宇宙是“人为制造”的？为何(hé)会(huì)存在(zài)科学无法解释的“暗物质”？暗物(wù)质(zhì)又究竟是什么？人类为了(le)寻找暗物(wù)质存在的证(zhèng)据，科学家(jiā)们(men)在过去(qù)的几(jǐ)十年当中(zhōng)进(jìn)行了超过50次(cì)的长期实验，但是却没有发现任何(hé)的有效证据(jù)。除(chú)了一个地方，在1687年出版的自然哲学数学原理一(yī)书中，埃(āi)萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭示了宇宙(zhòu)中天体运动(dòng)的规律。往(wǎng)后的几百年(nián)来，当天文学家们发现某些天体(tǐ)运(yùn)行(xíng)轨道出现异常，不符合万(wàn)有引力定律(lǜ)的时候(hòu)，他(tā)们就会知道(dào)，周(zhōu)围一定有未(wèi)知的天体通过引力在摄动它(tā)的(de)轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通过天王(wáng)星运(yùn)行(xíng)轨道的异(yì)常，推算并且发现了海王星(xīng)的(de)存在。另外(wài)，哈(hā)雷彗星、冥(míng)王星的发现(xiàn)都是应用万有(yǒu)引力定律所(suǒ)取得(dé)重(zhòng)大天文(wén)成(chéng)就的例子。但是(shì)这些发现都是(shì)在恒星系统的尺度(dù)当中，可当(dāng)我们上(shàng)升到星系或者是星(xīng)团(tuán)的(de)尺度，事情(qíng)就(jiù)开始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的(de)物理(lǐ)学家(jiā)弗里茨兹威基(jī)正在(zài)研究和测量后发星系团的质(zhì)量。这是一个由(yóu)数千个星(xīng)系(xì)所组(zǔ)成的巨大(dà)星系团，这(zhè)些星系被引力束缚在一起(qǐ)。测量星系(xì)团的质(zhì)量一(yī)般会(huì)使用到两种方(fāng)法，当两种方法结(jié)果一致，就可以确(què)定其质量(liàng)的范围。

第一(yī)种(zhǒng)是获得其"光(guāng)度学(xué)的质量"，需(xū)要(yào)的数据是测量各个星系(xì)的光(guāng)度。

第二种是动(dòng)力学质(zhì)量的计算，是利用光(guāng)谱红(hóng)移测量星(xīng)系(xì)团中的各个星(xīng)系相对(duì)于星系团的运动速度。当(dāng)测量结果出来之(zhī)后，兹威基彻底(dǐ)懵了(le)，“动(dòng)力学质量”竟然是“光(guāng)度学质(zhì)量”的400倍。这意(yì)味着，后发座星系团有(yǒu)99%的质量消失(shī)了，或(huò)者说这99%的质量并(bìng)不以可(kě)见光的形(xíng)式所存(cún)在，我们无(wú)法看到。最诡异的(de)是，在测量(liàng)速度的过程中，兹(zī)威(wēi)基发现星系团(tuán)中很多星系的(de)速(sù)度比(bǐ)理论上要快得多(duō)，按照牛顿的运动学定律，仅(jǐn)靠这些可见星系(xì)的质量(liàng)所产生的引(yǐn)力(lì)是无法将它们束缚在星系团内的，它们(men)早就应该被抛出星(xīng)系(xì)团之外了，除(chú)非有一(yī)种神秘的力量在起作用，这种(zhǒng)力量来源于某种隐(yǐn)形的物(wù)质。

据此，兹维基提出了这样部分不可(kě)见(jiàn)的(de)暗(àn)质(zhì)，它不(bù)发散光、吸光、反射(shè)光(guāng)，但是(shì)它们却占据着宇宙(zhòu)中(zhōng)绝大(dà)部分的质量。只(zhǐ)是当时的(de)人们对这样的一种说法不屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这个词才再一次出现。天文学家维(wéi)拉鲁宾(bīn)和肯特福特在观测仙女座星(xīng)系中的恒星(xīng)运动。理论上来说，距离中心越远的恒星在其轨道上的运行速度就会越慢。但(dàn)是他们观测的结果却让(ràng)人感(gǎn)到不(bù)可思议。

