宇宙是“人为制造(zào)”的？为何会存在科学无(wú)法解释的“暗物质”？暗(àn)物质又究(jiū)竟是什(shén)么(me)？人(rén)类为了(le)寻找暗(àn)物(wù)质(zhì)存在的证(zhèng)据，科学家们在过去的(de)几(jǐ)十年(nián)当中进行了超过50次(cì)的长期(qī)实验，但是(shì)却没(méi)有(yǒu)发现任何的(de)有效证(zhèng)据(jù)。除(chú)了一个地(dì)方(fāng)，在(zài)1687年出版的自然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭(jiē)示了宇宙(zhòu)中天体运动(dòng)的规律。往后的几百年来，当天(tiān)文学家(jiā)们发(fā)现某些(xiē)天体运行(xíng)轨道出(chū)现异常(cháng)，不符合万(wàn)有引力(lì)定律的时候，他(tā)们就会知道，周围(wéi)一定(dìng)有未知的天体通(tōng)过(guò)引力在摄动它的(de)轨道。比如在1846年，奥(ào)本勒维耶(yé)就(jiù)通过天王星(xīng)运行(xíng)轨道(dào)的异常，推算(suàn)并且(qiě)发(fā)现了海王星的存(cún)在。另外，哈雷彗星、冥(míng)王星的发现都是应用万有引(yǐn)力(lì)定律所取得重大天文成(chéng)就的例子。但(dàn)是这些发现都是在恒星系统的尺度(dù)当中，可当我们上升到(dào)星系或者是(shì)星团的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威(wēi)基正在研究和测量后发星系团的质量。这是(shì)一个由数千个星系所组成的(de)巨大(dà)星(xīng)系(xì)团，这些星系被引力束缚在一起(qǐ)。测量星(xīng)系(xì)团的质量一(yī)般(bān)会使(shǐ)用(yòng)到两种方法(fǎ)，当两种方法结(jié)果(guǒ)一致，就(jiù)可以(yǐ)确定其质(zhì)量的(de)范围。

第一种是(shì)获得其"光度学的(de)质量"，需(xū)要的(de)数(shù)据是测量各个(gè)星系的光度。

第二种是动力学质量的计算(suàn)，是利用光(guāng)谱红(hóng)移测量星系团中的(de)各个星系(xì)相对于星系团的(de)运(yùn)动速度。当测(cè)量结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学(xué)质量”竟(jìng)然是“光度学质量”的400倍。这(zhè)意味着，后发座星系团有99%的质量消失了，或者说(shuō)这99%的质量并不(bù)以可见光的形式(shì)所存在，我们无法看到(dào)。最(zuì)诡异(yì)的是，在(zài)测量速(sù)度的过程(chéng)中，兹威基发现星系团中(zhōng)很多星系的速度(dù)比理(lǐ)论上要快得多，按照牛(niú)顿的运动学定律，仅靠这些可见(jiàn)星系(xì)的质量所产生的引力是无(wú)法将它(tā)们束缚在(zài)星系团内的(de)，它们早就应(yīng)该被抛出星系团(tuán)之外了(le)，除非有一种神秘的力量(liàng)在起作用，这种力量来(lái)源于(yú)某(mǒu)种隐形的物质(zhì)。

据此，兹维基(jī)提出了这样部分不可见的暗(àn)质，它(tā)不发散光、吸光、反射(shè)光(guāng)，但是它们却占(zhàn)据着宇宙中绝(jué)大部分的质量(liàng)。只是当时的人们对这样(yàng)的一种说法不屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗物(wù)质(zhì)”这个词才再一(yī)次(cì)出现(xiàn)。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观(guān)测(cè)仙女座星系中的恒星(xīng)运(yùn)动。理论上来说，距(jù)离(lí)中心越远的恒(héng)星在其轨道上的(de)运行速(sù)度就会(huì)越慢(màn)。但是他们观测(cè)的(de)结(jié)果却让(ràng)人(rén)感(gǎn)到不可(kě)思议。

随(suí)着(zhe)与中心距离的增加，恒星(xīng)的旋转速度(dù)几乎保持不变。可是根据(jù)牛顿的(de)万有引力定律(lǜ)，在(zài)星(xīng)系当中如果没有足够大的质量来吸(xī)引它们(men)，这些(xiē)外围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基于(yú)这种现象，科学家们会使用一种相对标准的方法(fǎ)来(lái)解释暗物质的存在(zài)，这种(zhǒng)方法就(jiù)是测量(liàng)星(xīng)系当中气体在X轴上距离(lí)星系中(zhōng)心的距离，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋转速(sù)度。如(rú)果(guǒ)出现(xiàn)异常的结果(guǒ)，就认为是由暗物质的力量(liàng)进入其(qí)中。

