宇宙是“人为制造”的？为何会存在(zài)科(kē)学无(wú)法解(jiě)释的“暗物质”？暗物质又究(jiū)竟是什么？人类为了寻(xún)找暗物质(zhì)存在(zài)的证据，科(kē)学家们在过去的几十年当(dāng)中进行了超(chāo)过50次的长期实验(yàn)，但(dàn)是却(què)没有(yǒu)发现任何的有(yǒu)效证据。除了一(yī)个(gè)地(dì)方(fāng)，在(zài)1687年出版的自(zì)然哲学数学原理一书中，埃(āi)萨克牛顿(dùn)发表了万有引(yǐn)力定律，它揭示了宇宙中天体运(yùn)动的规律。往后(hòu)的几百(bǎi)年(nián)来，当天(tiān)文学家们发现(xiàn)某些天体运行轨道出现异常，不符合(hé)万(wàn)有引力定律(lǜ)的时候(hòu)，他们就会知道，周围一(yī)定有未知的天体通过引力(lì)在摄动它(tā)的(de)轨道(dào)。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行轨道的异(yì)常，推算并且发现了(le)海王星的存在。另外，哈(hā)雷(léi)彗(huì)星、冥(míng)王星的发现都是应用(yòng)万有引力(lì)定(dìng)律所取得重大天文(wén)成就的(de)例(lì)子。但(dàn)是这些(xiē)发现都是在恒星系(xì)统的尺(chǐ)度当中，可当(dāng)我们上升到星(xīng)系或者(zhě)是星团的尺度(dù)，事情(qíng)就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士(shì)的(de)物理学家弗里茨兹(zī)威基正在(zài)研究和测量后发(fā)星系团的质量。这是一个(gè)由数千(qiān)个星系(xì)所组(zǔ)成(chéng)的巨大(dà)星系团，这些(xiē)星(xīng)系被(bèi)引力(lì)束缚在一起。测量星(xīng)系团的(de)质(zhì)量一般会使用(yòng)到两种方(fāng)法，当两种方法结果一致，就可以确定其质量的范围。

第一种(zhǒng)是获得(dé)其(qí)"光度(dù)学的质量"，需(xū)要的数据是测量各(gè)个星系(xì)的光度。

第二种是动(dòng)力学质量的计算，是利(lì)用光谱红移测量(liàng)星(xīng)系团中的各个(gè)星系相(xiāng)对于星系团(tuán)的运(yùn)动速度。当测量(liàng)结果出来之后，兹威基彻底懵(měng)了，“动力学质量”竟然是“光度(dù)学质量(liàng)”的400倍。这意味着，后发(fā)座星(xīng)系(xì)团有99%的质量消失了，或者(zhě)说这99%的质量并不以可见(jiàn)光(guāng)的形式所存在，我们无法看(kàn)到(dào)。最(zuì)诡异的是，在测量速度的过程中，兹威基发现星(xīng)系团中(zhōng)很多星系的速度(dù)比理论上(shàng)要快得多，按(àn)照牛顿(dùn)的运动(dòng)学定律，仅靠这些可见星(xīng)系的质量所产(chǎn)生的引力是无法将它们束缚在星系团内的，它们早(zǎo)就(jiù)应该被抛出星系团之(zhī)外(wài)了，除(chú)非有一种神秘的力量在起作用，这种(zhǒng)力量来(lái)源(yuán)于某种隐形的(de)物质。

据此(cǐ)，兹维基提出了(le)这样部分不可见的暗质，它(tā)不(bù)发散光、吸光(guāng)、反射(shè)光，但是它们却占据着宇宙中绝(jué)大部分的质量。只是当时的人们对这(zhè)样的一种说法不屑一顾(gù)。

