宇宙是(shì)“人为制(zhì)造”的？为何会存在科学无法(fǎ)解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类为了(le)寻(xún)找暗物质存在的证据，科(kē)学家们(men)在过去(qù)的几(jǐ)十年当中进(jìn)行了超过50次(cì)的(de)长期实验，但(dàn)是却没(méi)有发现任(rèn)何(hé)的有(yǒu)效(xiào)证据(jù)。除了一个(gè)地方，在(zài)1687年出(chū)版的自然哲学(xué)数学原理一书(shū)中，埃萨克牛(niú)顿发(fā)表(biǎo)了(le)万有引(yǐn)力定律，它揭示了宇宙中(zhōng)天体运动的(de)规律。往后的几百年来，当天文学家们(men)发(fā)现某些天体(tǐ)运行轨道(dào)出现异常(cháng)，不符(fú)合万有引力(lì)定(dìng)律(lǜ)的时候，他们就会知道，周围一(yī)定有未(wèi)知的天(tiān)体通过引力在摄动它(tā)的轨道。比(bǐ)如(rú)在(zài)1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过(guò)天(tiān)王星运行轨道的异常，推算并(bìng)且发现了海王星的(de)存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是(shì)应用万有引力定(dìng)律所取得重大天文(wén)成就的例子。但是这些发现都是在(zài)恒星系统(tǒng)的尺度(dù)当中，可当(dāng)我们(men)上升(shēng)到星系或者是星团(tuán)的(de)尺度，事(shì)情就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家(jiā)弗里茨兹威基正在研(yán)究和测(cè)量后发星系团的质量。这是一个由数千个星系所组(zǔ)成的巨大星系(xì)团，这些星系(xì)被(bèi)引力束缚在一起。测量星系(xì)团的质量一(yī)般会使用(yòng)到两种方法(fǎ)，当两种方法结(jié)果(guǒ)一致(zhì)，就可以确定其(qí)质量(liàng)的(de)范围。

第一种是获得其"光度学的质量(liàng)"，需要(yào)的数据是(shì)测(cè)量各个星(xīng)系(xì)的(de)光度。

第二种是动力学质量的计算，是(shì)利(lì)用光谱红(hóng)移测量星(xīng)系团中的各个星系(xì)相(xiāng)对于星系团的运动速度。当测量结果出来之后，兹(zī)威(wēi)基(jī)彻(chè)底懵了，“动力(lì)学质(zhì)量”竟(jìng)然是“光度学(xué)质(zhì)量(liàng)”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的(de)质量消失(shī)了，或者(zhě)说这99%的质量并不(bù)以可见(jiàn)光的形式所(suǒ)存(cún)在，我们无法看(kàn)到。最(zuì)诡(guǐ)异(yì)的是，在测(cè)量速(sù)度的过程中(zhōng)，兹威基发现星系(xì)团(tuán)中(zhōng)很(hěn)多星系的(de)速度比理论上(shàng)要快得(dé)多，按照牛(niú)顿的(de)运(yùn)动学定律，仅靠(kào)这些可见星系的质量所产生(shēng)的引(yǐn)力是无法(fǎ)将它们束缚(fù)在(zài)星系团内的(de)，它们早就(jiù)应该被抛出(chū)星(xīng)系团之外了，除非(fēi)有一种神秘的(de)力量在起作(zuò)用，这种力量(liàng)来源于(yú)某种隐(yǐn)形的物(wù)质。

据此(cǐ)，兹维基提(tí)出了(le)这样部(bù)分不可(kě)见的暗(àn)质，它(tā)不发(fā)散光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝(jué)大部分的质(zhì)量。只是当时的人们对这样的一种说法(fǎ)不(bù)屑(xiè)一(yī)顾(gù)。

直到(dào)40年之(zhī)后(hòu)，“暗物质”这个词才再一(yī)次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在(zài)观测仙女座(zuò)星(xīng)系中的恒星运动。理(lǐ)论上(shàng)来说，距离中心越远的恒星在其(qí)轨道上的运行速度就会越慢。但是他们(men)观测的结果却让人(rén)感到(dào)不可(kě)思议。

随着与中心距(jù)离的增加(jiā)，恒星(xīng)的旋转(zhuǎn)速(sù)度几(jǐ)乎保持(chí)不变。可(kě)是根据牛顿的万有(yǒu)引力定律，在星系当(dāng)中(zhōng)如果没(méi)有足够大的质(zhì)量来吸引它们(men)，这些外围(wéi)的恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙当中(zhōng)了。基(jī)于(yú)这(zhè)种现象(xiàng)，科学家们会使用一(yī)种相对标准(zhǔn)的方(fāng)法(fǎ)来解释暗物质的(de)存(cún)在，这种方(fāng)法(fǎ)就(jiù)是测量(liàng)星系当(dāng)中气体(tǐ)在(zài)X轴上距离(lí)星系(xì)中心的(de)距离，以及(jí)在Y轴上(shàng)气体(tǐ)的(de)旋转速度(dù)。如果(guǒ)出(chū)现异常的结果，就认为是由(yóu)暗物(wù)质的力量进入其中。

