宇宙(zhòu)是“人为制造”的？为何会存在科学无法解释(shì)的“暗物质”？暗物质又究(jiū)竟是(shì)什么？人类为了寻找暗物质存在的证(zhèng)据(jù)，科(kē)学家们(men)在(zài)过去的几十年当(dāng)中进行(xíng)了超(chāo)过50次的(de)长期实验(yàn)，但(dàn)是却没有发现(xiàn)任(rèn)何的有效证据(jù)。除了(le)一个地方，在1687年(nián)出版的自然哲学(xué)数(shù)学原理一书中，埃萨克(kè)牛顿发表了万有引力定律，它(tā)揭示(shì)了宇宙中天体(tǐ)运动的规律(lǜ)。往后的几百(bǎi)年来，当天文学家们发现某(mǒu)些天体运(yùn)行轨道出(chū)现(xiàn)异常，不符(fú)合万有引力(lì)定(dìng)律(lǜ)的(de)时(shí)候，他(tā)们就(jiù)会知道，周围一定有未知的天体(tǐ)通过引(yǐn)力在摄动它的轨道(dào)。比如在1846年，奥本勒维耶(yé)就通过天王星运(yùn)行轨道的异常，推(tuī)算并且发(fā)现了海王星(xīng)的存在(zài)。另外，哈(hā)雷彗星(xīng)、冥王星的发现都是应用万(wàn)有引(yǐn)力定律所(suǒ)取得(dé)重大(dà)天(tiān)文(wén)成(chéng)就的例子。但是这些发现(xiàn)都是在恒星系(xì)统的尺(chǐ)度当中，可当(dāng)我们(men)上(shàng)升(shēng)到星系(xì)或者是(shì)星团(tuán)的尺度，事(shì)情就开始变得诡异(yì)了(le)。

1933年，瑞士的物理学家弗(fú)里茨兹威基正在研究和测(cè)量后(hòu)发星系(xì)团的质(zhì)量(liàng)。这(zhè)是一个(gè)由数千个星系所组成的巨(jù)大星系(xì)团，这些星系被引力束缚在一起。测(cè)量(liàng)星系团(tuán)的质量(liàng)一般会使用到两种方(fāng)法，当两种方(fāng)法结果一致，就可以(yǐ)确定其质量的范围。

第一种(zhǒng)是获(huò)得其"光度学的质量"，需要的(de)数据是测量各个星(xīng)系(xì)的光度。

第二种是动力学(xué)质量的计算，是(shì)利用光谱(pǔ)红(hóng)移测量(liàng)星系团中(zhōng)的各个星系相对于星系团的运动速度。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当测量结果出(chū)来之(zhī)后，兹(zī)威(wēi)基彻底懵了，“动力学质量”竟然(rán)是“光度学质量”的400倍。这意味着，后(hòu)发座星(xīng)系团有(yǒu)99%的质量消失了，或者说这99%的质量并(bìng)不(bù)以可见光(guāng)的(de)形(xíng)式所存在，我(wǒ)们无(wú)法看到(dào)。最诡异的是，在测(cè)量速度的过程中，兹(zī)威基发现星(xīng)系(xì)团中很(hěn)多星系的(de)速度比理论(lùn)上要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅(jǐn)靠这些(xiē)可见星系的质量所产生的引力是无法(fǎ)将它(tā)们束缚在星系团(tuán)内(nèi)的，它们早就应该被抛出(chū)星系团之外(wài)了，除非(fēi)有一种神秘的力量在起作用，这种力量来源于某种隐形(xíng)的(de)物质。

据此，兹维(wéi)基提出了这样部分不可见的暗(àn)质，它(tā)不发散(sàn)光、吸光、反射光，但是它们(men)却占据着宇宙中绝大部分(fēn)的质(zhì)量。只是(shì)当时的(de)人(rén)们对这样的一种说法不屑(xiè)一(yī)顾。

