宇宙是“人为制造”的(de)？为何会存在科学无法解(jiě)释的“暗物质”？暗物(wù)质(zhì)又究竟(jìng)是(shì)什么？人(rén)类为了寻找(zhǎo)暗物质存在(zài)的证据，科学(xué)家们(men)在过去的几十年当中(zhōng)进(jìn)行了(le)超过50次(cì)的(de)长期(qī)实验，但是却没有(yǒu)发(fā)现任何(hé)的有效证据。除了(le)一个(gè)地(dì)方，在(zài)1687年(nián)出(chū)版的自然哲学数学原理一(yī)书中，埃(āi)萨(sà)克(kè)牛(niú)顿发表了万有引力定(dìng)律，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往后(hòu)的几百年来，当天(tiān)文学(xué)家们(men)发(fā)现某些天体运行轨道出现异(yì)常，不符合万有引力定律的时候，他们就(jiù)会知道，周围(wéi)一定有未知的天体通过引力在摄动它的轨(guǐ)道(dào)。比如在(zài)1846年，奥本勒(lēi)维耶就通过天王星运行轨(guǐ)道的异常(cháng)，推(tuī)算并(bìng)且发现了海王(wáng)星的存在。另外(wài)，哈雷彗星(xīng)、冥王星的(de)发现都是应(yīng)用万有引力定(dìng)律所取得重大(dà)天文成就(jiù)的例子。但是(shì)这些发现都是在恒星系统的尺度当中，可当(dāng)我(wǒ)们上升到星系或者是星团的尺度，事情就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年(nián)，瑞士的(de)物理学家弗里茨兹威基正在(zài)研究和测量后发星系团的质量。这是一(yī)个由数千(qiān)个星系(xì)所组成(chéng)的巨大星系(xì)团(tuán)，这些星系被引力束缚在一起。测量(liàng)星系团(tuán)的质量一(yī)般会(huì)使用到(dào)两种方法，当两种(zhǒng)方法结果一(yī)致，就可以确定其质量的范围。

第(dì)一种是获得其(qí)"光度学的质量"，需(xū)要的(de)数据是测量(liàng)各个星系的光(guāng)度。

第二(èr)种是动力学质量的(de)计算，是利用光谱红(hóng)移测量星系团中(zhōng)的各个星(xīng)系(xì)相(xiāng)对于星(xīng)系团的运动速度(dù)。当(dāng)测量结果出来之后(hòu)，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动力学(xué)质(zhì)量”竟然是“光(guāng)度学质量”的400倍(bèi)。这意(yì)味(wèi)着(zhe)，后(hòu)发座星系团有99%的质量消失(shī)了，或(huò)者说这99%的质(zhì)量并不以可见光的(de)形式(shì)所存在，我们无法看到。最诡异(yì)的(de)是(shì)，在测量速度(dù)的过(guò)程(chéng)中，兹(zī)威(wēi)基发现星系(xì)团中(zhōng)很(hěn)多星系的速度比理论上要快得多，按照(zhào)牛顿的运动(dòng)学定律，仅靠这些可见星(xīng)系(xì)的质量所产生(shēng)的(de)引力是无法将(jiāng)它们束缚在星系团内(nèi)的(de)，它们(men)早就应该(gāi)被抛出(chū)星系(xì)团之外了，除非有一种神秘的力(lì)量在(zài)起作用，这种力量来(lái)源(yuán)于某种(zhǒng)隐形的物(wù)质。

据此，兹(zī)维基提(tí)出了这样部分不(bù)可见(jiàn)的(de)暗质，它不发散(sàn)光、吸光、反(fǎn)射光，但是它们却占据着宇宙(zhòu)中绝大部分的(de)质量。只是当(dāng)时的人们(men)对这样(yàng)的(de)一种说法不屑一顾(gù)。

直(zhí)到40年之后，“暗物质”这个词才再一次出现(xiàn)。天文学家维拉(lā)鲁(lǔ)宾和肯(kěn)特福特在观(guān)测(cè)仙女座(zuò)星系中(zhōng)的恒星运动。理论上来说，距(jù)离(lí)中心越远的(de)恒星(xīng)在(zài)其轨道上的运(yùn)行速度(dù)就(jiù)会越慢。但是他们观测的(de)结果却让人感到(dào)不(bù)可思议。

随着(zhe)与中心(xīn)距离(lí)的增加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是(shì)根(gēn)据牛顿的万有引力定(dìng)律，在(zài)星系当中如(rú)果没有足够大的质量来(lái)吸引(yǐn)它们(men)，这些外围(wéi)的恒星早就被甩到(dào)宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)了。基(jī)于这种现象(xiàng)，科学家们会使用(yòng)一种相对(duì)标准的方(fāng)法来(lái)解释暗物质的(de)存在，这种方(fāng)法就(jiù)是测量星系当中气体在X轴上距离星(xīng)系中(zhōng)心的(de)距离，以及在Y轴上气(qì)体的(de)旋转(zhuǎn)速度。如果出现(xiàn)异常的结果(guǒ)，就认为是由(yóu)暗物质的(de)力量进入其中。