随着与中心距离的增加，恒(héng)星的旋转速度几乎保持不变。可是(shì)根据(jù)牛顿的(de)万有引(yǐn)力定(dìng)律，在星(xīng)系当中如果没有足够大的质量来吸引(yǐn)它们，这些外围的恒星早就被(bèi)甩到宇(yǔ)宙当(dāng)中了。基于这种(zhǒng)现象，科学(xué)家们会使用一种相对标准的(de)方法(fǎ)来(lái)解释暗(àn)物(wù)质的存在，这种方法就是(shì)测量星系当中气体(tǐ)在(zài)X轴上距离星系中心的距离(lí)，以及在(zài)Y轴上气体的旋(xuán)转速度(dù)。如果出现(xiàn)异常的结果，就认为是(shì)由(yóu)暗物质(zhì)的力量进(jìn)入其(qí)中。

于是科(kē)学家们通过射电(diàn)望远(yuǎn)镜测量了距离星系(xì)中心更远距离的氢元素，发现它们的旋(xuán)转速度(dù)并不符合牛顿的力学定(dìng)律。我们的太阳系也(yě)不例(lì)外(wài)，太(tài)阳系位于银河系的第三(sān)悬(xuán)臂(bì)之上，距离银河(hé)系(xì)中心(xīn)2.6万光年，根据万有引力定律进行计(jì)算，太阳系的运行速度应该是160千(qiān)米(mǐ)/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的速度(dù)围绕银河系旋转，这个实际速度(dù)远(yuǎn)远大于理(lǐ)论速度，那么(me)产(chǎn)生以上这种向心(xīn)加速度(dù)的原因很可能(néng)就是存在着一种我(wǒ)们看不(bù)到的(de)物质(zhì)，是这些暗(àn)物质的引力效应将星系聚集在了一起。

也是从这(zhè)时开始，越来越多的研究人员开(kāi)始相信暗(àn)物质的(de)存(cún)在。科学家(jiā)根据星系外(wài)恒星轨道的速度，估(gū)算在星(xīng)系当中暗物质的(de)质量占整个星系(xì)质量的85%。但是，暗物质(zhì)并不是唯一(yī)可以解释这个现象的原因(yīn)。在(zài)一项新的研(yán)究(jiū)当中，科(kē)学家们发现，几乎没有引力效应(yīng)的遥远恒星之间，也会(huì)出现速度(dù)上的微小差异。另外(wài)，天文学(xué)家(jiā)还发(fā)现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星(xīng)系距(jù)离(lí)地球大约2.5亿(yì)光年，大小和(hé)银(yín)河系不(bù)多(duō)，但是星系当中存在的恒(héng)星(xīng)数量却只有银(yín)河系(xì)的千分之一(yī)。

