宇宙是“人为(wèi)制造”的？为(wèi)何会(huì)存在科学无法解(jiě)释的“暗物(wù)质”？暗(àn)物(wù)质又究竟是什么？人类为了寻找暗物质(zhì)存在的证据，科学(xué)家们(men)在过(guò)去的(de)几十年(nián)当中进行了(le)超过(guò)50次的长期(qī)实验，但是却没有(yǒu)发现任何的(de)有效(xiào)证据。除了一个地(dì)方，在1687年出(chū)版的自然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引(yǐn)力定律，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往后的(de)几(jǐ)百年来(lái)，当天文学(xué)家(jiā)们发现某些天(tiān)体运行轨(guǐ)道出(chū)现(xiàn)异常，不(bù)符合(hé)万有(yǒu)引力定律的时候，他们就(jiù)会知道，周(zhōu)围(wéi)一(yī)定有未(wèi)知的天(tiān)体通过引(yǐn)力在摄动它的(de)轨道。比如在1846年，奥(ào)本勒(lēi)维耶就(jiù)通(tōng)过(guò)天王(wáng)星运(yùn)行轨(guǐ)道的异常，推算并且发现(xiàn)了海(hǎi)王星的存(cún)在。另外(wài)，哈雷彗星、冥王星的发现都(dōu)是(shì)应(yīng)用万有引(yǐn)力(lì)定(dìng)律(lǜ)所取(qǔ)得重大天文(wén)成就的例子。但是这(zhè)些(xiē)发现都(dōu)是在恒星系统的尺度当中，可当我们上升到星(xīng)系或(huò)者是(shì)星(xīng)团的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的(de)物理学家弗里茨兹(zī)威(wēi)基正在(zài)研究和(hé)测量后(hòu)发星(xīng)系团的质量(liàng)。这是一(yī)个(gè)由(yóu)数千个星(xīng)系所组成的巨大星系团(tuán)，这些(xiē)星系被引力束(shù)缚在一起。测(cè)量星系(xì)团的(de)质量(liàng)一般会(huì)使用(yòng)到两种方法，当两种方法结果一致，就可以确定(dìng)其质量(liàng)的范(fàn)围(wéi)。

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

第二种(zhǒng)是动力学质量(liàng)的计算，是利用光谱红移测(cè)量星系(xì)团中的各个星(xīng)系(xì)相(xiāng)聚酯纤维对人体有害吗 聚酯纤维是塑料吗对于星系(xì)团的(de)运动速度。当(dāng)测量(liàng)结果出来之后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度(dù)学质量”的400倍。这意味(wèi)着，后发座星系团有99%的质量消失了，或者(zhě)说这99%的质量(liàng)并不(bù)以可见(jiàn)光(guāng)的(de)形式(shì)所(suǒ)存在，我们无法看到。最诡异(yì)的是，在测量速度的过程中，兹(zī)威基发现(xiàn)星系团中很多星系的(de)速度比理论上要快得多，按(àn)照牛顿的运(yùn)动学定律，仅靠这(zhè)些可见星系(xì)的质量所(suǒ)产生的引力是无(wú)法将它们束(shù)缚在(zài)星系团内的，它们早就应(yīng)该(gāi)被抛出星(xīng)系团之外了，除非(fēi)有一种(zhǒng)神秘(mì)的(de)力量在起作用，这(zhè)种力量(liàng)来源于(yú)某种隐形(xíng)的(de)物质。

据此，兹(zī)维基(jī)提出了这(zhè)样部分不可见的暗质，它不发散(sàn)光、吸光、反射光(guāng)，但是它(tā)们(men)却(què)占据着宇宙中绝大部分(fēn)的(de)质量。只是当时的人们对(duì)这(zhè)样的一种(zhǒng)说法不(bù)屑一顾(gù)。

