宇宙是(shì)“人为制造”的？为何(hé)会(huì)存在(zài)科学无法解释的“暗物质”？暗(àn)物质又究竟是(shì)什么(me)？人类为了寻找暗物质(zhì)存(cún)在的(de)证据，科(kē)学家(jiā)们(men)在过去的几十(shí)年当(dāng)中进行了超过50次的(de)长期实(shí)验，但是却(què)没有(yǒu)发现任何的有(yǒu)效证据。除了一个地方，在1687年出(chū)版(bǎn)的自然哲(zhé)学数学(xué)原(yuán)理一书中，埃萨(sà)克牛顿发(fā)表了万(wàn)有引(yǐn)力(lì)定律，它揭(jiē)示了宇宙中天体(tǐ)运动的规(guī)律(lǜ)。往(wǎng)后的几(jǐ)百年来，当天文(wén)学家(jiā)们发(fā)现某些天体(tǐ)运行轨道出现异常，不符(fú)合万有引(yǐn)力(lì)定律的时候(hòu)，他们就会(huì)知道，周围一定(dìng)有未(wèi)知(zhī)的天体通过引力在摄(shè)动(dòng)它(tā)的(de)轨(guǐ)道。比如在1846年，奥(ào)本勒维耶就(jiù)通过天王星运行(xíng)轨道的异常，推算并且发现了海王星(xīng)的存在。另(lìng)外，哈(hā)雷(léi)彗星、冥王星的发现都是(shì)应用万有引力定律所取(qǔ)得重大天文成(chéng)就的(de)例子。但是这些发现都是在恒星系统(tǒng)的尺度当(dāng)中，可当(dāng)我们上升(shēng)到星(xīng)系(xì)或者(zhě)是星团(tuán)的尺度(dù)，事情就开始变得(dé)诡异(yì)了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家(jiā)弗里茨兹(zī)威基正在(zài)研究和测量(liàng)后发(fā)星系(xì)团的质量。这是一个由(yóu)数千个(gè)星系(xì)所(suǒ)组(zǔ)成的巨大星系团，这(zhè)些(xiē)星系被引力束缚在一起。测(cè)量(liàng)星系团(tuán)的(de)质量一般会使(shǐ)用到(dào)两种方法(fǎ)，当两种方法结果一(yī)致(zhì)，就可以确定其质(zhì)量的范围。

第一种是获(huò)得(dé)其"光度学的质量(liàng)"，需要的(de)数据是(shì)测量各个星系(xì)的(de)光度。

第(dì)二种(zhǒng)是动力学质量(liàng)的计算，是利(lì)用(yòng)光谱红(hóng)移测量星系团中的(de)各个(gè)星(xīng)系相对于星系团(tuán)的运动速度。当测量结果出来之(zhī)后，兹威基(jī)彻底懵了，“动力(lì)学质量(liàng)”竟然(rán)是“光(guāng)度学(xué)质量(liàng)”的400倍。这意味着，后发座(zuò)星系团(tuán)有99%的质(zhì)量消失(shī)了，或(huò)者说这(zhè)99%的质量并不(bù)以(yǐ)可(kě)见(jiàn)光(guāng)的(de)形式(shì)所存在，我们无法看到。最(zuì)诡异的是，在(zài)测(cè)量速度的过程中(zhōng)，兹十指不沾阳春水下一句是什么，十指不沾阳春水是什么意思威基发现星(xīng)系团中(zhōng)很多星系的速度比理论(lùn)上要快得多(duō)，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些(xiē)可见星系的质量(liàng)所产生(shēng)的引力是(shì)无法(fǎ)将它(tā)们束缚在星系团内的，它们早就应该被抛出星系(xì)团(tuán)之外(wài)了，除非(fēi)有一种神秘的力量在起作用，这种力量来(lái)源于某种隐形的物质。

据(jù)此，兹维基(jī)提(tí)出了这样部分不可见(jiàn)的暗质，它(tā)不(bù)发(fā)散光、吸光(guāng)、反射光(guāng)，但是它们却占(zhàn)据着宇(yǔ)宙中绝大部(bù)分的(de)质(zhì)量(liàng)。只是当(dāng)时的人们对这样的一种说(shuō)法不屑(xiè)一顾(gù)。

