宇宙是“人为制造”的？为何(hé)会(huì)存(cún)在科(kē)学无法(fǎ)解(jiě)释的(de)“暗(àn)物(wù)质”？暗物质(zhì)又究竟是什么？人类为了寻(xún)找暗物质存在的证据，科学家(jiā)们在(zài)过(guò)去的几十年当中进行了超过50次的长期(qī)实验，但是却没(méi)有发现任何的有效证据。除了一个地方(fāng)，在1687年(nián)出版(bǎn)的自然哲(zhé)学(xué)数学(xué)原理一书中(zhōng)，埃萨(sà)克牛(niú)顿发表了万有引力定律，它揭示了宇宙中天体运动的规律(lǜ)。往(wǎng)后的几百年(nián)来，当(dāng)天文学(xué)家们发(fā)现(xiàn)某些天体运(yùn)行轨道出现异(yì)常，不符合万(wàn)有引力定律的时(shí)候，他们就会知道，周围(wéi)一定(dìng)有未知的天体通(tōng)过引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通过天王(wáng)星运行轨道的(de)异常，推算并(bìng)且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的(de)发现都是应用万有引力定律所取得重大天(tiān)文成就(jiù)的例子(zi)。但是这(zhè)些发现都是在(zài)恒星(xīng)系(xì)统的(de)尺度当中，可当(dāng)我们上升(shēng)到星系或(huò)者是星团的(de)尺度，事情就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家弗里茨兹威(wēi)基正(zhèng)在(zài)研究和(hé)测(cè)量后(hòu)发星(xīng)系团(tuán)的质量。这是(shì)一(yī)个(gè)由数千个星(xīng)系所组成的巨大星系团，这(zhè)些星(xīng)系被引(yǐn)力束缚在一(yī)起。测量星系团(tuán)的质(zhì)量一般会使用到两种方(fāng)法，当两种方法结果一(yī)致，就可以确定其质量(liàng)的范围。

第一(yī)种是获得其"光度学(xué)的(de)质量"，需要的数据是测量各个星系的光(guāng)度。

第二种是动力学质量(liàng)的计算，是(shì)利(lì)用(yòng)光(guāng)谱红移(yí)测量(liàng)星系团中的各个星系相对于星系团的运动速(sù)度。当(dāng)测量结果出来之后(hòu)，兹(zī)威基彻(chè)底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着(zhe)，后发座(zuò)星系(xì)团有99%的质量(liàng)消失了，或者说(shuō)这(zhè)99%的质量(liàng)并不(bù)以可(kě)见光的形(xíng)式所存在，我们(men)无(wú)法看(kàn)到。最诡(guǐ)异的是，在测(cè)量速(sù)度(dù)的过(guò)程中，兹威(wēi)基(jī)发现星系团中很(hěn)多星(xīng)系的速度(dù)比理论上要快得多，按照牛顿的(de)运动学定律，仅靠这些可(kě)见星系的质量(liàng)所产生(shēng)的引力(lì)是无(wú)法(fǎ)将它们束(shù)缚在星(xīng)系团内的(de)，它们早就(jiù)应该被抛出星系团之(zhī)外了，除(chú)非有一种神秘的(de)力量在起作用，这(zhè)种力量来(lái)源(yuán)于(yú)某种隐形的物质。

据此，兹维基提出了这样部(bù)分(fēn)不可见的暗质，它(tā)不发散光、吸光、反射光，但是它们(men)却(què)占据着宇(yǔ)宙中绝大部(bù)分的质量。只是当时的人(rén)们对这样的(de)一种(zhǒng)说法(fǎ)不屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物(wù)质”这(zhè)个(gè)词才再一次出现。天文学家维拉鲁(lǔ)宾和肯(kěn)特福特(tè)在观(guān)测仙(xiān)女座(zuò)星系中的恒(héng)星运动。理论上(shàng)来说(shuō)，距离中心越远(yuǎn)的恒星(xīng)在其轨道上的运行速度就(jiù)会越慢。但是(shì)他们(men)观(guān)测的结(jié)果却(què)让人感到(dào)不可思议。

随(suí)着与中心距离的(de)增(zēng)加，恒星的旋转速(sù)度几乎保持不(bù)变。可(kě)是(shì)根据(jù)牛顿的万有引力定律，在星(xīng)系当中如果没有足够大的质量来吸引它(tā)们(men)，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当(dāng)中了。基于这种现象，科(kē)学家们会使(shǐ)用(yòng)一种相(xiāng)对标准的方(fāng)法(fǎ)来(lái)解释(shì)暗物质的存在，这种方法就是(shì)测量(liàng)星系(xì)当中气体在X轴上(shàng)距离星系中(zhōng)心的距离(lí)，以及在(zài)Y轴(zhóu)上气体的旋转速度。如(rú)果出现异常的(de)结果，就(jiù)认(rèn)为是由暗物质的力量进入其中。

