宇宙是“人为制(zhì)造”的？为何会存在(zài)科学(xué)无法解释的(de)“暗物质(zhì)”？暗物质又究(jiū)竟是什么？人类为了寻找暗物质存在的证据，科学家们在过去(qù)的几十年(nián)当中进行了超(chāo)过50次的长期实验，但是(shì)却没有发现任(rèn)何的有效(xiào)证(zhèng)据。除了一个地方，在1687年(nián)出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(lì)定(dìng)律，它揭示了宇宙中天(tiān)体运动(dòng)的(de)规律。往后的几百年来，当天文学家们发现某些(xiē)天体运行轨道(dào)出现(xiàn)异(yì)常(cháng)，不符合(hé)万有(yǒu)引(yǐn)力定律的时候，他们(men)就会知道(dào)，周围一定有未知的天体(tǐ)通过引力在(zài)摄动它的轨(guǐ)道。比(bǐ)如在1846年，奥本(běn)勒(lēi)维耶就通过天王星运(yùn)行轨(guǐ)道的异常，推(tuī)算并且发现了海王(wáng)星(xīng)的存(cún)在。另(lìng)外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发(fā)现(xiàn)都是应用万有引力定律所取得重大天文(wén)成就的例子。但是这些发现都是在恒星系统的尺度当中，可当我们上升到星系或者是星团的尺度，事(shì)情(qíng)就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家(jiā)弗(fú)里茨兹威基正(zhèng)在(zài)研究和测量后发星系团(tuán)的质量。这(zhè)是(shì)一个由数千个星(xīng)系所组成(chéng)的巨(jù)大星(xīng)系团，这(zhè)些星(xīng)系被(bèi)引力束缚在一起。测(cè)量星系团的质(zhì)量一(yī)般会使用到两种(zhǒng)方法(fǎ)，当两种方法(fǎ)结(jié)果一致，就可(kě)以确定其质量的范(fàn)围。

第一种是获得其"光度学的质量(liàng)"，需要的(de)数据是测(cè)量(liàng)各个星系(xì)的光度。

第(dì)二种是动力(lì)学(xué)质(zhì)量的计算，是利用光(guāng)谱红(hóng)移测量星(xīng)系团中的各(gè)个星(xīng)系相对于星(xīng)系团的运动速(sù)度。当测量结果(guǒ)出来(lái)之后，兹(zī)威基彻底懵了，“动力(lì)学(xué)质量”竟(jìng)然是“光度(dù)学质量”的400倍。这意(yì)味着(zhe)，后(hòu)发座星系团有99%的(de)质量消失了，或者(zhě)说这(zhè)9五一最适合带孩子去哪旅游，五一带孩子去哪里好玩9%的质量(liàng)并不以(yǐ)可见光的形式所存在，我(wǒ)们无(wú)法看到。最诡(guǐ)异的是，在测(cè)量速度的过程中，兹威基发现星系团中很(hěn)多星(xīng)系的速度比(bǐ)理论上要快得多，按照牛顿的运(yùn)动学定律(lǜ)，仅靠这些可见星系的质量所产生(shēng)的引力是无法(fǎ)将(jiāng)它们束缚在星系(xì)团内的，它们早就应该被抛出(chū)星系团之外了，除非(fēi)有(yǒu)一种神(shén)秘的力量在(zài)起作用，这种力量来源(yuán)于某种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹维基提出了(le)这样部分不可见(jiàn)的暗(àn)质，它不发散光(guāng)、吸(xī)光、反射光，但是它们却占(zhàn)据着宇宙(zhòu)中绝大部分的质(zhì)量。只是(shì)当时(shí)的人(rén)们对这样(yàng)的一种(zhǒng)说法不(bù)屑(xiè)一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗(àn)物质”这个词才再(zài)一次出现。天文学(xué)家(jiā)维拉(lā)鲁宾(bīn)和(hé)肯特福特在观测仙女座星系中的(de)恒星运动。理论上(shàng)来(lái)说，距离中心越远的恒星在其(qí)轨道上(五一最适合带孩子去哪旅游，五一带孩子去哪里好玩shàng)的运(yùn)行速(sù)度(dù)就会越慢。但是他们观测的结果(guǒ)却(què)让人感(gǎn)到不(bù)可思议(yì)。

