宇(yǔ)宙是“人为制造”的？为何会存(cún)在科学无法解释(shì)的“暗物(wù)质”？暗物质(zhì)又究竟是什么(me)？人类为了寻找暗物质(zhì)存在的证(zhèng)据，科学家们在过去的几十年(nián)当(dāng)中(zhōng)进行了超过(guò)50次(cì)的长期实验(yàn)，但是(shì)却没(méi)有发现任(rèn)何(hé)的有效证据(jù)。除了一个(gè)地方，在1687年(nián)出版的(de)自然哲学数(shù)学原理一书(shū)中，埃萨(sà)克牛顿发(fā)表了(le)万有引力定律(lǜ)，它揭(jiē)示了(le)宇(yǔ)宙中天(tiān)体(tǐ)运动的规(guī)律。往后的几百年来，当天(tiān)文学家们发现某些天(tiān)体运行轨道出现异常，不符合(hé)万(wàn)有引力定律的时候(hòu)，他们就会知(zhī)道，周围一定有(yǒu)未(wèi)知的天体通(tōng)过引力在摄(shè)动它(tā)的轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶就通过天王(wáng)星运行(xíng)轨道的异常，推算并(bìng)且发现了(le)海王星的存在。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星的发现都是应用万(wàn)有(yǒu)引力定(dìng)律所取得重大(dà)天(tiān)文成就的例(lì)子。但是这些(xiē)发(fā)现都是(shì)在恒星(xīng)系(xì)统的(de)尺度(dù)当中，可(kě)当我们上升(shēng)到星系或(huò)者是星团的尺度，事情就开始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗(fú)里茨兹威基(jī)正(zhèng)在研究和(hé)测(cè)量后(hòu)发(fā)星系团的质量。这是一个由数千个星(xīng)系所组成的巨大星系团，这些星系被引力束缚在一起(qǐ)。测量星系团(tuán)的质(zhì)量一般会(huì)使用到两种方(fāng)法，当(dāng)两种方法结果一致(zhì)，就(jiù)可以确定其(qí)质量的范围。

第一(yī)种是获得其"光度学的(de)质(zhì)量(liàng)"，需要的(de)数据是测量各个星系的光度。

第二种是动力学质量的计算，是利用光谱红移测量星系团中的各个(gè)星系相对于星(xīng)系团的(de)运动(dòng)速度。当测量结(jié)果出来之后(hòu)，兹威基彻(chè)底懵(měng)了，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度学质量(liàng)”的400倍。这意味着，后发座星系(xì)团有99%的质量消失了，或(huò)者(zhě)说这99%的质(zhì)量(liàng)并不以可见(jiàn)光的形式(shì)所(suǒ)存在，我(wǒ)们无法看(kàn)到。最诡异的是，在测(cè)量速度的(de)过程中，兹(zī)威基发现星系团中(zhōng)很多星系的速度比理(lǐ)论(lùn)上(shàng)要(yào)快得多，按照牛(niú)顿的运(yùn)动学定律(lǜ)，仅(jǐn)靠这些可见(jiàn)星系的(de)质量所产生的(de)引力是(shì)无法将它们(men)束缚在(zài)星系团内的，它们(men)早就(jiù)应(yīng)该被抛出星系团之外了(le)，除非有一种神秘的力量在起作用(yòng)，这(zhè)种力量来源于某种(zhǒng)隐形的物质。

据(jù)此，兹维(wéi)基提出了这样(yàng)部(bù)分不可见的(de)暗质，它不发散光(guāng)、吸光(guāng)、反射光，但是(shì)它们却占(zhàn)据着宇宙中绝大部分的质量(liàng)。只是当时(shí)的人们(men)对这样的一种(zhǒng)说法不屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗(àn)物质”这个(gè)词才再一次出现(xiàn)。天文学家维拉(lā)鲁(lǔ)宾和肯特福特在观测仙女座星系中的恒星运(yùn)动。理论上来说，距离中心越远(yuǎn)的恒星在其轨道(dào)上的运行速(sù)度就会(huì)越慢(màn)。但是他(tā)们观测的结果却让(ràng)人感到不可思(sī)议。

随(suí)着与(yǔ)中心距(jù)离的(de)增加(jiā)，恒星(xīng)的旋转速度(dù)几乎(hū)保持不变。可是根(gēn)据牛顿的万有引(yǐn)力定律，在星系当中(zhōng)如果没(méi)有(yǒu)足够大的质量来吸(xī)引它们，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当中了(le)。基于这种现象，科(kē)学家们会使用一种相对(duì)标准的(de)方(fāng)法来解(jiě)释暗物(wù)质的存在(zài)，这(zhè)种方法就是测量星系当(dāng)中气体在X轴上距离星系中心的距离，以及(jí)在Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速度。如果(guǒ)出现异常的结(jié)果(guǒ)，就认为是由暗物质(zhì)的力量进入其(qí)中。