所以在理(lǐ)论上(shàng)，该星系必须(xū)存在(zài)暗物质(zhì)，否(fǒu)则就会分崩离析(xī)。但是科学家们(men)使用最先进的(de)望远(yuǎn)镜(jìng)对(duì)其进行(xíng)了(le)40个小(xiǎo)时的详细测量(liàng)之(zhī)后，发现星系中的恒星(xīng)运动是可(kě)以用正常的物质和力学定律来解释(shì)的。那么又有人提(tí)出，也(yě)许该星系的暗物质，已经被附近的另一个大星系剥(bō)离了(le)。奇怪的(de)是，它的附近没有任何星系存在。造成这些现象(xiàng)的除了(le)暗(àn)物质(zhì)的假说之外，另一(yī)种可能就是人类(lèi)对(duì)引力的理解还不(bù)够全(quán)面，引力很可能在不同尺度(dù)空间中的工作方式是(shì)不同的，这(zhè)意(yì)味着在行星(xīng)系尺度中的天(tiān)体(tǐ)会沿着它们的轨道，按照我(wǒ)们(men)所理解的方式运(yùn)动。但是上升(shēng)到星系和星团的尺度，引力(lì)之间的相(xiāng)互作用则(zé)是不同的(de)方(fāng)式。对(duì)于(yú)在星系团之间的(de)相互作用，科学家还引入了外部(bù)场(chǎng)效应的概念，指的是在数百万光年的(de)规模上，巨大(dà)的(de)质量之间会产(chǎn)生对彼此(cǐ)特(tè)殊的效(xiào)果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这(zhè)意味着我们需要对现在的物理定律进行修正，这些发(fā)现也让很多人认为暗物质假(jiǎ)说理论(lùn)就此终结。但(dàn)是在宇(yǔ)宙(zhòu)当中还(hái)有关于(yú)暗物质(zhì)存在的其他的理论(lùn)证据(jù)，这些理论证据是蒙德(dé)理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的(de)子弹星系(xì)团，由两个碰撞的星(xīng)系团所组成，类似(shì)这(zhè)样(yàng)的(de)星团，它们大部分的普通(tōng)质(zhì)量都在星系的气(qì)体(tǐ)当中。当星团以(yǐ)1000万(wàn)公里(lǐ)/小时(shí)发生碰撞的时候，星(xīng)际(jì)气体的相互作用(yòng)就会(huì)导致(zhì)温度的急剧(jù)升高(gāo)，速度(dù)大幅降低。所以在理论上(shàng)，在碰撞之后(hòu)，子弹星(xīng)系团大部分的质量将位于(yú)所有这些气体所在的中(zhōng)间区(qū)域。那么(me)我们通过什么(me)来(lái)验证它(tā)的(de)质量区(qū)域到底是不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太空(kōng)望远(yuǎn)镜传回(huí)了(le)宇宙当(dāng)中第一(yī)张全彩的(de)高清(qīng)照片，在照片中我们(men)可以明显(xiǎn)地看(kàn)到很多星系似乎被(bèi)拉(lā)伸产生了巨大的形变。其实这些(xiē)星系本(běn)身(shēn)并不是真的被扭曲了，也不(bù)是韦(wéi)伯(bó)望远(yuǎn)镜出了什么(me)问(wèn)题，而是这样极遥远的天(tiān)体和我(wǒ)们地球上(shàng)的观测者之间。被一个(gè)质量超级巨大的天体遮(zhē)挡，这个超大质量的东西(xī)的引力，会使身后更(gèng)遥远星系的光都发生了扭曲。这个现象就是引力透(tòu)镜(jìng)效应。这个巨(jù)大的(de)天体可能是超大质量的黑(hēi)洞或者是暗物质。

所以(yǐ)当人们对子弹星系团观测的(de)时候(hòu)，发现它的(de)大质(zhì)量区域并(bìng)不是在(zài)中(zhōng)间(jiān)，而是在两(liǎng)侧。所以最好的解释(shì)方法就是(shì)当星团(tuán)发生全部(bù)的(de)碰撞时，可被观测(cè)到的(de)质量气体被(bèi)卡在了中间(jiān)，暗物质则直(zhí)接(jiē)通过了(le)这个区域，并(bìng)在两边形成(chéng)了引(yǐn)力透镜。对子(zi)弹(dàn)星系团的引力透镜研究(jiū)也被(bèi)认为是(shì)暗物质存在的迄今为止最好(hǎo)的(de)理论(lùn)证据(jù)。