于是科(kē)学家(jiā)们通(tōng)过射(shè)电望(wàng)远镜测量了距离(lí)星系中心更远距离的氢元素，发现(xiàn)它们的(de)旋转速度并不符合牛顿的(de)力学定律。我们(men)的太阳系也不(bù)例外，太(tài)阳(yáng)系位于银河系的第三悬臂之上，距离银河系中心(xīn)2.6万光年，根据(jù)万有引力定律进行计算，太阳系(xì)的运行速(sù)度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以(yǐ)220千米(mǐ)/秒的速度围绕银河(hé)系旋转，这个实际速度(dù)远远大于理论速度，那么产生以上这种向心(xīn)加速度(dù)的(de)原(yuán)因很可能就是(shì)存在着一种我们看不(bù)到的物质，是这(zhè)些暗(àn)物质的引力效应将星系聚集在了一起。

也是从这时开始，越来越(yuè)多的研究人员开(kāi)始相信暗物质的(de)存在。科学家根据星系外恒星轨(guǐ)道(dào)的(de)速度，估算在星系当中(zhōng)暗物(wù)质的(de)质量占整个星系质量的85%。但是，暗(àn)物质(zhì)并不是唯一可以解释(shì)这个现(xiàn)象的原(yuán)因。在一项新的研究当中(zhōng)，科学家们发现，几(jǐ)乎没有(yǒu)引力效应的遥远(yuǎn)恒(héng)星之间(jiān)，也(yě)会出现速度上的微(wēi)小差异。另外，天文学家还发(fā)现(xiàn)了一(yī)个反常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系(xì)距离地球(qiú)大约(yuē)2.5亿光年，大小和银河系不多(duō)，但是(shì)星系(xì)当中(zhōng)存在(zài)的恒(héng)星数量却只有银河系的千分之一。

所以在理论(lùn)上，该(gāi)星系(xì)必须(xū)存(cún)在(zài)暗物质，否则就会分崩离析。但是科学家们使用最(zuì)先(xiān)进(jìn)的望远镜对其(qí)进(jìn)行了40个小时的详细测(cè)量之后，发现星系(xì)中的恒星运(yùn)动是可以(yǐ)用(yòng)正常的(de)物质和力学定律来解释的。那么又有人提出，也(yě)许该星系的暗物质，已经被附近的另一个大星系剥离了。奇(qí)怪(guài)的是，它(tā)的附近没有任何星系存在。造成这(zhè)些(xiē)现象的除了(le)暗物质的(de)假说之外，另一种可(kě)能就是人类对引(yǐn)力(lì)的(de)理解(jiě)还(hái)不够全面，引力很可能(néng)在不同(tóng)尺(chǐ)度空(kōng)间中(zhōng)的工作(zuò)方式(shì)是(shì)不(bù)同的(de)，这意(yì)味着在行星系尺度(dù)中(zhōng)的(de)天体(tǐ)会沿着它们的轨(guǐ)道，按照我(wǒ)们所理解的方式运(yùn)动。但(dàn)是上升(shēng)到星系(xì)和星团的尺(chǐ)度，引力之间的相(xiāng)互作用(yòng)则是(shì)不同的方式。对于(yú)在星系团之间的相互(hù)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(nián)的规模(mó)上，巨大的质量之间会产生(shēng)对(duì)彼此特殊的效果(guǒ)，这个(gè)理论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意味着我(wǒ)们需要对现在的物(wù)理(lǐ)定律进行修正，这些发现也(yě)让很多(duō)人(rén)认为(wèi)暗物质假说(shuō)理论就此终结(jié)。但是(shì)在宇(yǔ)宙当中(zhōng)还有(yǒu)关于(yú)暗物质存在的其他的理论证(zhèng)据，这些理论(lùn)证据(jù)是蒙德理(lǐ)论所没法解释的“引力(lì)透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹(dàn)星系团，由两个碰撞的星系团所组(zǔ)成，类似这样(yàng)的(de)星团，它们大部分的普(pǔ)通(tōng)质量都在星系的气体当中。当星团以(yǐ)1000万公里/小时发生(shēng)碰撞的(de)时候，星际气体的相互作用(yòng)就会导致温度(dù)的急剧升(shēng)高(gāo)，速(sù)度(dù)大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系团大部分的质量将位于(yú)所有这些气体所在的中间区域(yù)。那么我们通过什么来验证(zhèng)它的质(zhì)量区域到底是不是集中在中间呢？前(qián)不久(jiǔ)，詹姆(mǔ)斯韦(wéi)伯太空望远镜(jìng)传回了宇宙当(dāng)中第(dì)一张全彩(cǎi)的高清照片(piàn)，在照(zhào)片中我们(men)可以明显(xiǎn)地看到很多星系(xì)似乎(hū)被拉伸产生(shēng)了(le)巨大的形变(biàn)。其实这(zhè)些星系本身(shēn)并不是(shì)真(zhēn)的被扭(niǔ)曲了，也(yě)不是韦伯望远镜(jìng)出了什么问题，而是这样极遥远的天体和(hé)我们地球上(shàng)的观测者之间(jiān)。被一个(gè)质量超(chāo)级巨大的天体遮挡，这个(gè)超大(dà)质(zhì)量的东西的(de)引力(lì)，会使身后更遥远星系的光都发(fā)生了扭曲。这个现象就(jiù)是(shì)引力透镜效应(yīng)。这个巨大(dà)的天(tiān)体可能是超大质量的(de)黑(hēi)洞或(huò)者是暗物质(zhì)。

