宇宙是“人(rén)为制(zhì)造”的？为何会存在科学无法解释的“暗(àn)物质”？暗物质又(yòu)究竟是什么？人类为了寻找暗物质存在的证据，科学(xué)家们(men)在过去的几十(shí)年当中进行了超过50次的长期(qī)实(shí)验，但是(shì)却没(méi)有发现任何的有效证据。除(chú)了一个地方，在1687年出版的自然(rán)哲学数学原理一书中，埃萨克(kè)牛顿发表(biǎo)了万(wàn)有引(yǐn)力(lì)定律，它(tā)揭示了宇宙中天(tiān)体运动的规(guī)律(lǜ)。往后的几(jǐ)百年来(lái)，当天文学家(jiā)们发现某些天(tiān)体运(yùn)行轨道出现异常，不(bù)符合万(wàn)有(yǒu)引(yǐn)力定律的时候，他们(men)就(jiù)会(huì)知道，周围一定有未知的天体通过(guò)引(yǐn)力在摄动(dòng)它的轨道。比如(rú)在1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过(guò)天王(wáng)星运行轨道的异(yì)常，推算并且发现了海王(wáng)星的(de)存在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥(míng)王星的发现都是(shì)应(yīng)用万有引力定律所(suǒ)取得重(zhòng)大天文成就的例子。但是(shì)这些发(fā)现都是(shì)在恒星系统的尺度当中，可当我们上升到(dào)星系(xì)或者是星团的尺度，事情就(jiù)开始变得(dé)诡(guǐ)异(yì)了。

1933年，瑞士的(de)物(wù)理学家弗里(lǐ)茨(cí)兹威基正在研(yán)究(jiū)和测量后发(fā)星系团的质量。这是一个(gè)由数千个星系所组成的(de)巨大星(xīng)系团，这(zhè)些星系被(bèi)引力束缚(fù)在一起(qǐ)。测(cè)量星系团的质量一般(bān)会(huì)使(shǐ)用到两(liǎng)种方(fāng)法(fǎ)，当两种方法结果一致，就(jiù)可以确(què)定(dìng)其质量的范围(wéi)。

第一种(zhǒng)是获得其"光度(dù)学的质量(liàng)"，需(xū)要的数据是测量各(gè)个星系的光(guāng)度。

第二种是(shì)动力学质量的计算，是(shì)利(lì)用光谱红移(yí)测量星系团中的各(gè)个星系相对(duì)于(yú)星系(xì)团的运动速度。当(dāng)测量结(jié)果(guǒ)出来之后，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力学(xué)质(zhì)量”竟然(rán)是(shì)“光(guāng)度学质量”的400倍(bèi)。这(zhè)意(yì)味着，后发座星系团(tuán)有99%的质量消失了(le)，或(huò)者说这99%的(de)质量并不以可(kě)见光(guāng)的(de)形式所存在，我们无法看到。最诡异的(de)是，在测量速(sù)度(dù)的(de)过程中，兹威(wēi)基发现星系团中很多星(xīng)系的速度比理论上要快得多，按照牛顿(dùn)的运动学定律，仅(jǐn)靠(kào)这些可见(jiàn)星系的质量所产生(shēng)的引力是无(wú)法(fǎ)将它们(men)束缚在星系(xì)团内的，它(tā)们早(zǎo)就应该被抛(pāo)出星系团之外了，除非有(yǒu)一种神秘(mì)的力(lì)量在起(qǐ)作用，这种力量(liàng)来源(yuán)于某种(zhǒng)隐形的物(wù)质。

据此，兹(zī)维基提出了这样部分不(bù)可(kě)见(jiàn)的暗质(zhì)，它不发散光(guāng)、吸光、反射光，但是它们却占(zhàn)据着宇宙中(zhōng)绝大部(bù)分(fēn)的质量。只是当时(shí)的人们对(duì)这样的一种说法(fǎ)不(bù)屑一顾。

直(zhí)到(dào)40年之(zhī)后，“暗物质”这个(gè)词才(cái)再(zài)一(yī)次出现(xiàn)。天文学家维拉(lā)鲁宾和肯(kěn)特(tè)福特在(zài)观测(cè)仙女座(zuò)星系中(zhōng)的恒(héng)星(xīng)运动。理论上来说(shuō)，距离中(zhōng)心越远的恒(héng)星在其轨道上的运行速(sù)度就会越慢。但是(shì)他(tā)们观测的结果却让人感到不(bù)可思议。

