宇(yǔ)宙是“人为制造”的？为何会存(cún)在(zài)科学无(wú)法解释的“暗物(wù)质”？暗(àn)物质(zhì)又究竟是什么？人类(lèi)为(wèi)了寻找暗物质存在的(de)证(zhèng)据，科学(xué)家们在(zài)过去的(de)几(jǐ)十(shí)年当中(zhōng)进行了超过50次的(de)长期(qī)实验，但是(shì)却没(méi)有发现(xiàn)任何的有效证据。除了一个地方，在1687年出(chū)版的自然哲学数学原理一书中，埃萨克牛(niú)顿发表了万有引(yǐn)力定律，它(tā)揭(jiē)示了宇宙中天体(tǐ)运动(dòng)的规律。往后的几百(bǎi)年来，当(dāng)天文学家(jiā)们发(fā)现某(mǒu)些天体运行(xíng)轨道(dào)出现异常(cháng)，不符合万有引(yǐn)力定律的(de)时候，他们就会(huì)知道，周(zhōu)围一定有未知的(de)天体通过引力在摄动它的轨道(dào)。比如(rú)在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行轨道的异常，推算并且(qiě)发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发(fā)现都(dōu)是应用万有引力定律所取得重大天(tiān)文成(chéng)就的例(lì)子。但是这些发现都是在(zài)恒星系统(tǒng)的尺度当(dāng)中，可当(dāng)我们上(shàng)升(shēng)到星系或(huò)者是星团的尺度，事情就(jiù)开始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗里茨兹威基(jī)正在研究和测量后发(fā)星系团的质(zhì)量。这是(shì)一(yī)个(gè)由数(shù)千(qiān)个星系所(suǒ)组成的巨大星系团，这些星系被引力束缚(fù)在一起。测量星系团的质量(liàng)一(yī)般会使用到(dào)两种方法，当(dāng)两种方法结(jié)果一致，就可以确定其质量的范(fàn)围。

第一种(zhǒng)是获得其"光度学的质量"，需要的数据是测量各个星系的光度。

第二种是动力(lì)学质量(liàng)的计算，是利用(yòng)光谱红移测(cè)量星系团中的各个星系相对(duì)于星系(xì)团的运动速度。当测(cè)量结(jié)果(guǒ)出来(lái)之后，兹威(wēi)基彻底懵了，“动(dòng)力学(xué)质量(liàng)”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座(zuò)星(xīng)系团有(yǒu)99%的质量(liàng)消失了，或者(zhě)说(shuō)这99%的质量并不以可见光的(de)形式所存在，我们无法(fǎ)看到。最(zuì)诡异的是，在测量速(sù)度的过程(chéng)中(zhōng)，兹威基发现(xiàn)星系团中很(hěn)多(duō)星系(xì)的(de)速度比理论上要快得多，按照(zhào)牛顿的(de)运(yù西安市城六区是哪几个n)动学定律，仅靠这些(xiē)可见(jiàn)星系的质量所产生的引(yǐn)力(lì)是无法将它们束缚在星系团(tuán)内的，它们(men)早就应该(gāi)被抛出星系团之(zhī)外(wài)了，除非有一种神(shén)秘的力量在起作用，这(zhè)种(zhǒng)力量来源于(yú)某种隐形的物(wù)质。

据此，兹维基提出了这样(yàng)部分不可见的暗(àn)质，它不发散(sàn)光、吸光、反射(shè)光，但是它们(men)却占据着宇宙中绝(jué)大部分的质量(liàng)。只是当(dāng)时(shí)的人们对这样的一种说(shuō)法不屑一(yī)顾。

直到(dào)40年之后，“暗(àn)物质”这(zhè)个词才再一次(cì)出现。天文学家维拉(lā)鲁宾和(hé)肯特福特在(zài)观测仙女座星系中的恒星运动。理论上来说，距离中心越(yuè)远的恒星在其(qí)轨道上的运(yùn)行速度就(jiù)会越慢。但是他(tā)们观测的结果却让人(rén)感到不可思议。

随着与中心距离的(de)增加，恒星的旋(xuán)转速度几乎保持不变。可是根据(jù)牛顿的万有引力定律，在星系当中如果(guǒ)没有(yǒu)足够大的质量来吸引它们，这些外围的恒(héng)星早就被甩到宇宙当中了。基于(yú)这种现象(xiàng)，科(kē)学家(jiā)们会(huì)使用一种相对标(biāo)准的方法来(lái)解释暗物质(zhì)的存在，这种方法(fǎ)就(jiù)是测量星系当(dāng)中气(qì)体(tǐ)在X轴上距离星系中心的(de)距离，以及在Y轴(zhóu)上(shàng)气体的旋(xuán)转速度。如果(guǒ)出现异常的结果，就(jiù)认(rèn)为是由(yóu)暗物质的力(lì)量进入(rù)其中。

