宇宙是(shì)“人为制(zhì)造”的？为何(hé)会存(cún)在科学(xué)无法解(jiě)释的“暗物质”？暗物质又究竟(jìng)是什么？人(rén)类为了寻(xún)找暗(àn)物质存在的证据，科(kē)学家(jiā)们在过去的几十年当中进行了超过50次(cì)的长(zhǎng)期实验，但(dàn)是却(què)没有发现(xiàn)任何的有(yǒu)效证(zhèng)据。除(chú)了一个地方，在1687年出版的(de)自然哲学(xué)数学原理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发(fā)表了万有(yǒu)引力(lì)定律，它揭(jiē)示了(le)宇(yǔ)宙中天(tiān)体运动的规律。往后的几(jǐ)百年来，当天文(wén)学(xué)家们发(fā)现某些天体运行轨道出现异常(cháng)，不符合万(wàn)有引力(lì)定律的时候，他们就会知道，周围一定有未知的天体(tǐ)通过引力在摄动(dòng)它的轨道(dào)。比如在1846年(nián)，奥本(běn)勒维耶就通过天王星运(yùn)行轨道的(de)异常，推算并且发现了(le)海王星的存在。另外(wài)，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发现都是应用万有引力定律所取得重(zhòng)大天文成就(jiù)的例子。但是这些发现(xiàn)都是在恒星系统的(de)尺度(dù)当中，可当我们(men)上(shàng)升(shēng)到星(xīng)系或(huò)者(zhě)是星团的尺度(dù)，事(shì)情就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学(xué)家弗(fú)里(lǐ)茨兹(zī)威基正在(zài)研究和测(cè)量后(hòu)发(fā)星系(xì)团的质量。这是一个由数(shù)千(qiān)个(gè)星系(xì)所组成(chéng)的巨大星系(xì)团，这些星系被引力束缚在(zài)一起。测(cè)量星系团的质(zhì)量一般(bān)会使用到两种方法，当两种方(fāng)法结果一致，就(jiù)可以确(què)定其质量的范围(wéi)。

第一种是获得其"光度学的(de)质(zhì)量"，需要的数据是测量各个星系(xì)的光度。

第二种(zhǒng)是动力学质(zhì)量(liàng)的计算，是利用光谱红移测量(liàng)星系团中的(de)各(gè)个星系相(xiāng)对于星系团的运动速度。当测量结果出(chū)来之后，兹威基彻(chè)底懵了，“动(dòng)力学质量”竟(jìng)然是(shì)“光度学质量”的400倍。这(zhè)意味着，后发座星系团有(yǒu)99%的质量消(xiāo)失(shī)了，或者说这(zhè)99%的质量并不以可见(jiàn)光的形式所存在(zài)，我们无法(fǎ)看到。最诡异的是，在测量速度的(de)过程中(zhōng)，兹(zī)威基发现星(xīng)系团(tuán)中很多星系的速度比理论上要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅(jǐn)靠(kào)这些可见星系的质量所产生(shēng)的引(yǐn)力(lì)是无法将它们束缚在(zài)星系团内的，它们早就应(yīng)该被抛出星系团之外了，除非有一种神秘的力量在(zài)起作用，这种力量来源(yuán)于某种(zhǒng)隐形的物质。

据此(cǐ)，兹(zī)维基提(tí)出了这(zhè)样(yàng)部分不可见的暗(àn)质，它(tā)不发散光、吸光(guāng)、反射光(guāng)，但是它们却占据着宇(yǔ)宙中绝大部分(fēn)的质量。只是当时(shí)的人们(men)对这样的(de)一种(zhǒng)说法不屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再(zài)一次出(chū)现(xiàn)。天文学家维拉鲁宾和肯(kěn)特福(fú)特在(zài)观测(cè)仙女座星系中的恒星运动(dòng)。理论上来说(shuō)，距离(lí)中心越远(yuǎn)的恒星在其轨道(dào)上的运行速度就会(huì)越慢。但是他们观测(cè)的结果却让人感到不(bù)可思议。

随(suí)着与中心距离的增加，恒星(xīng)的旋转速度几乎保持不变。可是根据(jù)牛顿的万有引力定(dìng)律(lǜ)，在(zài)星系(xì)当中如果没有足够(gòu)大的质量来吸引它们，这些外(wài)围的恒(héng)星早就被甩到宇宙(zhòu)当中了。基于这种(zhǒng)现(xiàn)象，科学(xué)家们会使用一(yī)种(zhǒng)相对标(biāo)准的方法来解释暗物(wù)质的(de)存在，这种方法就是测量星系(xì)当中气(qì)体在X轴上距离(lí)星系中心的距离，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋转(zhuǎn)速度。如果出现(xiàn)异常的结(jié)果，就认(rèn)为是由暗物(wù)质的力量进入其中(zhōng)。

