宇宙是(shì)“人为制造”的？为何会存在科(kē)学(xué)无法(fǎ)解释的“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟是什么？人类(lèi)为了寻(xún)找暗(àn)物(wù)质(zhì)存(cún)在的证据(jù)，科学(xué)家们在(zài)过去(qù)的(de)几十(shí)年当中(zhōng)进行了超(chāo)过50次的长(zhǎng)期(qī)实(shí)验，但(dàn)是却没有发(fā)现任何的有(yǒu)效证据(jù)。除了一个地(dì)方，在1687年(nián)出版(bǎn)的自然(rán)哲学(xué)数(shù)学(xué)原理一(yī)书(shū)中(zhōng)，埃萨克牛顿发(fā)表(biǎo)了万有引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙(zhòu)中天体运动的规律(lǜ)。往后(hòu)的(de)几百年来，当天文学家们(men)发现某些天体运(yùn)行轨道出(chū)现异常，不(bù)符合万有(yǒu)引力定(dìng)律的时候，他(tā)们(men)就会知道，周围一定有未知的天体通(tōng)过引力在摄动它的轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶就通过天(tiān)王(wáng)星运行轨道的(de)异(yì)常，推算并且发现(xiàn)了海王星(xīng)的存在。另外，哈雷彗星、冥(míng)王(wáng)星的(de)发现都是应(yīng)用万有引力定律所取得(dé)重(zhòng)大(dà)天文成就的(de)例子。但(dàn)是(shì)这些(xiē)发现都是在恒星系统的尺度当(dāng)中(zhōng)，可当我们上升到星系或者是星(xīng)团的(de)尺(chǐ)度，事情就(jiù)开始变得诡异(yì)了。

1933年(nián)，瑞士的(de)物理学家(jiā)弗里茨兹威基正在研(yán)究和测(cè)量后(hòu)发星系团的质量。这是一个由数(shù)千个(gè)星系所组成的巨大星系团，这(zhè)些星系(xì)被引力束缚在一起。测量星系团的(de)质量一般会使用(yòng)到两(liǎng)种方法，当两种方法结果一(yī)致(zhì)，就(jiù)可以确定其质量的范围。

第一种(zhǒng)是获得(dé)其"光度学的质(zhì)量"，需(xū)要的数据是测(cè)量各个星(xīng)系的光(guāng)度。

第二种(zhǒng)是(shì)动力(lì)学(xué)质量(liàng)的计算(suàn)，是利用光谱红移测量(liàng)星系团中的各个星(xīng)系相对于星系团的运动速度。当测量结果(guǒ)出来之后，兹威基(jī)彻(chè)底懵了，“动力学质(zhì)量”竟然是(shì)“光度学质(zhì)量”的(de)400倍(bèi)。这意味着，后(hòu)发座星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的(de)质(zhì)量并不以可(kě)见光的形式所存在，我们无法(fǎ)看到。最诡(guǐ)异的是，在测(cè)量速度(dù)的过程中(zhōng)，兹威基(jī)发现星系(xì)团(tuán)中很多星系的速度(dù)比(bǐ)理论上要快得多，按照牛顿的运动学定律(lǜ)，仅靠这些可见星(xīng)系的(de)质量所(suǒ)产生(shēng)的引(yǐn)力(lì)是(shì)无(wú)法(fǎ)将它们束缚在星系团(tuán)内的，它(tā)们早就应(yīng)该被抛出(chū)星系(xì)团之外了，除非有一种神秘的力量在起(qǐ)作用，这种力(lì)量来源于某种隐形的(de)物(wù)质。

据此(cǐ)，兹维基提出了这(zhè)样部分不可见的暗质，它不发散光、吸(xī)光、反(fǎn)射(shè)光，但是它们却占据着(zhe)宇(yǔ)宙中绝大部分(fēn)的质量。只是(shì)当时的(de)人们对这(zhè)样(yàng)的一(yī)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(cì)出现(xiàn)。天文学(xué)家(jiā)维拉鲁宾和(hé)肯特福特在观测仙女座星系中的恒(héng)星(xīng)运动。理论上来(lái)说，距离中心(xīn)越(yuè)远的恒星在(zài)其轨道上(shàng)的运行速度就会越慢。但是他们观测的结(jié)果却让(ràng)人感到不可(kě)思(sī)议。