于是科学家们通过射(shè)电望远镜测量了距(jù)离星系中心更远距(jù)离的氢元素(sù)，发现它们(men)的(de)旋转速度并(bìng)不符合牛顿的力学定(dìng)律。我们的太(tài)阳系也不例(lì)外，太阳系位于银(yín)河系(xì)的第三悬臂之上，距(jù)离银河系中(zhōng)心(xīn)2.6万(wàn)光年，根据万有引力(lì)定(dìng)律进行(xíng)计算(suàn)，太阳系的运行速(sù)度应该是(shì)160千(qiān)米/秒，但实际上(shàng)，太阳(yáng)系正在(zài)以220千米/秒的(de)速度围绕银河系旋(xuán)转(zhuǎn)，这个实际速度(dù)远远(yuǎn)大(dà)于理(lǐ)论(lùn)速度，那么产生以上这种向心(xīn)加速度的原因(yīn)很可能就(jiù)是存在着(zhe)一种我们看(kàn)不到的物质，是这些暗(àn)物质的引力(lì)效应将星系聚集(jí)在了一起(qǐ)。

也是从这时开始(shǐ)，越来越多的研究人员开始相信暗(àn)物质的存(cún)在(zài)。科学家根(gēn精彩演绎是什么意思解释，精彩演绎是啥意思)据星系外恒星轨道的速度，估算在星(xīng)系当中暗物质的质量占整个(gè)星(xīng)系质量的85%。但是，暗物质(zhì)并不是唯一可以(yǐ)解释这个(gè)现象的原因。在(zài)一项新的研究当中(zhōng)，科学家(jiā)们发现，几乎(hū)没(méi)有引力效应的遥远恒星之间，也(yě)会出现速度(dù)上的微小(xiǎo)差异。另外(wài)，天文(wén)学家还发现了一个反常(cháng)的(de)星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系(xì)距离(lí)地球大约2.5亿(yì)光年，大(dà)小和银河系(xì)不多，但是星(xīng)系当中存在的恒(héng)星(xīng)数量却只(zhǐ)有(yǒu)银河系(xì)的千分(fēn)之一。

所以在理论上，该星系必(bì)须存在暗物质，否则(zé)就会分崩离(lí)析。但是科(kē)学家们使用最先进的望(wàng)远镜对其进行了40个小时的详细测量(liàng)之后，发(fā)现(xiàn)星(xīng)系(xì)中的恒星运动是可以用(yòng)正常(cháng)的物质和力(lì)学定(dìng)律(lǜ)来(lái)解释的。那么又有人(rén)提出，也许该星(xīng)系的暗物质，已经被(bèi)附近的另一个大星系(xì)剥离(lí)了(le)。奇怪的(de)是，它的附近没有(yǒu)任何星系存(cún)在。造成这(zhè)些现象的除了(le)暗物质(zhì)的假(jiǎ)说之外，另一(yī)种可能就是人(rén)类对引力的理解还不(bù)够全(quán)面，引力很可能在不(bù)同尺度(dù)空间中的(de)工作方式是不同的(de)，这意味(wèi)着在(zài)行星系尺度中的(de)天(tiān)体会沿着它们的轨道，按照我(wǒ)们所理解的(de)方式(shì)运(yùn)动。但是(shì)上升(shēng)到星系和(hé)星团的尺度，引力之(zhī)间的相互作用则(zé)是不(bù)同的方(fāng)式。对于在星系团(tuán)之间的相(xiāng)互作用(yòng)，科学家(jiā)还引入了外(wài)部场(chǎng)效应的概念，指的是(shì)在数百万光年的规模上，巨大的质(zhì)量之间会(huì)产生对彼此(cǐ)特殊的(de)效(xiào)果，这个(gè)理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙(méng)德理(lǐ)论成立，这(zhè)意味着我们需(xū)要对(duì)现在的物理(lǐ)定律进行修正(zhèng)，这些发现也让很(hěn)多人认为(wèi)暗物质假说(shuō)理论就(jiù)此终结。但是在(zài)宇(yǔ)宙当中(zhōng)还有关于暗物质存在的(de)其他的理论(lùn)证据，这些理论证(zhèng)据是(shì)蒙德(dé)理论所没(méi)法解释的“引力透镜(jìng)”。

