宇宙(zhòu)是“人为(wèi)制造”的？为何会存在科学无法解释的“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找暗物质存(cún)在的(de)证(zhèng)据，科学家们在过去的几十年当中进行了(le)超(chāo)过50次(cì)的(de)长(zhǎng)期实验(yàn)，但(dàn)是却没(méi)有发现任何的有效证据。除了一个地方(fāng)，在1687年(nián)出(chū)版的自然哲学数(shù)学原理一书中，埃(āi)萨克牛顿发表了万有引力定(dìng)律(lǜ)，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往(wǎng)后的几百年来，当(dāng)天文学(xué)家们发现某些天(tiān)体运(yùn)行轨道出现(xiàn)异常，不符(fú)合万(wàn)有(yǒu)引力定律的(de)时候，他们就会(huì)知道，周围一定有(yǒu)未知的(de)天体通(tōng)过引力在摄动它的轨道。比如(rú)在(zài)1846年，奥本勒维(wéi)耶就(jiù)通(tōng)过天王星(xīng)运行轨道的异常，推算并且发(fā)现了海王星的存(cún)在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王星的发(fā)现都是应用万有引力定律所取得重大天文成就的例子。但是(shì)这些(xiē)发现都是在恒星系统的尺度当中，可(kě)当(dāng)我们上升到星(xīng)系或(huò)者是(shì)星团的尺度(dù)，事(shì)情就开(kāi)始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正在研究和测量后发(fā)星系团的质量(liàng)。这(zhè)是一个由(yóu)数千个星(xīng)系所组成的(de)巨大(dà)星系团，这(zhè)些星系被引力束缚在(zài)一起。测量星系(xì)团的质量一般会使用到两种方法，当(dāng)两种(zhǒng)方法(fǎ)结果一致，就可以确定其质量的范围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需要的(de)数据是测(cè)量各个(gè)星系的(de)光度。

第二种是动力学质量的计算，是利用光谱(pǔ)红移(yí)测量(liàng)星系团中的各个星系相(xiāng)对于星系团的运(yùn)动(dòng)速度。当测量结果(guǒ)出来之后，兹(zī)威(wēi)基彻底懵(měng)了，“动力(lì)学质量”竟然是“光度学质量(liàng)”的(de)400倍。这意味(wèi)着，后(hòu)发座星系团有99%的质量消失(shī)了，或者说这99%的质(zhì)量并不以可见光的(de)形式(shì)所(suǒ)存在，我们无(wú)法看(kàn)到。最(zuì)诡异的是，在测(cè)量速度的过(guò)程中，兹威基(jī)发(fā)现(xiàn)星系团中很多(duō)星系的速度比(bǐ)理(lǐ)论(lùn)上(shàng)要快(kuài)得多，按(àn)照牛顿(dùn)的运(yùn)动学(xué)定律，仅靠这些(xiē)可见星系的质量所产生的引力是无法将(jiāng)它们束缚在星系团(tuán)内的(de)，它们早就应该被抛出星系团之外了(le)，除非有一种神秘(mì)的(de)力量在起作用(yòng)，这种力量(liàng)来源于(yú)某种隐形的(de)物质。

据此，兹维基提(tí)出(chū)了这样部分(fēn)不可(kě)见的暗质，它(tā)不发散光、吸光(guāng)、反射光(guāng)，但是它们(men)却占据着宇宙(zhòu)中绝大部分的质(zhì)量。只是当时的人们(men)对这样的一种说法不(bù)屑一顾(gù)。

直(zhí)到40迪丽热巴男朋友，迪丽热巴全名年(nián)之后(hòu)，“暗物质”这个词(cí)才再一次出(chū)现。天文学(xué)家维拉鲁宾和(hé)肯(kěn)特福(fú)特在观测(cè)仙(xiān)女座星(xīng)系(xì)中的恒星运动。理论(lùn)上来说，距离中心越(yuè)远的恒星在其轨道上的运行速度就会越慢。但是他们观测的结果(guǒ)却让人感到(dào)不可思议。

随(suí)着与中心(xīn)距离的增加，恒星的旋转(zhuǎn)速度(dù)几乎保持不变。可是根据牛顿(dùn)的万有引力定律，在星(xīng)系当中如果没(méi)有足够(gòu)大(dà)的质量(liàng)来吸引它们(men)，这些外围的恒星早就(jiù)被甩(shuǎi)到宇宙当中了(le)。基于这(zhè)种现象，科(kē)学家们会使用一种相对标准的(de)迪丽热巴男朋友，迪丽热巴全名方法来解释暗物质的(de)存在，这种方法就是(shì)测(cè)量星系当中气(qì)体在X轴上距离星系(xì)中心(xīn)的距离，以及在Y轴上气体的旋(xuán)转速度。如果(guǒ)出现异(yì)常的结果，就(jiù)认为是(shì)由(yóu)暗物(wù)质的力量进入其中。

