宇宙是“人为制造”的？为(wèi)何会存(cún)在科学无法(fǎ)解释(shì)的“暗物质”？暗物质又(yòu)究(jiū)竟是什么？人(rén)类为了寻(xún)找暗物质存在的证(zhèng)据(jù)，科学家(jiā)们在过去的(de)几十年当(dāng)中进行了超过50次的(de)长期实验，但(dàn)是却没有发现任何的有效(xiào)证据。除了一个地方，在1687年出版的(de)自(zì)然哲学数(shù)学原(yuán)理(lǐ)一(yī)书中，埃萨克牛顿(dùn)发表了万有(yǒu)引力定律，它(tā)揭示了宇(yǔ)宙中(zhōng)天体运动的规律(lǜ)。往后的几(jǐ)百年(nián)来，当天文学家们发现某些天(tiān)体运行轨(guǐ)道出现异常，不符(fú)合(hé)万有引(yǐn)力(lì)定律的(de)时(shí)候，他们(men)就会知道(dào)，周围(wéi)一定有未知的天体通过引力在(zài)摄动它的轨道(dào)。比如在1846年(nián)，奥本勒(lēi)维耶就(jiù)通过天王星运行(xíng)轨道的异常(cháng)，推算并且发现了海(hǎi)王星的(de)存在。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发现都(dōu)是应用万有引力定(dìng)律所取(qǔ)得重大天文(wén)成就的例子。但是这(zhè)些发现(xiàn)都是在恒(héng)星(xīng)系统的尺度当中，可当我们上升到星系或者是星团的尺度(dù)，事情就(jiù)开始变(biàn)得(dé)诡异了。

1933年，瑞士(shì)的(de)物(wù)理学家弗(fú)里(lǐ)茨(cí)兹(zī)威基正(zhèng)在研究和测量后发星(xīng)系(xì)团(tuán)的质(zhì)量。这是(shì)一个由数千个星系所组成的巨大星系(xì)团，这些星系被引力束缚在一起。测量星系(xì)团(tuán)的质量一般会使用(yòng)到(dào)两(liǎng)种(zhǒng)方法，当两种方法结果一致，就可以确定(dìng)其质(zhì)量的范围(wéi)。

第一种是获(huò)得(dé)其(qí)"光度学(xué)的(de)质(zhì)量"，需要(yào)的数(shù)据是测量各个星(xīng)系的光度。

第二(èr)种是动力学质量的计算，是利用光谱红(hóng)移(yí)测量星系团(tuán)中(zhōng)的(de)各个星系(xì)相对于星系团的运动速度。当(dāng)测量结果出来之后，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力学质(zhì)量”竟然(rán)是(shì)“光度学质(zhì)量(liàng)”的400倍。这意(yì)味着，后发座星系(xì)团(tuán)有99%的(de)质量消(xiāo)失了，或(huò)者说这(zhè)99%的质量并不以可见光的(de)形(xíng)式所存在，我们无法看到。最诡(guǐ)异(yì)的(de)是，在(zài)测(cè)量速度(dù)的过程中(zhōng)，兹威基发(fā)现星(xīng)系团中(zhōng)很多星系的速度(dù)比(bǐ)理(lǐ)论上要快得(dé)多，按照(zhào)牛顿的运动学(xué)定律，仅靠这(zhè)些可(kě)见星系的质(zhì)量所产生的引(yǐn)力(lì)是无法(fǎ)将它们束缚在星系团内的，它们早就应该被(bèi)抛出星系团之外了，除非有(yǒu)一(yī)种神秘的力量在起(qǐ)作用(yòng)，这种(zhǒng)力量来源于某(mǒu)种隐形的物质。

据此，兹(zī)维(wéi)基提出了这样(yàng)部分不可见的暗质，它不(bù)发散光、吸光、反射光，但是它们却占(zhàn)据着宇宙中绝大部分的质量。只(zhǐ)是当时(shí)的人(rén)们对这样的一种(zhǒng)说法不(bù)屑一(yī)顾(gù)。

