宇宙是“人为制造(zào)”的？为何会存在(zài)科(kē)学无法解释的“暗(àn)物质”？暗物(wù)质又究竟是什(shén)么？人类为了寻找(zhǎo)暗物(wù)质存在的证据，科学家们在过去(qù)的几十年当(dāng)中进行(xíng)了超过(guò)50次的长期实验，但(dàn)是却没(méi)有(yǒu)发现任(rèn)何的有(yǒu)效证(zhèng)据。除了一个地方，在1687年出版的自然哲学数学原(yuán)理一书中，埃萨克(kè)牛顿发(fā)表了万有(yǒu)引力定律，它(tā)揭示了(le)宇(yǔ)宙中天体(tǐ)运动的规律。往后的几百年来(lái)，当天文学(xué)家(jiā)们发现(xiàn)某(mǒu)些(xiē)天体运(yùn)行轨道出现异常，不符(fú)合万有(yǒu)引力定律(lǜ)的时候(hòu)，他们就(jiù)会知道，周围一定(dìng)有未知的天体通过引(yǐn)力在摄动(dòng)它(tā)的轨道。比如在(zài)1846年(nián)，奥本勒维耶就通(tōng)过天(tiān)王星运行轨道的异常，推算(suàn)并(bìng)且(qiě)发现了海王(wáng)星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现(xiàn)都是(shì)应用(yòng)万有引力(lì)定(dìng)律所取得重大天(tiān)文成就的(de)例子。但是这些发现都是在恒(héng)星(xīng)系统的尺(chǐ)度当中(zhōng)，可当我们(men)上升到星系(xì)或者是星团的(de)尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物(wù)理(lǐ)学家弗里(lǐ)茨兹威基正在研究和测量后发星系团的(de)质量。这是一个由数千(qiān)个星系所组成的巨大星系团(tuán)，这(zhè)些星系被引力束(shù)缚在一起。测量(liàng)星系(xì)团的质量一般会使(shǐ)用到两种方法，当(dāng)两种方法结果一致，就(jiù)可以(yǐ)确定其质量的(de)范围。

第一种是获得其"光(guāng)度(dù)学(xué)的质量"，需要的数据是测量各(gè)个星(xīng)系的光(guāng)度。

第(dì)二(èr)种是动力学质量的计算(suàn)，是利用光谱(pǔ)红移测量星系(xì)团中(zhōng)的各个星系相对于星系团的运动速度(dù)。当测量结果(guǒ)出(chū)来之后，兹威(wēi)基(jī)彻底懵(měng)了，“动力学(xué)质量(liàng)”竟然是“光度学质量”的400倍。这意(yì)味着，后发座星系团有99%的质量消失了(le)，或者说这99%的质量并不以可(kě)见光的形式(shì)所(suǒ)存在，我们(men)无法看到。最诡异的(de)是(shì)，在(zài)测量速(sù)度(dù)的过程中，兹(zī)威(wēi)基发现星系团中很多星系的速度比理(lǐ)论上要(yào)快得多，按(àn)照牛顿(dùn)的运动学定律，仅靠这些可见星系的质(zhì)量(liàng)所产生的引力(lì)是无(wú)法将(jiāng)它(tā)们束(shù)缚(fù)在星系团内的，它们早(zǎo)就应该被(bèi)抛出(chū)星(xīng)系团(tuán)之外了，除非有一种神秘的力量(liàng)在起(qǐ)作用，这种力量(liàng)来源(yuán)于某种隐形的物质(zhì)。

据此，兹维基(jī)提(tí)出了这(zhè)样(yàng)部分(fēn)不可见的暗质(zhì)，它不发散光(guāng)、吸光、反射光，但是它们却占据着宇宙(zhòu)中绝大部分(fēn)的质量。只(zhǐ)是当时(shí)的人们对这样(yàng)的(de)一种说(shuō)法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这(zhè)个词才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和(hé)肯特福特在(zài)观测仙女座星(xīng)系(xì)中的恒星运动。理论上来说，距离中心越远的恒星在其(qí)轨道(dào)上的(de)运行速度就会越慢。但是他们观测(cè)的结(jié)果却让人感到不可(kě)思议(yì)。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转速度(dù)几乎(hū)保(bǎo)持(chí)不变。可(kě)是根据牛顿的万有引力定(dìng)律，在星系(xì)当中(zhōng)如果没有足(zú)够大(dà)的质(zhì)量来(lái)吸引它(tā)们，这(zhè)些外围(wéi)的恒(héng)星早就被(bèi)甩到宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。基于这种现(xiàn)象，科学家们会使用一种相对标准的方法来解释暗(àn)物(wù)质(zhì)的(de)存在(zài)，这(zhè)种方法就是测量星(xīng)系当中气体在X轴上距离星系中心的(de)距离，以及在Y轴上气(qì)体(tǐ)的旋(xuán)转速度(dù)。如果出现异常的结果，就认为是由(yóu)暗物(wù)质(zhì)的力量(liàng)进入其中。