径向距(jù)离(lí)为37亿光年的(de)子(zi)弹星系团(tuán)，由两个碰撞的星系团所组(zǔ)成(chéng)，类似这样的(de)星(xīng)团，它们(men)大部分的普通质量都在星系的气(qì)体当中。当(dāng)星(xīng)团(tuán)以1000万公里/小时发(fā)生碰撞的时候，星际(jì)气体的相互作用就会导(dǎo)致温(wēn)度(dù)的急剧升高，速度大(dà)幅降低。所以在(zài)理论上，在碰撞之后，子(zi)弹星系(xì)团大部分的质量(liàng)将位于所有这些气体所在的中间(jiān)区域。那(nà)么我们通过(guò)什么来验证(zhèng)它的质量(liàng)区域到底是不(bù)是集中在中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯(bó)太(tài)空望(wàng)远(yuǎn)镜传回(huí)了宇宙(zhòu)当中(zhōng)第(dì)一(yī)张全彩的高清照片，在照片中我们可以明(míng)显地看到很多(duō)星系似乎(hū)被拉(lā)伸产(chǎn)生了巨大的形变。其(qí)实这(zhè)些星(xīng)系(xì)本身并不(bù)是真(zhēn)的被扭曲(qū)了，也不(bù)是韦伯望远(yuǎn)镜(jìng)出了什么问题，而是这(zhè)样极遥远的天体和我们地球(qiú)上的观(guān)测者之间。被一个(gè)质(zhì)量(liàng)超(chāo)级(jí)巨大(dà)的天体遮挡，这个超大质量的东西的(de)引力(lì)，会使身后更(gèng)遥远星系的光(guāng)都发生了扭曲。这个(gè)现象(xiàng)就是引(yǐn)力(lì)透镜(jìng)效应。这个巨大的(de)天(tiān)体可能(néng)是超(chāo)大质量的黑洞(dòng)或者是(shì)暗物质。

所以当人们对(duì)子弹星系团观测的时(shí)候，发(fā)现它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(shì)方(fāng)法就(jiù)是当星团发生全(quán)部的碰撞时(shí)，可被(bèi)观(guān)测到的质量(liàng)气(qì)体被卡在(zài)了(le)中(zhōng)间(jiān)，暗物质(zhì)则直接通过了这个区域，并(bìng)在两边形成(chéng)了(le)引(yǐn)力(lì)透镜。对子弹星系团的引力透镜(jìng)研究也被认为是暗物质存在的(de)迄(qì)今为(wèi)止最好的理论证据(jù)。

除此之外，还有来(lái)自宇宙(zhòu)当中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年(nián)之后，可(kě)见光终于可以畅通无阻(zǔ)地(dì)穿越在(zài)宇宙当中(zhōng)了。经过(guò)了130多亿年之后(hòu)，这些光在宇宙(zhòu)空间背(bèi)景上留下了(le)各相同(tóng)性的微波辐射。其(qí)中红(hóng)色(sè)的部分(fēn)表示温度较高的区域，蓝色(sè)则表示相对较冷的(de)区域(yù)，但实际上(shàng)它们之间的温差(chà)只有万分(fēn)之一。

科学家(jiā)们通(tōng)过对前(qián)景背景分离后的二值图像进行连通域提(tí)取和标记(jì)之后发现(xiàn)，如果宇宙(zhòu)当中(zhōng)没有暗物质，图形(xíng)看起来不应该(gāi)是这(zhè)样的，而随着暗物质(zhì)的增(zēng)加，一些峰值(zhí)的(de)幅度会(huì)减小，才变得看起(qǐ)来“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙微(wēi)波背(bèi)景辐射的(de)测量值，我们需要的暗物质大(dà)约是普通物质(zhì)的5倍。这个数字与解释星(xīng)系(xì)当中恒星(xīng)运动所需要(yào)的暗物质比例是一致的(de)。这就(jiù)意味着。

用了一个简单的理论框架，就(jiù)很好地解精彩演绎是什么意思解释，精彩演绎是啥意思释了很(hěn)多不同的观(guān)测结(jié)果(guǒ)。而暗物(wù)质(zhì)的本质就是宇宙当中存在着某(mǒu)种(zhǒng)类(lèi)型(xíng)的(de)粒(lì)子，它们不参(cān)与任何其他(tā)的电(diàn)磁作(zuò)用，只(zhǐ)通过引(yǐn)力来(lái)相(xiāng)互作用。所以如果能够找到这(zhè)种(zhǒng)粒子的存在，就相当于找(zhǎo)到了暗物质存在的实际(jì)证据。这种粒子到底是什么？科学(xué)家(jiā)们已经(jīng)提出了数十种的假(jiǎ)想目标(biāo)，而要寻(xún)找(zhǎo)这些不同的目标粒子所需要(yào)的实验方(fāng)式也(yě)不相同。在过去的几十年(nián)当中，人类为了(le)寻找这些看不见、摸不到(dào)，几乎不会与常规物(wù)质相(xiāng)互作用的(de)“暗物质(zhì)”，科学家们已经(jīng)进行了(le)超(chāo)过50次的实验，却没有(yǒu)任何实质性的发现，除了(le)一(yī)个(gè)地方，意大(dà)利的格兰萨(sà)索(suǒ)山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地(dì)下矿井当中，藏着地(dì)球上最(zuì)大的地学实(shí)验(yàn)室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼高的探(tàn)测器，一直致力于寻找(zhǎo)暗(àn)物质粒(lì)子的周期性震荡。