直(zhí)到40年之后，“暗(àn)物(wù)质”这个词(cí)才再(zài)一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯(kěn)特福特在观测(cè)仙女座星系中(zhōng)的恒星运(yùn)动。理论上(shàng)来说，距离中心越远的恒星在(zài)其(qí)轨(guǐ)道上的(de)运行速度就会越慢。但是他(tā)们观测的(de)结果却让人(rén)感到不可思议。

随着与中心(xīn)距离(lí)的增(zēng)加，恒(héng)星的旋转(zhuǎn)速度几(jǐ)乎保持不变。可是根(gēn)据牛顿的(de)万有(yǒu)引力(lì)定(dìng)律，在(zài)星系当(dāng)中如(rú)果没有足够大的质量来吸引它们(men)，这(zhè)些外围的恒(héng)星早就被(bèi)甩(shuǎi)到(dào)宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。基于这种现象，科学(xué)家(jiā)们会使用一种相对标准的方法来(lái)解释暗(àn)物质的(de)存在，这种方法就是测量星系当中气体(tǐ)在(zài)X轴上(shàng)距离(lí)星(xīng)系中心(xīn)的距离，以及在Y轴上气体(tǐ)的(de)旋转速度。如果出现异常的(de)结(jié)果，就认为是由暗物质的力量进(jìn)入其中(zhōng)。

于是科学家们通过射电望远镜测量了距离星(xīng)系(xì)中心更远距离(lí)的氢(qīng)元素，发现(xiàn)它们的旋转(zhuǎn)速度并不符合牛顿的力(lì)学定律。我们的(de)太阳系也不例(lì)外，太阳系位(wèi)于(yú)银河(hé)系的第三悬(xuán)臂之(zhī)上，距离银河系(xì)中(zhōng)心2.6万光年(nián)，根据万有引力定律进行(xíng)计算，太阳系的运行速(sù)度(dù)应该是160千米/秒(miǎo)，但(dàn)实际上，太阳(yáng)系正在以220千米/秒的(de)速度围(wéi)绕银河系旋(xuán)转，这个实际(jì)速度(dù)远(yuǎn)远大于理论速度，那么产生(shēng)以上这(zhè)种向(xiàng)心加速(sù)度的原因很(hěn)可能就是存在着一(yī)种(zhǒng)我们(men)看不到的物质，是这(zhè)些暗物质的引力效应将星(xīng)系(xì)聚集在(zài)了一(yī)起。

也(yě)是从这时开始，越来越(yuè)多的研究(jiū)人员开始相信暗物质的(de)存在。科学家根据星系外恒星(xīng)轨道的速度，估(gū)算在星系当中暗物(wù)质的质量占整个(gè)星系质(zhì)量的85%。但是，暗物质并不是唯一(yī)可(kě)以解释(shì)这个现象的原因。在(zài)一项新的研究当中，科学家们(men)发现，几乎没有引力效(xiào)应的(de)遥(yáo)远恒星(xīng)之(zhī)间(jiān)，也会出现速度上的微小(xiǎo)差异。另外，天(tiān)文学家还(hái)发现了一(yī)个反常(cháng)的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离地(dì)球大约(yuē)2.5亿光年，大(dà)小(xiǎo)和银(yín)河系不多，但是(shì)星(xīng)系当中存在的恒星数量却只有银河系(xì)的千分(fēn)之一。