所以当人们对(duì)子弹(dàn)星系团观测的(de)时候，发现它(tā)的大质量(liàng)区域(yù)并不是在中间，而是在两(liǎng)侧。所以(yǐ)最好的(de)解释方法(fǎ)就是当星团发生(shēng)全(quán)部的碰撞(zhuàng)时(shí)，可被观测到的质量(liàng)气体被卡(kǎ)在了中间(jiān)，暗物质则直接(jiē)通过了这(zhè)个区域，并在两(liǎng)边形成了引(yǐn)力透镜。对子弹星(xīng)系团(tuán)的引力透镜研(yán)究也被认为是暗物质(zhì)存在(zài)的(de)迄今为(wèi)止最好的理论(lùn)证据(jù)。

除此之外，还有来自宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)最古老的光。从宇宙大爆炸开(kāi)始，38万年之后，可见光终于可以畅通无阻地(dì)穿越在(zài)宇宙当中了。经过了130多(duō)亿年之(zhī)后(hòu)，这些光在宇宙(zhòu)空间背景上留下了各相同性的微波辐射。其中红色的(de)部分表(biǎo)示温度较高(gāo)的区域，蓝(lán)色则表示相对较冷(lěng)的区域，但实际上它(tā)们之(zhī)间的(de)温差只有万分之一(yī)。

科学(xué)家(jiā)们通过对(duì)前景背景(jǐng)分(fēn)离后(hòu)的二值图像进(jìn)行连通域提取和标(biāo)记之(zhī)后发现，如(rú)果宇宙当(dāng)中没(méi)有(yǒu)暗(àn)物质(zhì)，图形看起来不应该是这样的，而随(suí)着(zhe)暗物质的增加(jiā)，一些峰(fēng)值的幅(fú)度(dù)会减小(xiǎo)，才(cái)变(biàn)得看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微波背景(jǐng)辐(fú)射的测(cè)量值，我们需要的暗(àn)物质大(dà)约是普通物质的5倍。这个数字(zì)与(yǔ)解释星系(xì)当中恒星运(yùn)动所需要的(de)暗物质比例是一(yī)致的。这就(jiù)意味着。

用了一个简单的理论框架，就很好地解释了(le)很多不同的(de)观测结果(guǒ)。而暗物(wù)质(zhì)的本质就是宇宙当中存在(zài)着(zhe)某种类型的(de)粒子，它们不参与任何其他(tā)的电磁作(zuò)用，只通过引力来相互作用。所以如果能(néng)够(gòu)找到这(zhè)种粒子的存在，就相当(dāng)于找到了暗(àn)物质(zhì)存在水浒传史进的主要事迹概括，水浒传史进的主要事迹有哪些的实际证据。这种(zhǒng)粒(lì)子到底是(shì)什么(me)？科学家们已经(jīng)提出(chū)了数十种(zhǒng)的假想目(mù)标，而要寻找这些不同的目标粒子(zi)所(suǒ)需要的(de)实验方式也不相(xiāng)同。在过(guò)去的几十年当(dāng)中，人类为了寻找这些看水浒传史进的主要事迹概括，水浒传史进的主要事迹有哪些不见、摸不到，几(jǐ)乎不(bù)会(huì)与常(cháng)规物质相互(hù)作用的“暗(àn)物质”，科学家们(men)已经(jīng)进行了(le)超过50次的实(shí)验(yàn)，却没有(yǒu)任何实质(zhì)性(xìng)的发(fā)现，除了一个地(dì)方，意(yì)大(dà)利的格兰萨(sà)索山，隶属于阿尔(ěr)卑斯(sī)山脉。

在山(shān)下(xià)1400米处的(de)地下(xià)矿井当(dāng)中(zhōng)，藏着地球上(shàng)最大的地学实验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有一个三层楼高的探测器(qì)，一(yī)直致力于寻(xún)找暗物质粒子的(de)周期(qī)性震荡(dàng)。

