宇宙(zhòu)是“人(rén)为制造”的？为何会存在科学无法解释的“暗物质”？暗(àn)物(wù)质又究竟(jìng)是什么？人类(lèi)为了寻找暗物质存(cún)在的证据(jù)，科学家们(men)在过去的几十(shí)年当中进行了超(chāo)过50次(cì)的长期实验，但是却没有发现(xiàn)任(rèn)何的有效证据。除了一个地方，在1687年(nián)出版的(de)自然哲(zhé)学数学原理一(yī)书中(zhōng)，埃萨(sà)克牛顿(dùn)发表了万有引力定律，它揭(jiē)示了宇宙中天(tiān)体(tǐ)运动的规律。往(wǎng)后的几(jǐ)百年来，当(dāng)天文学家们发现某(mǒu)些(xiē)天(tiān)体运行轨道出现(xiàn)异常，不符合万有引力定律的(de)时(shí)候，他(tā)们就会(huì)知(zhī)道，周围一定有未知的天体通过引力(lì)在摄动它(tā)的轨道。比如(rú)在(zài)1846年，奥本勒(lēi)维耶就通(tōng)过天(tiān)王(wáng)星运行轨道的异(yì)常(cháng)，推算并且发现了海王星(xīng)的存在。另(lìng)外，哈雷彗(huì)星、冥王(wáng)星(xīng)的(de)发现(xiàn)都(dōu)是应用万(wàn)有引力定(dìng)律所取得重大天文成就的例(lì)子。但是这些发现都是在恒星系(但使龙城飞将在,不教胡马渡阴山的意思是什么，但使龙城飞将在不教胡马渡阴山的意思xì)统的尺度当中(zhōng)，可(kě)当我(wǒ)们上升到星系或者是(shì)星团的尺度，事情就开始变(biàn)得(dé)诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学(xué)家弗里茨兹威(wēi)基正但使龙城飞将在,不教胡马渡阴山的意思是什么，但使龙城飞将在不教胡马渡阴山的意思在研(yán)究(jiū)和测(cè)量后发星系团(tuán)的质(zhì)量。这是一个由数千(qiān)个星系所(suǒ)组成的(de)巨大星系(xì)团，这(zhè)些星系被(bèi)引力束缚在一起(qǐ)。测量星系团的质(zhì)量一般(bān)会使用(yòng)到两种方(fāng)法(fǎ)，当(dāng)两种方法结果一致，就(jiù)可以(yǐ)确定其质量的范围。

第(dì)一(yī)种是获得其"光度学的质量"，需要(yào)的(de)数据是(shì)测(cè)量各个星系的光度。

第二种是动力学质量的(de)计算，是(shì)利(lì)用(yòng)光谱红移(yí)测量星系团中的各(gè)个星系相对于星系团(tuán)的运动(dòng)速度(dù)。当测量结(jié)果出来(lái)之后，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟然是“光度(dù)学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团(tuán)有99%的质量(liàng)消失(shī)了，或者说这99%的质量并不以(yǐ)可见光的形式所存在(zài)，我们(men)无法看(kàn)到(dào)。最诡异的是(shì)，在测量速度的(de)过程中，兹威基发现(xiàn)星系(xì)团中很(hěn)多星系的速度比(bǐ)理论上要快得多，按(àn)照牛顿(dùn)的运动学定律，仅(jǐn)靠这些可见星系的质量(liàng)所产生的(de)引力是无法将它们束(shù)缚在星系(xì)团内的，它们(men)早就(jiù)应(yīng)该被抛出星系(xì)团之外了，除非有(yǒu)一(yī)种(zhǒng)神秘的力量在起作用，这种力(lì)量来源于某种(zhǒng)隐形的物质。

据(jù)此，兹维基提出了这样(yàng)部(bù)分不可见的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们(men)却占据着(zhe)宇宙(zhòu)中(zhōng)绝大(dà)部分的质量。只是当时的人们对(duì)这样的一种说法不(bù)屑一顾。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这个词(cí)才再一次出现。天(tiān)文(wén)学家维拉(lā)鲁宾和肯特福特(tè)在观测仙女座星(xīng)系中的(de)恒星(xīng)运动。理(lǐ)论(lùn)上(shàng)来说，距离中心越远(yuǎn)的恒星在其轨道上的运行速(sù)度就会越慢。但是他们观测的结果却让人感到(dào)不(bù)可思议。