所以在理(lǐ)论上，该星系必须存在暗物质，否则(zé)就会分崩离析。但是科学家们使用(yòng)最先进(jìn)的望(wàng)远(yuǎn)镜对其(qí)进行了40个(gè)小时(shí)的(de)详(xiáng)细测量之后，发现星(xīng)系中(zhōng)srds是什么意思，srds是什么意思啊的恒星(xīng)运动(dòng)是(shì)可以用正常(cháng)的(de)物质(zhì)和力学定(dìng)律(lǜ)来(lái)解(jiě)释的。那么又有人提(tí)出，也许该(gāi)星系的(de)暗物质(zhì)，已经被(bèi)附(fù)近的另一(yī)个大星(xīng)系(xì)剥离(lí)了(le)。奇怪的是，它的附近(jìn)没有任何星系存在(zài)。造成这(zhè)些现象的除了暗物质的假(jiǎ)说之外，另一(yī)种可能就是人类对引力的理解还不够全(quán)面，引力很可能在不同尺度空(kōng)间中的工作方式是不同的，这意味着在行星系(xì)尺度中的天体会沿(yán)着它们的轨(guǐ)道，按照(zhào)我们(men)所理解的方式运动。但是(shì)上升(shēng)到星系(xì)和(hé)星团的尺度(dù)，引(yǐn)力(lì)之间的相互作用则是不(bù)同的(de)方式。对于在星系团之间(jiān)的相互作用，科(kē)学家(jiā)还引入了外部场效(xiào)应的概(gài)念，指的是在(zài)数百万光年的规模上，巨大的质量(liàng)之间会产生(shēng)对彼(bǐ)此特殊的效(xiào)果，这(zhè)个理论(lùn)叫(jiào)做MOND蒙德理论(lùn)。如(rú)果(guǒ)MOND蒙德(dé)理论成立，这(zhè)意味着(zhe)我们(men)需要对(duì)现在的物理(lǐ)定律进行修(xiū)正，这些发现也让(ràng)很多人认(rèn)为暗物(wù)质(zhì)假说理论就此终结。但是在宇宙(zhòu)当中还有关(guān)于(yú)暗物质存在(zài)的其(qí)他的理(lǐ)论证(zhèng)据，这(zhè)些理论(lùn)证(zhèng)据(jù)是蒙德理论(lùn)所没法解释(shì)的“引力透镜”。

径向(xiàng)距离为37亿光年(nián)的子弹星系团，由两个碰(pèng)撞的星系团所组(zǔ)成，类似这样的星团，它们大(dà)部分的普(pǔ)通质量都在星系(xì)的(de)气(qì)体当(dāng)中。当星(xīng)团以1000万公里/小时发生碰(pèng)撞的时候，星(xīng)际气体的(de)相互作用(yòng)就会导致温度(dù)的(de)急剧升高，速(sù)度大(dà)幅降低。所以在理论上，在碰撞之(zhī)后，子(zi)弹星系团大部分的质量将位于所有(yǒu)这些气(qì)体所(suǒ)在的中间区域。那么我们通(tōng)过什(shén)么(me)来验证它的质量区域到(dào)底(dǐ)是(shì)不是集中在中间呢(ne)？前不久，詹姆斯(sī)韦(wéi)伯太空(kōng)望远镜传回了宇宙当中第(dì)一张全彩的(de)高清照(zhào)片，在照片中我们可以明显地看(kàn)到很多(duō)星(xīng)系似(shì)乎被拉伸产生了(le)巨大的形变(biàn)。其实这些星系(xì)本身并(bìng)不是真的被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出了什么问题(tí)，而(ér)是(shì)这样极遥远的天体(tǐ)和我们地球上(shàng)的(de)观测者之间。被一个质量(liàng)超级巨(jù)大的天体遮挡，这个(gè)超(chāo)大质量的东西(xī)的引力，会使(shǐ)身后更遥远星系(xì)的(de)光都发生了扭曲。这个现(xiàn)象就是引力透镜(jìng)效应。这(zhè)个巨大的天体可能是(shì)超大质量的黑洞或者(zhě)是(shì)暗物质。

所以当人们(men)对子(zi)弹星系(xì)团观测的时候，发现它的大质量区域并不是(shì)在中间，而(ér)是在两侧。所(suǒ)以最好的解释方法就是当星团发生全(quán)部的碰撞(zhuàng)时，可被观(guān)测到的质(zhì)量(liàng)气体被卡(kǎ)在了中间，暗(àn)物质则直接通过了这个区(qū)域(yù)，并(bìng)在两边形成了引力(lì)透镜。对子弹星系团的引(yǐn)力透镜研究也被认为是(shì)暗物质存在的迄(qì)今为(wèi)止(zhǐ)最好的理论证(zhèng)据。

