宇宙是(shì)“人(rén)为(wèi)制造”的？为何会存在科学(xué)无法解释的(de)“暗物质”？暗(àn)物质又究(jiū)竟(jìng)是(shì)什么？人类(lèi)为了寻找暗物质(zhì)存在(zài)的证据，科学(xué)家们在过(guò)去的几十年当(dāng)中进行了超过50次的长期实验，但是却没有发现任(rèn)何的有效(xiào)证据。除了一个地方(fāng)，在1687年出版的自然(rán)哲学数学原(yuán)理一书(shū)中，埃萨克牛顿发表(biǎo)了万有引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙(zhòu)中天(tiān)体运动(dòng)的规律。往后的几(jǐ)百年来，当天文学家们发现(xiàn)某些天体运行轨(guǐ)道出现(xiàn)异常(cháng)，不符(fú)合万有引力定律的时候，他们就(jiù)会(huì)知道(dào)，周(zhōu)围一(yī)定有未知的天体(tǐ)通过引力在摄动它(tā)的轨道。比如在(zài)1846年(nián)，奥本勒维耶就通过天王星运行轨(guǐ)道的异常，推算并且发现了海王星的存在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用(yòng)万有引力定律所取得(dé)重大天文成就的(de)例(lì)子(zi)。但(dàn)是这些发现都是在(zài)恒星系统的尺度当(dāng)中，可当我们上升(shēng)到星系或者是(shì)星(xīng)团(tuán)的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里(lǐ)茨兹威(wēi)基正在(zài)研究和(hé)测量后(hòu)发星系团的质(zhì)量(liàng)。这是一个由(yóu)数千个星系所组成的巨(jù)大星系(xì)团，这(zhè)些星系被引力(lì)束缚在一(yī)起。测量星系团(tuán)的(de)质(zhì)量一般会使用到两(liǎng)种方法，当两种方法结(jié)果一致，就可以确(què)定其质(zhì)量(liàng)的范围。

第(dì)一种是获(huò)得其"光度学的质量"，需要的(de)数据是测量各个星系的光度。

第二种(zhǒng)是动力(lì)学质量的计算，是(shì)利用(yòng)光谱红移测量星系团中的(de)各(gè)个星系(xì)相对于星系团的运(yùn)动速度。当(dāng)测量结果出来之后，兹威基彻(chè)底懵了(le)，“动力学质量”竟然是“光度学质(zhì)量”的400倍。这意味(wèi)着，后发(fā)座星系团有99%的质量消失了，或(huò)者说这99%的质量并不以可见光的形式所存在，我们无法看(kàn)到。最诡异的是，在测量速度的过(guò)程中，兹(zī)威(wēi)基发现星(xīng)系(xì)团中很(hěn)多星系的速(sù)度比理论上要快得多，按照(zhào)牛顿的运动学定(dìng)律，仅靠(kào)这些(xiē)可见星系(xì)的质量(liàng)所(suǒ)产生(shēng)的(de)引力是无法将它们束缚(fù)在(zài)星系团内(nèi)的，它们早就应该被抛出星系团之外了，除非有一种神(shén)秘(mì)的力(lì)量在(zài)起作用(yòng)，这(zhè)种(zhǒng)力量来源于某种隐形的物质。

据(jù)此，兹维(wéi)基提出了这(zhè)样(yàng)部分(fēn)不可见的暗质，它不(bù)发散光、吸光、反射光，但是它(tā)们却占据着宇宙中绝大部(bù)分的质(zhì)量。只是当(dāng)时的人们对这样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物(wù)质”这个词才再一次出(chū)现。天文学家维(wéi)拉鲁宾和肯特福(fú)特在观测仙(xiān)女座星系中的恒(héng)星运动(dòng)。理论上来说，距离中心越(yuè)远(yuǎn)的恒星(xīng)在其(qí)轨道上的(de)运行速(sù)度就会越慢。但是(shì)他们(men)观(guān)测的结果(guǒ)却让人感到不可思议。

随着与中心距离(lí)的增加，恒星(xīng)的旋转速(sù)度几(jǐ)乎保持不变。可是根(gēn)据牛顿的万有引力定律，在星(xīng)系当(dāng)中如(rú)果没有足够大的质量来(lái)吸引(yǐn)它们，这(zhè)些外围(wéi)的恒星早就被甩到宇宙(zhòu)当中了。基于这(zhè)种现象，科学家们会使用(yòng)一种相对标(biāo)准的(de)方法(fǎ)来解释(shì)暗物质的存在，这种方法就是测(cè)量星系(xì)当中气体(tǐ)在X轴上距离星系中(zhōng)心(xīn)的(de)距离，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋转速(sù)度。如果出现(xiàn)异常的结果，就认为是由暗(àn)物质的力(lì)量进(jìn)入其(qí)中。

