宇宙是“人为制造”的？为何(hé)会(huì)存(cún)在科学无法解释(shì)的“暗物质”？暗物质又究(jiū)竟是(shì)什么？人类为(wèi)了寻(xún)找暗物质(zhì)存(cún)在的证(zhèng)据(jù)，科学家(jiā)们在过去的几十年当中进行(xíng)了超(chāo)过50次的长期实(shí)验，但是却没有(yǒu)发(fā)现任何的有效证据。除了(le)一个地方，在1687年出版(bǎn)的自然哲学数学原理一书中，埃(āi)萨(sà)克牛顿发表了万有(yǒu)引力定律，它揭示了宇宙中(zhōng)天体运动的规律。往后的几百(bǎi)年来，当天文学家们发(fā)现某些天体运行轨道出(chū)现异常，不符合万有(yǒu)引力定律的时候，他们就会知道，周围一(yī)定(dìng)有未知(zhī)的天体通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通(tōng)过天王星(xīng)运(yùn)行轨道的(de)异常，推(tuī)算并且(qiě)发现了海王(wáng)星的(de)存(cún)在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王(wáng)星(xīng)的发现都是应用万有(yǒu)引力(lì)定律(lǜ)所取得(dé)重大天文成就的例子。但是(shì)这(zhè)些发现(xiàn)都是在恒星系统的尺(chǐ)度当中，可当我们(men)上升到星系或者是星(xīng)团的(de)尺(chǐ)度，事情就(jiù)开始变(biàn)得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗里(lǐ)茨兹威基正在研究和测量后(hòu)发星(xīng)系(xì)团的(de)质量。这是一(yī)个由数千(qiān)个星系所组成的(de)巨大星系团，这(zhè)些(xiē)星系被引力束缚(fù)在一起。测量星系团的质量(liàng)一般会使用到(dào)两种方法(fǎ)，当两(liǎng)种方法(fǎ)结果一致，就(jiù)可以确定其(qí)质量(liàng)的范(fàn)围。

第一种(zhǒng)是获得其"光度学的(de)质(zhì)量"，需要的(de)数据(jù)是测量各个(gè)星系的光度。

第二种是动力学质量的计算，是(shì)利用(yòng)光(guāng)谱红移测量星系团中的各(gè)个星系相对于星系团的运动(dòng)速度。当(dāng)测量结果出来之后，兹威基(jī)彻底(dǐ)懵了，“动(dòng)力学质量”竟然是(shì)“光度学质(zhì)量”的400倍(bèi)。这意味着，后(hòu)发座星(xīng)系团(tuán)有99%的质量消失(shī)了(le)，或(huò)者说这99%的质量并不以可见光的形(xíng)式(shì)所存在(zài)，我们无法看到。最诡异的是，在测量速度的(de)过程中，兹威(wēi)基(jī)发(fā)现星系团(tuán)中很多星系的(de)速(sù)度(dù)比理论上要快得(dé)多(duō)，按照牛顿的运(yùn)动学定(dìng)律，仅靠这些可(kě)见星系的质量所(suǒ)产(chǎn)生的(de)引力是无法将它们束缚在星(xīng)系团内(nèi)的，它(tā)们早就应该被(bèi)抛出星系团之外(wài)了，除非有一种神(shén)秘的力量(liàng)在起作用，这(zhè)种力量来源于某(mǒu)种隐形的物质(zhì)。

据此，兹维(wéi)基提(tí)出了这(zhè)样(yàng)部分不可见(jiàn)的(de)暗质，它(tā)不发散(sàn)光(guāng)、吸(xī)光、反射(shè)光，但(dàn)是它们却占据着宇(yǔ)宙中(zhōng)绝大部(bù)分的质量。只是当时的(de)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”这个词(cí)才再(zài)一次出现。天文学(xué)家维(wéi)拉(lā)鲁(lǔ)宾和(hé)肯特福(fú)特在观测仙女座星系(xì)中(zhōng)的恒(héng)星(xīng)运动。理论上来(lái)说(shuō)，距(jù)离中心(xīn)越远(yuǎn)的(de)恒(héng)星在其轨(guǐ)道上的运行(xíng)速(sù)度就会(huì)越(yuè)慢。但是(shì)他(tā)们观测的结果却(què)让人感到(dào)不可思议。

随着(zhe)与中心距离的增加(jiā)，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是(shì)根据(jù)牛顿的(de)万有引力(lì)定律，在星系当中如果(guǒ)没有足够(gòu)大的质量来吸引它(tā)们，这些外(wài)围的恒星早就被甩到(dào)宇宙当中了。基于这(zhè)种现象，科学家们会使用一种相对标准的方法来解释暗物质的存在，这种(zhǒng)方法就(jiù)是测量星系当中(zhōng)气(qì)体在(zài)X轴上(shàng)距离星(xīng)系中心的(de)距离，以及在Y轴上气体的旋(xuán)转速度。如果出现(xiàn)异常的结果，就认为是由暗物质的力量进入其中。