于是科学家们通过射电望远镜测量(liàng)了距(jù)离星系中心更远距离的氢元素，发现它(tā)们(men)的旋(xuán)转速度并不符合牛顿的力学定律。我们(men)的太阳(yáng)系也不(bù)例外，太阳系位于银河系的第三(sān)悬臂之上(shàng)，距离银河系中(zhōng)心2.6万光年，根据万有引力(lì)定(dìng)律进行计算，太(tài)阳系的运行(xíng)速度(dù)应(yīng)该(gāi)是(shì)160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正(zhèng)在以(yǐ)220千米(mǐ)/秒的速度围(wéi)绕(rào)银河系旋转，这个实际速度(dù)远远大于理论速(sù)度，那么产生以上这(zhè)种(zhǒng)向(xiàng)心加速度的原(yuán)因(yīn)很可能(néng)就是存在着(zhe)一种(zhǒng)我们看不到的物(wù)质，是(shì)这些暗物(wù)质的(de)引力(lì)效应将星系聚集在了一起。

也是(shì)从这时(shí)开始，越来越多的研究人(rén)员开始相信暗物质的存在。科学家根据星系外(wài)恒(héng)星(xīng)轨(guǐ)道的速(sù)度，估算在星系当(dāng)中暗(àn)物质的质量占整个星系质量的(de)85%。但(dàn)是，暗(àn)物质(zhì)并(bìng)不是(shì)唯一可以(yǐ)解释这个现象的(de)原因。在一项新(xīn)的研究当中(zhōng)，科(kē)学家们发现，几乎没有引力效应(yīng)的遥远(yuǎn)恒星之间，也会出现(xiàn)速度上的(de)微小差异(yì)。另外，天文学家还发(fā)现了一个反常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离(lí)地球大约(yuē)2.5亿光年，大小和银河(hé)系(xì)不多，但是星系当中存在的(de)恒(héng)星数量却(què)只有银河系的千分之(zhī)一。

所(suǒ)以在理论上，该(gāi)星(xīng)系(xì)必须(xū)存(cún)在暗物质(zhì)，否则就(jiù)会分崩离析。但是(shì)科(kē)学家(jiā)们使用(yòng)最(zuì)先进的望远镜对其进(jìn)行(xíng)了(le)40个小时的详细测量之后(hòu)，发(fā)现星系(xì)中(zhōng)的恒(héng)星(xīng)运动是可(kě)以(yǐ)用正常的物质和力(lì)学定(dìng)律来(lái)解(jiě)释的(de)。那么又有(yǒu)人提出(chū)，也许该星系的暗物(wù)质，已经被附近的另(lìng)一(yī)个(gè)大星系剥离(lí)了(le)。奇怪的是(shì)，它的附近(jìn)没有任何(hé)星系(xì)存在。造成这些现象的除(chú)了(le)暗物质的假说(shuō)之(zhī)外，另(lìng)一(yī)种(zhǒng)可能就是人类对引力的理解还不够全面，引力很(hěn)可能在不同尺度空间中的工(gōng)作方(fāng)式是不同的，这(zhè)意味着在行星系尺(chǐ)度中的天体(tǐ)会沿着它们的轨道，按照我(wǒ)们所(suǒ)理解的方(fāng)式(shì)运(yùn)动。但是上升到星(xīng)系和星团的尺度，引力之(zhī)间的相互(hù)作用(yòng)则(zé)是不(bù)同的方(fāng)式(shì)。对于在(zài)星(xīng)系团之间(jiān)的(de)相互(hù)作用，科(kē)学(xué)家还引入了外(wài)部场效应的概(gài)念，指的是在数百(bǎi)万光年的规模上，巨大的质量之间会产(chǎn)生对彼(bǐ)此(cǐ)特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立(lì)，这意味着(zhe)我们需要对现在的(de)物理定律进行修正，这些发现也让很多人认(rèn)为暗物质假说(shuō)理论(lùn)就此终结。但是(shì)在宇宙当中还有关于(yú)暗物质存在的其他的(de)理论证据(jù)，这些理论(lùn)证据是蒙德(dé)理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年的(de)子弹(dàn)星系团，由两个碰撞的星系团所组成，类(lèi)似(shì)这样(yàng)的星团，它们大部(bù)分的普(pǔ)通质量都在星系的(de)气体当(dāng)中(zhōng)。当(dāng)星团以(yǐ)1000万公里(lǐ)/小时发生碰撞的时候，星际(jì)气体的(de)相互作(zuò)用(yòng)就会导致温度(dù)的急剧升高(gāo)，速度大(dà)幅降低。所(suǒ)以(yǐ)在(zài)理论上(shàng)，在碰撞(zhuàng)之后，子弹(dàn)星系团大(dà)部分的质量将位于所有这(zhè)些气体所在的中间区域。那么我们通过什(shén)么来验证它的(de)质量区域到(dào)底是不是(shì)集中在(zài)中间呢？前(qián)不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空(kōng)望远镜传回了宇宙当中第一(yī)张全彩(cǎi)的高清照片，在照片中(zhōng)我们可以(yǐ)明显地看到很多星系似乎(hū)被拉伸产生了巨大(dà)的形变(biàn)。其实这些星系本身并不是真的被扭曲了，也不是(shì)韦伯望远镜出(chū)了什么问题，而(ér)是(shì)这样极遥远的天体(tǐ)和我(wǒ)们(men)地球上的观测(cè)者之间。被(bèi)一个质量超(chāo)级巨大的天体遮(zhē)挡，这个超(chāo)大质量的东西(xī)的引力，会使身后(hòu)更(gèng)遥(yáo)远星系的光都发(fā)生(shēng)了(le)扭(niǔ)曲。这个现象就是引力透镜效应。这个(gè)巨大的天体可能是(shì)超大质量(liàng)的黑(hēi)洞或者是暗物(wù)质(zhì)。

