宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学无法解(jiě)释的“暗物质”？暗物质又究(jiū)竟是什么？人(rén)类为了寻找暗物质存在(zài)的(de)证(zhèng)据，科学(xué)家们(men)在过去的几十年当(dāng)中(zhōng)进(jìn)行(xíng)了超过50次(cì)的长期实验(yàn)，但是却(què)没(méi)有发现任何的有效证据。除了一个地方，在1687年出版的自然哲学数学原理一书中，埃萨(sà)克牛顿发表了万有(yǒu)引力定(dìng)律，它揭示(shì)了(le)宇宙(zhòu)中天(tiān)体运动(dòng)的规律。往后的几百(bǎi)年(nián)来，当(dāng)天(tiān)文(wén)学家们发现某些天体(tǐ)运行轨道出现异常，不(bù)符合万(wàn)有引力定律的时候，他们(men)就会知道，周围一(yī)定有(yǒu)未知的天体通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥(ào)本勒维耶就(jiù)通过天王星(xīng)运行轨道的异常，推算并且(qiě)发现了海王星的存在。另外(wài)，哈雷(léi)彗星、冥王星的发现都(dōu)是应用万有引力(lì)定律所取得重(zhòng)大(dà)天文成就(jiù)的例子。但(dàn)是(shì)这些发现都是在恒(héng)星系(xì)统的尺度当中，可(kě)当我们(men)上升到星系(xì)或(huò)者是(shì)星(xīng)团(tuán)的尺度，事情就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理学(xué)家弗里茨兹威基正在研(yán)究(jiū)和测量后发星系团的质量。这(zhè)是一个由数(shù)千个星系所组(zǔ)成(chéng)的巨大星系团，这些星系被引力束缚(fù)在一起(qǐ)。测(cè)量星(xīng)系团的质量一般会使用(yòng)到两种方法，当(dāng)两种方法结果一致，就可以确定其质量的范围。

第一种是获得其"光度(dù)学的质量"，需(xū)要的数据(jù)是测量各个星系的光度。

第(dì)二种是动力学质量的计算，是利用光谱红(hóng)移(yí)测量(liàng)星系团(tuán)中的(de)各(gè)个星(xīng)系(xì)相对于星系团的运(yùn)动(dòng)速(sù)度。当测量(liàng)结(jié)果出来之(zhī)后，兹威基彻底懵(měng)了，“动力学质量”竟然是“光度学(xué)质量(liàng)”的400倍。这意味(wèi)着(zhe)，后发座(zuò)星系团有(yǒu)99%的质量消失了，或(huò)者说这99%的质量并不以可见光的形式(shì)所存在，我们(men)无法看到。最诡(guǐ)异的是，在测量速度(dù)的过程中，兹威(wēi)基(jī)发(fā)现星系团中很多星系的速(sù)度比理论上要快得多，按照牛顿的运动(dòng)学定律，仅(jǐn)靠这(zhè)些可见星(xīng)系的(de)质量(liàng)所产生(shēng)的引力是无法将它们束(shù)缚在星(xīng)系团内的，它(tā)们早就应该被抛出星系(xì)团之外了(le)，除非(fēi)有一种(zhǒng)神秘的(de)力量在起作用(yòng)，这种力(lì)量来源于(yú)某种(zhǒng)隐(yǐn)形的物质。

据(jù)此，兹维基提出了这样部分不可见的(de)暗质，它(tā)不发散光、吸光、反射光，但是它们却占(zhàn)据着宇宙中绝(jué)大部(bù)分的质量。只是当时的人(rén)们对这样的一种说法不屑一顾(gù)。

直到40年之(zhī)后，“暗物(wù)质”这个词才再一(yī)次出现。天文学家(jiā)维拉(lā)鲁宾和肯特福特(tè)在观测仙(xiān)女座星系中的恒星运动。理论上来(lái)说，距离(lí)中心(xīn)越远(yuǎn)的(de)恒星在其轨道上的运行速(sù)度就会越慢。但(dàn)是他们(men)观测的结果(guǒ)却让人(rén)感到不可(kě)思议。