随着与中心距离的增加，恒(héng)星的旋转(zhuǎn)速度几乎保(bǎo)持(chí)不变。可是(shì)根据牛(niú)顿(dùn)的万有(yǒu)引力定(dìng)律，在星系当中如果没有足够大的(de)质(zhì)量来吸(xī)引(yǐn)它们，这些外(wài)围的恒星早(zǎo)就被甩(shuǎi)到宇宙(zhòu)当中了(le)。基于这(zhè)种现(xiàn)象，科学家们会使用一种相对(duì)标(biāo)准的方法来解释(shì)暗物质的(de)存在(zài)，这种方法就是测量星系当中气体在X轴上距离星系(xì)中心的距离，以及在Y轴上(shàng)气体的旋转速度。如果出现异常的(de)结(jié)果，就认为(wèi)是由暗物(wù)质的力量进(jìn)入其中。

于是科学家们通(tōng)过射电望远镜测量了距离(lí)星(xīng)系中心更远距离的氢(qīng)元素(sù)，发现它们的旋转速度并不(bù)符合牛顿的力学(xué)定律(lǜ)。我们(men)的太阳系也不例(lì)外(wài)，太(tài)阳系(xì)位于银河系的第三悬(xuán)臂(bì)之上，距离银河系中(zhōng)心2.6万光(guāng)年，根据万有引力(lì)定律(lǜ)进行计算，太阳(yáng)系的(de)运(yùn)行速度应该是160千米/秒，但实际(jì)上，太阳系正在以220千米/秒的(de)速度围绕银河系旋转，这个实际速度远(yuǎn)远(yuǎn)大于(yú)理论速度，那么产生以上(shàng)这种向心加速度的原因很可能就是存(cún)在(zài)着一种(zhǒng)我(wǒ)们看不到的(de)物质，是这些暗物质的引力效应将星系聚集在了一(yī)起。

也是从这时开始(shǐ)，越来越多的研究(jiū)人(rén)员开始相(xiāng)信暗(àn)物质的(de)存在。科学家根(gēn)据星系外恒星轨(guǐ)道的速(sù)度(dù)，估(gū)算(suàn)在星系(xì)当中暗物质的(de)质量占整个(gè)星(xīng)系质量的85%。但是，暗物质并不是唯(wéi)一可以解释这(zhè)个现象的原因。在一项新的研究当中，科学家们发现，几乎没有引力效应的遥(yáo)远恒(héng)星之间，也会出(chū)现速度(dù)上的(de)微小差异。另外，天(tiān)文学(xué)家(jiā)还发现(xiàn)了一个(gè)反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离(lí)地(dì)球大约2.5亿光年，大(dà)小(xiǎo)和银(yín)河系(xì)不多，但是星系当中存在的(de)恒星(xīng)数(shù)量(liàng)却只(zhǐ)有银(yín)河系的千分之一。

