宇宙是(shì)“人为制(zhì)造”的？为何会存(cún)在(zài)科学无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟(jìng)是什么？人类为了(le)寻找(zhǎo)暗物(wù)质(zhì)存在的证据，科学(xué)家们在(zài)过去的几十年当(dāng)中(zhōng)进行了超过50次的长期实验，但是却没(méi)有发(fā)现任何的(de)有效证据(jù)。除了(le)一个地方，在1687年出版的(de)自然哲(zhé)学(xué)数(shù)学原理一书中，埃萨克牛(niú)顿(dùn)发表(biǎo)了万有(yǒu)引力定律，它揭示了宇(yǔ)宙中天体运动的规律。往后的几百年来，当(dāng)天(tiān)文(wén)学家们发现某些天体运(yùn)行轨道出现(xiàn)异常，不(bù)符合万有(yǒu)引(yǐn)力(lì)定律(lǜ)的时候，他们就会知道，周(zhōu)围一定有未知的天体通过引(yǐn)力(lì)在摄动它的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶就通过天(tiān)王星(xīng)运行(xíng)轨道的异常，推算(suàn)并且(qiě)发现了海王星的存在(zài)。另外(wài)，哈雷彗星、冥(míng)王星的发现都是应用万有引(yǐn)力定律(lǜ)所(suǒ)取(qǔ)得(dé)重大天(tiān)文成就的(de)例子。但是这(zhè)些发现都(dōu)是(shì)在恒星系统的尺度当中，可(kě)当我们(men)上升到星系或者(zhě)是星团(tuán)的尺度，事情就(jiù)开始(shǐ)变(biàn)得(dé)诡异了(le)。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗里(lǐ)茨兹(zī)威基正(zhèng)在(zài)研究和测(cè)量后发(fā)星系团的(de)质量。这是一(yī)个(gè)由数千个星系所(suǒ)组成(chéng)的巨大星系团(tuán)，这些星系被(bèi)引(yǐn)力束缚(fù)在(zài)一起。测量星系(xì)团(tuán)的质量一(yī)般会使(shǐ)用到两种方法，当两(liǎng)种(zhǒng)方法结果一致，就(jiù)可(kě)以(yǐ)确定其质量的范围。

第(dì)一种是获得其"光度学的质(zhì)量"，需要的数(shù)据是测量各个星系的光度。

第二种是动力学质量(liàng)的计算，是利(lì)用光谱红移测量星系(xì)团中(zhōng)的各(gè)个(gè)星(xīng)系相对(duì)于星(xīng)系(xì)团的(de)运动速度。当测量(liàng)结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力(lì)学质量”竟然是“光度(dù)学(xué)质量”的400倍。这意(yì)味着，后发座星(xīng)系(xì)团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量(liàng)并不以可见光(guāng)的形式所存在，我们无法(fǎ)看到。最(zuì)诡(guǐ)异(yì)的(de)是，在测量速度的(de)过程(chéng)中(zhōng)，兹威(wēi)基发现星(xīng)系团中很(hěn)多星系的速(sù)度比理(lǐ)论(lùn)上(shàng)要快得(dé)多(duō)，按照(zhào)牛顿(dùn)的运动学定律，仅靠这(zhè)些可见星系(xì)的(de)质量所产(chǎn)生的引力是无法将它们束缚在星系(xì)团(tuán)内的，它们早就(jiù)应该被抛出(chū)星系团之(zhī)外(wài)了，除非有一种神秘的力量在起(qǐ)作用，这种(zhǒng)力量来源于某种(zhǒng)隐形的物质(zhì)。