于是科学(xué)家(jiā)们通过射(shè)电望远镜测量了距离星系中心(xīn)更远距离(lí)的(de)氢元素，发现(xiàn)它们的旋转(zhuǎn)速度并不符合牛顿的(de)力学定(dìng)律(lǜ)。我们的(de)太阳系也不例外，太阳系位于银(yín)河系的第(dì)三(sān)悬臂之上，距离银河(hé)系中(zhōng)心2.6万(wàn)光年，根据万有引(yǐn)力定律(lǜ)进行(xíng)计算，太阳系的(de)运行速(sù)度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的速(sù)度围绕(rào)银河系旋转(zhuǎn)，这个实际速度(dù)远远(yuǎn)大(dà)于理论(lùn)速(sù)度，那么产生(shēng)以上这(zhè)种(zhǒng)向(xiàng)心加速(sù)度的原因很可能(néng)就是存在着(zhe)一(yī)种我(wǒ)们(men)看不到(dào)的物质，是这些(xiē)暗(àn)物质(zhì)的引力(lì)效应将星(xīng)系聚集在了一起(qǐ)。

也(yě)是从这(zhè)时开始，越来越(yuè)多的研究人(rén)员开始相(xiāng)信暗物(wù)质的存在。科学家根据星(xīng)系外恒星轨道的速度(dù)，估算在星系当(dāng)中暗物(wù)质的质量占整个星系质(zhì)量(liàng)的85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯一可以解释(shì)这个现象的原(yuán)因。在(zài)一项新的研究当中，科学(xué)家们(men)发现，几乎没有引力(lì)效应的遥远恒星之间，也会出现速度上(shàng)的(de)微小(xiǎo)差(chà)异。另(lìng)外，天文(wén)学家还发现了一个反(fǎn)常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个(gè)星系距离地球大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星系(xì)当中存在的恒星(xīng)数量却只有(yǒu)银河系的(de)千分(fēn)之(zhī)一。

所以在理论上，该星系必须(xū)存(cún)在暗物质，否则就(jiù)会分崩离析。但是(shì)科(kē)学(xué)家们使用最先进的(de)望远镜对其进行了(le)40个小时(shí)的详细测量(liàng)之(zhī)后，发现(xiàn)星系中的恒(héng)星运(yùn)动是(shì)可以(yǐ)用正常(cháng)的物(wù)质和力学定律来解释的。那(nà)么(me)又有人提出，也许(xǔ)该星系的暗(àn)物质，已经被附近的另一个大星(xīng)系剥离了。奇怪的是，它的附近没有任何(hé)星系存在。造成这(zhè)些现(xiàn)象的(de)除了暗物(wù)质的假说(shuō)之外，另一种可能就是人类对引力的(de)理(lǐ)解还(hái)不(bù)够全(quán)面(miàn)，引力很可能在不同尺度(dù)空间中的工作(zuò)方式是不同的，这意味着在行星系(xì)尺度中的天体会沿着它们的轨道，按照我(wǒ)们所理(lǐ)解的方式运(yùn)动。但(dàn)是上升到星系(xì)和星团的尺度，引力之间的相互作用则是(shì)不同(tóng)的方(fāng)式(shì)。对(duì)于在星系团(tuán)之间(jiān)的相互(hù)作(zuò)用，科学家(jiā)还引(yǐn)入了外部场(chǎng)效应的概(gài)念(niàn)，指(zhǐ)的(de)是在数百万光年的规模上，巨(jù)大(dà)的质量之间会产生(shēng)对彼此特(tè)殊(shū)的效果，这(zhè)个理论叫做(zuò)MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们(men)需要(yào)对现在的物理定律进行修正(zhèng)，这(zhè)些发现也让(ràng)很(hěn)多人认为暗物质假说理论就(jiù)此终结。但是在宇宙当中还有关(guān)于暗(àn)物(wù)质存在的其他的(de)理论证据(jù)，这些理论证据(jù)是蒙德(dé)理(lǐ)论所没法解释的“引力(lì)透镜”。