所以在理论上(shàng)，该星系(xì)必须(xū)存在暗物质(zhì)，否则就会分崩(bēng)离(lí)析。但是科学家们使用最(zuì)先进的望远镜对其(qí)进行(xíng)了40个(gè)小(xiǎo)时的详细测量(liàng)之后，发(fā)现星系(xì)中的(de)恒星运(yùn)动(dòng)是可以用(yòng)正常的物质和力(lì)学(xué)定(dìng)律(lǜ)来解释的(de)。那么(me)又有人(rén)提出，也许该(gāi)星系的暗物(wù)质，已(yǐ)经被附近的另一个大星系剥离了。奇怪(guài)的(de)是，它(tā)的附近没有任何星(xīng)系存在(zài)。造成这(zhè)些现象的除了暗(àn)物(wù)质的假说之外，另(lìng)一种可能(néng)就(jiù)是人类对(duì)引力的理(lǐ)解还不够(gòu)全面，引力很可能在不同尺度(dù)空间(jiān)中的工作(zuò)方式是(shì)不同的，这意味着在行(xíng)星系(xì)尺度中(zhōng)的天体会沿着它们(men)的轨道，按照(zhào)我们所理(lǐ)解的方式运动(dòng)。但(dàn)是上升(shēng)到(dào)星系和星团的尺度，引力(lì)之(zhī)间的相互作用则是(shì)不同的方式。对(duì)于在(zài)星系团之间的相互作用(yòng)，科(kē)学家还(hái)引入了外部场效(xiào)应的概念，指的是在数百万光(guāng)年的规(guī)模(mó)上，巨大的质量之(zhī)间会产生对彼此特殊的(de)效果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德(dé)理论成立，这意味着我们需要对现在的(de)物理定律进行(xíng)修正，这些发现也让很多人认为暗物(wù)质假说理论就此(cǐ)终结(jié)。但是在宇(yǔ)宙当中还有关于暗物质存在的其(qí)他的理论证据，这些理论证据(jù)是蒙德理(lǐ)论所(suǒ)没法解释(shì)的(de)“引力透镜”。

径向(xiàng)距离(lí)为(wèi)37亿光年的子弹星系团(tuán)，由两(liǎng)个碰撞(zhuàng)的星系(xì)团所组成，类似(shì)这样的星团，它们(men)大部分(fēn)的普(pǔ)通质量(liàng)都在星(xīng)系的气体当中(zhōng)。当(dāng)星团以1000万公(gōng)里(lǐ)/小时发生(shēng)碰(pèng)撞(zhuàng)的时候，星(xīng)际气体的相互作(zuò)用就会导致温(wēn)度的急剧升高，速(sù)度大幅降低。所以在理(lǐ)论上，在碰撞之后，子弹星系团大部分(fēn)的质量将位于(yú)所有(yǒu)这些气体所在的中间区域(yù)。那么(me)我们通过什(shén)么来验(yàn)证它(tā)的(de)质(zhì)量区域到底(dǐ)是不是集(jí)中在中间呢(ne)？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空形容雨水声音的词语有哪些，形容雨水声音的词语四个字望远镜传回(huí)了宇宙当中第(dì)一张全彩的(de)高(gāo)清照片，在照片中(zhōng)我们(men)可以明显地看到很多星系(xì)似乎被拉伸产生(shēng)了巨大(dà)的形变(biàn)。其实这些形容雨水声音的词语有哪些，形容雨水声音的词语四个字(xiē)星(xīng)系本身(shēn)并不是真(zhēn)的(de)被扭曲了，也(yě)不(bù)是韦(wéi)伯望(wàng)远(yuǎn)镜出了什么(me)问题，而是这样极遥(yáo)远(yuǎn)的天体和我们地(dì)球上的观测者之间。被一个质量超(chāo)级(jí)巨(jù)大的天体遮挡，这(zhè)个(gè)超(chāo)大质量的东西的引力，会(huì)使身后更(gèng)遥远星系的光都发生了(le)扭曲。这个(gè)现象就是引力透(tòu)镜(jìng)效应。这(zhè)个巨大(dà)的天体可能是(shì)超大质量的黑(hēi)洞或者(zhě)是暗物(wù)质。

所以当人们对(duì)子弹(dàn)星系团观测的(de)时(shí)候(hòu)，发现(xiàn)它的大质量(liàng)区域并不(bù)是(shì)在中间，而是在(zài)两侧。所以最(zuì)好(hǎo)的解释(shì)方法就是当星团发(fā)生全部(bù)的碰(pèng)撞时，可被观(guān)测(cè)到的(de)质量气体被卡在了中(zhōng)间(jiān)，暗(àn)物质则(zé)直接(jiē)通(tōng)过了这个区域(yù)，并(bìng)在(zài)两边形成(chéng)了引(yǐn)力透(tòu)镜。对子弹星系团的引力透(tòu)镜研究也被认为是暗(àn)物质存(cún)在的(de)迄(qì)今为止最好的理论证据。

