宇宙是“人为制造(zào)”的？为何会存在科(kē)学无法解释的“暗物质”？暗(àn)物(wù)质又究竟是什么？人类为了寻找暗物质存(cún)在的证(zhèng)据，科(kē)学家们在过去(qù)的几十年当中进行了超过50次的(de)长期实验，但是却没(méi)有发现(xiàn)任何(hé)的有(yǒu)效证(zhèng)据。除了一个地方，在1687年出版的自(zì)然哲(zhé)学(xué)数(shù)学原(yuán)理一书中(zhōng)，埃萨(sà)克牛顿发表了万有引力定(dìng)律，它揭(jiē)示了宇宙中天体运动(dòng)的规律。往(wǎng)后的几百年来，当天文学家们(men)发现某些天体运行(xíng)轨道出现异常，不符合万有引力(lì)定律的时(shí)候，他们就会知道，周围(wéi)一定(dìng)有未知的(de)天体通过引力(lì)在摄动(dòng)它的(de)轨道。比如(rú)在1846年，奥本勒维耶(yé)就通(tōng)过天王星(xīng)运行轨(guǐ)道的异常，推算并且发现(xiàn)了海王(wáng)星的存在(zài)。另外(wài)，哈(hā)雷(léi)彗(huì)星、冥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就的例子。但(dàn)是这些发(fā)现(xiàn)都(dōu)是在恒星系统的(de)尺度当中(zhōng)，可当我们上升到星(xīng)系或者是星团的尺度，事(shì)情(qíng)就开始变(biàn)得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的(de)物(wù)理学家弗里茨兹威基正在研究和(hé)测量后发星(xīng)系团的质量(liàng)。这是(shì)一个由数千(qiān)个星(xīng)系所组成的(de)巨大星系团，这(zhè)些星系被引力束缚在(zài)一起。测量星系团的质量(liàng)一般会(huì)使用(yòng)到两(liǎng)种方法，当两种方(fāng)法结(jié)果一(yī)致，就可以确定其质量的范围。

第一种是(shì)获得其"光度学的(de)质量"，需(xū)要的数据是测量各个(gè)星系的光度。音乐风格pop什么意思啊，pop 音乐风格>

第二种是动力学质(zhì)量的计算，是利用(yòng)光(guāng)谱红移测量星系团中的各个星系相(xiāng)对于星系团的运(yùn)动速度。当(dāng)测(cè)量结果(guǒ)出来之后，兹威(wēi)基(jī)彻(chè)底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学(xué)质量”的400倍。这意味(wèi)着，后发座星(xīng)系(xì)团有(yǒu)99%的(de)质量消失(shī)了，或者说这99%的质量并(bìng)不以可见(jiàn)光(guāng)的(de)形式所存(cún)在(zài)，我们无法看到(dào)。最诡异的是，在测量(liàng)速度的(de)过程中，兹威基发现星(xīng)系团(tuán)中(zhōng)很多星系的速度比理论上要快得多，按(àn)照牛顿的运(yùn)动(dòng)学定律，仅靠这些可见星系的(de)质量所产生的引力是(shì)无法(fǎ)将它们束缚在星系团(tuán)内的，它(tā)们早就应该被抛出星(xīng)系(xì)团之(zhī)外(wài)了(le)，除(chú)非(fēi)有(yǒu)一种(zhǒng)神(shén)秘的(de)力量(liàng)在起作用，这种(zhǒng)力量来源于某种隐形的(de)物(wù)质(zhì)。

据此，兹维基提出(chū)了这(zhè)样(yàng)部分不(bù)可见的暗质，它不(bù)发散(sàn)光、吸(xī)光、反射光，但是它们(men)却占(zhàn)据着(zhe)宇宙中绝大部分的(de)质(zhì)量。只是当时的人们对这(zhè)样(yàng)的一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质(zhì)”这个词才再(zài)一次出现。天文学家维(wéi)拉(lā)鲁宾和(hé)肯特福特在观(guān)测仙女座星系中的恒星运动。理(lǐ)论上来说，距离中心越远的恒星在(zài)其轨道(dào)上的运行(xíng)速度就会越慢。但是他(tā)们(men)观测(cè)的结(jié)果却(què)让人感到不可思议。