随着(zhe)与中心距离(lí)的增加，恒星(xīng)的旋转速度几乎保持(chí)不变。可(kě)是根(gēn)据(jù)牛顿(dùn)的万有引(yǐn)力定(dìng)律，在星系当中如果没有(yǒu)足(zú)够(gòu)大的质量来吸引它们，这(zhè)些外围的恒(héng)星早就(jiù)被(bèi)甩(shuǎi)到宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。基(jī)于这种现象，科学(xué)家们(men)会使用一种相对(duì)标准的(de)方法来解释暗物质(zhì)的存在(zài)，这(zhè)种方法就是测量星系当(dāng)中气体在X轴上(shàng)距(jù)离星(xīng)系(xì)中心的距离，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋(xuán)转速度(dù)。如(rú)果(guǒ)出现异常的结果，就(jiù)认为是(shì)由暗物(wù)质的力量(liàng)进入其中。

于是科学家们通过射电望(wàng)远镜(jìng)测量了距离星系中心更远距(jù)离的氢元素，发现它们的旋转(zhuǎn)速(sù)度并(bìng)不符合(hé)牛顿的力(lì)学定律。我(wǒ)们的太阳系也不(bù)例外，太(tài)阳系位于银河系的第三悬臂之上，距离银河系中心(xīn)2.6万(wàn)光年，根(gēn)据(jù)万有引力定律进(jìn)行计算，太阳系的运行速(sù)度(dù)应该是160千(qiān)米/秒，但实际(jì)上，太阳系(xì)正(zhèng)在以220千(qiān)米/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕银河系旋转，这个实际速(sù)度远远大于理(lǐ)论速(sù)度，那么产(chǎn)生以上这种向心加速度的原因(yīn)很可能就(jiù)是存在着一种(zhǒng)我(wǒ)们(men)看(kàn)不到的物质，是这些暗物质的(de)引力(lì)效应将星系(xì)聚集在(zài)了一起。

也是从这时开始，越来越多的(de)研究人员开始(shǐ)相(xiāng)信暗物(wù)质的存在(zài)。科学家根据(jù)星系外恒星轨道的速度，估(gū)算在星系当中暗物质的质量(liàng)占整个(gè)星系(xì)质量的85%。但是，暗物(wù)质(zhì)并不是(shì)唯一可以(yǐ)解释这个(gè)现象的(de)原(yuán)因。在一项新的研究当(dāng)中(zhōng)，科学(xué)家们发(fā)现(xiàn)，几乎没有引力(lì)效(xiào)应的遥远恒星之间(jiān)，也会出现速度上的微(wēi)小差异。另外(wài)，天文学家还发现了一个(gè)反(fǎn)常的星(xīng)系(xì)，叫做Agc114905。这个(gè)星系距离(lí)地球大约2.5亿光年，大(dà)小和银(yín)河系不多，但是星系当中存(cún)在(zài)的恒星数量却只(zhǐ)有银(yín)河系(xì)的(de)千分之一。

所以在理论上，该星系(xì)必须(xū)存在暗物质，否(fǒu)则就会分崩离析。但是(shì)科学家们使(shǐ)用最先进的望远镜对其进行了40个小(xiǎo)时的详细测量(liàng)之(zhī)后，发(fā)现星系中的恒(héng)星运动是可以共享充电宝最高1小时10元，共享充电宝怎么申请投放用正常的物质(zhì)和力学定律(lǜ)来解释的。那么又有(yǒu)人(rén)提出，也许该星系的暗(àn)物质，已经被(bèi)附近的(de)另(lìng)一个(gè)大星系剥(bō)离了。奇怪的是，它(tā)的附近没(méi)有任何星系存在(zài)。造成这些现象的除了(le)暗(àn)物质的假说之外(wài)，另一种(zhǒng)可(kě)能(néng)就是人(rén)类对引力的理解还不够全面，引力(lì)很可能(néng)在不同尺度空间(jiān)中的(de)工作(zuò)方式是不(bù)同的，这意味着在行星系尺度中的天体(tǐ)会沿(yán)着它们的轨道，按照(zhào)我们所理解的方式运(yùn)动。但是上升到星系(xì)和星团(tuán)的尺度，引力(lì)之间(jiān)的相(xiāng)互作用则是不同的(de)方(fāng)式。对于在星系团之间的(de)相互作用，科(kē)学家(jiā)还(hái)引(共享充电宝最高1小时10元，共享充电宝怎么申请投放yǐn)入了外部场效应(yīng)的概念，指的是在(zài)数百万光年的规模(mó)上(shàng)，巨大的质量之间会产生对彼此特殊的(de)效果，这个(gè)理论叫做MOND蒙(méng)德(dé)理论。如果MOND蒙(méng)德理论成立(lì)，这(zhè)意味(wèi)着我们需要对现在的物(wù)理定律进(jìn)行修正，这些(xiē)发现也让很多人认为暗物质假说理论就此终(zhōng)结(jié)。但是在宇宙当中(zhōng)还有关于暗物质存(cún)在的其他的理论证据，这些(xiē)理论证据是蒙(méng)德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距离为37亿光(guāng)年的(de)子(zi)弹(dàn)星系团(tuán)，由两个碰撞的星系团所组成，类似这样的星团(tuán)，它们大(dà)部分(fēn)的普通质量都在星系的气体(tǐ)当中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞(zhuàng)的时候，星际气体的(de)相互作用就会(huì)导致温度的急(jí)剧(jù)升高，速度大幅降(jiàng)低(dī)。所(suǒ)以在理论上，在碰撞之后，子弹(dàn)星(xīng)系团大部分的质量将(jiāng)位于所有这(zhè)些气体所在(zài)的中间(jiān)区域。那么我们通(tōng)过什么来验证它的质(zhì)量区域到底是不是(shì)集中在中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太空望远镜(jìng)传回了宇宙当中第一张全彩的高(gāo)清照片，在照片(piàn)中我们可(kě)以(yǐ)明显地(dì)看到很多星系似乎(hū)被拉伸产(chǎn)生了(le)巨大的(de)形变(biàn)。其实(shí)这(zhè)些(xiē)星(xīng)系本身并(bìng)不(bù)是真的被扭(niǔ)曲了，也不是(shì)韦伯(bó)望远镜出了什(shén)么问题，而(ér)是这样极遥(yáo)远(yuǎn)的(de)天体和我们地(dì)球上的观(guān)测者之间。被一(yī)个质量超级(jí)巨大的天体遮挡，这个(gè)超(chāo)大质量的东西的引力，会使(shǐ)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镜效应(yīng)。这个巨(jù)大的天体可能(néng)是超大(dà)质量的黑洞或(huò)者(zhě)是暗(àn)物质。

