宇(yǔ)宙是“人为制造”的？为何(hé)会存在科(kē)学无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类为(wèi)了寻找暗物质存在的(de)证据，科学家们(men)在过去的几十年(nián)当中进(jìn)行了(le)超过50次的(de)长期实验，但是却没(méi)有发现任何的有效(xiào)证据。除了一个地方，在1687年出版的自然哲学数(shù)学原理一书中，埃萨克牛(niú)顿发表了万有引力定律(lǜ)，它(tā)揭(jiē)示了宇宙中天体(tǐ)运动的规律。往(wǎng)后的几百年来(lái)，当天(tiān)文学家们发现某些天体运行轨道(dào)出现异常，不符合万有(yǒu)引力定律的时候，他(tā)们就会知道，周围一定有未知的(de)天体通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥(ào)本勒维(wéi)耶(yé)就通过天王星运行轨(guǐ)道的异常，推算并且发现(xiàn)了海(hǎi)王星的存在。另(lìng)外(wài)，哈雷彗(huì)星、冥王(wáng)星的发(fā)现都是应用万有引力定(dìng)律所取(qǔ)得重大天文成就的例(lì)子。但是这(zhè)些发现(xiàn)都(dōu)是在(zài)恒星系统(tǒng)的尺度当中，可(kě)当我们上升到星系或(huò)者是星团的(de)尺(chǐ)度，事情(qíng)就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的(de)物(wù)理学家弗里茨兹威基正(zhèng)在(zài)研究和(hé)测量后发星系团的质量(liàng)。这(zhè)是一个(gè)由数千个星系所组(zǔ)成的巨(jù)大星(xīng)系团，这些(xiē)星系(xì)被引力束缚(fù)在一起。测(cè)量星系团(tuán)的质量一(yī)般会(huì)使(shǐ)用到两种方法，当两种方法结(jié)果一(yī)致，就(jiù)可以(yǐ)确定其(qí)质(zhì)量(liàng)的(de)范围(wéi)。

第一种是获(huò)得其"光度学的质量"，需要的数据是测(cè)量(liàng)各个星系(xì)的(de)光度。

第(dì)二种(zhǒng)是动力学质量(liàng)的计算，是(shì)利用(yòng)光(guāng)谱红移测量星系团中(zhōng)的各个(gè)星系相对于星系团的(de)运动速度。当测量结(jié)果出来(lái)之后，兹(zī)威基彻底懵了，“动力学质量”竟然(rán)是“光度(dù)学质量(liàng)”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的(de)质(zhì)量消(xiāo)失了，或者说这(zhè)99%的质量并不以可见光的形(xíng)式所存在，我们无法看到。最诡(guǐ)异(yì)的是(shì)，在(zài)测(cè)量速度的过程中，兹威基发现星系团中很(hěn)多星系的速度(dù)比理论上要快得(dé)多，按照(zhào)牛顿的运动学定律，仅靠这(zhè)些可见星系的质量所产生(shēng)的引(yǐn)力是无法将它们(men)束缚(fù)在星系团内的，它们(men)早就应该(gāi)被抛出星系团之(zhī)外了，除非有(yǒu)一(yī)种(zhǒng)神(shén)秘(mì)的(de)力量在起作用，这种力量来源于某种隐形的物(wù)质。

据此，兹(zī)维基提出了这样部(bù)分不可见的(de)暗质(zhì)，它不(bù)发散光、吸(xī)光、反射光，但(dàn)是它们却占(zhàn)据着宇(yǔ)宙中绝大部分的质量。只是当(dāng)时的人们对这样的(de)一种说法不屑一(yī)顾。