随(suí)着(zhe)与中心距(jù)离(lí)的(de)增加(jiā)，恒星的旋转速度几乎(hū)保持不变。可(kě)是根据牛顿的万有引(yǐn)力定律，在星系当中如果没有(yǒu)足够大的质量来吸引它们，这些外围的(de)恒星早就被(bèi)甩到宇宙当中(zhōng)了。基于(yú)这种现象，科学(xué)家们(men)会使用一种相对标准的方法来解(jiě)释暗物质的存在，这(zhè)种方(fāng)法就是测(cè)量星系当中气(qì)体(tǐ)在X轴上距离星系中心(xīn)的距(jù)离(lí)，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋转速(sù)度。如果出现(xiàn)异常的结果，就认为是由暗物质的力量进入其中(zhōng)。

于是科学(xué)家们(men)通(tōng)过(guò)射电(diàn)望远镜测量了距(jù)离星(xīng)系中心(xīn)更(gèng)远距离的氢元素，发现它(tā)们的旋转速度并不符合牛(niú)顿的力(lì)学定(dìng)律。我们的太(tài)阳系也不(bù)例外，太(tài)阳系位于(yú)银河系的第三悬臂之(zhī)上，距离银河系中(zhōng)心2.6万光(guāng)年，根据万有(yǒu)引力定律进(jìn)行计算(suàn)，太阳(yáng)系的运行速(sù)度(dù)应该是160千米/秒(miǎo)，但实(shí)际上(shàng)，太阳系(xì)正在以(yǐ)220千米/秒的速度围绕银河系旋(xuán)转，这(zhè)个实际速(sù)度远(yuǎn)远大于(yú)理论速(sù)度，那么产生以(yǐ)上这种向心加速度的原(yuán)因很可能(néng)就(jiù)是存在着一种我们(men)看不到(dào)的物(wù)质，是这些暗物质(zhì)的(de)引力效应将星系聚集在了一起。

也是从(cóng)这(zhè)时开始，越来越多(duō)的研究人(rén)员开始相信暗物质(zhì)的(de)存在。科(kē)学(xué)家(jiā)根据星系外恒(héng)星轨(guǐ)道(dào)的速度(dù)，估算在星系当中暗物质的(de)质量(liàng)占整个星(xīng)系质量的85%。但(dàn)是，暗物质并不(bù)是唯一可以解释(shì)这个(gè)现(xiàn)象的原因(yīn)。在一项新(xīn)的研究当(dāng)中(zhōng)，科学家(jiā)们(men)发现，几乎没有(yǒu)引力效应的遥远恒(héng)星之间，也(yě)会(huì)出现速度上的微小差异。另外(wài)，天文学家还发现了一个反常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星(xīng)系距离地球大约(yuē)2.5亿光年，大小和银河系不多，但(dàn)是星系(xì)当中(zhōng)存在的恒星数量却只有银河(hé)系的千(qiān)分之一。