随着与中心距离的(de)增加(jiā)，恒星(xīng)的(de)旋(xuán)转速度(dù)几乎保持不变。可是根据牛(niú)顿的万有引力定(dìng)律(lǜ)，在(zài)星系(xì)当中如果没有(yǒu)足够大(dà)的质量来吸(xī)引它们，这些外围的恒星(xīng)早就(jiù)被甩(shuǎi)到宇(yǔ)宙(zhòu)当中了。基于这种(zhǒng)现(xiàn)象，科(kē)学家(jiā)们(men)会(huì)使用一种相对标(biāo)准的方法(fǎ)来解释暗(àn)物质(zhì)的(de)存在，这种方法就是测量星系(xì)当(dāng)中气体在X轴上距离星(xīng)系中心的距离，以(yǐ)及(jí)在Y轴上气体(tǐ)的旋(xuán)转速(sù)度。如果出现异常(cháng)的结(jié)果(guǒ)，就(jiù)认为是由暗物质的力量进入其中。

于是(shì)科学家们通(tōng)过射电望远(yuǎn)镜测(cè)量了距离星系中心更远距离(lí)的(de)氢元(yuán)素(sù)，发现它们(men)的旋转速(sù)度并不(bù)符合(hé)牛顿的力(lì)学(xué)定律(lǜ)。我们的太阳系也不(bù)例(lì)外，太阳系位于银河系的第三悬臂(bì)之(zhī)上，距(jù)离银河系中心2.6万光年，根(gēn)据万有引力(lì)定(dìng)律进行(xíng)计算，太阳(yáng)系的(de)运行速(sù)度应该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正在以220千(qiān)米/秒(miǎo)的(de)速(sù)度(dù)围绕银河系(xì)旋(xuán)转，这个实际(jì)速度远(yuǎn)远大于理论速度，那么产生以上这种向心加速度的原因很可能(néng)就(jiù)是存在着(zhe)一(yī)种我们看不到的物质，是这些暗物质的引力效应(yīng)将星系聚集在了一起。

也是从这时开(kāi)始，越来越(yuè)多的研究人员开始(shǐ)相信(xìn)暗(àn)物质的存在。科(kē)学家根据星系(xì)外恒星轨道的速(sù)度，估算在星系当中暗物质的质量占整个(gè)星(xīng)系质量的(de)85%。但是，暗物(wù)质并不是(shì)唯一可以解(jiě)释这个(gè)现象的(de)原因。在一项新的研究当中，科学家们发现，几(jǐ)乎(hū)没有(yǒu)引力效应的遥(yáo)远恒星(xīng)之间，也会出现(xiàn)速度上的微(wēi)小差异。另(lìng)外，天文学(xué)家还发现(xiàn)了一个反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星(xīng)系距(jù)离地球大约(yuē)2.5亿光年(nián)，大小和银(yín)河系不多，但(dàn)是星(xīng)系(xì)当中存在的恒星数量却只(zhǐ)有(yǒu)银河(hé)系(xì)的千(qiān)分(fēn)之一。

所以在理(lǐ)论上，该星系(xì)必(bì)须存(cún)在暗物质(zhì)，否则就会分崩离析。但是科学家们(men)使用最先进的望(wàng)远镜对其进行了(le)40个小(xiǎo)时的详细测量之后，发(fā)现星(xīng)系中的恒(héng)星运动是可以用(yòng)正常的物质和(hé)力学定(dìng)律来(lái)解释的。那么又有人提(tí)出(chū)，也(yě)许该(gāi)星系的暗物质，已经被附近(jìn)的另一个大星系(xì)剥(bō)离了。奇(qí)怪(guài)的是，它的附近(jìn)没有(yǒu)任何(hé)星系存在。造成这些现象的(de)除(chú)了暗(àn)物质(zhì)的假说之外(wài)，另一种可能就(jiù)是(shì)人类对引力的理解还(hái)不够全面(miàn)，引力(lì)很(hěn)可能(néng)在不同尺度(dù)空(kōng)间中的(de)工作方式是不同的，这意味着在(zài)行(xíng)星系尺度中的天(tiān)体会沿(yán)着它(tā)们的轨道，按照我们所理解(jiě)的(de)方式运动(dòng)。但(dàn)是上升到(dào)星系和星团的尺度(dù)，引力之间的相互作用则(zé)是不(bù)同的(de)方式(shì)。对于在(zài)星系团之间的相互(hù)作用，科学家还(hái)引入了外部场效应的概念，指的是在数百万光年的(de)规模上，巨大的质量之(zhī)间会(huì)产生对彼(bǐ)此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成立(lì)，这(zhè)意味着(zhe)我们(men)需要对现在的物理(lǐ)定律进行修正(zhèng)，这些发现也让很(hěn)多人认为暗(àn)物质假(jiǎ)说理论就此终(zhōng)结。但是在宇宙当(dāng)中(zhōng)还有关于暗(àn)物质存在的其他的理论证据，这些(xiē)理论证据是蒙德理论所(suǒ)没(méi)法解释的“引力透(tòu)镜”。

