宇(yǔ)宙是“人为制造”的(de)？为何会存在科学(xué)无法解释的“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟是什么？人类为了寻找暗物质存(cún)在的证据，科学(xué)家们(men)在过去的几(jǐ)十年当中进行了(le)超过50次的长期实验，但是却没有发(fā)现(xiàn)任何的(de)有(yǒu)效证据。除了一个地方，在1687年出版(bǎn)的自然哲学数学原理一书(shū)中，埃(āi)萨克牛顿发表了万(wàn)有引力定(dìng)律(lǜ)，它揭示了宇(yǔ)宙(zhòu)中(zhōng)天(tiān)体运动的规(guī)律(lǜ)。往后(hòu)的几百年(nián)来，当天文学家们发现某些天体运行(xíng)轨道出现异常，不(bù)符(fú)合万有引力定律的时候，他们就会知道，周(zhōu)围一定有未(wèi)知的(de)天体通(tōng)过引力在摄动它的轨(guǐ)道。比(bǐ)如(rú)在1846年，奥本勒维(wéi)耶(yé)就通过天王星运行轨道的(de)异常(cháng)，推算(suàn)并且(qiě)发现了海(hǎi)王星的(de)存在。另(lìng)外，哈雷彗星(xīng)、冥王(wáng)星的发现都是应用万有引力定(dìng)律所(suǒ)取得(dé)重大天文成就(jiù)的例子(zi)。但是这些发现都是在恒星系统的尺度(dù)当中，可当我们上升到(dào)星系或者是星(xīng)团的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理(lǐ)学家弗里茨兹威基正在研究和测量后(hòu)发星系(xì)团(tuán)的质(zhì)量。这是一个由数千个(gè)星系所组成的巨大星系团，这(zhè)些星系(xì)被(bèi)引力束(shù)缚在一起。测量星系(xì)团的质量一般会使(shǐ)用到两种方法，当(dāng)两(liǎng)种方法结果一致(zhì)，就可以(yǐ)确定其质量的(de)范围。

第(dì)一(yī)种是获得其"光度学(xué)的质量"，需(xū)要的数据(jù)是测量(liàng)世界上女性最开放的是哪个国家各个星系(xì)的(de)光(guāng)度。

第二(èr)种是动力学质量的计(jì)算，是(shì)利用(yòng)光谱(pǔ)红移测量星系(xì)团中的各个星系相对于星系(xì)团的运动速度。当测量(liàng)结果出来(lái)之后(hòu)，兹威基彻(chè)底懵了，“动力学质量”竟然(rán)是“光(guāng)度学质量”的400倍。这意味着(zhe)，后(hòu)发(fā)座星(xīng)系团有99%的(de)质(zhì)量消失了，或者说这99%的质量并不以可见光的形式所(suǒ)存在，我们(men)无法看(kàn)到。最诡异的(de)是，在测量速度(dù)的过程中，兹威基发现星(xīng)系团中很多星系的速度比理论上世界上女性最开放的是哪个国家要快(kuài)得多，按照牛顿(dùn)的运(yùn)动学定(dìng)律(lǜ)，仅(jǐn)靠这些可见星系的(de)质量所产生的引力是无法(fǎ)将它们束(shù)缚在星系团内(nèi)的(de)，它(tā)们(men)早(zǎo)就应该被抛出星(xīng)系团之外了，除非有(yǒu)一种神秘的力量(liàng)在起作用(yòng)，这种力量(liàng)来源于某(mǒu)种隐形的物(wù)质。

据此(cǐ)，兹(zī)维(wéi)基提出了这样部(bù)分不可见(jiàn)的暗(àn)质(zhì)，它不(bù)发散光、吸光、反(fǎn)射光，但是它们(men)却占据着宇宙(zhòu)中绝(jué)大部分的(de)质量。只是当时(shí)的(de)人们对(duì)这(zhè)样的一(yī)种(zhǒng)说法不屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗(àn)物质”这个词才再一次出(chū)现。天文(wén)学家维拉鲁(lǔ)宾和肯特福(fú)特在观测仙(xiān)女座(zuò)星系中的恒星(xīng)运动(dòng)。理论上(shàng)来说，距离中(zhōng)心(xīn)越远的恒星(xīng)在其(qí)轨道(dào)上的运行速(sù)度就会越(yuè)慢。但是(shì)他们(men)观测的(de)结果却让人感到不可思(sī)议。