直到40年之后，“暗物(wù)质”这个词(cí)才再一次出现。天文学家维(wéi)拉鲁宾(bīn)和肯(kěn)特福特在观(guān)测仙女(nǚ)座星系中的恒(héng)星运动。理论上来说，距离中心越远(yuǎn)的恒星在其(qí)轨道上的运行速度就会越慢。但(dàn)是(shì)他们观测(cè)的结果(guǒ)却让人(rén)感到不可思议(yì)。

随着与中心距离的(de)增加，恒(héng)星(xīng)的旋转速度几乎保持不变(biàn)。可是(shì)根据牛顿(dùn)的(de)万(wàn)有引力定律，在星系(xì)当(dāng)中如果(guǒ)没有足够(gòu)大的质量来吸(xī)引(yǐn)它(tā)们(men)，这些(xiē)外围的恒星早(zǎo)就被(bèi)甩到宇宙当中(zhōng)了。基于这(zhè)种现象(xiàng)，科(kē)学家(jiā)们会使用一种相对标准的方法来解释暗物(wù)质(zhì)的存在，这种方法就是(shì)测量星系当中气体在X轴上距离(lí)星系(xì)中心的距(jù)离(lí)，以(yǐ)及在Y轴(zhóu)上气体的旋转速度(dù)。如果出现异常(cháng)的结果，就认为是由暗物质(zhì)的(de)力量进入(rù)其中。

于是科学家们通过(guò)射电望远(yuǎn)镜(jìng)测(cè)量了距离星系中心更远(yuǎn)距离的氢元素，发现它们的(de)旋转速度并不符合(hé)牛顿(dùn)的力学定律。我(wǒ)们的太(tài)阳系(xì)也不(bù)例(lì)外，太阳系位于银河(hé)系的第三(sān)悬臂之上，距离银河系中心2.6万(wàn)光(guāng)年，根(gēn)据万有引(yǐn)力定律进行计算，太阳(yáng)系的(de)运(yùn)行速(sù)度应该是160千米/秒，但(dàn)实(shí)际上，太阳(yáng)系(xì)正在以220千米(mǐ)/秒的速度围绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实际速(sù)度远(yuǎn)远大于理(lǐ)论速度，那(nà)么产生以上这种向心加(jiā)速度的原因(yīn)很可能就是存在着(zhe)一种我(wǒ)们看不到的物(wù)质，是(shì)这些暗(àn)物质的引力效(xiào)应将星系(xì)聚(jù)集(jí)在了一起。

也(yě)是从这时开(kāi)始，越来越多的研(yán)究人员开(kāi)始相信暗(àn)物质的存(cún)在(zài)。科学家根(gēn)据星(xīng)系外(wài)恒星轨道的速度，估算在星(xīng)系当中暗物质的质量占整(zhěng)个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可(kě)以解释这个现(xiàn)象的原因(yīn)。在一项新的研究(jiū)当中，科学家们(men)发现，几乎没(méi)有引力效应的遥远恒星之间，也(yě)会出现速度上(shàng)的微(wēi)小差异。另外，天(tiān)文学(xué)家还发现(xiàn)了一个反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这(zhè聚酯纤维对人体有害吗 聚酯纤维是塑料吗)个(gè)星系距(jù)离地球(qiú)大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星系当中存在的恒(héng)星数量(liàng)却只有银河(hé)系(xì)的千分(fēn)之一。

