宇宙是“人为制造”的？为何会存在科(kē)学(xué)无法解释的(de)“暗物质”？暗物质(zhì)又(yòu)究(jiū)竟是什(shén)么？人类为了(le)寻找暗(àn)物质存在的证据，科学(xué)家们(men)在过去(qù)的(de)几十年当(dāng)中(zhōng)进(jìn)行了超过50次(cì)的长期实验(yàn)，但(dàn)是(shì)却(què)没(méi)有发现任何的有效证据。除了一个地方，在1687年出版(bǎn)的自然哲学数(shù)学原理一书中，埃萨克牛顿(dùn)发表了(le)万有引力(lì)定律，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往(wǎng)后的几(jǐ)百年来，当天文学家们发现(xiàn)某些天体运行(xíng)轨(guǐ)道出现(xiàn)异常，不符合万(wàn)有引力定律的时候，他们就会知道，周围一(yī)定有未知的天体通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就(jiù)通过天王星运行轨道的异(yì)常，推算并且发现了(le)海王星的存在(zài)。另外，哈雷彗星(xīng)、冥(míng)王(wáng)星的(de)发现都是应用万有引力定(dìng)律(lǜ)所取得重大天文成就的例子。但是这(zhè)些(xiē)发现都是(shì)在恒星系(xì)统的尺度当中，可当我们上升到星系或者是星团的尺度，事情就(jiù)开始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的(de)物理(lǐ)学(xué)家弗里(lǐ)茨兹威基正在研究和测量后发星系团的质量。这(zhè)是一(yī)个由数千个(gè)星系所(suǒ)组成(chéng)的巨(jù)大(dà)星系团，这些(xiē)星系被引力束缚在一起。测量(liàng)星系团的质量一(yī)般(bān)会使用到两种方法，当(dāng)两种方法结(jié)果一致(zhì)，就可以确定其质量的范围。

第一种是(shì)获得其"光度学的质量"，需要(yào)的数据(jù)是测量各个星系的光(guāng)度。

第二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)各个星系相对(duì)于星(xīng)系团(tuán)的运动(dòng)速(sù)度。当(dāng)测量(liàng)结果出来之后，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度(dù)学质量(liàng)”的400倍。这意味(wèi)着，后发(fā)座星(xīng)系团有99%的质量消失了，或(huò)者(zhě)说这99%的(de)质量并不以(yǐ)可(kě)见(jiàn)光的形式(shì)所(suǒ)存在，我(wǒ)们(men)无法(fǎ)看(kàn)到。最诡异的是(shì)，在测量速度的(de)过(guò)程中，兹威基发现星系团中很多星(xīng)系的速度比理论上要快得多(duō)，按照牛顿的运动(dòng)学定律，仅靠(kào)这些可见星系的质量所(suǒ)产生的引力是无法将它们束缚在星系团内的(de)，它们(men)早(zǎo)就应(yīng)该(gāi)被抛出星系团之(zhī)外了(le)，除非有一种(zhǒng)神(shén)秘(mì)的力量在起作用，这(zhè)种力量(liàng)来源(yuán)于某种隐(yǐn)形的(de)物质。

据(jù)此(cǐ)，兹(zī)维基提(tí)出了这样部分不可见的(de)暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却占(zhàn)据着宇宙中绝大部(bù)分的(de)质量。只是当时(shí)的人们对这(zhè)样的一种(zhǒng)说(shuō)法不(bù)屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗物质”这个词才再一次出(chū)现。天(tiān)文学家维拉(lā)鲁宾和肯特福特在观测仙(xiān)女座(zuò)星系中(zhōng)的恒星bjd娃娃是用什么做的 bjd娃娃可以一起睡吗(xīng)运(yùn)动。理论上来说，距离中(zhōng)心越远的(de)恒星(xīng)在其轨道上的运行(xíng)速度就会越慢。但是(shì)他(tā)们观测的结果(guǒ)却让人感到不可思(sī)议。

随(suí)着与中心距离(lí)的增(zēng)加，恒星的旋转(zhuǎn)速度(dù)几乎保持(chí)不变。可是根(gēn)据牛顿的万有引力(lì)定(dìng)律(lǜ)，在星(xīng)系(xì)当(dāng)中(zhōng)如果没有足够(gòu)大(dà)的质量来吸引它们(men)，这些外围的恒(héng)星早就被甩到宇(yǔ)宙当中(zhōng)了(le)。基(jī)于(yú)这种现象，科(kē)学家们(men)会使用一种相对(duì)标准的方法来解释暗物(wù)质的存在，这(zhè)种方法就是(shì)测量星(xīng)系当中气体在X轴上距离星(xīng)系中(zhōng)心的(de)距离，以及(jí)在Y轴(zhóu)上气(qì)体的旋转(zhuǎn)速度。如(rú)果(guǒ)出现异(yì)常的(de)结果，就(jiù)认(rèn)为是由(yóu)暗物(wù)质的力(lì)量进入(rù)其中。