随着与中(zhōng)心(xīn)距离的增(zēng)加，恒(héng)星的旋转(zhuǎn)速度(dù)几乎保持(chí)不变。可是根(gēn)据牛(niú)顿的万有引力定律，在星系当中如果(guǒ)没(méi)有(yǒu)足够大(dà)的(de)质量来吸引它们，这些(xiē)外围的(de)恒星(xīng)早就被(bèi)甩到(dào)宇(yǔ)宙当中(zhōng)了(le)。基于这种(zhǒng)现象，科(kē)学家们会使用一(yī)种(zhǒng)相对标准的(de)方法来解释暗物质的存在，这种方法(fǎ)就是测量星(xīng)系当(dāng)中气体在X轴上距离星系中心的距离(lí)，以及在Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速度。如果出现(xiàn)异常的结果，就认为是由暗物(wù)质的力量进入其中。

于是科学家们通过射(shè)电望远(yuǎn)镜测量(liàng)了(le)距离星系中心更(gèng)远距离的氢元素，发现它(tā)们的(de)旋(xuán)转速度并不符合牛顿的力(lì)学定(dìng)律。我们的太阳系也(yě)不例外，太阳系位于银河系(xì)的第三悬臂之上，距(jù)离银河系中心2.6万(wàn)光年，根据万有引力定律进行计算，太阳系的运(yùn)行速度应该是160千米/秒，但实际(jì)上(shàng)，太(tài)阳(yáng)系正在以220千(qiān)米/秒的速(sù)度围绕银河系旋转，这个实际速度远远大于理论速度，那么产生以上这种向心加速度的原因很可能就是存在着一(yī)种我们看不到(dào)的物质，是这些暗物质(zhì)的(de)引力效(xiào)应将星系聚(jù)集在(zài)了(le)一(yī)起。

也是(shì)从这时(shí)开始(shǐ)，越来(lái)越多(duō)的研究人员(yuán)开(kāi)始相(xiāng)信暗物质的存在。科学家根据(jù)星系外(wài)恒星轨道的(de)速度(dù)，估算在星(xīng)系(xì)当(dāng)中暗物质的质量占(zhàn)整个星系质量(liàng)的(de)85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯一(yī)可(kě)以解释这个(gè)现(xiàn)象的原因。在一项(xiàng)新的研究当(dāng)中，科(kē)学家(jiā)们发现，几乎没(méi)有引力效应的遥远恒星(xīng)之间，也会出现速度上的微小差异。另外，天(tiān)文学家还(hái)发(fā)现(xiàn)了一个反常的星(xīng)系，叫(jiào)做Agc114905。这个星(xīng)系距离地球大(dà)约(yuē)2.5亿光年，大小(xiǎo)和银(yín)河(hé)系不多，但是星系当中(zhōng)存在的(de)恒星数量却(què)只有(yǒu)银(yín)河系的(de)千分(fēn)之一。