直到(dào)40年之后(hòu)，“暗物质”这个(gè)词才再一次出现。天文学(xué)家维拉鲁宾和(hé)肯特福(fú)特在(zài)观测仙女座星系中的恒星运动。理论(lùn)上来说，距离中心越(yuè)远的恒星在(zài)其轨道上的运行速度就会(huì)越慢(màn)。但是他们观测(cè)的(de)结果却让人感到(dào)不可思议。

随着与中心距离的增加，恒(héng)星的(de)旋转速(sù)度几乎保持(chí)不变(biàn)。可(kě)是(shì)根据(jù)牛(niú)顿的万有引力定律，在星系(xì)当中(zhōng)如果没有(yǒu)足够大的质量来吸引(yǐn)它们(men)，这些(xiē)外围的恒星早就被甩到宇(yǔ)宙当中了。基于这种现象，科学家(jiā)们会(huì)使用一种相对标准的(de)方(fāng)法(fǎ)来(lái)解(jiě)释暗物质的(de)存在，这(zhè)种(zhǒng)方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轴上(shàng)气体的旋转(zhuǎn)速度。如(rú)果(guǒ)出现异常的结(jié)果，就认为是由(yóu)暗物质(zhì)的力(lì)量进入其中。

于是科学家们(men)通过射电(diàn)望远镜测量了距离星(xīng)系中心更远距离的氢元素，发现它(tā)们的旋转速(sù)度并不(bù)符合牛顿的(de)力学定律。我们的(de)太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阳(yáng)系也(yě)不例外，太阳系位于银河系的第三悬臂(bì)之上，距(jù)离银河(hé)系中心2.6万光年(nián)，根据万有引力定律进行计算(suàn)，太阳系的(de)运行速度应该(gāi)是160千(qiān)米/秒(miǎo)，但实际上，太(tài)阳(yáng)系(xì)正在以(yǐ)220千(qiān)米/秒的速度围绕(rào)银河系旋转，这个实(shí)际速度(dù)远(yuǎn)远大于理论(lùn)速度(dù)，那么(me)产生以(yǐ)上这种向心(xīn)加速度的原因很可(kě)能(néng)就是存在(zài)着一种(zhǒng)我(wǒ)们(men)看不到的物(wù)质，是这些暗物质(zhì)的(de)引力效(xiào)应将(jiāng)星(xīng)系聚集在了一起。

也是从(cóng)这(zhè)时开始，越(yuè)来越多的研(yán)究人员开始相信(xìn)暗物质的存在。科学家根据星(xīng)系外(wài)恒星(xīng)轨(guǐ)道的速度(dù)，估算(suàn)在星系(xì)当中(zhōng)暗物质的(de)质量占(zhàn)整个星系质量的(de)85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯一(yī)可以解释这(zhè)个现象的原因(yīn)。在一项新的研(yán)究当(dāng)中(zhōng)，科学(xué)家们发现(xiàn)，几乎没有(yǒu)引力效应的遥远恒(héng)星(xīng)之间(jiān)，也(yě)会(huì)出现速(sù)度上的微小差异(yì)。另(lìng)外，天文学(xué)家(jiā)还发现了一个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球(qiú)大(dà)约2.5亿光年，大小和银河系不多，但(dàn)是星(xīng)系当中(zhōng)存在的恒星数量却只(zhǐ)有银河系的千分(fēn)之(zhī)一(yī)。