于是科(kē)学家们通(tōng)过射电(diàn)望远镜测(cè)量了距(jù)离星(xīng)系(xì)中心(xīn)更远(yuǎn)距(jù)离(lí)的(de)氢元素，发现它们的旋转速度并(bìng)不符合牛(niú)顿的力学定律。我(wǒ)们的(de)太阳(yáng)系也不例外，太(tài)阳(yáng)系位(wèi)于银河(hé)系(xì)的第(dì)三悬臂之上，距(jù)离银(yín)河系(xì)中心2.6万(wàn)光年，根据万有引力定律(lǜ)进(jìn)行计算，太阳(yáng)系的运行(xíng)速(sù)度应该(gāi)是160千米/秒，但实际上，太阳系(xì)正在以220千米(mǐ)/秒的速度围绕(rào)银河(hé)系(xì)旋转，这个(gè)实际速度远远大于理论(lùn)速度，那么产生以上这(zhè)种向心加速度的原因(yīn)很可能就是存(cún)在着一种我们看不到的物质(zhì)，是这些暗(àn)物质的引力效应将(jiāng)星系聚集在了一起(qǐ)。

也是(shì)从这时开始，越(yuè)来越多的研究人员开始相信暗物质的(de)存在(zài)。科学家根据星系外恒星轨(guǐ)道(dào)的(de)速度，估算在星系当(dāng)中暗物质的质量占整个星(xīng)系质量的85%。但是，暗物质并(bìng)不是(shì)唯一(yī)可以(yǐ)解释这个现象的(de)原因。在一项新的研究当中，科学家们发(fā)现(xiàn)，几乎没有(yǒu)引力效应的(de)遥远恒星之间，也会出现(xiàn)速度上的微小差(chà)异。另外，天文学家(jiā)还发现了一个(gè)反常的(de)星系，叫(jiào)做Agc114905。这(zhè)个星系距离地球(qiú)大约2.5亿(yì)光年，大小(xiǎo)和银河(hé)系(xì)不多，但(dàn)是星系当(dāng)中存在的恒(héng)星数量却只有银河系的(de)千分(fēn)之一。

所(suǒ)以(yǐ)在理论上，该(gāi)星系必须存(cún)在暗物(wù)质，否则就会分(fēn)崩离析。但(dàn)是科学家们使(shǐ)用最(zuì)先(xiān)进的望(wàng)远镜对其进行(xíng)了40个小时的详细测量之后，发现星(xīng)系中的恒星运(yùn)动是可以用正常(cháng)的物质和力学定律来解释(shì)的。那么(me)又有人提出，也许该(gāi)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(shì)，它的附近没有任何星系存在。造成这些(xiē)现象的除了暗物质的假说之外，另(lìng)一(yī)种可(kě)能就是人类对引力的理解还不(bù)够全面，引力很可能(néng)在不同尺(chǐ)度空间中的工作方式是不(bù)同的，这意味着在行(xíng)星系(xì)尺度(dù)中(zhōng)的天(tiān)体会沿着它们的(de)轨(guǐ)道，按照我们(men)所理解的(de)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(hù)作用则是不(bù)同的方式。对于在(zài)星系团之(zhī)间的相(xiāng)互(hù)作(zuò)用(yòng)，科学家(jiā)还引入了(le)外部场效应的概念，指的是在数百万光年的规模上，巨大的质量之(zhī)间(jiān)会产生对彼此特殊的效果，这(zhè)个理论叫做(zuò)MOND蒙德(dé)理论(lùn)。如(rú)果MOND蒙德理论(lùn)成立(lì)，这(zhè)意味着(zhe)我们(men)需要对现在的物理定律进行修正(zhèng)，这些发现也让很多人(rén)认(rèn)为暗物质假(jiǎ)说理论就(jiù)此终(zhōng)结。但是在宇宙当中还有关于(yú)暗物(wù)质(zhì)存在的其他的理论证据，这(zhè)些理(lǐ)论(lùn)证(zhèng)据(jù)是蒙德(dé)理(lǐ)论(lùn)所没法解(jiě)释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距离(lí)为37亿(yì)光(guāng)年的子弹星(xīng)系团，由两个(gè)碰撞的星(xīng)系(xì)团所组成，类似这样(yàng)的星团，它们大部分的普通质量都(dōu)在(zài)星系的气体当中bjd娃娃是用什么做的 bjd娃娃可以一起睡吗。当(dāng)星团以1000万公(gōng)里/小时发生碰撞的(de)时候，星(xīng)际(jì)气体的相互作用就(jiù)会(huì)导致温度的急剧升高(gāo)，速度大(dà)幅降低。所以在理论(lùn)上(shàng)，在碰(pèng)撞之(zhī)后，子弹星系团大(dà)部分的质量将位于(yú)所有这些气体(tǐ)所在的中间区域。那么我(wǒ)们通过什么来验证(zhèng)它的质量(liàng)区域(yù)到底是(shì)不是(shì)集中在中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太空望(wàng)远镜传回了宇宙(zhòu)当(dāng)中第一张全彩的高清照片，在照片(piàn)中我们可以明(míng)显地看到很多星(xīng)系似乎被拉伸产生了巨(jù)大的形(xíng)变。其实(shí)这些(xiē)星系本(běn)身(shēn)并不是真(zhēn)的被扭曲了，也不是韦伯(bó)望远镜出(chū)了什么问(wèn)题，而是这样极遥(yáo)远的天体和(hé)我们地球(qiú)上的观测者之间。被一(yī)个质量超级(jí)巨大的天体遮挡，这个(gè)超大质量的东西的引力，会使身后更遥远星系的光都发生了扭曲(qū)。这(zhè)个(gè)现(xiàn)象就(jiù)是引力透镜效(xiào)应。这个巨大的天体可能是超大质量的黑(hēi)洞或者是暗物质。