于是科(kē)学家们通过射电(diàn)望远镜测(cè)量(liàng)了(le)距离星系中心更远距离的(de)氢元素，发现它们的旋转(zhuǎn)速(sù)度并不符合(hé)牛顿的力学定(dìng)律。我们的太阳系也不例外，太阳(yáng)系位于(yú)银河系的第三悬(xuán)臂之上，距离银河(hé)系中心2.6万光(guāng)年，根据(jù)万(wàn)有引(yǐn)力定律进行(xíng)计算，太阳系的运行(xíng)速度应(yīng)该是160千米/秒，但实际上，太阳系(xì)正(zhèng)在(zài)以220千(qiān)米/秒(miǎo)的速度围绕银(yín)河(hé)系旋转，这个(gè)实(shí)际速度远远(yuǎn)大于理论(lùn)速度，那么(me)产生以上这种向(xiàng)心(xīn)加速度的原因很可能就是存在(zài)着一种我(wǒ)们看不到的物(wù)质(zhì)，是这(zhè)些暗物质的引(yǐn)力效应将星系聚(jù)集在了一(yī)起。

也是从这时开始，越(yuè)来越多的(de)研(yán)究人员开始相信暗物迪丽热巴男朋友，迪丽热巴全名质的存在。科学家(jiā)根据星系(xì)外恒星轨道的速(sù)度(dù)，估(gū)算在星系(xì)当(dāng)中暗物质的质量(liàng)占整(zhěng)个(gè)星系(xì)质(zhì)量(liàng)的85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯(wéi)一可以解释这个现象的原因。在(zài)一(yī)项新的研(yán)究当中，科学家(jiā)们发现，几(jǐ)乎没有引力效(xiào)应的遥远恒星(xīng)之间，也会出现(xiàn)速度(dù)上(shàng)的微小差异。另外，天文学家还发现(xiàn)了一(yī)个反(fǎn)常的(de)星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离地(dì)球大约(yuē)2.5亿光(guāng)年，大小和银河(hé)系不多(duō)，但是星系当(dāng)中存(cún)在的恒星数量却只有银河(hé)系的千(qiān)分(fēn)之一。

所(suǒ)以(yǐ)在(zài)理论(lùn)上，该星(xīng)系必(bì)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的望远镜对其(qí)进行了40个小时的详(xiáng)细测量之(zhī)后，发(fā)现星系(xì)中的(de)恒星运动(dòng)是可以用正常的物(wù)质和力(lì)学定(dìng)律来解释的。那么(me)又有人提出，也许(xǔ)该星系的暗物(wù)质，已经被(bèi)附近的另一个(gè)大星(xīng)系剥离了。奇怪的是，它的附(fù)近没有任何星(xīng)系(xì)存在。造成这些(xiē)现象的除(chú)了暗(àn)物质的假说之(zhī)外，另(lìng)一种可能就是(shì)人类对(duì)引(yǐn)力的理解(jiě)还不(bù)够全面(miàn)，引力很可能在不同尺(chǐ)度(dù)空间中(zhōng)的工(gōng)作方式是不(bù)同的，这意味着在行星系尺度中(zhōng)的天(tiān)体会沿着它们的轨(guǐ)道(dào)，按照(zhào)我们所(suǒ)理解(jiě)的(de)方(fāng)式(shì)运动(dòng)。但是上(shàng)升到星系和星(xīng)团的尺度，引力(lì)之间(jiān)的相互作用则(zé)是不同的方式。对于在星系团之间的相互作用(yòng)，科学家还(hái)引入(rù)了外部(bù)场效应(yīng)的概(gài)念(niàn)，指的是在数百万光年的规模上，巨大的质(zhì)量(liàng)之间(jiān)会产生对(duì)彼此特殊(shū)的效果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立，这意味(wèi)着我们需要对现在的物理定律进行(xíng)修(xiū)正，这些发现也让很多人认(rèn)为暗(àn)物质假说(shuō)理论就此(cǐ)终结。但是在宇宙当中还有关于暗物质存在的其(qí)他的理(lǐ)论证(zhèng)据，这些理(lǐ)论(lùn)证据是(shì)蒙德理论所没法解释的“引(yǐn)力透镜”。

