宇宙是“人为制造(zào)”的？为(wèi)何会存在(zài)科(kē)学无法解释的“暗物质”？暗(àn)物质又究竟是什么(me)？人类为了寻找暗物(wù)质(zhì)存(cún)在的证据，科学家们在过去(qù)的几(jǐ)十年(nián)当中进行了超过50次的(de)长期(qī)实验(yàn)，但是(shì)却没有(yǒu)发现任何的有效(xiào)证据。除了一个地(dì)方，在1687年(nián)出(chū)版的(de)自然哲学数学(xué)原理一书中，埃(āi)萨克牛顿发(fā)表了万有引力(lì)定律，它揭(jiē)示了宇宙中(zhōng)天(tiān)体运动的规(guī)律。往后的几百年来(lái)，当(dāng)天文学家们发(fā)现某些天体运行轨(guǐ)道出现(xiàn)异(yì)常，不符合(hé)万(wàn)有引(yǐn)力定(dìng)律的时候(hòu)，他们就会知道，周围一(yī)定有未知的天体(tǐ)通过引力在摄动它的轨道(dào)。比如在1846年，奥本勒维耶就通过(guò)天王星(xīng)运行轨道(dào)的异常(cháng)，推算并且(qiě)发现了海王星的存在。另外，哈(hā)雷彗星(xīng)、冥王星的发现(xiàn)都是应(yīng)用万有引力定律所取得重大天文成就的例(lì)子。但是这(zhè)些发现都(dōu)是在恒星系统的尺度(dù)当中，可当(dāng)我们上升到星系或者是星团(tuán)的(de)尺度，事情就开(kāi)始变得(dé)诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物(wù)理学家弗(fú)里茨兹威基正在研究和测量后发星(xīng)系团的质(zhì)量。这是一个(gè)由数千个(gè)星(xīng)系所组成的巨大星系团，这些星系被引力(lì)束缚在一(yī)起。测量星系团的质量一般会使用(yòng)到两种方(fāng)法，当两种方(fāng)法结(jié)果一致，就(jiù)可以确定其质量的范围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需要的数据(jù)是(shì)测(cè)量各个星系的光度。

第二(èr)种是动力学质量(liàng)的计算(suàn)，是利用光谱(pǔ)红(hóng)移(yí)测量星系团中的各个星系相对于星(xīng)系团的运动速度。当(dāng)测量结果出来之(zhī)后，兹威(wēi)基彻底(dǐ)懵了，“动力(lì)学质量”竟然是“光度(dù)学质量”的400倍。这意味着，后(hòu)发座星系团有99%的(de)质量消失了，或者说这99%的质量并不(bù)以可(kě)见光的形式所存在，我们(men)无(wú)法看到。最诡异的是，在测(cè)量速(sù)度的过程中，兹威基发现星系团中很多(duō)星(xīng)系的速度(dù)比理论(lùn)上要快得(dé)多，按照牛顿的运动学定(dìng)律，仅靠这些可见星系的质量所产生的引力(lì)是无法将它们束缚在星(xīng)系团内的(de)，它们早就应(yīng)该被(bèi)抛出星系(xì)团之外了，除非有一种(zhǒng)神秘的(de)力(lì)量在起(qǐ)作用，这种(zhǒng)力量来(lái)源于某种(zhǒng)隐(yǐn)形的物质。

据此(cǐ)，兹维(wéi)基提出了这样(yàng)部(bù)分不可见(jiàn)的暗质，它不发散光、吸光、反射(shè)光，但是它们却占据着(zhe)宇宙(zhòu)中绝(jué)大部分的质量。只是当时的人们对这样的一(yī)种说法(fǎ)不(bù)屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这(zhè)个词才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观(guān)测仙女座星(xīng)系中的恒星运动。理论上(shàng)来说，距(jù)离中心(xīn)越远(yuǎn)的恒星(xīng)在其轨道上的运行速度(dù)就会越慢。但是他们观测的结果却让(ràng)人(rén)感到不可思议。

随(suí)着与中(zhōng)心距两个字的励志词语精选，两个字的励志词语有内涵,有深度离的增加，恒星(xīng)的旋转速度几乎保(bǎo)持不变。可是根据牛顿的万有(yǒu)引(yǐn)力(lì)定律，在星系当中如果没有(yǒu)足(zú)够大的质量来(lái)吸引它们(men)，这(zhè)些(xiē)外围的恒(héng)星早就被甩到宇宙当中了(le)。基(jī)于这种现象，科学家(jiā)们会使用一(yī)种相(xiāng)对标准(zhǔn)的方(fāng)法来解(jiě)释暗物质的存在，这种方(fāng)法就是测量(liàng)星系当中气体在X轴(zhóu)上距离星系(xì)中心的(de)距离，以及在Y轴上气体的旋(xuán)转速度(dù)。如果出现异常的(de)结果，就认为是由暗物(wù)质的(de)力量进入其中。

