宇宙是“人为(wèi)制造”的？为何会存在科学无法解释的“暗物质”？暗物(wù)质又究竟是什么(me)？人类为了寻找(zhǎo)暗物质(zhì)存在的(de)证据，科学家们在过去的几(jǐ)十年当(dāng)中进行了超过50次的长期(qī)实验，但是却(què)没(méi)有(yǒu)发现任何的有效证据。除了一个地(dì)方，在1687年(nián)出(chū)版的(de)自然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿发表了(le)万有引力定律，它揭示(shì)了宇宙中天体(tǐ)运动(dòng)的规律(lǜ)。往后的几(jǐ)百年来，当天文(wén)学(xué)家(jiā)们发(fā)现某些天体(tǐ)运行轨(guǐ)道出现异常，不符合万有引力定律的时候(hòu)，他们就(jiù)会知道，周(zhōu)围一定(dìng)有未知的天(tiān)体通过引力(lì)在摄动它的(de)轨道。比如在1846年，奥本勒(lēi)维耶就通过天王星运行轨(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(huì)星、冥王星(xīng)的发(fā)现都是应用万有引力定律所取得重大天文成就的例(lì)子(zi)。但是这(zhè)些发现都是在恒星(xīng)系统的尺(chǐ)度(dù)当中，可当我们上升到星(xīng)系或者(zhě)是星团的尺度(dù)，事情就开始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物(wù)理学家(jiā)弗里(lǐ)茨兹威基正在(zài)研究(jiū)和(hé)测(cè)量后发星(xīng)系团的质量。这是一(yī)个由数千个星系(xì)所组成的巨(jù)大星系团，这些星系被引力束缚在一起(qǐ)。测量星系(xì)团的质量(liàng)一(yī)般会使(shǐ)用到两种方法，当两(liǎng)种(zhǒng)方法(fǎ)结(jié)果一致(zhì)，就可以(yǐ)确定其(qí)质量的范围。

第一(yī)种(zhǒng)是获得(dé)其"光度(dù)学的(de)质量"，需要的数据(jù)是测(cè)量各个(gè)星系的(de)光度。

第二种(zhǒng)是动力(lì)学质量的计算，是(shì)利用光谱红移测量星系团中(zhōng)的(de)各(gè)个星系(xì)相对(duì)于星系(xì)团的运(yùn)动速度。当测量结果(guǒ)出来(lái)之后，兹威基彻底懵了，“动(dòng)力学质(zhì)量”竟然是“光度学质量(liàng)”的400倍。这意味着，后发座(zuò)星系团有(yǒu)99%的质(zhì)量消(xiāo)失了，或(huò)者(zhě)说这99%的质量并不以(yǐ)可见光的(de)形(xíng)式所存在，我们无法(fǎ)看到。最诡异(yì)的是，在测(cè)量速度的过(guò)程中，兹威基发现(xiàn)星系团中很多星系(xì)的(de)速度比(bǐ)理论上要快得多，按照牛顿的(de)运(yùn)动学定(dìng)律，仅(jǐn)靠(kào)这(zhè)些可见星系的质量所产生(shēng)的引力是无法将它们束(shù)缚(fù)在星(xīng)系团(tuán)内的，它们(men)早(zǎo)就(jiù)应该被(bèi)抛(pāo)出星系团(tuán)之(zhī)外了，除非有一种神秘的(de)力量(liàng)在起作用，这种力量来源于某种隐形(xíng)的物质。

据此，兹(zī)维基(jī)提出了这样部分不(bù)可见的暗质，它不发散光、吸光、反射(shè)光(guāng)，但是它们却(què)占据着宇宙中(zhōng)绝大部分的质量。只(zhǐ)是当(dāng)时的人们对这样的一种说法不(bù)屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗(àn)物(wù)质”这(zhè)个词才再一次出现。天文学家维(wéi)拉鲁宾和肯特福(fú)特在观测仙(xiān)女(nǚ)座星(xīng)系中的(de)恒星运动(dòng)。理论上来说，距离中心越远的恒星在其轨(guǐ)道上的运行(xíng)速度就会越慢(màn)。但(dàn)是他们观测的(de)结果却让(ràng)人感到不可思议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转速度几(jǐ)乎保持(chí)不变(biàn)。可(kě)是根据牛(niú)顿的万有引力(lì)定律，在星系(xì)当(dāng)中如果没有足够大的质量来(lái)吸引它们，这(zhè)些外围的恒(héng)星早就被甩到宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中了(le)。基于这种现(xiàn)象(xiàng)，科学家们会使(shǐ)用(yòng)一种相对标(biāo)准(zhǔn)的方法来解释暗物质(zhì)的存在，这种方法就(jiù)是测量星系当(dāng)中气(qì)体在X轴上距(jù)离星系中心的距离，以及(jí)在(zài)Y轴上气体(tǐ)的旋转速度。如果出现异常的结果，就认为是由暗物质(zhì)的力量大水冲了龙王庙是什么意思生肖，大水冲了龙王庙是什么意思？进入其中。

