宇宙(zhòu)是“人为制造”的(de)？为何会存在科(kē)学无法解释(shì)的(de)“暗物(wù)质(zhì)”？暗物质又究竟(jìng)是什么？人类为了寻找暗物(wù)质(zhì)存在的(de)证据(jù)，科(kē)学家(jiā)们在过去的几十年当中进(jìn)行了超过50次的(de)长期(qī)实验，但是却(què)没有发现任何的有效证据。除了一个(gè)地方(fāng)，在1687年(nián)出(chū)版的自然哲学数(shù)学原(yuán)理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发(fā)表(biǎo)了(le)万有引力定(dìng)律，它揭示了宇宙(zhòu)中天体运动(dòng)的规律。往后的几百年来，当天文学家们(men)发(fā)现某(mǒu)些(xiē)天体运行轨道出现异常，不符合(hé)万有引力定(dìng)律(lǜ)的时(shí)候，他们就会知道(dào)，周(zhōu)围一定有未(wèi)知的(de)天体通过引(yǐn)力在摄(shè)动它的轨道。比如在1846年(nián)，奥本勒维耶(yé)就通(tōng)过天(tiān)王星运行轨道(dào)的异常，推算并(bìng)且发(fā)现了海(hǎi)王星的存(cún)在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的(de)发现都(dōu)是应用(yòng)万有引(yǐn)力定律所取得(dé)重大天文成就的例子。但是(shì)这(zhè)些(xiē)发(fā)现(xiàn)都是在(zài)恒星(xīng)系统(tǒng)的尺(chǐ)度当中，可当我们(men)上升到(dào)星系(xì)或者是星团(tuán)的(de)尺(chǐ)度，事情(qíng)就(jiù)开始变得诡(guǐ)异了。

1933年(nián)，瑞士(shì)的物理学家弗里(lǐ)茨兹威基正在研(yán)究和测量后发星系(xì)团的质(zhì)量(liàng)。这是一个由(yóu)数千(qiān)个星系所组成的(de)巨(jù)大星系团，这(zhè)些(xiē)星(xīng)系被引力束(shù)缚(fù)在一起。测量星(xīng)系团的质(zhì)量一(yī)般会使用到两种(zhǒng)方法，当(dāng)两种方法结(jié)果一致，就可以确定其质量的范围。

第一种是(shì)获得其"光度学(xué)的质量"，需要(yào)的(de)数(shù)据是测量(liàng)各(gè)个星系(xì)的光度(dù)。

第(dì)二种是动(dòng)力学质量(liàng)的计算，是利用光谱红移测(cè)量星(xīng)系(xì)团中(zhōng)的各个星系相对于星系团的运动速度(dù)。当(dāng)测(cè)量结(jié)果出来之后，兹威基彻底懵(měng)了，“动力(lì)学(xué)质(zhì)量”竟然(rán)是“光度学质量”的400倍。这意(yì)味着，后(hòu)发座(zuò)星(xīng)系(xì)团有99%的质(zhì)量消失了，或者说这(zhè)99%的质量(liàng)并不以可见光的形式所(suǒ)存在，我们无法看到。最诡异的是，在测量速度的(de)过(guò)程中，兹威基(jī)发(fā)现星(xīng)系团中(zhōng)很多星系的速度(dù)比理论上要快(kuài)得多，按照牛顿的运动学(xué)定(dìng)律，仅靠这(zhè)些可见星系的质(zhì)量(liàng)所产生(shēng)的引(yǐn)力是无法将它(tā)们(men)束(shù)缚在星系团内的，它们早(zǎo)就应(yīng)该被(bèi)抛(pāo)出(chū)星系团之外(wài)了，除非有(yǒu)一种神秘的力量在起作用，这种力(lì)量(liàng)来源于某种隐形的(de)物质。

据此(cǐ)，兹(zī)维基提出了这样部(bù)分不可见的暗质，它不(bù)发散光、吸光、反(fǎn)射(shè)光(guāng)，但是它们却占据着宇宙(zhòu)中绝大部(bù)分的质量。只是当时的人们对这样的一种说法不屑一顾(gù)。