除此(cǐ)之外，还有来自宇宙(zhòu)当中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后(hòu)，可见(jiàn)光终于可以畅通无(wú)阻地(dì)穿越在宇宙当中了(le)。经过了(le)130多(duō)亿年之后，这些光在(zài)宇宙空间背景上留下了各(gè)相同性(xìng)的微波(bō)辐射(shè)。其(qí)中红色(sè)的部分表(biǎo)示温度(dù)较(jiào)高的区(qū)域(yù)，蓝色则表示相对较(jiào)冷(lěng)的区(qū)域，但(dàn)实(shí)际(jì)上它们之间(jiān)的温差只有(yǒu)万(wàn)分之一。

科学家们通过(guò)对前景(jǐng)背景(jǐng)分(fēn)离后(hòu)的二值图像进行连通域提取(qǔ)和标记之(zhī)后发(fā)现，如果宇宙(zhòu)当中没有暗物(wù)质，图形看起来(lái)不应该是这样的，而随着暗物质的(de)增加(jiā)，一(yī)些(xiē)峰值的幅(fú)度会减小，才变得(dé)看起(qǐ)来(lái)“和谐”。为了匹配宇宙微波背(bèi)景(jǐng)辐(fú)射的测量值，我们需要的(de)暗物质大约是(shì)普(pǔ)通物质的5倍。这个数(shù)字(zì)与(yǔ)解释星(xīng)系当中恒星(xīng)运动所需要(yào)的暗物质比例是一致的(de)。这就意味着(zhe)。

用了一个简(jiǎn)单的理论框架，就很(hěn)好地解释了很多不(bù)同的观测结果。而暗物质(zhì)的本(běn)质就是宇宙当中存在着某种类型的(de)粒子，它们不参与任何其他的电磁(cí)作用，只(zhǐ)通过引(yǐn)力来相互作用。所以如果能够找(zhǎo)到这种粒子的存(cún)在(zài)，就(jiù)相当于找到(dào)了暗物质存在(zài)的实际(jì)证据。这(zhè)种粒子到(dào)底是什么？科学家(jiā)们已经(jīng)提出了数十种(zhǒng)的假想(xiǎng)目标，而要寻找这些不同的目标粒子所需要的实验方(fāng)式也不相同(tóng)。在过去(qù)的几(jǐ)十(shí)年(nián)当中，人类为(wèi)了寻找这些(xiē)看(kàn)不(bù)见、摸不到(dào)，几乎不(bù)会(huì)与常(cháng)规物质相互作用的“暗物质”，科学家们已(yǐ)经进行了超(chāo)过50次的实验，却没(méi)有任何(hé)实质性的发(fā)现，除了一(yī)个(gè)地方(fāng)，意大利的格兰(lán)萨索山，隶属于阿(ā)尔(ěr)卑斯(sī)山脉。

在山下1400米(mǐ)处的(de)地下矿井当中，藏着(zhe)地球上最(zuì)大(dà)的地学实验室，这个(gè)实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼(lóu)高的探测(cè)器，一直致力于寻找暗物质粒(lì)子(zi)的周(zhōu)期(qī)性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里的科学家(jiā)声称(chēng)观(guān)测(cè)到(dào)了某种信号。经过了(le)20多(duō)年的数据收集，人们(men)发现了一个有趣的事情(qíng)。探测率会(huì)在每年的6月份达到峰值，然(rán)后(hòu)在11月降到(dào)最低，而且在20年当中每年都是一样。一些科学(xué)家认(rèn)为这可能(néng)是(shì)人类发现(xiàn)暗(àn)物质的第一个(gè)直接证据。

但是(shì)为什(shén)么暗物质会产(chǎn)生周期(qī)性(xìng)的年度(dù)信(xìn)号呢？刚才(cái)我们讲(jiǎng)了太(tài)阳系(xì)正在以220公里/秒的速度围绕(rào)着银河系进行移动，那么如(rú)果(guǒ)暗物质存在宇(yǔ)宙当中(zhōng)，这意味着我们(men)也(yě)在以这样的(de)速度在穿越着(zhe)暗物质流，这个(gè)过程(chéng)中会产生相应的振荡，同时地球又(yòu)以30公里/秒(miǎo)的(de)速度围绕太阳(yáng)进行(xíng)旋转。所以有半年(nián)的时间，地球围绕(rào)太阳的(de)方向与太阳环绕银(yín)河系的方向是一(yī)致的，而(ér)另外(wài)半(bàn)年则与之相反。