直到(dào)40年(nián)之后，“暗物质”这个(gè)词才再一(yī)次出(chū)现。天文(wén)学家(jiā)维(wéi)拉鲁宾和(hé)肯特福(fú)特在(zài)观测(cè)仙女(nǚ)座星(xīng)系中的恒(héng)星运动。理(lǐ)论(lùn)上来(lái)说(shuō)，距离(lí)中心越远的恒星在其轨道上的运行速度就会越慢。但是他们观测的结果却让(ràng)为什么家人的核酸检测都出来了,我的还没有出来，和家人一起做的核酸检测为什么我的没出结果人(rén)感(gǎn)到(dào)不可思议。

随着(zhe)与中心距(jù)离(lí)的增加，恒星的(de)旋转速度(dù)几乎(hū)保持(chí)不变(biàn)。可是根据牛顿的万(wàn)有引力定律，在(zài)星系当(dāng)中(zhōng)如果没(méi)有足(zú)够大的质量来(lái)吸(xī)引它们，这些外围的恒(héng)星(xīng)早就(jiù)被甩到宇宙(zhòu)当中了。基于(yú)这(zhè)种现象，科学家们会使用一(yī)种相对(duì)标准的方法来解释暗物质的存在，这种方法就是测量星系当中气(qì)体在X轴上距离星(xīng)系中心的(de)距离，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋转速度。如果出现异常的结(jié)果，就认为是(shì)由暗物(wù)质的力量进入其中。

于是科学家们(men)通过射电望远镜(jìng)测量(liàng)了(le)距(jù)离星系(xì)中心更远距离的氢元素(sù)，发现它们的旋转(zhuǎn)速度(dù)并不(bù)符合牛顿的力学定律。我们的太阳系也不例外，太阳系位于银河(hé)系的第(dì)三悬臂(bì)之上，距离银河(hé)系中心2.6万光年，根据万有引(yǐn)力定律进行计算，太阳(yáng)系的运(yùn)行速度(dù)应该是(shì)160千(qiān)米/秒(miǎo)，但实(shí)际(jì)上，太阳系正在(zài)以220千米/秒的速度(dù)围绕银(yín)河系(xì)旋转，这个实(shí)际速度(dù)远远大(dà)于理论速(sù)度，那么产生以上(shàng)这种向心加速度的原因很可能就是存在着一种(zhǒng)我们看不到(dào)的物质，是(shì)这些(xiē)暗物质(zhì)的引力(lì)效应将(jiāng)星系聚集在了一(yī)起(qǐ)。

也是从(cóng)这时开始，越来越多(duō)的(de)研究(jiū)人员(yuán)开始相信暗物质(zhì)的存在(zài)。科学家根(gēn)据星系外恒星轨道的速度，估算在星系当中暗(àn)物质的质量(liàng)占整个星系(xì)质(zhì)量的85%。但是，暗(àn)物质并不是唯一可以(yǐ)解释这个现象的原因。在一(yī)项新的研(yán)究(jiū)当中，科(kē)学家们发现，几(jǐ)乎没有引力(lì)效应的遥远恒星(xīng)之间，也会出现(xiàn)速度上的微小差异。另外(wài)，天(tiān)文学家(jiā)还发(fā)现(xiàn)了一(yī)个反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系(xì)距离地(dì)球大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河系不多，但是星系(xì)当中存在(zài)的恒(héng)星数量却只(zhǐ)有银河系的千分之一。