所(suǒ)以在(zài)理论上，该星系(xì)必(bì)须存在(zài)暗物(wù)质，否则就会(huì)分崩离析。但是科学(xué)家们使用(yòng)最(zuì)先进的望远镜对其(qí)进行了40个小(xiǎo)时(shí)的详细测(cè)量之后(hòu)，发现星系(xì)中的恒星运动是可以用正常(cháng)的物质和力学定律来(lái)解(jiě)释的(de)。那么又有(yǒu)人提出(chū)，也许该星系的暗物质(zhì)，已(yǐ)经被附近的另一(yī)个(gè)大星系剥(bō)离了(le)。奇怪的是，它的附近没有任何(hé)星系存(cún)在。造成这些现象(xiàng)的除了(le)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全面，引力(lì)很可能在不同尺度空(kōng)间中的工作方式是不同的，这意味(wèi)着在行星系尺度中的天体会沿着它(tā)们的(de)轨道(dào)，按照我们所(suǒ)理(lǐ)解的方式运(yùn)动(dòng)。但是上升到(dào)星系(xì)和(hé)星团(tuán)的(de)尺度(dù)，引力(lì)之间的(de)相互(hù)作用则是不同的(de)方式。对于在星(xīng)系(xì)团(tuán)之(zhī)间的(de)相(xiāng)互作(zuò)用，科学家还引(yǐn)入了外部场效(xiào)应(yīng)的概(gài)念，指的是(shì)在(zài)数百万光年的(de)规模(mó)上，巨大的质(zhì)量(liàng)之(zhī)间会(huì)产生(shēng)对彼此特殊的效果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如(rú)果(guǒ)MOND蒙德理论(lùn)成(chéng)立，这(zhè)意味(wèi)着我们需要对(duì)现在的物理定律(lǜ)进行修正，这(zhè)些发现也让很多人认为暗物质假说理论就(jiù)此(cǐ)终结。但是在宇宙当中还有关于暗物质(zhì)存(cún)在的(de)其(qí)他的(de)理论证(zhèng)据，这些理论证据(jù)是蒙德理(lǐ)论(lùn)所没法解释的“引力(lì)透镜(jìng)”。

径向距离为(wèi)37亿光年的子弹星系(xì)团，由两个(gè)碰撞(zhuàng)的星系(xì)团所(suǒ)组成，类似这样的星团，它们(men)大部分的(de)普通质量都在星系的气体当中(zhōng)。当星团以1000万公里/小时发(fā)生碰撞的时候，星际气体的(de)相(xiāng)互作用就会导致温度的(de)急剧(jù)升(shēng)高(gāo)，速(sù)度(dù)大幅降(jiàng)低。所(suǒ)以(yǐ)在理论上，在碰撞之后，子弹星系(xì)团大部分的(de)质量将位(wèi)于(yú)所有(yǒu)这些气(qì)体所在的中间(jiān)区域(yù)。那(nà)么我(wǒ)们通(tōng)过什(shén)么来验证它的质量区域(yù)到(dào)底是不是集中(zhōng)在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传(chuán)回(huí)了宇宙(zhòu)当中第一张全彩的高清照片，在照片(piàn)中我们可以明显地看到很(hěn)多星系(xì)似乎被拉伸(shēn)产生了巨(jù)大(dà)的形变。其实这些星系本身并(bìng)不是(shì)真(zhēn)的被扭曲了，也(yě)不是韦伯望远镜(jìng)出了什么问题，而(ér)是(shì)这(zhè)样极遥远(yuǎn)的天体和我们(men)地球上的观测者之间(jiān)。被一个质量超级(jí)巨大的(de)天(tiān)体遮挡(dǎng)，这(zhè)个超大质量(liàng)的东西的引力，会使身后更遥(yáo)远(yuǎn)星系的光都发(fā)生了(le)扭曲。这个(gè)现象就是引力透(tòu)镜效应(yīng)。这(zhè)个巨大的天体可(kě)能是(shì)超大质量的黑洞或者(zhě)是(shì)暗物质。

所以当人们(men)对子弹星(xīng)系(xì)团观(guān)测的(de)时候，发(fā)现它(tā)的大质量区域(yù)并(bìng)不是在(zài)中间，而是在两(liǎng)侧。所以最好的解释方法(fǎ)就是当星团发生全(quán)部的碰撞(zhuàng)时，可被观测到的质量(liàng)气体(tǐ)被卡在了中间(jiān)，暗物(wù)质则直接通过了这(zhè)个区域，并在两(liǎng)边形成了引力透镜。对子弹星(xīng)系团的引力透镜(jìng)研究也被认为是暗物(wù)质存(cún)在的(de)迄今为止最好的(de)理论证据。

