宇宙是(shì)“人为制造”的？为何会存在(zài)科(kē)学(xué)无法(fǎ)解(jiě)释的“暗物(wù)质”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找暗物质存(cún)在的(de)证据，科(kē)学家们在过(guò)去(qù)的几(jǐ)十(shí)年(nián)当中进行了超过(guò)50次的(de)长(zhǎng)期实验，但是却没(méi)有发(fā)现任何的有效证据(jù)。除了一个地方，在1687年出版的自(zì)然(rán)哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律(lǜ)，它(tā)揭示了宇宙中(zhōng)天体运动的规律。往后的几百年来，当天文学家(jiā)们发现(xiàn)某些天体运行轨道(dào)出现异常，不符合万有引力(lì)定(dìng)律的时(shí)候，他们就会知道，周围一定有(yǒu)未知的天体通过(guò)引力(lì)在摄(shè)动它的(de)轨道(dào)。比如(rú)在1846年(nián)，奥本勒维耶就通(tōng)过天(tiān)王星(xīng)运行轨道的异常，推算并且发(fā)现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥(míng)王星的发现都是(shì)应用万有(yǒu)引力定律(lǜ)所取得(dé)重(zhòng)大天文成就的例子。但是这些发现都(dōu)是在恒星系(xì)统的尺度当中，可当我(wǒ)们上升到星系或者是星(xīng)团的尺度，事情就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学(xué)家弗里茨兹(zī)威基正在(zài)研(yán)究(jiū)和(hé)测量后发星系(xì)团(tuán)的(de)质(zhì)量。这是(shì)一个由数千(qiān)个(gè)星系(xì)所组成的(de)巨大星系(xì)团(tuán)，这些星系被引力(lì)束缚在一(yī)起(qǐ)。测量星系团的质量一般会使(shǐ)用到两(liǎng)种方(fāng)法，当两种方(fāng)法结(jié)果一(yī)致，就可(kě)以确定其质量(liàng)的范围。

第一种是获得(dé)其"光度学(xué)的质量"，需要的数(shù)据是(shì)测量各个星系(xì)的光度(dù)。

第二种(zhǒng)是动力学质量的计算，是(shì)利用光谱(pǔ)红移测量星系团中的各个星(xīng)系相对于星系团的运动速度。当(dāng)测量结果出来(lái)之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量(liàng)”竟然是(shì)“光度学质量”的400倍。这意味着(zhe)，后发座星系团有(yǒu)99%的质量消失了，或者说这(zhè)99%的(de)质量并不以可见(jiàn)光(guāng)的形(xíng)式所存在，我们无(wú)法看到。最诡异的是(shì)，在测量速(sù)度的过程中，兹威(wēi)基发现(xiàn)星系团中(zhōng)很(hěn)多星系(xì)的(de)速度比理(lǐ)论上要快得多，按(àn)照牛顿的运动(dòng)学(xué)定律，仅(jǐn)靠这(zhè)些可见(jiàn)星系(xì)的质量所产生的引(yǐn)力是(shì)无法将它们(men)束缚在星系团(tuán)内的，它们早(zǎo)就应(yīng)该被抛出星系团之外了，除非(fēi)有一种(zhǒng)神(shén)秘的(de)力量在起作用，这种力(lì)量来(lái)源于某种隐形的(de)物质。

据此，兹维基(jī)提出了这样部(bù)分不(bù)可见的暗质，它不(bù)发散(sàn)光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝大部分的质量。只是当时的(de)人(rén)们对这样的一(yī)种说法不屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗物(wù)质”这个词才再一次出现(xiàn)。天文学家(jiā)维拉鲁(lǔ)宾(bīn)和肯(kěn)特福特(tè)在观测仙女座星系中的恒星运动(dòng)。理论上来说，距(jù)离(lí)中心越(yuè)远的(de)恒(héng)星(xīng)在其轨道上(shàng)的运行(xíng)速度就会越慢(màn)。但是(shì)他(tā)们(men)观测的结果却让人感(gǎn)到(dào)不可思议。

随着与(yǔ)中心(xīn)距离的增加，恒星的旋转速度几(jǐ)乎保持不变。可是根(gēn)据牛顿的(de)万有引(yǐn)力定律(lǜ)，在星系当中如果没有足够大的(de)质量来吸(xī)引它(tā)们(men)，这些外围的恒星早就(jiù)被甩到宇宙(zhòu)当中了。基于(yú)这(zhè)种现象，科学(xué)家们会使用一(yī)种相对标准(zhǔn)的方法(fǎ)来解释暗物质的存在，这种方法就是测量星系当中气(qì)体在X轴(zhóu)上距(jù)离星系中心的距离，以及在Y轴上(shàng)气体的旋转速(sù)度。如果出现异常的结(jié)果，就认为是(shì)由(yóu)暗物质的力量进入其中。