于(yú)是科学家们(men)通过射电望远(yuǎn)镜测(cè)量了距离(lí)星(xīng)系中心(xīn)更(gèng)远距离的氢元(yuán)素，发(fā)现它们的(de)旋转(zhuǎn)速度(dù)并不(bù)符合牛顿的力学定律。我们的(de)太阳系也不例外，太阳系(xì)位于银(yín)河系的(de)第三悬臂之上，距(jù)离银河系(xì)中心2.6万光年，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(shì)160千米(mǐ)/秒，但实际上，太阳系正在以(yǐ)220千米(mǐ)/秒的速度围绕(rào)银河(hé)系旋(xuán)转(zhuǎn)，这个实际(jì)速(sù)度远远大于理论(lùn)速度，那么(me)产生(shēng)以上(shàng)这种向心加(jiā)速度(dù)的原(yuán)因很可(kě)能就是存在着一(yī)种(zhǒng)我(wǒ)们看(kàn)不到的物质，是这些暗物质的引力(lì)效(xiào)应(yīng)将星系聚集在了(le)一(yī)起。

也是(shì)从这(zhè)时(shí)开始，越来(lái)越(yuè)多的研究(jiū)人员开始相信暗(àn)物质的存(cún)在(zài)。科学家根据星系外恒星轨道的速度，估算(suàn)在星(xīng)系当中暗物质的(de)质量占整个(gè)星系(xì)质量的(de)85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯一(yī)可以解(jiě)释这个现(xiàn)象的(de)原因。在(zài)一项(xiàng)新的(de)研究(jiū)当中，科学家们发现，几乎没有(yǒu)引力(lì)效应的遥远(yuǎn)恒星之间，也会出现速度上的微小差异。另外，天文学家还发现了一个(gè)反(fǎn)常(cháng)的星(xīng)系(xì)，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离地球大约2.5亿(yì)光年，大(dà)小和银河(hé)系不(bù)多，但(dàn)是(shì)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(wù)质(zhì)，否则就会分崩离(lí)析。但是科学家(jiā)们使用最先进(jìn)的望远镜对(duì)其进行了40个小时的(de)详(xiáng)细测量之后，发现星系中的恒(héng)星运(yùn)动是(shì)可以用正(zhèng)常的物质和力学(xué)定(dìng)律来解释的(de)。那(nà)么又有人(rén)提出，也许该星系的(de)暗(àn)物质，已经被(bèi)附近的另(lìng)一个大(dà)星系剥离(lí)了。奇(qí)怪(guài)的是，它的附近没有(yǒu)任(rèn)何星系(xì)存在。造成这些现象的(de)除(chú)了暗物质的假(jiǎ)说之外，另一种可能就是人(rén)类对引(yǐn)力的(de)理解(jiě)还不(bù)够全(quán)面，引力很(hěn)可能在不(bù)同尺度空间中的太空浮尸三个人是谁，人死在太空中会腐烂吗工作方式是不同的(de)，这(zhè)意味着在行(xíng)星系尺度中的天体会(huì)沿着(zhe)它们的轨道，按照我们所理解的方式运动。但是上升到(dào)星系和星团的(de)尺度，引力之间的相互作(zuò)用则是不同的方(fāng)式。对于在星系(xì)团(tuán)之间的相互作用，科学家还引入了外部场效应的概念，指的是在数百万光年的规模上，巨大的质量(liàng)之间会产生(shēng)对(duì)彼此特殊的效果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要对现在的物理定律(lǜ)进行修(xiū)正，这些(xiē)发现也让很多人认为暗物(wù)质假说理论(lùn)就(jiù)此终(zhōng)结。但是在宇宙(zhòu)当(dāng)中还有关于(yú)暗物质(zhì)存在的其他的理论证据，这些(xiē)理论(lùn)证据是蒙德理论所没法解释的(de)“引力透镜”。