所(suǒ)以在理(lǐ)论上，该星系(xì)必(bì)须存在暗(àn)物质，否(fǒu)则(zé)就会分崩离析。但是科(kē)学(xué)家们(men)使用最(zuì)先进的望远镜对(duì)其(qí)进行了40个(gè)小时的详细(xì)测量之后，发现(xiàn)星(xīng)系中的恒星(xīng)运动(dòng)是(shì)可以(yǐ)用正常(cháng)的物质和力学定(dìng)律来(lái)解释(shì)的。那么又有人提出，也(yě)许(xǔ)该(gāi)星系的暗物质，已经被(bèi)附近的另(lìng)一个大星系剥离了(le)。奇怪(guài)的是，它的附近没有任何星系(xì)存在。造成这(zhè)些现象的除(chú)了(le)暗物(wù)质(zhì)的假说之外(wài)，另一种可能就是人类对引力的(de)理解还(hái)不够全面，引力很可能在不同尺度(dù)空(kōng)间中的工作方式是不(bù)同的，这意味着在行星系尺度中(zhōng)的天体(tǐ)会沿(yán)着它们的轨道，按照我们所理(lǐ)解的方式运动(dòng)。但是上升到星系和星团的尺(chǐ)度(dù)，引力之(zhī)间(jiān)的相互作用则是不同(tóng)的方式。对于在星系团之间的相互作用，科学家还引入(rù)了外部场效应(yīng)的概念，指的是在数(shù)百万光年的规模上，巨大的质量之(zhī)间会产生对彼此(cǐ)特殊的效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙(méng)德理论。如(rú)果MOND蒙德理论(lùn)成(chéng)立，这意味(wèi)着(zhe)我们需要对现在的物理(lǐ)定律进行修(xiū)正(zhèng)，这些(xiē)发现也让很多人认为暗物质假(jiǎ)说理论就此终结。但是在宇宙当中还有关于暗(àn)物质存(cún)在的其他的(de)理论证据，这些理论(lùn)证据是蒙德理论所没法解(jiě)释的“引(yǐn)力(lì)透镜”。

径(jìng)向(xiàng)距离为37亿光(guāng)年(nián)的子弹星(xīng)系团，由两(liǎng)个碰撞(zhuàng)的星(xīng)系团所组成(chéng)，类似这样的(de)星团，它们大部(bù)分的普通质量(liàng)都在星系(xì)的气体当(dāng)中。当(dāng)星团以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星际(jì)气体的相(xiāng)互(hù)作用就会导致温度的急剧升高，速度(dù)大幅降低(dī)。所以在理(lǐ)论上，在(zài)碰撞(zhuàng)之后(hòu)，子弹星系团大(dà)部分(fēn)的质量(liàng)将位于所(suǒ)有这些气体所(suǒ)在(zài)的中间(jiān)区域。那么我们通(tōng)过(guò)什么来验证它的质量区域到底是不是(shì)集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太空(kōng)望(wàng)远(yuǎn)镜传回了宇宙(zhòu)当中(zhōng)第一张全彩的高清照片，在照片(piàn)中我们可(kě)以明显地看到很多(duō)星系似(shì)乎(hū)被拉(lā)伸产生了巨大的形变。其(qí)实(shí)这些星系本(běn)身并不是(shì)真(zhēn)的被扭曲了，也不是(shì)韦伯望远镜出了什么问(wèn)题，而是这样极遥远的天体和我们地球(qiú)上(shàng)的观测者之间。被(bèi)一(yī)个质量超级巨大的天(tiān)体遮挡，这个超大(dà)质量的东西的引力，会使身后更遥远星系的光都发(fā)生(shēng)了扭(niǔ)曲。这(zhè)个现(xiàn)象就是引力透镜效应。这个巨大的天体可能是超大质量的黑洞或者是暗物(wù)质(zhì)。

所以当人们对子弹星系团观(guān)测的时候，发现它的大质(zhì)量区(qū)域并不是在(zài)中间(jiān)，而是在两侧。所以最好的解释(shì)方法就是当星团发生全部(bù)的碰(pèng)撞时(shí)，可被观(guān)测(cè)到的质量气体被(bèi)卡在(zài)了中间，暗物质则直接(jiē)通过了(le)这个区域(yù)，并在两边形成了引力透镜(jìng)。对子弹(dàn)星(xīng)系团的引力透镜研究也被认为是暗物(wù)质(zhì)存在的迄今为(wèi)止最(zuì)好的理论证据。