自(zì)1997年以来，这里的(de)科(kē)学家声称观测到了某种(zhǒng)信号。经过了20多年的数据收集，人们发现了(le)一个有趣(qù)的事情。探测率会在每(měi)年的6月份达到峰值，然后在11月降(jiàng)到(dào)最低，而且在20年当中每年(nián)都是一(yī)样(yàng)。一些(xiē)科(kē)学家认(rèn)为这可(kě)能是人类(lèi)发现暗物质(zhì)的(de)第一个直接(jiē)证据。

但(dàn)是为什(shén)么(me)暗物质会产(chǎn)生周(zhōu)期性的年度信(xìn)号呢？刚才我们讲了(le)太阳(yáng)系正在以(yǐ)220公里/秒的(de)速度(dù)围绕着银河系进行移动，那(nà)么如(rú)果暗物质存在宇宙当(dāng)中，这意(yì)味着我们也(yě)在以这样的(de)速度在穿越着暗物质流，这个过程(chéng)中会(huì)产生相应的振荡，同时地(dì)球又以30公里/秒(miǎo)的速度围绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有半年的时间(jiān)，地(dì)球围(wéi)绕太阳(yáng)的方向(xiàng)与太阳(yáng)环绕银河(hé)系的方(fāng)向是一致的，而(ér)另外半年(nián)则与之相反。

而在6月份(fèn)的时候，地球与太阳的方向正好(hǎo)达到完全一致，这是(shì)理(lǐ)论上地球穿(chuān)越暗物质流(liú)最(zuì)快的时段(duàn)。而在11月份，又恰(qià)好(hǎo)达到了(le)最(zuì)慢值。尽管在实际的情况中，太阳系相对银河(hé)系(xì)的(de)平面呈现了(le)60度的倾(qīng)斜，但是这并不影响这(zhè)个理论的有效性。

因此(cǐ)科学(xué)家认为这(zhè)可以用来解释，研(yán)究人员们所观测到的周期性信号。当然(rán)也(yě)可能有其他(tā)的情况，造成(chéng)这种年度周期(qī)信号的差异(yì)也可能是温度(dù)、湿度、土(tǔ)壤中(zhōng)的水(shuǐ)分、高山(shān)上的(de)积雪，甚至连意大利游客的数量也符(fú)合这(zhè)个周(zhōu)期(qī)的规律。

所以，科学家们(men)又在南半球建(jiàn)立了(le)一个几乎(hū)相同的实验室，这里的季节与(yǔ)之前的实验室正好相反(fǎn)，而在这里，地球穿过(guò)暗物质流的运动特征和第一(yī)个实验室是一样的。

因此，如果在这里(lǐ)可以得(dé)到相同的信号，就可以成为(wèi)暗物质(zhì)所存在的非(fēi)常(cháng)有力的(de)证据了。但(dàn)是由于这个实验(yàn)室刚刚建成不久(jiǔ)，所(suǒ)以截至(zhì)目前还无法(fǎ)提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射(shè)一台新的望远镜，这台太空(kōng)望远镜叫做“南希格雷斯罗(luó)曼”，它的主镜(jìng)大小跟哈(hā)勃望远镜(jìng)相同(tóng)，但它(tā)的宽视场仪器提供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键(jiàn)的用途就是探索暗物质背后(hòu)的奥秘，对于探测的结果，我(wǒ)们只能拭目(mù)以待了。费(fèi)米实验室粒子(zi)天体物理中心的科学家丹(dān)琥(hǔ)珀和(hé)贾(jiǎ)森(sēn)斯特芬研(yán)究(jiū)发现，如果暗物质存(cún)在(zài)，它们(men)极(jí)有可能拥(yōng)有另一种神秘的效(xiào)应，这种暗物(wù)质(zhì)效应(yīng)，会支持(chí)宇宙当中生命(mìng)的诞(dàn)生，或者说是生命进化的一个重(zhòng)要因素(sù)。

如果(guǒ)这一理论(lùn)得(dé)到进一步的(de)证(zhèng)实，那么(me)遍布宇(yǔ)宙当中(zhōng)的(de)暗物质会不会意味着人类并不(bù)孤单呢？或许在宇(yǔ)宙(zhòu)当中某个角落的行星上，暗物质(zhì)正在通过这样的效应(yīng)创造(zào)生(shēng)命。当然，这些推论的大前提是要先找(zhǎo)到暗物质存在的实际证据。那么(me)小伙(huǒ)伴们，你们觉得(dé)暗(àn)物质(zhì)到(dào)底存不存(cún)在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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