径向距(jù)离为37亿光年(nián)的子弹星系团(tuán)，由(yóu)两个(gè)碰撞的星(xīng)系团(tuán)所组成(chéng)，类似这(zhè)样的星(xīng)团，它们(men)大部分(fēn)的(de)普通质(zhì)量都在星(xīng)系的气体(tǐ)当中。当星(xīng)团以1000万公里(lǐ)/小时发生碰撞的时候，星际(jì)气体的相互作(zuò)用就会导致温度的急(jí)剧升高，速度大幅(fú)降低。所以在理(lǐ)论上(shàng)，在(zài)碰撞之后，子(zi)弹(dàn)星系(xì)团大(dà)部分的质量将位于所有这些气体所在的中间区域(yù)。那(nà)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(ne)？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太空(kōng)望远镜传回了宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)第一张全彩的高清(qīng)照片，在照(zhào)片中我们可以明显地看(kàn)到很多星(xīng)系似乎被(bèi)拉伸(shēn)产生了巨大的(de)形变。其实这(zhè)些星(xīng)系本(běn)身并不是真(zhēn)的被扭曲了，也不是韦伯望远镜(jìng)出(chū)了什么问题，而是这样(yàng)极遥远的天体和(hé)我(wǒ)们地球上的观测者之间。被一个质量超(chāo)级巨大的天体遮挡，这(zhè)个超大质量的东(dōng)西的(de)引(yǐn)力(lì)，会使身(shēn)后更(gèng)遥远星系的光都发(fā)生了扭曲。这个现象就是引(yǐn)力透镜效应。这个巨大的天体(tǐ)可(kě)能是超(chāo)大质量(liàng)的黑(hēi)洞或者是(shì)暗物(wù)质。

所以当人们(men)对子(zi)弹星系团观测的(de)时候，发现它的(de)大质量区域并(bìng)不是在中(zhōng)间，而是在两(liǎng)侧。所以最好(hǎo)的(de)解释方法就(jiù)是(shì)当星团(tuán)发生全部的碰撞时，可被观测到的质量气体被卡(kǎ)在(zài)了(le)中(zhōng)间，暗物质(zhì)则直接通过(guò)了这个(gè)区域，并在两边形成了(le)引力透镜。对子弹星系团(tuán)的引力透(tòu)镜研(yán)究也被认为是暗物(wù)质存在的迄(qì)今为止(zhǐ)最好的(de)理论证(zhèng)据。

除(chú)此之外，还(hái)有来自(zì)宇宙当中最古(gǔ)老的光(guāng)。从宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年之(zhī)后，可见(jiàn)光终(zhōng)于可以(yǐ)畅通无阻地穿越在宇(yǔ)宙当中了。经(jīng)过了130多亿年之后(hòu)，这(zhè)些光在宇(yǔ)宙空间(jiān)背景上留下了各相同性的微波辐射(shè)。其中红色的部分(fēn)表(biǎo)示温度较高的区域(yù)，蓝色则表示相(xiāng)对较冷的区域(yù)，但实(shí)际(jì)上它(tā)们之(zhī)间的温差(chà)只有万分之一(yī)。

科学(xué)家们通过(guò)对(duì)前景背景(jǐng)分离后的二值图(tú)像进行连(lián)通域提(tí)取和标记之后发现，如果(guǒ)宇宙当(dāng)中(zhōng)没有暗物(wù)质，图形看起来不(bù)应(yīng)该(gāi)是(shì)这样(yàng)的，而随着(zhe)暗物质的增加，一些峰值的幅度(dù)会减(jiǎn)小，才变(biàn)得看起(qǐ)来“和(hé)谐(xié)”。为了(le)匹(pǐ)配宇宙微(wēi)波(bō)背景辐射(shè)的测量值，我们需要的暗物(wù)质(zhì)大约是普通物质的5倍。这个数字与解释星(xīng)系当中恒星运动所需要的暗物质比例是一致的。这就意味着。

用了一(yī)个(gè)简单的理论框架，就很好地(dì)解释了很多(duō)不同的观测结果(guǒ)。而暗物(wù)质的本质(zhì)就(jiù)是宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)存在着(zhe)某种类型的(de)粒子，它们不参与任何其(qí)他(tā)的电磁作用，只通过引力来相互(hù)作用(yòng)。所以如果能够找到这种粒子的存在(zài)，就相当于找(zhǎo)到了暗(àn)物质(zhì)存在的实际证据。这种(zhǒng)粒子到底是(shì)什么？科学家们已经提出了数十种的假想目标(biāo)，而要寻找这些不同的(de)目标粒子所需要的实验(yàn)方式也不相同。在过去的几十年当中，人类为了寻找这些(xiē)看(kàn)不见(jiàn)、摸不到，几乎(hū)不会与常规物质相互作用的“暗(àn)物质”，科学家(jiā)们(men)已(yǐ)经进(jìn)行了超(chāo)过50次的实(shí)验，却没有(yǒu)任何实质性(xìng)的发现，除了(le)一个(gè)地方，意(yì)大利的(de)格兰(lán)萨(sà)索山，隶(lì)属(shǔ)于阿尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处(chù)的(de)地(dì)下(xià)矿井(jǐng)当中，藏(cáng)着地球上最大的地学实验(yàn)室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一(yī)个三(sān)层楼高的探(tàn)测器，一(yī)直致力于寻找暗(àn)物质粒子(zi)的周期(qī)性震(zhèn)荡(dàng)。