于(yú)是科学家们通过射电望远镜测量(liàng)了距离(lí)星系中心更(gèng)远(yuǎn)距离的氢(qīng)元素，发现它们的(de)旋转速度并(bìng)不符合(hé)牛(niú)顿的(de)力学(xué)定律。我(wǒ)们的太(tài)阳系也不例外(wài)，太(tài)阳系位于(yú)银河系的第(dì)三悬臂之上(shàng)，距(jù)离(lí)银河(hé)系(xì)中(zhōng)心2.6万(wàn)光年，根(gēn)据万有引力定(dìng)律进行(xíng)计算，太阳系的运(yùn)行速度大水冲了龙王庙是什么意思生肖，大水冲了龙王庙是什么意思？应该(gāi)是160千米(mǐ)/秒(miǎo)，但(dàn)实际(jì)上，太阳系正在(zài)以220千(qiān)米/秒的速度围绕银河系旋转大水冲了龙王庙是什么意思生肖，大水冲了龙王庙是什么意思？，这(zhè)个实际速度远(yuǎn)远(yuǎn)大于理论速度，那么产生以上(shàng)这种向心加速度的原(yuán)因很可能就是存在(zài)着一种我们看不到的物(wù)质，是这(zhè)些(xiē)暗物(wù)质(zhì)的引力效应将(jiāng)星系聚集在了一起。

也是从(cóng)这时开(kāi)始，越来越多的研(yán)究人员开始相(xiāng)信暗物质(zhì)的存在。科学家(jiā)根据星系(xì)外恒星轨道的速(sù)度(dù)，估算在星(xīng)系当中暗物质的质(zhì)量占(zhàn)整个星系质量的85%。但是，暗(àn)物(wù)质(zhì)并不是唯(wéi)一可(kě)以解释这个(gè)现象的原因。在一项(xiàng)新的研(yán)究当中(zhōng)，科学(xué)家们(men)发现，几乎没有引力(lì)效应(yīng)的遥远恒(héng)星之间(jiān)，也会出现速(sù)度上的微小差异。另外，天文(wén)学家(jiā)还发现(xiàn)了一个(gè)反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大小和(hé)银河系(xì)不多，但是星系当中(zhōng)存在的(de)恒星数量却只有银河系的(de)千分之一。

所以(yǐ)在理论上，该星(xīng)系必须存在暗物(wù)质，否则就会分崩离析。但是科学家们使用最先进(jìn)的望(wàng)远镜(jìng)对其进行了(le)40个小时的详细测量之后，发现星系中的恒星运动是可以(yǐ)用正常的物质和力学定律来(lái)解释的。那(nà)么(me)又(yòu)有人提出(chū)，也(yě)许(xǔ)该(gāi)星系的暗(àn)物质，已经被(bèi)附近的另一个大星(xīng)系剥离了。奇怪的是(shì)，它的(de)附(fù)近没(méi)有任何(hé)星(xīng)系存在。造成这些现象的除了暗物(wù)质的假说之外(wài)，另一种可能就是人类对引力的理解还不够(gòu)全面，引力(lì)很可能(néng)在不同尺度空间(jiān)中的(de)工(gōng)作方式是(shì)不同的，这意味(wèi)着(zhe)在行星系(xì)尺度中的天体(tǐ)会沿着(zhe)它们的轨道，按照(zhào)我们(men)所理解的方式运动。但是上升到星系和星团的尺度(dù)，引(yǐn)力之间的相互作用则是不同的(de)方式。对于在(zài)星系团之间(jiān)的相互作用，科学(xué)家(jiā)还引入了外部(bù)场效应的概念，指的是在数百万光年(nián)的规模(mó)上，巨大(dà)的质量之(zhī)间会产(chǎn)生对彼此特殊的效果，这个理(lǐ)论叫(jiào)做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立(lì)，这意味(wèi)着我们需(xū)要对(duì)现在(zài)的物理(lǐ)定律进(jìn)行修正，这些发现也让很多人认为暗物(wù)质假说理论就此终(zhōng)结。但是在宇宙当中(zhōng)还有关(guān)于(yú)暗物(wù)质(zhì)存在的(de)其他的理(lǐ)论证据，这些理论证(zhèng)据是蒙(méng)德理论(lùn)所没法解(jiě)释的(de)“引力透镜”。