于是科学家(jiā)们通过射电望远镜(jìng)测量(liàng)了距离星系中心更远距离的氢元(yuán)素，发现(xiàn)它们的(de)旋转速度并不符合牛顿的力学(xué)定律。我们(men)的太阳系也(yě)不(bù)例(lì)外，太阳(yáng)系位于银河系(xì)的第三悬臂之上，距离(lí)银河(hé)系中心2.6万光(guāng)年，根据(jù)万有引力定律进行计算，太(tài)阳(yáng)系的运行速度应该是160千米/秒(miǎo)，但(dàn)实际(jì)上(shàng)，太(tài)阳系正在以(yǐ)220千米/秒的速度围绕银河(hé)系旋转，这个实际(jì)速度远(yuǎn)远大于理论速度，那(nà)么产生以上这种(zhǒng)向心加速度的原(yuán)因很可能就(jiù)是存在着(zhe)一(yī)种我们看不(bù)到的物质，是这些暗物质的引力效应将星系聚集(jí)在(zài)了一起。

也是从这时开始，越来越多(duō)的研究人(rén)员开(kāi)始相(xiāng)信暗物质(zhì)的存在。科学家根据星系(xì)外恒星轨(guǐ)道的速度，估(gū)算(suàn)在星系(xì)当中暗物质的质量占整(zhěng)个星系质量的85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯一可以解释这(zhè)个(gè)现象的原因。在一(yī)项(xiàng)新的研究当(dāng)中(zhōng)，科学家们发现，几(jǐ)乎没有引力效(xiào)应的遥远恒星之间，也会出现速(sù)度上的微小差异(yì)。另(lìng)外，天文学家还发(fā)现了一(yī)个反常的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系距离(lí)地球大约2.5亿光年(nián)，大小和(hé)银河系不(bù)多，但是星系(xì)当中存在(zài)的恒星(xīng)数量却只有(yǒu)银河系的千分之一。

所以(yǐ)在理(lǐ)论上，该(gāi)星系必须存在暗物质，否则就会分崩(bēng)离析(xī)。但是科学家们使(shǐ)用最先(xiān)进的望远镜对(duì)其进(jìn)行了40个小时的详(xiáng)细测(cè)量之后，发现星系中的恒星运动是可(kě)以用正(zhèng)常的物质和力(lì)学定律来解释的(de)。那么又有人提出(chū)，也许该星系的暗物质，已经被附近(jìn)的另一个大星(xīng)系(xì)剥离了。奇怪的是，它的(de)附近没有任(rèn)何星系存在。造(zào)成(chéng)这些现象的(de)除了暗物质的假说之外，另一种可能(néng)就(jiù)是人(rén)类对引力(lì)的理解(jiě)还不够全面，引力很可能在(zài)不(bù)同尺(chǐ)度空间中(zhōng)的(de)工作方(fāng)式是不同(tóng)的(de)，这(zhè)意味(wèi)着(zhe)在行星系尺度中的天体会沿着它们的轨道，按照我(wǒ)们所(suǒ)理(lǐ)解的方式运(yùn)动。但是(shì)上(shàng)升到(dào)星系(xì)和(hé)星团的尺度，引力之间的(de)相互作用(yòng)则是不(bù)同的(de)方式。对于在星系团之间的(de)相互(hù)作用(yòng)，科学家(jiā)还引入(rù)了(le)外(wài)部场效应的概念，指的是在数百万(wàn)光年的规(guī)模上，巨大的质(zhì)量之间会(huì)产生对彼此特殊的效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理(lǐ)论。如果(guǒ)MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)成立(lì)，这意味着我(wǒ)们需要对现在(zài)的(de)物理定律进行修正，这(zhè)些发现也让很多人认(rèn)为暗物质(zhì)假(jiǎ)说理论就(jiù)此终结。但是在宇宙当中还有关于暗(àn)物质存在(zài)的其他的(de)理论证(zhèng)据，这些理论证据是(shì)蒙(méng)德理论所没法(fǎ)解释的(de)“引力透(tòu)镜”。