除此之(zhī)外(wài)，还有来自宇宙当中(zhōng)最古老的光(guāng)。从宇(yǔ)宙大(dà)爆炸(zhà)开始，38万年之后(hòu)，可见光(guāng)终于可(kě)以(yǐ)畅通无阻(zǔ)地穿越在宇宙当中了。经过(guò)了130多亿(yì)年之后(hòu)，这些光(guāng)在宇宙空间背(bèi)景(jǐng)上(shàng)留下(xià)了(le)各(gè)相同性(xìng)的微(wēi)波辐射。其中(zhōng)红色(sè)的部分表示温度较高的(de)区(qū)域(yù)，蓝色则表示相(xiāng)对(duì)较冷的(de)区(qū)域，但实际上它们之间的温差只有万分之一。

科(kē)学家们通过对前(qián)景背景分离后(hòu)的(de)二值图像进(jìn)行连通域提(tí)取和标记之后发现，如果(guǒ)宇宙(zhòu)当中没有暗物质，图(tú)形看起来不应(yīng)该是这样的，而(ér)随着暗物质的增(zēng)加，一些峰值的(de)幅度会减小，才变得(dé)看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的(de)测量值(zhí)，我们需(xū)要的暗物质大约是普通物(wù)质的5倍。这个数(shù)字(zì)与解释(shì)星系当中恒星运(yùn)动所需要的暗物(wù)质比(bǐ)例是一致的。这就意味着。

用(yòng)了一个简单的理论(lùn)框架，就很(hěn)好地解释(shì)了很(hěn)多不同的观(guān)测结果(guǒ)。而暗(àn)物质的本质就是宇宙当中存在着某种类型的(de)粒子，它们不参与任(rèn)何其(qí)他的电磁作用，只通过引力(lì)来相互作用。所以如果能够找到这种(zhǒng)粒子的存在，就相当于找(zhǎo)到了暗物(wù)质存(cún)在的实际证据。这种粒子到底(dǐ)是什么(me)？科学(xué)家们已经提出(chū)了数十(shí)种的假想目(mù)标(biāo)，而(ér)要(yào)寻找这些不同的目标粒子所需要(yào)的实验方式也不相(xiāng)同。在过去的几十(shí)年当(dāng)中，人类(lèi)为了(le)寻找这些看不见、摸不(bù)到，几乎(hū)不会与常规(guī)物质(zhì)相(xiāng)互作用的“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次的(de)实验(yàn)，却没有任何实质性(xìng)的发现(xiàn)，除了一个(gè)地(dì)方，意(yì)大利的格兰萨(sà)索山，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处的地下矿井当中(zhōng)，藏着地球上最(zuì)大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼高的探测器，一直致力于寻找暗物质粒子(zi)的周期性震荡(dàng)。

自1997年以来，这(zhè)里的(de)科(kē)学(xué)家声称观测(cè)到了某种(zhǒng)信号。经过了20多年的数据收集，人们发(fā)现了一(yī)个有趣的事情(qíng)。探测率会(huì)在每年(nián)的6月(yuè)份达到峰值(zhí)，然(rán)后在(zài)11月(yuè)降到最(zuì)低(dī)，而且在20年(nián)当中(zhōng)每年(nián)都是一样。一些科(kē)学家认为这(zhè)可能是(shì)人(rén)类发现暗物质的第一个直(zhí)接证(zhèng)据。

