宇宙是“人为制造(zào)”的？为何会(huì)存在科学无法(fǎ)解释(shì)的“暗(àn)物质”？暗(àn)物质又究(jiū)竟是什么？人类为了(le)寻找暗物(wù)质存在的证据，科学家们在过去的(de)几十(shí)年(nián)当中进(jìn)行了超过50次的长期实验，但是却没(méi)有(yǒu)发现任何的有效证据。除了一个地方，在(zài)1687年(nián)出(chū)版的自然(rán)哲学数学原理(lǐ)一书中(zhōng)，埃萨克(kè)牛顿发表了万有引力(lì)定律，它揭示了(le)宇宙中天体运动的(de)规律(lǜ)。往后的几百年来，当天文学家(jiā)们发现(xiàn)某些天体运(yùn)行(xíng)轨(guǐ)道出现异常，不符合(hé)万有引力定律的时候，他们就会知道，周围(wéi)一定有未知的天体(tǐ)通过引力在摄动它的轨(guǐ)道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶就通过(guò)天王星运(yùn)行轨道的异常，推算并且(qiě)发现(xiàn)了(le)海王(wáng)星(xīng)的存在(zài)。另(lìng)外，哈雷彗星(xīng)、冥王(wáng)星的发(fā)现都是应(yīng)用万有引力(lì)定律所取得重(zhòng)大(dà)天文成就的例子。但(dàn)是这些发(fā)现都是在恒星系统的尺(chǐ)度当中，可当我们上升到(dào)星系或者是(shì)星团的尺(chǐ)度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗(fú)里茨兹威(wēi)基正在(zài)研(yán)究(jiū)和测量后发星(xīng)系团的质量(liàng)。这是一个(gè)由数千个星系(xì)所组成的巨大星(xīng)系团，这(zhè)些星系被引力束缚在一起。测量星(xīng)系团的(de)质量(liàng)一般会(huì)使(shǐ)用到两种方法，当两种方法结(jié)果(guǒ)一(yī)致，就可以确(què)定(dìng)其质量的(de)范围。

第一种是获(huò)得其"光度(dù)学的(de)质量"，需要的数(shù)据(jù)是测量(liàng)各个星系的光度。

第二种是动(dòng)力学质量的计算，是利(lì)用光谱红移测量(liàng)星系团中(zhōng)的(de)各个星系相对于星系团(tuán)的(de)运动速度。当测量结果出(chū)来之后，兹(zī)威基彻底(dǐ)懵了(le)，“动力学质量”竟然是“光度学(xué)质量”的400倍。这意(yì)味着(zhe)，后发座星系团(tuán)有99%的质量消失(shī)了(le)，或者说这99%的(de)质量并不以可见光的形式所存在，我们无法看(kàn)到。最诡(guǐ)异的是，在测量速度的(de)过程中(zhōng)，兹威基发现星(xīng)系团中(zhōng)很多(duō)星系的速度比(bǐ)理论上(shàng)要快得多(duō)，按照牛顿的运动学(xué)定律，仅靠这些(xiē)可见星系的质量所(suǒ)产生的引力是(shì)无法将它们束(shù)缚在星系团内(nèi)的，它们早就应该被抛出星系团(tuán)之外了，除非有一种神(shén)秘(mì)的力量在(zài)起作用，这种力量(liàng)来源于某种隐形(xíng)的(de)物质。

据此，兹维基提出(chū)了这样部(bù)分(fēn)不可见的(de)暗质，它(tā)不发散光、吸光、反(fǎn)射(shè)光，但是(shì)它们(men)却占据着宇(yǔ)宙中绝大部分的(de)质量。只(zhǐ)是当时的人(rén)们对这样的一(yī)种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗(àn)物(wù)质”这(zhè)个词才(cái)再(zài)一次出现。天文(wén)学家维拉(lā)鲁宾和肯特福特(tè)在观测仙女座星系中的恒(héng)星运动(dòng)。理论(lùn)上(shàng)来(lái)说，距离中(zhōng)心越远的恒星在(zài)其轨(guǐ)道(dào)上的运(yùn)行速度就会越慢。但是(shì)他们观测的结果却让人感到不可思议。