于是科学家们通过射电望远镜测量了距离星系中(zhōng)心更远距离的氢元(yuán)素，发现(xiàn)它(tā)们的旋转速(sù)度并不符合牛顿的力学定(dìng)律。我们的太阳系也不(bù)例外，太阳系位于银(yín)河系的第(dì)三悬臂之上，距离银河系(xì)中心2.6万光年，根据万有引(yǐn)力定(dìng)律进行计算，太阳(yáng)系的(de)运行(xíng)速度应该是160千米(mǐ)/秒，但实际上，太阳(yáng)系正在以220千(qiān)米/秒(miǎo)的(de)速度(dù)围绕银(yín)河系旋转，这个实际速(sù)度远(yuǎn)远(yuǎn)大于(yú)理论速(sù)度，那么产(chǎn)生以上这(zhè)种向心加(jiā)速(sù)度的原(yuán)因很(hěn)可(kě)能(néng)就是存在着一种我们(men)看不(bù)到的物(wù)质，是这些暗物质的引力效(xiào)应将星系聚集在(zài)了一起。

也是从这时开始，越来越(yuè)多的研究人员开始相信暗物质的存在。科学家根据星系(xì)外恒星轨道的速(sù)度(dù)，估(gū)算(suàn)在星系(xì)当(dāng)中暗(àn)物质的(de)质量占(zhàn)整(zhěng)个星系(xì)质量的85%。但是(shì)，暗(àn)物质(zhì)并不是(shì)唯一(yī)可以解释这个(gè)现象的原因(yīn)。在一项新的研究当中(zhōng)，科(kē)学(xué)家们发现，几乎(hū)没有引力效(xiào)应(yīng)的(de)遥远恒(héng)星(xīng)之间，也会出(chū)现(xiàn)速度上的(de)微小差异。另外(wài)，天文学家还发现(xiàn)了(le)一个(gè)反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系(xì)距离(lí)地球大约2.5亿(yì)光年，大小和银(yín)河系不多，但是(shì)星系当中存(cún)在的(de)恒(héng)星(xīng)数量却只有银河系(xì)的(de)千分之(zhī)一(yī)。

所以在理论(lùn)上，该(gāi)星系必(bì)须(xū)存在暗物质，否则就会分崩离析。但是(shì)科学(xué)家们(men)使用最先进的(de)望(wàng)远镜(jìng)对其进(jìn)行(xíng)了40个小时的详细测量之后(hòu)，发现星系中的(de)恒星运动(dòng)是可(kě)以用正常的(de)物质和(hé)力学(xué)定律(lǜ)来解(jiě)释(shì)的。那么(me)又有人(rén)提出，也许该星系的(de)暗物质，已经(jīng)被附(fù)近(jìn)的另一个大星系剥(bō)离了(le)。奇怪的是，它的附近没(méi)有(yǒu)任何(hé)星系存在(zài)。造成这些现象的(de)除了(le)暗物质的假说(shuō)之外，另一种(zhǒng)可能(néng)就是人(rén)类对引力的理解还不(bù)够全面，引力很可能在不同尺度空间中的工(gōng)作方式(shì)是(shì)不同(tóng)的(de)，这意味着在行星系尺度中的天体会沿(yán)着它们的(de)轨(guǐ)道，按照(zhào)我们所理解的方式运(yùn)动。但是上升到星(xīng)系和星团的尺度，引力之间(jiān)的(de)相互作(zuò)用则是不(bù)同的方式。对于在星(xīng)系团之间的相互作用，科学(xué)家还引入了外部(bù)场效应的(de)概念，指(zhǐ)的是在(zài)数百万光年的规模上，巨大的质量之(zhī)间会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(méng)德理(lǐ)论成立，这意味着(zhe)我们需要对(duì)现在的物理定律进行(xíng)修正(zhèng)，这些(xiē)发(fā)现(xiàn)也让很多人认为暗物质假说理论就(jiù)此终结。但是在(zài)宇宙当中(zhōng)还有关于暗(àn)物质存在的其他的理论证据，这(zhè)些理论证(zhèng)据是蒙德(dé)理(lǐ)论所(suǒ)没法(fǎ)解(jiě)释的“引力透(tòu)镜”。