径(jìng)向距离为(wèi)37亿光年的子弹星(xīng)系团，由两个碰(pèng)撞的星系(xì)团所组成，类似这样的星(xīng)团(tuán)，它们大(dà)部分的普(pǔ)通质量都在星系的气体当中。当星团以1000万公(gōng)里/小(xiǎo)时发生碰(pèng)撞的时候，星际(jì)气体的相互作用(yòng)就会导致(zhì)温度(dù)的(de)急剧升高(gāo)，速度大幅降(jiàng)低。所以在理论(lùn)上，在碰(pèng)撞(zhuàng)之后，子弹(dàn)星系团大部分的质量(liàng)将(jiāng)位于所有(yǒu)这些(xiē)气体所在(zài)的中间区域。那(nà)么我们通过什么来验证(zhèng)它(tā)的质量区(qū)域到底(dǐ)是不是集中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯(bó)太(tài)空望远镜传回(huí)了(le)宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)第(dì)一张(zhāng)全彩的高(gāo)清照片，在照(zhào)片中我们可以明显地看到很多星系似乎被拉伸产生了巨大的形变。其实这(zhè)些星系本身(shēn)并不是真的被扭曲了，也(yě)不是韦(wéi)伯望远镜出(chū)了什么问题，而是这样极遥(yáo)远的天体和我们地(dì)球上的观测者之间。被一个质(zhì)量(liàng)超级巨大的天体遮挡，这个超(chāo)大(dà)质量(liàng)的东(dōng)西的引力，会(huì)使身后更(gèng)遥远星系(xì)的光都发生了扭曲。这个现象就是引力透镜(jìng)效应(yīng)。这个巨(jù)大(dà)的(de)天体可能(néng)是超大(dà)质(zhì)量的黑(hēi)洞(dòng)或者(zhě)是暗物质。

所以当人们对子弹星(xīng)系团观测(cè)的时候，发(fā)现它的大质量(liàng)区域并不(bù)是(shì)在中间，而(ér)是(shì)在(zài)两侧。所以最好的解释方法(fǎ)就是当星(xīng)团发生全部的碰撞时(shí)，可被观测(cè)到的质(zhì)量气体被卡在(zài)了(le)中间，暗物质则(zé)直(zhí)接通(tōng)过(guò)了这个(gè)区(qū)域，并(bìng)在(zài)两边(biān)形(xíng)成(chéng)了引(yǐn)力(lì)透镜。对子弹星系团的引力透镜研究也被认为是暗物(wù)质存在的迄今为止最好的理(lǐ)论证据。

除(chú)此之外，还有来自宇(yǔ)宙当中最古老的光(guāng)。从宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终于(yú)可以畅(chàng)通(tōng)无阻地穿越(yuè)在(zài)宇宙当中了(le)。经过了(le)130多亿(yì)年之后(hòu)，这些光在宇(yǔ)宙空间背景上留下了各相同性的(de)微波辐射。其中(zhōng)红色的部分表(biǎo)示温度较高的区域(yù)，蓝(lán)色则表示(shì)相对较冷(lěng)的区域，但实际(jì)上(shàng)它们(men)之间的温差只有万分之(zhī)一。

科学家(jiā)们(men)通过对前(qián)景背景(jǐng)分离后的二值图像(xiàng)进行连通(tōng)域提取和标记之后发现，如果宇宙当(dāng)中没有(yǒu)暗物质，图形(xíng)看起来(lái)不应该是这样的，而随(suí)着暗物质的(de)增加，一(yī)些峰值的幅度会减小，才变(biàn)得(dé)看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐(fú)射(shè)的测量值(zhí)，我们需要(yào)的(de)暗物质大约是普通物质的(de)5倍(bèi)。这个数字与解(jiě)释(shì)星系(xì)当中恒星运动(dòng)所需要的暗物(wù)质(zhì)比例(lì)是(shì)一致的。这(zhè)就意(yì)味着。

用了一个(gè)简单的理论框(kuāng)架，就(jiù)很好地解释了很多不同的观测(cè)结果。而暗物质(zhì)的本质(zhì)就是(shì)宇(yǔ)宙当中存在着某种类型的粒子，它们不参与任何其(qí)他西安市城六区是哪几个的电磁作用，只(zhǐ)通过引力来相互(hù)作用。所以如果能够找到这种粒子的存在，就相(xiāng)当(dāng)于(yú)找(zhǎo)到了暗(àn)物质存在的实际(jì)证据。这种粒子到(dào)底是什么？科学家们已经提(tí)出了数十种的假(jiǎ)想目(mù)标，而(ér)要寻找(zhǎo)这些不(bù)同(tóng)的(de)目标粒子所(suǒ)需要(yào)的实验方式也不(bù)相同。在(zài)过(guò)去的(de)几(jǐ)十年当中(zhōng)，人类为(wèi)了寻找这些看(kàn)不见、摸不到(dào)，几乎(hū)不(bù)会(huì)与常规物质(zhì)相互作用的“暗物质(zhì)”，科(kē)学家(jiā)们已经(jīng)进(jìn)行了超(chāo)过50次的实验(yàn)，却没有(yǒu)任(rèn)何实质性的发现，除了一个地方，意(yì)大利的格(gé)兰(lán)萨索山，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉。

在(zài)山下1400米(mǐ)处的地下矿井当中，藏着地球上最大的地学实验室，这(zhè)个实验(yàn)室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高的探测器，一直(zhí)致力于(yú)寻找暗(àn)物质粒子的周期性(xìng)震荡(dàng)。