据此(cǐ)，兹维基(jī)提出了(le)这(zhè)样(yàng)部(bù)分不可见的暗质，它不发散光(guāng)、吸光、反射光，但(dàn)是它们(men)却占(zhàn)据着(zhe)宇宙中绝(jué)大部(bù)分的质量。只(zhǐ)是当时的人们(men)对这样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物(wù)质”这个词才再(zài)一次出现(xiàn)。天文学(xué)家维拉鲁宾和肯特(tè)福特在(zài)观(guān)测仙女(nǚ)座星(xīng)系中(zhōng)的(de)恒星运动。理论上来说(shuō)，距离中心越远的(de)恒(héng)星(xīng)在其轨道上(shàng)的运行速度就会越慢。但是他们(men)观测(cè)的结果却让人感(gǎn)到(dào)不可思(sī)议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转(zhuǎn)速度(dù)几乎(hū)保持(chí)不变。可是根据牛顿的(de)万有引力定(dìng)律(lǜ)，在星系(xì)当(dāng)中如(rú)果没有足够大的质量来吸引它们，这(zhè)些外(wài)围(wéi)的恒(héng)星早就被甩到宇(yǔ)宙当中了。基于这种现象，科学(xué)家(jiā)们会使用一种相对标准(zhǔn)的方法来解释暗(àn)物质的存在，这种方法就是测(cè)量星系当中气体在X轴上距离星系中心(xīn)的距离，以(yǐ)及(jí)在Y轴上气(qì)体的旋转(zhuǎn)速度。如(rú)果出(chū)现异(yì)常的结果，就(jiù)认为(wèi)是(shì)由暗物质的(de)力(lì)量进入(rù)其中。

于是科学(xué)家们通(tōng)过(guò)射电望(wàng)远镜测量(liàng)了距离(lí)星系中心更远距(jù)离的氢元素，发现它们的旋(xuán)转速度并不符合牛顿的力学定律。我们(men)的太阳系也不例外(wài)，太阳系位(wèi)于银河系的第三悬臂之(zhī)上，距离银河系(xì)中(zhōng)心2.6万光年，根据万有引力定律(lǜ)进行计算，太(tài)阳系的运行(xíng)速度(dù)应该是160千米(mǐ)/秒，但实际上，太阳(yáng)系正在(zài)以220千米/秒的速度围(wéi)绕银河系旋转，这个实际速度远(yuǎn)远大于(yú)理论速(sù)度，那么产生以上这种向心加速度的原因很可能就是存(cún)在着一(yī)种我们看不到的物质，是(shì)这(zhè)些暗(àn)物质(zhì)的引力效应将星(xīng)系聚集在了一起。

也是从这时开始，越来越多的研究人员开始相信暗物质(zhì)的存在。科学家根(gēn)据星(xīng)系(xì)外恒星轨道的(de)速度，估算(suàn)在(zài)星系(xì)当中暗物质的质量占整个星系质(zhì)量的85%。但是，暗物质(zhì)并不是唯一可以解释这(zhè)个现象的原因。在(zài)一项新的研究当中(zhōng)，科(kē)学(xué)家们(men)发现(xiàn)，几乎没有引(yǐn)力效应的(de)遥远恒星之间(jiān)，也(yě)会出现速度上的微小(xiǎo)差异。另(lìng)外，天(tiān)文(wén)学家还发现了一(yī)个反常的(de)星系，叫做(zuò)Agc114905。这个(gè)星系距(jù)离地(dì)球大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和(hé)银河(hé)系不多，但(dàn)是星系当中(zhōng)存(cún)在的恒星数量(liàng)却只有银河系的千(qiān)分之一。