除(chú)此之外(wài)，还有来自(zì)宇宙当中最古老的光。从宇宙(zhòu)大(dà)爆炸开始(shǐ)，38万(wàn)年之后，可见光终(zhōng)于可以畅通无阻(zǔ)地穿越在(zài)宇(yǔ)宙当中(zhōng)了(le)。经(jīng)过了130多亿年之后，这(zhè)些光在宇宙空间背景上留下(xià)了各相同性的微(wēi)波辐射(shè)。其中红色的部分表示温度较(jiào)高的区域，蓝(lán)色则(zé)表(biǎo)示相(xiāng)对较(jiào)冷(lěng)的(de)区(qū)域，但(dàn)实际上它们聚酯纤维对人体有害吗 聚酯纤维是塑料吗之间的温差(chà)只有(yǒu)万分之一(yī)。

科学家们(men)通过对(duì)前景背景分离后的二(èr)值图(tú)像进行连通域提取和标记之后发现，如果宇宙当中(zhōng)没有暗物质(zhì)，图形看起(qǐ)来不应该是这样的，而随(suí)着暗物质的增加，一些峰值的(de)幅(fú)度(dù)会(huì)减小(xiǎo)，才变得看起来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙(zhòu)微波(bō)背景辐(fú)射的测(cè)量(liàng)值，我们需要(yào)的暗物质大约(yuē)是(shì)普通物质的5倍。这个数字与(yǔ)解释星系(xì)当中(zhōng)恒星运动所(suǒ)需要的暗物(wù)质比例是一致(zhì)的(de)。这就意味着。

用了(le)一个(gè)简(jiǎn)单的理论框(kuāng)架，就很(hěn)好地解释了很多(duō)不同的(de)观测结果。而暗(àn)物质的(de)本质就是宇宙当(dāng)中存在着(zhe)某(mǒu)种类(lèi)型的粒子(zi)，它们(men)不(bù)参(cān)与任何其他的(de)电(diàn)磁作用(yòng)，只通过(guò)引力(lì)来(lái)相互作(zuò)用。所以如果(guǒ)能(néng)够找到这种粒子的存在，就相当于找到了暗物(wù)质存在的实际证据。这种(zhǒng)粒子(zi)到底是什么(me)？科(kē)学家(jiā)们已经提出(chū)了数十种的假想(xiǎng)目标(biāo)，而要寻找这些不同的目标粒子所需要的实验方(fāng)式(shì)也不相同。在过(guò)去的几十年当中，人类(lèi)为了寻找这些看(kàn)不见、摸不到，几乎不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次的(de)实验，却没有任何实质性的发现，除了(le)一个地方，意(yì)大利(lì)的格兰萨索山，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉(mài)。

在(zài)山下1400米处的(de)地下矿井当中，藏着地球上(shàng)最(zuì)大的(de)地学(xué)实(shí)验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有(yǒu)一(yī)个三(sān)层楼(lóu)高的(de)探测器(qì)，一直(zhí)致力于寻找暗物质粒子的周期(qī)性震荡。

自(zì)1997年以来，这里(lǐ)的科(kē)学家声称观测(cè)到了某(mǒu)种信号。经过了20多年的(de)数据收集，人们发现了一个有趣的事(shì)情。探测(cè)率会在每(měi)年的(de)6月(yuè)份达到峰(fēng)值，然后在11月降到最(zuì)低，而(ér)且在20年当中(zhōng)每(měi)年都(dōu)是(shì)一(yī)样。一些科学家认为这可(kě)能(néng)是人类发(fā)现暗物质的第(dì)一个直接证据。

