宇宙是“人为制(zhì)造”的？为何会存在(zài)科学无法解释的“暗物质”？暗物(wù)质又(yòu)究(jiū)竟是什(shén)么(me)？人(rén)类为了寻找暗物质存在的证据，科学(xué)家们(men)在过去(qù)的几十年(nián)当中进行(xíng)了超过(guò)50次的长期实(shí)验，但是却没有发(fā)现(xiàn)任何的(de)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(xué)原理一(yī)书中，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有引(yǐn)力(lì)定律(lǜ)，它(tā)揭示了(le)宇(yǔ)宙(zhòu)中天体运(yùn)动的规律。往后的(de)几(jǐ)百(bǎi)年来(lái)，当天文学家(jiā)们发现某些(xiē)天体运行轨道出现异(yì)常，不符合万有引力定律的时候(hòu)，他们就会知(zhī)道，周围(wéi)一定有未知的(de)天体通过引力(lì)在摄动它的轨道。比如在(zài)1846年，奥本(běn)勒维耶(yé)就通过(guò)天王星运行轨(guǐ)道(dào)的异常(cháng)，推算并且发现了海王星(xīng)的存在(zài)。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发(fā)现(xiàn)都是应用(yòng)万有引(yǐn)力定律所取得重大(dà)天(tiān)文成就的例子。但是这些发现都是在恒星系统的尺度当(dāng)中，可当我们上升到星系或者是星团的尺度，事情就开始(shǐ)变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗里茨(cí)兹威(wēi)基正在(zài)研究和测量(liàng)后发星系团的质量。这(zhè)是一个由(yóu)数千个星系所组成的巨大星系团，这些星系被引(yǐn)力束缚在一起。测量星系团的质量一般会(huì)使(shǐ)用(yòng)到(dào)两种方法，当两种方(fāng)法结果一致(zhì)，就(jiù)可以确定其质量(liàng)的范围(wéi)。

第一种是(shì)获得其"光度学的质(zhì)量"，需要的数据是测量各个星(xīng)系的光度。

第二种(zhǒng)是动(dòng)力学质量(liàng)的计(jì)算，是利用光谱(pǔ)红移测(cè)量(liàng)星系团中的各个星系相对于星系团的运动速度(dù)。当测量结(jié)果出来之后，兹威基彻底懵(měng)了，“动力学(xué)质(zhì)量(liàng)”竟然是“光度(dù)学质(zhì)量”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星系团有99%的质(zhì)量消失了，或者说这99%的(de)质量并不以(yǐ)可见光的形式(shì)所存在，我(wǒ)们无法(fǎ)看到。最诡异的是，在测量速(sù)度的过程中(zhōng)，兹威基发现(xiàn)星系团(tuán)中很多(duō)星系的速度比理(lǐ)论上要快得多，按(àn)照(zhào)牛顿(dùn)的运动学定律，仅靠这些可见星(xīng)系(xì)的质量所产生的引力是(shì)无(wú)法将它们束缚在星系团内的，它们早(zǎo)就应该(gāi)被抛出(chū)星(xīng)系团之(zhī)外了，除(chú)非有一(yī)种神秘(mì)的(de)力量在起作用，这种力量(liàng)来源于某种隐(yǐn)形的物质。

据此，兹维基提出了这样部(bù)分(fēn)不可见的暗质，它不(bù)发散(sàn)光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝(jué)大部分的质量。只是(shì)当时的人们(men)对(duì)这(zhè)样的(de)一(yī)种说(shuō)法(fǎ)不屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词(cí)才再一(yī)次出现(xiàn)。天文学家维拉鲁宾和肯特福(fú)特在观测仙女(nǚ)座星系中(zhōng)的(de)恒星运动。理论(lùn)上来说，距离中心越远的恒星在其轨(guǐ)道(dào)上的运行速度就会越慢。但(dàn)是他(tā)们观测的结果却让人感(gǎn)到不(bù)可思议(yì)。