除此之外(wài)，还有来(lái)自(zì)宇(yǔ)宙当中最(zuì)古(gǔ)老的光(guāng)。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万年之后，可(kě)见光终于可以畅(chàng)通无(wú)阻(zǔ)地穿(chuān)越在宇宙(zhòu)当中了。经过了130多亿年之后，这些光(guāng)在宇宙(zhòu)空间背(bèi)景(jǐng)上(shàng)留(liú)下了各相同性的微波辐射。其中红色的(de)部分表示温度较高的区域，蓝色则表(biǎo)示相对较冷的(de)区域，但实际上(shàng)它们之间的温差只有万分之一(yī)。

科学家(jiā)们通(tōng)过对前景(jǐng)背景分离(lí)后的二值图像(xiàng)进行连通域(yù)提(tí)取和标(biāo)记之后发现(xiàn)，如果宇宙当(dāng)中没有暗物(wù)质，图(tú)形看起来不应该(gāi)是(shì)这样的(de)，而随着暗物质(zhì)的增加，一些峰值的幅(fú)度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微波背景辐射的(de)测量值，我们需(xū)要的暗物质大约是普(pǔ)通物质的5倍。这个数字与解释星(xīng)系当中恒星运(yùn)动所需要的暗物质(zhì)比(bǐ)例是一(yī)致的。这就意味着。

用了一个(gè)简单的理论框架，就很好地解释了(le)很多不同的观测结果。而暗物质的(de)本质就(jiù)是宇宙当中存(cún)在着某种类型的粒子，它们(men)不参(cān)与任(rèn)何其他的电磁作用，只通过引力(lì)来相互作用。所(suǒ)以(yǐ)如果(guǒ)能够找到这(zhè)种(zhǒng)粒子的(de)存在，就相当于(yú)找到了暗物质存(cún)在的实际(jì)证(zhèng)据。这种粒子到底是(shì)什么？科(kē)学家们已(yǐ)经提出(chū)了数十种的(de)假想目标，而要(yào)寻找这些不同的(de)目标粒子所需要的(de)实验方(fāng)式(shì)也(yě)不相同。在过去的几(jǐ)十年当中，人类为了寻找(zhǎo)这些看不见、摸不(bù)到，几(jǐ)乎不(bù)会与(yǔ)常(cháng)规物质相(xiāng)互作(zuò)用(yòng)的“暗物质”，科学家们已经(jīng)进行(xíng)了超(chāo)过(guò)50次的实验(yàn)，却没有任何实质(zhì)性的发现，除了一(yī)个(gè)地方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿井当(dāng)中，藏着地球上(shàng)最大(dà)的地学实验室，这(zhè)个(gè)实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直致力于(yú)寻(xún)找暗物质粒(lì)子的周(zhōu)期性震荡。

自1997年以来，这里的科学(xué)家(jiā)声称观(guān)测到了某种(zhǒng)信号。经过了20多(duō)年的数据收集，人们发现(xiàn)了一个(gè)有(yǒu)趣(qù)的(de)事情。探测率会在每年的6月(yuè)份(fèn)达(dá)到(dào)峰(fēng)值，然后在11月降到最低，而且在20年(nián)当中(zhōng)每年都是(shì)一样。一(yī)些科学家认为这可(kě)能是人(rén)类发现(xiàn)暗物质(zhì)的第一个(gè)直接证据。

但是(shì)为什么暗物质会产生周期性(xìng)的年度信号呢(ne)？刚才我们讲了太阳(yáng)系正在以(yǐ)220公里/秒的速度围(wéi)绕着银(yín)河系进行移动，那么如果暗物质存在宇宙(zhòu)当中，这(zhè)意味着我们也在以这样的速度(dù)在穿越着暗物质流，这(zhè)个过(guò)程中(zhōng)会产生相应(yīng)的振(zhèn)荡，同时地球又以30公里(lǐ)/秒(miǎo)的(de)速度(dù)围绕太阳(yáng)进(jìn)行(xíng)旋转。所以(yǐ)有(yǒu)半年的时间(jiān)，地(dì)球围(wéi)绕太阳的方向与太阳环(huán)绕(rào)银河系的(de)方向是一(yī)致的，而(ér)另外半年则与之(zhī)相反。