所以在理论上，该星(xīng)系(xì)必须存在暗物质，否则就会分崩离(lí)析。但(dàn)是科学(xué)家们使用最先进的望(wàng)远镜(jìng)对(duì)其进行了40个小时的详细测(cè)量之(zhī)后，发现星系中的恒星运动是可以用正(zhèng)常的(de)物质和力学定律来(lái)解释(shì)的。那么(me)又有人提出，也许该星(xīng)系的暗物(wù)质，已(yǐ)经被附近的(de)另一个大星系剥离(lí)了。奇怪的(de)是，它的附(fù)近没有任何星(xīng)系存在。造(zào)成这些(xiē)现象的除了暗物(wù)质的假说(shuō)之外，另一种可(kě)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作方式是不同(tóng)的，这意味(wèi)着在行星(xīng)系尺度(dù)中的(de)天体会沿着(zhe)它们的轨道，按照我们所理解的方式运动。但(dàn)是上(shàng)升到星(xīng)系和(hé)星团的尺度，引力之间(jiān)的相(xiāng)互(hù)作(zuò)用则是不(bù)同的(de)方式(shì)。对于在星系团之间(jiān)的相互作用，科学家还(hái)引入了外部场效应的概念，指的是在数(shù)百(bǎi)万光(guāng)年的规模(mó)上，巨(jù)大的质(zhì)量之间会产(chǎn)生对彼此特殊(shū)的(de)效果，这个(gè)理论叫(jiào)做MOND蒙德理(lǐ)论。如果(guǒ)MOND蒙德(dé)理(lǐ)论成立，这意味着我们需要对现(xiàn)在的(de)物理定律进(jìn)行修(xiū)正(zhèng)，这些发现也让很多人(rén)认为(wèi)暗物质(zhì)假说理论(lùn)就此终(zhōng)结。但是在宇宙当(dāng)中还有关于(yú)暗物质(zhì)存(cún)在的其他的理论证据，这些理论(lùn)证(zhèng)据是蒙(méng)德理论所没(méi)法解释的(de)“引(yǐn)力透镜”。

径向距离为37亿(yì)光年的(de)子(zi)弹星(xīng)系团，由两个(gè)碰撞的星系团所组成，类似这样(yàng)的(de)星(xīng)团(tuán)，它们大部分的普(pǔ)通质量都在星系(xì)的气体当中。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时发(fā)生(shēng)碰(pèng)撞的(de)时候(hòu)，星际(jì)气体的相互作用就会导致(zhì)温度的急剧升高，速度大幅降(jiàng)低。所以在理论(lùn)上，在(zài)碰撞之后(hòu)，子弹星系(xì)团大部分的质(zhì)量将位于所有这些气体所在的(de)中间区域(yù)。那么我(wǒ)们通过什么来验(yàn)证(zhèng)它的(de)质(zhì)量(liàng)区域到(dào)底是不是集(jí)中(zhōng)在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太空望远(yuǎn)镜传回(huí)了宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中第一张全彩的高清照片，音乐风格pop什么意思啊，pop 音乐风格在照片中我们(men)可以明显(xiǎn)地看到(dào)很多(duō)星(xīng)系似(shì)乎(hū)被拉(lā)伸产生了巨大的形变。其实这些星系本身并不(bù)是(shì)真的被(bèi)扭曲了，也不是(shì)韦伯望(wàng)远镜出了什么问题(tí)，而是这样极(jí)遥(yáo)远(yuǎn)的天体和我们地球上的观测者之间。被(bèi)一个质量超级巨大的天体遮(zhē)挡，这个超大质(zhì)量的东西的(de)引(yǐn)力(lì)，会使身后(hòu)更遥远星系的(de)光都(dōu)发(fā)生了扭曲。这个现象(xiàng)就是引力透镜效应。这(zhè)个(gè)巨大的天体可(kě)能(néng)是超大(dà)质量的黑(hēi)洞或者是暗物质(zhì)。

所以当人们对(duì)子弹星系团观测的(de)时候(hòu)，发现它的大质量区域并不是(shì)在中间，而是在两侧(cè)。所以最好的解释方法就是当(dāng)星团发生全(quán)部的碰撞时(shí)，可被(bèi)观测到的质量气(qì)体(tǐ)被(bèi)卡在(zài)了中间，暗物质则直接通过(guò)了这个(gè)区域(yù)，并在(zài)两边形成了引力透镜。对子弹星系团的(de)引力(音乐风格pop什么意思啊，pop 音乐风格lì)透镜(jìng)研究也被认为(wèi)是暗物质存在的(de)迄(qì)今为止最好的理(lǐ)论证据(jù)。