径向距离为(wèi)37亿(yì)光(guāng)年的子弹星系团(tuán)，由两个碰撞的星系团所组成(chéng)，类(lèi)似(shì)这(zhè)样的星(xīng)团，它们大部分的普通质量都在星系的气体当中(zhōng)。当(dāng)星团以1000万公里/小时发(fā)生碰(pèng)撞的时(shí)候(hòu)，星际气体的相(xiāng)互作用(yòng)就(jiù)会导致温(wēn)度的急剧升高，速度大幅降(jiàng)低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系团(tuán)大部分(fēn)的(de)质量(liàng)将(jiāng)位于所(suǒ)有这(zhè)些气体所在的中间区域(yù)。那么我(wǒ)们通过什么来(lái)验证它的质量区域到底是不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太空望远镜传回了宇宙(zhòu)当中第一张全彩的(de)高(gāo)清照片，在照片中(zhōng)我(wǒ)们可以明显地看到很多(duō)星系似(shì)乎被(bèi)拉伸产生(shēng)了巨大的形变。其实这些星系本身并不是真的(de)被(bèi)扭曲了(le)，也不是(shì)韦(wéi)伯望远镜出(chū)了什么问题，而(ér)是这样极(jí)遥远的天体和(hé)我们地球上的观测(cè)者之间。被一个质量超(chāo)级巨(jù)大(dà)的(de)天(tiān)体遮(zhē)挡(dǎng)，这个超大(dà)质量的(de)东西的(de)引力(lì)，会(huì)使身后更遥(yáo)远(yuǎn)星系(xì)的光都发生了扭曲。这个(gè)现象(xiàng)就是引力(lì)透镜效应。这(zhè)个巨大的天体可能是超(chāo)大质量(liàng)的黑洞或者是(shì)暗物质。

所以(yǐ)当人们对(duì)子弹星系团观(guān)测的时候，发(fā)现(xiàn)它的大质量区域(yù)并不是在中间，而(ér)是在(zài)两侧(cè)。所以最好的解(jiě)释方(fāng)法就(jiù)是(shì)当(dāng)星团发生全部的碰(pèng)撞时，可被观测到的质(zhì)量气体被卡在(zài)了中间，暗物质则直接通过(guò)了这个区域，并(bìng)在两边形成(chéng)了引(yǐn)力透(tòu)镜。对(duì)子(zi)弹星系团(tuán)的引力透镜研究(jiū)也被认(rèn)为(wèi)是暗物质存在的(de)迄今为止(zhǐ)最好的理论证(zhèng)据。

除此之(zhī)外，还有来自宇宙(zhòu)当(dāng)中最古老的(de)光。从宇宙大爆炸开(kāi)始，38万(wàn)年之后，可(kě)见(jiàn)光(guāng)终于可以畅通无(wú)阻地穿越(yuè)在(zài)宇宙当中了(le)。经过(guò)了130多亿年之后(hòu)，这些光在宇宙空(kōng)间(jiān)背景上(shàng)留下了(le)各相同性的微波辐射。其中红(hóng)色(sè)的部分(fēn)表示(shì)温度较高的(de)区域(yù)，蓝(lán)色则表示相(xiāng)对较冷的区域，但实际上它(tā)们(men)之间的(de)温(wēn)差只有万分之一。

科学(xué)家们通过对(duì)前景背景分离后(hòu)的二值图像进行连通域提取和(hé)标记之后发(fā)现(xiàn)，如(rú)果(guǒ)宇宙当中(zhōng)没(méi)有暗物质，图形看起来不应该是这样的，而随着暗物质的增加，一些(xiē)峰值(zhí)的幅度会(huì)减小，才变(biàn)得看起来(lái)“和谐”。为(wèi)了匹配(pèi)宇宙微波背(bèi)景辐(fú)射的测量值(zhí)，我们需要的暗物(wù)质大约是普通物质的(de)5倍。这(zhè)个(gè)数字(zì)与解释星系当(dāng)中恒星(xīng)运动所需要的暗物(wù)质比例是一致的。这就意味着。

用了一(yī)个简单的(de)理论框架，就很(hěn)好地解释了很多不同的(de)观测结果(guǒ)。而(ér)暗物质(zhì)的本质就是宇宙当中存在着某(mǒu)种类型(xíng)的粒子，它们(men)不参与任何其他的电磁作(zuò)用，只通过(guò)引力来相互作(zuò)用。所以如果(guǒ)能够找到这种粒子的存在，就(jiù)相当(dāng)于找到(dào)了暗物质存在的实际证据。这(zhè)种粒子(zi)到底是什么？科学家们已经提出了数(shù)十种的假(jiǎ)想目标，而(ér)要寻找这些(xiē)不同的目标粒子所需要的实验方式也不相同。在过去的(de)几(jǐ)十年当中(zhōng)，人(rén)类为了寻(xún)找这(zhè)些看(kàn)不见、摸不(bù)到，几乎不会(huì)与常规(guī)物质相互作用的(de)“暗(àn)物(wù)质”，科学家们已经进行了超过50次(cì)的实验，却没有任何实质性的发(fā)现，除(chú)了一(yī)个地方，意大利的(de)格兰萨索山，隶属于阿(ā)尔(ěr)卑斯山脉(mài)。