随着与中(zhōng)心距离(lí)的增加，恒(héng)星的旋转速度几乎保持(chí)不(bù)变。可是根据牛顿的万有(yǒu)引力定律，在星系当中如果(guǒ)没有(yǒu)足够(gòu)大的质(zhì)量来吸引它们(men)，这些外围(wéi)的(de)恒星早就被(bèi)甩到宇(yǔ)宙当中了(le)。基于(yú)这(zhè)种现象，科学家(jiā)们会(huì)使用一种相对标准的(de)方法来解释暗物质的(de)存在，这种(zhǒng)方(fāng)法就(jiù)是测量星系当中气体在X轴上距离星系中心(xīn)的(de)距离，以及在Y轴上(shàng)气体(tǐ)的旋转速度。如果(guǒ)出现异(yì)常(cháng)的结果(guǒ)，就认为(wèi)是由暗物质的(de)力量(liàng)进入其(qí)中。

于是科学(xué)家们通过射电(diàn)望远镜测量了(le)距离星系中心更远距(jù)离(lí)的氢元素，发现它们的旋转速度并不符合牛顿的力(lì)学(xué)定律(lǜ)。我们(men)的太阳(yáng)系也不例外，太阳系(xì)位于(yú)银河系的(de)第三悬臂之上，距离银河(hé)系(xì)中心2.6万(wàn)光年，根据万有引力定(dìng)律进行(xíng)计算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的速(sù)度围绕银(yín)河系(xì)旋转，这(zhè)个实(shí)际速度(dù)远远大(dà)于(yú)理论速度，那么产(chǎn)生以上这种向(xiàng)心加(jiā)速度的原因很可能就是存在(zài)着一种(zhǒng)我们看不到的物质，是这(zhè)些暗(àn)物(wù)质的引(yǐn)力效应将星(xīng)系聚集在(zài)了(le)一起(qǐ)。

也是(shì)从这时(shí)开始，越来越多的研(yán)究(jiū)人(rén)员开始(shǐ)相信(xìn)暗物质(zhì)的(de)存在。科学家根据(jù)星系外(wài)恒星轨道的速(sù)度，估算在星系当中暗物质的质量(liàng)占(zhàn)整(zhěng)个星系质量(liàng)的85%。但是，暗物质并(bìng)不(bù)是唯一可以解释这个现象的原因。在(zài)一项新的研究当中，科学家们发现，几乎没有引力(lì)效应的遥远恒星之(zhī)间，也会出现(xiàn)速度上的微小差(chà)异。另外(wài)，天文学家还发现了(le)一个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地球大约2.5亿光年，大小和(hé)银河系不多(duō)，但是星系当中存(cún)在的恒星数量(liàng)却只有银河系的千分之一。

所以(yǐ)在理论(lùn)上(shàng)，该星系必须(xū)存在暗(àn)物质(zhì)，否则(zé)就(jiù)会分(fēn)崩离析。但是(shì)科学家们使用最(zuì)先进的(de)望远镜(jìng)对其(qí)进(jìn)行了(le)40个小时的详细(xì)测量之后(hòu)，发现(xiàn)星(xīng)系中的恒(héng)星运动是可以用正常的物质和力学定律来解释的(de)。那(nà)么又有人(rén)提(tí)出，也许该(gāi)星系的暗(àn)物质，已经被附近的(de)另一个大星系(xì)剥离(lí)了。奇(qí)怪的(de)是，它的附近(jìn)没有任何星系存在(zài)。造成(chéng)这些现象的除了暗物质(zhì)的假说之外，另(lìng)一种(zhǒng)可能就是人类对引力的理解还(hái)不够全面，引(yǐn)力很(hěn)可能但使龙城飞将在,不教胡马渡阴山的意思是什么，但使龙城飞将在不教胡马渡阴山的意思在不同尺(chǐ)度空间中的工(gōng)作(zuò)方式是不同的，这(zhè)意味着在行星系尺度中(zhōng)的天体会沿着它们的轨(guǐ)道，按照(zhào)我们所理(lǐ)解的方式(shì)运动。但是上升(shēng)到(dào)星系和(hé)星团(tuán)的(de)尺度(dù)，引力之间的相互作用则是不同(tóng)的(de)方式。对于在星系团之间的相互作用(yòng)，科学家还引入了外部场效(xiào)应的概念，指(zhǐ)的是在数百万光年的规模上，巨(jù)大的质量之间会产生对彼此(cǐ)特殊(shū)的效果，这个(gè)理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论成立，这意味着我们(men)需要对现在的物(wù)理定(dìng)律(lǜ)进行(xíng)修(xiū)正，这些(xiē)发(fā)现(xiàn)也让很多人认为暗物质(zhì)假说(shuō)理论就此终结(jié)。但是在宇宙当中还有关于(yú)暗(àn)物质(zhì)存在的其他的理(lǐ)论证据，这些(xiē)理论证据是蒙(méng)德理论所没法解(jiě)释(shì)的(de)“引力透(tòu)镜”。

