引力透镜效应(yīng)。这个巨(jù)大的天体可(kě)能是超大质(zhì)量的黑洞或者是暗物质。

所(suǒ)以当人(rén)们(men)对子(zi)弹(dàn)星系团观测(cè)的时候，发(fā)现它的(de)大质量区域并不(bù)是(shì)在中间，而是在两侧。所以(yǐ)最好的解释方法就(jiù)是当星团发生全部(bù)的碰(pèng)撞时，可(kě)被观测到的质量气体被卡在(zài)了中间(jiān)，暗物(wù)质(zhì)则直接通过了这(zhè)个(gè)区域，并在两边(biān)形成(chéng)了引力透(tòu)镜。对子弹星系团的(de)引力透镜研究也被(bèi)认为是暗物质存在的(de)迄今(jīn)为止最好的理(lǐ)论证(zhèng)据。

除此(cǐ)之外，还有来自宇宙当中最古(gǔ)老的(de)光。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万年之后(hòu)，可见(jiàn)光终于可以(yǐ)畅通无(wú)阻地穿越在宇宙当(dāng)中了(le)。经(jīng)过了(le)130多亿年(nián)之后，这(zhè)些光在宇宙空间背(bèi)景上留(liú)下(xià)了各相同性的微波辐射(shè)。其中红色的部分表示(shì)温(wēn)度(dù)较高的区(qū)域(yù)，蓝色(sè)则表(biǎo)示(shì)相(xiāng)对(duì)较冷的区域，但实际上它(tā)们之(zhī)间的温差(chà)只有(yǒu)万分之一(yī)。

科学家们通过对前景背景分离(lí)后的二值图(tú)像(xiàng)进行(xíng)连(lián)通域提取和(hé)标记(jì)之(zhī)后发现，如果(guǒ)宇宙当中没有暗物质，图形(xíng)看(kàn)起来不应该是这样的，而随着暗物质(zhì)的增加，一些(xiē)峰(fēng)值的幅度(dù)会减(jiǎn)小，才变得看起来“和谐(xié)”。为了匹配(pèi)宇(yǔ)宙微波背景辐射(shè)的测量值，我们需要(yào)的暗物质大约是普(pǔ)通物质(zhì)的5倍。这个数字与(yǔ)解释星系当中(zhōng)恒(héng)星运动所需要(yào)的暗物(wù)质比例是(shì)一致(zhì)的。这就意味(wèi)着。

用了一个(gè)简(jiǎn)单的理论框架，就很好地解释(shì)了很多不同的(de)观测结果。而暗物质的本质(zhì)就是宇(yǔ)宙当(dāng)中存在着某种类型的(de)粒子，它们不参与任何其他的电磁作用，只(zhǐ)通过引力(lì)来(lái)相互作用。所以如果能够(gòu)找到这种粒子的存(cún)在，就相(xiāng)当于找到了暗物(wù)质存在(zài)的实际证据。这种粒子到(dào)底是什么(me)？科学家(jiā)们已经提出了数十种的假想目标，而要寻找(zhǎo)这些不同的目标粒子所需(xū)要的实(shí)验(yàn)方式(shì)也不相同(tóng)。在过去的几(jǐ)十年当(dāng)中(zhōng)，人类为了(le)寻(xún)找这(zhè)些看不见(jiàn)、摸(mō)不到，几乎不会(huì)与(yǔ)常(cháng)规物(wù)质相互作用的“暗物质”，科学家们(men)已经(jīng)进(jìn)行了超过50次(cì)的实验，却没有(yǒu)任何实质性的发现，除了一个地方，意大利的格(gé)兰萨索山(shān)，隶属于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米(mǐ)处的(de)地(dì)下(xià)矿井(jǐng)当中，藏着(zhe)地球(qiú)上最(zuì)大的(de)地学实(shí)验室(shì)，这个实(shí)验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有(yǒu)一个三层楼高的(de)探(tàn)测器，一(yī)直致力(lì)于寻找暗物质粒子(zi)的周期性(xìng)震荡(dàng)。

自1997年以来(lái)，这里的科学(xué)家声称观测到了某种信号。经过了20多年的(de)数据(jù)收集，人(rén)们发现(xiàn)了一个有(yǒu)趣(qù)的事(shì)情。探测率会在每年的(de)6月(yuè)份达(dá)到峰值，然(rán)后在11月降(jiàng)到最低，而且在20年当中每年都是(shì)一样。一些科学家认为这可能(néng)是人类发(fā)现暗物质的第(dì)一个直接证据(jù)。

