宇宙(zhòu)是(shì)“人为制造”的？为何会存在科(kē)学无法(fǎ)解释的(de)“暗(àn)物质”？暗物质又究竟是(shì)什(shén)么？人类(lèi)为(wèi)了寻找暗物(wù)质存(cún)在的证(zhèng)据，科学家们(men)在过去的几十年(nián)当中进(jìn)行了超(chāo)过50次(cì)的长期实验，但是却没有发现任何的有效证据。除了一个地(dì)方，在1687年出(chū)版(bǎn)的自(zì)然(rán)哲(zhé)学数学原(yuán)理一书中，埃萨(sà)克牛顿发表了(le)万有(yǒu)引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙(zhòu)中(zhōng)天体运(yùn)动(dòng)的规律。往后的几百年来，当天(tiān)文学家们(men)发现某些天(tiān)体运行轨(guǐ)道出(chū)现异常，不符合万有引力(lì)定(dìng)律的时(shí)候(hòu)，他们就会知道，周围一定有未知的天体通过引力在摄动(dòng)它的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥(ào)本勒维(wéi)耶就(jiù)通过(guò)天(tiān)王星运行轨道的异常，推算并且(qiě)发现(xiàn)了海王星的存(cún)在。另外，哈(hā)雷(léi)彗星、冥王星(xīng)的发现都是(shì)应用万(wàn)有引力定律(lǜ)所取得重大天文成就的例子(zi)。但是这些发现都是在恒星系统的尺度(dù)当(dāng)中，可当我们上升到星系或者是星团的尺(chǐ)度，事情就(jiù)开始变得诡异了(le)。

1933年(nián)，瑞士(shì)的物理学家弗里茨兹威基(jī)正在(zài)研究(jiū)和测量后发(fā)星系团的质量。这是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(zài)一起。测量星(xīng)系团的质(zhì)量一(yī)般(bān)会使用(yòng)到两种方法，当两种方法(fǎ)结果(guǒ)一致，就可以确(què)定其(qí)质量的(de)范围。

第(dì)一种(zhǒng)是获得其"光度学(xué)的质量"，需要的数据是测(cè)量各个(gè)星(xīng)系(xì)的光度(dù)。

第二种是动力学质量的(de)计算，是利用光谱红(hóng)移(yí)测(cè)量星系团中的各个星(xīng)系相对于星系团的运动(dòng)速(sù)度。当测(cè)量(liàng)结果出来之后，兹(zī)威(wēi)基(jī)彻(chè)底懵(měng)了(le)，“动力(lì)学质量”竟然(rán)是“光度学质量”的400倍。这意味(wèi)着(zhe)，后(hòu)发座星系(xì)团有99%的质量消(xiāo)失(shī)了，或者说这99%的质量并不以可见(jiàn)光的形式所存在，我们(men)无法看到(dào)。最诡异的是，在测量速度的过程中，兹威基发(fā)现星(xīng)系团(tuán)中很多星(xīng)系的速度比理论上(shàng)要(yào)快得多，按(àn)照牛顿的运动学(xué)定律，仅靠这些可见(jiàn)星(xīng)系的质量所产(chǎn)生的(de)引力是无法将它们(men)束缚(fù)在星(xīng)系团内(nèi)的，它们早就应该(gāi)被抛出星系团之外了(le)，除非(fēi)有一(yī)种神秘的力量在起作用，这种力量来源于某种(zhǒng)隐(yǐn)形的物质。