随着(zhe)与中(zhōng)心距离的增加，恒星的(de)旋转速度几乎保持不变。可是根据牛顿的万有(yǒu)引力(lì)定(dìng)律，在星系当中如果没(méi)有(yǒu)足够大的(de)质量来吸引它们，这些(xiē)外围的(de)恒星早就(jiù)被甩(shuǎi)到宇(yǔ)宙当中了。基于这(zhè)种(zhǒng)现象，科(kē)学家们会使用一种相对标准的方法来解释暗物质的存在，这种方法就是(shì)测量星系当中气体在X轴上距(jù)离(lí)星(xīng)系中心的距离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如(rú)果(guǒ)出(chū)现(xiàn)异常(cháng)的结果(guǒ)，就(jiù)认为是(shì)由暗物质(zhì)的(de)力量进入其中。

于是科学家们通过(guò)射电望远镜测量(liàng)了距(jù)离星(xīng)系中心更远距离的氢元(yuán)素(sù)，发现它们的旋(xuán)转速度并(bìng)不符合(hé)牛顿的力学定律(lǜ)。我们的太阳系也不例外(wài)，太阳系(xì)位于银河(hé)系的(de)第三悬臂之上，距离(lí)银河系中心2.6万光年(nián)，根(gēn)据万有引力定律进(jìn)行计算，太阳系的(de)运行(xíng)速度应(yīng)该是160千米/秒，但实际(jì)上，太阳系(xì)正在以(yǐ)220千(qiān)米(mǐ)/秒(miǎo)的(de)速度围(wéi)绕银河(hé)系旋转，这个(gè)实(shí)际速度远(yuǎn)远大于理论速度，那么产生(shēng)以上(shàng)这种向心加速度(dù)的原(yuán)因很可能就是存在着一种我(wǒ)们看不(bù)到的物质，是这些(xiē)暗物(wù)质(zhì)的引(yǐn)力效应(yīng)将星系聚集在(zài)了一起。

也是从这时(shí)开(kāi)始(shǐ)，越来越多的研究人(rén)员开(kāi)始(shǐ)相信(xìn)暗(àn)物质的(de)存在。科学家根(gēn)据星(xīng)系外恒星轨(guǐ)道(dào)的(de)速(sù)度，估算在星系当中暗物(wù)质的质量占整(zhěng)个星(xīng)系(xì)质量(liàng)的85%。但是，暗(àn)物质并不是唯一(yī)可以解释这(zhè)个现象的原因。在一(yī)项新的研究当中，科学家们(men)发现，几乎没有(yǒu)引力效应的遥远恒星之间，也(yě)会出(chū)现(xiàn)速度上的微(wēi)小差异。另外(wài)，天文学家还(hái)发现了一(yī)个反(fǎn)常的星系(xì)，叫(jiào)做Agc114905。这(zhè)个(gè)星系距(jù)离(lí)地(dì)球大约(yuē)2.5亿光年，大小和银河(hé)系不(bù)多，但是星(xīng)系当中存(cún)在的恒(héng)星数量(liàng)却只有银河系的千(qiān)分之一(yī)。