所以在理论上，该星系必须存(cún)在暗(àn)物质，否则就会分崩(bēng)离析。但是科学家们使用最(zuì)先进的望远(yuǎn)镜对(duì)其进行了40个(gè)小(xiǎo)时的详细(xì)测(cè)量(liàng)之后，发(fā)现星系中的恒星运动是可以(yǐ)用正常的物质和力学定律(lǜ)来(lái)解释的。那么又有人提(tí)出(chū)，也(yě)许该(gāi)星系的暗物(wù)质，已(yǐ)经被(bèi)附近的另(lìng)一个大星(xīng)系剥(bō)离了。奇怪的是，它的附近没有任何(hé)星系存在。造(zào)成这些现象(xiàng)的(de)除了暗物质的(de)假说之外，另一种可(kě)能(néng)就是人类对引力(lì)的理解(jiě)还不够全(quán)面，引力很可能在(zài)不同(tóng)尺度空(kōng)间中的工作方式是不同(tóng)的(de)，这意味着在(zài)行(xíng)星系尺度中的天体会沿着它们(men)的(de)轨道，按(àn)照我们所(suǒ)理解(jiě)的方式运动。但是上升到星(xīng)系(xì)和星团的尺度，引力之(zhī)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(zuò)用，科学家还引入了外(wài)部场效(xiào)应的概(gài)念(niàn)，指(zhǐ)的是在数(shù)百万光年(nián)的规模上，巨大的质(zhì)量(liàng)之间会产生对彼此特殊的效果，这个(gè)理论叫做(zuò)MOND蒙德理论(lùn)。如(rú)果MOND蒙(méng)德(dé)理论成立，这意味着我们需要对现在的(de)物理(lǐ)定(dìng)律进行修正，这(zhè)些发现也让很多(duō)人认为(wèi)暗物质假(jiǎ)说理论就此(cǐ)终结(jié)。但是在宇宙当中(zhōng)还有关于暗物(wù)质(zhì)存在的其他的(de)理论证据(jù)，这些理(lǐ)论证据是蒙德理论所没法解释(shì)的“引(yǐn)力(lì)透镜”。

径向距离(lí)为37亿(yì)光年的子弹星系(xì)团，由两个碰撞的星系团所组成，类似这样的星团，它们大(dà)部分(fēn)的普通质量(liàng)都在星(xīng)系(xì)的气体当(dāng)中。当星团以1000万(wàn)公里/小时发(fā)生碰撞的时(shí)候(hòu)，星际气(qì)体的(de)相(xiāng)互(hù)作用就会(huì)导致温度的急剧升高，速度大(dà)幅降低。所以(yǐ)在理论上，在碰撞之后，子弹星系团大部分的质量将(jiāng)位(wèi)于所有这些气体所在(zài)的中间区(qū)域。那么我(wǒ)们(men)通过什(shén)么(me)来验证(zhèng)它的(de)质量(liàng)区域(yù)到底(dǐ)是不是集中在中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空望远镜传回了宇宙当中(zhōng)第一张全彩(cǎi)的(de)高(gāo)清(qīng)照片，在(zài)照(zhào)片(piàn)中我们(men)可(kě)以明显(xiǎn)地(dì)看到很多星系似(shì)乎被拉(lā)伸产生了巨大的形变。其实这些星系本身并不是真的被(bèi)扭曲了，也不是(shì)韦伯望远镜(jìng)出了(le)什么问题，而(ér)是这样极遥远的天体(tǐ)和我们地球上的观(guān)测(cè)者之间。被一个质量超级巨大的(de)天体遮(zhē)挡，这(zhè)个超大质量的东西的引力，会使身后更遥远星系的光都(dōu)发生了(le)扭曲。这个现象(xiàng)就是引力透镜(jìng)效应(yīng)。这个巨大的天(tiān)体可(kě)能是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所以当(dāng)人们对子弹星系团观测的(de)时候，发现它的大质量(liàng)区(qū)域并不是在(zài)中间(jiān)，而是在(zài)两侧。所以最好(hǎo)的解释方法(fǎ)就是当星团发生全部的碰撞时，可(kě)被观测(cè)到的质量气体被卡在了(le)中间，暗物质则直接(jiē)通过了这个区域，并在两边形成(chéng)了引力透镜(jìng)。对子弹星系(xì)团(tuán)的引力透(tòu)镜研究(jiū)也被认为是(shì)暗物质存在的迄(qì)今为止最好的理论证(zhèng)据(jù)。