于是科学家们通过射电望远镜测量了距离星系中心更远距离的氢元素，发现(xiàn)它(tā)们的旋转(zhuǎn)速度并不符合牛顿的(de)力(lì)学定律。我们的太(tài)阳系(xì)也不例(lì)外，太阳系位(wèi)于银河系的第三悬臂之上，距离银河系(xì)中心2.6万光年，根据(jù)万有引力定(dìng)律进行计算，太阳(yáng)系的运行速(sù)度应(yīng)该是160千米/秒，但实(shí)际上(shàng)，太(tài)阳系正在以220千米/秒的速度围绕(rào)银河系旋(xuán)转，这个实际速度远远大(dà)于理论速度，那么产生以上这种向心加速度(dù)的原因很可能(néng)就是存在着一种我们(men)看不到(dào)的物质，是这些暗(àn)物质的引力效应(yīng)将星(xīng)系(xì)聚(jù)集在(zài)了一起(qǐ)。

也(yě)是从这时开始，越来越多的研(yán)究(jiū)人员(yuán)开始相(xiāng)信暗物(wù)质的存在。科学家根据(jù)星系外(wài)恒星轨道的速度，估算(suàn)在星系当中暗(àn)物质的质量占整个星(xīng)系(xì)质量的85%。但(dàn)是，暗物质(zhì)并(bìng)不是唯一可(kě)以解释这个现象的原因。在一项新的(de)研究当(dāng)中，科(kē)学家们发现，几乎没有引(yǐn)力效(xiào)应的遥远恒星(xīng)之(zhī)间，也(yě)会出现速度(dù)上(shàng)的微小(xiǎo)差异。另外(wài)，天文学家还发(fā)现了一个(gè)反常的(de)星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地(dì)球大约(yuē)2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河(hé)系不多，但是星系当中存(cún)在的恒(héng)星数量却只有银河系的(de)千(qiān)分之一。

所(suǒ)以在理论上(shàng)，该星(xīng)系必(bì)须存在暗(àn)物质，否(fǒu)则(zé)就会分(fēn)崩(bēng)离析。但是科学家们使用最先进的(de)望远镜对其进(jìn)行了40个小时的详细测(cè)量之后(hòu)，发(fā)现星系中的恒星运动(dòng)是(shì)可以用正常的物质和力学定律来解释的(de)。那么又有(yǒu)人提出，也许该星系的暗物质，已经被附近的(de)另(lìng)一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没(méi)有任何星系存(cún)在。造成这些(xiē)现象的除了暗物质的假说之外，另一种可能就是人类对引力的理解还不够全(quán)面，引力很(hěn)可能在不同尺度(dù)空间中的工作方式(shì)是(shì)不同的，这(zhè)意味着(zhe)在行星系(xì)尺度中的(de)天体会沿着它们的轨道，按照(zhào)我们(men)所理(lǐ)解(jiě)的方(fāng)式(shì)运动(dòng)。但(dàn)是上升(shēng)到(dào)星系和(hé)星团的尺度，引(yǐn)力(lì)之间的相互作用(yòng)则是不(bù)同的(de)方式。对于在(zài)星(xīng)系团之(zhī)间的(de)相(xiāng)互作用，科学家还引入(rù)了外部场效(xiào)应的概念，指的是在数(shù)百万光年的规模上，巨大的(de)质量之间会产生对(duì)彼此特殊的效果，这个理论(lùn)叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这(zhè)意味着我(wǒ)们需要对现在的(de)物理定律进行修正，这些发现也让很多人(rén)认为暗物(wù)质假说理论就此终结。但是在宇宙当中还有(yǒu)关于(yú)暗物质存在的(de)其他的理(lǐ)论证据，这(zhè)些理论证据是蒙德理论所没法(fǎ)解(jiě)释的“引力(lì)透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年的子弹星系团(tuán)，由两个碰(pèng)撞的星系团所组成，类似(shì)这样的星团，它们(men)大部分(fēn)的(de)普(pǔ)通质量都在(zài)星系的(de)气体当中。当星团(tuán)以(yǐ)1000万(wàn)公里/小时发(fā)生碰撞(zhuàng)的时候，星际气体的相(xiāng)互作用(yòng)就会导致温度的急剧升高，速度(dù)大幅降低(dī)。所以(yǐ)在(zài)理论(lùn)上，在碰(pèng)撞之后(hòu)，子弹(dàn)星系团大部分的质量将位于(yú)所(suǒ)有这些(xiē)气体所在的中间(jiān)区域。那么(me)我(wǒ)们通过什(shén)么来验证它(tā)的质量区(qū)域到底是不是集中在(zài)中间呢？前(qián)不(bù)久，詹姆(mǔ)斯韦(wéi)伯太空望远镜传回了宇宙当中第一(yī)张全彩的高清(qīng)照片，在照(zhào)片中我们(men)可以明显地看到很多星系似乎被拉伸产(chǎn)生了巨大(dà)的形(xíng)变。其实这些星系本身并不是真的被扭曲了，也(yě)不是韦伯(bó)望远(yuǎn)镜出(chū)了什么问(wèn)题，而是这(zhè)样极(jí)遥远的天体和我们地球上的观测者之(zhī)间。被一(yī)个质量超级巨大的(de)天体遮挡，这个超大质量的东(dōng)西(xī)的引力，会使身后更遥远星系的光都发生(shēng)了扭曲。这(zhè)个现(xiàn)象就是引力透(tòu)镜(jìng)效应。这个(gè)巨大的天(tiān)体可能是(shì)超大(dà)质(zhì)量的黑洞(dòng)或者(zhě)是暗物质。