所以在理论上，该星系必须(xū)存在暗物质，否则就(jiù)会分崩离析。但是科学家们(men)使用最(zuì)先(xiān)进(jìn)的望远镜对其(qí)进行(xíng)了40个小时(shí)的详细测(cè)量(liàng)之(zhī)后，发现星系(xì)中的恒星运动是可以用正(zhèng)常的(de)物质和(hé)力(lì)学定律(lǜ)来(lái)解(jiě)释的(de)。那么又有人提出，也许(xǔ)该星系(xì)的暗物质(zhì)，已经被附近的(de)另一(yī)个大星(xīng)系剥(bō)离了。奇怪的是，它(tā)的附近没有任(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rèn)何星系存(cún)在。造成这(zhè)些现象的除(chú)了暗物质(zhì)的假说之外，另一种可能就是(shì)人类对引力的(de)理解还(hái)不(bù)够(gòu)全面，引力(lì)很可能在不(bù)同(tóng)尺度空间(jiān)中的工作方式是不同的，这意(yì)味着在(zài)行星系尺度(dù)中(zhōng)的(de)天体(tǐ)会沿着它们的轨道，按照我们所(suǒ)理解的(de)方式运动。但(dàn)是上(shàng)升到(dào)星系和星团(tuán)的尺度，引力(lì)之间的相(xiāng)互作(zuò)用则是(shì)不(bù)同(tóng)的(de)方式。对于在(zài)星(xīng)系团之间(jiān)的(de)相互作用，科学(xué)家还引入了外(wài)部场效应的(de)概念，指(zhǐ)的是(shì)在数百万(wàn)光年的规模(mó)上，巨大(dà)的质量之间会(huì)产生对彼此特殊的效(xiào)果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要对现在(zài)的物理(lǐ)定律进行修正(zhèng)，这些发现也让很多人(rén)认(rèn)为(wèi)暗(àn)物质假说(shuō)理论(lùn)就此终(zhōng)结。但是在宇宙当中还有关于暗物质存(cún)在的其他的(de)理论证(zhèng)据，这些理(lǐ)论证(zhèng)据是蒙(méng)德理(lǐ)论所没法解释的“引力透(tòu)镜”。

径向距离(lí)为37亿(yì)光年的子弹星(xīng)系团，由两个(gè)碰撞(zhuàng)的星系团所组(zǔ)成，类似(shì)这样的(de)星团(tuán)，它们大部分的普(pǔ)通质量都(dōu)在(zài)星系(xì)的(de)气体(tǐ)当中。当星(xīng)团以1000万公里(lǐ)/小时(shí)发生碰撞的(de)时候，星际气体的相互作用就(jiù)会导致温度(dù)的急剧升高，速度大幅降低(dī)。所以在理论上，在碰(pèng)撞之后，子弹星系团大部分的(de)质量将位于所有这(zhè)些气体(tǐ)所在的(de)中(zhōng)间区(qū)域。那么我们通(tōng)过什么(me)来验证(zhèng)它的(de)质量区(qū)域到底是不是集中在中间呢？前(qián)不(bù)久，詹姆斯韦伯太空望远镜(jìng)传回了宇(yǔ)宙当中第(dì)一张全彩的高清(qīng)照片，在照片中我们可以明(míng)显地看到很多星系似(shì)乎被拉伸产生了巨大(dà)的形(xíng)变。其(qí)实这些星系(xì)本身并不(bù)是(shì)真的被扭曲了，也(yě)不(bù)是韦伯望远镜出(chū)了什么问题，而是(shì)这样极遥远的天体和我们地球上的观测(cè)者之间。被一个质量超级巨大的天(tiān)体遮挡，这个超大质量的东西的(de)引力，会使身后更遥远星系的光(guāng)都(dōu)发生了扭(niǔ)曲。这个现象(xiàng)就是引力透镜效(xiào)应。这(zhè)个巨(jù)大的天体(tǐ)可(kě)能是超大(dà)质(zhì)量的黑洞或者(zhě)是暗物(wù)质。