直到40年(nián)之后，“暗物质”这个词(cí)才(cái)再一(yī)次(cì)出(chū)现。天(tiān)文学(xué)家维拉鲁宾(bīn)和肯(kěn)特福特在(zài)观测(cè)仙女座(zuò)星系(xì)中的恒星(xīng)运动(dòng)。理论上来说(shuō)，距离中心(xīn)越远(yuǎn)的恒星在其轨道上的运行速度就会(huì)越慢(màn)。但是他(tā)们观测的结果却让人感到不可思议(yì)。

随(suí)着与中心距(jù)离的增加，恒(héng)星(xīng)的旋转速度几乎(hū)保持不变(biàn)。可是根(gēn)据(jù)牛顿的(de)万有引力定律，在星系当中如果没有足够大的质量来(lái)吸引它们(men)，这些外围的恒星早就被甩到宇宙(zhòu)当中了(le)。基(jī)于(yú)这种现象，科(kē)学家们会使(shǐ)用(yòng)一种相对标(biāo)准(zhǔn)的方法来解(jiě)释暗物质的存在(zài)，这种方(fāng)法就(jiù)是测量星系(xì)当中(zhōng)气体在X轴(zhóu)上距离星系中心的距(jù)离，以及在(zài)Y轴上气体的旋转速度(dù)。如(rú)果(guǒ)出现(xiàn)异常的结果，就认为是(shì)由暗物质的力量进(jìn)入其中。

于是科学家(jiā)们通(tōng)过(guò)射电望远镜测量了距(jù)离(lí)星系中心更远距(jù)离(lí)的氢元素，发现它(tā)们(men)的旋(xuán)转速度(dù)并不符合(hé)牛(niú)顿的力(lì)学定律。我们的太阳系也(yě)不例外，太阳系位于银河系的第三悬臂之上，距离(lí)银河系中心2.6万光年(nián)，根据(jù)万有引力定律进行计算，太阳系(xì)的运行速度应该是160千(qiān)米(mǐ)/秒，但实际上，太(tài)阳(yáng)系正在以220千米/秒的速度围绕银河(hé)系旋转，这个实际速(sù)度远远(yuǎn)大于理论(lùn)速度，那么产生以(yǐ)上这种向心加速度的原因很可能就是存在着一种我们看不到(dào)的物质，是这些(xiē)暗物质的引力(lì)效应将星(xīng)系聚集在(zài)了(le)一(yī)起(qǐ)。

也是从(cóng)这时开始，越来(lái)越(yuè)多的(de)研究人员开始相信暗物质的存在(zài)。科学家根(gēn)据星系外恒星轨(guǐ)道(dào)的(de)速(sù)度，估算在(zài)星系当中暗物质的质量(liàng)占整个星系质量的85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯一可以解释这个现(xiàn)象的原因。在一项新的(de)研究当中，科学家们(men)发现，几乎没(méi)有引力效应的遥远恒星(xīng)之间，也(yě)会出现(xiàn)速(sù)度(dù)上的微(wēi)小差(chà)异。另外，天(tiān)文学家还(hái)发现了一(yī)个反常(cháng)的(de)星(xīng)系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大小和银河系不多(duō)，但是(shì)星系当(dāng)中存在的(de)恒星(xīng)数量却只(zhǐ)有银(yín)河系的千分之一。