直(zhí)到40年之后，“暗物质(zhì)”这个(gè)词才再一次(cì)出现。天文学家维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在观测仙女座星系中的恒(héng)星运(yùn)动(dòng)。理论上(shàng)来说，距离中心越远的(de)恒星在其(qí)轨道(dào)上的运行速(sù)度就(jiù)会越慢。但是(shì)他们观测的结果却让人感到不可思(sī)议。

随着与中心(xīn)距(jù)离的增加(jiā)，恒星(xīng)的(de)旋转(zhuǎn)速度几乎保持不变。可是根(gēn)据牛顿的万有引力定律(lǜ)，在星(xīng)系当中如果没(méi)有足够大的(de)质量来吸引(yǐn)它们(men)，这(zhè)些外围的(de)恒星早就被甩到宇(yǔ)宙当中了。基于这种现象(xiàng)，科学家们(men)会使用一种相(xiāng)对标准的方法来解(jiě)释暗物质的存在，这种方法就是(shì)测量星系(xì)当中气体(tǐ)在X轴(zhóu)上距离(lí)星(xīng)系中(zhōng)心的距离，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋(xuán)转速度。如果出(chū)现异常的结果，就认为是由(yóu)暗物质的力量进入其(qí)中。

于是科学家们(men)通(tōng)过射电望远镜测量了距离(lí)星系中心更远距离(lí)的氢元素，发现它们的旋转(zhuǎn)速度并不符合牛顿的(de)力学(xué)定律。我们的(de)太阳系也不(bù)例外，太阳系位于银河系的第(dì)三悬臂之上(shàng)，距(jù)离银河系中(zhōng)心2.6万光(guāng)年(nián)，根据万有引力定律进行计算，太阳系的运(yùn)行速度(dù)应(yīng)该是160千米/秒(miǎo)，但实(shí)际上，太阳系正在(zài)以220千米/秒的速度围绕银河(hé)系旋转，这个(gè)实际速度远(yuǎn)远大(dà)于理论速(sù)度，那么产生以上这种向(xiàng)心(xīn)加(jiā)速度(dù)的(de)原因(yīn)很可能就(jiù)是存在(zài)着一(yī)种(zhǒng)我们看不到的物质，是这(zhè)些暗物质的(de)引力效(xiào)应将星系聚集在了一(yī)起(qǐ)。

也是从这时开始，越来越多(duō)的研究人员(yuán)开始(shǐ)相信暗物(wù)质的存在。科学家根(gēn)据星系外恒(héng)星轨道的速(sù)度(dù)，估算(suàn)在星系当中暗物质的质量占整个(gè)星系质(zhì)量(liàng)的85%。但(dàn)是(shì)，暗(àn)物质并不是唯(wéi)一可以解释这个现(xiàn)象的(de)原(yuán)因。在一项新的(de)研(yán)究当(dāng)中，科学家们(men)发(fā)现，几乎没有引力效应的(de)遥远恒星之间，也会出现速度上的微小差(chà)异。另外，天文学(xué)家还发(fā)现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星(xīng)系(xì)距离地球大约2.5亿(yì)光(guāng)年，大小和银河系(xì)不多(duō)，但是星系当中存在的恒星数(shù)量(liàng)却只有银(yín)河(hé)系的千分之一。