径(jìng)向距(jù)离为37亿光年的子弹(dàn)星系团(tuán)，由两个碰撞的星系团所组成，类似这样的星团(tuán)，它们大部分的(de)普通(tōng)质量都(dōu)在星系的(de)气体当中。当星团以1000万公(gōng)里(lǐ)/小时发(fā)生碰撞的时候，星(xīng)际(jì)气(qì)体的相互作(zuò)用就会导致温度的急剧升高，速(sù)度大幅降低。所以在理(lǐ)论上，在碰撞之后，子弹(dàn)星系团大(dà)部(bù)分(fēn)的质(zhì)量将位(wèi)于所有这(zhè)些气体所在的中间区域。那么我们通过什么来验证它的质量区域到底是不是(shì)集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜(jìng)传回(huí)了宇宙当中第一张全彩(cǎi)的高清照(zhào)片，在照(zhào)片中我(wǒ)们可以明显地看到很多(duō)星系似乎被(bèi)拉伸产生了巨大的形变。其实这些星系(xì)本身(shēn)并不是真的被(bèi)扭(niǔ)曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而是这(zhè)样极遥(yáo)远(yuǎn)的天体和(hé)我们地球上的观测(cè)者之间。被(bèi)一个(gè)质量(liàng)超级巨(jù)大的天体遮挡，这个超大质(zhì)量的东西的引力(lì)，会使身后更遥远星系的光都(dōu)发生了扭曲(qū)。这个(gè)现象就是引力透镜效应(yīng)。这个巨大(dà)的天体可能(néng)是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所以当人们(men)对子弹(dàn)星系(xì)团观测的时候(hòu)，发现(xiàn)它(tā)的大质(zhì)量区(qū)域并(bìng)不是在(zài)中间(jiān)，而是(shì)在(zài)两(liǎng)侧。所以(yǐ)最好的解释方法就(jiù)是当星团(tuán)发生全部的(de)碰撞(zhuàng)时(shí)，可被观测到的质量气体被卡在了(le)中间，暗物质则直接通(tōng)过(guò)了(le)这(zhè)个区(qū)域，并在两边(biān)形(xíng)成了引力透镜。对子弹星系(xì)团的引力透镜研究也(yě)被认(rèn)为是暗物质存在的迄(qì)今为止(zhǐ)最好的理论证(zhèng)据。

除此之外(wài)，还有来自(zì)宇宙当(dāng)中最古老的光。从宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终于可以畅通无(wú)阻地穿越(yuè)在宇宙当中了(le)。经过(guò)了130多亿年之后，这(zhè)些光在宇(yǔ)宙(zhòu)空(kōng)间背(bèi)景(jǐng)上留(liú)下了各相(xiāng)同性的微波辐射。其中红色的(de)部分表示温度(dù)较高的区域(yù)，蓝色则表(biǎo)示相(xiāng)对较冷的(de)区域，但实际上它们之间的(de)温差只有万分之一。

科学家们通过对前(qián)景背(bèi)景分离后的二值图像进行连(lián)通域提取和标(biāo)记之(zhī)后发(fā)现，如果宇宙当中没有暗物质(zhì)，图形看(kàn)起来不应该是这样的，而随着暗物质的增加，一些峰(fēng)值的幅(fú)度(dù)会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙微波背景辐射的测量(liàng)值，我(wǒ)们(men)需要的暗物(wù)质大约是(shì)普通物质的5倍。这(zhè)个数字与解(jiě)释星系当中恒星运动所需要的(de)暗物质比例(lì)是(shì)一致的。这(zhè)就意味着(zhe)。

用了一个简单(dān)的理论(lùn)框架，就(jiù)很好地解(jiě)释了很多(duō)不同的观测结果(guǒ)。而(ér)暗(àn)物质(zhì)的本质(zhì)就是宇(yǔ)宙(zhòu)当中存在着某种(zhǒng)类型(xíng)的粒子，它(tā)们不(bù)参(cān)与任何(hé)其他的电磁作用，只(zhǐ)通(tōng)过引力来相互(hù)作用。所以如果能够找到这(zhè)种(zhǒng)粒子(zi)的存在(zài)，就相当(dāng)于(yú)找到了暗物质存在的实际(jì)证(zhèng)据(jù)。这种粒子到底是什么？科学家们(men)已经提出了数十种的假想目标，而要寻找这(zhè)些不同的(de)目(mù)标粒子所需要的实(shí)验方式也不(bù)相同(tóng)。在过(guò)去的几(jǐ)十(shí)年当中(zhōng)，人类为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会与常规(guī)物质(zhì)相互作用的“暗(àn)物质”，科(kē)学家们已经进行了超过50次的(de)实验，却没有任何实质(zhì)性的发现，除了一个地方，意大(dà)利的格兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山脉。

在(zài)山下1400米处的地下(xià)矿井当(dāng)中，藏(cáng)着地球上(shàng)最大的地学实验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼高(gāo)的探测器，一直致力(lì)于寻找暗物(wù)质(zhì)粒子的(de)周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家(jiā)声称观测(cè)到(dào)了某(mǒu)种信号。经过了20多年的数据收(shōu)集，人们发现了(le)一个有趣的(de)事情。探测率会(huì)在每年的(de)6月份达到峰值，然后在11月降到最(zuì)低(dī)，而且在20年当中(zhōng)每年(nián)都(dōu)是一样。一(yī)些科学(xué)家(jiā)认(rèn)为(wèi)这可能是人类发现暗物质的第一个直接(jiē)证据。