所以(yǐ)在理论上，该星系必须存在暗物质(zhì)，否则就会分(fēn)崩(bēng)离析。但是科学(xué)家们使用(yòng)最先进的望(wàng)远镜(jìng)对其进行了(le)40个小时的详细(xì)测量之后(hòu)，发现星系中(zhōng)的恒星运动(dòng)是可以用正(zhèng)常(cháng)的物质和力学定律来解释的。那么又有人(rén)提(tí)出(chū)，也许该星系的暗物(wù)质，已(yǐ)经被附(fù)近的另(lìng)一个大(dà)星系(xì)剥离(lí)了(le)。奇怪的是(shì)，它的附(fù)近没有任何星系存(cún)在。造成这(zhè)些现象的除了暗(àn)物质的假(jiǎ)说之外(wài)，另一种可能就是人类对引力的理解(jiě)还不(bù)够全面，引力(lì)很(hěn)可(kě)能在不同尺(chǐ)度(dù)空间中(zhōng)的工作方式(shì)是不同的，这意味着在行星系尺度(dù)中的天体会沿着它们(men)的轨(guǐ)道，按(àn)照我们所理解(jiě)的方式(shì)运动(dòng)。但是(shì)上升到星系(xì)和星团的尺度，引(yǐn)力之间的相互(hù)作用则是不同的方式。对于在(zài)星系(xì)团(tuán)之间的相互作(zuò)用，科学家还引入了(le)外部场效应的概念，指的(de)是在数百万光年的规模上，巨大的质量之(zhī)间会产生对(duì)彼此特殊的效(xiào)果，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理(lǐ)论。如果(guǒ)MOND蒙德理论成立(lì)，这意味(wèi)着(zhe)我们需要对现在的物理定(dìng)律(lǜ)进(jìn)行(xíng)修(xiū)正，这(zhè)些发现也让很多人认为暗(àn)物(wù)质假说理论就此终结。但(dàn)是在宇宙(zhòu)当中还有关于暗物质存在的其(qí)他的理论证(zhèng)据，这些理论证据是蒙(méng)德理论所没(méi)法(fǎ)解释的(de)“引力透镜(jìng)”。

径(jìng)向距离为37亿光年的子弹(dàn)星系团，由两个(gè)碰撞的星(xīng)系(xì)团所组成，类(lèi)似这(zhè)样的星团，它们大部分的普通质量都在星系的气(qì)体(tǐ)当中(zhōng)。当(dāng)星团以1000万公里/小时发生碰(pèng)撞的(de)时候，星(xīng)际气体(tǐ)的相互(hù)作用就会导致温(wēn)度的急剧(jù)升高，速度大幅(fú)降低(dī)。所以在(zài)理论(lùn)上，在碰撞之(zhī)后(hòu)，子弹(dàn)星系团大(dà)部分的质量(liàng)将位(wèi)于(yú)所有这些气(qì)体所在(zài)的中间区域。那么我们通过什么(me)来验(yàn)证(zhèng)它的质量区域到(dào)底(dǐ)是不(bù)是集中(zhōng)在中间呢？前(qián)不久，詹(zhān)姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当(dāng)中第一张全彩的(de)高清(qīng)照(zhào)片，在(zài)照片(piàn)中我们可以(yǐ)明显地看(kàn)到很多星系似(shì)乎被拉伸产生了巨(jù)大(dà)的形变(biàn)。其实这些星系(xì)本身并不是真(zhēn)的被扭曲了，也不是韦(wéi)伯望远镜出了什么问题，而是这(zhè)样极遥(yáo)远的天体和我们(men)地球上的观测者(zhě)之间。被一个(gè)质量超级巨(jù)大的天体遮挡(dǎng)，这个超大(dà)质量的(de)东西的引力，会使身后更遥(yáo)远星系的光都发(fā)生了(le)扭曲。这个现象就是引(yǐn)力透(tòu)镜效应(yīng)。这个巨(jù)大的天(tiān)体可能(néng)是超(chāo)大质量的黑洞或者是(shì)暗物质。

所以当人(rén)们(men)对子弹星系团观(guān)测的(de)时候，发(fā)现它的大质(zhì)量区(qū)域并加湿器必须加纯净水吗，加湿器用纯净水太贵怎么办水不是在(zài)中间，而是在两侧。所以最好的解释方法就(jiù)是当(dāng)星团发生全(quán)部的碰(pèng)撞时(shí)，可被观(guān)测到的质量(liàng)气体被卡在(zài)了中(zhōng)间，暗物质则(zé)直接通过了这(zhè)个区域(yù)，并(bìng)在两边形成了(le)引力透镜。对子(zi)弹星系(xì)团的(de)引力透镜研究也(yě)被(bèi)认为是(shì)暗物质(zhì)存(cún)在(zài)的迄(qì)今为止最好(hǎo)的理(lǐ)论(lùn)证(zhèng)据。