直到(dào)40年(nián)之(zhī)后，“暗物质”这(zhè)个词才再一(yī)次出现。天文学家维拉(lā)鲁宾和肯特福特在观测仙(xiān)女座星系中的恒星(xīng)运动。理论上来说，距离中心越远的恒星(xīng)在(zài)其轨道上的(de)运行速度就(jiù)会越慢(màn)。但(dàn)是他(tā)们观测的(de)结果却(què)让人感到不可(kě)思议。

随着与(yǔ)中心(xīn)距(jù)离的(de)增加，恒(héng)星的旋转(zhuǎn)速度几乎保(bǎo)持不变。可(kě)是根(gēn)据牛(niú)顿的万(wàn)有引力定律(lǜ)，在星(xīng)系当中(zhōng)如果没有足(zú)够大(dà)的质(zhì)量来吸引它们，这些(xiē)外围的恒星早(zǎo)就(jiù)被甩到宇宙当中了。基于这(zhè)种(zhǒng)现象，科学家们(men)会使用一种(zhǒng)相对标准的方(fāng)法来解释暗物质的存(cún)在(zài)，这种(zhǒng)方法就是测量星系当中气体(tǐ)在X轴上距离星(xīng)系中心的距离，以(yǐ)及在Y轴上(shàng)气体(tǐ)的旋转(zhuǎn)速度。如果出(chū)现异(yì)常的结(jié)果，就认(rèn)为是(shì)由暗物质(zhì)的力(lì)量进入(rù)其中。

于是科学家们通过射电望远(yuǎn)镜测量了距离星系中心更远距离的氢元(yuán)素，发现(xiàn)它们的旋转(zhuǎn)速度并(bìng)不符合牛(niú)顿的力学(xué)定律。我们的太阳系也不(bù)例外，太阳系位(wèi)于银河(hé)系的第(dì)三悬臂之上，距离(lí)银河系中心(xīn)2.6万光年，根据(jù)万(wàn)有引力定律进行计算(suàn)，太阳系(xì)的运(yùn)行速度应(yīng)该是(shì)160千(qiān)米/秒，但实际(jì)上(shàng)，太阳(yáng)系正在以220千米/秒(miǎo)的速度围绕银河系(xì)旋转(zhuǎn)，这个(gè)实际速(sù)度远远大于理论速度，那么(me)产生以(yǐ)上这种向心加速度的(de)原因很可(kě)能就是(shì)存在着一种我们看(kàn)不到的物质，是这些暗物质(zhì)的引力效应将星系聚集在了(le)一起。

也是从这时开(kāi)始，越来越(yuè)多的(de)研究(jiū)人员开(kāi)始(shǐ)相信暗物(wù)质的(de)存在。科学家根据星系外恒星轨道的速度，估算在星系当中暗(àn)物质的质(zhì)量(liàng)占整个星系质量的(de)85%。但是，暗物质(zhì)并不是唯(wéi)一可以解释这个(gè)现象的原(yuán)因(yīn)。在一(yī)项新的研(yán)究(jiū)当中，科(kē)学家们发(fā)现(xiàn)，几乎没有引力效应(yīng)的遥(yáo)远恒星之间(jiān)，也会出(chū)现速度上的(de)微小差异。另外，天文学家还发(fā)现了(le)一个(gè)反常的星系(xì)，叫(jiào)做Agc114905。这个星系(xì)距离地球大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河(hé)系(xì)不(bù)多，但是星系(xì)当中(zhōng)存在的恒(héng)星数量却只有银河(hé)系的千分之一。