所以当人们对子弹星系团观测的(de)时候(hòu)，发现它(tā)的大质(zhì)量区域并不是在中间，而(ér)是(shì)在两侧。所以最好的解释方法就是当星(xīng)团(tuán)发(fā)生全部的碰撞时，可被(bèi)观测到的质量(liàng)气体被卡在了中间，暗物质则(zé)直接通过(guò)了这个区域，并在两边(biān)形成(chéng)了引力透镜。对子(zi)弹星系团的引(yǐn)力透镜研究也被认为是暗物(wù)质存在的迄今为止最好(hǎo)的(de)理(lǐ)论证据。

除此(cǐ)之外(wài)，还有来自宇宙(zhòu)当中(zhōng)最古老(lǎo)的光(guāng)。从宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万年之后，可见光终于可以畅通无阻地穿越在宇(yǔ)宙当中了。经过了130多亿年之后，这些光(guāng)在(zài)宇宙空间背(bèi)景(jǐng)上(shàng)留(liú)下了(le)各相(xiāng)同性的微波(bō)辐射。其中红色的部分表示温(wēn)度(dù)较(jiào)高的区域，蓝(lán)色则表示相(xiāng)对(duì)较冷的(de)区域，但(dàn)实际上它们之间的温差只有万分之一。

科(kē)学(xué)家(jiā)们通过对(duì)前景(jǐng)背(bèi)景分离后的二(èr)值(zhí)图像(xiàng)进行连通域(yù)提取和标记之后发现(xiàn)，如果宇宙当(dāng)中没有暗(àn)物质，图形(xíng)看(kàn)起来不应(yīng)该是这样(yàng)的，而(ér)随着(zhe)暗物质的增加，一些峰值的幅(fú)度会(huì)减小，才变得看起来(lái)“和(hé)谐”。为了(le)匹配宇宙微波背(bèi)景(jǐng)辐射的测量(liàng)值，我们需要的暗物(wù)质大约是普通物质的5倍。这个数字与解(jiě)释星(xīng)系当中恒星(xīng)运动所需要的暗物(wù)质比(bǐ)例(lì)是(shì)一(yī)致的。这就意味着。

用了一个简单的(de)理论框架(jià)，就很好地解释了很多不同的观测结果(guǒ)。而暗物质(zhì)的本质就是宇宙当中(zhōng)存在着某种类型的粒子，它们(men)不参与(yǔ)任(rèn)何其他(tā)的电磁作用(yòng)，只通过引力来相互作用(yòng)。所以(yǐ)如果能够(gòu)找到这种粒子的存(cún)在，就(jiù)相(xiāng)当于(yú)找到了暗(àn)物质存在的实际证据。这种粒子到底是什么？科学家们(men)已经提出了数十种的假想目标，而(ér)要寻找这些不同的目标粒子所需要(yào)的实验方式也不相(xiāng)同。在过去的几十年当中(zhōng)，人类为(wèi)了(le)寻找这些看不见、摸不到，几乎不会与(yǔ)常规物质相互作用的“暗物(wù)质”，科(kē)学家们(men)已经进行(xíng)了超过50次的实(shí)验(yàn)，却没有任(rèn)何(hé)实质性(xìng)的(de)发现，除了一(yī)个地方(fāng)，意大利的格兰萨索山，隶属于(yú)阿(ā)尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米处的地下矿井当中(zhōng)，藏着地球上最大(dà)的地学实验室(shì)，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三(sān)层楼(lóu)高的探(tàn)测器，一直致力于寻(xún)找暗物质粒子(zi)的周期性(xìng)震(zhèn)荡。