除此之外，还(hái)有来自宇宙(zhòu)当中最古老的(de)光。从宇宙大爆炸开始，38万年(nián)之后(hòu)，可(kě)见光终于可以畅通无阻地穿越在(zài)宇宙(zhòu)当(dāng)中了。经过了(le)130多亿年之后，这些光在(zài)宇宙空间背景上留下(xià)了各相同性的微波辐(fú)射。其中红色的部分表示温度较高的区域，蓝色则表示相对较冷的区域，但实际上它们之间的温差只有万分之(zhī)一。

科学家们(men)通过(guò)对前景背景分离后(hòu)的二值图像进行连通域提取和标(biāo)记之后发现，如果宇宙当中没(méi)有(yǒu)暗物(wù)质(zhì)，图形看(kàn)起(qǐ)来不应该是这(zhè)样的，而随着暗(àn)物质的增加，一(yī)些峰值的幅度会减小，才变得看(kàn)起来“和谐”。为(wèi)了匹(pǐ)配宇宙(zhòu)微(wēi)波背(bèi)景辐射(shè)的测量值，我们需要的(de)暗物(wù)质大(dà)约是(shì)普通物质的5倍。这个数字与解释星系当(dāng)中恒星运动(dòng)所需要的暗物质比例是一致的。这(zhè)就意味着。

用了(le)一个(gè)简单(dān)的理论框(kuāng)架，就(jiù)很好地解释(shì)了很多(duō)不同的观测(cè)结果。而暗物质的本(běn)质(zhì)就是宇宙(zhòu)当中(zhōng)存在着(zhe)某种类型的粒子，它们不参与任何其他的电磁(cí)作用，只(zhǐ)通过引力来(lái)相(xiāng)互(hù)作用。所以(yǐ)如果能(néng)够找到(dào)这种粒(lì)子的(de)存(cún)在，就(jiù)相当于(yú)找到了暗物(wù)质存在(zài)的(de)实际证据。这种粒子到(dào)底是什么？科学家(jiā)们(men)已经提出了(le)数十种的(de)假想目标，而要寻找这(zhè)些不(bù)同的(de)目标粒(lì)子(zi)所(suǒ)需要(yào)的实验方式也(yě)不(bù)相同。在(zài)过(guò)去(qù)的几(jǐ)十年当中，人类为了寻找这些看不见(jiàn)、摸(mō)不(bù)到(dào)，几乎不(bù)会与常规物质(zhì)相互作用的“暗物质”，科学家们已经进行了超过(guò)50次(cì)的(de)实验，却没有任何实质性的发现，除了一个地方(fāng)，意大利的格(gé)兰萨索山，隶属于阿(ā)尔(ěr)卑斯山脉。

在(zài)山下1400米处的(de)地下矿井当中，藏着地球上最大的地学实验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一(yī)个三(sān)层楼高的探测器(qì)，一直致(zhì)力(lì)于寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学(xué)家声称(chēng)观(guān)测到了某(mǒu)种信号。经过了20多(duō)年(nián)的数据收集，人们发现(xiàn)了一个(gè)有趣(qù)的事情。探测(cè)率会(huì)在每年的6月(yuè)份达到峰(fēng)值(zhí)，然(rán)后在11月降到最低，而且在20年当中每年都是一样(yàng)。一些科学家认为这可能是(shì)人类发现暗物质(zhì)的第一个直(zhí)接证据。