所以在理(lǐ)论上，该(gāi)星系必须存在(zài)暗物质(zhì)，否则就会分崩离析。但是科学家们(men)使用最(zuì)先进的望远镜对其进行(xíng)了40个小(xiǎo)时的详细测量之后，发现星系中(zhōng)的(de)恒星运(yùn)动是可以用(yòng)正常的物质(zhì)和力学定律(lǜ)来解释的。那(nà)么(me)又有(yǒu)人提(tí)出，也许该星系(xì)的暗物质(zhì)，已经被(bèi)附近(jìn)的(de)另一个大星系(xì)剥离了。奇怪的是，它的(de)附近没有任何星系存(cún)在(zài)。造成(chéng)这些现象的除了暗物质的假(jiǎ)说之外，另一种可(kě)能就是人类对引(yǐn)力的(de)理解还不够全面，引力很可能在不同(tóng)尺度空间中的工(gōng)作方式是不同的(de)，这意味(wèi)着(zhe)在行(xíng)星系尺度中的天体会(huì)沿着它(tā)们的(de)轨(guǐ)道(dào)，按照我(wǒ)们所理(lǐ)解的(de)方(fāng)式运动。但是上升到(dào)星(xīng)系和星团的尺(chǐ)度，引力(lì)之间(jiān)的(de)相互(hù)作用则是不同的(de)方式。对于在星系团之间的相互作用(yòng)，科(kē)学家还(hái)引入(rù)了(le)外部场(chǎng)效应的概念，指的是(shì)在数百(bǎi)万光年的规模上，巨大的质(zhì)量之间(jiān)会产生对(duì)彼(bǐ)此特(tè)殊的效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)。如果MOND蒙(méng)德理论(lùn)成立，这意(yì)味着我们需(xū)要对(duì)现在的物(wù)理定律(lǜ)进行修正，这些发现也让(ràng)很多人认为暗物质假说理论(lùn)就此终结。但是在宇宙当中还有关于暗物(wù)质存在的其他的理论(lùn)证据，这(zhè)些理论证(zhèng)据是蒙(méng)德理(lǐ)论所没法解释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距离为37亿光年的(de)子弹(dàn)星系团，由两个碰撞的(de)星系团所(suǒ)组成(chéng)，类(lèi)似这(zhè)样的星(xīng)团，它们(men)大部分的普(pǔ)通质量都在星系的气(qì)体当中。当星(xīng)团以1000万公里/小时发(fā)生碰(pèng)撞(zhuàng)的时(shí)候，星际气体的(de)相(xiāng)互作用(yòng)就会导致(zhì)温度的急剧(jù)升高，速度大幅降低(dī)。所以在理论上，在碰撞之后，子(zi)弹星系团大部分的质量将(jiāng)位于所有这些气体所在的中间区域。那么我们通过什(shén)么来验证它的质量区域到底(dǐ)是不是(shì)集中(zhōng)在中(zhōng)间呢(ne)？前不久，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远镜(jìng)传回(huí)了(le)宇(yǔ)宙当中第(dì)一张全彩的高清(qīng)照片，在照片中我(wǒ)们可以明显十指不沾阳春水下一句是什么，十指不沾阳春水是什么意思地看到很(hěn)多(duō)星系似乎被拉伸产(chǎn)生了巨(jù)大的形变。其实这些星系本身并不是真的(de)被扭(niǔ)曲(qū)了，也不(bù)是韦(wéi)伯望远镜出了什么问题，而是这样极遥远的(de)天体和我们地球(qiú)上的观测者之间。被一个质量(liàng)超级巨大的天体遮挡，这个(gè)超大质量(liàng)的东(dōng)西的引(yǐn)力，会(huì)使身后(hòu)更遥(yáo)远星系的光都发生了扭曲。这(zhè)个现象就是引力透镜效应。这个巨大的天(tiān)体可能是超大质量(liàng)的黑洞或(huò)者是暗(àn)物质。

所以当(dāng)人们对子弹星系团观测的时候，发现它的大质(zhì)量区域并不是在(zài)中间，而(ér)是在两侧(cè)。所(suǒ)以最好的(de)解释方法(fǎ)就是(shì)当(dāng)星团发(fā)生全部的碰(pèng)撞时，可被观测到的质量气体被(bèi)卡在(zài)了中间，暗物质则直接通(tōng)过了这个区域，并在两边形成了引力透(tòu)镜。对(duì)子弹星系团的(de)引力透镜研(yán)究也被认为(wèi)是暗物质存在(zài)的迄今为止最好的理论(lùn)证(zhèng)据。