所(suǒ)以在(zài)理(lǐ)论上，该星系必须存在暗(àn)物质(zhì)，否则(zé)就会分崩离析。但是科学家们(men)使用(yòng)最(zuì)先(xiān)进的望远镜对其进(jìn)行了40个小时的详细测量之后(hòu)，发现(xiàn)星系中的恒星(xīng)运动是可以用正常的物质和力(lì)学定律来解(jiě)释的。那么(me)又有(yǒu)人提出(chū)，也许该(gāi)星系的(de)暗物质，已(yǐ)经(jīng)被附近(jìn)的另(lìng)一个(gè)大(dà)星系剥离了。奇怪的是(shì)，它的附近(jìn)没有任何星系存在。造(zào)成这些现(xiàn)象的除了(le)暗物(wù)质(zhì)的假(jiǎ)说之外，另(lìng)一(yī)种可能(néng)就(jiù)是人类对引力的理解还(hái)不够(gòu)全面(miàn)，引力很可(kě)能在不(bù)同尺度(dù)空间(jiān)中的工作方(fāng)式是不(bù)同的，这意(yì)味(wèi)着在行(xíng)星系尺(chǐ)度中的天体会沿着它们的(de)轨道(dào)，按(àn)照(zhào)我们(men)所理解的方式运动。但是上升到星(xīng)系和星(xīng)团的尺度，引力(lì)之间的相(xiāng)互作用(yòng)则(zé)是不同的方式。对于在(zài)星系团之间的相互作用，科(kē)学家还引入了外部场效(xiào)应的概念，指的(de)是在数百(bǎi)万光年的(de)规模上，巨大的质量之间会产生对彼此(cǐ)特殊的效果，这个(gè)理论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德(dé)理(lǐ)论成立，这意味(wèi)着我们需要对(duì)现(xiàn)在的物理定律进(jìn)行修正(zhèng)，这些发现也让很多人认为暗物质假说理论就(jiù)此(cǐ)终结(jié)。但是在宇(yǔ)宙当中还有关于暗物质存在的其他的理(lǐ)论证据，这(zhè)些(xiē)理(lǐ)论证(zhèng)据是蒙(méng)德(dé)理论(lùn)所没法解释的“引力透镜(jìng)”。

径(jìng)向距离为(wèi)37亿(yì)光年的子(zi)弹星系团(tuán)，由(yóu)两个碰撞的星系团所组成，类似这样的星团(tuán)，它们大部(bù)分的普(pǔ)通质量(liàng)都在星系的气体当(dāng)中(zhōng)。当星团(tuán)以1000万公里/小时发生碰(pèng)撞的时候，星际(jì)气体(tǐ)的相(xiāng)互作(zuò)用就会导致温度的急剧升高，速度(dù)大幅降低。所以在理(lǐ)论上，在(zài)碰(pèng)撞(zhuàng)之后，子弹星系团(tuán)大部分(fēn)的质量将位于所有这些气体所(suǒ)在的中(zhōng)间区域。那(nà)么我们(men)通过什么来验证它的(de)质(zhì)量区域到底是(shì)不是集中在中间呢？前不(bù)久，詹姆斯(sī)韦伯太空(kōng)望(wàng)远(yuǎn)镜传回了宇宙当中第一(yī)张全彩的高清照片，在照片中我(wǒ)们(men)可(kě)以明(míng)显地看到(dào)很多星系似乎被拉伸产生(shēng)了巨(jù)大的形变。其实这些星(xīng)系本身并不是真的被扭曲了(le)，也不是韦伯(bó)望远镜出了什么(me)问题，而是这样(yàng)极(jí)遥远的天(tiān)体(tǐ)和(hé)我(wǒ)们地球上的观测者(zhě)之(zhī)间。被(bèi)一个质量超级巨大的(de)天体遮挡，这个超大(dà)质(zhì)量的东西的引力，会(huì)使身后(hòu)更遥(yáo)远星系的光(guāng)都发生了扭曲(qū)。这(zhè)个(gè)现象就是引力透镜效应(yīng)。这个巨(jù)大(dà)的天(tiān)体可(kě)能是超大(dà)质量的黑洞或(huò)者是(shì)暗物质(zhì)。

所以当人(rén)们(men)对子弹星系团观(guān)测的(de)时候(hòu)，发(fā)现(xiàn)它的(de)大质量区(qū)域(yù)并不(bù)是在(zài)中间，而是在(zài)两侧。所以(yǐ)最好的解释方法就是当星团发(fā)生(shēng)全部的(de)碰撞时(shí)，可被观测到的质(zhì)量气体(tǐ)被卡在了中间，暗物质则直接(jiē)通过了(le)这(zhè)个区域，并在两边形成了引力透(tòu)镜。对(duì)子弹星系(xì)团(tuán)的引力透镜研究也被(bèi)认为是暗物质存在的迄(qì)今为(wèi)止最(zuì)好的理论证据。