所以当人们对(duì)子弹星系团(tuán)观(guān)测的时候，发现它的大质(zhì)量区域并不是在中间，而是在两侧。所以最好的解释方(fāng)法(fǎ)就是当星(xīng)团发生全(quán)部(bù)的碰撞时，可(kě)被(bèi)观测(cè)到的质量气体被卡在了中(zhōng)间，暗物(wù)质则(zé)直接通过了这个(gè)区域，并在两边形成(chéng)了引力透镜。对子弹(dàn)星系团(tuán)的引力(lì)透镜研究也被认为是暗物质存在的(de)迄今为止(zhǐ)最好的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古(gǔ)老的光。从宇宙大(dà)爆炸(zhà)开始，38万年之后，可见光(guāng)终于(yú)可以畅通无阻(zǔ)地穿越(yuè)在(zài)宇宙当中了(le)。经过了130多亿年(nián)之后(hòu)，这些光(guāng)在宇(yǔ)宙空间背景(jǐng)上留下了各(gè)相同(tóng)性的(de)微波(bō)辐(fú)射。其中红(hóng)色(sè)的部分表示温(wēn)度(dù)较高的区(qū)域，蓝色则表示(shì)相对较冷(lěng)的区域，但实际上它们之间的温(wēn)差只(zhǐ)有万分(fēn)之(zhī)一。

科学家们通过对(duì)前景背景分(fēn)离后(hòu)的二值图(tú)像进行连通域提取和标记之后(hòu)发现，如果宇宙当中没(méi)有暗物质，图形看起来不应(yīng)该是这样(yàng)的，而(ér)随着暗(àn)物质(zhì)的增(zēng)加，一些峰值的幅(fú)度会(huì)减(jiǎn)小，才变得看起来“和谐”。为了(le)匹配宇宙(zhòu)微波背(bèi)景辐射的测量值，我们需要的(de)暗物质(zhì)大约是(shì)普通物质的(de)5倍。这个数字与(yǔ)解释星(xīng)系当中(zhōng)恒星运动所需要的暗物(wù)质(zhì)比例是一致的。这就意味着(zhe)。

用了一(yī)个简单的理论框架，就(jiù)很(hěn)好(hǎo)地解释了很多不(bù)同的观测结果。而(ér)暗物质的本质就是宇宙当中(zhōng)存在着某种(zhǒng)类型的粒子，它们不参与任何其他的电磁作用，只通(tōng)过引力来相互作用。所以如果能够找到这种粒子(zi)的存在，就相(xiāng)当于找到了暗(àn)物质存在的实际证据。这种粒(lì)子(zi)到底是什(shén)么？科(kē)学家们已经提(tí)出了(le)数十种(zhǒng)的假想目标，而要寻找这些不(bù)同的目(mù)标粒子所需要(yào)的实验方大学专业分流什么意思啊，什么叫大学专业分流式也(yě)不相同。在过去(qù)的几十年当中，人类为了(le)寻找这些看不(bù)见、摸不到，几乎不会(huì)与常规物质相(xiāng)互作用的“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次的(de)实(shí)验，却没(méi)有任何实质(zhì)性的发现，除了一个地方，意大利的格兰萨索山(shān)，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米处的(de)地下矿(kuàng)井(jǐng)当中，藏(cáng)着地(dì)球上最(zuì)大的地学实验(yàn)室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个(gè)三层(céng)楼(lóu)高的探测器，一直致力于寻找暗物质粒子(zi)的周期性震荡。