除(chú)此之(zhī)外(wài)，还有来(lái)自宇宙当中最古老(lǎo)的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光(guāng)终于可以畅通无阻地(dì)穿越在宇(yǔ)宙当中了。经过(guò)了(le)130多亿年之(zhī)后，这些(xiē)光在宇宙(zhòu)空间背(bèi)景(jǐng)上留(liú)下了各相同性的微波辐射。其中红色的部分表示温度较高(gāo)的区域，蓝色则(zé)表示相(xiāng)对较冷(lěng)的区域，但(dàn)实(shí)际(jì)上它(tā)们之间的(de)温差(chà)只有万分之一(yī)。

科(kē)学家们通过对前景(jǐng)背景(jǐng)分离后的二值(zhí)图像进行连通域(yù)提取和(hé)标记之后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起来(lái)不应该是这(zhè)样的，而随着(zhe)暗物质(zhì)的增(zēng)加(jiā)，一些峰(fēng)值的幅度(dù)会减小(xiǎo)，才变(biàn)得看起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波背景辐射的测量(liàng)值(zhí)，我们需要的暗(àn)物质(zhì)大约是普通(tōng)物质的(de)5倍。这个数字(zì)与(yǔ)解释(shì)星系(xì)当中恒(héng)星运动所需要的暗物质(zhì)比例是一致的(de)。这就(jiù)意味(wèi)着(zhe)。

用了一个简单(dān)的理论框架，就很好地解(jiě)释了很多(duō)不(bù)同的观测结果。而暗(àn)物(wù)质的本(běn)质就(jiù)是(shì)宇宙当(dāng)中存在着某种类(lèi)型的(de)粒子，它们不参与(yǔ)任何其他的电磁作用(yòng)，只(zhǐ)通过引力(lì)来相(xiāng)互作用。所(suǒ)以(yǐ)如果(guǒ)能够找到这种粒子(zi)的存在，就相当(dāng)于找到了(le)暗物质存(cún)在的(de)实(shí)际证(zhèng)据。这(zhè)种粒子到底(dǐ)是什么(me)？重庆小面调料哪个牌子正宗一些呢 重庆小面是碱水面吗科学家们已经提出了数十种的假想目标，而要寻找(zhǎo)这(zhè)些不同重庆小面调料哪个牌子正宗一些呢 重庆小面是碱水面吗的(de)目标(biāo)粒(lì)子所需要的实验方(fāng)式也不相同(tóng)。在过去的几十年当(dāng)中，人类为了寻找这些(xiē)看不见、摸不到，几乎不会与(yǔ)常规(guī)物质相互作用的“暗(àn)物(wù)质(zhì)”，科学(xué)家们(men)已(yǐ)经进行了超过(guò)50次的实验，却没有任(rèn)何(hé)实质(zhì)性的发现(xiàn)，除了一个地(dì)方，意大利的(de)格兰萨(sà)索山，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处(chù)的地下(xià)矿井当(dāng)中，藏(cáng)着地球上最大的地(dì)学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有一个三层楼高(gāo)的探测器，一直致力(lì)于寻找(zhǎo)暗物(wù)质粒(lì)子(zi)的(de)周期(qī)性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观(guān)测到了某种信(xìn)号。经过(guò)了20多年的数据收集(jí)，人们发现了(le)一个有趣的事情。探测率会在每年的(de)6月份(fèn)达到峰值，然后在11月降到(dào)最低(dī)，而且(qiě)在20年当中每年都是一(yī)样(yàng)。一些科(kē)学家认(rèn)为这可能(néng)是人(rén)类发现暗物(wù)质(zhì)的(de)第一个直接(jiē)证据。