除(chú)此(cǐ)之(zhī)外，还有来自(zì)宇(yǔ)宙当中最古(gǔ)老的光。从宇宙大爆(bào)炸开(kāi)始，38万年之后，可见光终为什么家人的核酸检测都出来了,我的还没有出来，和家人一起做的核酸检测为什么我的没出结果于(yú)可以畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年(nián)之(zhī)后，这些光在(zài)宇宙空(kōng)间背景上留(liú)下了(le)各相同性的(de)微波辐射。其(qí)中红色的(de)部分表(biǎo)示温度(dù)较高(gāo)的区(qū)域(yù)，蓝色则表示相对较冷的区域，但实(shí)际上它们之(zhī)间(jiān)的(de)温(wēn)差只有万分之一(yī)。

科学家们通(tōng)过对前景(jǐng)背(bèi)景分(fēn)离后(hòu)的二值图(tú)像进行连通域提取和标记之(zhī)后发现，如果宇宙当中没有暗物(wù)质，图形看起(qǐ)来不应(yīng)该是这(zhè)样的，而随着暗物质(zhì)的增加，一些峰值的幅度会减(jiǎn)小，才(cái)变得看起来“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙(zhòu)微波背景辐射的测量值，我们需要的暗(àn)物质大约是(shì)普通物质(zhì)的5倍。这(zhè)个数字与解释星(xīng)系当(dāng)中恒(héng)星运(yùn)动所需要的暗物质比(bǐ)例是一致的。这就意味着。

用(yòng)了(le)一个(gè)简单(dān)的理论框(kuāng)架，就很好地(dì)解释了很多不同的观测结(jié)果。而暗物(wù)质的本质就是(shì)宇(yǔ)宙当(dāng)中存在着某种(zhǒng)类型的粒子(zi)，它(tā)们不(bù)参(cān)与任何(hé)其他(tā)的(de)电磁作用，只通过引力来相(xiāng)互作(zuò)用。所以如果能够找到这(zhè)种粒子的存在，就相当于找到了暗物(wù)质存在的实(shí)际证(zhèng)据。这种粒子到底是(shì)什么？科学家们已(yǐ)经提(tí)出(chū)了(le)数(shù)十(shí)种的假想目标(biāo)，而(ér)要寻(xún)找这些不同的目标(biāo)粒(lì)子所需要的实验方(fāng)式也不相同(tóng)。在过(guò)去的几十年(nián)当中，人类(lèi)为了寻找这些(xiē)看不(bù)见、摸不到，几乎不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次的实验(yàn)，却没(méi)有(yǒu)任何(hé)实质性的(de)发现，除了一个地方，意大利的格(gé)兰萨索山(shān)，隶(lì)属于阿尔(ěr)卑(bēi)斯山脉(mài)。

在山下(xià)1400米处(chù)的(de)地(dì)下矿井当中，藏着地球上最(zuì)大的地学实(shí)验(yàn)室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高的探测器，一(yī)直致力于寻找暗物质粒子的周期性(xìng)震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里的科学(xué)家声称(chēng)观测到了某种信号。经(jīng)过(guò)了20多年的数据收集，人们发现了一(yī)个有(yǒu)趣的事情。探测(cè)率会在每年的6月份达(dá)到峰值，然(rán)后在11月降到(dào)最低，而(ér)且在20年当(dāng)中每年都(dōu)是一样。一些科学(xué)家认(rèn)为(wèi)这(zhè)可能是人类发现暗物质的第一个直接证(zhèng)据。