所以当人们对子弹(dàn)星系团观测的时(shí)候，发现它的大质量区域并不(bù)是在中间，而(ér)是在两侧。所以最(zuì)好的解释(shì)方法就是(shì)当星团发生全部的碰撞时，可(kě)被观测到的质量(liàng)气体被卡(kǎ)在了中间，暗物(wù)质则直接(jiē)通过(guò)了这个区(qū)域，并(bìng)在两(liǎng)边形成了引力透镜。对子弹星(xīng)系团的(de)引(yǐn)力(lì)透镜研究也被认为是(shì)暗物(wù)质(zhì)存(cún)在(zài)的迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还有来自(zì)宇宙当中最古(gǔ)老(lǎo)的光(guāng)。从宇宙大(dà)爆炸开始(shǐ)，38万年之后，可见光终于可以(yǐ)畅(chàng)通(tōng)无阻地穿越在宇宙(zhòu)当(dāng)中了。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙(zhòu)空间背景上留下了各相同性的微波辐射。其中红(hóng)色的部分表示温(wēn)度较(jiào)高的区域(yù)，蓝色则表示相对较冷的区域(yù)，但(dàn)实(shí)际上它们之(zhī)间的温差只有万(wàn)分(fēn)之一。

科学家们通过对前景背景分离后的二(èr)值(zhí)图像进行连通域提取和(hé)标记之后(hòu)发现，如(rú)果宇(yǔ)宙当中(zhōng)没(méi)有暗物质(zhì)，图形看起来不应该是(shì)这样的，而(ér)随着暗(àn)物质的增(zēng)加，一些峰值(zhí)的幅(fú)度会(huì)减小，才变得(dé)看起来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背(bèi)景辐射的测量值(zhí)，我们需(xū)要的暗物质(zhì)大约是普通物(wù)质(zhì)的(de)5倍。这个数字与解释星系(xì)当中(zhōng)恒星运动所需要的暗物质(zhì)比例是一致的。这就意味着。

用了(le)一个简单的理论框架，就很好地解释了很多不同的观(guān)测结果(guǒ)。而暗物(wù)质(zhì)的本质就是宇宙当(dāng)中存在(zài)着某种类型的粒子(zi)，它(tā)们(men)不参与任(rèn)何其他(tā)的电磁作用，只通过(guò)引力来相互作用(yòng)。所以如果能够找(zhǎo)到这种(zhǒng)粒(lì)子的存在，就(jiù)相(xiāng)当于找到(dào)了暗物质存在的(de)实(shí)际(jì)证据(jù)。这种(zhǒng)粒(lì)子到(dào)底(dǐ)是(shì)什么？科(kē)学家们已经提出(chū)了数十(shí)种的假想目标(biāo)，而要寻找这些不同的目标(biāo)粒子所需要的实验(yàn)方式也不相(xiāng)同。在过去的(de)几(jǐ)十年当中，人类为(wèi)了寻找这些看(kàn)不见、摸不到，几乎不会与(yǔ)常规物质相互作用的“暗物质”，科学(xué)家们(men)已经(jīng)进行了超过50次的实验(yàn)，却没有任何实(shí)质(zhì)性的发现(xiàn)，除(chú)了(le)一个地(dì)方，意大利的格兰萨索山(shān)，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山下1400米处的地下(xià)矿井当中，藏着(zhe)地球上最大的地(dì)学实验室(shì)，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高的(de)探测器(qì)，一直致力于寻找暗物(wù)质粒子的周期性震荡(dàng)。

自1997年以来(lái)，这里的科学家声称观(guān)测到(dào)了某种信号。经过了(le)20多(duō)年的(de)数据收集，人们发现了一个(gè)有(yǒu)趣的(de)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(jiàng)到最低，而且在20年当中每年都是一样。一(yī)些科学家认(rèn)为(wèi)这可能是人(rén)类发现暗物(wù)质的第一个直接证据(jù)。

但是为什么暗物质(zhì)会产(chǎn)生周期性(xìng)的年度信(xìn)号(hào)呢？刚才我们讲了太(tài)阳系正在以220公(gōng)里(lǐ)/秒的速度围绕着银河系进行移动，那么如果暗(àn)物质存在宇宙当中，这意味着我们(men)也(yě)在以这样的速度(dù)在穿越着(zhe)暗物质流，这个过程(chéng)中会产(chǎn)生相(xiāng)应的振(zhèn)荡，同时地球又以30公里(lǐ)/秒的速度围(wéi)绕太(tài)阳进行旋(xuán)转。所以有(yǒu)半年的时(shí)间，地(dì)球围(wéi)绕太阳的(de)方(fāng)向与太阳环(huán)绕银河系的方(fāng)向是一(yī)致(zhì)的，而另外半年则与之相反。