自1997年以来，这里(lǐ)的科学家声称(chēng)观测到了(le)某种(zhǒng)信(xìn)号。经过了20多(duō)年的数据收(shōu)集，人们发(fā)现(xiàn)了一个有趣(qù)的事(shì)情。探测率会在(zài)每年的6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而(ér)且在20年(nián)当中每(měi)年都(dōu)是(shì)一样。一(yī)些科学家认为这可能是人类发现暗物质的第一个(gè)直接(jiē)证(zhèng)据(jù)。

但是(shì)为什么暗(àn)物质会(huì)产生周期性的年度信(xìn)号呢？刚才(cái)我(wǒ)们讲了(le)太(tài)阳(yáng)系正在以(yǐ)220公里(lǐ)/秒的速(sù)度围绕着银河系进行移动，那么如(rú)果暗物(wù)质存在宇宙当中(zhōng)，这意味着我们也在以这样的速度在穿越着暗物(wù)质流(liú)，这个过程中会产生相应的振(zhèn)荡，同时地(dì)球又以30公里/秒的速度围(wéi)绕(rào)太阳进行旋转。所以有半年的(de)时间，地球围(wéi)绕太阳的(de)方向与太阳环绕银(yín)河(hé)系的方向是(shì)一(yī)致的，而另外半年(nián)则与之相反。

而在6月份(fèn)的时候(hòu)，地球与太(tài)阳的方向正好达到完(wán)全(quán)一致，这(zhè)是理论上(shàng)地球穿越暗物质(zhì)流最快(kuài)的时段(duàn)。而在(zài)11月份，又(yòu)恰好达到了最慢值。尽(jǐn)管在实际的情况(kuàng)中(zhōng)，太阳(yáng)系相对银河系的平面(miàn)呈(chéng)现(xiàn)了(le)60度的倾斜，但是这并(bìng)不影(yǐng)响这个理(lǐ)论的有效性。

因此科学家认为这可以用来解释，研究(jiū)人员们所观测(cè)到的周期性信号。当然也(yě)可能有其他的情(qíng)况，造(zào)成这种(zhǒng)年度周期信号的差(chà)异也可(kě)能是温度(dù)、湿度、土壤中的(de)水分、高山(shān)上的积雪，甚至连(lián)意(yì)大(dà)利游客的数(shù)量也(yě)符(fú)合这个周期的(de)规律。

所以(yǐ)，科学(xué)家们(men)又在南(nán)半球建立了(le)一个几乎相同的(de)实验(yàn)室，这里的季(jì)节(jié)与之(zhī)前的(de)实验室正好相反，而(ér)在(zài)这里，地球穿过暗物质(zhì)流(liú)的运动特征和第一个实(shí)验(yàn)室是一样的。

因此，如果在这里可以(yǐ)得到(dào)相同的(de)信号(hào)，就可(kě)以成为暗物质所存(cún)在(zài)的(de)非常有力的证据了。但是由(yóu)于这个实验室(shì)刚刚建成(chéng)不久(jiǔ)，所以截至目前还无法提供相应的(de)数据支(zhī)持。另外，在(zài)2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新(xīn)的望远镜，这台(tái)太(tài)空望远镜叫做“南希(xī)格雷斯(sī)罗曼”，它的主镜(jìng)大(dà)小跟哈勃望远镜相同，但(dàn)它(tā)的宽视场仪器提供的视野是哈(hā)勃红(hóng)外(wài)仪(yí)器的100倍(bèi)。南(nán)希格雷斯(sī)罗曼太空望远镜(jìng)其中(zhōng)一(yī)个关键的用途就是探索暗物(wù)质背(bèi)后(hòu)的奥秘(mì)，对(duì)于探测(cè)的(de)结果，我们只能(néng)拭目以待了。费米(mǐ)实(shí)验室(shì)粒子天体物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯(sī)特芬研(yán)究(jiū)发现，如果暗物质(zhì)存在，它(tā)们极有可能拥有另一种神秘的效应，这种暗物(wù)质(zhì)效(xiào)应(yīng)，会支持宇宙当(dāng)中(zhōng)生命的诞生(shēng)，或者说(shuō)是生命进化(huà)的(de)一个重要因素(sù)。

如果这一理论得到进(jìn)一步的证实，那么遍布宇宙当(dāng)中(zhōng)的(de)暗(àn)物质会不(bù)会意味着人类并不孤(gū)单呢？或许在宇宙当中某个(gè)角落(luò)的行星上，暗(àn)物质正在通过这样的效(xiào)应创造生命。当然，这些推论(lùn)的大前提是要先找(zhǎo)到暗物(wù)质存在(zài)的实际(jì)证据。那么小伙(huǒ)伴(bàn)们，你们觉得暗物质到底存不存在呢(ne)？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力(lì)！

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