据(jù)此，兹维(wéi)基提出(chū)了这样(yàng)部分不(bù)可(kě)见的暗(àn)质(zhì)，它(tā)不发散光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇宙(zhòu)中绝大部分(fēn)的质量。只(zhǐ)是当(dāng)时的人们对(duì)这样的一种说(shuō)法不屑(xiè)一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物质”这个词才再一次出现。天(tiān)文学家(jiā)维拉鲁宾和肯特福(fú)特在观测(cè)仙女座星(xīng)系中的恒(héng)星运动。理论上(shàng)来说，距离(lí)中心(xīn)越远的恒星在其轨(guǐ)道(dào)上的运行速度就(jiù)会越慢。但是他们(men)观测(cè)的结果却让人感到不可思议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转速(sù)度(dù)几乎保(bǎo)持(chí)不变。可是(shì)根据牛(niú)顿的(de)万有引(yǐn)力(lì)定(dìng)律(lǜ)，在星系当中如(rú)果没有(yǒu)足够大(dà)的质(zhì)量(liàng)来吸引它们，这些外围的恒星早(zǎo)就(jiù)被甩到宇宙当(dāng)中了。基于这种现象(xiàng)，科学(xué)家们会使用一种(zhǒng)相(xiāng)对标准(zhǔn)的方法来解释暗物质的存在，这种(zhǒng)方(fāng)法就是测量星系当中气(qì)体在X轴上距(jù)离(lí)星(xīng)系中心的距(jù)离(lí)，以及在Y轴上气体的旋转速度(dù)。如果(guǒ)出现(xiàn)异常的结果(guǒ)，就(jiù)认为(wèi)是(shì)由暗物质的力量(liàng)进入其中。

于是(shì)科学家们通过射(shè)电(diàn)望(wàng)远(yuǎn)镜测(cè)量了距离星系(xì)中心更远距(jù)离的(de)氢元素，发现它(tā)们的旋转速度并(bìng)不符(fú)合牛顿(dùn)的力学定律(lǜ)。我们的(de)太阳系也不例外，太阳(yáng)系位于银(yín)河(hé)系的第三悬臂(bì)之上(shàng)，距离银(yín)河系中心2.6万光年，根据万有引力定(dìng)律进(jìn)行计算，太阳系的运行速度应该是160千(qiān)米/秒，但实(shí)际上，太阳系正在以220千米(mǐ)/秒的(de)速度(dù)围绕银河(hé)系旋转，这个(gè)实际(jì)速度远远(y猫肠胃不好老是吐怎么办，猫咪隔三差五吐但是精神很好uǎn)大于理(lǐ)论速度，那么产生以上这种向心加速度的原因很可(kě)能就是存(cún)在着一(yī)种我们(men)看不到(dào)的物质，是这(zhè)些暗物质的引力效应将星系(xì)聚(jù)集在了(le)一起。

也是从这(zhè)时(shí)开始(shǐ)，越来越多的(de)研(yán)究(jiū)人(rén)员开(kāi)始(shǐ)相信暗物质的存在。科(kē)学家根据星(xīng)系外恒(héng)星轨(guǐ)道(dào)的(de)速度(dù)，估算在星系当中暗(àn)物(wù)质(zhì)的质量(liàng)占整个星系质量的85%。但是，暗(àn)物质并不是唯一可以解释这(zhè)个(gè)现象的原(yuán)因。在一(yī)项新的研究当中，科学家(jiā)们发(fā)现，几乎没有引力效应的遥远恒星(xīng)之间，也(yě)会出现速(sù)度上的微(wēi)小差异。另外，天文学家还发现了一个反常的星系，叫做(zuò)Agc114猫肠胃不好老是吐怎么办，猫咪隔三差五吐但是精神很好905。这个星系距离(lí)地球大约2.5亿光(guāng)年，大(dà)小和银河系不多，但是星(xīng)系当中存在(zài)的恒星数量却(què)只(zhǐ)有银河系的千分之(zhī)一(yī)。