而(ér)在6月(yuè)份的(de)时候，地球与(yǔ)太阳的方(fāng)向正好达到完全一致，这(zhè)是理论上地球穿越暗物(wù)质(zhì)流最(zuì)快(kuài)的时段。而(ér)在11月份，又恰好达到了最(zuì)慢值。尽管(guǎn)在实际的(de)情况中，太(tài)阳系相对银河系(xì)的平(píng)面(miàn)呈现了60度的倾(qīng)斜(xié)，但(dàn)是这并(bìng)不影响这个(gè)理论的(de)有效性。

因此科学家认(rèn)为(wèi)这可(kě)以用(yòng)来解释，研究人员(yuán)们所(suǒ)观测到的周期性信号。当然也可能有其他的情况(kuàng)，造(zào)成(chéng)这种年(nián)度周期(qī)信(xìn)号的(de)差异也可能是温(wēn)度(dù)、湿度、土(tǔ)壤(rǎng)中(zhōng)的水(shuǐ)分、高(gāo)山上的(de)积雪，甚至连意大利(lì)游(yóu)客的(de)数量也符合(hé)这个周期的规律。

所以，科学家们又在南半球建立了一(yī)个(gè)几乎相同的实验(yàn)室，这里的季节与(yǔ)之(zhī)前的(de)实验室正好相(xiāng)反(fǎn)，而在这(zhè)里，地球穿过暗物质流(liú)的(de)运(yùn)动(dòng)特(tè)征(zhēng)和(hé)第一个实验(yàn)室是一样的。

因此，如果在这里(lǐ)可以(形容雨水声音的词语有哪些，形容雨水声音的词语四个字yǐ)得到相同的信号，就(jiù)可以成为(wèi)暗物质所存在的非(fēi)常有力的证据了。但是由于这(zhè)个实验室(shì)刚刚建成不久(jiǔ)，所以截(jié)至目前还无法提供相应(yīng)的(de)数据支(zhī)持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发(fā)射一台新的望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)，这台太空望远(yuǎn)镜叫做(zuò)“南希(xī)格雷斯罗曼(màn)”，它的(de)主(zhǔ)镜大小跟哈勃望远镜相同，但(dàn)它的宽视(shì)场仪(yí)器提(tí)供(gōng)的(de)视野是哈勃红外仪(yí)器(qì)的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太空(kōng)望(wàng)远镜其中一个关键的用途就是探索暗物质(zhì)背(bèi)后的奥秘(mì)，对于探测的结果(guǒ)，我们只能(néng)拭目(mù)以待了。费米实验(yàn)室粒子天体物理中心的科学家丹(dān)琥珀(pò)和(hé)贾森斯特芬研究发(fā)现，如果暗物质存在，它(tā)们极有可能拥(yōng)有另一种神秘的效(xiào)应，这种暗物(wù)质效应，会(huì)支持(chí)宇宙当中生命的诞(dàn)生，或者(zhě)说是生命进(jìn)化的一个重要因(yīn)素。

如果这一理论得(dé)到(dào)进一步的证实，那(nà)么遍布宇(yǔ)宙(zhòu)当中的(de)暗物质会不会意味着人类并(bìng)不孤单呢(ne)？或许(xǔ)在宇宙当中某个角落的行(xíng)星(xīng)上，暗(àn)物(wù)质正在通(tōng)过这样的(de)效应创造生(shēng)命。当(dāng)然，这些(xiē)推论的(de)大前提是要先找到暗(àn)物质存在的实际证据。那么(me)小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗(àn)物质到(dào)底存不存在(zài)呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的(de)支持是我更(gèng)新(xīn)的动力！

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