于是科学家们通过射电望远镜测量了(le)距离星系中心更远距离的氢元(yuán)素(sù)，发现它(tā)们(men)的(de)旋转(zhuǎn)速度并不符合牛顿的力(lì)学定律。我们(men)的太阳系也不(bù)例外，太阳系(xì)位于银河系的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根据万有引力定(dìng)律进行(xíng)计算，太阳系(xì)的运行速度应(yīng)该是160千(qiān)米/秒，但实际上，太阳系正(zhèng)在以220千(qiān)米(mǐ)/秒的(de)速度围绕银(yín)河系旋转，这(zhè)个实际速度远(yuǎn)远大于理论速度，那(nà)么产生以上这种向心加速(sù)度的原因很可(kě)能(néng)就(jiù)是存在着(zhe)一(yī)种我们看不到(dào)的(de)物质，是这(zhè)些暗物质的引力效应将星系聚集在了一起。

也是从(cóng)这时开(kāi)始(shǐ)，越来越多(duō)的研究人员开(kāi)始相信暗物质的存在(zài)。科学家根据(jù)星系(xì)外恒星(xīng)轨道的速度，估(gū)算(suàn)在星系当中暗物质的(de)质量占整个星(xīng)系质量的85%。但是，暗物质并不是(shì)唯一可以(yǐ)解释这个(gè)现象的(de)原(yuán)因。在一项(xiàng)新的研(yán)究当中，科学(xué)家们发现，几(jǐ)乎没有引力效应的(de)遥(yáo)远恒星之间，也会出现速度上的微小(xiǎo)差异。另外，天文学家还(hái)发现了(le)一个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年(nián)，大小和银河系不多，但是星系当中存在的恒星(xīng)数量(liàng)却只有银河(hé)系的千(qiān)分(fēn)之(zhī)一。

所(suǒ)以在理论上，该星系(xì)必须存在暗(àn)物质(zhì)，否(fǒu)则就(jiù)会分(fēn)崩离(lí)析。但是科(kē)学家们(men)使用最先进的望远镜对其进行了(le)40个小时(shí)的详细测(cè)量之后，发现星系中的恒星运动是可以用正(zhèng)常(cháng)的(de)物质和力学定律来解释的。那么又(yòu)有人提出，也许该(gāi)星系的暗物质(zhì)，已经被(bèi)附(fù)近的另一(yī)个大星(xīng)系剥离了。奇怪的是，它(tā)的附近(jìn)没有任何星系(xì)存在。造(zào)成(chéng)这些现象的除了暗物质的假说之外，另一种可(kě)能就是(shì)人类对引力的(de)理解(jiě)还(hái)不够全面，引(yǐn)力很可能在(zài)不同尺(chǐ)度空间中的(de)工(gōng)作(zuò)方式是不同的，这(zhè)意味(wèi)着在行(xíng)星系尺度中的天体会(huì)沿着它们的轨道，按照(zhào)我(wǒ)们所理解(jiě)的方式运动。但是上升(shēng)到星系和(hé)星(xīng)团(tuán)的尺度，引力之间的相互作用(yòng)则是不同(tóng)的方式。对于(yú)在(zài)星(xīng)系团之间的相互作(zuò)用，科学(xué)家(jiā)还引入了外部(bù)场效应的概念，指的是在数百万光年的规(guī)模(mó)上，巨大的(de)质量之间会产生对彼(bǐ)此特(tè)殊的效(xiào)果(guǒ)，这个理论叫(jiào)做(zuò)MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙(méng)德(dé)理论成立，这意味着我(wǒ)们需(xū)要(yào)对现在(zài)的物(wù)理定(dìng)律(lǜ)进行修正，这些发现也让很多人认为暗(àn)物质假说理论就此(cǐ)终结。但是在宇宙(zhòu)当中还(hái)有关于暗物质存在的其他的(de)理论证据，这些(xiē)理论证(zhèng)据是蒙(méng)德理论(lùn)所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿(yì)光年的子弹星系团，由两个碰(pèng)撞的(de)星(xīng)系团所组成，类似(shì)这样的(de)星团，它(tā)们大部(bù)分的普通质量都(dōu)在(zài)星系的气体当(dāng)中。当星(xīng)团以1000万公里/小时发生碰(pèng)撞的时候，星(xīng)际气体的相互作(zuò)用(yòng)就(jiù)会(huì)导致(zhì)温度的急(jí)剧升高(gāo)，速度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系团大部分的质量将位于所有这些气体所(suǒ)在(zài)的中(zhōng)间区域。那么我们通过(guò)什么来验证它的质量区域到底(dǐ)是不是集中在中间呢？前(qián)不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空望远镜传回了宇宙当中第一张全(quán)彩的高(gāo)清(qīng)照(zhào)片(piàn)，在照片中我们可以(yǐ)明显地看到(dào)很多(duō)星系似乎被拉(lā)伸(shēn)产生了巨大的形变(biàn)。其实这些(xiē)星系(xì)本身并不是真的被扭曲(qū)了，也(yě)不是韦伯望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)出了什么问题，而(ér)是这样极遥远的天体和(hé)我们地球上的观测者(zhě)之(zhī)间。被一个质量(liàng)超(chāo)级巨大的(de)天体遮挡(dǎng)，这个超(chāo)大(dà)质量的东西的引力，会使(shǐ)身后更遥远(yuǎn)星(xīng)系的光都发生(shēng)了扭曲。这个(gè)现(xiàn)象拿破仑法典的意义和基本原则是什么，拿破仑法典的意义和基本原则有哪些(xiàng)就(jiù)是引力透镜效应。这个巨大的天(tiān)体可能是超大(dà)质(zhì)量(liàng)的黑(hēi)洞或者是暗物质(zhì)。