所以当人们(men)对(duì)子弹星系团观测(cè)的时候，发现它的大质量区域并不(bù)是(shì)在(zài)中间，而是在两侧(cè)。所(suǒ)以最(zuì)好的解释方法(fǎ)就是(shì)当星团发生(shēng)全部的碰撞时，可被观(guān)测到的质(zhì)量气体被卡(kǎ)在了中间，暗物质(zhì)则直接通过(guò)了(le)这个区域(yù)，并在(zài)两边形成了引力(lì)透镜(jìng)。对子弹星系团的引力透镜(jìng)研(yán)究(jiū)也被(bèi)认为是暗物质存在的(de)迄今为(wèi)止(zhǐ)最好的理论证据。

除此之外，还(hái)有来(lái)自(zì)宇宙当中(zhōng)最(zuì)古老的光。从宇宙(zhòu)大(dà)爆炸开(kāi)始，38万年之后，可见光终(zhōng)于可以畅通无阻地(dì)穿(chuān)越(yuè)在宇宙当中了。经过了130多亿年之(zhī)后，这(zhè)些光在宇宙空间背景上留下了各相同性的微波辐射。其中红(hóng)色的部(bù)分表示温度较高的区域(yù)，蓝色则表示相对较(jiào)冷(lěng)的区域(yù)，但(dàn)实际上(shàng)它们之间的(de)温差只有(yǒu)万分之(zhī)一。

科学家们通(tōng)过对前景背(bèi)景(jǐng)分(fēn)离后的二值图像进(jìn)行连通域提取和(hé)标记之后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起(qǐ)来不应该是这样的，而(ér)随着(zhe)暗物质的增(zēng)加，一些峰(fēng)值的(de)幅度会减小，才变得看起来“和谐(xié)”。为(wèi)了匹配(pèi)宇(yǔ)宙微波背景辐射的(de)测量值，我们需要的(de)暗物质(zhì)大约是普通物(wù)质的5倍。这个(gè)数字与解释(shì)星系当中恒星运(yùn)动所需要的暗物质比例是(shì)一致的。这就意味着。

用了一个(gè)简单夜黑风高什么意思含义，夜黑风高啥意思的(de)理论框(kuāng)架，就很好地(dì)解释了很多(duō)不同的观测结果。而暗物(wù)质的本质就是宇宙(zhòu)当中(zhōng)存在着某种类型的粒(lì)子，它们(men)不参与任(rèn)何其他的电磁作(zuò)用，只通过引力来相互作用。所以如果能够找到这种粒子的存(cún)在，就相当于找到了暗物(wù)质存在(zài)的实际证据(jù)。这种(zhǒng)粒子(zi)到底是什么(me)？科学家们已(yǐ)经提(tí)出(chū)了数十(shí)种的假想目标，而要寻找这些不同(tóng)的目标粒子所需要的实验(yàn)方式也不相(xiāng)同。在过去的几十(shí)年(nián)当中(zhōng)，人类为了寻找这些看不见、摸不到，几乎(hū)不会与常规物质相互作(zuò)用的“暗物质”，科学家们已(yǐ)经进行了超过50次的实验，却(què)没有任何实质(zhì)性的(de)发现，除(chú)了一个地(dì)方，意大利(lì)的格(gé)兰萨索(suǒ)山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿井当中(zhōng)，藏着地(dì)球(qiú)上最(zuì)大的(de)地学(xué)实验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一(yī)个(gè)三层楼高的探测器，一直致力于寻(xún)找暗(àn)物质粒子的周期性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观测到了某种信号。经过(guò)了20多年(nián)的数据收(shōu)集，人(rén)们发现了一(yī)个有趣的事情。探测(cè)率会在每(měi)年的6月(yuè)份达(dá)到(dào)峰值，然后在(zài)11月降(jiàng)到最(zuì)低(dī)，而且在20年当中每年都是一样。一些科学家认为这(zhè)可能是人(rén)类(lèi)发现暗物质的第一个(gè)直(zhí)接证据。