径向(xiàng)距离为(wèi)37亿光(guāng)年的(de)子弹星系团，由两个碰撞的星系团所组成，类似这样(yàng)的星(xīng)团，它们大部(bù)分的普(pǔ)通质量都在星系的气(qì)体当(dāng)中(zhōng)。当星团(tuán)以1000万公(gōng)里/小时发生(shēng)碰撞的(de)时候(hòu)，星际气体(tǐ)的(de)相互作(zuò)用就会(huì)导(dǎo)致温度的急剧升(shēng)高，速度大幅降低。所以在(zài)理论(lùn)上(shàng)，在(zài)碰撞(zhuàng)之后，子弹(dàn)星系两个字的励志词语精选，两个字的励志词语有内涵,有深度团大部(bù)分(fēn)的质量将位于所有这(zhè)些气体所在的中间(jiān)区(qū)域。那么我们通(tōng)过什(shén)么来验(yàn)证它(tā)的质量区(qū)域到底(dǐ)是不是集中在中间(jiān)呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜(jìng)传回了宇(yǔ)宙当中第一张全彩的高清照片，在照(zhào)片(piàn)中我们可(kě)以明(míng)显(xiǎn)地看到很多星系似乎被拉(lā)伸(shēn)产生了巨(jù)大的(de)形变。其实(shí)这些星系本身并(bìng)不是真(zhēn)的被扭曲了，也不是韦(wéi)伯(bó)望远镜出了什么问题(tí)，而(ér)是(shì)这样(yàng)极遥远的天体和我(wǒ)们地球上的观(guān)测者之间。被一个(gè)质量(liàng)超级(jí)巨大的天(tiān)体遮(zhē)挡，这个超大质量(liàng)的东西的引力，会(huì)使(shǐ)身后更遥远星系(xì)的光都发生(shēng)了扭曲。这个现象就是(shì)引(yǐn)力(lì)透镜效应。这个巨(jù)大的天体可能是超大质量的黑(hēi)洞或者是暗(àn)物质。

所(suǒ)以(yǐ)当人们对子弹(dàn)星系(xì)团观测(cè)的(de)时(shí)候(hòu)，发现(xiàn)它的(de)大(dà)质量区(qū)域并不是在中间，而是在(zài)两侧(cè)。所(suǒ)以最好的解释方法就(jiù)是当星团发生全部的碰撞时，可被观测到的质量气(qì)体被卡在(zài)了中间，暗物质则直(zhí)接通过(guò)了(le)这个区域，并在两边形成(chéng)了引(yǐn)力透(tòu)镜。对子弹星系团的(de)引力透镜研究也被认为是暗物质存在的迄(qì)今(jīn)为止最好的理论证据。

除此之(zhī)外，还(hái)有来自(zì)宇宙当中最古老(lǎo)的光。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之后，可见光终于可(kě)以(yǐ)畅(chàng)通无阻(zǔ)地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年(nián)之后，这些光在宇宙空间背景上留下了(le)各相(xiāng)同性的微(wēi)波辐射。其中红色的部分表(biǎo)示温度较高的(de)区域(yù)，蓝色(sè)则表示相对(duì)较冷的区域，但实际上它们(men)之间的温差只有(yǒu)万分(fēn)之一。

科学家们通(tōng)过对前(qián)景背景分离后的二(èr)值图(tú)像进行连(lián)通域提(tí)取和(hé)标(biāo)记之(zhī)后发现(xiàn)，如果宇宙当(dāng)中没有暗物(wù)质(zhì)，图(tú)形看(kàn)起来不应该是这样的，而随着暗物质(zhì)的增加，一些峰值的(de)幅度会减小(xiǎo)，才变得看起来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微波背(bèi)景辐射的测量值，我(wǒ)们需要的暗(àn)物质大(dà)约是(shì)普通物质的5倍。这个(gè)数(shù)字(zì)与解(jiě)释(shì)星系当(dāng)中恒星(xīng)运(yùn)动所需要的暗物质比例是一(yī)致的(de)。这(zhè)就意味着。

用了一个简(jiǎn)单的理论框架，就(jiù)很好地解释了(le)很(hěn)多不(bù)同的观测结果(guǒ)。而暗物(wù)质的(de)本质(zhì)就是宇宙(zhòu)当中存在着(zhe)某种类型的粒子，它(tā)们不参(cān)与任何其(qí)他的电磁作用(yòng)，只通过引(yǐn)力来相(xiāng)互作用。所以如果能够找到(dào)这(zhè)种(zhǒng)粒子(zi)的存在，就(jiù)相当于找到了(le)暗物(wù)质(zhì)存在(zài)的实际证据。这(zhè)种(zhǒng)粒子到底是什么(me)？科学家们已经提出(chū)了(le)数十种的假想目(mù)标(biāo)，而(ér)要寻找(zhǎo)这些不同的目标粒子(zi)所需要的实验方(fāng)式也不相同(tóng)。在过去的(de)几十年当中，人类为了寻找这些(xiē)看不见、摸不(bù)到，几(jǐ)乎不(bù)会与(yǔ)常规物质相互作用的“暗物质”，科学家们已经进行(xíng)了超过(guò)50次的实验，却没(méi)有(yǒu)任(rèn)何实(shí)质性的发现，除了(le)一(yī)个地(dì)方(fāng)，意大利的格兰萨索山(shān)，隶属于阿(ā)尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处的地下矿(kuàng)井当中，藏着地球上最(zuì)大(dà)的地(dì)学实验(yàn)室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个(gè)三层楼高的探测器，一(yī)直(zhí)致(zhì)力于(yú)寻找暗物(wù)质粒子的周期性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的科学家声称观测到了某种信(xìn)号。经(jīng)过了(le)20多年的数据收集，人们发(fā)现了一(yī)个有趣(qù)的(de)事情。探(tàn)测率会在(zài)每(měi)年的6月份达到峰值(zhí)，然后在11月降(jiàng)到最(zuì)低，而且(qiě)在20年当中每(měi)年都是一样。一些科学家(jiā)认为这可能是人类发现暗物质(zhì)的第一(yī)个直接证据。