于是(shì)科学家们(men)通过(guò)射(shè)电望(wàng)远(yuǎn)镜测量了距离星系中心更远(yuǎn)距离的(de)氢(qīng)元素(sù)，发现它们(men)的旋转速度并不符合牛顿的力学(xué)定(dìng)律(lǜ)。我(wǒ)们的(de)太阳系也不(bù)例(lì)外，太阳系位于(yú)银河系的第三悬臂之上，距离银(yín)河系(xì)中心(xīn)2.6万(wàn)光年，根(gēn)据万有(yǒu)引力定律(lǜ)进(jìn)行计算(suàn)，太阳系的运行(xíng)速(sù)度应该(gāi)是(shì)160千米/秒，但实际上，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒的速度(dù)围绕银河系(xì)旋(xuán)转，这个实际速(sù)度远远大于理论速度，那么产(chǎn)生以上这(zhè)种向(xiàng)心加速度的(de)原因很可能(néng)就(jiù)是(shì)存在着一种(zhǒng)我们看不到(dào)的物(wù)质，是这些暗物质的(de)引力效应将星系聚集在了一起。

也是(shì)从(cóng)这时开始，越来越多的研(yán)究(jiū)人员开始相信(xìn)暗物质的存在。科学家(jiā)根据星(xīng)系(xì)外恒(héng)星轨道的速度，估算在(zài)星系当中暗物质的质量占(zhàn)整个(gè)星系质(zhì)量的(de)85%。但是，暗(àn)物质并不是唯一可以解释这(zhè)个(gè)现象的原因(yīn)。在一项新(xīn)的研究当中，科学(xué)家们(men)发现，几乎没有引(yǐn)力效应(yīng)的遥远(yuǎn)恒星之间，也会出现速度上的微(wēi)小差异。另外，天(tiān)文学家还(hái)发(fā)现了一个反常(cháng)的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系(xì)距离地球(qiú)大(dà)约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河系不多，但是星(xīng)系当中存(cún)在的恒星数量却只有银(yín)河系的千分之一。

所以在理(lǐ)论上，该星(xīng)系必须存在(zài)暗物质，否则就会分崩离析。但(dàn)是(shì)科学家(jiā)获利指数计算公式 获利指数和现值指数一样吗们使用最先进的望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)对(duì)其进行了40个小时的详细测量(liàng)之后，发现星系中的恒星运动(dòng)是可以用正常的物质和力学定(dìng)律来解释(shì)的。那么(me)又有人提出(chū)，也许该(gāi)星系的暗物质，已经被附近的(de)另(lìng)一个大星系剥(bō)离(lí)了。奇(qí)怪的是，它的附近没有任何(hé)星系(xì)存在。造成这些现象(xiàng)的除了暗物质的假(jiǎ)说之外，另一种可能(néng)就是人类对引力(lì)的理解还不够全面(miàn)，引力很可能在(zài)不(bù)同(tóng)尺度空(kōng)间中的工作方式是不同的，这意味着在(zài)行星系尺度中的天体会沿(yán)着它们的轨道，按照我们(men)所理解的方式运动。但是上升到星系(xì)和星团(tuán)的尺(chǐ)度，引力之间的相(xiāng)互作用则(zé)是不同(tóng)的方式。对于在星系团之间的相(xiāng)互(hù)作用，科学家(jiā)还引入了外(wài)部场效应(yīng)的概念，指的是(shì)在(zài)数百(bǎi)万光年的规模上(shàng)，巨大(dà)的质量之(zhī)间(jiān)会(huì)产(chǎn)生对彼(bǐ)此(cǐ)特(tè)殊的(de)效果(guǒ)，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德(dé)理论(lùn)。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意(yì)味着(zhe)我们需要对现在的物理定律进行修正，这些发现(xiàn)也让很多人认(rèn)为(wèi)暗物质假说(shuō)理论(lùn)就此(cǐ)终结。但是在宇(yǔ)宙当(dāng)中还有(yǒu)关于暗物质(zhì)存(cún)在的其他的理论(lùn)证据，这些理论证据是蒙德(dé)理论所(suǒ)没法(fǎ)解释(shì)的“引力透镜”。