所以(yǐ)当人们对(duì)子弹(dàn)星系团观(guān)测的时候，发现(xiàn)它的大质量区域并不是在中间，而是在(zài)两(liǎng)侧。所(suǒ)以最好(hǎo)的解(jiě)释方法(fǎ)就是当(dāng)星团(tuán)发生(shēng)全部的碰撞(zhuàng)时，可被观测到的(de)质量气(qì)体被(bèi)卡在了(le)中间，暗(àn)物质则(zé)直接通过了这个区(qū)域，并在两边形成了引力透镜。对(duì)子弹星系团的引力透镜(jìng)研究也被认为是暗物质(zhì)存在的(de)迄今(jīn)为止(zhǐ)最(zuì)好的理论证(zhèng)据。

除此之外，还(hái)有来自宇宙当(dāng)中最古老(lǎo)的光。从宇宙大(dà)爆炸开始，38万年(nián)之后，可见光终于可以(yǐ)畅通无阻地(dì)穿越在宇宙(zhòu)当中了。经过了130多亿年之(zhī)后，这些光(guāng)在宇宙空(kōng)间背景上留(liú)下了(le)各相同性的(de)微波(bō)辐射。其中红(hóng)色(sè)的部分表示温度较(jiào)高的区域(yù)，蓝色则表示相对较冷的区域，但实际上(shàng)它(tā)们之(zhī)间的温差只有(yǒu)万分之一。

科学(xué)家们(men)通过对前景背景(jǐng)分(fēn)离后(hòu)的二值图(tú)像进行连通域提取(qǔ)和标记之后发现(xiàn)，如果宇宙当(dāng)中没有暗物质，图(tú)形看(kàn)起来不应该是(shì)这样的，而(ér)随着暗(àn)物质的(de)增加(jiā)，一些峰(fēng)值的(de)幅度会减(jiǎn)小，才变得(dé)看(kàn)起(qǐ)来“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙微波背(bèi)景辐射的(de)测量值(zhí)，我们(men)需要的暗物(wù)质大约(yuē)是普(pǔ)通物质的5倍。这个数字与解释星系当中恒(héng)星运动所需要的暗物(wù)质比例是一致(zhì)的(de)。这就意(yì)味着。

用了一个简单的(de)理论框架，就很(hěn)好地解释(shì)了很多不同的(de)观测(cè)结果。而暗物质的本质就是宇宙当中存在(zài)着某种(zhǒng)类型的(de)粒子，它们不参与任何其他的电磁作用，只(zhǐ)通过(guò)引力来相(xiāng)互作用。所以如(rú)果能够找到这(zhè)种粒子(zi)的存在，就(jiù)相当于找到(dào)了暗物质存在的实际证据。这种粒(lì)子到(dào)底是(shì)什么？科学家们(men)已经提出了数十种的假想(xiǎng)目标，而要寻找(zhǎo)这些不同的(de)目标粒子所需(xū)要的实(shí)验方式也(yě)不相同。在过去的(de)几十年当中，人类为了(le)寻找(zhǎo)这些看不见、摸不(bù)到，几乎不会与常(cháng)规物质(zhì)相互作用的“暗(àn)物质”，科学家们(men)已经进行了超过50次的实验，却(què)没(méi)有(yǒu)任何(hé)实(shí)质性的发现(xiàn)，除了一个地方(fāng)，意大利的(de)格兰萨索山，隶(lì)属(shǔ)于阿尔卑斯山脉。

在(zài)山(shān)下1400米(mǐ)处的地下矿井当中，藏着地球上最(zuì)大(dà)的(de)地学实验(yàn)室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼高(gāo)的探测器，一(yī)直致力于寻找暗物质粒子的(de)周(zhōu)期性震荡。