随(suí)着与(yǔ)中心距(jù)离的增加(jiā)，恒(héng)星(xīng)的旋转速度(dù)几乎保持不变。可是根据牛顿的万有引力定律，在星(xīng)系当中如果没有足(zú)够大的质量来吸(xī)引(yǐn)它们(men)，这些外围的恒(héng)星(xīng)早就(jiù)被甩到宇宙(zhòu)当中了(le)。基于(yú)这种(zhǒng)现象，科(kē)学(xué)家们会使用一种相对(duì)标准(zhǔn)的方法来解释暗物质的存在，这种方(fāng)法就是(shì)测量星系(xì)当中气(qì)体在X轴(zhóu)上(shàng)距离星系中心的距离，以及在Y轴上气体的旋转速(sù)度(dù)。如(rú)果出现异(yì)常的结(jié)果，就(jiù)认(rèn)为是由暗物质的力(lì)量(liàng)进入其(qí)中(zhōng)。

于是(shì)科(kē)学家(jiā)们通过射(shè)电望远镜测量了(le)距离星系中心更(gèng)远距离的氢(qīng)元(yuán)素，发现它们的旋转(zhuǎn)速度并不符合牛顿的力学定(dìng)律(lǜ)。我们的太阳(yáng)系也不例外，太阳系位(wèi)于银河(hé)系(xì)的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根据万有引力定律进(jìn)行计算，太(tài)阳系的运行速(sù)度应(yīng)该是(shì)160千米/秒，但实(shí)际上，太阳系正在以220千米/秒(miǎo)的速度围绕银(yín)河系旋转，这个实际速度远(yuǎn)远大于(yú)理论速(sù)度，那么产生以上这种(zhǒng)向心加速(sù)度的原因(yīn)很(hěn)可(kě)能就是存在着(zhe)一(yī)种我们(men)看不到的物质，是这些暗物质的引力效应将星系聚(jù)集(jí)在了一起。

也(yě)是从这时开始，越来越多(duō)的(de)研究人(rén)员(yuán)开始相信暗物质的存在(zài)。科学家根据星系外恒星轨道的速(sù)度(dù)，估算在星系当中暗物质(zhì)的质量占(zhàn)整个星系质量的85%。但(dàn)是，暗物(wù)质并不是(shì)唯一可以解释这个现象的(de)原因。在一项新的研究当中，科(kē)学家们发(fā)现，几乎没有引(yǐn)力效应的遥远恒星(xīng)之间，也会出(chū)现速度上的(de)微小差异(yì)。另外，天(tiān)文(wén)学(xué)家还发现了一个反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星(xīng)系距离地(dì)球大约2.5亿光年，大小和银河系不(bù)多，但是星(xīng)系当中(zhōng)存在的恒星数量(liàng)却只(zhǐ)有银河系的(de)千分之一。