但是为什么暗物质会产生(shēng)周(zhōu)期性(xìng)的年度(dù)信(xìn)号呢(ne)？刚才我们(men)讲了太阳系正在以(yǐ)220公里/秒的速度围(wéi)绕着银河系进行(xíng)移动，那(nà)么(me)如果暗物质存在宇宙(zhòu)当中，这意(yì)味着我(wǒ)们也在(zài)以这样的(de)速度在穿越(yuè)着暗物质流，这个过(guò)程中会产(chǎn)生相(xiāng)应的振(zhèn)荡(dàng)，同(tóng)时(shí)地球又(yòu)以(yǐ)30公里/秒的速度(dù)围绕太阳进行(xíng)旋(xuán)转。所以有半年(nián)的时间，地(dì)球围绕太阳的方(fāng)向(xiàng)与太阳环(huán)绕(rào)银河系的方向是(shì)一致(zhì)的(de)，而另外半(bàn)年则与之相反。

而在6月份(fèn)的(de)时(shí)候，地球与太阳(yáng)的方(fāng)向正好达到完全一致，这是理论上(shàng)地球穿越暗物(wù)质(zhì)流最快的时段。而在(zài)11月份，又恰好达(dá)到了最(zuì)慢(màn)值。尽(jǐn)管在实际的(de)情况(kuàng)中，太阳系相对银河系(xì)的(de)平面呈现了60度的倾斜(xié)，但(dàn)是这并不影响这个理论的有效(xiào)性。

因此科学家认为这可(kě)以(yǐ)用来(lái)解释，研究人(rén)员们所(suǒ)观测(cè)到的(de)周期性信(xìn)号。当(dāng)然(rán)也可(kě)能有其(qí)他的情况，造成(chéng)这种(zhǒng)年(nián)度周期(qī)信号的(de)差(chà)异也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至连(lián)意大利游客的数量(liàng)也符合这个周期(qī)的规(guī)律。

所以，科学家们又在南半(bàn)球建立了一个几乎相同的实验室(shì)，这里的(de)季(jì)节与之前的实验室正(zhèng)好相反，而在这里，地(dì)球穿过暗物质流的运动特(tè)征(zhēng)和第(dì)一(yī)个实验(yàn)室是(shì)一(yī)样的。

因此，如果在这里可以得到相同的信号，就可以成(chéng)为暗物质所存(cún)在的非常(cháng)有力(lì)的证据了。但是由(yóu)于(yú)这个(gè)实(shí)验室刚刚建(jiàn)成不久，所(suǒ)以(yǐ)截至目(mù)前还无法提供相应的数(shù)据(jù)支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射(shè)一台新的望(wàng)远镜，这台(tái)太空(kōng)望远镜叫做“南希(xī)格雷斯罗(luó)曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃(bó)望(wàng)远镜相同，但它(tā)的(de)宽视场(chǎng)仪器提供的视野是(shì)哈(hā)勃红外仪(yí)器的100倍(bèi)。南希格(gé)雷斯(sī)罗曼太空望远镜其中(zhōng)一(yī)个关键(jiàn)的用途就是探(tàn)索暗物(wù)质(zhì)背后的奥秘，对于(yú)探测的结果，我们只能拭(shì)目(mù)以待了。费米实验(yàn)室粒子天体物(wù)理(lǐ)中(zhōng)心的科(kē)学家丹琥珀和贾森斯(sī)特芬研(yán)究发现，如果暗物(wù)质存(cún)在(zài)，它们极有可(kě)能拥有另一种神(shén)秘的效(xiào)应，这种暗(àn)物质效应(yīng)，会支持宇宙(zhòu)当中生命(mìng)的诞生，或者(zhě)说是生(shēng)命进化的一(yī)个(gè)重要因素。

如果这一理论得(dé)到进(jìn)一(yī)步的证实，那么遍(biàn)布宇宙当(dāng)中的(de)暗物(wù)质会不会(huì)意(yì)味着人(rén)类并(bìng)不孤单呢？或(huò)许在宇(yǔ)宙当中某个角(jiǎo)落(luò)的行星上，暗物(wù)质正(zhèng)在(zài)通过这(zhè)样(yàng)的效应创造(zào)生命(mìng)。当然，这些推论的大前提是要(yào)先找(zhǎo)到暗物(wù)质(zhì)存在的实际证据。那么小伙伴们，你(nǐ)们(men)觉得(dé)暗物质到底(dǐ)存不存在(zài)呢(ne)？喜欢(huān)请点赞(zàn)，你的支持是(shì)我更新的(de)动力(lì)！

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