宇(yǔ)宙是“人为制造”的？为何会存在科学无法解释的“暗物质(zhì)”？暗物质(zhì)又究竟是什(shén)么(me)？人类(lèi)为了(le)寻找暗物质(zhì)存在的证据，科(kē)学家们在过(guò)去的几十年当(dāng)中进行了超过50次的长期实验，但是却没(méi)有发现任(rèn)何(hé)的(de)有效证据。除(chú)了(le)一个(gè)地方，在1687年出版的自然哲学(xué)数学原(yuán)理一(yī)书中，埃萨克牛顿发表了万有引(yǐn)力定律，它(tā)揭(jiē)示了宇(yǔ)宙中天体运动的规律。往后的几(jǐ)百年来，当天(tiān)文学(xué)家们发现某些天(tiān)体(tǐ)运行轨道(dào)出现异(yì)常，不符(fú)合万有引力定律的时候，他(tā)们就(jiù)会知(zhī)道(dào)，周围一(yī)定有未知(zhī)的天体(tǐ)通过引力在摄(shè)2升是多少斤啊 2升是多少毫升动(dòng)它(tā)的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通过天王(wáng)星运行(xíng)轨道的异常，推算(suàn)并且发现了(le)海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应(yīng)用万有引(yǐn)力定律所取得重大天文成就(jiù)的例子。但是这(zhè)些发(fā)现都是在恒星系(xì)统的尺度当中，可当我们上升(shēng)到星系或者是(shì)星团(tuán)的尺(chǐ)度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学(xué)家弗里茨兹威(wēi)基正在研究和(hé)测量后发星系团的质量。这(zhè)是一个由数(shù)千个星系(xì)所组(zǔ)成的巨大星系(xì)团，这(zhè)些星系被(bèi)引力束缚(fù)在(zài)一起(qǐ)。测量星系(xì)团的(de)质量一般(bān)会使用到两种方(fāng)法，当两种方法结果(guǒ)一致，就可以确定其(qí)质量的范围。

第一种(zhǒng)是获得其"光度学的质量"，需要的数据是测(cè)量各(gè)个星(xīng)系的光度。

第二种是动(dòng)力学质量(liàng)的计(jì)算，是利用光(guāng)谱红移测量星系团中的(de)各个星系(xì)相对于星(xīng)系团的运动速(sù)度(dù)。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵(měng)了，“动力(lì)学质量”竟然是“光度学(xué)质(zhì)量”的(de)400倍。这(zhè)意味(wèi)着，后发座星系团有(yǒu)99%的质量消失了，或者说这99%的质量并不以(yǐ)可见光的形式所存在，我们无(wú)法看到。最诡异的是，在测量速度的过程中，兹威基发现星系团中很多星系的速(sù)度比理论上要(yào)快(kuài)得多，按照牛顿的(de)运动学定律(lǜ)，仅靠这些可见星系的质(zhì)量所产生(shēng)的引力(lì)是无法将它(tā)们束缚在星系团内的(de)，它们(men)早(zǎo)就(jiù)应该被抛出星(xīng)系(xì)团(tuán)之(zhī)外了，除(chú)非有一(yī)种神秘的力量在起(qǐ)作用(yòng)，这种力量来源于某种(zhǒng)隐形的物(wù)质。

据此(cǐ)，兹维基提出了这样部分不可见的暗质，它不(bù)发散光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝大部分的质量。只(zhǐ)是当时的(de)人们对这样(yàng)的(de)一种说法不屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这个词才再一次(cì)出现。天文(wén)学家维拉鲁宾(bīn)和肯特福(fú)特在观(guān)测仙女座星(xīng)系中的恒(héng)星(xīng)运(yùn)动。理论上(shàng)来说，距离中心越远(yuǎn)的恒(héng)星在其轨道上的(de)运行(xíng)速(sù)度就会越慢。但是他们观测的(de)结果却(què)让人感(gǎn)到不(bù)可思议。