所以在理(lǐ)论上，该星系必须存在暗物质，否则(zé)就会分崩离析(xī)。但是科学家们使用最(zuì)先进的望远镜对其进(jìn)行了40个小时的详细测量之后，发(fā)现星系(xì)中的恒星运动(dòng)是(shì)可以用正常的(de)物质和力学定律来(lái)解释(s愿你平安喜乐,顺遂无忧什么意思，平安喜乐顺遂无忧什么意思 平安喜乐顺遂无忧意思解析hì)的。那么又有(yǒu)人提出，也许该星(xīng)系的暗(àn)物(wù)质，已经被附近(jìn)的另一个大星系剥离了(le)。奇怪(guài)的是，它(tā)的附近没(méi)有任何星系存在。造(zào)成这些现象(xiàng)的(de)除了暗物质(zhì)的假说之外，另一种可能就是人类对(duì)引力的(de)理解(jiě)还不够全(quán)面(miàn)，引(yǐn)力很可能在不同尺度空间中的工(gōng)作方式是不同的(de)，这意味着在行星系尺度中的(de)天(tiān)体会沿着它们的轨道，按照我们(men)所理解的(de)方(fāng)式运(yùn)动(dòng)。但(dàn)是上升到星系和星团的尺度，引力之间(jiān)的(de)相(xiāng)互作用(yòng)则是不同的方式。对于在(zài)星系团(tuán)之间(jiān)的相互作用(yòng)，科学家还引入了外部场(chǎng)效(xiào)应的概念，指的是在(zài)数(shù)百万光年的规(guī)模上，巨大(dà)的(de)质(zhì)量之间会产(chǎn)生对彼此特殊的(de)效果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙(méng)德(dé)理论。如果MOND蒙德(dé)理论成立，这意味着我们需要(yào)对(duì)现在的(de)物(wù)理定律进行修正，这些发现也让(ràng)很多(duō)人(rén)认为暗物(wù)质假说理论就此终结。但是(shì)在宇(yǔ)宙当中(zhōng)还有关于(yú)暗物(wù)质存在的其他(tā)的理论证据，这(zhè)些理论(lùn)证据是蒙德理论所没(méi)法解(jiě)释的(de)“引力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年的子弹星系(xì)团，由两个(gè)碰撞(zhuàng)的星(xīng)系团所组成，类(lèi)似这样的星(xīng)团，它们大部分的普通质量都在星系的(de)气体当中。当星团以1000万(wàn)公里(lǐ)/小时发生(shēng)碰撞的时候，星际气(qì)体(tǐ)的相互作用(yòng)就会导致温度的急剧(jù)升高(gāo)，速度大幅(fú)降低。所(suǒ)以(yǐ)在理论(lùn)上，在碰撞之后，子弹星系团大部分(fēn)的质量将位于(yú)所有这些气(qì)体所在的中间区域。那么(me)我(wǒ)们通(tōng)过什么来验证它的质(zhì)量区域到底是不是集(jí)中在(zài)中间呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空望远镜传回了宇(yǔ)宙当中第(dì)一张全彩的高(gāo)清(qīng)照片(piàn)，在照片中我们(men)可以明显地(dì)看(kàn)到很(hěn)多(duō)星系(xì)似乎被拉(lā)伸产生了巨(jù)大的形(xíng)变。其(qí)实(shí)这些(xiē)星系本身并不是(shì)真的(de)被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了(le)什么问题(tí)，而是(shì)这样(yàng)极遥(yáo)远(yuǎn)的天体和(hé)我们地(dì)球上的观测者之间。被一个(gè)质量超级巨大的天(tiān)体遮挡，这个超大质(zhì)量的东西的引(yǐn)力，会使身后更遥(yáo)远(yuǎn)星系的光(guāng)都发生了(le)扭(niǔ)曲。这个现象就是引力透镜效应(yīng)。这个巨大(dà)的(de)天体(tǐ)可能(néng)是超大质量的黑洞(dòng)或者(zhě)是暗(àn)物质(zhì)。

所以当人们(men)对(duì)子弹星系团观测(cè)的(de)时(shí)候，发(fā)现(xiàn)它的大质量(liàng)区(qū)域(yù)并不是在中间，而(ér)是在两侧。所(suǒ)以最(zuì)好的解释方(fāng)法就是当星团发(fā)生全部的(de)碰(pèng)撞(zhuàng)时，可被观(guān)测到的质量气体被卡(kǎ)在(zài)了中间，暗物质则直(zhí)接通过了这个区(qū)域，并在两边形成了引力透镜。对子(zi)弹星系团的引力(lì)透镜研究也被认(rèn)为是暗物质存在的(de)迄今为(wèi)止最好的理论证据。