但是为什么暗物质会产生周期性(xìng)的年度信(xìn)号(hào)呢？刚才我(wǒ)们(men)讲(jiǎng)了太阳系正在以(yǐ)220公里(lǐ)/秒的速度围绕着银河系(xì)进行移(yí)动，那么如(rú)果暗物(wù)质存在宇宙当中(zhōng)，这意味着我(wǒ)们也(yě)在以这样的速度在穿越着暗物质流(liú)，这(zhè)个过(guò)程(chéng)中会产生相应的振荡，同时地(dì)球(qiú)又(yòu)以(yǐ)30公里/秒的速度围绕(rào)太(tài)阳进行旋(xuán)转。所(suǒ)以(yǐ)有半年的时间，地球围绕太阳的方向与太(tài)阳环绕(rào)银(yín)河系的方(fāng)向是一(yī)致的，而另外半年则与(yǔ)之相反。

而(ér)在6月份的时候，地球与太阳的(de)方向正好(hǎo)达(dá)到(dào)完(wán)全一(yī)致，这(zhè)是理论上(shàng)地球穿越暗物(wù)质流(liú)最快的(de)时段。而(ér)在11月份，又恰好(hǎo)达到(dào)了(le)最慢值(zhí)。尽管在实(shí)际的情况中，太(tài)阳系(xì)相对银河系(xì)的平(píng)面呈现了60度(dù)的(de)倾斜，但是这并(bìng)不影响这(zhè)个(gè)理论的有效性。

因此科(kē)学家(jiā)认为这(zhè)可以(yǐ)用来解(jiě)释，研(yán)究(jiū)人员们所观测到的(de)周期性信号。当然也可(kě)能有其他的(de)情况，造成这种年度周期(qī)信号的差异也可能是温(wēn)度、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高山(shān)上(shàng)的(de)积雪(xuě)，甚至连意(yì)大(dà)利游(yóu)客的数(shù)量也符合这个(gè)周期的(de)规(guī)律。

所以(yǐ)，科学家(jiā)们又(yòu)在(zài)南半(bàn)球建立了一个几乎相同的实验室(shì)，这里的季节与之(zhī)前的实(shí)验室正(zhèng)好(hǎo)相(xiāng)反，而在这(zhè)里(lǐ)，地球穿过暗物质流(liú)的运动特(tè)征和第一个实验室是一(yī)样的。

因此，如果(guǒ)在(zài)这里可以得到相同的信号，就可以(yǐ)成为暗物质所存在的非常(cháng)有力的证据了。但是由于(yú)这个实验室(shì)刚刚建成(chéng)不久，所以(yǐ)截至目前还(hái)无法提供相应的数据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会发射一台(tái)新的望远镜，这台太(tài)空望远镜叫做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它的(de)主镜(jìng)大小(xiǎo)跟哈(hā)勃望远镜(jìng)相同(tóng)，但它的宽视场仪器提供的视(shì)野是(shì)哈(hā)勃红(hóng)外仪器的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼(màn)太空望远镜其中一个关键的用途就是探索(suǒ)暗物(wù)质背后的奥秘，对(duì)于探测的(de)结果，我们(men)只能拭(shì)目以待了(le)。费米实验(yàn)室粒(lì)子天体物理中心(xīn)的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发(fā)现，如(rú)果(guǒ)暗物(wù)质存在，它(tā)们(men)极有可能拥有另一种(zhǒng)神秘的效应(yīng)，这种暗物质效应，会支持(chí)宇宙(zhòu)当中生命的(de)诞生，或者说是生命进化的一个重要因素。

如果这(zhè)一理论得到进一步(bù)的(de)证实，那么遍布宇宙当中(zhōng)的暗物(wù)质(zhì)会不会意(yì)味着人类并不(bù)孤单呢(ne)？或(huò)许(xǔ)在宇宙当中(zhōng)某个角落的行星上，暗物质正在通过这样(yàng)的效应创造生命(mìng)。当然，这些推论的大(dà)前提是要(yào)先找到(dào)暗(àn)物质(zhì)存在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗(àn)物(wù)质到(dào)底存(cún)不存在呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的支持是(shì)我更新的动力！

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