径向距(jù)离(lí)为37亿光年(nián)的子(zi)弹星系(xì)团，由两个(gè)碰撞的星系团所组成(chéng)，类似这样的星团，它们大部(bù)分的普通质量都在星系的气体当(dāng)中。当星团以1000万公(gōng)里/小时发生碰撞的(de)时候(hòu)，星际气体的相互作用就会导致温度的急(jí)剧升高(gāo)，速度大幅降低(dī)。所以在(zài)理论上，在碰撞(zhuàng)之(zhī)后，子弹星(xīng)系团大部(bù)分的质量将(jiāng)位于所(suǒ)有这些气体所在的中(zhōng)间区域(yù)。那么我们通过什(shén)么来验证它的质(zhì)量(liàng)区(qū)域到底(dǐ)是不是集(jí)中在中间呢？前(qián)不久，詹(zhān)姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中(zhōng)第一张全彩的高清(qīng)照片，在照片中(zhōng)我们可以明显地看(kàn)到很多星系似乎被拉伸产生了巨(jù)大的形变。其实这(zhè)些星系本(běn)身并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而是这样极遥远的(de)天体和(hé)我(wǒ)们(men)地球上的观测者之间。被一个质量超级巨大的(de)天体(tǐ)遮挡，这个(gè)超大质量的东西的引力，会使(shǐ)身后更遥远星系的(de)光都发生了扭曲。这个现(xiàn)象就是引力透镜效应。这个巨大的天体可能是超(chāo)大质量的黑洞或(huò)者是暗物质。

所以当人(rén)们对子弹(dàn)星系团(tuán)观测(cè)的时候，发现它的大质(zhì)量区域并不是在中间，而是在两侧(cè)。所(suǒ)以最好的解释方(fāng)法就是当星团发(fā)生(shēng)全(quán)部的碰撞时，可被观测到的质量气体被卡在(zài)了中(zhōng)间(jiān)，暗物质则直接通过(guò)了这个区(qū)域，并在两边形(xíng)成了引力透镜。对子弹星系团(tuán)的引力(lì)透镜研究也被(bèi)认(rèn)为是(shì)暗(àn)物质存在的(de)迄今为(wèi)止最好(hǎo)的(de)理论证(zhèng)据。

除此之外，还有来自宇(yǔ)宙(zhòu)当中最古老的光。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终于(yú)可以畅(chàng)通无(wú)阻(zǔ)地穿(chuān)越(yuè)在宇(yǔ)宙当中了。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙(zhòu)空间背(bèi)景上留下了各相同性(xìng)的微波辐(fú)射。其中红色(sè)的部分(fēn)表示温度较高的区域，蓝色则表示(shì)相对较冷(lěng)的区域，但实际上它(tā)们之间的(de)温(wēn)差只有万分之一。

科(kē)学家们通过对前景背景分离后的二值图像进行连(lián)通域提取和标(biāo)记之后发现，如果(guǒ)宇宙当中没有暗(àn)物质(zhì)，图(tú)形看起来不应该是这样的，而随着暗物质的增加，一些(xiē)峰值(zhí)的(de)幅度会减(jiǎn)小，才变得看起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波背景辐射的测量值，我们需要的(de)暗物质大约是(shì)普通物质(zhì)的5倍。这个数字与(yǔ)解释星系当(dāng)中恒星运动所需要的暗(àn)物质比(bǐ)例是(shì)一(yī)致的。这(zhè)就意味着。

用了一个简单的理论框架(jià)，就很好地解释了(le)很多不同的观测结果。而暗(àn)物质(zhì)的本质就是宇宙当中存(cún)在着(zhe)某种类型的粒子，它们不参与任何(hé)其(qí)他的电(diàn)磁(cí)作用，只通(tōng)过引力来相(xiāng)互作用(yòng)。所以如果能(néng)够找到(dào)这种(zhǒng)粒(lì)子的(de)存(cún)在，就相当于(yú)找到(dào)了(le)暗物质存(cún)在的实际证据。这种(zhǒng)粒子(zi)到底是什(shén)么？科学家们已经提出了数十种的假想目(mù)标，而要寻找这些(xiē)不同(tóng)的目标粒子所需(xū)要的实验方式(shì)也不相同。在过去的几十年当中，人类为了寻找(zhǎo)这些看(kàn)不见、摸不到，几乎(hū)不会与常(cháng)规物质相互作用的“暗物质(zhì)”，科学家们已(yǐ)经进行了超(chāo)过50次的实验，却(què)没(méi)有任何实(shí)质性的发现，除了一个地(dì)方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处(chù)的地下(xià)矿井当中，藏着地球(qiú)上(shàng)最大的地(dì)学实验(yàn)室，这个实(shí)验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼高的探测(cè)器，一直致力于寻找(zhǎo)暗物质粒子的周期性震荡。