但是为什么暗物质会产生周期性的年度信号呢？刚才我们讲了太阳(yáng)系正在(zài)以220公里(lǐ)/秒的速度(dù)围(wéi)绕着银(yín)河系(xì)进行移动，那么(me)如(rú)果暗物质存在(zài)宇(yǔ)宙当(dāng)中，这意味着我们(men)也在以(yǐ)这样的速度在(zài)穿越(yuè)着暗(àn)物质(zhì)流(liú)，这(zhè)个(gè)过程中会产生相应的振荡，同(tóng)时地球又(yòu)以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有半年的时(shí)间，地球围(wéi)绕太阳的方向与太阳环(huán)绕(rào)银(yín)河系的方向是(shì)一致的，而另外半年则与之相反。

而在6月份的时候(hòu)，地球与太阳的方向正好达到完全(quán)一致(zhì)，这(zhè)是理论上地球(qiú)穿越暗(àn)物质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到了最(zuì)慢值。尽管在实际的情况中(zhōng)，太(tài)阳系相对银河系的(de)平(píng)面呈(chéng)现了60度的倾斜，但是这并不影(yǐng)响这(zhè)个理论的(de)有效性。

因此科学(xué)家认(rèn)为(wèi)这可以用来解(jiě)释，研(yán)究人员们所观测到的周期性(xìng)信(xìn)号。当然(rán)也可能有其他的(de)情况，造成(chéng)这种年度周期信号的差异(yì)也可能是温(wēn)度、湿(shī)度、土壤中(zhōng)的水分(fēn)、高(gāo)山上的积雪，甚至连意(yì)大利游客的数量也符合这个周期的规(guī)律。

所以，科学家(jiā)们(men)又(yòu)在南半球建立(lì)了一(yī)个几乎相同的实验室，这里的(de)季节与之前的实验室正好相反，而在这里，地(dì)球穿过暗物(wù)质流的运动(dòng)特征(zhēng)和第一个实验室是一样的。

因此，如果在这里可(kě)以得到(dào)相(xiāng)同的信号，就可以成为暗物质所(suǒ)存(cún)在的非常(cháng)有(yǒu)力的(de)证据了。但(dàn)是由于这个实(shí)验室刚刚建成不久，所以截至目前还无法提供相应(yīng)的数据支(zhī)持(chí)。另外，在(zài)2025年(nián)，NASA将会发射一台(tái)新(xīn)的望远镜，这台太(tài)空(kōng)望远镜叫做“南(nán)希格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜(jìng)大小跟哈勃望(wàng)远镜(jìng)相同，但它的(de)宽视场仪(yí)器提供(gōng)的视野(yě)是(shì)哈勃(bó)红外(wài)仪器的(de)100倍(bèi)。南希格雷斯(sī)罗曼(màn)太空望远镜其(qí)中一个(gè)关键的用途(tú)就(jiù)是探索暗物质背后(hòu)的奥秘，对于探测的结果，我(wǒ)们只(zhǐ)能拭目以(yǐ)待了(le)。费米实(shí)验室粒子天(tiān)体物理中心的科(kē)学家丹琥(hǔ)珀和贾森斯特芬研究(jiū)发(fā)现，如果(guǒ)暗物质存(cún)在，它们极有可能拥有另一种神秘的(de)效应，这种(zhǒng)暗物质(zhì)效应，会(huì)支持宇宙当中生命(mìng)的诞生，或者说(shuō)是生(shēng)命进化(huà)的(de)一个重要因素。

如果(guǒ)这一理论得到进一(yī)步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物(wù)质会不会意味(wèi)着人类并不孤单呢？或(huò)许在(zài)宇宙(zhòu)当中某(mǒu)个角落(luò)的(de)行(xíng)星上，暗(àn)物质正在(zài)通过这样的效(xiào)应创造生命。当然，这些(xiē)推(tuī)论(lùn)的大前提是要先找到暗物质存(cún)在(zài)的(de)实际证据。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物质到底(dǐ)存(cún)不(bù)存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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