自1997年(nián)以来，这(zhè)里的科学家声称观(guān)测到了某种(zhǒng)信号。经过了20多年的(de)数据收集(jí)，人们(men)发现了(le)一个有趣的事情。探测率会在每年的6月份达到峰值(zhí)，然后在11月降到最低，而且在(zài)20年当中(zhōng)每年(nián)都是一样。一些(xiē)科学(xué)家(jiā)认为这可能是人类发(fā)现暗物(wù)质的第一个(gè)直接证(zhèng)据(jù)。

但是为什么暗物质会产生周期性的年度信号呢？刚才我们讲了太(tài)阳系正在以220公(gōng)里/秒的(de)速度围(wéi)绕(rào)着银河系进(jìn)行移动，那(nà)么如果暗物质存在(zài)宇宙当中，这意味着(zhe)我们也在以这(zhè)样的(de)速度在穿越着暗(àn)物质流，这个过程中会产生(shēng)相应的(de)振荡，同时地球又(yòu)以(yǐ)30公(gōng)里/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕太阳进行(xíng)旋转。所以(yǐ)有(yǒu)半年的时(shí)间(jiān)，地球围绕太阳的方向与太阳环(huán)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(fèn)的时候，地球与太阳的(de)方向正好达到(dào)完全一致，这是理论上(shàng)地球穿(chuān)越暗物质流(liú)最快的时段。而在11月份(fèn)，又恰好达到了最(zuì)慢值(zhí)。尽(jǐn)管(guǎn)在(zài)实(shí)际的情况中，太阳(yáng)系(xì)相(xiāng)对银河系(xì)的平面呈现(xiàn)了60度的(de)倾(qīng)斜，但是这并不影响这个(gè)理论(lùn)的(de)有效性。

因此科(kē)学家认为这可(kě)以用来解释，研究人员们(men)所观测到(dào)的周期性(xìng)信号。当(dāng)然也可能有(yǒu)其(qí)他的情况，造(zào)成这种年(nián)度(dù)周期(qī)信号的差异也可能(néng)是温度(dù)、湿(shī)度、土壤中的水(shuǐ)分、高(gāo)山上的(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(kē)学家们又在(zài)南半(bàn)球建(jiàn)立(lì)了一个(gè)几乎相同的实验室，这里(lǐ)的(de)季节与之前的实验室正(zhèng)好相反，而(ér)在这里，地球(qiú)穿(chuān)过暗物质流的(de)运(yùn)动特(tè)征(zhēng)和第一(yī)个实验室是一样的。

因(yīn)此，如果(guǒ)在(zài)这里可以得到相(xiāng)同的(de)信号，就可以(yǐ)成(chéng)为(wèi)暗物(wù)质(zhì)所存在(zài)的非常有力的证据了。但是由于这个实验室刚刚建成(chéng)不久，所以截至目(mù)前还无(wú)法提(tí)供(gōng)相应(yīng)的数(shù)据(jù)支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台(tái)新的望远镜，这(zhè)台太(tài)空(kōng)望远镜叫做(zuò)“南希格雷斯罗(luó)曼”，它的(de)主镜大小跟哈勃望远镜相同(tóng)，但它(tā)的宽视场仪器提供的视野是哈勃(bó)红外仪器的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太(tài)空望远镜(jìng)其(qí)中一个关键的用途(tú)就(jiù)是探(tàn)索暗物质(zhì)背后(hòu)的奥秘，对于探测的(de)结果，我(wǒ)们只(zhǐ)能拭目以待(dài)了。费米实验室粒子天体物理中心的(de)科学(xué)家(jiā)丹琥珀和(hé)贾森斯(sī)特芬研(yán)究发现，如(rú)果暗物质存在，它们极有可能拥有另一种神秘的效(xiào)应，这(zhè)种暗物质效应(yīng)，会支(zhī)持(chí)宇宙当中生命的(de)诞(dàn)生，或者说是生命进化的一个重要因素。拿破仑法典的意义和基本原则是什么，拿破仑法典的意义和基本原则有哪些

如果这一理论得到进一步的证实(shí)，那么遍(biàn)布(bù)宇(yǔ)宙(zhòu)当中的暗物质(zhì)会(huì)不会意(yì)味着人类并不孤单呢？或(huò)许在宇宙当(dāng)中某个角落的行星上，暗物质正在通过这样(yàng)的效应创造生(shēng)命。当然(rán)，这些推论的大前提是要先找到暗(àn)物质存(cún)在(zài)的(de)实际证据。那么(me)小伙伴们(men)，你们觉(jué)得暗物质到(dào)底存(cún)不(bù)存在呢？喜(xǐ)欢请(qǐng)点(diǎn)赞，你(nǐ)的支持是我更新(xīn)的动(dòng)力！

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