所(suǒ)以当人们对(duì)子(zi)弹星系(xì)团观(guān)测的时候，发现它的大质量区(qū)域并不是在(zài)中间，而是在两侧。所(suǒ)以最好的解释(shì)方法就是当星团发生全部(bù)的碰撞时，可(kě)被观测到(dào)的质量气体被卡(kǎ)在了中间，暗物质则直接(jiē)通过了这个(gè)区域，并在两边形成了(le)引力透镜。对子弹星系团(tuán)的引力透镜研究也被认(rèn)为是暗物质(zhì)存在的迄今为止最(zuì)好的理论证据。

除(chú)此(cǐ)之外，还有来自宇(yǔ)宙(zhòu)当中最古(gǔ)老的光。从(cóng)宇(yǔ)宙大爆炸(zhà)开始，38万年之后(hòu)，可见光终于可以畅通无阻地穿越在宇宙当(dāng)中了。经过了(le)130多亿年之后(hòu)，这些光在(zài)宇宙(zhòu)空间背景上留下(xià)了各相同性的微波(bō)辐(fú)射(shè)。其中(zhōng)红色的(de)部分表示温度较高的区域，蓝色则表示相对较冷的区域，但实际(jì)上它们之间的温(wēn)差只有(yǒu)万分(fēn)之(zhī)一。

科学家们通过对前景(jǐng)背景分离后的二值图像(xiàng)进行(xíng)连(lián)通(tōng)域提取和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起(qǐ)来不应该是这样(yàng)的，而随(suí)着暗物质的增加，一些峰值的幅度会减小，才(cái)变得看(kàn)起来“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背景辐(fú)射的测量值，我们需要的暗(àn)物质大约是(shì)普通物质的(de)5倍。这个(gè)数字与解(jiě)释星系当中恒星运动所需(xū)要的暗物质比(bǐ)例是一(yī)致的(de)。这(zhè)就(jiù)意味着(zhe)。

用了一个简单的理论框架，就很好(hǎo)地解(jiě)释了很(hěn)多不同的观测结果。而(ér)暗物质(zhì)的本(běn)质就是(shì)宇宙当中(zhōng)存在着某种类型的粒(lì)子，它们不参与任何其他的电磁作用，只(zhǐ)通过引力来相互作用。所(suǒ)以(yǐ)如果能够(gòu)找到这种粒(lì)子(zi)的存在，就相(xiāng)当于找(zhǎo)到了暗物质存在的实际证(zhèng)据。这种粒子(zi)到(dào)底是什么？科学家(jiā)们已经提出了(le)数十种的假(jiǎ)想目标，而要(yào)寻(xún)找这些不同的(de)目(mù)标(biāo)粒子所需要的实验方式也不相同(tóng)。在(zài)过去(qù)的几(jǐ)十年当中，人类为了寻(xún)找这些看不(bù)见、摸不到，几(jǐ)乎不会与常规物质相(xiāng)互作用的“暗物质(zhì)”，科学家们已经进行了(le)超过50次的(de)实验，却没有任何实质性的发现，除(chú)了(le)一(yī)个地方，意大利的格兰萨(sà)索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯(sī)山脉。