但是为什么(me)暗(àn)物质会产生(shēng)周期性的年(nián)度(dù)信号呢？刚(gāng)才我(wǒ)们(men)讲了太(tài)阳系正(zhèng)在以220公里/秒的速度围绕着银(yín)河系进行(xíng)移(yí)动，那么如果(guǒ)暗物质(zhì)存在宇(yǔ)宙当中，这意味着我们(men)也在以这样的速度在穿(chuān)越(yuè)着暗物质流，这个(gè)过程中会产生相应的振荡，同时地(dì)球(qiú)又以30公里/秒的速度围绕太(tài)阳进行(xíng)旋转。所以有半年的时间，地球围绕太阳的方向与(yǔ)太阳环绕银河系的方向是一(yī)致的，而另外半年则(zé)与(yǔ)之相反(fǎn)。

而在6月份的时候(hòu)，地球与太阳的方向(xiàng)正好达(dá)到完(wán)全一致(zhì)，这是理论上地(dì)球穿越暗物(wù)质流(liú)最(zuì)快的时段。而(ér)在11月份，又恰好达到(dào)了(le)最慢值。尽(jǐn)管在实(shí)际(jì)的情况(kuàng)中，太(tài)阳系相对银河系(xì)的平(píng)面呈现了60度(dù)的(de)倾斜，但是这(zhè)并不影响这(zhè)个(gè)理论的有效性(xìng)。

因此科学家(jiā)认为这可(kě)以用来(lái)解(jiě)释，研究人(rén)员们所观测到的周期性信(xìn)号。当然(rán)也(yě)可能有其他的情况，造(zào)成这种年度(dù)周期信号的(de)差异(yì)也(yě)可能是(shì)温度、湿度、土壤中的水分、高山(shān)上的积雪，甚(shèn)至连意大利游客的数(shù)量也(yě)符合这(zhè)个周期的规律。

所以，科学家(jiā)们又在南半球建立(lì)了一个几(jǐ)乎相同的实验室，这里的季节与之前(qián)的实(shí)验(yàn)室(shì)正好相反，而在(zài)这(zhè)里，地球穿过暗物质流的运动特征和(hé)第一个实验室是一样的。

因此，如果在这(zhè)里可以得到相(xiāng)同的信号，就可(kě)以(yǐ)成为暗物质所存在的(de)非常(cháng)有力的证据了。但是由于(yú)这个实验(yàn)室刚刚(gāng)建成不久，所以截至(zhì)目前还无法提(tí)供相(xiāng)应的数据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会(huì)发射一台(tái)新的(de)望远镜，这(zhè)台太(tài)空望远镜叫做(zuò)“南(nán)希格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它的宽视场仪器提供(gōng)的(de)视野是哈勃红外(wài)仪器(qì)的(de)100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太空望远镜其中一(yī)个关键的(de)用(yòng)途就(jiù)是探(tàn)索暗物(wù)质(zhì)背后(hòu)的奥秘，对于探测的结(jié)果，我们(men)只能拭(shì)目以待了。费米(mǐ)实(shí)验室粒子天体物理中(zhōng)心的(de)科学(xué)家丹琥珀和(hé)贾森(sēn)斯特芬研究发现，如果暗物质(zhì)存(cún)在，它们极有可能拥有另(lìng)一(yī)种神秘的效应，这种暗物质效应，会(huì)支持宇宙(zhòu)当中(zhōng)生命的诞生，或(huò)者说是(shì)生(shēng)命进(jìn)化的一(yī)个(gè)重要因素。

如果(guǒ)这一理论(lùn)得到进一(yī)步的证实(shí)，那么遍布宇宙当中的(de)暗(àn)物质会(huì)不会意(yì)味(wèi)着人类并不孤单呢(ne)？或(huò)许在宇宙当中某个角落的(de)行(xíng)星上(shàng)，暗物质正(zhèng)在通过这样的效应创造生命。当然，这些推论的大前提是要先(xiān)找(zhǎo)到暗(àn)物质(zhì)存(cún)在(zài)的实际证(zhèng)据。那么小伙伴们，你们觉得(dé)暗(àn)物质(zhì)到底存不存在呢(ne)？喜欢请点(diǎn)赞，你(nǐ)的(de)支持是我(wǒ)更新的(de)动力！

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