但(dàn)是为什么暗物质会产生周(zhōu)期性的年(nián)度信(xìn)号(hào)呢(ne)？刚(gāng)才我们(men)讲了(le)太阳系正(zhèng)在以220公(gōng)里/秒的(de)速度围(wéi)绕着(zhe)银(yín)河(hé)系进(jìn)行移动，那么(me)如果暗(àn)物质存在宇宙当中，这意(yì)味着我们也在以这样的(de)速度在(zài)穿(chuān)越着暗物质流(liú)，这个(gè)过程中会(huì)产生相(xiāng)应的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围绕(rào)太阳进行旋转(zhuǎn)。所以(yǐ)有(yǒu)半年(nián)的时间，地(dì)球围(wéi)绕太阳的(de)方(fāng)向(xiàng)与太阳(yáng)环绕银河系的(de)方向是一致的，而另外半(bàn)年则与(yǔ)之相反。

而在(zài)6月(yuè)份(fèn)的(de)时候，地球与(yǔ)太阳的方向正好达(dá)到完(wán)全一(yī)致，这(zhè)是(shì)理(lǐ)论上(shàng)地(dì)球穿越暗物质流最快的(de)时(shí)段。而在11月份，又恰好达(dá)到了最慢值。尽(jǐn)管(guǎn)在实际(jì)的情况中(zhōng)，太阳系(xì)相对银河系的(de)平面(miàn)呈现了60度(dù)的倾(qīng)斜，但是这并不影(yǐng)响这个理论的(de)有效性。

因此科学家认(rèn)为这(zhè)可以用来解释，研究人员们(men)所观测到的(de)周期性(xìng)信号。当然也可(kě)能有其他的(de)情况，造成这种(zhǒng)年度周期(qī)信号的差异也可能是(shì)温度(dù)、湿度、土壤中(zhōng)的水分、高山上(shàng)的积雪，甚至(zhì)连意大利游客的数(shù)量也符合这个周期的规律。

所以(yǐ)，科学家(jiā)们又在南半球建立了(le)一(yī)个几(jǐ)乎相同的实验室，这里(lǐ)的季节(jié)与之前的(de)实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗(àn)物质流的运动特征和第一个实验室(shì)是一(yī)样(yàng)的。

因此，如果在这里可以得到相(xiāng)同的信号，就可(kě)以成为暗物质所存(cún)在的(de)非常有力(lì)的证据了。但(dàn)是由于这个(gè)实验室(shì)刚(gāng)刚(gāng)建成不久，所以截至(zhì)目前还无(wú)法提供相应的数据支持(chí)。另外(wài)，在2025年，NASA将会(huì)发射(shè)一台新(xīn)的望远(yuǎn)镜(jìng)，这台太空望远镜叫(jiào)做(zuò)“南希格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜(jìng)大(dà)小跟(gēn)哈勃望远镜相(xiāng)同(tóng)，但它的宽视场仪器(qì)提供的视(shì)野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太(tài)空(kōng)望远镜其中一个(gè)关键的用(yòng)途(tú)就(jiù)是(shì)探索(suǒ)暗(àn)物(wù)质背(bèi)后的(de)奥秘，对于探测的结果(guǒ)，我们(men)只(zhǐ)能拭目以待了。费(fèi)米实验室粒(lì)子天体物理中心的科学家丹琥珀(pò)和贾森(sēn)斯(sī)特芬研究发现，如(rú)果暗物质存在(zài)，它(tā)们极有可能拥有另(lìng)一(yī)种神秘的(de)效应，这种暗(àn)物(wù)质(zhì)效应，会(huì)支持(chí)宇宙当中生命的诞(dàn)生，或(huò)者说是生命进化的一个重(zhòng)要(yào)因素。

如果这一(yī)理论得到进一步的证(zhèng)实(shí)，那么遍布(bù)宇宙当中(zhōng)的暗(àn)物质会不会意味(wèi)着人类并(bìng)不(bù)孤单呢？或(huò)许在宇宙当中某个(gè)角落(luò)的行星(xīng)上，暗物质正(zhè夜黑风高什么意思含义，夜黑风高啥意思ng)在通过这(zhè)样(yàng)的(de)效应创(chuàng)造生命(mìng)。当然，这些推论的大前(qián)提是(shì)要(yào)先(xiān)找(zhǎo)到(dào)暗(àn)物质存在的(de)实际(jì)证据。那么小伙伴(bàn)们，你(nǐ)们觉得暗物质到(dào)底存不存在呢(ne)？喜欢请点赞，你的支持是我更新的(de)动力！

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