除此之外(wài)，还(hái)有来(lái)自宇宙当中最古(gǔ)老的光。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万年之后，可(kě)见(jiàn)光终于可以畅通(tōng)无阻地穿越在微信二维码收款限额是多少，个人收款码一天可以收多少笔(zài)宇(yǔ)宙当中了。经过了(le)130多亿年之后(hòu)，这些光在(zài)宇宙空(kōng)间背景上留下了(le)各相(xiāng)同性的微波辐射。其中红色的部分表示温度较高(gāo)的区(qū)域，蓝色(sè)则表示相对较冷的(de)区域，但实际上它们(men)之间的温差只有(yǒu)万分之(zhī)一。

科学家们通过对前(qián)景背(bèi)景(jǐng)分(fēn)离后的二值图(tú)像进行连通(tōng)域提(tí)取(qǔ)和标记之后发现，如果宇(yǔ)宙当中(zhōng)没有(yǒu)暗物质，图形(xíng)看起来不(bù)应该(gāi)是这样的(de)，而随着暗物质的增加，一些峰值的幅度(dù)会减小，才(cái)变得看起(qǐ)来“和(hé)谐(xié)”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背景(jǐng)辐射的(de)测量值(zhí)，我们需要(yào)的暗(àn)物质大约(yuē)是普(pǔ)通(tōng)物质(zhì)的5倍。这(zhè)个数(shù)字与解释星系(xì)当中恒星运动所需(xū)要的暗物(wù)质(zhì)比例是一(yī)致的。这就意味着。

用了一个简单的理(lǐ)论框架，就(jiù)很好(hǎo)地解释了很多不同的观测结果。而暗物质(zhì)的本质就是宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)存在着(zhe)某种类型的粒子，它(tā)们不参与任何其他的电磁作用(yòng)，只通过引力来(lái)相(xiāng)互作用(yòng)。所以如果能够找(zhǎo)到这种(zhǒng)粒子的存在，就相当于(yú)找到了暗物质存(cún)在的实际证据(jù)。这种粒(lì)子到底是什么？科学家们已经提出了数十种的假(jiǎ)想目标，而要寻找这些(xiē)不同的目标(biāo)粒子所需要的实验方式(shì)也不相同。在过去的几十年当中，人(rén)类为了寻找(zhǎo)这(zhè)些看不见、摸(mō)不到(dào)，几(jǐ)乎(hū)不会(huì)与常规物质(zhì)相互作用的“暗物(wù)质”，科(kē)学(xué)家们已(yǐ)经进行了超过(guò)50次的实验，却(què)没有任何实质性的(de)发现，除(chú)了一个地(dì)方，意大利的格兰(lán)萨索山，隶(lì)属于阿尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米(mǐ)处的(de)地下矿井当(dāng)中，藏着地球(qiú)上(shàng)最大的地学实(shí)验室(shì)，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼(lóu)高的探测器(qì)，一(yī)直致力(lì)于(yú)寻找(zhǎo)暗(àn)物(wù)质粒子的(de)周期(qī)性震荡。

自1997年以来(lái)，这(zhè)里的科学家声称观测到了某种信号。经过(guò)了20多(duō)年(nián)的数据收(shōu)集(jí)，人们发现了(le)一个(gè)有(yǒu)趣的事情。探(tàn)测率会在每(měi)年的6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而(ér)且在20年当(dāng)中每年(nián)都是一样。一(yī)些科学家认为这可(kě)能是人类发现暗物质的(de)第一(yī)个直接证(zhèng)据。

但是(shì)为(wèi)什么暗物质会产(chǎn)生周(zhōu)期性(xìng)的年度信(xìn)号呢？刚才(cái)我们讲了(le)太(tài)阳(yáng)系正在以(yǐ)220公里/秒的速度围(wéi)绕着(zhe)银河系进行移动，那么如(rú)果暗物质(zhì)存在宇宙当(dāng)中(zhōng)，这意(yì)味(wèi)着我(wǒ)们也在以这样的(de)速度在(zài)穿越着(zhe)暗物质流，这个过程中会产生(shēng)相应的振荡，同(tóng)时地球又(yòu)以30公里/秒(miǎo)的速度围绕太阳进行旋(xuán)转。所以有半年的时间(jiān)，地(dì)球围绕太阳的方向与太阳环绕银河系的方向是一致的(de)，而另外(wài)半年则与之相反(fǎn)。