自1997年(nián)以来，这里的科学家声称(chēng)观测到了某种信号。经过了20多年的数据收集，人们发现了一个有趣的事情(qíng)。探测率会在每年的6月(yuè)份达(dá)到(dào)峰值，然后在(zài)11月降(jiàng)到最低，而且在(zài)20年当中每(měi)年都是一样。一些科学家认为这(zhè)可(kě)能(néng)是人类(lèi)发现暗物质的第一个直接证据(jù)。

但是(shì)为什么暗物质会产生周期性的年度信号呢？刚才我们(men)讲了(le)太阳系正在以220公(gōng)里(lǐ)/秒的速度围绕(rào)着银河系进行移动，那么如(rú)果暗物质存(cún)在宇宙(zhòu)当中，这意味着我们也在(zài)以这样(yàng)的速度在(zài)穿越着暗物质流，这(zhè)个过程(chéng)中(zhōng)会产生相应的(de)振荡，同(tóng)时地球又以30公里/秒的速(sù)度围绕太(tài)阳进行旋转。所以有半(bàn)年的时间，地(dì)球围绕太阳的方向与太阳环绕银河(hé)系的方向是一致的，而另外半年则与之(zhī)相反。

而(ér)在6月份的时候，地球与太阳的方向正好达(dá)到完全一致(zhì)，这是理(lǐ)论上地球穿越暗(àn)物质流最(zuì)快的时段。而在11月(yuè)份，又恰好达(dá)到(dào)了最慢值。尽管在实际的情(qíng)况中，太阳系相对银河系的平面呈现了(le)60度的倾斜，但是这(zhè)并不影响这(zhè)个理论的(de)有效性(xìng)。

因此科学家认为这可以用来解(jiě)释，研究人员们(men)所观测到(dào)的周期(qī)性信(xìn)号。当然也可能有(yǒu)其他(tā)的情况，造成这(zhè)种年度周期(qī)信号的(de)差异也(yě)可能是(shì)温度、湿度、土(tǔ)壤中的水分、高山上的积雪，甚至连意(yì)大利游(yóu)客(kè)的数量也符合这个周期的(de)规律。

所以，科学家们(men)又(yòu)在南半球建立(lì)了一(yī)个几乎(hū)相同的实验室，这里的季节(jié)与之前的实验室正好相反(fǎn)，而在这(zhè)里(lǐ)，地球穿过暗物质流的运动特征和第一(yī)个实验室是(shì)一样的。

因此，如果(guǒ)在这里可(kě)以得(dé)到相同的信号，就可以成为(wèi)暗(àn)物质所存在的非常(cháng)有力的(de)证据了。但是由于这个实验(yàn)室刚刚建(jiàn)成不久，所以截至(zhì)目前还无法(fǎ)提供相应(yīng)的数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的望远镜，这台太空(kōng)望远镜叫做(zuò)“南希格雷斯罗(luó)曼”，它(tā)的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它(tā)的宽(kuān)视场仪器提供的视野是哈(hā)勃红外仪器的(de)100倍(bèi)。南希格(gé)雷斯(sī)罗(luó)曼太空望远镜(jìng)其中一个(gè)关键的用途(tú)就(jiù)是探索暗物质(zhì)背后的奥秘，对(duì)于(yú)探测(cè)的结(jié)果，我(wǒ)们只能拭目以待了(le)。费米实验室(shì)粒子天体物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如(rú)果暗(àn)物质存在，它们(men)极(jí)有可(kě)能拥有另一种神秘的效应，这种暗物(wù)质效应，会支持宇宙当中生命的诞(dàn)生，或者说是生(shēng)命进化的一个重要因素(sù)。

如果(guǒ)这一(yī)理(lǐ)论得到进一(yī)步的证实，那么遍布宇宙当中的(共享充电宝最高1小时10元，共享充电宝怎么申请投放de)暗(àn)物质(zhì)会不(bù)会意味着人类(lèi)并不(bù)孤单呢(ne)？或许在宇(yǔ)宙当中(zhōng)某个角落(luò)的行星上，暗(àn)物(wù)质正在通过(guò)这样的(de)效应创造生命(mìng)。当然，这些推论的(de)大前提是要先找到暗(àn)物质存在的实际证据。那(nà)么小伙(huǒ)伴们，你们觉得暗物(wù)质到底存不存在(zài)呢(ne)？喜欢请(qǐng)点赞，你的支持(chí)是我(wǒ)更新的动力！

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