除此之外，还有来(lái)自(zì)宇宙(zhòu)当(dāng)中最古老的光。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之后(hòu)，可见光终于可(kě)以畅通无阻地(dì)穿越在宇宙当中了。经过(guò)了130多(duō)亿年(nián)之后，这些(xiē)光在宇宙(zhòu)空间背景上(shàng)留下(xià)了各相(xiāng)同性的微波辐射。其中红色的部分表示温(wēn)度较高的区域，蓝色则表示相对较冷的区域，但实际上(shàng)它们之间的温差只(zhǐ)有万分之一。

科学家们通过(guò)对前景背景分离后的二(èr)值图像(xiàng)进行连(lián)通域(yù)提(tí)取(qǔ)和(hé)标记之后发(fā)现(xiàn)，如果宇宙当中(zhōng)没(méi)有暗(àn)物质，图形看起来不应该是这样的，而(ér)随着(zhe)暗物质的增加，一些峰值的(de)幅(fú)度(dù)会(huì)减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景(jǐng)辐射的测量值，我们需要的暗物质(zhì)大约是普通物质的(de)5倍。这(zhè)个数(shù)字(zì)与(yǔ)解释星系(xì)当中(zhōng)恒星(xīng)运(yùn)动所需要的暗物质比例是一致(zhì)的。这就意味着。

用了一个简单的理(lǐ)论(lùn)框(kuāng)架，就很好地解(jiě)释了很多不(bù)同的观测结(jié)果(guǒ)。而暗物质(zhì)的本质就(jiù)是宇宙当中存(cún)在(zài)着某(mǒu)种类型的粒子(zi)，它(tā)们(men)不参与任何(hé)其他的电磁作(zuò)用，只通过引力来(lái)相互(hù)作用。所以(yǐ)如(rú)果能够找到(dào)这种粒(lì)子的存在，就(jiù)相当于找到了暗(àn)物质存(cún)在的实际证据(jù)。这种粒(lì)子到底是什(shén)么？科学家们已经提出了数十种的假想目标，而(ér)要寻(xún)找这些(xiē)不同的(de)目标(biāo)粒子(zi)所(suǒ)需要的实验方式也(yě)不相同(tóng)。在(zài)过去的几(jǐ)十年当(dāng)中，人(rén)类为了寻找这(zhè)些看不见、摸不到，几乎不会与常规物质(zhì)相互作用的(de)“暗物质”，科学(xué)家(jiā)们已经进行(xíng)了(le)超过50次(cì)的实(shí)验，却没有任何实质(zhì)性的发现(xiàn)，除了一个地(dì)方，意大利(lì)的(de)格(gé)兰萨索山，隶属(shǔ)于阿(ā)尔卑斯山(shān)脉。

在山十指不沾阳春水下一句是什么，十指不沾阳春水是什么意思(shān)下1400米处的地下矿井当中，藏着地球(qiú)上(shàng)最大的地(dì)学实验(yàn)室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高的探测(cè)器，一直致力于寻(xún)找暗物(wù)质(zhì)粒子的周(zhōu)期(qī)性(xìng)震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里(lǐ)的科学家声称观测到了某种信号。经过了20多年(nián)的数据收集(jí)，人们发现了一(yī)个(gè)有趣的事情。探测率会在每年的6月份达到峰值，然后(hòu)在11月(yuè)降到(dào)最(zuì)低，而且(qiě)在20年当中每年都是(shì)一(yī)样。一些科学家认为这可能是人类(lèi)发(fā)现(xiàn)暗物质的(de)第一个直接证据(jù)。