除此之外(wài)，还(hái)有来自宇宙当中(zhōng)最古(gǔ)老的光。从宇宙大爆炸开始，38万(wàn)年之后，可见光终于可以畅通无阻(zǔ)地穿(chuān)越在宇宙当中(zhōng)了。经过了(le)130多亿年之后，这(zhè)些光在宇宙空(kōng)间背景上(shàng)留下了各相同(tóng)性的微波辐射。其中红色的部分表示温度(dù)较高(gāo)的(de)区(qū)域(yù)，蓝色则表示相对较冷(lěng)的区域，但实际上(shàng)它们(men)之间(jiān)的温差只有万分之一。

科(kē)学家们通过对前景背景分(fēn)离后的二值(zhí)图像(xiàng)进(jìn)行连通域(yù)提取和(hé)标记之后发现(xiàn)，如果宇宙当中没有(yǒu)暗物(wù)质，图形看起(qǐ)来(lái)不(bù)应该(gāi)是这样的，而随着(zhe)暗物质的增加，一些峰值的(de)幅度会减(jiǎn)小，才变得看起来“和(hé)谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波背景辐射的测量值，我们(men)需要的暗(àn)物(wù)质大(dà)约(yuē)是普(pǔ)通物质的(de)5倍(bèi)。这个数(shù)字与解释星系当中恒星运动所需(xū)要的(de)暗(àn)物质(zhì)比例(lì)是一致的(de)。这就(jiù)意味着。

用了一(yī)个简单的理论框架，就很好地解(jiě)释了很多不同的观测结果。而暗(àn)物质的(de)本质就是宇(yǔ)宙当中(zhōng)存在着某种类型的粒子，它们不参与任何其他的电磁(cí)作用，只通过引力来相(xiāng)互作用。所以如果能(néng)够找(zhǎo)到这(zhè)种粒子的存在，就相当于(yú)找到了暗(àn)物质存在的实际证据。这种(zhǒng)粒子到底是什(shén)么(me)？科(kē)学家(jiā)们已经(jīng)提出了数十种的假想目标，而(ér)要寻(xún)找(zhǎo)这些(xiē)不同的(de)目标粒(lì)子所需要的(de)实验方(fāng)式(shì)也不相(xiāng)同。在过去的几十年当(dāng)中，人类(lèi)为了寻找这些看(kàn)不见、摸不到，几乎不会与常规物质相互作用的(de)“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次的实验，却(què)没(méi)有任何实质性的发(fā)现(xiàn)，除了一(yī)个地方，意(yì)大利(lì)的格兰(lán)萨索(suǒ)山，隶属于阿(ā)尔卑斯山(shān)脉(mài)。

在山下1400米处的地(dì)下矿(kuàng)井当中，藏着地(dì)球上最大的地学实(shí)验(yàn)室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三(sān)层楼(lóu)高的探测器，一(yī)直(zhí)致力于寻找(zhǎo)暗物质粒子的周(zhōu)期性(xìng)震荡。

自(zì)1997年以来(lái)，这(zhè)里的科(kē)学家声称观(guān)测到了(le)某种信(xìn)号。经过了(le)20多年的数据(jù)收(shōu)集，人们发(fā)现了一个有趣(qù)的事情。探测(cè)率会(huì)在(zài)每年(nián)的6月(yuè)份达到峰值，然后在(zài)11月降(jiàng)到最(zuì)低，而且(qiě)在20年当中每年都是(shì)一样。一些科学家认(rèn)为(wèi)这(zhè)可能是人类(lèi)发现暗物质的第一个(gè)直接证(zhèng)据。