但是为什么暗(àn)物质会(huì)产生(shēng)周(zhōu)期性的年度信(xìn)号呢？刚才我们讲了太阳(yáng)系正在(zài)以(yǐ)220公里/秒的(de)速(sù)度围绕(rào)着银河系(xì)进(jìn)行移动(dòng)，那么(me)如(rú)果暗(àn)物(wù)质存在宇(yǔ)宙当中，这意味着我们(men)也在以(yǐ)这(zhè)样的速度在穿越(yuè)着暗物(wù)质流(liú)，这(zhè)个过程中会产生相应的(de)振荡，同时(shí)地球又以30公(gōng)里/秒(miǎo)的(de)速度围绕太(tài)阳进行旋(xuán)转(zhuǎn)。所以有半年的时间，地(dì)球(qiú)围绕(rào)太(tài)阳(yáng)的方向与太(tài)阳环绕银(yín)河(hé)系的方向是(shì)一致的，而另外半年则与之相反。

而在6月份的时候，地(dì)球与太(tài)阳的(de)方向正好达(dá)到(dào)完全一(yī)致，这是理(lǐ)论上地球穿越暗物质流最快的时段。而在11月(yuè)份，又(yòu)恰好达(dá)到了最(zuì)慢值(zhí)。尽(jǐn)管在实际的情(qíng)况(kuàng)中(zhōng)，太阳系(xì)相对银(yín)河系的平面(miàn)呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是(shì)这(zhè)并不(bù)影响这个理论的有(yǒu)效性。

因(yīn)此科(kē)学家(jiā)认为这可以(yǐ)用来解(jiě)释，研究人(rén)员们所观(guān)测到的(de)周(zhōu)期性信号(hào)。当然也可能有(yǒu)其他的情况(kuàng)，造成这(zhè)种年度周期信号的(de)差异也可能(néng)是温(wēn)度、湿度(dù)、土壤(rǎng)中的水(shuǐ)分(fēn)、高山上的积雪(xuě)，甚至连(lián)意大利游客的(de)数量(liàng)也符(fú)合这个(gè)周期的规律(lǜ)。

所以，科学家们(men)又(yòu)在南(nán)半(bàn)球(qiú)建(jiàn)立了一个几(jǐ)乎相同的(de)实验室，这里的季节与之前的(de)实(shí)验室正好相反，而在(zài)这里，地球穿过暗物质流的运动特征和第(dì)一(yī)个实验室(shì)是一样的。

因(yīn)此，如果在这(zhè)里(lǐ)可以得到相同的(de)信号(hào)，就(jiù)可以成为暗物质(zhì)所存在的(de)非常有力的证据了。但是由于这个实(shí)验室刚刚建成不(bù)久(jiǔ)，所以截至目前还无法提(tí)供相应(yīng)的数(shù)据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新(xīn)的望远(yuǎn)镜，这台太空望远镜(jìng)叫(jiào)做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望(wàng)远镜(jìng)相同(tóng)，但(dàn)它的宽视(shì)场仪器提供的视(shì)野是哈勃红外(wài)仪器的100倍。南(nán)希格雷斯罗曼太空望远镜其中(zhōng)一个关键的(de)用途就是探索暗物质背(bèi)后的奥秘，对于探测的结(jié)果，我们只能拭目以待了。费米实验室(shì)粒子天体物理中心的科学家丹琥珀和(hé)贾森斯特(tè)芬(fēn)研究(jiū)发现，如果暗物质(zhì)存(cún)在，它们极有可能拥(yōng)有(yǒu)另一种神(shén)秘的效(xiào)应，这种暗物(wù)质(zhì)效应，会支持宇宙(zhòu)当(dāng)中生命的诞生，或者说是生命进(jìn)化的一(yī)个重(zhòng)要因素(sù)。

如果这(zhè)一理论得到进一步的证实(shí)，那(nà)么遍布宇宙当中的暗物(wù)质会(huì)不会意味着(zhe)人类并不孤单(dān)呢？或许(xǔ)在宇宙当(dāng)中某(mǒu)个角落的(de)行(xíng)星上(shàng)，暗物质正在(zài)通过这(zhè)样的效应(yīng)创造生命。当然(rán)，这(zhè)些推论(lùn)的大前(qián)提是要先找(zhǎo)到暗物质存在的实际证据。那(nà)么小伙伴们，你们觉得暗物质(zhì)到底存不存在呢(ne)？喜(xǐ)欢请点赞，你的(de)支持是(shì)我更新的动力！

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