但是为什么暗物质会产(chǎn)生(shēng)周期性的年度(dù)信号呢？刚才(cái)我们讲了太阳(yáng)系正在以220公里/秒的速度(dù)围绕着银河系(xì)进行移动，那么(me)如(rú)果暗物质存在宇宙当(dāng)中，这意味着我们(men)也(yě)在以这样的速度在穿越着暗物质流，这个过(guò)程中会产(chǎn)生相应的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围绕太阳进(jìn)行(xíng)旋转。所以有半年的时(shí)间，地球(qiú)围绕(rào)太阳(yáng)的(de)方向与太阳环绕银河系的方向是一致的，而另外(wài)半年则(zé)与之相反。

而在6月份的(de)时(shí)候，地(dì)球与太阳的方向(xiàng)正好达(dá)到完全一致，这是理论上地球穿(chuān)越暗(àn)物质(zhì)流(liú)最快的时段(duàn)。而(ér)在11月份，又(yòu)恰(qià)好达(dá)到了最慢(màn)值。尽管在实(shí)际(jì)的情况中(zhōng)，太(tài)阳系相对银河系的平面呈现了60度的(de)倾斜，但是这并(bìng)不(bù)影响这个(gè)理论(lùn)的(de)有效性(xìng)。

因此(cǐ)科学家(jiā)认为(wèi)这(zhè)可以用来解(jiě)释(shì)，研究人员(yuán)们(men)所观(guān)测到的周期性信号。当然也可(kě)能有其(qí)他的情况，造成这(zhè)种年(nián)度周(zhōu)期(qī)信号的差异也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上(shàng)的积雪，甚至连意大(dà)利(lì)游客的数(shù)量(liàng)也符合这个周期的(de)规律。

所以(yǐ)，科学(xué)家们又在南半球建立了(le)一个几乎(hū)相srds是什么意思，srds是什么意思啊同的实验室，这里(lǐ)的季节与之前(qián)的实验(yàn)室正好相反，而在这里，地球穿过暗物质流的(de)运动特(tè)征和第(dì)一个(gè)实(shí)验室是一样的(de)。

因(yīn)此(cǐ)，如果(guǒ)在这(zhè)里可(kě)以得到相同的信号，就可以(yǐ)成为暗物(wù)质所存在的(de)非常(cháng)有(yǒu)力的(de)证(zhèng)据(jù)了。但是由于(yú)这个实(shí)验(yàn)室刚刚建成(chéng)不久，所(suǒ)以截(jié)至目(mù)前还无(wú)法(fǎ)提供相应的数据支持。另外(wài)，在(zài)2025年，NASA将会发射一台(tái)新的望远镜，这台太空(kōng)望远(yuǎn)镜叫(jiào)做“南(nán)希格(gé)雷斯(sī)罗曼(màn)”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相(xiāng)同，但(dàn)它的宽视场仪器提供(gōng)的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼(màn)太空望远镜其中(zhōng)一个关键的用途就是(shì)探索(suǒ)暗(àn)物质背(bèi)后的奥秘，对(duì)于(yú)探测的(de)结果，我们只能拭目以待(dài)了。费米实验室粒(lì)子天(tiān)体物理中(zhōng)心的科(kē)学家(jiā)丹(dān)琥珀和贾森(sēn)斯特芬研(yán)究发现，如果暗物质存(cún)在，它们(men)极有(yǒu)可能拥有(yǒu)另一种(zhǒng)神秘的效应(yīng)，这种暗物质效应，会支持(chí)宇宙当中生命(mìng)的诞生，或者说(shuō)是生命(mìng)进化的一个重(zhòng)要因素(sù)。

如(rú)果这一理论(lùn)得到进一步(bù)的证实，那么遍布宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)的暗物质会不会意味(wèi)着人类(lèi)并不孤单呢？或许在宇宙当中某个角(jiǎo)落的行星(xīng)上，暗物质正在通过这样的效应创造生命(mìng)。当(dāng)然，这(zhè)些推论的大前提是要先找到(dào)暗物质存在(zài)的实际(jì)证(zhèng)据。那么(me)小伙伴们，你们觉得暗物质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的(de)支(zhī)持(chí)是我(wǒ)更新(xīn)的动力！

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