在(zài)山下1400米(mǐ)处的地下矿井当中(zhōng)，藏着地球上最大的(de)地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一(yī)个三(sān)层楼高的探测器，一直致力(lì)于寻找(zhǎo)暗物质粒子(zi)的周(zhōu)期(qī)性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的科学(xué)家(jiā)声称观测到了某种(zhǒng)信号。经过(guò)了20多年的数据收集，人们发现了(le)一个有趣(qù)的事情。探(tàn)测率会在每年的6月(yuè)份达到峰(fēng)值，然后(hòu)在(zài)11月(yuè)降到最(zuì)低，而且在20年当中(zhōng)每(měi)年都是一(yī)样(yàng)。一些科学家认(rèn)为(wèi)这可能是(shì)人类发现暗(àn)物质的第一个直接证(zhèng)据(jù)。

但是为什么暗物质(zhì)会产(chǎn)生周期性的年度信(xìn)号(hào)呢？刚(gāng)才我们(men)讲了(le)太阳系正在以(yǐ)220公里/秒(miǎo)的速度(dù)围绕着银河系(xì)进行移动，那么如果暗物(wù)质存在宇宙当中，这意味着(zhe)我们也在以这样的速度在穿越着暗物(wù)质(zhì)流，这个过程(chéng)中(zhōng)会产生相应的振(zhèn)荡，同时地球又以(yǐ)30公里/秒(miǎo)的(de)速度围绕太阳(yáng)进行旋转。所以有半(bàn)年的时间，地球围绕太阳的方向与太阳环(huán)绕(rào)银(yín)河系的方向(xiàng)是一致的，而另(lìng)外(wài)半年则与之相反。

而在6月(yuè)份(fèn)的时候，地球与太阳的方向正好达到完(wán)全一致，这是理论上(shàng)地(dì)球穿越(yuè)暗物质(zhì)流最快的时段。而在11月份，又恰好达(dá)到了最慢值。尽管在实际(jì)的情(qíng)况中，太阳(yáng)系相对银河(hé)系的平面呈现了(le)60度(dù)的(de)倾斜，但是这并不影响这个理论的有效(xiào)性。

因此科学(xué)家认(rèn)为这可以用来解(jiě)释，研究人员(yuán)们所(suǒ)观测到的周期性信号。当(dāng)然也可能有其他(tā)的情况，造成这种年度周期信号(hào)的差(chà)异也可(kě)能是温度、湿度(dù)、土壤中的(de)水(shuǐ)分、高山(shān)上(shàng)的积(jī)雪，甚至连意大利游客的(de)数量也符合(hé)这个周(zhōu)期的规律。

所以，科学家们又(yòu)在南半球(qiú)建立了一个几乎相同的(de)实验室，这里的(de)季节与之前的实验室正好(hǎo)相反，而在这里，地球穿过暗物质流的运动特征和第一个实验(yàn)室(shì)是(shì)一样的(de)。

因此，如(rú)果在这(zhè)里可以得到相同的信号，就可以成为(wèi)暗物(wù)质(zhì)所存(cún)在的非常有力(lì)的证据了。但是由于这(zhè)个(gè)实(shí)验室刚(gāng)刚(gāng)建成不(bù)久，所以截至目前还无(wú)法提(tí)供相应(yīng)的数据支持。另(lìng)外，在2025年(nián)，NASA将(jiāng)会发射一台新的望远镜，这台太空(kōng)望远镜叫做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的(de)主镜大小跟哈(hā)勃望远镜(jìng)相同，但它(tā)的宽(kuān)视场(chǎng)仪(yí)器提供的视野是哈勃红(hóng)外仪(yí)器的100倍。南希格雷(léi)斯罗曼(màn)太空望(wàng)远(yuǎn)镜其中一(yī)个关键的(de)用途就是(shì)探索(suǒ)暗(àn)物(wù)质(zhì)背后的奥秘，对于探测的结(jié)果(guǒ)，我们只能拭目以(yǐ)待了。费米实(shí)验室(shì)粒(lì)子天体物理中心的科学家(jiā)丹琥珀和贾森斯特芬研究发(fā)现，如果暗物质存在(zài)，它们极有可能拥有另一(yī)种神秘的效应，这种暗物质(zhì)效应，会支(zhī)持宇宙当中生命的(de)诞生，或(huò)者说是生(shēng)命(mìng)进化的(de)一个重要(yào)因素。

如果这一理(lǐ)论得到进一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质(zhì)会(huì)不会意味着(zhe)人类并不(bù)孤单呢？或许(xǔ)在宇宙(zhòu)当中(zhōng)某个角落的(de)行(xíng)星上，暗物质正在通过(guò)这样(yàng)的效应创造生命。当然，这些推论(lùn)的大前提是要先找到暗(àn)物(wù)质(zhì)存在(zài)的(de)实际证据(jù)。那(nà)么小伙伴(bàn)们，你们觉得(dé)暗物质到(dào)底存不(bù)存在呢？喜(xǐ)欢(huān)请点赞，你的支持是我更(gèng)新(xīn)的动力！

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