径向距离为37亿光(guāng)年的(de)子弹(dàn)星系团(tuán)，由两个碰(pèng)撞的星系团(tuán)所组成，类似这(zhè)样(yàng)的(de)星团，它(tā)们大部分的普(pǔ)通质量都在(zài)星系的气体(tǐ)当中。当星团以1000万(wàn)公里/小(xiǎo)时发生碰(pèng)撞(zhuàng)的时候，星际气(qì)体(tǐ)的相互作用就会导致(zhì)温(wēn)度的急剧升高，速度大(dà)幅降(jiàng)低(dī)。所以(yǐ)在(zài)理论上，在碰撞之后，子弹星(xīng)系团大部分的(de)质量将位于所(suǒ)有这(zhè)些气(qì)体所在的(de)中间区(qū)域。那么我们通过什么来验证它的(de)质量区域到底是(shì)不是集中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹(zhān)姆斯韦伯(bó)太空望远镜传回(huí)了宇宙当中第一张全彩(cǎi)的高清照(zhào)片，在照片(piàn)中我们可(kě)以明(míng)显地看到很(hěn)多星(xīng)系似乎被拉伸产生了巨大的(de)形变(biàn)。其实这(zhè)些(xiē)星系本身并不是(shì)真的(de)被(bèi)扭(niǔ)曲(qū)了，也不是韦(wéi)伯望远镜出了什么问题，而是这样(yàng)极遥远的天(tiān)体和(hé)我们地球(qiú)上的观测者之间。被一个质量超级巨(jù)大的天体遮挡，这个超(chāo)大质量的东西的引力，会使身后更遥远(yuǎn)星(xīng)系的光都发(fā)生了扭(niǔ)曲。这(zhè)个现象就是引力(lì)透镜效应。这个巨大的天体(tǐ)可能是超大质量的黑洞或者是(shì)暗物质(zhì)。

所以当(dāng)人们对子弹星系团观测的时(shí)候，发现它的(de)大(dà)质量区域并不(bù)是(shì)在中间，而是在两侧(cè)。所(suǒ)以最(zuì)好(hǎo)的解释方法就(jiù)是当(dāng)星(xīng)团发(fā)生全部的碰撞时，可被观测到(dào)的质量气体被卡在了中(zhōng)间，暗物质则直接通过了(le)这个区(qū)域(yù)，并(bìng)在两边形成了引力透镜。对子弹星(xīng)系团的引力透镜研究(jiū)也被(bèi)认为是暗(àn)物质存在的(de)太空浮尸三个人是谁，人死在太空中会腐烂吗迄(qì)今为止最好的理论(lùn)证据。

除此之(zhī)外，还有来自宇宙当(dāng)中最(zuì)古老的光。从(cóng)宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年(nián)之(zhī)后，可见光终于(yú)可以(yǐ)畅通无阻地穿越(yuè)在宇(yǔ)宙当中了。经过了130多亿年之后，这些光(guāng)在宇(yǔ)宙空间背景上(shàng)留下了各(gè)相同性的微波(bō)辐射。其(qí)中红色的部分(fēn)表示温度较(jiào)高的(de)区(qū)域，蓝(lán)色则表示相对较冷的区(qū)域，但实际上(shàng)它们之间的(de)温(wēn)差只有(yǒu)万分(fēn)之(zhī)一。

科学家们通过对前景背景分离后的二值图像进行连(lián)通域提取和(hé)标记之后(hòu)发现，如果(guǒ)宇(yǔ)宙当中没有暗物质，图形看起来(lái)不(bù)应该是这样(yàng)的(de)，而随着暗物(wù)质的增加(jiā)，一些峰值的(de)幅(fú)度会(huì)减小，才(cái)变(biàn)得看(kàn)起来“和谐”。为了(le)匹(pǐ)配宇宙微波背景辐射的测(cè)量值(zhí)，我们需要的暗(àn)物质(zhì)大约是普通物质的5倍。这个(gè)数字与解释星系当中恒星运(yùn)动所需要的(de)暗物质比例(lì)是一致的(de)。这就意(yì)味着。

用(yòng)了一个简单的理论框架(jià)，就很好地(dì)解释了(le)很多不同(tóng)的观测结果。而(ér)暗物质的本质就是宇宙当中(zhōng)存在(zài)着某种(zhǒng)类(lèi)型(xíng)的(de)粒子(zi)，它们不参与任何其他的电磁作用(yòng)，只通过引力(lì)来相互(hù)作用。所以如(rú)果(guǒ)能够(gòu)找到这种(zhǒng)粒子(zi)的存在，就相当于(yú)找到(dào)了暗(àn)物质存在的实际证据。这种粒子(zi)到底是什(shén)么？科学家们(men)已(yǐ)经(jīng)提出(chū)了数(shù)十(shí)种的假想目标，而要寻找这些不(bù)同的目(mù)标粒(lì)子所需(xū)要的实验方式也不相同。在过去的几(jǐ)十年当中(zhōng)，人(rén)类为了(le)寻找这些看(kàn)不见、摸(mō)不(bù)到(dào)，几(jǐ)乎(hū)不会与常(cháng)规(guī)物质(zhì)相互作用的“暗物质”，科学(xué)家们已经(jīng)进(jìn)行(xíng)了超过(guò)50次的实(shí)验(yàn)，却(què)没有任何(hé)实(shí)质性的发现，除了一个(gè)地(dì)方(fāng)，意大利(lì)的(de)格兰(lán)萨索(suǒ)山(shān)，隶属于阿(ā)尔(ěr)卑(bēi)斯(sī)山脉(mài)。