随着与中心距离的增加(jiā)，恒星的(de)旋转速度几乎保(bǎo)持不变(biàn)。可是(shì)根据牛顿的(de)万(wàn)有引力定律，在星系当中如(rú)果没有足够大的质(zhì)量来吸引它们，这些外围的恒星早就被(bèi)甩到宇宙当中了(le)。基于这种(zhǒn世界上女性最开放的是哪个国家g)现象，科学家们会(huì)使用一种相对标准的方法来解释暗物质的(de)存在，这(zhè)种方法就是测量星系(xì)当中气体在X轴上距离(lí)星系(xì)中(zhōng)心的(de)距(jù)离，以(yǐ)及在Y轴上气体(tǐ)的旋(xuán)转(zhuǎn)速度。如果(guǒ)出现异常的结果，就认为是由暗物质的力量进(jìn)入其中。

于是科学(xué)家(jiā)们通过射电望远(yuǎn)镜测量(liàng)了距离星系(xì)中心更远距离的氢元素，发现它们的旋转速度并不(bù)符合牛(niú)顿的力(lì)学定律。我(wǒ)们(men)的太阳系也(yě)不例(lì)外，太(tài)阳系位于银河系(xì)的(de)第(dì)三悬臂之上，距(jù)离银(yín)河(hé)系(xì)中心2.6万光年，根据(jù)万有引力定律(lǜ)进行计算，太阳系的(de)运行(xíng)速度应(yīng)该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕银河(hé)系旋(xuán)转，这个实际速度远远(yuǎn)大于理(lǐ)论速度，那么产生以上这(zhè)种向心加(jiā)速度的原(yuán)因很可能就是存在着一(yī)种我(wǒ)们看(kàn)不到的物质，是这些暗物质的引(yǐn)力效应将星系聚集在了一起。

也(yě)是从这时开始，越来越多的研究人员开始相信暗物质的存在。科学家(jiā)根据星系外恒星(xīng)轨道的速度(dù)，估算(suàn)在星系当(dāng)中暗物质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质(zhì)并不是(shì)唯一可(kě)以解释(shì)这(zhè)个现象的(de)原因(yīn)。在一(yī)项(xiàng)新的研(yán)究(jiū)当(dāng)中，科学家们(men)发(fā)现，几乎没(méi)有引力效(xiào)应的遥(yáo)远恒星(xīng)之间，也会(huì)出现速度(dù)上的微小差异。另(lìng)外，天文学家还发现了一个反常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系(xì)距(jù)离(lí)地球大约2.5亿(yì)光年，大小和银河系不多，但是星系(xì)当(dāng)中存(cún)在的(de)恒星(xīng)数量却只有银河系的千分之一。

所以在理论上，该星系必须存(cún)在暗物(wù)质，否(fǒu)则就(jiù)会分崩离析。但(dàn)是科(kē)学家(jiā)们使(shǐ)用最先(xiān)进的望远(yuǎn)镜对(duì)其(qí)进行了40个小时的详细测量之后，发(fā)现星系中(zhōng)的恒星运动是可以(yǐ)用正常(cháng)的物(wù)质(zhì)和力学定律来解释(shì)的。那么又有人(rén)提出，也许该星(xīng)系的暗物质，已经(jīng)被附近的另(lìng)一(yī)个大(dà)星(xīng)系剥离了(le)。奇怪的是，它的附近没有任何星系存在。造成这(zhè)些现象(xiàng)的除了暗物质的假说之外，另一种(zhǒng)可能就是人(rén)类对引力的理解还不够全面，引力很可(kě)能在(zài)不(bù)同尺(chǐ)度空间中的工作方式是不同的(de)，这意味着(zhe)在行(xíng)星系尺度中的天体(tǐ)会沿着它们(men)的轨道，按照我们所理解的(de)方(fāng)式运动。但是上升到星系和(hé)星团的尺度，引(yǐn)力(lì)之间的相互作用则(zé)是不同的方式。对于(yú)在星系团之间的(de)相互作用，科学家还引(yǐn)入(rù)了外部场效应(yīng)的(de)概(gài)念，指的是在数百万光年的规模上，巨大的质(zhì)量之(zhī)间会产生(shēng)对彼此特殊的效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理论成(chéng)立，这意味着(zhe)我们需要对现在的(de)物理定(dìng)律进行(xíng)修正，这些发现也让很多(duō)人认为暗物(wù)质假说理论就此终结。但是(shì)在宇宙当中还有关(guān)于暗物质存(cún)在(zài)的其(qí)他的理论(lùn)证据，这些理论证据是蒙德理论所没法解释的“引力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的星系团所组成，类似这样的星团，它(tā)们(men)大部分的(de)普通质量都在星系(xì)的气体当中。当星团以(yǐ)1000万公里/小时(shí)发生碰撞的时候，星际气体的(de)相互作(zuò)用就(jiù)会导致温度的(de)急剧升高，速度(dù)大幅降低。所以在理论上，在(zài)碰撞(zhuàng)之后，子(zi)弹星系团大(dà)部(bù)分(fēn)的质量将位(wèi)于所有(yǒu)这些气体所(suǒ)在的中间区域(yù)。那么我们通过什么来验证(zhèng)它的质量(liàng)区域到底(dǐ)是不是集(jí)中在中间呢(ne)？前不久，詹姆斯(sī)韦伯(bó)太空望远(yuǎn)镜传回了宇宙当中第(dì)一张全(quán)彩的(de)高清照片，在照片中(zhōng)我们(men)可以明显地看(kàn)到(dào)很多星系似乎被(bèi)拉伸产生了巨(jù)大(dà)的形变。其实这(zhè)些(xiē)星系(xì)本(běn)身并不是真的被扭曲了(le)，也不是(shì)韦伯望(wàng)远(yuǎn)镜出了什么问题(tí)，而是(shì)这样(yàng)极遥(yáo)远(yuǎn)的(de)天体(tǐ)和我们地球上的观测者(zhě)之间。被一个质量超级巨(jù)大的(de)天体(tǐ)遮(zhē)挡(dǎng)，这(zhè)个超大质量(liàng)的(de)东西的引力，会使身后更(gèng)遥远星系的光都(dōu)发(fā)生了扭曲。这个现象(xiàng)就是(shì)引力透镜(jìng)效(xiào)应。这个巨大的天体可能是(shì)超大(dà)质量的黑洞或者是暗物(wù)质。