除此之(zhī)外，还有来自宇宙当中(zhōng)最古老的光。从(cóng)宇(yǔ)宙大爆炸开(kāi)始，38万年之(zhī)后，可见光终(zhōng)于可以畅通无阻地(dì)穿越在宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)了。经(jīng)过了130多亿年之(zhī)后，这些光(guāng)在宇宙(zhòu)空间背景上留(liú)下了各(gè)相同性的(de)微波辐(fú)射。其中(zhōng)红色的(de)部分表(biǎo)示温度较高(gāo)的区域，蓝色(sè)则表(biǎo)示相(xiāng)对较冷的(de)区(qū)域(yù)，但实际上(shàng)它们之间(jiān)的温差只有万分(fēn)之一。

科(kē)学(xué)家们通过对前(qián)景背景分离后的二值图像进行连通域提取和标记之(zhī)后发现，如果宇宙当中(zhōng)没有暗物质(zhì)，图形看(kàn)起来(lái)不应该(gāi)是(shì)这(zhè)样的，而随(suí)着暗物质的增(zēng)加(jiā)，一些峰值(zhí)的幅(fú)度会减(jiǎn)小，才变得看(kàn)起来“和(hé)谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微波(bō)背景辐(fú)射的测量值(zhí)，我们需要的(de)暗物质大约是普通物质的(de)5倍。这(zhè)个数字与解释(shì)星(xīng)系当中恒星(xīng)运动所(suǒ)需要的暗物质比例(lì)是(shì)一(yī)致的。这就意味(wèi)着。

用了一个简单的理论框(kuāng)架，就很好地(dì)解释了很多不同的观(guān)测结果。而暗物质(zhì)的本(běn)质就是宇宙(zhòu)当中存(cún)在(zài)着某种类型(xíng)的粒子，它(tā)们(men)不(bù)参与(yǔ)任(rèn)何其他的电磁(cí)作用，只(zhǐ)通过引力来相互作用。所以如(rú)果能够(gòu)找(zhǎo)到这种粒(lì)子的存在(zài)，就相当于找到了暗物质存(cún)在的(de)实际证据(jù)。这种(zhǒng)粒子到底是什么？科学家们已经提出了(le)数十种的(de)假想目标，而(ér)要(yào)寻找这(zhè)些(xiē)不(bù)同(tóng)的目标(biāo)粒子所需要的实(shí)验(yàn)方式也不相(xiāng)同。在过去的几十年(nián)当中(zhōng)，人类为了寻(xún)找(zhǎo)这些看不见、摸不到，几乎不会(huì)与常规物质相互作用的“暗物(wù)质”，科学家们已经进(jìn)行了超过50次的实(shí)验(yàn)，却没有任(rèn)何实质性(xìng)的(de)发(fā)现，除了(le)一个(gè)地(dì)方，意(yì)大(dà)利(lì)的格兰(lán)萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处(chù)的地(dì)下矿井当中，藏着地球上最大的地学实验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高的探测(cè)器(qì)，一直(zhí)致力于寻找暗物(wù)质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这(zhè)里的科学家声称(chēng)观测到了某种信号。经(jīng)过(guò)了(le)20多年的数据收集，人们(men)发现了一个有(yǒu)趣的(de)事情。探测率(lǜ)会在每年的6月份达到峰值，然后在11月降到最(zuì)低(dī)，而且在20年当(dāng)中每年都是一样。一些科学(xué)家认为(wèi)这可能是人类发现暗物质的第一个(gè)直(zhí)接证据。

但是(shì)为什(shén)么暗物质(zhì)会产生周期性的年度(dù)信号呢(ne)？刚(gāng)才我们讲了太阳系正(zhèng)在以(yǐ)220公(gōng)里/秒的(de)速度围绕着银河系进(jìn)行移动(dòng)，那么如(rú)果暗物质存在宇(yǔ)宙当中，这意味着我们(men)也在以这样(yàng)的速度(dù)在(zài)穿越着(zhe)暗物质流，这个过(guò)程中会产生相应的振荡，愿你平安喜乐,顺遂无忧什么意思，平安喜乐顺遂无忧什么意思 平安喜乐顺遂无忧意思解析同时地球又以(yǐ)30公里/秒的(de)速度围绕太阳进(jìn)行旋转。所(suǒ)以(yǐ)有(yǒu)半年(nián)的时间，地球围绕太阳的方(fāng)向(xiàng)与太阳环绕银河系的方向是一(yī)致的，而另外半年则与(yǔ)之相(xiāng)反。