自1997年以来，这里的科学家声称(chēng)观(guān)测到(dào)了某种信号。经(jīng)过(guò)了20多年的数据收集，人们发现了一(yī)个有趣(qù)的事情。探测率会在每年的6月份达到峰值(zhí)，然后在11月(yuè)降(jiàng)到(dào)最低(dī)，而(ér)且在20年当中每(měi)年都是一样。一些科学家认为(wèi)这可能(néng)是(shì)人类(lèi)发(fā)现暗物质(zhì)的第一个直接(jiē)证据(jù)。

但是(shì)为什么暗物质会产生周期性的年(nián)度信号呢(ne)？刚(gāng)才我们(men)讲了太阳系正在(zài)以220公里(lǐ)/秒的(de)速度(dù)围绕着银河(hé)系进行(xíng)移动，那么如果(guǒ)暗物质存在宇宙当中，这意味着我们也在(zài)以这样(yàng)的(de)速度在穿越着暗物(wù)质流，这(zhè)个过程中会产生(shēng)相应的振荡(dàng)，同时地球又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有半年(nián)的时(shí)间，地球围绕(rào)太阳的方(fāng)向与太阳环绕银河系的方向是一致的(de)，而(ér)另外(wài)半年则与之(zhī)相反。

而在6月份的时候，地球与太阳(yáng)的方向(xiàng)正好达(dá)到(dào)完全一致，这(zhè)是理论(lùn)上地球穿越暗(àn)物质流最快(kuài)的时段。而在11月份(fèn)，又恰(qià)好达到了最(zuì)慢(màn)值。尽管在(zài)实际的情况中(zhōng)，太阳系(xì)相对银(yín)河系的(de)平面呈现了60度的倾斜，但(dàn)是这并不影响(xiǎng)这个理论的有效性。

因此科学家认(rèn)为这可以(yǐ)用来解释(shì)，研(yán)究人员们所观测到的周期性信号。当然也可能有(yǒu)其(qí)他(tā)的(de)情况，造(zào)成这种(zhǒng)年度周期信(xìn)号的差异也可能(néng)是温度、湿度、土壤中(zhōng)的水分、高(gāo)山(shān)上的积雪，甚至连(lián)意(yì)大利游客的(de)数量(liàng)也符合这(zhè)个周期的规(guī)律。

所以，科学家们又在南半球建立了(le)一(yī)个几乎相同的实验(yàn)室，这(zhè)里的季节与之前(qián)的实验室正(zhèng)好相反，而(ér)在这里，地(dì)球穿(chuān)过暗物质流的运(yùn)动特征和第一个实验室是(shì)一(yī)样的。

因此，如(rú)果在这里可(kě)以得到相(xiāng)同的信(xìn)号(hào)，就可以(yǐ)成为暗物质所存在(zài)的非常有力的证(zhèng)据了。但(dàn)是由于(yú)这个实验室刚刚建成不久(jiǔ)，所以(yǐ)截至目前还无法提供相应的数据(jù)支持(chí)。另外(wài)，在2025年，NASA将会(huì)发射一台新的望远镜，这(zhè)台太空望远镜叫做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它的主镜大小跟哈(hā)勃望远镜(jìng)相(xiāng)同，但(dàn)它的宽视场仪器提供的视野(yě)是哈勃红外仪器的(de)100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太空望远镜其中(zhōng)一个(gè)关键的用途就是探(tàn)索暗(àn)物质背后(hòu)的奥秘，对(duì)于探测的(de)结果(guǒ)，我们(men)只能拭目以待了。费米实验(yàn)室粒(lì)子(zi)天体物理中(zhōng)心(xīn)的(de)科学家(jiā)丹琥珀和(hé)贾森斯特芬研究(jiū)发现，如果暗物质存在，它们极有可能拥有另(lìng)一种神秘的效应，这种(zhǒng)暗(àn)物质效(xiào)应，会支持宇宙当中生命的(de)诞生，或者(zhě)说是生命进化的一(yī)个重要因素。

如果(guǒ)这一理论(lùn)得到(dào)进一步的(de)证实，那(nà)么遍布宇宙(zhòu)当中的(de)暗物质(zhì)会不会意味着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的行星(xīng)上，暗(àn)物质正(zhèng)在通(tōng)过(guò)这(zhè)样的效应创(chuàng)造生命。当然，这些推论的大前提是(shì)要先找(zhǎo)到暗(àn)物质存(cún)在的(de)实际(jì)证据。那么小(xiǎo)伙伴们(men)，你们觉得暗物(wù)质(zhì)到(dào)底存不存(cún)在呢？喜欢(huān)请点赞，你(nǐ)的支持是我更新的动力！

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