所以(yǐ)当人们对子弹星系团(tuán)观测的(de)时候(hòu)，发现它的大质(zhì)量区域并(bìng)不是在中(zhōng)间，而是在两侧。所以最(zuì)好的解释(shì)方法就是当(dāng)星(xīng)团发生(shēng)全部的碰撞时(shí)，可被观测到的质量气体被卡在了中间(jiān)，暗(àn)物(wù)质(zhì)则直接(jiē)通过了这(zhè)个区域，并在两边形(xíng)成了引(yǐn)力透镜。对子弹星系团的引力透镜(jìng)研究(jiū)也被认为是(shì)暗物质存在的(de)迄今为止最好的理论证据(jù)。

除(chú)此之外，还有来自宇(yǔ)宙当中最古老的光。从宇宙大(dà)爆炸开始，38万年之后，可见光终于可(kě)以(yǐ)畅通(tōng)无阻(zǔ)地穿越在宇宙(zhòu)当中了。经过了(le)130多亿年之后，这些光在宇宙(zhòu)空间背景上留(liú)下(xià)了(le)各相同性的微(wēi)波辐射(shè)。其中红(hóng)色的(de)部分表示温度较高的区域，蓝色则(zé)表示相对较冷的区域，但实际(jì)上它们(men)之间的(de)温差只(zhǐ)有万(wàn)分之一。

科(kē)学家们通过对前景背景分离后的(de)二值图像进行连通域(yù)提取和标(biāo)记之后发现，如果宇宙当中没有暗物(wù)质，图形看起(qǐ)来(lái)不应该是这样的，而(ér)随着暗物质的增(zēng)加，一(yī)些(xiē)峰值的幅度会减小，才变得看(kàn)起来“和(hé)谐”。为了匹(pǐ)配宇宙(zhòu)微波(bō)背景辐射的测量值(zhí)，我们需(xū)要的暗物质大约是普通物质(zhì)的(de)5倍。这(zhè)个数字(zì)与解释星系(xì)当(dāng)中恒星运动所(suǒ)需要的暗物(wù)质比(bǐ)例是一致的(de)。这就意味(wèi)着。

用了一个简单(dān)的理论(lùn)框架，就很好地解释了(le)很多不同的(de)观测结(jié)果(guǒ)。而暗物质(zhì)的本质就是宇宙(zhòu)当中存在(zài)着某(mǒu)种类型的粒子，它们不参(cān)与任何其他(tā)的(de)电磁作用，只(zhǐ)通过引力(lì)来相互作用(yòng)。所以(yǐ)如果能够找到这种粒(lì)子的存在(zài)，就(jiù)相当于(yú)找(zhǎo)到了暗物质存在的实际证据。这种粒子到底是什(shén)么？科学家们已经提(tí)出了数十种的假想目标，而要寻找这些(xiē)不(bù)同(tóng)的目标(biāo)粒子所(suǒ)需要的实验方(fāng)式也不相同。在过(guò)去的几(jǐ)十(shí)年当(dāng)中(zhōng)，人类(lèi)为(wèi)了寻找这些看不(bù)见、摸不(bù)到，几乎不会与常规物质相互(hù)作用(yòng)的“暗物质”，科(kē)学家们已(yǐ)经(jīng)进行了超(chāo)过50次的实验，却没(méi)有任何(hé)实质(zhì)性的发(fā)现(xiàn)，除了一(yī)个地方，意(yì)大利(lì)的(de)格兰萨索山，隶属于阿(ā)尔卑(bēi)斯山脉。