而在6月份(fèn)的时(shí)候，地球与太阳的方向正好达(dá)到完全(quán)一致，这是理论上(shàng)地球穿越暗(àn)物质流最(zuì)快的时段。而(ér)在11月份，又(yòu)恰好(hǎo)达到社保二级单位编码是什么意思，单位编码是什么意思呀了最慢值。尽管在实(shí)际(jì)的情(qíng)况(kuàng)中，太(tài)阳(yáng)系(xì)相对(duì)银河系的平面呈(chéng)现了60度的倾(qīng)斜，但是这并不影响这个理论的(de)有效性。

因此科学(xué)家(jiā)认为这可以(yǐ)用来解(jiě)释，研究人(rén)员们所观测到(dào)的周期性信号。当然也可能有其他的情(qíng)况(kuàng)，造成这种年度周期信号的差(chà)异(yì)也可(kě)能(néng)是温度、湿度(dù)、土(tǔ)壤中的水分、高山(shān)上的(de)积雪，甚至连意大利游(yóu)客(kè)的数量也符合这(zhè)个周期的(de)规律。

所(suǒ)以，科学(xué)家(jiā)们又在南半球建立了一(yī)个(gè)几乎(hū)相(xiāng)同的(de)实(shí)验室(shì)，这里(lǐ)的季节与之前的实验室正好相反，而在这里(lǐ)，地(dì)球(qiú)穿(chuān)过暗(àn)物质流的运动特征和第一(yī)个实验室是(shì)一(yī)样的。

因此，如果在这里可(kě)以得到相同的(de)信号(hào)，就可以成为暗物(wù)质所(suǒ)存在的非常有(yǒu)力的(de)证据了。但是(shì)由于这个实(shí)验(yàn)室刚刚建成不久(jiǔ)，所以截至目前还无法提供相应的(de)数(shù)据(jù)支持(chí)。另外，在(zài)2025年(nián)，NASA将会发射一台新(xīn)的望远镜，这(zhè)台太空望远镜叫做“南希格雷斯(s社保二级单位编码是什么意思，单位编码是什么意思呀ī)罗(luó)曼”，它的主(zhǔ)镜(jìng)大小跟哈勃(bó)望远镜相同(tóng)，但它的宽视场仪(yí)器提供的视野是哈勃红外(wài)仪器的100倍。南(nán)希格雷斯罗曼太空望远镜(jìng)其中一个关键(jiàn)的用(yòng)途就是(shì)探索暗物质背后(hòu)的奥秘，对于(yú)探测(cè)的结(jié)果，我们只能拭目以待了。费(fèi)米实验室粒子天体物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯(sī)特芬研究发现，如果暗物质存在，它们极(jí)有可能拥有另一种神秘的(de)效应，这种暗物质效应，会支(zhī)持宇(yǔ)宙当中生命(mìng)的(de)诞(dàn)生，或者说是生命进(jìn)化的(de)一(yī)个重要因素。

如果这一理论得到进一步的(de)证实，那么遍布宇宙当中(zhōng)的暗物质会不会(huì)意味着人类并(bìng)不孤单呢(ne)？或许(xǔ)在宇宙(zhòu)当中某(mǒu)个(gè)角落的(de)行星上，暗物质正在通过这样的效应创(chuàng)造生(shēng)命。当(dāng)然，这些推论(lùn)的大前(qián)提是要先找到暗物质(zhì)存在(zài)的实际证据。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗(àn)物质到底存不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的(de)支持是我更新的(de)动力！

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