宇宙是(shì)“人为制造”的？为何会存在科学无法(fǎ)解释的(de)“暗物质”？暗物质又究竟是(shì)什么？人(rén)类为了寻找暗(àn)物(wù)质存在的证据，科学(xué)家(jiā)们在过去的几十年当中进行(xíng)了超过50次雪花秀适合四十岁女人吗，雪花秀适合四十几岁的女人用吗(cì)的长(zhǎng)期实(shí)验，但是(shì)却没(méi)有发现(xiàn)任何的有效证据(jù)。除了一个(gè)地方，在(zài)1687年出版的(de)自然哲学数学原理一(yī)书中，埃萨克牛(niú)顿发表(biǎo)了万(wàn)有引力定律，它(tā)揭示了宇(yǔ)宙(zhòu)中天(tiān)体运动的规律。往后的几百年来，当天文学家们(men)发现某(mǒu)些天体运行(xíng)轨道出现异常，不符合万有(yǒu)引力定律的时候，他们就(jiù)会知道，周围(wéi)一定有未知的(de)天(tiān)体通(tōng)过引力在摄(shè)动它(tā)的轨道。比(bǐ)如(rú)在1846年，奥本勒(lēi)维耶(yé)就通过天王星(xīng)运行(xíng)轨道(dào)的异常，推算并且发现了(le)海王星的(de)存(cún)在。另外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发(fā)现都(dōu)是应用万有引力定律所取得(dé)重(zhòng)大(dà)天文成就的(de)例子。但是(shì)这(zhè)些发现都是在(zài)恒星(xīng)系(xì)统(tǒng)的尺度当中，可当我(wǒ)们上升到星系或者是(shì)星团的尺(chǐ)度，事(shì)情(qíng)就(jiù)开(kāi)始变(biàn)得诡异(yì)了。

1933年(nián)，瑞士的物理学家弗里茨(cí)兹威基正在(zài)研究(jiū)和测量后发星系团的质量。这是一个由数(shù)千(qiān)个(gè)星系所(suǒ)组成的巨大星系团，这些星(xīng)系被引力束缚在一起。测量星系团的质量(liàng)一般会使用到两种(zhǒng)方法，当两种方法(fǎ)结果一致，就可以确定其(qí)质(zhì)量的范(fàn)围。

第一种(zhǒng)是获得其"光(guāng)度(dù)学的(de)质量"，需要的(de)数(shù)据是测量各个(gè)星系(xì)的光度。

第(dì)二种是动力学质量的(de)计算，是利用(yòng)光谱红移测量(liàng)星(xīng)系团中的(de)各个星(xīng)系(xì)相对(duì)于星系(xì)团的运动(dòng)速(sù)度。当测量结果出来之(zhī)后，兹威基(jī)彻底懵了，“动力学质量(liàng)”竟然是“光度学质(zhì)量”的400倍。这意味着(zhe)，后(hòu)发座星系团有(yǒu)99%的(de)质量(liàng)消(xiāo)失了(le)，或者说(shuō)这99%的(de)质量并不以可见光(guāng)的形式所(suǒ)存在，我(wǒ)们无法看到(dào)。最(zuì)诡异的(de)是，在测量速度(dù)的过程中(zhōng)，兹威基发现星系团中很多(duō)星系的速度比理论上要快(kuài)得多，按照牛顿的运动(dòng)学定律，仅靠这些(xiē)可(kě)见星系的质(zhì)量所产生的引(yǐn)力(lì)是无(wú)法将它们束缚在星(xīng)系团内的(de)，它(tā)们早就应该被抛(pāo)出星系团之外了，除非有(yǒu)一种神秘(mì)的力量在起作用，这(zhè)种力量来(lái)源于某种隐形(xíng)的物(wù)质(zhì)。

据(jù)此，兹维基提(雪花秀适合四十岁女人吗，雪花秀适合四十几岁的女人用吗tí)出了这样部分不可见的暗质，它不(bù)发(fā)散光、吸光(guāng)、反射光，但是它们(men)却占据着宇宙中绝大部分(fēn)的质量。只是当时的人们对这样的一种说法(fǎ)不屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这个词才再一次出现。天文(wén)学(xué)家维拉鲁宾(bīn)和肯特福特在观测仙女座星(xīng)系中的恒星运动(dòng)。理论上来说，距离中心(xīn)越远的恒星在其轨道(dào)上的运(yùn)行(xíng)速度就会越慢。但是他们(men)观测的(de)结果却(què)让人感到不可思议。