而在(zài)6月(yuè)份的时候(hòu)，地球与太阳的方(fāng)向正好(hǎo)达到完全一致，这是理论上地球穿越(yuè)暗物质流最快的(de)时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在(zài)实际(jì)的情况(kuàng)中，太(tài)阳系(xì)相对(duì)银河(hé)系的平面呈现了60度的倾斜，但(dàn)是这并不(bù)影响(xiǎng)这个理论的(de)有效性(xìng)。

因此科(kē)学家认为(wèi)这可以(yǐ)用来解释(shì)，研究人员们所观(guān)测(cè)到(dào)的周期性信号。当然(rán)也可能(néng)有其他的情况，造成这种年度(dù)周期信号的差异也可能是温度、湿度、土(tǔ)壤中的水分、高山(shān)上的积雪(xuě)，甚至连意(yì)大(dà)利游客的数量也符合这个(gè)周期的规律。

所以，科学家们又在南半球建立了一个(gè)几乎相同的实验(yàn)室，这里的(de)季(jì)节与之前的实验室正好相反，而在这(zhè)里(lǐ)，地(dì)球穿过(guò)暗物质流的(de)运动(dòng)特征和第一个实验室是一(yī)样的(de)。

因此，如果在这里(lǐ)可以(yǐ)得到(dào)相同的信号(hào)，就可以成为暗物质所存在(zài)的非常有(yǒu)力的证据了。但(dàn)是(shì)由(yóu)于这个实验室刚刚建成不久，所以截至目前还无法提(tí)供相(xiāng)应的(de)数据支持。另(lìng)外，在(zài)2025年(nián)，NASA将会发射一台(tái)新的望远(yuǎn)镜，这台(tái)太空望(wàng)远(yuǎn)镜叫(jiào)做“南(nán)希格(gé)雷斯(sī)罗曼”，它的(de)主镜大小跟哈勃望远镜(jìng)相(xiāng)同，但(dàn)它的(de)宽视场仪器(qì)提(tí)供的(de)视(shì)野是(shì)哈勃红外仪(yí)器的100倍(bèi)。南(nán)希格雷斯罗曼太空(kōng)望远(yuǎn)镜(jìng)其中一个关键的(de)用(yòng)途就是探索暗物质背后的奥秘，对于(yú)探测的结果，我们(men)只能拭目以(yǐ)待了(le)。费米实验室粒子天体(tǐ)物(wù)理中心(xīn)的科学家丹琥(hǔ)珀和贾森(sēn)斯特芬研究(jiū)发(fā)现，如果暗物质(zhì)存在，它(tā)们极(jí)有可能拥(yōng)有另一种神秘的效应，这(zhè)种暗物质效应(yīng)，会支(zhī)持宇宙当中生命的(de)诞(dàn)生，或者说是生命进化的一个重要因素。

如果这一理论得到进一步的(de)证(zhèng)实，那么遍布宇宙当中的(de)暗物质(zhì)会不会意味着人(rén)类并不孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当(dāng)中某个角(jiǎo)落的(de)行星(xīng)上，暗(àn)物质(zhì)正在通(tōng)过这样的效应创造生命。当(dāng)然，这些(xiē)推论(lùn)的大前提(tí)是要先找到暗物质存在的实际(jì)证据。那(nà)么(me)小(xiǎo)伙伴们，你们觉(jué)得(dé)暗物质到底存不存在呢？喜(xǐ)欢(huān)请点赞(zàn)，你的支持是我更新的动力！

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