随着(zhe)与(yǔ)中(zhōng)心距离的增加，恒(héng)星的(de)旋转速度几(jǐ)乎保持不变。可是根据牛顿的万有引力定律，在(zài)星系当中如果没有足够大的质量来吸(xī)引它们，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当(dāng)中(zhōng)了。基于这种现(xiàn)象，科(kē)学(xué)家们会使(shǐ)用一种(zhǒng)相对标准(zhǔn)的方法(fǎ)来解释暗物质(zhì)的(de)存在，这种方法(fǎ)就是(shì)测量星系(xì)当中气体在(zài)X轴上(shàng)距离星系中心的(de)距离，以及(jí)在Y轴上气体的旋转速(sù)度。如果(guǒ)出现异(yì)常的(de)结(jié)果，就认(rèn)为(wèi)是(shì)由(yóu)暗(àn)物质(zhì)的(de)力量(liàng)进入其(qí)中(zhōng)。

于是科学家们通过射(shè)电望远镜(jìng)测量了距离星系中心更远(yuǎn)距离的氢元素(sù)，发现它(tā)们的旋(xuán)转(zhuǎn)速度并不符合牛顿的(de)力(lì)学定律。我们的太阳系也(yě)不例外，太(tài)阳系位于银河系的(de)第三悬臂之上，距离银河(hé)系(xì)中心2.6万光(guāng)年，根据万有引(yǐn)力定(dìng)律(lǜ)进行计(jì)算(suàn)，太阳系(xì)的(de)运行速(sù)度应(yīng)该是160千米/秒，但实际上，太阳系(xì)正在以220千米/秒的速度(dù)围绕银河系旋转，这个实际速度远远大于理论(lùn)速度(dù)，那(nà)么产生以上这种向心加速度的(de)原因(yīn)很可能就是存在着一种我们看(kàn)不到的(de)物质，是这(zhè)些暗物质的引力(lì)效应将星系(xì)聚集在了一起。

也(yě)是从这时开始，越来越多的研究人(rén)员开(kāi)始相信暗物质的(de)存在(zài)。科学家(jiā)根据(jù)星系外恒星轨道的速度，估算在星系(xì)当中暗物质的质量占整个星系质(zhì)量的85%。但(dàn)是，暗物(wù)质并(bìng)不是(shì)唯一可以解释(shì)这(zhè)个现象的(de)原因。在一(yī)项新的(de)研究当(dāng)中，科(kē)学(xué)家们发现(xiàn)，几乎没(méi)有引力效应(yīng)的(de)遥远恒星之间，也会出(chū)现速(sù)度上的微(wēi)小差(chà)异。另外，天文学家还(hái)发现了(le)一个反常的(de)星系(xì)，叫(jiào)做Agc114905。这个(gè)星系(xì)距离地球大约2.5亿(yì)光年(nián)，大小(xiǎo)和银河系(xì)不多(duō)，但是星(xīng)系当中(zhōng)存在的恒(héng)星(xīng)数量却只有(yǒu)银(yín)河系的千分之一。