随(suí)着与中心(xīn)距离的(de)增加(jiā)，恒(héng)星的旋转速度几乎保(bǎo)持不(bù)变。可是根据(jù)牛顿的万有引力定(dìng)律，在(zài)星系当(dāng)中如果没有足够大的质量来(lái)吸引它们，这些外围的恒星早就被甩到宇(yǔ)宙(zhòu)当中了。基(jī)于这种现象，科(kē)学(xué)家们会(huì)使用一种相(xiāng)对标准的(de)方法来解释暗物质的(de)存(cún)在，这种方(fāng)法就是测量星系当中气体在X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴(zhóu)上气体(tǐ)的旋转(zhuǎn)速度。如果(guǒ)出现异常的结果，就(jiù)认为是由暗物(wù)质的力量进(jìn)入其中。

于(yú)是科学(xué)家们通过(guò)射(shè)电(diàn)望远镜测量了距离星系中心更远距离(lí)的(de)氢元素(sù)，发现它们的旋转速(sù)度并不符(fú)合牛顿(dùn)的(de)力学定(dìng)律。我们(men)的太(tài)阳系(xì)也不例外，太阳(yáng)系位(wèi)于银河系的第(dì)三悬臂(bì)之(zhī)上，距离银(yín)河(hé)系中心2.6万光年，根据万有引力定律进行计算，太(tài)阳(yáng)系(xì)的运(yùn)行速度应(yīng)该是160千(qiān)米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正在以220千米/秒(miǎo)的(de)速度围(wéi)绕银(yín)河系旋转(zhuǎn)，这个实际速度远远(yuǎn)大(dà)于理论速度，那么(me)产生以(yǐ)上这种向心加速度的原(yuán)因很可能就是存在着(zhe)一种(zhǒng)我们看不到的物(wù)质(zhì)，是这些暗(àn)物质的(de)引(yǐn)力效应将星系聚集在(zài)了一起。

也是从这时开始，越(yuè)来(lái)越多的研(yán)究人员(yuán)开(kāi)始(shǐ)相信暗物质的存在。科学家根据星系(xì)外恒星轨道的(de)速度，估算在星系当中暗物质的质量(liàng)占整个星(xīng)系质量的85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯一(yī)可以(yǐ)解释(shì)这个现象的原(yuán)因。在一项(xiàng)新(xīn)的研究当中，科学(xué)家们(men)发现，几乎没有(yǒu)引力效应的遥(yáo)远恒星(xīng)之间，也会出现速度上的微小差异。另(lìng)外，天文学家还(hái)发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球(qiú)大约2.5亿(yì)光年，大小和(hé)银河系不多(duō)，但是星系(xì)当(dāng)中存在的(de)恒星数量却(què)只(zhǐ)有银河系(xì)的千分之一。

所以在理论上，该(gāi)星(xīng)系必须存(cún)在暗物质，否则就会分崩离析(xī)。但是科学家们使用最先进的望远(yuǎn)镜(jìng)对其进行了40个小时的详细测(cè)量之后，发现星系(xì)中的恒(héng)星运动(dòng)是可以用正常的物(wù)质和力学定律来(lái)解释的(de)。那么又有人提出，也许该星系的暗(àn)物质，已经被附近的另一个大星系剥离(lí)了。奇怪的是，它的(de)附(fù)近没有任何星系存(cún)在。造成这(zhè)些(xiē)现象的除了暗(àn)物质(zhì)的假(jiǎ)说之外，另一种可能就是人类对引力的理解还(hái)不够全面(miàn)，引力很(hěn)可能在不同尺度空间(jiān)中的工(gōng)作方式是(shì)不同的，这意(yì)味着在行星系尺(chǐ)度中的(de)天体会(huì)沿着它们的轨道，按(àn)照(zhào)我(wǒ)们所理解的方式(shì)运动(dòng)。但(dàn)是上升到星系和(hé)星团(tuán)的尺度，引(yǐn)力之间(jiān)的相互作用则是不同的方式。对(duì)于在星系(xì)团之间的相互作用，科学家(jiā)还引(yǐn)入了外部场效(xiào)应的概念(niàn)，指的是在(zài)数百万光年的规模(mó)上，巨大的质量(liàng)之(zhī)间会产(chǎn)生对(duì)彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论成(chéng)立，这意味着我们需要对现(xiàn)在的物理定律进(jìn)行修正，这些发现也让很(hěn)多人认为暗物质假说理论就此终结。但是在宇宙当中还有(yǒu)关于暗(àn)物质存在(zài)的其他的理论(lùn)证据，这些理论证(zhèng)据是蒙德理论(lùn)所没法(fǎ)解释的“引力透镜”。