所以(yǐ)在理(lǐ)论上(shàng)，该星系必(bì)须(xū)存在暗物质(zhì)，否则就会分崩离析(xī)。但是科学(xué)家(jiā)们(men)使(shǐ)用最(zuì)先进的望远镜(jìng)对其进行了40个小时的详细测量(liàng)之后(hòu)，发现星系中的恒(héng)星运动(dòng)是(shì)可以(yǐ)用(yòng)正(zhèng)常的物质和力学定律来解释的。那么(me)又有人提出，也许该星系的暗物质，已(yǐ)经被附近的(de)另一个大星系剥离了。奇怪的(de)是，它的附近没有任何星系存在。造(zào)成这(zhè)些(xiē)现象的除了(le)暗物质的假说之(zhī)外，另一种可能就是(shì)人类(lèi)对(duì)引(yǐn)力的理解还不够全面，引力很可能在不同尺(chǐ)度(dù)空间中(zhōng)的工作方式是(shì)不同的，这意味着在行(xíng)星(xīng)系(xì)尺度中(zhōng)的天体会沿着它们的轨道，按照我们所理解的方式运(yùn)动(dòng)。但是上(shàng)升到星系(xì)和星(xīng)团的尺度，引力之间的(de)相互(hù)作用(yòng)则是不(bù)同(tóng)的方式。对(duì)于在(zài)星系(xì)团之(zhī)间的(de)相互作(zuò)用(yòng)，科学家还引入了外部场效应的概念，指的是在数百(bǎi)万光年(nián)的规模(mó)上，巨大的质量之(zhī)间会(huì)产(chǎn)生(shēng)对彼此特(tè)殊的(de)效果，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要(yào)对现在的(de)物理定律(lǜ)进行修(xiū)正(zhèng)，这(zhè)些(xiē)发现(xiàn)也(yě)让很多(duō)人认为暗物质假(jiǎ)说理论就(jiù)此终结。但是在宇宙当(dāng)中还有关于暗物(wù2022年非诚勿扰官网报名方式，相亲节目报名入口)质(zhì)存在的其(qí)他(tā)的理论证据(jù)，这些(xiē)理论证据(jù)是蒙德理论(lùn)所没法(fǎ)解释(shì)的(de)“引力(lì)透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年的(de)子弹星系团(tuán)，由(yóu)两个碰撞的星(xīng)系(xì)团所组(zǔ)成，类似这样的星(xīng)团，它(tā)们大(dà)部分的普(pǔ)通(tōng)质量(liàng)都(dōu)在星系的气体当中。当星团(tuán)以(yǐ)1000万(wàn)公(gōng)里/小时(shí)发生碰撞的时候，星(xīng)际气体的相互(hù)作用就(jiù)会导致温(wēn)度的(de)急剧升高，速度大幅降低。所以在(zài)理论上，在(zài)碰撞之后，子弹(dàn)星系团大部(bù)分的质量将位(wèi)于所(suǒ)有这些气(qì)体(tǐ)所在的(de)中间区域(yù)。那(nà)么我们通过什么来(lái)验证它的质量区(qū)域到底是(shì)不是(shì)集中在中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太空(kōng)望远镜(jìng)传回(huí)了(le)宇宙(zhòu)当中(zhōng)第一张(zhāng)全彩的高清照片，在照片中我们(men)可(kě)以明显地看(kàn)到(dào)很多星系似乎被拉伸产生了(le)巨大的形变。其实(shí)这些星系本身并不是真的被(bèi)扭曲了，也不(bù)是(shì)韦伯(bó)望远(yuǎn)镜出了(le)什么问题，而是(shì)这样极遥远的天体(tǐ)和(hé)我们地球上的观(guān)测者之间。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这(zhè)个超大质(zhì)量(liàng)的(de)东(dōng)西(xī)的引力，会使(shǐ)身后更遥远(yuǎn)星系(xì)的光都发生(shēng)了扭曲(qū)。这个现象就是引力透(tòu)镜效应。这个巨大(dà)的天体可能是(shì)超大质量的黑洞或(huò)者是暗物质。

所以当人们对(duì)子弹(dàn)星(xīng)系(xì)团观测的时候，发现(xiàn)它(tā)的大质量区域并不是在中间(jiān)，而是在(zài)两侧。所以最好的解释方法就是当星团发生全部(bù)的(de)碰撞时，可被观测到的质(zhì)量气体被卡在(zài)了中间，暗物质(zhì)则直接通过了这(zhè)个区域，并在两边形成了引力透镜(jìng)。对子弹星(xīng)系团的引力透镜研究也被(bèi)认为是暗物质存在的迄今(jīn)为止(zhǐ)最好(hǎo)的理论(lùn)证据。