自(zì)1997年(nián)以(yǐ)来，这里的科学家声称观(guān)测到了某(mǒu)种(zhǒng)信号。经过了(le)20多年的数(shù)据收(shōu)集，人们发现了一个(gè)有趣的事情。探测(cè)率会在每年(nián)的6月份(fèn)达(dá)到峰值(zhí)，然后在11月降(jiàng)到最低，而且在20年当中每年都是一样(yàng)。一些(xiē)科学家认为(wèi)这(zhè)可(kě)能是(shì)人类发现暗物质的第一(yī)个直接证据。

但(dàn)是为什么暗物质会(huì)产生周期性的年度信号呢？刚才我们(men)讲了太阳(yáng)系(xì)正在以(yǐ)220公里/秒的速度围绕着银(yín)河系进行移动，那么如果暗(àn)物(wù)质存(cún)在宇宙当中，这意味着我们也在以(yǐ)这样的速度在穿越着(zhe)暗物(wù)质流，这个过(guò)程中会产生相应的振(zhèn)荡，同时地(dì)球又以30公里/秒的(de)速度围绕太阳进(jìn)行(xíng)旋转。所以有半年(nián)的时间，地(dì)球(qiú)围(wéi)绕太(tài)阳的方向与太阳(yáng)环绕(rào)银河系的方(fāng)向是(shì)一致(zhì)的，而另外半年则与(yǔ)之(zhī)相(xiāng)反。

而在6月份(fèn)的时候，地球与太阳(yáng)的(de)方(fāng)向正好达到完全一致，这(zhè)是理论上地球穿(chuān)越暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在(zài)实际的情况中，太阳系相对(duì)银(yín)河系的平面呈现(xiàn)了(le)60度的倾斜，但是这并(bìng)不(bù)影响这(zhè)个理论(lùn)的有(yǒu)效性(xìng)。

因此科(kē)学家认为这可以用来解释，研(yán)究人员(yuán)们所观测到的周期(qī)性信(xìn)号。当然也可能有(yǒu)其他的情(qíng)况，造成这种年(nián)度周(zhōu)期信号的差异也可能(néng)是温度(dù)、湿度(dù)、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至连意大利游客的(de)数量也符合(hé)这个周期的规(guī)律(lǜ)。

所以，科学家们又在南半球建(jiàn)立了一个几(jǐ)乎(hū)相同的实验室，这里(lǐ)的季节与之前的实验室正好相(xiāng)反(fǎn)，而在这(zhè)里，地球穿(chuān)过暗物质流(liú)的运动特征和第一个实验室是一样的。

因此，如果在这(zhè)里可以(yǐ)得到相(xiāng)同的信号，就(jiù)可(kě)以成(chéng)为暗物(wù)质所存在的非常(cháng)有力的(de)证据(jù)了。但是由于这个(gè)实验(yàn)室刚刚(gāng)建成不久，所以截至目前还无(wú)法提供相应的数据(jù)支持。另外，在2025年(nián)，NASA将(jiāng)会(huì)发射一台新的望(wàng)远(yuǎn)镜，这(zhè)台太空望远镜叫做(zuò)“南希格雷(léi)斯(sī)罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器(qì)提供的视野是(shì)哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太空望(wàng)远镜(jìng)其中一个关键的用途(tú)就是探(tàn)索暗物质(zhì)背后的(de)奥秘，对于(yú)探(tàn)测的结果，我们只能拭(shì)目以待了。费米实验室粒子天体物理中心(xīn)的科学家(jiā)丹琥(hǔ)珀(pò)和(hé)贾森斯特芬(fēn)研(yán)究发现(xiàn)，如(rú)果(guǒ)暗物质存在(zài)，它们极有可能(néng)拥有(yǒu)另(lìng)一种神秘的效应，这种(zhǒng)暗物质(zhì)效应，会支持(chí)宇宙当(dāng)中(zhōng)生命的诞(dàn)生，或者说是生命进(jìn)化的(de)一(yī)个重要(yào)因(yīn)素(sù)。

如果这一理论得(dé)到进一步的(de)证实，那么遍(biàn)布宇宙当中的(de)暗物质会(huì)不会意(yì)味着(zhe)人类并不(bù)孤单呢？或许在宇宙当(dāng)中某个角落(luò)的行星上，暗物质正在(zài)通过这样的效应创造生(shēng)命(mìng)。当然，这些(xiē)推论的大前提是要先找到(dào)暗物质存在的(de)实际证据。那(nà)么小伙伴们，你们觉得暗物(wù)质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢请点赞(zàn)，你的支持是我更新的动(dòng)力！

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