所以在理论上(shàng)，该星系必须(xū)存在暗物(wù)质(zhì)，否则就(jiù)会分崩离析。但是科学家(jiā)们使用最先进的(de)望远镜对其进行(xíng)了40个小时的详细测量(liàng)之后，发现星系中的恒(héng)星(xīng)运动是可以用正常(cháng)的物质(zhì)和力学(xué)定律来解释(shì)的。那么(me)又有人提出，也许该星系的(de)暗物(wù)质(zhì)，已(yǐ)经被附近的另(lìng)一个(gè)大星系剥离了。奇怪的是，它的附(fù)近没有任何星系存在(zài)。造(zào)成这些现(xiàn)象的除(chú)了暗物(wù)质的假说之外，另一种可(kě)能就是人类(lèi)对引力的理解还(hái)不够(gòu)全面，引力很可能在不同尺度空间中的工作方式是不同的，这意味着(zhe)在(zài)行星系尺度中的(de)天体会(huì)沿着(zhe)它们的轨(guǐ)道，按照我们所理解的方式(shì)运动。但是(shì)上升到星系和星(xīng)团的尺度，引力之间的相互作(zuò)用则是(shì)不同的(de)方式。对于(yú)在星系团之(zhī)间的(de)相互作(zuò)用，科学家还引入了外部场效应的概(gài)念，指(zhǐ)的是在(zài)数百万光年的规模上(shàng)，巨大的质量之间会产(chǎn)生对彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙(méng)德(dé)理论(lùn)。如(rú)果MOND蒙德理论成立(lì)，这意味着我们需要对现在的物理定律进(jìn)行修正，这(zhè)些发现也(yě)让很多(duō)人(rén)认为(wèi)暗(àn)物质假说理论就此终结。但是在宇宙当中(zhōng)还有关于暗物质存(cún)在的其(qí)他的理(lǐ)论(lùn)证据，这些理论证据是蒙德(dé)理(lǐ)论所没法(fǎ)解释的“引(yǐn)力透镜”。

径(jìng)向距离(lí)为37亿光(guāng)年(nián)的子弹(dàn)星系团，由两个碰撞的星系团所组成，类似这样的星团，它们大(dà)部(bù)分(fēn)的普通(tōng)质量(liàng)都(dōu)在星系的气体当中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞(zhuàng)的时候(hòu)，星际(jì)气(qì)体的相互作用就会导致温度的急剧升高(gāo)，速度(dù)大幅降低。所以(yǐ)在理论上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星(xīng)系团大部分的质量将位(wèi)于所有这些气体所在的(de)中间(jiān)区域。那么我们通过什么来验证它的质(zhì)量(liàng)区(qū)域(yù)到底是不是集中在中间(jiān)呢？前不久(jiǔ)，詹姆(mǔ)斯韦伯(bó)太空望远(yuǎ李子园牛奶比AD钙奶有营养吗，李子园牛奶和ad钙奶n)镜传回了宇宙当中(zhōng)第一张全彩的(de)高(gāo)清照片，在照(zhào)片中我们可以明显地看到(dào)很多星系似乎被拉伸产生了巨大的形(xíng)变。其(qí)实这(zhè)些星系本身并不是真的被扭曲了，也不是(shì)韦(wéi)伯望远镜出了什么问题(tí)，而是(shì)这样极遥远的(de)天体(tǐ)和我们地(dì)球上(shàng)的观测者(zhě)之间。被一(yī)个质(zhì)量超级巨大的天(tiān)体遮挡，这(zhè)个超大质量的东西(xī)的引(yǐn)力，会使(shǐ)身后更遥(yáo)远星(xīng)系的光都发生了扭曲(qū)。这(zhè)个(gè)现象就(jiù)是引(yǐn)力(lì)透(tòu)镜效应。这(zhè)个巨(jù)大(dà)的天体可能(néng)是超大质量的黑(hēi)洞或者(zhě)是暗物质。

所(suǒ)以当人们对子弹星系团观测的(de)时候(hòu)，发现它的大质量区域(yù)并(bìng)不是在中间，而是在两(liǎng)侧。所(suǒ)以最好的解释方法就是当星团发生(shēng)全部的碰(pèng)撞时，可被观测(cè)到(dào)的(de)质量气体被(bèi)卡(kǎ)在了中(zhōng)间，暗(àn)物(wù)质则直接(jiē)通过了这个区域(yù)，并在两边(biān)形成了引力透镜。对子弹星系团的引力透镜研究也(yě)被认为是暗(àn)物质(zhì)存在的迄今为止(zhǐ)最好的理(lǐ)论证据。