除此(cǐ)之外(wài)，还(hái)有(yǒu)来自宇宙当中(zhōng)最古(gǔ)老(lǎo)的光。从宇宙大爆炸开(kāi)始(shǐ)，38万(wàn)年之后，可(kě)见光终(zhōng)于可(kě)以畅(chàng)通(tōng)无阻地穿(chuān)越在宇宙当(dāng)中了。经过了130多亿(yì)年之(zhī)后(hòu)，这些光在宇宙空间(jiān)背景上留下了各相同性的微波辐射。其中(zhōng)红色的部(bù)分(fēn)表示温度较高(gāo)的(de)区(qū)域(yù)，蓝色(sè)则表示相对较冷的区域，但实际上它(tā)们(men)之间(jiān)的温差只有(yǒu)万分之一。

科学家们通过对前景背景分(fēn)离后的二(èr)值图像进行(xíng)连通(tōng)域提取和标(biāo)记之(zhī)后发现，如果宇宙当中没有(yǒu)暗物质，图(tú)形看起来不应该是这样的，而随着暗物质的增加，一些峰值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙微(wēi)波(bō)背(bèi)景辐射的测(cè)量值，我(wǒ)们需要的暗物质大约(yuē)是普通物质的5倍(bèi)。这个数字(zì)与解(jiě)释星系当中恒(héng)星(xīng)运(yùn)动所需要的暗(àn)物质比例是一致(zhì)的。这就意味着。

用了一个简(jiǎn)单的理论框(kuāng)架，就(jiù)很好地(dì)解释了很(hěn)多不同的观测结果。而暗物质的本质就(jiù)是宇(yǔ)宙当中存(cún)在(zài)着(zhe)某种类型的粒子(zi)，它们不(bù)参(cān)与任(rèn)何其(qí)他的(de)电(diàn)磁作用，只通过引力来相互作(zuò)用(yòng)。所以如果能够找到(dào)这种粒子的存在(zài)，就相(xiāng)当于找(zhǎo)到了暗物质存在的实际证据。这种(zhǒng)粒(lì)子(zi)到底是什么(me)？科学家们(men)已经(jīng)提出了数十种(zhǒng)的假想目标(biāo)，而要寻找(zhǎo)这(zhè)些不(bù)同的目(mù)标粒子所需要的实验方式也不(bù)相同。在(zài)过去的几十年当中，人类为了(le)寻(xún)找(zhǎo)这些看不(bù)见、摸(mō)不到，几乎不会(huì)与常规物质相(xiāng)互(hù)作用的(de)“暗物质(zhì)”，科(kē)学家们已经进(jìn)行了超过50次(cì)的实验，却没有(yǒu)任(rèn)何实质性(xìng)的发现，除(chú)了一个地(dì)方，意大利(lì)的格兰萨索山，隶(lì)属(shǔ)于阿尔卑斯(sī)山脉。

在山(shān)下1400米处的地下矿井当中，藏着(zhe)地(dì)球上最大的地(dì)学实验室，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个(gè)三层楼(lóu)高的探测器，一直(zhí)致力于寻找暗物质粒子的周期性(xìng)震(zhèn)荡。

自1997年(nián)以来，这里的(de)科学家声称观(guān)测到了(le)某种(zhǒng)信号(hào)。经过了20多(duō)年的数据收集(jí)，人们发现了一个(gè)有(yǒu)趣的(de)事(shì)情(qíng)。探(tàn)测(cè)率会在每年的6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当中每年都是一样。一(yī)些(xiē)科学(xué)家认为(wèi)这(zhè)可能(néng)是人类发现(xiàn)暗物(wù)质的第一个直接证(zhèng)据(jù)。