所以在理(lǐ)论上，该(gāi)星系必须存在暗物质，否(fǒu)则(zé)就(jiù)会分(fēn)崩离析。但是科学家们使(shǐ)用最先进(jìn)的望远镜对其(qí)进行了40个小时的详细测量之后，发现(xiàn)星系中的恒星运动是可以用正常(cháng)的物(wù)质和力学定律(lǜ)来解释的。那么又有人提(tí)出，也许该星(xīng)系(xì)的(de)暗物质，已(yǐ)经被附近(jìn)的(de)另(lìng)一(yī)个大星系剥(bō)离了(le)。奇怪(guài)的是(shì)，它(tā)的附近没有(yǒu)任何(hé)星系存在。造成这(zhè)些现象的除了暗物质的假说之外，另一种可能就是人类对引力的理解还不够(gòu)全面，引(yǐn)力很可能在(zài)不同尺(chǐ)度空间中的工作方式是不同的，这意味着在行星系尺度中(zhōng)的天体(tǐ)会沿着它们的轨道，按照(zhào)我们(men)所理解的方式运动。但是上升(shēng)到星系和(hé)星(xīng)团的尺(chǐ)度(dù)，引力之间的(de)相互作用则(zé)是(shì)不同的方式。对于在星系(xì)团之间的相互(hù)作用，科学(xué)家还引入了外部场效应的概念，指的是在数百万光(guāng)年的(de)规模上，巨大的质量之(zhī)间(jiān)会(huì)产生对彼此特(tè)殊的(de)效果(guǒ)，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德(dé)理论(lùn)成(chéng)立，这意(yì)味着(zhe)我(wǒ)们需要对(duì)现在的物理定律进行(xíng)修正，这(zhè)些发(fā)现也让(ràng)很多人认(rèn)为暗物质(zhì)假说(shuō)理论就(jiù)此终(zhōng)结。但是在宇(yǔ)宙当中(zhōng)还有关(guān)于暗物质存(cún)在(zài)的其他的理(lǐ)论(lùn)证据(jù)，这些理论证据是蒙德理论所(suǒ)没法解释的“引力透(tòu)镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年的子(zi)弹星系团(tuán)，由两(liǎng)个碰撞的(de)星系(xì)团所组成，类似这样(yàng)的星团，它们大部分的普(pǔ)通(tōng)质量都在星系的气体当(dāng)中。当(dāng)星团以(yǐ)1000万公(gōng)里/小时发生(shēng)碰撞的时(shí)候(hòu)，星际气(qì)体的相(xiāng)互作用就(jiù)会导致温度的急剧升高，速度大幅(fú)降(jiàng)低。所以在理(lǐ)论上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团大部分(fēn)的质(zhì)量将位于所有这些气(qì)体所(suǒ)在(zài)的(de)中间区域。那么我们通过什(shén)么(me)来验证它的质量区域到底(dǐ)是不是集中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹(zhān)姆(mǔ)斯(sī)韦伯太空望远镜传回(huí)了宇宙当中第一张(zhāng)全彩的高清照片，在照(zhào)片中我(wǒ)们可以明(míng)显地看到很多星系(xì)似乎(hū)被(bèi)拉伸产生了巨大的形变。其实这些星(xīng)系本身(shēn)并不是真的被扭(niǔ)曲了(le)，也(yě)不(bù)是韦伯(bó)望远(yuǎn)镜(jìng)出了什么问题(tí)，而是这(zhè)样极遥远(yuǎn)的天体(tǐ)和(hé)我们地球上的观(guān)测者之(zhī)间。被一个(gè)质量(liàng)超级巨大的天体(tǐ)遮(zhē)挡，这个超大质量的东西(xī)的引(yǐn)力，会使(shǐ)身(shēn)后(hòu)更遥远星系(xì)的(de)光都发(fā)生了扭曲。这个现象就是引力(lì)透镜效应(yīng)。这个巨(jù)大的天体可能是超大质量的黑(hēi)洞或(huò)者是(shì)暗物(wù)质(zhì)。

所以(yǐ)当人(rén)们对子(zi)弹星(xīng)系团观测的时候(hòu)，发现它的大质量区域(yù)并(bìng)不(bù)是在中间，而是(shì)在两侧(cè)。所以(yǐ)最好的(de)解释方法就是当星团发生全部的碰撞时，可被(bèi)观(guān)测到的质量气体被卡(kǎ)在(zài)了中间，暗物(wù)质则(zé)直(zhí)接(jiē)通过了这个区域，并在(zài)两边形成(chéng)了引力透镜。对子弹星(xīng)系团的(de)引力透(tòu)镜研(yán)究(jiū)也(yě)被(bèi)认为是暗物质存(cún)在的迄(qì)今(jīn)为止最好的(de)理论证据。