在山下(xià)1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最大的地(dì)学实验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼高的探测器，一直(zhí)致力于寻找暗物质粒(lì)子的周(zhōu)期性震荡。

自(zì)1997年以来，这里的(de)科学家声称观测(cè)到(dào)了某种信号。经过了20多年(nián)的数据收(shōu)集，人们发现了一个有趣的(de)事情。探(tàn)测率(lǜ)会在每年的6月份达到峰值，然(rán)后在11月降到最低(dī)，而且在20年当中(zhōng)每年都是(shì)一样。一些科学家认为这可(kě)能是人类发现(xiàn)暗物质(zhì)的第一个直接(jiē)证据(jù)。

但是为什么暗(àn)物(wù)质会产生周期性的年(nián)度信(xìn)号呢？刚(gāng)才我们(men)讲了太阳系(xì)正在以220公里(lǐ)/秒的速度围(wéi)绕(rào)着银(yín)河系进行(xíng)移动，那么(me)如果暗物质(zhì)存在宇宙当中，这意味着我们也在以这样的速度在(zài)穿越着暗物质流(liú)，这个过程中会产(chǎn)生相应的振荡，同(tóng)时地球又(yòu)以(yǐ)30公里(lǐ)/秒的速(sù)度围(wéi)绕太阳进行旋转。所以有半年的(de)时(shí)间，地球围绕太阳(yáng)的方向(xiàng)与太阳环绕银河系的方向是一致的，而另外半(bàn)年则与之相反。

而在6月(yuè)份的时候(hòu)，地球与太阳的方向正(zhèng)好(hǎo)达到完全一致，这是(shì)理论上地球穿越暗(àn)物质流最快的时段。而(ér)在11月份，又恰好达到(dào)了最慢值(zhí)。尽管在实际的情况中，太阳系相对(duì)银河系的(de)平面呈(chéng)现了60度(dù)的倾斜，但是这(zhè)并不影响(xiǎng)这(zhè)个(gè)理(lǐ)论的有(yǒu)效(xiào)性。

因(yīn)此(cǐ)科学家(jiā)认(rèn)为这可以用(yòng)来(lái)解释，研究(jiū)人员们(men)所观(guān)测到(dào)的周(zhōu)期性信号。当然也可能(néng)有其他(tā)的情况，造成这种年(nián)度(dù)周期信号的差异也(yě)可能(néng)是温度(dù)、湿度、土壤(rǎng)中的水分(fēn)、高山上的积雪，甚至连意大利游客的数量也符合这(zhè)个周期的规律(lǜ)。

所以，科学家(jiā)们又在南半球建立(lì)了一(yī)个几乎(hū)相同的实验室，这里的季节与之(zhī)前的实验室正好相反，而(ér)在(zài)这里，地(dì)球穿过暗(àn)物质流的运动(dòng)特征(zhēng)和第一个实验(yàn)室是一(yī)样的。

因此，如果在这(zhè)里(lǐ)可以得到相同的(de)信(xìn)号，就可以成为暗物质所存在的非常有力的证据了。但是由于这(zhè)个实验室刚(gāng)刚(gāng)建成不久，所以截至目前还无法提供(gōng)相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望(wàng)远镜，这台太空(kōng)望远镜叫(jiào)做“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的(de)主镜大小跟哈(hā)勃望远镜相同，但(dàn)它的(de)宽(kuān)视场仪(yí)器(qì)提供的视野是哈勃红外仪器的(de)100倍。南(nán)希格雷斯罗曼太空(kōng)望远镜其中一个(gè)关键的用(yòng)途就是(shì)探索暗(àn)物质背后的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭(shì)目以待了。费米(mǐ)实验室粒(lì)子天(tiān)体物理中(zhōng)心的(de)科(kē)学家丹琥珀和贾森斯特芬研(yán)究发现，如(rú)果暗物质(zhì)存在，它(tā)们极有可能拥有另一(yī)种神秘的效应(yīng)，这种暗物质效应，会支持宇宙(zhòu)当中(zhōng)生命的诞生，或者说是生命进(jìn)化(huà)的一个重要因(yīn)素(sù)。

如(rú)果这(zhè)一理(lǐ)论得到进(jìn)一步(bù)的证实(shí)，那(nà)么遍(biàn)布宇(yǔ)宙当中的暗物(wù)质会不会意味着人类并不孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当中(zhōng)某个(gè)角落的行(xíng)星上(shàng)，暗物(wù)质正在通过这(zhè)样的效应创造生命。当然，这些推论的大(dà)前提是要先找到暗物质存在的(de)实际证据。那么(me)小伙伴们，你们觉得暗物质到(dào)底存(cún)不存在呢(ne)？喜(xǐ)欢(huān)请(qǐng)点赞，你的(de)支持是我更新的(de)动力(lì)！

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