所以在理论上，该星系必须存(cún)在(zài)暗(àn)物质，否(fǒu)则(zé)就会分崩(bēng)离析。但是(shì)科学家们(men)使用最先进的(de)望远镜对其进(jìn)行了40个小(xiǎo)时的详(xiáng)细测(cè)量(liàng)之(zhī)后，发现星系中的恒星运(yùn)动(dòng)是(shì)可以(yǐ)用正(zhèng)常的(de)物(wù)质和力学定律来解释的。那么又有人提出，也许该星系(xì)的暗(àn)物质，已经被附近(jìn)的另一个(gè)大(dà)星(xīng)系剥(bō)离了(le)。奇(qí)怪的是(shì)，它的附(fù)近没(méi)有任(rèn)何(hé)星系(xì)存在。造(zào)成这些(xiē)现(xiàn)象的除了暗(àn)物质的假说之(zhī)外(wài)，另一种可(kě)能就是人类(lèi)对引力的(de)理(lǐ)解还不够全面，引力(lì)很可能在不同尺度(dù)空(kōng)间中的(de)工作方式(shì)是不同的(de)，这(zhè)意味着在(zài)行星(xīng)系尺(chǐ)度(dù)中的天体(tǐ)会(huì)沿(yán)着它(tā)们的轨道，按照我们所理解的方式运动。但(dàn)是上升到星(xīng)系(xì)和星(xīng)团的尺度，引力之间(jiān)的(de)相互作(zuò)用则是不同的(de)方式。对于在星(xīng)系团之间的相(xiāng)互作用，科学家还引入了外部场(chǎng)效(xiào)应的概念，指的是(shì)在数(shù)百(bǎi)万光年的规模上，巨(jù)大的质量(liàng)之(zhī)间会产生对彼此特(tè)殊的效(xiào)果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成立，这(zhè)意味着我们需要(yào)对(duì)现在的物(wù)理定律进行修正，这些发现也让(ràng)很多人认为暗物质假(jiǎ)说理论就此(cǐ)终(zhōng)结(jié)。但是(shì)在(zài)宇宙当中还有关于暗物质(zhì)存在的其他的(de)理(lǐ)论证据，这些理论证据是蒙德(dé)理论(lùn)所没法解释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距(jù)离为37亿光年的子(zi)弹(dàn)星(xīng)系团(tuán)，由两个碰撞(zhuàng)的(de)星(xīng)系团所(suǒ)组(zǔ)成，类似这样(yàng)的星团(tuán)，它们大(dà)部分(fēn)的普通(tōng)质量都在星系的气体(tǐ)当(dāng)中。当星团以1000万(wàn)公(gōng)里/小时发生碰撞的时(shí)候，星际气体的(de)相(xiāng)互(hù)作(zuò)用就会导(dǎo)致(zhì)温度的(de)急剧升高，速(sù)度(dù)大幅降低。所以在理(lǐ)论(lùn)上，在碰撞(zhuàng)之后，子(zi)弹星(xīng)系团大部分的质量(liàng)将位于所有这(zhè)些气体所在的中间区域(yù)。那么我们通(tōng)过什(shén)么来验证它的(de)质量区(qū)域(yù)到底是(shì)不是集中在(zài)中间(jiān)呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜(jìng)传回了(le)宇宙当中第一张(zhāng)全彩的高清照(zhào)片(piàn)，在照片(piàn)中我们可以明显地看(kàn)到很(hěn)多星系似乎被拉伸(shēn)产生了巨(jù)大的形(xíng)变(biàn)。其实这些星系本身并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜(jìng)出(chū)了什么问题，而是这(zhè)样极遥远的天体和我们地球上的观测者之(zhī)间。被一(yī)个质量超(chāo)级巨大的天体(tǐ)遮挡，这个超大(dà)质量的(de)东西的引力，会使身后更遥远星系(xì)的光(guāng)都(dōu)发生了扭曲(qū)。这个现象就是引力透镜效(xiào)应。这个巨(jù)大的天体可能(néng)是超大(dà)质量的黑(hēi)洞或者是暗物质。

所以当人们对子弹星系团观测(cè)的时(shí)候(hòu)，发(fā)现它(tā)的大(dà)质(zhì)量区域并不(bù)是在中间，而是(shì)在两侧。所(suǒ)以最好的(de)解(jiě)释(shì)方法就是当星团发生全部的碰撞时，可被观测到的质量(liàng)气体被卡在了中间，暗物质(zhì)则直接通过了这(zhè)个区域，并在两边形成了引力(lì)透镜。对子弹星系团的引力透(tòu)镜(jìng)研究也被(bèi)认为是(shì)暗物质(zhì)存(cún)在(zài)的迄今为止(zhǐ)最(zuì)好的理论(lùn)证据。