于是科(kē)学家们通过射电望远镜测量了距离星系(xì)中心更远距(jù)离的(de)氢元(yuán)素，发现它们的(de)旋(xuán)转(zhuǎn)速度并不符合牛顿的力学(xué)定律。我们(men)的(de)太阳系也不例外，太(tài)阳系位于银河系(xì)的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年(nián)，根据万(wàn)有引力定(dìng)律进行计算，太(tài)阳系的运(yùn)行速度应该(gāi)是(shì)160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米(mǐ)/秒的速度围绕银河系旋转，这个实际速度远远大于(yú)理论速度，那(nà)么(me)产生(shēng)以上(shàng)这种向心加速度(dù)的原因很可能就是存(cún)在着一种我(wǒ)们看不(bù)到的物质，是这些(xiē)暗(àn)物质的(de)引力效应(yīng)将星系聚集(jí)在了一(yī)起。

也是(shì)从(cóng)这(zhè)时(shí)开始，越来(lái)越多(duō)的研究人员开始相信暗物质的存在。科学家根据星(xīng)系外恒星轨道的速度，估算在(zài)星系当中(zhōng)暗物(wù)质(zhì)的质量占整个星(xīng)系质(zhì)量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以(yǐ)解释这个现象的原因。在一项新的研(yán)究当中，科学家们发现，几乎没有引(yǐn)力效应的遥远恒(héng)星之间，也会出现速度上(shàng)的微小差异。另外，天文(wén)学家还发现了一(yī)个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大(dà)约2.5亿光年，大小(xiǎo)和(hé)银河系不多，但(dàn)是星(xīng)系当中存(cún)在(zài)的恒星(xīng)数量(liàng)却只有银河系的千分之一。

所以(yǐ)在理论上(shàng)，该(gāi)星系必须存在暗物质，否(fǒu)则就会分崩离(lí)析。但(dàn)是科学家们使用(yòng)最(zuì)先进(jìn)的望远镜(jìng)对其进行了(le)40个小时(shí)的详细测量之(zhī)后，发(fā)现星系中的恒星运动是可以用(yòng)正常的物质和(hé)力学定律来解释的。那(nà)么又有人提(tí)出，也(yě)许该星系(xì)的暗物质，已经被附近的(de)另一个大(dà)星系剥离了(le)。奇怪(guài)的是，它(tā)的附近没(méi)有任何星系(xì)存在。造成这些现象的除了暗物质的假说之(zhī)外，另一种(zhǒng)可能(néng)就是(shì)人类对引力的理解还(hái)不够全面，引(yǐn)力很可能在不同尺(chǐ)度空间中的工作方式是不(bù)同(tóng)的，这意味着(zhe)在(zài)行星系尺(chǐ)度中的天体会(huì)沿(yán)着(zhe)它(tā)们的轨道(dào)，按照我(wǒ)们所理(lǐ)解的方式(shì)运动。但(dàn)是(shì)上升到星系和星团的尺(chǐ)度，引(yǐn)力之(zhī)间的相互作用(yòng)则是(shì)不同的方式(shì)。对于在星系团之间(jiān)的相互作用，科学家还引(yǐn)入了(le)外部场效应的概(gài)念，指的是在数百(bǎi)万光年的规模上(shàng)，巨大的质量之(zhī)间(jiān)会产生对彼此特殊的效果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙(méng)德理(lǐ)论(lùn)成立，这意(yì)味着我(wǒ)们需(xū)要对(duì)现在的物理定律进行修(xiū)正(zhèng)，这些发(fā)现也(yě)让(ràng)很多人(rén)认为暗物质假说理论(lùn)就此终结。但是(shì)在宇宙当中还有(yǒu)关于暗物(wù)质(zhì)存(cún)在的其他的理(lǐ)论(lùn)证据，这些理论证据是蒙德理论所没法(fǎ)解释的(de)“引力透镜(jìng)”。

