宇宙是(shì)“人为制造”的(de)？为(wèi)何会存(cún)在(zài)科学无(wú)法解释的“暗物(wù)质(zhì)”？暗物质又究竟是(shì)什(shén)么？人类(lèi)为了寻找(zhǎo)暗物质存在的证据，科学(xué)家们在过去(qù)的几十年当(dāng)中进行(xíng)了超(chāo)过(guò)50次的(de)长期实验，但是(shì)却(què)没有发现(xiàn)任何的有效证据(jù)。除了一个地(dì)方，在1687年出版的(de)自(zì)然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙中天体运动的规律(lǜ)。往后(hòu)的几(jǐ)百年来，当(dāng)天文学(xué)家们发现某些(xiē)天体运(yùn)行轨道出现(xiàn)异(yì)常，不符(fú)合万有引力定律的时候，他们就会知(zhī)道，周围一定有未知(zhī)的天体通过引力在摄动(dòng)它的轨(guǐ)道。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过天王星运行轨道的(de)异常(cháng)，推算并且发现了(le)海王星的(de)存在(zài)。另外(wài)，哈雷彗星(xīng)、冥王星(xīng)的(de)发现(xiàn)都是应用万(wàn)有引力(lì)定律所(suǒ)取得重大天文(wén)成就的例子。但是这些发(fā)现都是在恒星系统的(de)尺度当中，可当(dāng)我(wǒ)们上升到星系或者是星(xīng)团的尺度，事情就开始(shǐ)变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家弗里茨兹威基正在研究和测量后发(fā)星系团的质(zhì)量。这是(shì)一个(gè)由(yóu)数千(qiān)个星系所组成(chéng)的(de)巨(jù)大星(xīng)系团(tuán)，这些(xiē)星系被引力束缚在一起。测量星系团的质量一般(bān)会使用到两种方法(fǎ)，当两种方法结果一致(zhì)，就(jiù)可以确(què)定(dìng)其质量(liàng)的范(fàn)围。

第一种是获得其"光度(dù)学的质量(liàng)"，需要的数据是测量各个星(xīng)系(xì)的(de)光(guāng)度。

第二种是动力学质(zhì)量(liàng)的计算，是利(lì)用光(guāng)谱红移(yí)测量星系团中的各个星系相对于星系团的运(yùn)动速度。当测(cè)量结果(guǒ)出来(lái)之后，兹威基彻底懵了，“动力学(xué)质(zhì)量(liàng)”竟(jìng)然是“光度(dù)学质量”的400倍。这意味(wèi)着，后发座(zuò)星系团有99%的质(zhì)量消失了(le)，或(huò)者(zhě)说(shuō)这99%的质量(liàng)并不以可见(jiàn)光(guāng)的形式所(suǒ)存在，我(wǒ)们(men)无法看到。最(zuì)诡异的(de)是(shì)，在测量速度(dù)的过程中，兹(zī)威基发(fā)现星系(xì)团中(zhōng)很多(duō)星系的速度比理论上要(yào)快得多，按照牛顿(dùn)的运动学定律，仅靠这(zhè)些可见星系的(de)质量所产(chǎn)生的引力是无(wú)法(fǎ)将它们束(shù)缚在星系团(tuán)内的，它(tā)们早就应该被(bèi)抛出星系(xì)团之(zhī)外了，除非有一种(zhǒng)神秘的力量在起作用(yòng)，这种力量来源于某种隐形的物质(zhì)。

据此，兹维(wéi)基提出(chū)了这样部分不可见(jiàn)的暗质(zhì)，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇宙(zhòu)中绝大部分的质(zhì)量。只是当时(shí)的人们对这样的一(yī)种(zhǒng)说法不屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗(àn)物(wù)质”这(zhè)个词才再一次出现。天(tiān)文学家维(wéi)拉鲁宾和肯特福特在观测(cè)仙(xiān)女(nǚ)座星(xīng)系中的恒星运(yùn)动。理论上来说，距离中心越远(yuǎn)的恒星(xīng)在(zài)其轨道上(shàng)的运行速度就会越慢。但是他们观测(cè)的结果却让人感到不可(kě)思(sī)议。

随着与中心距离的增加(jiā)，恒星的旋(xuán)转速度(dù)几乎保持不变(biàn)。可是根据牛顿的万有引力定律，在星系当(dāng)中(zhōng)如果没有足够(gòu)大的(de)质量来吸引它们，这(zhè)些外围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基于这(zhè)种(zhǒng)现象，科学家们会使(shǐ)用一种相对标准的方法来(lái)解释暗物质(zhì)的存(cún)在，这种(zhǒng)方法(fǎ)就是测(cè)量星系(xì)当中气体(tǐ)在X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常的结果，就认为是由暗物质(zhì)的力量(liàng)进入其中。