但是为什么(me)暗物质会产生周期性的年度信号呢？刚(gāng)才我(wǒ)们讲(jiǎng)了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒的速度围绕着银河系(xì)进行移动，那么如(rú)果(guǒ)暗物质存在宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中，这意味着我们也在以这样的速度在穿(chuān)越着暗物(wù)质流(liú)，这(zhè)个过程中(zhōng)会产(chǎn)生相应的振荡，同时地球(qiú)又以30公里/秒的速(sù)2022年非诚勿扰官网报名方式，相亲节目报名入口度围绕(rào)太阳进行旋(xuán)转。所以(yǐ)有(yǒu)半年的时间(jiān)，地(dì)球围绕太(tài)阳的方向与太(tài)阳环绕银河系的方向是一致的，而另外(wài)半(bàn)年则与之相(xiāng)反。

而在(zài)6月(yuè)份的时候(hòu)，地球与太阳的方(fāng)向正(zhèng)好达(dá)到(dào)完全一致，这是理论(lùn)上地球穿越暗物质(zhì)流最快的时(shí)段。而在11月(yuè)份(fèn)，又恰好达到了最慢值。尽管在(zài)实际的(de)情况(kuàng)中，太阳系相对银河(hé)系的(de)平(píng)面(miàn)呈现(xiàn)了(le)60度(dù)的倾斜，但是这并不影(yǐng)响这(zhè)个理论的(de)有(yǒu)效性。

因此科学家(jiā)认为这可以用来解释(shì)，研究人员们所观测到(dào)的周期(qī)性信号。当然也可能有其(qí)他的情况，造成这种年度周(zhōu)期信号的差异也(yě)可能是温度、湿度(dù)、土壤中(zhōng)的水分、高山上的积(jī)雪，甚至连意大利游客的数(shù)量(liàng)也符合这个周期的规律(lǜ)。

所以(yǐ)，科学(xué)家们又在南半球(qiú)建立了一个几乎相同(tóng)的实(shí)验室，这里的季节(jié)与之前的(de)实验室(shì)正(zhèng)好相反，而(ér)在这里，地(dì)球(qiú)穿过(guò)暗物(wù)质流的(de)运动特(tè)征和第一个(gè)实验室是一(yī)样(yàng)的。

因此，如果(guǒ)在这里可(kě)以得到(dào)相同的信号，就可(kě)以(yǐ)成为暗物质所存在的非常有力的证(zhèng)据了。但(dàn)是由于这个实验室(shì)刚刚建成不久，所以截至目前还无法提(tí)供相应的数据支(zhī)持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这(zhè)台太空望远镜(jìng)叫做(zuò)“南希格(gé)雷斯罗(luó)曼”，它的主镜大小跟哈勃望(wàng)远镜相同，但它的宽(kuān)视场仪器提供(gōng)的视(shì)野是(shì)哈(hā)勃红外仪器(qì)的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键的用途就是探索暗物质背后的(de)奥秘(mì)，对于(yú)探(tàn)测的(de)结果，我们只能拭目以待(dài)了。费米(mǐ)实验室粒子天体物(wù)理中心的(de)科(kē)学家(jiā)丹琥珀和贾森(sēn)斯特(tè)芬研究发现(xiàn)，如果(guǒ)暗物(wù)质存在(zài)，它们极有可能拥(yōng)有另一(yī)种神秘的效应，这种暗物质效应，会支(zhī)持(chí)宇宙当中生命的诞生，或者(zhě)说是生命进化的一个(gè)重要(yào)因素。

如果这一理论(lùn)得到进一步的证实，那么遍布(bù)宇(yǔ)宙当中的暗物(wù)质会不会意(yì)味着人(rén)类并不孤单呢(ne)？或(huò)许(xǔ)在宇宙当中某个(gè)角落的行星上，暗物质正(zhèng)在(zài)通过这样的效应(yīng)创造(zào)生命。当然(rán)，这些推(tuī)论的大前提是(shì)要先(xiān)找到(dào)暗(àn)物质(zhì)存在的(de)实际证据。那么(me)小伙伴们(men)，你们觉得暗物质到底存不存在呢(ne)？喜欢请点赞，你的支持(chí)是我更新的动力！

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