自1997年以来，这里的科学家声(shēng)称观测到了(le)某种信号。经过(guò)了20多年的数据收集，人们发现了一个有趣的(de)事情。探测率会在每年的6月(yuè)份达到(dào)峰值，然后在11月(yuè)降到最(zuì)低，而且在20年当(dāng)中每年都(dōu)是(shì)一样。一些科(kē)学(xué)家认为(wèi)这(zhè)可能是人类发(fā)现(xiàn)暗物质的第一个(gè)直接证据。

但是为什(shén)么暗物(wù)质会产(chǎn)生周(zhōu)期性的年度信号呢？刚(gāng)才我(wǒ)们讲了太阳(yáng)系正在以220公(gōng)里/秒(miǎo)的(de)速度围绕着银河系进(jìn)行移动，那么如果暗物质(zhì)存在宇宙当(dāng)中，这意味(wèi)着(zhe)我们也在以这样的速(sù)度在穿越着(zhe)暗物质流(liú)，这个(gè)过程中会产生相应的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围绕(rào)太bno护照是什么意思 bno护照是英国国籍吗阳进(jìn)行旋转(zhuǎn)。所以有(yǒu)半年的(de)时间，地球(qiú)围绕(rào)太阳的方向(xiàng)与(yǔ)太阳环绕银河系的(de)方(fāng)向是一致的(de)，而另外(wài)半年则与之(zhī)相(xiāng)反。

而在6月份的时候，地球与太(tài)阳的方向正好达到完全一致，这是理(lǐ)论上(shàng)地球穿越暗物质流(liú)最快(kuài)的时段。而在(zài)11月份，又恰好达到了(le)最慢(màn)值。尽管(guǎn)在实际的情况中，太(tài)阳系(xì)相对银河系的平面呈现了60度的倾斜(xié)，但(dàn)是这并不影响这个理论的有效性。

因此科学家(jiā)认为这可以(yǐ)用(yòng)来解(jiě)释，研究(jiū)人员们所观测(cè)到(dào)的周期性信号。当(dāng)然也可能(néng)有其他的情况，造成这种年度(dù)周期(qī)信号(hào)的(de)差(chà)异也(yě)可(kě)能(néng)是温度、湿度、土(tǔ)壤中的水分、高山上的积(jī)雪(xuě)，甚至(zhì)连意大(dà)利游(yóu)客的数(shù)量也符合(hé)这个周期的规律。

所以(yǐ)，科学家们又在(zài)南半球(qiú)建立了一(yī)个几乎相同(tóng)的(de)实验室，这(zhè)里的季节与(yǔ)之前的实验室正好相反，而在这里，地(dì)球穿过暗物质(zhì)流(liú)的运动特(tè)征和(hé)第(dì)一(yī)个实验室是一样的。

因此，如果(guǒ)在这里可(kě)以得(dé)到相同的(de)信号，就可以成(chéng)为暗物质(zhì)所存(cún)在的非常(cháng)有力的证据了。但(dàn)是由于这个实验室刚刚建成不久，所以截至(zhì)目前还无法提供相应的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新的(de)望远镜，这台太(tài)空望远镜叫做“南希格雷斯罗(luó)曼”，它的(de)主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它(tā)的宽视(shì)场仪器提供的视野是(shì)哈(hā)勃红外仪(yí)器(qì)的100倍。南希格雷(léi)斯罗曼太空(kōng)望远镜其中一个关(guān)键的用途就是探索暗物(wù)质背后的奥(ào)秘，对(duì)于探测的结果，我(wǒ)们只能拭(shì)目以待(dài)了。费米实验室粒子天体物理中心的科学家(jiā)丹琥珀和(hé)贾森斯(sī)特芬(fēn)研(yán)究发现，如果暗物(wù)质存在，它们极有可(kě)能(néng)拥有另(lìng)一种神秘(mì)的效应，这(zhè)种(zhǒng)暗物质效应，会支持宇宙当中生命(mìng)的诞(dàn)生，或者说是(shì)生命(mìng)进(jìn)化的一个重要(yào)因素。

如果这一理论(lùn)得到进一步的证实，那(nà)么(me)遍布宇宙当中的暗物质会不(bù)会意味着人类并(bìng)不孤单呢？或许在宇宙(zhòu)当中某个角落的行星(xīng)上，暗物(wù)质正(zhèng)在(zài)通(tōng)过这样的效应创造生命。当然，这些(xiē)推(tuī)论的大前(qián)提是要先找到暗物质存在的实(shí)际证(zhèng)据。那么小(xiǎo)伙(huǒ)伴(bàn)们，你们(men)觉得暗物质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新(xīn)的动力！

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