于是科(kē)学(xué)家们通过(guò)射电望远(yuǎn)镜测量(liàng)了距离星系中(zhōng)心更远距离的氢元素，发现它们(men)的旋转速度并不(bù)符合牛顿(dùn)的力学定律。我们的太阳系也不例外，太阳(yáng)系位于银河系的(de)第三悬臂(bì)之上，距(jù)离银河系中心2.6万光(guāng)年(nián)，根(gēn)据万有引(yǐn)力(lì)定律(lǜ)进行计算，太阳系(xì)的运行速度(dù)应该是160千米/秒，但实际(jì)上(shàng)，太阳系正在以220千(qiān)米(mǐ)/秒的速度围绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实际速(sù)度远(yuǎn)远大于(yú)理论(lùn)速度，那么产生以上这种向(xiàng)心加(jiā)速度的(de)原因(yīn)很可能(néng)就是(shì)存在着一种我们看不到的物(wù)质，是这些暗物(wù)质的(de)引力效应将(jiāng)星系聚集在了一起。

也是从这时开始(shǐ)，越来越多的研究人(rén)员(yuán)开始相信暗物质的存在。科学(xué)家根据星系外恒星轨道的速度，估算在(zài)星系当中暗物质的(de)质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不(bù)是(shì)唯(wéi)一(yī)可以解释这个现象(xiàng)的原因。在一项(xiàng)新的研(yán)究当中，科学家们发现，几(jǐ)乎(hū)没有引力效应的遥远(yuǎn)恒星(xīng)之(zhī)间，也会出现速度上的微小(xiǎo)差(chà)异。另外，天文学(xué)家还发现了一个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距离地(dì)球(qiú)大(dà)约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河系不(bù)多，但是星系当(dāng)中存在的恒星数量却只有(yǒu)银河系的千分(fēn)之一。

所以在理论上，该星(xīng)系必须存在暗物质(zhì)，否则(zé)就(jiù)会分崩离(lí)析(xī)。但(dàn)是(shì)科学家们(men)使用最先进(jìn)的望(wàng)远镜对其进行了40个小时的详细测量(liàng)之后，发现星系中的恒星运动是可以用正常的物(wù)质和力学定律来(lái)解释的。那么又有人提出，也许该(gāi)星系(xì)的暗(àn)物质(zhì)，已经(jīng)被(bèi)附近的另一个大星系剥离了。奇怪的是(shì)，它(tā)的(de)附近没有任何星系存在。造(zào)成这些现象(xiàng)的(de)除了(le)暗物质的假说之外，另一种可能(néng)就(jiù)是人类对引力(lì)的理解还不(bù)够(gòu)全面，引力很可能在不同尺度空间中的工作方式是不同(tóng)的，这意味着在行星系尺(chǐ)度中的天体会沿着它们的轨道，按(àn)照(zhào)我们所理解的方(fāng)式运动。但是上升到星系和星团的尺度，引力(lì)之(zhī)间的相互作用则是不同(tóng)的方式。对于(yú)在星系团之间的相互作用(yòng)，科学家还引入了外部场效应(yīng)的概念，指的是在数百万光年的规模上，巨大的质量之间会产(chǎn)生对彼此(cǐ)特殊(shū)的(de)效(xiào)果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德(dé)理论成立，这意味着我们需要对现在(zài)的物(wù)理定律进行(xíng)修(xiū)正，这些发现也让很多人认为暗物质假说理论就此终(zhōng)结。但是在宇宙当中(zhōng)还有关于暗物(wù)质存在(zài)的(de)其他(tā)的理论(lùn)证据，这些理论(lùn)证据是蒙德理论所没(méi)法(fǎ)解释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距离(lí)为37亿光年的子弹星系团，由两个碰(pèng)撞的(de)星(xīng)系团所组成(chéng)，类似这(zhè)样的星团，它们大(dà)部分的普(pǔ)通质量(liàng)都(dōu)在星系的气体当中。当星团(tuán)以(yǐ)1000万公里(lǐ)/小时发生碰撞的时候，星际气体的相互作用就(jiù)会导致温度的急剧(jù)升(shēng)高，速度(dù)大幅降(jiàng)低。所(suǒ)以在(zài)理论(lùn)上，在碰撞之后(hòu)，子弹星系团大部分(fēn)的质量将位于所有这些(xiē)气体所在的中(zhōng)间区域。那么我们通过什(shén)么(me)来验证它的质量区域到底是不是集(jí)中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯(sī)韦伯太空(kōng)望远镜传回了宇宙(zhòu)当中(zhōng)第一张全彩的高清照片，在照片中我(wǒ)们(men)可以明显地看到很(hěn)多星系似乎(hū)被拉伸产生了巨大的形变(biàn)。其实这些星系本身并(bìng)不(bù)是真的被扭曲了，也不是韦伯(bó)望远镜出了什么问题，而是这样极(jí)遥远的天体和(hé)我们地球上的观测者之间。被(bèi)一个(gè)质(zhì)量(liàng)超级巨大的(de)天体遮挡，这个超大质量(liàng)的东(dōng)西的引力(lì)，会使身后更遥远(yuǎn)星(xīng)系(xì)的光都发生了扭曲(qū)。这个现象就是引力(lì)透镜效应。这(zhè)个巨大(dà)的天体可能是超大(dà)质量(liàng)的(de)黑洞或者是暗物质。