径(jìng)向(xiàng)距离为37亿光年的(de)子弹星系团，由两个(gè)碰(pèng)撞的星系团所组成，类似这样(yàng)的星团(tuán)，它(tā)们(men)大部分(fēn)的普通质量都在星系(xì)的(de)气体当中。当星团以1000万公里(lǐ)/小时发生碰撞(zhuàng)的时候，星(xīng)际气体的(de)相互作(zuò)用就会导致温度的急剧升高，速度大幅降低。所(suǒ)以在理论上，在碰撞之后(hòu)，子弹星系团大部分的质(zhì)量(liàng)将(jiāng)位于所有这(zhè)些气(qì)体所(suǒ)在的(de)中间区域。那么我(wǒ)们(men)通过什么来(lái)验证(zhèng)它的(de)质量区域(yù)到(dào)底是不是集中在中间呢？前(qián)不久，詹姆(mǔ)斯韦(wéi)伯(bó)太空望远(yuǎn)镜(jìng)传(chuán)回了宇宙当中第(dì)一(yī)张全(quán)彩的(de)高清(qīng)照片，在照片中我(wǒ)们可以明显地看到很多(duō)星系似乎被拉伸(shēn)产(chǎn)生了巨大的形变。其实这些星(xīng)系本身(shēn)并不是真的被扭(niǔ)曲(qū)了(le)，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出了什么问题，而(ér)是这样极遥(yáo)远(yuǎn)的天体和我们地球上的观测(cè)者之间。被一个质(zhì)量超级巨(jù)大的天(tiān)体遮挡，这(zhè)个(gè)超大质量的东西的引(yǐn)力，会使身后更遥(yáo)远星系的光都发(fā)生了扭曲。这个现象就是引力(lì)透(tòu)镜(jìng)效(xiào)应。这个巨大(dà)的天体可能是(shì)超大(dà)质量(liàng)的黑(hēi)洞或者(zhě)是暗物质。

所以(yǐ)当人(rén)们对子弹星系(xì)团观测的时候，发现(xiàn)它的(de)大质量区域并不是(shì)在中间，而是(shì)在两(liǎng)侧。所以最(zuì)好(hǎo)的解释方法就是当星团发生全(quán)部(bù)的碰撞时(shí)，可被(bèi)观测到(dào)的质量(liàng)气体(tǐ)被卡在了中间(jiān)，暗物质则直接通过(guò)了这个区(qū)域，并(bìng)在两边形成了引(yǐn)力透镜。对子弹星系团的(de)引力透镜研究也被认为是(shì)暗(àn)物(wù)质存在的迄今(jīn)为(wèi)止最好的理(lǐ)论证据(jù)。

除(chú)此(cǐ)之外，还有来(lái)自宇宙当(dāng)中最(zuì)古(gǔ)老的光。从宇宙大(dà)爆炸开始，38万(wàn)年之后，可见光终于(yú)可(kě)以(yǐ)畅(chàng)通无阻地穿越(yuè)在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景上留下(xià)了各(gè)相同性的微波(bō)辐射。其(qí)中红色的(de)部分表(biǎo)示温度较(jiào)高的区域，蓝色则表示相(xiāng)对较(jiào)冷的区(qū)域，但实际上它们之间的温差(chà)只有万(wàn)分之一。

科学家们通(tōng)过对(duì)前景背景(jǐng)分(fēn)离(lí)后的二值(zhí)图像(xiàng)进行(xíng)连通域(yù)提取和(hé)标记(jì)之后发现(xiàn)，如果(guǒ)宇宙当(dāng)中没有暗物质(zhì)，图形看(kàn)起来(lái)不应该是(shì)这(zhè)样的，而随着暗物质的增加，一些峰值的幅度(dù)会(huì)减小，才变得看起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波(bō)背景辐射的测量(liàng)值(zhí)，我们需要(yào)的(de)暗物质大约是普通(tōng)物质的5倍。这个数字(zì)与解释星系当(dāng)中(zhōng)恒(héng)星运动所需要(yào)的暗物(wù)质比例是一致的。这就意味着。

用了一个简单的理论框架，就很(hěn)好地(dì)解释(shì)了很多不同的(de)观测结果。而暗物(wù)质的本质(zhì)就是宇宙当中(zhōng)存在着某(mǒu)种类型的粒子，它们不参与任何其他的(de)电磁(cí)作用，只通过引力来相互作用。所以如果能(néng)够找(zhǎo)到(dào)这种粒子的存在，就相当于找到了暗物(wù)质存在的实(shí)际证据。这种粒子到底是什么(me)？科(kē)学家们已经提出了数十(shí)种(zhǒng)的假想目标，而要寻找这些不(bù)同(tóng)的目标粒子所(suǒ)需要(yào)的实验方式也不相(xiāng)同(tóng)。在过去(qù)的(de)几(jǐ)十(shí)年当中，人(rén)类为了(le)寻找这些看不见、摸(mō)不到，几(jǐ)乎不会与常规(guī)物(wù)质(zhì)相互(hù)作用(yòng)的(de)“暗(àn)物(wù)质”，科学家们(men)已经进行了超过50次的实验，却没(méi)有任何实质性的(de)发(fā)现，除了一(yī)个地方，意(yì)大利(lì)的格兰(lán)萨索山，隶(lì)属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下(xià)1400米处的(de)地下(xià)矿(kuàng)井(jǐng)当中，藏着地球上最(zuì)大的地学(xué)实验(yàn)室，这(zhè)个(gè)实验(yàn)室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有一个三层楼(lóu)高的探测器，一直致力于寻找暗物质粒(lì)子的周期性震荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的科学家声称观测到了某种信号。经过了20多年的数(shù)据(jù)收(shōu)集，人(rén)们发现了一个(gè)有趣的事情。探测率(lǜ)会在每年的6月份达到峰值，然后在(zài)11月降到最低(dī)，而且在20年当中(zhōng)每年都是一样。一(yī)些科(kē)学家认为这可能(néng)是人类发(fā)现暗物质的第一(yī)个直接证据。