除此之外，还有来自宇宙(zhòu)当中最古老的光(guāng)。从宇宙大爆(bào)炸开始(shǐ)，38万年之后，可见(jiàn)光终于可以畅通(tōng)无(wú)阻地穿(chuān)越在宇(yǔ)宙当(dāng)中了(le)。经过了130多亿(yì)年之后，这些光在宇(yǔ)宙空(kōng)间(jiān)背景上留下了各相同性的微波辐(fú)射。其中红色的(de)部(bù)分(fēn)表示温度(dù)较高(gāo)的区域，蓝色则表示相对较冷的(de)区域(yù)，但(dàn)实际上(shàng)它们之间(jiān)的温差只有万分之(zhī)一。

科学家们通过对(duì)前景背景分离(lí)后的二值图像进行连(lián)通域提取和标记(jì)之后(hòu)发现，如果宇宙当中(zhōng)没(méi)有暗(àn)物质，图形看起(qǐ)来不(bù)应(yīng)该是这样的，而随着暗物质的增(zēng)加，一些峰值的幅度会减小，才(cái)变得看起来“和谐(xié)”。为了匹(pǐ)配宇宙(zhòu)微波背景辐射(shè)的测量值(zhí)，我们需要的(de)暗物质大约是普通物(wù)质的5倍。这个数字与(yǔ)解释(shì)星系当(dāng)中恒星(xīng)运动所需要(yào)的(de)暗物质比例是(shì)一致的。这就意味着。

用了(le)一个简单的理(lǐ)论框架，就很好地解释(shì)了很多不同的观(guān)测结果(guǒ)。而暗物质的本质就(jiù)是(shì)宇宙当中存在着某种(zhǒng)类型的(de)粒子(zi)，它们不参(cān)与任何其他(tā)的电磁(cí)作用，只通过引(yǐn)力来相互作(zuò)用(yòng)。所以如果(guǒ)能(néng)够找到这种粒(lì)子(zi)的存在，就相当于找到(dào)了暗物(wù)质存在的(de)实际证据(jù)。这(zhè)种(zhǒng)粒子(zi)到底是什么(me)？科(kē)学家(jiā)们已经提出了数十种的(de)假想目标，而(ér)要寻找(zhǎo)这些不(bù)同的目标粒子所(suǒ)需要的实验方式也不相同。在过去的几十年(nián)当中，人类(lèi)为猫肠胃不好老是吐怎么办，猫咪隔三差五吐但是精神很好(wèi)了寻找(zhǎo)这些看不见(jiàn)、摸(mō)不到(dào)，几乎不会(huì)与常规物(wù)质相互作用的“暗物质(zhì)”，科学(xué)家们已(yǐ)经(jīng)进(jìn)行(xíng)了(le)超(chāo)过50次的实验，却没有任何实质性的(de)发现(xiàn)，除了(le)一(yī)个地方，意(yì)大利的格兰(lán)萨索山(shān)，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在(zài)山下(xià)1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最大的地学实验室(shì)，这个实(shí)验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(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(xìng)震荡。

自1997年以来，这里的科学家声(shēng)称观测到了某种信号(hào)。经过(guò)了20多年的数据收(shōu)集，人(rén)们发现了一(yī)个有(yǒu)趣的事情。探测率(lǜ)会在每年的(de)6月份(fèn)达到峰(fēng)值，然后在11月降到最低(dī)，而且在20年当(dāng)中每年都是一样。一些(xiē)科学家(jiā)认(rèn)为这(zhè)可能是人类发现暗物质的第一个直接(jiē)证据。