径向距离(lí)为(wèi)37亿光(guāng)年的(de)子弹星系团，由两个碰(pèng)撞的星系(xì)团所组成，类似这样的星团，它们大部(bù)分(fēn)的(de)普通质量(liàng)都在星系的气体当中(zhōng)。当星团以1000万(wàn)公里/小(xiǎo)时发生碰撞的时候(hòu)，星际气体(tǐ)的相互(hù)作用(yòng)就会导致温度(dù)的急(jí)剧(jù)升高，速度大(dà)幅降低(dī)。所(suǒ)以(yǐ)在理论(lùn)上，在碰撞之(zhī)后，子弹星系团大部分的质量(liàng)将(jiāng)位于所有这些气体所在(zài)的(de)中间区域(yù)。那么我(wǒ)们(men)通过什么(me)来验(yàn)证它的质(zhì)量区域(yù)到底是不是集中在中间(jiān)呢？前不久，詹姆(mǔ)斯(sī)韦(wéi)伯(bó)太空(kōng)望(wàng)远镜传回了(le)宇宙当中第一张全彩的高清照片，在照片(piàn)中我们可以明显(xiǎn)地(dì)看(kàn)到(dào)很多星系(xì)似乎被拉伸产生了巨大的形变。其(qí)实这些星系本身并不是真的(de)被扭(niǔ)曲了，也不是(shì)韦伯望远镜出(chū)了(le)什么问题，而(ér)是这样极遥远的天体(tǐ)和我(wǒ)们地球上的观测者(zhě)之间。被一个质量(liàng)超级巨大的(de)天体(tǐ)遮挡，这个超(chāo)大质量(liàng)的东西的引力(lì)，会使身后更遥远星系的(de)光都发生了扭曲(qū)。这个(gè)现象就(jiù)是引力透镜效应。这(zhè)个巨大的天体可能是超大质量的(de)黑洞或者是暗物质。

所以当人们(men)对子弹星系团(tuán)观测的时候，发现它(tā)的大质量区域并不(bù)是(shì)在中间，而是(shì)在两(liǎng)侧(cè)。所以最好的解释方(fāng)法就是当星团发生全(quán)部的碰撞时(shí)，可被观测(cè)到的(de)质量气(qì)体被卡在了(le)中间，暗物质则直接通过了这个区域(yù)，并在两边形成了(le)引力透(tòu)镜。对子弹星系团的引力透镜研究(jiū)也被认为是暗物质(zhì)存(cún)在的迄今为止最好的理论证(zhèng)据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老的(de)光。从宇宙大(dà)爆(bào)炸开始，38万年之(zhī)后，可见光终于可以畅通(tōng)无(wú)阻(zǔ)地穿越在宇宙(zhòu)当中了。经过(guò)了130多亿(yì)年之后，这(zhè)些光在宇宙(zhòu)空间背景上留下了各相同性的微波辐(fú)射。其中红色的部分(fēn)表(biǎo)示温(wēn)度较(jiào)高(gāo)的区域，蓝色则表示相对(duì)较冷的区域(yù)，但实(shí)际上(shàng)它们之间的温差只有(yǒu)万分之(zhī)一。

科(kē)学家们通过对前景(jǐng)背景分(fēn)离(lí)后的二(èr)值图(tú)像进(jìn)行连通(tōng)域提取(qǔ)和标记之后(hòu)发(fā)现，如果宇宙当(dāng)中(zhōng)没有暗物质，图形看起来(lái)不应该是这样的，而(ér)随着暗物质的增加(jiā)，一些峰值的(de)幅度会减(jiǎn)小，才变得看起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波背(bèi)景(jǐng)辐(fú)射的测量值(zhí)，我们需要的(de)暗(àn)物质大约是普通物质的(de)5倍(bèi)。这个数字与解释(shì)星系当(dāng)中恒星运动所(suǒ)需要(yào)的暗物质比例是一致的。这就意味着。

用了一个(gè)简单的理论框架，就(jiù)很好地(dì)解(jiě)释了(le)很多不同的观测结果。而暗物质的(de)本质就是宇宙当中存在着某种类型(xíng)的粒子(zi)，它们不参与(yǔ)任(rèn)何(hé)其他的电磁作用，只通过引力来(lái)相(xiāng)互作用。所以如果(guǒ)能够找到这种粒子的存在，就相当于找到了暗物质存(cún)在的实(shí)际证据。这(zhè)种粒(lì)子到底是什么(me)？科学家们已经提出(chū)了数十种(zhǒng)的假想目标，而要寻找(zhǎo)这(zhè)些不同的目标粒子所(suǒ)需要(yào)的实(shí)验方式也不相同。在过去的几十年当中，人类(lèi)为了寻找这些看不见(jiàn)、摸不到，几(jǐ)乎(hū)不会与常规物质相互作(zuò)用(yòng)的“暗物质”，科学家们已经进行了超(chāo)过(guò)50次(cì)的实验，却没有任何实质(zhì)性的发现，除了一个(gè)地(dì)方，意大利(lì)的格(gé)兰萨(sà)索山，隶属于(yú)阿尔(ěr)卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处(chù)的地下矿井当中，藏(cáng)着(zhe)地球上最大的地学实验室，这(zhè)个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层(céng)楼高的探测(cè)器，一直致力于寻找暗物质粒子的周期性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观测到了某种信号。经(jīng)过了20多年(nián)的(de)数据收(shōu)集，人们发现了(le)一个有趣的(de)事(shì)情。探(tàn)测(cè)率会在每年的6月份达到峰值(zhí)，然后(hòu)在(zài)11月降到最(zuì)低，而(ér)且在(zài)20年当(dāng)中(zhōng)每(měi)年都是(shì)一(yī)样。一些科学家(jiā)认为这可能是人(rén)类发现(xiàn)暗物质的第一个直(zhí)接证据。