但是为什么暗物(wù)质会(huì)产生周期(qī)性的年度信号呢？刚才(cái)我们讲了(le)太阳系(xì)正在以220公里/秒的速(sù)度围绕(rào)着银河系(xì)进行(xíng)移动，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意味着(zhe)我们也(yě)在以这样的速度在(zài)穿越着暗物质流(liú)，这个过程中会产生(shēng)相应的振荡，同时地球(qiú)又以30公里(lǐ)/秒的速度围绕(rào)太(tài)阳(yáng)进行旋转。所以有半年的时(shí)间(jiān)，地球围绕太阳(yáng)的(de)方向与太阳环绕银(yín)河系的方向是一致的，而(ér)另(lìng)外半(bàn)年则与之相(xiāng)反。

而在6月份的(de)时候，地(dì)球与太阳的方向正好达到完全一(yī)致，这是(shì)理论上地球(qiú)穿越暗物质流(liú)最快的时(shí)段(duàn)。而在11月份，又恰(qià)好达到了最(zuì)慢值。尽(jǐn)管在(zài)实际的情况中，太阳系相对银河(hé)系的平面呈(chéng)现了60度的倾斜，但是这(zhè)并不影响这(zhè)个理论的有(yǒu)效性(xìng)。

因此科(kē)学家认(rèn)为(wèi)这可以用(yòng)来解释，研究人员们所观测到的周期性信号。当然也可(kě)能(néng)有(yǒu)其他(tā)的(de)情况，造成(chéng)这种年度(dù)周期信号的差异也(yě)可能(néng)是温度、湿(shī)度(dù)、土壤(rǎng)中的水分、高(gāo)山上的积雪，甚至连意大利游(yóu)客的(de)数量也符合这个周期的规律。

所以，科(kē)学家们又(yòu)在(zài)南(nán)半球(qiú)建(jiàn)立(lì)了一(yī)个几乎相同的实验室(shì)，这里(lǐ)的季(jì)节与之(zhī)前(qián)的实(shí)验(yàn)室正好(hǎo)相反，而在这里(lǐ)，地球穿过(guò)暗物质流(liú)的(de)运(yùn)动特(tè)征和第一个(gè)实验室是一(yī)样的。

因此，如果(guǒ)在这里可以得(dé)到相同(tóng)的信(xìn)号，就可以(yǐ)成为暗物质所存在的非常(cháng)有力的(de)证(zhèng)据(jù)了。但是由(yóu)于这(zhè)个实验室刚(gāng)刚建(jiàn)成(chéng)不久，所以截至(zhì)目前还无法提(tí)供相应(yīng)的数据(jù)支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射一台(tái)新的望(wàng)远镜(jìng)，这台太(tài)空望(wàng)远镜叫做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望(wàng)远镜相同，但它的宽视场仪(yí)器(qì)提供的视野是(shì)哈勃红(hóng)外仪器的100倍(bèi)。南希(xī)格雷斯(sī)罗曼(màn)太空望(wàng)远镜(jìng)其中一个关键的(de)用(yòng)途就是探索暗物质背后的奥秘，对于探测(cè)的结果，我们(men)只能拭目以待(dài)了。费米实验室粒子天(tiān)体物理(lǐ)中心的科学家丹(dān)琥珀和贾森斯特芬研究发现，如(rú)果暗物(wù)质存在，它们极有可能拥有另一种神秘的效(xiào)应，这(zhè)种暗物质效应，会(huì)支持宇宙(zhòu)当中生命(mìng)的诞(dàn)生(shēng)，或(huò)者(zhě)说是生命进化的一个(gè)重要因素(sù)。

如果这(zhè)一理论得(dé)到进一步(bù)的证实，那么遍布宇(yǔ)宙当中(zhōng)的暗物质会不会意(yì)味(wèi)着人类并(bìng)不孤单呢？或许在宇(yǔ)宙当中某(mǒu)个角落的行星上，暗物质正在通过这样的效应创造生命(mìng)。当(dāng)然(rán)，这些推论的大(dà)前提是(shì)要先找到暗(àn)物质(zhì)存在的实际证据。那么(me)小伙伴们，你们(men)觉得(dé)暗物质(zhì)到底存不存在呢(ne)？喜欢请点赞，你的支(zhī)持是我更新的动(dòng)力(lì)！

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