在山(shān)下1400米处的地下矿(kuàng)井当中，藏着地(dì)球上最大的地(dì)学(xué)实验室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一(yī)直(zhí)致力于寻找暗物质粒(lì)子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学(xué)家声称观(guān)测到(dào)了某种信(xìn)号。经过了20多年的数据(jù)收集(jí)，人们发现了一个有趣(qù)的事情。探测率会在太空浮尸三个人是谁，人死在太空中会腐烂吗每年的6月份(fèn)达到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年(nián)当中(zhōng)每年都是一(yī)样(yàng)。一些科学家认为这可能是人类发现(xiàn)暗物质的第(dì)一个直接证(zhèng)据。

但是为什(shén)么暗物(wù)质会(huì)产生(shēng)周期性的年(nián)度信(xìn)号呢(ne)？刚(gāng)才我们讲了太阳系(xì)正在以(yǐ)220公里/秒的速度(dù)围绕(rào)着银河系进(jìn)行移动(dòng)，那(nà)么(me)如果(guǒ)暗物(wù)质存(cún)在宇宙当中，这意味着(zhe)我(wǒ)们(men)也在以(yǐ)这样的(de)速度在穿越着暗物质流，这个过程(chéng)中会产(chǎn)生相应(yīng)的(de)振荡(dàng)，同时地球又(yòu)以(yǐ)30公里/秒的速(sù)度围(wéi)绕太阳进行旋转。所以有半年(nián)的时(shí)间，地球围绕太阳(yáng)的方向与(yǔ)太阳环绕银(yín)河系的方向是一致的，而另外半(bàn)年则与之相(xiāng)反。

而在(zài)6月份的时候(hòu)，地球与太阳的方向正好达到完(wán)全一致，这(zhè)是理论上(shàng)地球穿越暗(àn)物(wù)质流最快(kuài)的(de)时段。而在11月份，又(yòu)恰好达到了最慢(màn)值。尽(jǐn)管(guǎn)在实际(jì)的(de)情况中，太阳(yáng)系相对银河系(xì)的平面呈现了(le)60度的倾斜，但是这并不影响这个理论的有效性。

因此科学家认为这可以(yǐ)用来解(jiě)释(shì)，研(yán)究人(rén)员们所观测到的(de)周期性信号。当然也可(kě)能有(yǒu)其(qí)他的情况，造成(chéng)这种年度周期信号的差异也可能(néng)是(shì)温度、湿(shī)度、土壤(rǎng)中的水分、高山上(shàng)的积雪，甚至连意大利游客的数量也(yě)符合(hé)这个(gè)周(zhōu)期(qī)的规律。

所(suǒ)以，科学家们又(yòu)在(zài)南半球(qiú)建立了一个几(jǐ)乎相同的(de)实验室，这里的(de)季节与之前的实验(yàn)室正好相反，而在这里(lǐ)，地(dì)球(qiú)穿(chuān)过暗物质流的运(yùn)动特征(zhēng)和第一个实(shí)验室是一样的。

因此，如果在这(zhè)里可(kě)以得到相同(tóng)的信号，就可以(yǐ)成为暗物质(zhì)所存在的(de)非常(cháng)有(yǒu)力的证据了。但是由(yóu)于这个实验室刚(gāng)刚建成不久(jiǔ)，所以截至目前还(hái)无(wú)法提供相应的数据(jù)支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射一台新的望(wàng)远(yuǎn)镜，这台太(tài)空望远(yuǎn)镜叫做“南希(xī)格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大小跟哈(hā)勃望远镜相同，但它的宽(kuān)视场仪(yí)器提供的视野是哈(hā)勃红外仪器的(de)100倍。南希(xī)格雷斯罗(luó)曼太空望(wàng)远镜其中一个关(guān)键(jiàn)的(de)用(yòng)途(tú)就是探索暗(àn)物质背后的奥秘(mì)，对(duì)于探测的结果(guǒ)，我们只(zhǐ)能拭目以待了。费米实验室(shì)粒子天(tiān)体物理中心(xīn)的科学家丹琥珀和(hé)贾森斯(sī)特(tè)芬研究发现，如(rú)果暗物质存在，它们(men)极(jí)有(yǒu)可能拥(yōng)有另一种神秘的效应，这种暗物质效应(yīng)，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说是(shì)生(shēng)命进化的一个重要因素(sù)。

如果这(zhè)一理论(lùn)得到进一步(bù)的证实，那(nà)么遍布(bù)宇宙当中的暗物质会(huì)不会(huì)意味着人类并不孤单呢(ne)？或许(xǔ)在宇宙当中某个角落的行星上，暗(àn)物质正在通过这样的效应创造生(shēng)命(mìng)。当然，这些推论(lùn)的大前提是要先找到暗物(wù)质存在的实际证据。那么小(xiǎo)伙伴们，你们(men)觉得暗(àn)物质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的支(zhī)持(chí)是我更新的动力！

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