但是为什么(me)暗(àn)物(wù)质会(huì)产生周期性(xìng)的年度信(xìn)号呢(ne)？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系正在以220公里/秒的(de)速度(dù)围绕着银河系(xì)进行移动，那么如果暗(àn)物质存(cún)在宇宙当中，这意味(wèi)着我们也在以(yǐ)这样的速度在穿越着(zhe)暗物(wù)质(zhì)流，这(zhè)个过程中会产(chǎn)生相应的振荡，同时地(dì)球又以30公里/秒的速度围(wéi)绕太(tài)阳进行旋转没有港口是永远的停留的寓意是什么 集装箱到港口可以停留多长时间。所以有半年的时间，地球围(wéi)绕太阳的方没有港口是永远的停留的寓意是什么 集装箱到港口可以停留多长时间向与(yǔ)太(tài)阳环绕银河(hé)系的方(fāng)向是(shì)一(yī)致的(de)，而另外半(bàn)年则与之相反。

而在6月份的(de)时候，地球与太阳的方向(xiàng)正好达(dá)到完(wán)全一致(zhì)，这是理(lǐ)论上地(dì)球穿越暗物质流最(zuì)快的(de)时段。而在11月份，又(yòu)恰好达到了(le)最慢值。尽管在实际的(de)情况中(zhōng)，太阳(yáng)系相对(duì)银河系的平面(miàn)呈现了60度的(de)倾斜，但是这并不影响(xiǎng)这个(gè)理(lǐ)论(lùn)的有效性。

因此科学家认为这可以(yǐ)用来解释，研究(jiū)人员们(men)所观测到的周(zhōu)期性(xìng)信号。当然也可能有其他(tā)的情况，造成这种年(nián)度(dù)周期(qī)信号的(de)差(chà)异也可能(néng)是温度、湿(shī)度(dù)、土壤中的水分、高(gāo)山上的(de)积(jī)雪，甚至连意大利游客的数量也符合这(zhè)个(gè)周期的规律。

所以，科学家们又在(zài)南(nán)半球建立了一(yī)个几乎相同的实验室(shì)，这里的季节与之(zhī)前的(de)实验室正好相反，而在(zài)这里，地球穿过(guò)暗物质流(liú)的运动(dòng)特征(zhēng)和第(dì)一(yī)个实验室是一样(yàng)的。

因此，如(rú)果在这里可(kě)以得到(dào)相同的信(xìn)号(hào)，就可(kě)以成为暗物质所存在的非常有力(lì)的证据了(le)。但是由于这个实验室刚(gāng)刚建成(chéng)不久，所以截至目前(qián)还无法提供相应的数(shù)据(jù)支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射一台(tái)新(xīn)的望远镜，这台(tái)太空望远镜叫做(zuò)“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但(dàn)它的宽视场仪器提供(gōng)的视野是哈勃红外仪器的(de)100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键(jiàn)的(de)用途就(jiù)是探索暗物(wù)质背后(hòu)的奥秘，对于探测(cè)的结果，我们只能(néng)拭目以待了(le)。费米实验室(shì)粒(lì)子天体物(wù)理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研(yán)究发现，如果暗物质(zhì)存(cún)在，它们极有可能(néng)拥有另一种神秘的效应，这种(zhǒng)暗物质效应，会支持宇宙当中生(shēng)命(mìng)的诞生，或者(zhě)说是(shì)生命进化的一个(gè)重要因素。

如果这一理论得到进一步的证(zhèng)实，那么遍布宇宙(zhòu)当中的(de)暗物质会不会意味着人类并不孤单呢(ne)？或许在宇宙当中某个角落的行星上，暗物质正(zhèng)在通过这样的效应创造生(shēng)命。当然(rán)，这些推论的大(dà)前提是(shì)要先找到暗物质(zhì)存(cún)在的实(sh没有港口是永远的停留的寓意是什么 集装箱到港口可以停留多长时间í)际证据。那(nà)么小伙伴们，你们(men)觉(jué)得暗物质到(dào)底存不存在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支(zhī)持是我更(gèng)新的动力！

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