自1997年(nián)以来，这里(lǐ)的科学家(jiā)声称观(guān)测到了某种信(xìn)号。经过(guò)了(le)20多年(nián)的数据(jù)收集，人们发(fā)现(xiàn)了一个有趣的事情。探测率会在每年(nián)的6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当(dāng)中每年都是一(yī)样。一些(xiē)科学家认为这可能是人类发现暗(àn)物质的第一个直接证据。

但(dàn)是为什么暗(àn)物质会产生周期性的年度(dù)信号呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公里/秒的速度围绕着银河系进行移动，那(nà)么如果暗物质存(cún)在宇宙当中，这意(yì)味着我(wǒ)们(men)也(yě)在(zài)以这样的速(sù)度在(zài)穿越着暗物质流，这个(gè)过程中会产生(shēng)相应的振荡，同时大学专业分流什么意思啊，什么叫大学专业分流(shí)地球(qiú)又(yòu)以30公里/秒的速度围绕太阳进(jìn)行旋转。所以有半年的时间(jiān)，地球(qiú)围绕太(tài)阳(yáng)的方向与(yǔ)太阳(yáng)环绕银(yín)河系(xì)的(de)方(fāng)向是一致的，而另外半年(nián)则与之(zhī)相反(fǎn)。

而在(zài)6月份的时候，地(dì)球与太阳的(de)方向正好(hǎo)达到完全一致，这是理论上(shàng)地球穿(chuān)越暗物质(zhì)流(liú)最快的(de)时段。而在(zài)11月份，又(yòu)恰好达到(dào)了最慢值。尽(jǐn)管在实际的情况中，太阳(yáng)系相对银河(hé)系(xì)的(de)平面呈现了60度的倾斜，但是这并(bìng)不影响这个理论的有效性。

因此(cǐ)科学(xué)家认为这可以用(yòng)来(lái)解释，研究人(rén)员们所(suǒ)观测(cè)到的周期性(xìng)信号。当然也可能有(yǒu)其他的情况，造成这种年(nián)度周期信号的差异也可能是温度、湿度、土(tǔ)壤中(zhōng)的(de)水分、高山上(shàng)的积雪(xuě)，甚至(zhì)连意大利游客(kè)的数量也符合这个周期的(de)规律(lǜ)。

所以，科学(xué)家们又在南半(bàn)球建立了一个几乎相(xiāng)同的实(shí)验室(shì)，这里的季节与之前的实验室正好(hǎo)相反，而在这(zhè)里，地球穿过暗物质流(liú)的运动特征和第一个实验室(shì)是(shì)一样的。

因此，如(rú)果在这里可以(yǐ)得到相同的(de)信号，就可以成为暗物质所(suǒ)存在的非常有力的(de)证据了。但是由于这个实验室刚刚建成(chéng)不久，所以截至目前还无法提供相应的数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一(yī)台(tái)新的(de)望远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但(dàn)它的宽(kuān)视场仪器提供的视野是(shì)哈勃红外仪器(qì)的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼(màn)太空望远镜(jìng)其中一个关键的用途就(jiù)是探索暗物质背(bèi)后的奥秘(mì)，对(duì)于探测的结果，我们(men)只(zhǐ)能拭目以待了。费米(mǐ)实验室粒子天体物理中心的科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究发现，如果暗物质存在，它们(men)极有可能拥(yōng)有另一(yī)种神秘(mì)的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当(dāng)中生命的(de)诞生，或者说是生命(mìng)进化的(de)一(yī)个(gè)重要因(yīn)素(sù)。

如果这一理论(lùn)得到进一步的(de)证实，那么遍布宇宙(zhòu)当(dāng)中的(de)暗物质会不(bù)会意(yì)味着人类并不孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当中某个角落(luò)的(de)行星上，暗物质正在(zài)通过这(zhè)样的(de)效(xiào)应(yīng)创造生(shēng)命。当然，这些(xiē)推论的大前提(tí)是要先找(zhǎo)到暗物质存(cún)在(zài)的实际证据。那么(me)小伙伴(bàn)们，你们觉得暗物质(zhì)到底存不(bù)存在(zài)呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支持是(shì)我更(gèng)新的动力(lì)！

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