径向距离为(wèi)37亿光年的子弹星系团，由两个(gè)碰撞的(de)星系(xì)团所组成，类似这样的(de)星(xīng)团(tuán)，它们大部分的普(pǔ)通(tōng)质量都在星系的气体当中。当(dāng)星团(tuán)以1000万公里/小时发生碰(pèng)撞的(de)时候，星际气体的(de)相互作(zuò)用就会(huì)导致温度的急剧升高，速度大幅降低。所以在理论(lùn)上，在(zài)碰(pèng)撞之后，子弹星系团(tuán)大部分(fēn)的质量将(jiāng)位于所(suǒ)有这些气体所在的中间区(qū)域。那么我们通过什么来验证它的(de)质量区域(yù)到底是(shì)不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜(jìng)传回了宇(yǔ)宙(zhòu)当中第一张全彩的高清照(zhào)片，在照(zhào)片中(zhōng)我们(men)可以明显地看到很(hěn)多星系似(shì)乎被拉伸产生了巨大的形(xíng)变。其实这些星系(xì)本身(shēn)并不是真的(de)被(bèi)扭曲了，也不是(shì)韦伯望远镜出了什么问题，而是这样极(jí)遥远的天体和我们地球上的观(guān)测者之(zhī)间(jiān)。被一个质量超(chāo)级巨大的天体(tǐ)遮挡，这(zhè)个超大(dà)质量的东西的引(yǐn)力，会使身后(hòu)更遥远星系的(de)光都发生了扭曲。这个现(xiàn)象就是引力透镜(jìng)效应。这个巨(jù)大的天体可能是超大(dà)质量的(de)黑洞或者是暗物质。

所以当(dāng)人们对子(zi)弹星系团观测的时候(hòu)，发现它(tā)的大(dà)质(zhì)量区域并(bìng)不是在(zài)中间，而是在两侧。所以最好的解释方(fāng)法就是当(dāng)星团(tuán)发生全部的(de)碰撞(zhuàng)时，可被(bèi)观测到的质量气体被卡在了中(zhōng)间，暗物质则直接通(tōng)过了这(zhè)个区域，并在两边形成(chéng)了引力透镜。对子弹星系团(tuán)的(de)引力(lì)透镜研究也被认(rèn)为是(shì)暗物质存在的迄五一最适合带孩子去哪旅游，五一带孩子去哪里好玩今(jīn)为止最(zuì)好(hǎo)的理(lǐ)论证据(jù)。

除此之外，还有来自宇宙当中最(zuì)古老的(de)光。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万年之后，可(kě)见(jiàn)光终于可以畅(chàng)通无阻(zǔ)地穿越在宇宙当(dāng)中了。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景上留(liú)下了各相同性的微波辐射。其中红色的部分表示温度较高的区域(yù)，蓝色则表(biǎo)示(shì)相对(duì)较(jiào)冷(lěng)的(de)区域，但实际上它们之间的温(wēn)差只有万分之(zhī)一(yī)。

科(kē)学家们通过对前景背景分离(lí)后(hòu)的(de)二值图像进行连通域提取和标(biāo)记之后发(fā)现，如(rú)果宇宙当中(zhōng)没有暗物(wù)质，图形看起(qǐ)来不应该是这样的(de)，而随(suí)着暗物质的增(zēng)加，一些峰值的幅度会减小，才变(biàn)得(dé)看起来“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙(zhòu)微波背景辐射的测(cè)量(liàng)值，我(wǒ)们(men)需要的(de)暗物质大(dà)约(yuē)是普通物质的5倍(bèi)。这个数字与解释星系当中(zhōng)恒星运动所(suǒ)需(xū)要(yào)的暗物质比例是(shì)一致的。这就意(yì)味(wèi)着。

用了一个简单(dān)的理(lǐ)论框架，就很好(hǎo)地(dì)解释了(le)很多不同的观(guān)测(cè)结果。而暗(àn)物质的本(běn)质就是(shì)宇(yǔ)宙当中存在着某种类型(xíng)的粒子，它(tā)们不(bù)参(cān)与任何(hé)其他的电磁作(zuò)用，只通过(guò)引力来相互作用。所以如(rú)果能够找(zhǎo)到这种粒子(zi)的存在，就相当于找到了暗物质存在(zài)的实际证(zhèng)据。这种(zhǒng)粒子到底是什么？科学家们已经提出了数十种的假(jiǎ)想目标，而要(yào)寻找这(zhè)些(xiē)不(bù)同(tóng)的目标粒子所需要的实验方式也不相同。在过去的几十年当中，人类为(wèi)了寻找这(zhè)些看不见、摸不到(dào)，几乎不会(huì)与常规物质(zhì)相互作用(yòng)的“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次(cì)的实验，却没有(yǒu)任(rèn)何实质性的(de)发(fā)现，除了(le)一个地方，意(yì)大(dà)利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处(chù)的地下矿井当中，藏着地球上最大的(de)地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼高的(de)探测器，一(yī)直致力于寻找暗物质粒子的周期(qī)性(xìng)震荡。