径向(xiàng)距离(lí)为37亿(yì)光年的子(zi)弹星系团，由(yóu)两个碰(pèng)撞(zhuàng)的星(xīng)系团所组(zǔ)成，类似这样的星团，它(tā)们(men)大部分的普通质量都在(zài)星(xīng)系的气体(tǐ)当(dāng)中(zhōng)。当星团以1000万公(gōng)里/小时发生碰撞的(de)时(shí)候，星际气体(tǐ)的相互作用就会导致温度(dù)的急剧升高，速度大幅降低。所以在(zài)理(lǐ)论上，在碰撞(zhuàng)之后(hòu)，子(zi)弹(dàn)星(xīng)系(xì)团大(dà)部分的质量将位于(yú)所(suǒ)有这(zhè)些(xiē)气体所在的中间(jiān)区域。那么我们通过什么来验(yàn)证(zhèng)它的质(zhì)量区(qū)域到底是不是集中(zhōng)在中间呢？前(qián)不久，詹姆斯(sī)韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第(dì)一张全彩的高清(qīng)照片(piàn)，在照(zhào)片中我(wǒ)们可以明显地(dì)看(kàn)到很多星系似乎被(bèi)拉伸产生了巨大(dà)的形变。其实(shí)这些星系(xì)本身并不是真的被扭曲(qū)了，也不是韦(wéi)伯望(wàng)远镜出了(le)什(shén)么问题，而是这(zhè)样极(jí)遥远的(de)天(tiān)体和我们地球上的观测(cè)者之间。被(bèi)一个质量超级巨大的天体(tǐ)遮挡，这个超大质量的东(dōng)西的引力，会(huì)使身后更遥远星系的光都发生了扭曲。这(zhè)个现象(xiàng)就(jiù)是(shì)引力透镜效应(yīng)。这个巨大(dà)的天体可能是超大质量的黑洞(dòng)或者是暗物(wù)质(zhì)。

所以当人们对子弹(dàn)星系团观测的时候，发现它的大(dà)质量区域并不是在中间，而是在(zài)两侧。所以最好的(de)解释方法就是(shì)当星团发(fā)生全(quán)部的碰撞(zhuàng)时，可被观测到的质量(liàng)气体被卡在了(le)中间，暗物(wù)质则直接(jiē)通过(guò)了(le)这个区(qū)域，并(bìng)在两边形成了引(yǐn)力透镜。对子弹星系团的引力透镜(jìng)研究(jiū)也被认为是暗物质(zhì)存(cún)在的(de)迄今为止最好的理论证据。

除(chú)此之外，还有来自宇宙当中(zhōng)最古(gǔ)老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸开始(shǐ)，38万年之后，可见光终于可以畅通无阻(zǔ)地穿越(yuè)在宇宙当(dāng)中了。经过了130多(duō)亿年之后，这(zhè)些(xiē)光在(zài)宇宙(zhòu)空间背景上留下了各相同性(xìng)的微(wēi)波(bō)辐射。其(qí)中红(hóng)色(sè)的部分(fēn)表示(shì)温度较高(gāo)的区域，蓝(lán)色则表示(shì)相对较冷的区域，但实际上它们之间的温差只有万分之一。

科学家们通过对前景背景分离(lí)后(hòu)的二值图像(xiàng)进行连通域提(tí)取和(hé)标记之后(hòu)发现，如(rú)果宇宙当中(zhōng)没有暗物(wù)质，图(tú)形(xíng)看起来不应(yīng)该是这样的，而随着暗物质的增加，一(yī)些峰(fēng)值(zhí)的幅度会减(jiǎn)小，才(cái)变得看起来(lái)“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微波背景辐射的测量(liàng)值(zhí)，我(wǒ)们需要(yào)的(de)暗物质大约是普通物质的5倍。这(zhè)个数字(zì)与解释星系当中恒星运(yùn)动所需要的暗物质比例是一致的。这就意(yì)味着(zhe)。

用(yòng)了一(yī)个简单的(de)理论(lùn)框架(jià)，就(jiù)很(hěn)好地解释了很多不(bù)同的观(guān)测(cè)结果。而(ér)暗物质的本质就(jiù)是宇宙当中存在着某(mǒu)种类(lèi)型的粒子，它们(men)不(bù)参与任何其他的电磁作用，只通过引(yǐn)力来相互(hù)作用。所以(yǐ)如果能够找到(dào)这种粒子(zi)的存在，就相当于(yú)找到了暗物质存在的实(shí)际证据。这种粒子到底(dǐ)是什么？科(kē)学家们已(yǐ)经提出了数十种的假想目标，而要寻找这些不(bù)同的目标粒子所需要(yào)的实验方式也不相(xiāng)同。在过(guò)去的几十年(nián)当中，人(rén)类为了(le)寻找这些看不见、摸不到(dào)，几乎(hū)不会与常(cháng)规物质相互作用(yòng)的“暗物质”，科学家们已经进(jìn)行了(le)超过50次的实验，却没有任何实质性的发现，除了一个地方(fāng)，意大(dà)利的格兰(lán)萨索山，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处的地(dì)下(xià)矿井当中，藏着地球上最大的(de)地学实验室，这(zhè)个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三(sān)层楼高的探测器，一(yī)直致力于寻找暗物质粒子的周期性震荡(dàng)。