而在6月份(fèn)的(de)时(shí)候(hòu)，地(dì)球(qiú)与太阳的(de)方向正好达到完全一致，这是理论上地球穿越(yuè)暗物质流最快的(de)时(shí)段。而在(zài)11月份，又恰好达到了最(zuì)慢值。尽(jǐn)管在实际的情(qíng)况(kuàng)中，太(tài)阳(yáng)系相对银河系的平面(miàn)呈(chéng)现了(le)60度(dù)的倾斜，但(dàn)是这(zhè)并不影(yǐng)响这个理论的有(yǒu)效性(xìng)。

因此科学家认为(wèi)这可以用来解(jiě)释，研(yán)究人员们所观测到的(de)周期性(xìng)信号(hào)。当然也可能(néng)有其他的情况，造(zào)成这种年度周期(qī)信号(hào)的差异也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的(de)积雪，甚至连(lián)意大利游客(kè)的数量也符(fú)合这个(gè)周期(qī)的规律。

所以(yǐ)，科学家们又(yòu)在南半(bàn)球建立(lì)了一(yī)个几(jǐ)乎相同的实验(yàn)室，这(zhè)里(lǐ)的(de)季节与之前(qián)的实验室(shì)正好相反，而(ér)在(zài)这里，地(dì)球穿(chuān)过暗物质流(liú)的运动特征和(hé)第一个实(shí)验室(shì)是一(yī)样的。

因此，如果在这里可以得到相同(tóng)的(de)信号，就可以成(chéng)为暗物质所存在(zài)的非常有力的证据(jù)了。但是由于这个(gè)实验(yàn)室刚刚建成不久，所以(yǐ)截至目(mù)前还无法提供相(xiāng)应(yīng)的数据支(zhī)持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发(fā)射一台新(xīn)的望远镜，这(zhè)台太(tài)空(kōng)望(wàng)远镜叫做“南希格雷(léi)斯罗(luó)曼”，它的主镜大小跟(gēn)哈勃望远镜相同(tóng)，但它的(de)宽视场仪(yí)器提供(gōng)的视(shì)野是哈(hā)勃红外(wài)仪器的100倍。南希(xī)格雷(léi)斯罗曼太空望远镜(jìng)其中一个关(guān)键的用途就是探(tàn)索暗物质(zhì)背后的(de)奥秘，对(duì)于探测的(de)结果(guǒ)，我们只能拭(shì)目以待了(le)。费(fèi)米实验室粒子天体物理中(zhōng)心的(de)科学家丹琥(hǔ)珀(pò)和贾森斯特芬研究发现，如果暗物(wù)质(zhì)存在，它(tā)们极有可能拥有另一种(zhǒng)神秘(mì)的效应，这种暗(àn)物质效应，会支持(chí)宇(yǔ)宙当中生命的诞生，或者说是(shì)生命进化的(de)一个(gè)重要因(yīn)素。

如果这一理论得(dé)到进一(yī)步的证实(shí)，那么遍布(bù)宇宙(zhòu)当中的暗物质会不会意味着人类(lèi)并不孤单呢(ne)？或许在(zài微信二维码收款限额是多少，个人收款码一天可以收多少笔)宇(yǔ)宙(zhòu)当中某个角落的行星(xīng)上，暗物质正在通(tōng)过(guò)这样(yàng)的效应(yīng)创造(zào)生(shēng)命。当然，这(zhè)些推(tuī)论的(de)大前提(tí)是要先找到(dào)暗物(wù)质存在的实际(jì)证据。那(nà)么小伙伴们，你(nǐ)们觉(jué)得暗物质到(dào)底存不存在呢(ne)？喜欢(huān)请点赞，你的支持(chí)是我更新的动力(lì)！

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