除此之外(wài)，还(hái)有来自宇宙当(dāng)中最古老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万(wàn)年(nián)之后，可见(jiàn)光(guāng)终于可以畅通无阻地穿越在(zài)宇宙(zhòu)当中了。经(jīng)过了130多亿年(nián)之后(hòu)，这(zhè)些(xiē)光在(zài)宇宙空间背景上留下了各相同性的微(wēi)波(bō)辐射。其中(zhōng)红色的部分表示温度较(jiào)高的区域，蓝色则表示相对较冷的区域，但实际上(shàng)它(tā)们(men)之间的温差只有万分之一。

科学家们通过对前景背景分离后的二值图像进行(xíng)连通(tōng)域(yù)提取和标记之后发现，如果宇(yǔ)宙当中没有暗物质，图形看起来不(bù)应该(gāi)是这样的，而随着暗物(wù)质的增加(jiā)，一(yī)些(xiē)峰值的幅(fú)度会减小，才(cái)变得看起来“和谐”。为(wèi)了(le)匹配宇(yǔ)宙微(wēi)波背景辐射的测(cè)量值(zhí)，我们(men)需要(yào)的暗(àn)物(wù)质大约是普通物(wù)质的5倍。这个数(shù)字与解释星系(xì)当中恒星运动所需要的(de)暗物质(zhì)比(bǐ)例是一致的。这就意味(wèi)着(zhe)。

用了一个简单(dān)的理论(lùn)框(kuāng)架，就很好(2升是多少斤啊 2升是多少毫升hǎo)地解释了(le)很多不同的观测结(jié)果。而(ér)暗物(wù)质的本质就(jiù)是宇宙当中存在着某种类型的粒子，它们(men)不(bù)参与任何其他的电磁作用(yòng)，只通过引力(lì)来相互作用(yòng)。所以如果能够(gòu)找到这(zhè)种粒子的存在，就相当(dāng)于找到了(le)暗物质(zhì)存在的实际(jì)证据。这(zhè)种粒子(zi)到(dào)底是(shì)什么？科学家(jiā)们已经提(tí)出了数十种的假想(xiǎng)目标(biāo)，而要寻(xún)找这些不同(tóng)的目标(biāo)粒(lì)子所需要(yào)的实验方式也不相同(tóng)。在过(guò)去的几(jǐ)十年(nián)当(dāng)中(zhōng)，人类为了寻(xún)找这些看不见、摸(mō)不到，几乎不(bù)会与常规物质相(xiāng)互作(zuò)用的“暗物质”，科学(xué)家们已经进行了超过50次的(de)实验，却没有(yǒu)任何实质(zhì)性的发现，除(chú)了一个地方，意大利(lì)的格兰萨索山，隶属于(yú)阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下(xià)矿井当(dāng)中，藏着(zhe)地球上最大(dà)的地学实验室(shì)，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼高的探测器，一(yī)直(zhí)致力于寻(xún)找暗物质粒(lì)子的周期性震荡。

自1997年(nián)以来，这(zhè)里(lǐ)的(de)科(kē)学家声称(chēng)观测到(dào)了某种信号。经过了20多年的数据(jù)收集，人(rén)们发(fā)现了一个有(yǒu)趣的(de)事情。探(tàn)测率会(huì)在(zài)每年的(de)6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当(dāng)中每(měi)年(nián)都是一样。一(yī)些科(kē)学家认为这可能是人类发(fā)现暗(àn)物质的第(dì)一个直接证据。