除此之外，还(hái)有来自宇宙当中最古老的光。从(cóng)宇宙(zhòu)大爆炸(zhà)开(kāi)始，38万年之后，可见光终(zhōng)于可以(yǐ)畅(chàng)通(tōng)无阻(zǔ)地穿越(yuè)在宇宙当中(zhōng)了。经过了130多亿年之后，这些(xiē)光在宇宙空间背景(jǐng)上留下了各(gè)相同性的微波辐(fú)射。其中(zhōng)红色的部分表示温度较(jiào)高的区域，蓝色则表示相对较冷的区域(yù)，但实际上它们之间的温差只有(yǒu)万分之一(yī)。

科(kē)学家(jiā)们通过对前景背(bèi)景(jǐng)分离后的二值图像进(jìn)行连通域提取和标(biāo)记(jì)之后发现，如果宇宙当(dāng)中没有暗物质，图形看(kàn)起来不应该是这样的，而随着暗物质的增加(jiā)，一(yī)些峰值的(de)幅度会减小(xiǎo)，才变得看起来(lái)“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波背(bèi)景(jǐng)辐射的测量值，我们需要的(de)暗(àn)物质大约是普通物质的5倍(bèi)。这个(gè)数字与解释星系当中恒星(xīng)运动所(suǒ)需要的(de)暗物质比例是一致的。这就意味着(zhe)。

用(yòng)了一个简单的理论(lùn)框架，就很好地解(jiě)释了(le)很多(duō)不同的观(guān)测结果(guǒ)。而暗(àn)物质(zhì)的本质(zhì)就是(shì)宇宙当中存在着某种(zhǒng)类型(xíng)的粒子(zi)，它(tā)们(men)不参与任(rèn)何其(qí)他(tā)的电磁作用，只通(tōng)过引力来相(xiāng)互作用(yòng)。所以(yǐ)如果能够找到这种粒(lì)子的存在，就相当于(yú)找(zhǎo)到(dào)了暗物(wù)质存在(zài)的(de)实际证(zhèng)据。这种粒(lì)子(zi)到底是什么？科学家们已经提出了数(shù)十种(zhǒng)的假想目标，而(ér)要寻找这些不同的目(mù)标粒子所(suǒ)需要的实验方式也不相同。在过去(qù)的几十年当中，人类为了寻找这(zhè)些看不见、摸不到(dào)，几乎不会与(yǔ)常(cháng)规(guī)物质相互作(zuò)用的“暗(àn)物质”，科学(xué)家们(men)已(yǐ)经进行(xíng)了超过50次(cì)的实验，却没有(yǒu)任何实质(zhì)性(xìng)的发现，除了一个地方，意(yì)大(dà)利的格兰萨索山，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下1400米处(chù)的地下矿(kuàng)井当中，藏(cáng)着地球上(shàng)最(zuì)大的地学(xué)实验(yàn)室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一(yī)个三(sān)层楼高(gāo)的探测(cè)器，一直致力(lì)于寻(xún)找暗物(wù)质粒(lì)子的周期(qī)性震荡。

自1997年以来(lái)，这里(lǐ)的科(kē)学家声称(chēng)观(guān)测到了某种(zhǒng)信号。经(jīng)过了20多(duō)年的数据收集，人们发现了一个有(yǒu)趣(qù)的事情。探测率会在(zài)每年的(de)6月份达到(dào)峰值，然后在11月降(jiàng)到最(zuì)低，而(ér)且(qiě)在20年当(dāng)中每年(nián)都是一样。一些科学家认(rèn)为这(zhè)可能是人类发(fā)现暗物质的(de)第一个(gè)直(zhí)接(jiē)证据。