但(dàn)是为(wèi)什么暗物质会产生周期性(xìng)的(de)年度信号呢？刚(gāng)才我们讲了太阳(yáng)系正在以220公里/秒的(de)速度围(wéi)绕着银(yín)河系进行移动(dòng)，那(nà)么如果暗物质存在宇宙当中，这(zhè)意味着我们(men)也在以(yǐ)这(zhè)样的速度在(zài)穿越着暗(àn)物(wù)质(zhì)流，这个(gè)过(guò)程中会产生相应的振荡(dàng)，同时地球又以(yǐ)30公里(lǐ)/秒(miǎo)的速(sù)度围绕太阳进(jìn)行旋转。所以有半(bàn)年的时间(jiān)，地球(qiú)围绕(rào)太(tài)阳的方向与太阳环绕银河系的方向(xiàng)是一致的，而(ér)另外半年(nián)则与之(zhī)相反。

而在6月份(fèn)的时候，地球与太阳的方(fāng)向正好达到完(wán)全一致，这是理论上地球(qiú)穿(chuān)越(yuè)暗物质流最(zuì)快(kuài)的时(shí)段。而在(zài)11月份，又恰(qià)好达到(dào)了最慢值。尽(jǐn)管在实际的情况中，太(tài)阳系相(xiāng)对银河系的(de)平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影(yǐng)响这个(gè)理论(lùn)的有效(xiào)性。

因此科学家认(rèn)为这可以用来解(jiě)释(shì)，研(yán)究(jiū)人(rén)员(yuán)们所观测(cè)到(dào)的(de)周期性信号。当(dāng)然也可能有其(qí)他(tā)的情(qíng)况，造成(chéng)这种年度周期信号的差(chà)异也(yě)可(kě)能是温(wēn)度、湿度、土壤(rǎng)中的水分(fēn)、高山上的积雪，甚(shèn)至连意大(dà)利游客的数(shù)量(liàng)也符(fú)合这(zhè)个周期的(de)规(guī)律(lǜ)。

所以，科学家们又在南半球(qiú)建立了(le)一(yī)个(gè)几乎相同的实验(yàn)室，这里的季节(jié)与之(zhī)前的实验(yàn)室(shì)正好相反，而在(zài)这里(lǐ)，地球穿过暗物质流的运动特征和第一个实验室是一样(yàng)的。

因(yīn)此(cǐ)，如果在(zài)这里可(kě)以得到相同的信号，就可(kě)以成(chéng)为(wèi)暗物质所存在的非常有(yǒu)力的证据了。但是由于这个实验室刚刚(gāng)建成不久，所以(yǐ)截至目前还(hái)无法提供相应(yīng)的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新的望远镜，这台太空望远镜(jìng)叫(jiào)做“南希格(gé)雷(léi)斯罗(luó)曼”，它的主镜大(dà)小跟(gēn)哈勃望远镜相同，但它的(de)宽(kuān)视(shì)场仪器提供的视野是哈勃红外仪器(qì)的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太空望远镜其中一(yī)个关键的(de)用途(tú)就是探(tàn)索暗物(wù)质(zhì)背(bèi)后的奥秘(mì)，对于(yú)探测的结果，我们只能拭目以待了。费(fèi)米(mǐ)实验室(shì)粒子(zi)天体物理中(zhōng)心的科(kē)学家丹琥珀和贾森(sēn)斯特芬研究发现，如(rú)果暗物质存在，它们极有(yǒu)可能拥有(yǒu)另一种(zhǒng)神(shén)秘的效应(yīng)，这种暗物(wù)质(zhì)效应，会(huì)支(zhī)持宇宙当中生命的诞生，或者说是生命进化的一个重要(yào)因(yīn)素(sù)。

如果这一理论得到(dào)进一步的证实(shí)，那么(me)遍布宇宙当中(zhōng)的暗物质会不会(huì)意味着人类并不孤单(dān)呢？或许在宇(yǔ)宙当中某个角落的行星上，暗物(wù)质正在(zài)通过(guò)这样的效应创造生命。当然(rán)，这些推论(lùn)的大前提是要先(xiān)找到暗物质存在的实际证(zhèng)据。那么小伙伴们，你们觉得(dé)暗物质到底存不存(cún)在呢(ne)？喜欢请点赞，你(nǐ)的支持是我更新的(de)动力！

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