而在6月份(fèn)的时候，地(dì)球与太阳(yáng)的方向(xiàng)正好达到(dào)完全一致(zhì)，这是理论上地(dì)球穿越暗物(wù)质(zhì)流最快的时(shí)段(duàn)。而在11月份，又恰好(hǎo)达到了最慢值。尽(jǐn)管(guǎn)在(zài)实际的情况中，太阳系(xì)相对(duì)银河系的平面呈现了60度的(de)倾斜，但是(shì)这并不影(yǐng)响这个理论的有效性。

因此科学家认为这可(kě)以用来解释，研(yán)究(jiū)人(rén)员(yuán)们所观测(cè)到的周期(qī)性信号。当(dāng)然也可能有其(qí)他的情况，造成这(zhè)种年度周期信号的差异也可能是温度(dù)、湿度、土壤中的水分、高山上的(de)积雪，甚至连意(yì)大利游客的数量(liàng)也符合这个周(zhōu)期的(de)规律。

所以，科学家们又在南半球建立了一个几(jǐ)乎相同的实验室，这里的(de)季节与之前(qián)的实验室(shì)正好相反，而在这里，地球穿过(guò)暗物质流的运动特(tè)征和第一(yī)个实验室(shì)是一样的。

因此，如(rú)果在这里可以得到相同的信号，就(jiù)可以成为暗物(wù)质(zhì)所(suǒ)存在的(de)非常有力的证据(jù)了。但是由于这个实验室(shì)刚刚(gāng)建(jiàn)成不(bù)久，所以截至目前还无(wú)法(fǎ)提(tí)供相(xiāng)应的数据支持(chí)。另(lìng)外，在2025年(nián)，NASA将会(huì)发射一台新(xīn)的(de)望远镜，这(zhè)台太空望(wàng)远镜叫(jiào)做“南希格雷斯罗(luó)曼”，它(tā)的主(zhǔ)镜大小跟(gēn)哈(hā)勃望(wàng)远镜相同(tóng)，但它的宽视场仪(yí)器提(tí)供的视野(yě)是哈勃(bó)红(hóng)外仪器的100倍。南希格(gé)雷(léi)斯罗(luó)曼太空(kōng)望远(yuǎn)镜其中一个(gè)关键的用途就是探索暗物质背后(hòu)的奥秘(mì)，对于探测的结(jié)果，我们(men)只能拭(shì)目(mù)以待了。费米(mǐ)实验室粒子天体物理中心的(de)科学家(jiā)丹(dān)琥珀(pò)和贾森斯特芬(fēn)研究发现，如果(guǒ)暗物(wù)质存在，它(tā)们极有可能(néng)拥有另一(yī)种(zhǒng)神秘的效应，这(zhè)种暗(àn)物质效应，会支持(chí)宇宙当中生(shēng)命的诞生，或者说是(shì)生(shēng)命进化的(de)一个重(zhòng)要因素。

如果这一理(lǐ)论得到(dào)进一步(bù)的证(zhèng)实，那么(me)遍布宇宙(zhòu)当中的暗物质会不会意味着人类并不孤单(dān)呢(ne)？或许在宇宙当中(zhōng)某(mǒu)个角落(luò)的行星上，暗物(wù)质正在通过这(zhè)样的效应创造生命。当然，这些推(tuī)论的大前提是要先找(zhǎo)到暗物质存在的实际证(zhèng)据。那么(me)小伙(huǒ)伴(bàn)们，你(nǐ)们觉得暗(àn)物质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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