自1997年以来，这里的科学(xué)家声称(chēng)观测到了某种信(xìn)号。经(jīng)过了(le)20多年(nián)的数据收集，人们(men)发现了一个(gè)有(yǒu)趣的事情。探测率会(huì)在每年的6月(yuè)份(fèn)达到峰值，然(rán)后(hòu)在11月降到最低，而(ér)且在(zài)20年当中每年都是一(yī)样。一些科学(xué)家认为这可能是人类发现暗物质的第一个直(zhí)接证据。

但是为(wèi)什么暗物质会产生(shēng)周期性(xìng)的年(nián)度(dù)信号呢(ne)？刚才我们讲(jiǎng)了太(tài)阳系正(zhèng)在以220公里(lǐ)/秒的速度围绕着银河系进行移(yí)动(dòng)，那么如果暗(àn)物质存在(zài)宇宙当中，这意味着(zhe)我(wǒ)们也(yě)在以这样的速度在(zài)穿越着(zhe)暗物质流，这个过(guò)程(chéng)中会产生(shēng)相应的振荡，同(tóng)时(shí)地球又以30公里/秒的速度(dù)围绕太阳进行旋转。所以有(yǒu)半年的时(shí)间，地球围绕太阳的方向与太(tài)阳环(huán)绕银(yín)河系的方(fāng)向是一致的，而另外半年则与(yǔ)之相反。

而在6月(yuè)份(fèn)的时候，地球与(yǔ)太阳的方向正好(hǎo)达到(dào)完全一致，这(zhè)是理(lǐ)论上地(dì)球穿(chuān)越暗(àn)物(wù)质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到了(le)最慢值。尽管在(zài)实际的(de)情况中，太阳系相对银河系的平(píng)面(miàn)呈现了60度的倾(qīng)斜，但是这(zhè)并不影响这个理论的有效性。

因此科学(xué)家认(rèn)为(wèi)这可以(yǐ)用(yòng)来解释，研(yán)究人员们所(suǒ)获利指数计算公式 获利指数和现值指数一样吗观测(cè)到的周期性信(xìn)号。当(dāng)然也可能有(yǒu)其他(tā)的情况，造成(chéng)这种年度周期信号的差异也可(kě)能(néng)是(shì)温(wēn)度(dù)、湿度、土壤中的水分、高山(shān)上的积雪(xuě)，甚至连意大(dà)利游客(kè)的(de)数量也符(fú)合这个周期的规律。

所以，科学家们又在(zài)南半球(qiú)建立(lì)了一(yī)个几乎相同的实验(yàn)室，这里的季(jì)节(jié)与之前的实验(yàn)室(shì)正好相(xiāng)反，而在这里，地球穿过暗物质流的(de)运动特(tè)征和第一个(gè)实验(yàn)室是(shì)一样(yàng)的。

因此(cǐ)，如果在(zài)这(zhè)里可以得到相同(tóng)的信号，就可以成(chéng)为(wèi)暗物质(zhì)所存在的非常有力的证据了。但是(shì)由(yóu)于这个实验(yàn)室刚刚建(jiàn)成不久，所以截至目前还无(wú)法提供相应的数(shù)据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太空望远镜叫做(zuò)“南(nán)希格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜(jìng)大小跟哈勃望远镜相同，但它(tā)的(de)宽视场仪器提供的视野是哈勃(bó)红外仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗(luó)曼太空(kōng)望远(yuǎn)镜其中一个关键的用途就是探索(suǒ)暗(àn)物质背后的奥秘(mì)，对于探测的结果，我们只能拭目以(yǐ)待了。费米实验室粒子天体(tǐ)物(wù)理中(zhōng)心的科(kē)学家丹琥珀(pò)和贾森(sēn)斯特(tè)芬研(yán)究发(fā)现，如(rú)果暗物质存(cún)在，它们极有可能(néng)拥有另一种神秘的(de)效应(yīng)，这种暗物质效(xiào)应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说是生命进(jìn)化(huà)的一个重要因素(sù)。

如(rú)果这一理论(lùn)得到进一(yī)步的证实，那么遍布宇宙当中(zhōng)的暗物(wù)质(zhì)会不会意(yì)味着人类并不孤单呢？或(huò)许在宇宙(zhòu)当中某个角落的(de)行星上，暗物(wù)质正在通过这样的效应创(chuàng)造生命(mìng)。当然(rán)，这些推(tuī)论的大前提(tí)是要先(xiān)找到(dào)暗物质存在的(de)实际(jì)证据(jù)。那(nà)么小伙伴们，你们觉得(dé)暗物(wù)质到底存不(bù)存在呢？喜欢请点赞，你的(de)支(zhī)持是我更新的(de)动力(lì)！

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