但是为(wèi)什么暗(àn)物质会产生周期性的年度(dù)信号呢(ne)？刚(gāng)才我们讲了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒的速度围绕着(zhe)银河系进行移动，那么如果暗物质存在(zài)宇宙当中，这意味着我们也在(zài)以这样的(de)速度在穿越着(zhe)暗物质流，这个过程中(zhōng)会产生(shēng)相应的振荡，同时地球又以30公里/秒(miǎo)的速度围绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有半(bàn)年的时(shí)间(jiān)，地球(qiú)围绕太阳的方(fāng)向与太阳环绕银河(hé)系的方向是一致的，而另外半年则与之相反。

而在6月份的时候，地球(qiú)与太(tài)阳的方向(xiàng)正好达(dá)到完全一(yī)致(zhì)，这(zhè)是理论上地球穿越暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在实际的情况中，太阳系(xì)相对(duì)银河系的平面呈(chéng)现了(le)60度的倾斜，但是这(zhè)并不影响(xiǎng)这个(gè)理论(lùn)的有效性(xìng)。

因此科(kē)学家(jiā)认为这可以(yǐ)用来解释，研(yán)究(jiū)人员们所观测到的周(zhōu)期性信号。当然也(yě)可能(néng)有其他(tā)的情(qíng)况，造成(chéng)这种(zhǒng)年(nián)度(dù)周期信号的差异也可能是(shì)温度、湿度、土壤(rǎng)中的水(shuǐ)分、高山(shān)上的积(jī)雪，甚至连(lián)意(yì)大利游(yóu)客的数量也符合这(zhè)个(gè)周(zhōu)期的规律。

所以，科学家(jiā)们又(yòu)在南半球建(jiàn)立了一(yī)个几乎相同的实验室，这里的季节与(yǔ)之前的实(shí)验室正好相反，而在(zài)这(zhè)里，地球穿过暗物质流的运动特征和第一个实验室(shì)是(shì)一(yī)样的(de)。

因此，如果(guǒ)在这里可以得到相同的信号，就可以成(chéng)为暗(àn)物质(zhì)所(suǒ)存在的非常有力的(de)证据了。但是由于这个实(shí)验室刚刚建成不(bù)久，所以截(jié)至目前还无法提供相应(yīng)的数据(jù)支持。另(lìng)外(wài)，在(zài)2025年，NASA将会发(fā)射一台新的望远镜，这台太空(kōng)望远镜叫做(zuò)“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大小跟哈(hā)勃望远镜相同，但它的(de)宽视场仪(yí)器(qì)提供的视野是(shì)哈勃红外仪器(qì)的100倍。南(nán)希格雷(léi)斯罗曼太空望远镜(jìng)其中一个(gè)关键(jiàn)的用途(tú)就(jiù)是(shì)探索(suǒ)暗物(wù)质背后的奥秘，对于探测的结果，我们只能(néng)拭目以待了。费米实验室粒子天体物(wù)理(lǐ)中(zhōng)心的科(kē)学家丹琥珀(p加湿器必须加纯净水吗，加湿器用纯净水太贵怎么办水ò)和贾(jiǎ)森斯特芬研究发现(xiàn)，如果暗物质存在，它们(men)极有可能拥(yōng)有(yǒu)另一种神秘(mì)的效应，这种暗物(wù)质效应，会支持宇宙当中生(shēng)命(mìng)的诞生，或(huò)者说(shuō)是生(shēng)命进化的一个重(zhòng)要因素。

如果(guǒ)这一理论得到进一步的证实，那么遍布(bù)宇宙当中(zhōng)的暗物质会不(bù)会意味(wèi)着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中某(mǒu)个角(jiǎo)落的行星上，暗物质正在通(tōng)过这样的效(xiào)应创造生(shēng)命。当然，这(zhè)些推论的大(dà)前(qián)提是(shì)要(yào)先(xiān)找到暗物质存在的实(shí)际证据。那么小(xiǎo)伙伴(bàn)们，你们觉得暗(àn)物质到底(dǐ)存不(bù)存(cún)在呢？喜欢请点赞，你的(de)支(zhī)持是我更新的动(dòng)力！

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