在山下(xià)1400米处(chù)的(de)地(dì)下矿井(jǐng)当中，藏着地球上最大的地学实(shí)验室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层(céng)楼高(gāo)的探(tàn)测(cè)器(qì)，一直致(zhì)力于寻(xún)找暗物质粒子的周期性(xìng)震(zhèn)荡。

自1997年以来，这(zhè)里的科学家声称观(guān)测到了(le)某种(zhǒng)信号。经过了(le)20多(duō)年的数据收集，人们发现(xiàn)了(le)一个有趣的(de)事情。探测率会在每(měi)年的(de)6月份达到峰值，然后(hòu)在(zài)11月降到最低(dī)，而且在20年当中每(měi)年都是一样。一些科学家认为(wèi)这可能是(shì)人(rén)类(lèi)发现暗物质的第一个直接证据。

但是为什么暗(àn)物质(zhì)会(huì)产(chǎn)生周期性的年(nián)度信号呢(ne)？刚才我们(men)讲了(le)太阳系正(zhèng)在以220公里/秒的速度围绕着银河系进行移动(dòng)，那么如果暗物(wù)质存在宇(yǔ)宙当中，这(zhè)意味着我们也在(zài)以(yǐ)这样的速度在穿越着暗物质流，这个过程中会(huì)产生相(xiāng)应的振荡，同时地球(qiú)又(yòu)以30公里/秒的速度围绕(rào)太阳进(jìn)行旋转。所以有(yǒu)半年的时间，地(dì)球(qiú)围绕太阳的方向与太阳环绕银河系的(de)方向是(shì)一致的，而另外半年则与(yǔ)之相反。

而在(zài)6月份的时候，地球与(yǔ)太阳的方向正好达到完全一(yī)致(zhì)，这是理论上地球(qiú)穿越暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢(màn)值。尽管(guǎn)在(zài)实际的情况中(zhōng)，太阳系相对银河系的(de)平面(miàn)呈现了60度的倾(qīng)斜(xié)，但是这并不影(yǐng)响这个理论的(de)有效(xiào)性。

因此科(kē)学家认为这可(kě)以用来解(jiě)释(shì)，研(yán)究人员(yuán)们所观测到(dào)的周期性(xìng)信(xìn)号(hào)。当然也可能有其他的(de)情况，造成这(zhè)种年度周期信号的差异也可(kě)能是(shì)温(wēn)度、湿度(dù)、土壤(rǎng)中(zhōng)的(de)水分、高山上的(de)积雪，甚至连意大利游客的数量也符合这个周期的规律。

所以，科学家们又在南(nán)半(bàn)球建立了一个几乎相同的实验(yàn)室，这里的季节(jié)与之(zhī)前的实验室正好相反(fǎn)，而在(zài)这里(lǐ)，地球穿过暗物质流的运动特征和第一个实验室(shì)是一样(yàng)的。

因此(cǐ)，如果在(zài)这里可(kě)以得(dé)到相同的信号，就(jiù)可以成为暗物质所(suǒ)存在的(de)非常有力的(de)证据了。但(dàn)是(shì)由于(yú)这个实(shí)验室刚刚建成不久，所(suǒ)以截至目前还(hái)无法提供(gōng)相应的数据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发(fā)射一台(tái)新的望远镜，这台太(tài)空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟(gēn)哈勃望(wàng)远镜(jìng)相同，但它的宽视场(chǎng)仪器提供的视(shì)野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望(wàng)远(yuǎn)镜其(qí)中一个关键的用途就是(shì)探(tàn)索(suǒ)暗物质背(bèi)后的(de)奥秘，对(duì)于探测的结果，我们只能拭目以(yǐ)待了。费米实验(yàn)室粒子(zi)天体物理中心的(de)科(kē)学家丹琥(hǔ)珀和贾森斯(sī)特(tè)芬(fēn)研究发现，如(rú)果暗物质存在，它们极有可(kě)能拥有另一种神秘的效(xiào)应，这种暗物(wù)质效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者(zhě)说是(shì)生命进化的一个(gè)重(zhòng)要因素。

如(rú)果这一理论得到(dào)进(jìn)一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不(bù)会意味着人类(lèi)并不(bù)孤单呢？或许在宇宙当中某个角落(luò)的行星上，暗物质正在通过这样的效应(yīng)创造生命。当然，这些推论的(de)大前提是要先(xiān)找(zhǎo)到(dào)暗物质存(cún)在的实际(jì)证据。那么小(xiǎo)伙伴们(men)，你们(men)觉得暗物(wù)质到底存不存在呢？喜(xǐ)欢请点(diǎn)赞(zàn)，你(nǐ)的支持是我更新的动力！

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