但是为什(shén)么(me)暗物(wù)质会产生周期性的年度(dù)信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系(xì)正在以(yǐ)220公(gōng)里(lǐ)/秒的速度围绕着银(yín)河(hé)系进(jìn)行移(yí)动，那(nà)么如(rú)果(guǒ)暗(àn)物(wù)质(zhì)存在宇宙当中，这(zhè)意味着(zhe)我(wǒ)们也在以这样的速(sù)度(dù)在穿越着暗物(wù)质流(liú)，这个过程中会产生(shēng)相(xiāng)应的振(zhèn)荡，同(tóng)时(shí)地球又以30公里(lǐ)/秒的速度围绕太阳进(jìn)行(xíng)旋转(zhuǎn)。所以有半年的时间，地球围绕太阳的方(fāng)向(xiàng)与(yǔ)太阳(yáng)环(huán)绕(rào)银(yín)河系的方向(xiàng)是(shì)一致(zhì)的，而另外半年则与之相(xiāng)反。

而在(zài)6月份(fèn)的时候，地球与太阳的(de)方向(xiàng)正好达到(dào)完(wán)全(quán)一致(zhì)，这是理(lǐ)论上地球穿越暗物质流最快的时(shí)段(duàn)。而在11月份(fèn)，又恰好达到了最慢值。尽管在实际的(de)情况中，太阳系相(xiāng)对银(yín)河系(xì)的平面呈(chéng)现了60度的倾(qīng)斜(xié)，但是这并不影响这个理论的有效性。

因此(cǐ)科学家认为(wèi)这(zhè)可以用来解释，研究人员们所观测(cè)到(dào)的周期性信号。当(dāng)然也(yě)可能(néng)有其他的(de)情况，造成(chéng)这种年度周期信号的差异也(yě)可能是温度、湿(shī)度、土(tǔ)壤中(zhōng)的水(shuǐ)分、高山上的积(jī)雪，甚(shèn)至连意大(dà)利游客(kè)的(de)数量也符合这个周期(qī)的(de)规律。

所(suǒ)以，科学家们又在南半球(qiú)建立了一(yī)个几乎相同的实(shí)验(yàn)室(shì)，这里的季(jì)节与(yǔ)之前的(de)实(shí)验室正好相(xiāng)反(fǎn)，而在这里，地李子园牛奶比AD钙奶有营养吗，李子园牛奶和ad钙奶球穿过暗物(wù)质流的(de)运动特征和第一个实验室是一样的。

因此，如果在这里可以(yǐ)得(dé)到相同的(de)信号，就可以成为暗(àn)物质所存在的非常(cháng)有力的证据了。但(dàn)是(shì)由于这个实验(yàn)室刚刚建成不久，所以截至目前还无法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台(tái)太空(kōng)望远(yuǎn)镜(jìng)叫做“南希格雷斯罗(luó)曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟(gēn)哈勃(bó)望远镜相同，但它的(de)宽(kuān)视场仪器提(tí)供的视(shì)野是哈勃(bó)红外仪器的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太空望远镜(jìng)其中一个关键的用途就是探索暗(àn)物质(zhì)背后的奥秘，对(duì)于探测的结果，我们只(zhǐ)能拭(shì)目以待了(le)。费米实验室粒子天(tiān)体物理(lǐ)中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究(jiū)发(fā)现(xiàn)，如果暗物(wù)质存在，它们极有可能(néng)拥有另(lìng)一种神(shén)秘的(de)效应，这种暗物(wù)质效应，会支持(chí)宇宙(zhòu)当中生命的诞生(shēng)，或者(zhě)说是生命(mìng)进化的(de)一个(gè)重要(yào)因素。

如(rú)果这一理论得到进(jìn)一(yī)步的证实，那么遍布宇宙当(dāng)中的暗物(wù)质(zhì)会不会意(yì)味着人(rén)类并(bìng)不(bù)孤(gū)单呢？或许在宇宙当中(zhōng)某个(gè)角落的(de)行星(xīng)上，暗物(wù)质正在(zài)通过这(zhè)样的(de)效应创(chuàng)造(zào)生命。当然，这些推论的大前提是要先找到暗(àn)物质存在的实(shí)际(jì)证据(jù)。那么小伙伴们(men)，你们觉得暗物质到底(dǐ)存不存在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你的支(zhī)持是我(wǒ)更新的动力！

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