所(suǒ)以当人们对子弹(dàn)星系团(tuán)观测的时候，发现它的大质(zhì)量(liàng)区域并不是在中(zhōng)间，而是(shì)在两侧。所以最(zuì)好的解释方法就(jiù)是(shì)当星团发生全部的碰撞(zhuàng)时(shí)，可被观测到(dào)的(de)质(zhì)量气体被卡在了中(zhōng)间(jiān)，暗物质则(zé)直(zhí)接(jiē)通过了这个区域(yù)，并在两边形成(chéng)了引力透镜。对子(zi)弹(dàn)星系团的(de)引力(lì)透(tòu)镜(jìng)研究(jiū)也被认为(wèi)是暗物质存(cún)在(zài)的(de)迄今为止(zhǐ)最好(hǎo)的(de)理论证据。

除此之(zhī)外(wài)，还有来(lái)自(zì)宇(yǔ)宙当中最古(gǔ)老(lǎo)的光。从(cóng)宇(yǔ)宙大(dà)爆(bào)炸开始(shǐ)，38万年(nián)之后，可见光终(zhōng)于可以畅(chàng)通无阻地穿越在宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。经过了130多亿年之后，这些光在(zài)宇宙(zhòu)空间背景(jǐng)上留下了(le)各(gè)相同性的微波辐射。其中红(hóng)色(sè)的部分(fēn)表示温度较高的区域，蓝色(sè)则表示相(xiāng)对较冷的区域，但实际(jì)上它们之间的温差只有(yǒu)万分之一。

科学家们通过对前景(jǐng)背景(jǐng)分离后的(de)二值图(tú)像进行连通域提取和标记之后发(fā)现，如果宇宙当中(zhōng)没有暗(àn)物质，图形(xíng)看起(qǐ)来不应该是这样的，而(ér)随着暗物质(zhì)的(de)增加，一些峰值(zhí)的(de)幅度会减小(xiǎo)，才(cái)变得(dé)看起(qǐ)来(lái)“和(hé)谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测量值(zhí)，我们(men)需要的暗物质大约是普通物质的5倍。这个数字与解释星系当中(zhōng)恒(héng)星运(yùn)动所需要(yào)的(de)暗物质比例是一致的。这(zhè)就意味着。

用(yòng)了一个简单的理论框架，就很(hěn)好地(dì)解释(shì)了(le)很多不同的观测结(jié)果。而暗物(wù)质的本(běn)质就(jiù)是宇(yǔ)宙当中存(cún)在着某种(zhǒng)类型的(de)粒子，它们不参与任何其他的电磁(cí)作(zuò)用，只(zhǐ)通过(guò)引(yǐn)力来相互作用(yòng)。所以如果能够找到这种粒子(zi)的存在，就相当于找(zhǎo)到了暗物质存在的(de)实际证据。这种粒子到(dào)底是什么？科学家们已经(jīng)提出了数十种的(de)假想目标，而要寻找这些不同(tóng)的目标粒子所需要的(de)实验(yàn)方(fāng)式也不相同。在过去的几(jǐ)十年当中，人(rén)类为了(le)寻找这(zhè)些看不见(jiàn)、摸不到(dào)，几乎不会与常规物质相互作用(yòng)的“暗物质”，科学家们已经进(jìn)行了超过50次的实(shí)验，却没(méi)有任何实(shí)质性(xìng)的发(fā)现，除(chú)了一个地方，意大利的格兰萨索山，隶坏垣是什么意思啊，破屋坏垣适合装修吗属(shǔ)于(yú)阿尔卑斯(sī)山(shān)脉。

在山下(xià)1400米处(chù)的地下矿井当中，藏着地球上最大的地学实验(yàn)室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼高(gāo)的探测器，一(yī)直(zhí)致力于寻找暗物质(zhì)粒子的(de)周(zhōu)期性(xìng)震荡(dàng)。