但(dàn)是为(wèi)什么暗物(wù)质会(huì)产(chǎn)生周期性的(de)年度信号呢？刚才(cái)我们讲了太阳系(xì)正在以220公(gōng)里/秒(miǎo)的(de)速度围绕着银(yín)河系进行(xíng)移动，那(nà)么如(rú)果暗物质存在宇宙(zhòu)当中，这意味着我们也在以这(zhè)样的(de)速(sù)度在(zài)穿越着暗物质流，这个过程中(zhōng)会(huì)产生相(xiāng)应(yīng)的振(zhèn)荡，同时(shí)地球又(yòu)以30公里/秒的速度围绕太阳进(jìn)行旋转。所以有(yǒu)半年的(de)时间，地球围绕(rào)太阳的方向与太阳环绕(rào)银河系的(de)方向是一致的，而(ér)另外(wài)半年则与(yǔ)之相反(fǎn)。

而在6月份的(de)时候，地球(qiú)与太阳(yáng)的(de)方(fāng)向(xiàng)正(zhèng)好达到完全一致，这是理论上(shàng)地球穿越暗物质流最快的时段。而在11月份(fèn)，又恰好达(dá)到了最(zuì)慢(màn)值。尽(jǐn)管在实际的情况中，太阳系相(xiāng)对银河(hé)系的平面呈现了60度的倾斜(xié)，但是这并不影响这个理(lǐ)论的有效性。

因此(cǐ)科(kē)学(xué)家(jiā)认(rèn)为(wèi)这(zhè)可以(yǐ)用来解释，研究人员们所观测到(dào)的(de)周期性信号(hào)。当然也可能有其(qí)他的(de)情况，造成这(zhè)种年度(dù)周期信(xìn)号的差异也可能是温度、湿(shī)度、土壤(rǎng)中的水分、高(gāo)山(shān)上(shàng)的积雪，甚至连意大利游客(kè)的数量也符合这个周期的规律。

所以，科学家(jiā)们(men)又在南半球建立了(le)一个几(jǐ)乎相同的实验室，这里(lǐ)的(de)季节与之前的实(shí)验室正好相反，而在这里(lǐ)，地球穿过暗物(wù)质(zhì)流的运动特(tè)征和第一个(gè)实(shí)验室是一样的。

因此，如果在这里可以得到相同(tóng)的信号，就可以成为暗物(wù)质所存在(zài)的非(fēi)常有力(lì)的证据了。但是(shì)由(yóu)于这(zhè)个实验室刚刚建成不久，所以(yǐ)截至目前还无法提供相应(yīng)的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新的望远镜，这(zhè)台太空望远镜叫(jiào)做“南希(xī)格(gé)雷斯罗曼(màn)”，它的主镜(jìng)大(dà)小(xiǎo)跟哈(hā)勃望远镜相同(tóng)，但(dàn)它的宽(kuān)视场(chǎng)仪器提供的(de)视野(yě)是哈勃(bó)红外仪器的(de)100倍。南希(xī)格雷(léi)斯罗曼太空望(wàng)远镜其中一个关(guān)键(jiàn)的用(yòng)途就(jiù)是探索暗物(wù)质背后的奥秘，对于探测的结果(guǒ)，我们(men)只能(néng)拭目以待了。费米(mǐ)实验室粒子天体物理(lǐ)中心的(de)科学家(jiā)丹琥珀和(hé)贾森斯(sī)特芬研究发现，如果暗物质存在(zài)，它们极有可能拥(yōng)有另一种神秘(mì)的效应，这种暗物质效应(yīng)，会支持(chí)宇宙当中生命的(de)诞(dàn)生(shēng)，或者说是生命(mìng)进化的一个重要因素。

如果这(zhè)一理论得到进(jìn)一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗(àn)物质会不会意味着人类并不孤(gū)单呢？或许在(zài)宇宙当中某个角落的行星(xīng)上，暗物质(zhì)正在通过这样的效应(yīng)创(chuàng)造生(shēng)命(mìng)。当然，这些推论的大(dà)前提是要先找到暗物(wù)质存在的实际(jì)证据。那么(me)小伙伴们(men)，你们觉得(dé)暗物(wù)质到(dào)底存(cún)不存(cún)在呢？喜欢请点赞，你的支持是我(wǒ)更新的动力！

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