但是(shì)为什(shén)么暗物(wù)质会产生周期性的年度信号呢？刚才我们讲了太阳系(xì)正在以(yǐ)220公里/秒(miǎo)的(de)速度围绕着银(yín)河系进行(xíng)移动，那么如果暗(àn)物质存在宇(yǔ)宙当中(zhōng)，这意味着我们也在(zài)以这样的速度(dù)在穿越着暗物质流，这个过程(chéng)中会(huì)产生(shēng)相(xiāng)应的振荡，同(tóng)时地(dì)球又以30公里(lǐ)/秒的速度围绕(rào)太阳进行旋转。所以有半年(nián)的时(shí)间，地球围绕(rào)太阳的方向与(yǔ)太(tài)阳环绕银河系的方(fāng)向是一致的，而另外半(bàn)年则与之相反。

而在(zài)6月份的(de)时候，地球(qiú)与太阳(yáng)的方向(xiàng)正(zhèng)好达到完全一致，这是理论上地球穿越暗物质流(liú)最快的(de)时段(duàn)。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在实际的情况(kuàng)中，太(tài)阳系相对银河系的平面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是(shì)这并不影响(xiǎng)这个理论的(de)有效性。

因此(cǐ)科(kē)学家认(rèn)为这(zhè)可以用(yòng)来(lái)解释，研(yán)究人员们所观测到的周期性信(xìn)号。当然(rán)也(yě)可能有其(qí)他的情况(kuàng)，造成这种年度周期信号的差异也(yě)可能是(shì)温(wēn)度、湿度、土壤中的水分、高山上(shàng)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(jiā)们又在南半球建立了(le)一个几乎(hū)相同的实验室，这(zhè)里的季节与之前的实(shí)验(yàn)室正好相(xiāng)反，而在这里，地球(qiú)穿过(guò)暗物质(zhì)流的运动(dòng)特(tè)征和第(dì)一个实验室(shì)是(shì)一样的(de)。

因此，如(rú)果在这里可以得到相同的(de)信号，就可以(yǐ)成为暗物(wù)质(zhì)所(suǒ)存在的非常(cháng)有(yǒu)力的(de)证据了。但是由(yóu)于这(zhè)个实验室刚刚建成不久，所以截至目前还无法(fǎ)提供相应(yīng)的(de)数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一台新的望远(yuǎn)镜，这台(tái)太空(kōng)望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜(jìng)大(dà)小跟哈(hā)勃望(wàng)远(yuǎn)镜相同(tóng)，但它(tā)的宽视场仪器提供的视野(yě)是哈勃红外仪器(qì)的100倍。南希格雷(léi)斯(sī)罗曼太空望远镜(jìng)其(qí)中一个(gè)关键的(de)用途就是探索暗物质背后的(de)奥秘，对(duì)于探测的(de)结果，我们只能拭目以待了。费米实验(yàn)室粒子天体物理中心(xīn)的科学(xué)家丹琥珀和贾森(sēn)斯(sī)特芬研究发现(xiàn)，如果(guǒ)暗物质存(cún)在，它(tā)们(men)极有可(kě)能拥有另一(yī)种神秘的(de)效应(yīng)，这种暗(àn)物质效应(yīng)，会支(zhī)持宇(yǔ)宙(zhòu)当中生命的(de)诞生，或者(zhě)说是生命进化(huà)的一(yī)个重(zhòng)要因素(sù)。

如果这一理论得到进一步的证实，那么遍布宇宙当(dāng)中的(de)暗物质会不会意味着(zhe)人类(lèi)并不孤(gū)单(dān)呢(ne)？或许(xǔ)在宇宙当中某个角(jiǎo)落的行星上，暗物质正在通过这(zhè)样(yàng)的(de)效应创造生命。当然，这(zhè)些推论的大前提是要先找到暗物质(zhì)存在的实(shí)际证据。那么小伙(huǒ)伴们(men)，你们(men)觉得暗物质到底存不存在(zài)呢？喜欢请(qǐng)点赞(zàn)，你的(de)支持是我更新(xīn)的动力！

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