但是(shì)为(wèi)什么暗物(wù)质会产(chǎn)生周(zhōu)期性的(de)年度信号(hào)呢？刚(gāng)才我们讲了太阳(yáng)系正在以220公里/秒的速度(dù)围绕着银河系进行(xíng)移动(dòng)，那么如果暗物质存在宇宙(zhòu)当(dāng)中，这意(yì)味着我们也在以这样的速度(dù)在穿越(yuè)着暗物(wù)质流(liú)，这个过程(chéng)中会产生相应(yīng)的振(zhèn)荡，同时地球(qiú)又以30公里/秒的(de)速(sù)度围绕太(tài)阳进行旋转。所(suǒ)以有半(bàn)年的时间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕(rào)银河(hé)系的方向(xiàng)是一(yī)致的，而另外半年(nián)则与之相(xiāng)反。

而在6月份(fèn)的(de)时候，地球与太阳的方向正(zhèng)好(hǎo)达到完(wán)全一致，这是(shì)理论上地球穿越(yuè)暗物质流最快的(de)时段。而在11月份，又恰(qià)好达到了最(zuì)慢值(zhí)。尽管在(zài)实际(jì)的情况中，太阳(yáng)系相对(duì)银河系的(de)平面呈现(xiàn)了60度的倾(qīng)斜，但是这并不(bù)影响这个理论(lùn)的有效性。

因此科学家认为这(zhè)可以(yǐ)用来(lái)解释，研究人员(yuán)们所观测到(dào)的周期(qī)性信号。当然也可能有其他的情况，造成这种年度周期信(xìn)号的(de)差异(yì)也可能是温度、湿度、土壤中(zhōng)的水分(fēn)、高山上的(de)积雪(xuě)，甚至连(lián)意大利游客的数量(liàng)也(yě)符合这个周期(qī)的(de)规律。

所以，科学家们又在(zài)南(nán)半球建立了(le)一(yī)个几乎相同(tóng)的实(shí)验室，这里的季节(jié)与之前的实验室正好相反，而在这里，地(dì)球穿过暗物(wù)质流的(de)运动特征(zhēng)和第一个实验室是一样的。

因此，如(rú)果(guǒ)在这(zhè)里可以(yǐ)得到相同的信号(hào)，就可以成为暗物质(zhì)所(suǒ)存在的非(fēi)常有力的证据(jù)了。但是由于这(zhè)个实(shí)验室刚刚建(jiàn)成(chéng)不久，所以截至目前还无法(fǎ)提供(gōng)相应的数据支持(chí)。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射(shè)一(yī)台新(xīn)的望远镜(jìng)，这台太(tài)空望远镜叫做“南希格雷(léi)斯罗(luó)曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜(jìng)相同，但它的(de)宽视(shì)场仪器提供(gōng)的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中一(yī)个关键的用(yòng)途(tú)就是探索暗物质背后的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目以待了。费米实验(yàn)室粒子天体物理中心的科(kē)学家丹琥珀和贾森(sēn)斯特(tè)芬(fēn)研究发现，如果暗(àn)物(wù)质存在，它(tā)们(men)极有(yǒu)可能(néng)拥有(yǒu)另一种神秘的效应，这种暗(àn)物(wù)质效应，会(huì)支(zhī)持宇宙当中生命(mìng)的诞生(shēng)，或者说是(shì)生命进化的一个(gè)重要因(yīn)素。

如果(guǒ)这一理论(lùn)得到进一步的证实(shí)，那么遍布宇宙当中的暗(àn)物质会(huì)不会意(yì)味着人类(lèi)并不孤(gū)单呢(ne)？或许在宇宙当(dāng)中某个角落的(de)行星(xīng)上(shàng)，暗物质正(zhèng)在通过这样的效应创造生(shēng)命(mìng)。当然，这(zhè)些推论(lùn)的(de)大前提是要(yào)先找(zhǎo)到暗物质存(cún)在(zài)的实际(jì)证(zhèng)据。那么小伙(huǒ)伴们(men)，你们(men)觉(jué)得暗物质到底存不存在呢(ne)？喜欢请点赞，你(nǐ)的支(zhī)持是我更新的动(dòng)力！

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