自1997年(nián)以来，这里的科(kē)学家(jiā)声称(chēng)观测到了某种信号。经过了20多年的数据(jù)收(shōu)集(jí)，人们发现了一个有趣的事情。探测率(lǜ)会在每年的6月份(fèn)达到(dào)峰值，然后在11月降到最低，而(ér)且在(zài)20年当(dāng)中(zhōng)每年(nián)都是一样。一(yī)些科学家认为(wèi)这可(kě)能是人类(lèi)发现暗物质(zhì)的第一个直接证据。

但是为什(shén)么暗(àn)物质(zhì)会产(chǎn)生周期(qī)性(xìng)的年(nián)度信号呢？刚才我们讲了太(tài)阳(yáng)系正在以220公里/秒的速度(dù)围绕着银河(hé)系(xì)进行移动，那么如果暗物质存在(zài)宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)，这(zhè)意味(wèi)着我(wǒ)们也在以这样(yàng)的速度在穿越着(zhe)暗物质(zhì)流，这(zhè)个过程中(zhōng)会产生相应的振荡，同时(shí)地球又以30公里/秒的速度围绕太阳进(jìn)行旋(xuán)转。所以(yǐ)有半年的时间，地球围绕(rào)太阳的方向与太阳环(huán)绕银河(hé)系的(de)方向是一致(zhì)的，而另外半年则与之(zhī)相反(fǎn)。

而在6月(yuè)份的时候，地球与太阳的方向正好达到完全一致(zhì)，这是理论上(shàng)地球(qiú)穿(chuān)越(yuè)暗物(wù)质流最快的时(shí)段。而在(zài)11月份，又恰好(hǎo)达到了最慢值(zhí)。尽管在(zài)实际的(de)情况中，太阳系相对(duì)银河系的平面呈现(xiàn)了(le)60度(dù)的倾斜，但(dàn)是这(zhè)并(bìng)不影响这个理论的(de)有效性。

因此科学(xué)家认为(wèi)这可以(yǐ)用来解释(shì)，研究人员们所观测(cè)到的周期性信号。当然也可(kě)能有其他的情况，造成这种年度周期信(xìn)号的差异也(yě)可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积(jī)雪(xuě)，甚至连(lián)意大利游(yóu)客(kè)的(de)数量也符合(hé)这个周期的规律。

所以，科学家(jiā)们又(yòu)在南半(bàn)球建立(lì)了一个几乎相同(tóng)的实验室(shì)，这里的(de)季(jì)节(jié)与之(zhī)前的实验(yàn)室正好(hǎo)相反，而在(zài)这里，地球穿过暗物质流的运(yùn)动特征和(hé)第一个(gè)实(shí)验室是一样的。

因此，如果在这(zhè)里(lǐ)可以得(dé)到相同的(de)信号，就可以成(chéng)为暗物(wù)质所存在(zài)的非(fēi)常(cháng)有力的证(zhèng)据了。但(dàn)是由于这个实验室(shì)刚刚(gāng)建(jiàn)成不久(jiǔ)，所以(yǐ)截至目(mù)前还无法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的望(wàng)远镜，这台太空望远(yuǎn)镜叫做“南希格雷斯(sī)罗(luó)曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽(kuān)视场仪器提供的视野是哈勃(bó)红外仪器的100倍(bèi)。南希格雷(léi)斯(sī)罗曼(màn)太空望(wàng)远(yuǎn)镜其(qí)中一个(gè)关键的用途就是探索暗物质背后的奥(ào)秘，对(duì)于探测的结果(guǒ)，我们(men)只能拭目以待(dài)了(le)。费米实验室粒子天体物理中(zhōng)心的(de)科学家(jiā)丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗物质存在，它们(men)极有(yǒu)可能拥有坏垣是什么意思啊，破屋坏垣适合装修吗另一种神秘的效应(yīng)，这种暗物质效应，会支持(chí)宇宙当中生命的诞生，或者说是(shì)生命进(jìn)化的一个重(zhòng)要(yào)因(yīn)素。

如果(guǒ)这(zhè)一理论(lùn)得到进(jìn)一步的(de)证(zhèng)实，那(nà)么(me)遍布宇(yǔ)宙(zhòu)当中的暗物质会不会意味着人类并(bìng)不孤单呢(ne)？或(huò)许在(zài)宇宙(zhòu)当中某个角落(luò)的行(xíng)星上，暗物质正(zhèng)在通过(guò)这样的效应创造生命(mìng)。当然，这些推论(lùn)的大前提是要先找到暗(àn)物质存在的(de)实际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质(zhì)到底存不存在呢？喜(xǐ)欢(huān)请点赞，你的(de)支持是(shì)我更新的动力！

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