但是(shì)为什么暗物质(zhì)会产(chǎn)生周期性的年度(dù)信号呢？刚才(cái)我(wǒ)们讲了太阳系正(zhèng)在(zài)以220公(gōng)里/秒(miǎo)的速度围绕着银河(hé)系(xì)进行移动，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意味着我们(men)也(yě)在以这(zhè)样的速度在穿越着(zhe)暗物(wù)质流，这(zhè)个(gè)过程中会产生相应的振荡，同(tóng)时地球又以30公里/秒的速度(dù)围绕太阳进(jìn)行旋转。所以(yǐ)有半年的时间，地(dì)球围绕(rào)太(tài)阳的方向(xiàng)与太阳环(huán)绕银河系的(de)方向(xiàng)是一致的，而(ér)另外半(bàn)年(nián)则与(yǔ)之相反(fǎn)。

而(ér)在6月份的时候(hòu)，地(dì)球与太(tài)阳的方向正好达到完全一(yī)致，这是理论(lùn)上地球穿越暗物质流最快(kuài)的时段。而在11月份，又恰好达到了最(zuì)慢值。尽管在实(shí)际的(de)情况中(zhōng)，太阳系相对银(yín)河系的平面呈现了60度的倾斜(xié)，但是这并不影响这个理论的有效性(xìng)。

因此科(kē)学家认为这可以(yǐ)用(yòng)来解(jiě)释，研究人(rén)员们所观测(cè)到的周期性信(xìn)号。当然也可(kě)能有(yǒu)其他的情况，造成这种(zhǒng)年(nián)度周期信号的(de)差异也(yě)可能(néng)是温(wēn)度、湿度(dù)、土壤中(zhōng)的(de)水分(fēn)、高山上的(de)积雪，甚至连意大利游客的数量也符合这个周期的规律。

所以，科学家们又在南(nán)半(bàn)球建(jiàn)立了一个几乎相同的实验室，这里的(de)季节与(yǔ)之前(qián)的实验室正好相(xiāng)反，而在这里，地球(qiú)穿过暗物质流的运(yùn)动特征和第(dì)一(yī)个实验室是一(yī)样的。

因此，如(rú)果在(zài)这里可以得到相(xiāng)同的信号，就可以(yǐ)成为暗(àn)物质所(suǒ)存在的(de)非(fēi)常有力(lì)的证据(jù)了(le)。但是由于(yú)这个实验室刚刚建(jiàn)成不久，所(suǒ)以截至目前(qián)还(hái)无法提供相(xiāng)应的数据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将会发射一(yī)台新(xīn)的望远镜，这台太空望远镜叫(jiào)做(zuò)“南希格(gé)雷斯(sī)罗曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈勃(bó)望远镜相同(tóng)，但它的宽视场仪器提供的(de)视野是哈勃红外(wài)仪器的(de)100倍。南(nán)希(xī)格雷斯罗(luó)曼太空(kōng)望远镜(jìng)其(qí)中一个(gè)关键的用途就是探索暗物质(zhì)背(bèi)后的奥(ào)秘，对于探测的结(jié)果(guǒ)，我们只(zhǐ)能拭(shì)目以(yǐ)待了(le)。费米实验室粒(lì)子天体物理中心的科学家(jiā)丹琥珀和贾森(sēn)斯特芬研究发现(xiàn)，如果暗(àn)物(wù)质存在，它们极有可能(néng)拥(yōng)有(yǒu)另一种神秘的效应，这种暗物质效(xiào)应，会支持宇宙(zhòu)当中生(shēng)命的诞生，或者说是生命进(jìn)化的一(yī)个重要因素。

如果这一理论(lùn)得到进一步的证实，那(nà)么遍布宇宙当中(zhōng)的暗物质会(huì)不会意(yì)味(wèi)着(zhe)人类并(bìng)不(bù)孤(gū)单呢？或许在宇宙当中某个角落(luò)的行星(xīng)上，暗物质正在(zài)通过这样(yàng)的(de)效应创造生命。当然(rán)，这些(xiē)推论(lùn)的大前提(tí)是要先找到暗物(wù)质存在(zài)的实际证据。那(nà)么小(xiǎo)伙伴(bàn)们(men)，你们(men)觉(jué)得暗物质(zhì)到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支(zhī)持是(shì)我更新的动力！

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