自(zì)1997年以来，这里(lǐ)的科学家声称(chēng)观测到了某(mǒu)种信号。经过了20多年的(de)数据收集，人们(men)发现了一个有趣的(de)事情。探测率会在每年的6月份达到峰(fēng)值，然后(hòu)在11月(yuè)降(jiàng)到最(zuì)低(dī)，而且在20年当(dāng)中(zhōng)每年都是一(yī)样。一些科学家认为这(zhè)可能是(shì)人类发现暗物质的第(dì)一(yī)个直接证据。

但(dàn)是为什么暗物质(zhì)会产生周期(qī)性的(de)年度(dù)信号(hào)呢(ne)？刚(gāng)才我们(men)讲了太阳系正在以220公里/秒的速(sù)度围(wéi)绕着(zhe)银河系进行移动，那么如果暗物(wù)质存在(zài)宇宙当(dāng)中，这意味(wèi)着我们(men)也在以这样的速度在穿越着暗物质流，这个过程中会(huì)产生相应的(de)振荡，同时地球又以30公里/秒(miǎo)的速度围绕太阳进行(xíng)旋转(zhuǎn)。所以有(yǒu)半(bàn)年的(de)时间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银河系(xì)的方向(xiàng)是一(yī)致的，而另(lìng)外(wài)半年则(zé)与之相反(fǎn)。

而在6月份的时候，地球与太阳的方向(xiàng)正好达到完全一致(zhì)，这是理论上地球穿越(yuè)暗物质流最快的时段。而在(zài)11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在实(shí)际(jì)的(de)情况中，太阳系相对银(yín)河(hé)系的平面呈现了60度的(de)倾斜，但是这并(bìng)不影响(xiǎng)这(zhè)个理论(lùn)的有效性(xìng)。

因此科学(xué)家认为这可以(yǐ)用来解释，研究人员们所(suǒ)观(guān)测(cè)到的周期性信号。当然也(yě)可能有其(qí)他的情况，造成这种年度(dù)周期信号(hào)的差异也可能是(shì)温度、湿度(dù)、土壤中的水分、高山上的积(jī)雪，甚至连意(yì)大利(lì)游客的数量也符合这个周期的(de)规律(lǜ)。

所以(yǐ)，科学家们(men)又在南半(bàn)球建(jiàn)立了一(yī)个几乎相(xiāng)同的实(shí)验室(shì)，这里的季节与之前的实验(yàn)室正(zhèng)好(hǎo)相(xiāng)反，而在这里，地球穿过暗物质流的(de)运动特征和第一个实验室是一样的。

因(yīn)此，如果在这里可以(yǐ)得到相同的信号，就(jiù)可以(yǐ)成为(wèi)暗物质所存(cún)在的(de)非常有力的证据了。但是由于这个(gè)实验室刚(gāng)刚建成(chéng)不(bù)久，所以(yǐ)截至目前还无法提(tí)供相(xiāng)应的(de)数据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台(tái)新的(de)望远镜(jìng)，这台太空望远(yuǎn)镜叫做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它(tā)的(de)主镜大(dà)小跟(gēn)哈勃望(wàng)远镜相同，但它的宽(kuān)视场仪器提(tí)供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太空(kōng)望远镜(jìng)其(qí)中一个(gè)关(guān)键(jiàn)的用途就是探索暗(àn)物(wù)质背后的奥秘，对(duì)于探测的结果，我们只能拭目以(yǐ)待了。费米实验室粒子(zi)天体物(wù)理中(zhōng)心的(de)科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究(jiū)发(fā)现，如(rú)果(guǒ)暗物质(zhì)存在，它们极有(yǒu)可能拥有另一种神秘的效应，这种暗物(wù)质效应，会支持宇宙当中生命(mìng)的诞生，或者说是生命进化的一(yī)个重(zhòng)要因素。

如果这一理论得(dé)到(dào)进一步的证实，那(nà)么遍布宇宙当中的暗(àn)物质(zhì)会不(bù)会意(yì)味(wèi)着人(rén)类并不(bù)孤(gū)单(dān)呢？或许(xǔ)在(zài)宇宙(zhòu)当中某个角(jiǎo)落的行星上(shàng)，暗物质正在通过这样的效应(yīng)创造生命。当然，这(zhè)些推论(lùn)的大前(qián)提是要先(xiān)找(zhǎo)到暗物质(zhì)存在的(de)实际证据(jù)。那么小伙(huǒ)伴们，你们(men)觉得暗物质(zhì)到底存不(bù)存在呢？喜欢(huān)请(qǐng)点赞，你的支持是我更新的动力(lì)！

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