于是科学家们(men)通(tōng)过(guò)射电望(wàng)远镜测量了距离星系(xì)中心更远(yuǎn)距离的氢元素(sù)，发现(xiàn)它们的旋转速度并不符合牛顿(dùn)的力学定律。我们的太阳系(xì)也不例外，太阳系位于银河系的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万(wàn)光年，根据(jù)万有引力定律进行计算，太阳系的(de)运(yùn)行速度(dù)应该是160千(qiān)米/秒，但(dàn)实际(jì)上，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕银河系(xì)旋转，这个(gè)实际速度远远(yuǎn)大(dà)于理(lǐ)论(lùn)速度，那么(me)产生以(yǐ)上(shàng)这种向心加速度的原因很可能就是存在着一种我们(men)看不到的物质，是(shì)这些(xiē)暗物(wù)质(zhì)的引力效应将星系聚集在(zài)了(le)一(yī)起。

也(yě)是从这时开始，越来(lái)越多的研究人员开始相信暗物质(zhì)的(de)存在。科学家(jiā)根(gēn)据星系(xì)外恒星轨道(dào)的速度，估算在星系当中(zhōng)暗(àn)物质的质量病娇是什么意思，病娇是什么意思呀网络用语占(zhàn)整个星系质量的85%。但是，暗(àn)物质并不是唯一可以(yǐ)解释这个现象的原(yuán)因。在一项新的研(yán)究(jiū)当中，科学家们发(fā)现(xiàn)，几(jǐ)乎没有引力效(xiào)应的(de)遥远(yuǎn)恒星之间(jiān)，也会出现速度上(shàng)的微小差异。另(lìng)外，天文学(xué)家(jiā)还发现了一个(gè)反常的星系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离(lí)地球大约2.5亿光年，大小和银河(hé)系不多，但是星系当中存在的恒(héng)星数量却只(zhǐ)有(yǒu)银河系(xì)的千(qiān)分之(zhī)一(yī)。

所(suǒ)以(yǐ)在理论(lùn)上，该星(xīng)系必须存在暗物质(zhì)，否则就会(huì)分崩离(lí)析(xī)。但(dàn)是科学家们使用最先进的望远镜(jìng)对(duì)其进行了40个小时的详细(xì)测量(liàng)之后，发现星系(xì)中的(de)恒星运动(dòng)是可以用正常的物(wù)质和力学定(dìng)律来(lái)解释的。那么又有人提出(chū)，也许该星系的暗(àn)物质，已(yǐ)经被附近的另一(yī)个(gè)大星系剥离(lí)了。奇怪(guài)的是，它的附近(jìn)没(méi)有任(rèn)何(hé)星系存(cún)在。造成这些现象的(de)除了(le)暗物(wù)质(zhì)的假说之外，另(lìng)一(yī)种可能就是人类对引(yǐn)力的理解(jiě)还(hái)不够全面，引力很(hěn)可能在不(bù)同尺度空间中(zhōng)的(de)工(gōng)作(zuò)方式是(shì)不同的，这意味着在行(xíng)星系尺度(dù)中的(de)天体会沿(yán)着它们的(de)轨(guǐ)道，按照我们所(suǒ)理(lǐ)解的方式运(yùn)动。但是上升(shēng)到星系和星团的尺度，引力(lì)之间(jiān)的相互作用则是不同的方(fāng)式。对于在星(xīng)系团之间(jiān)的相互(hù)作(zuò)用，科学家还引(yǐn)入了外部场(chǎng)效(xiào)应的概(gài)念，指(zhǐ)的是(shì)在数百万光年的规模上(shàng)，巨大的质(zhì)量之间会(huì)产生对(duì)彼此(cǐ)特殊的效果(guǒ)，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德(dé)理论(lùn)。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意味着我们(men)需要对现在的物理定律进行修正，这(zhè)些发(fā)现也让很多人认为(wèi)暗物质假(jiǎ)说理论就(jiù)此终结(jié)。但是在(zài)宇宙当中还有关于(yú)暗物质存在的其(qí)他的(de)理论(lùn)证据，这些理论证据是蒙德理(lǐ)论所没(méi)法解(jiě)释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距离为37亿(yì)光年的子弹星系(xì)团(tuán)，由(yóu)两个碰撞(zhuàng)的星系团(tuán)所(suǒ)组成，类似这样的星团，它们(men)大部(bù)分的普通质量(liàng)都(dōu)在星系的(de)气(qì)体当中。当星团(tuán)以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞的时候(hòu)，星(xīng)际气(qì)体的相互作用就会导致(zhì)温度的急(jí)剧升高，速度大幅降低。所(suǒ)以在理论上(shàng)，在碰撞之后(hòu)，子弹星病娇是什么意思，病娇是什么意思呀网络用语系团(tuán)大部(bù)分的(de)质量(liàng)将位于所有这些气(qì)体所(suǒ)在的中(zhōng)间区域(yù)。那么我们(men)通过(guò)什么(me)来验证它的质量区(qū)域(yù)到底是不(bù)是集中在中间呢？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太空(kōng)望远镜(jìng)传回了宇宙(zhòu)当中(zhōng)第(dì)一张(zhāng)全彩的高清照(zhào)片(piàn)，在照片中我们可以明显地看到很多星(xīng)系似(shì)乎被(bèi)拉伸产生了(le)巨大的形变。其(qí)实这些星系本身并不是真(zhēn)的被扭曲了，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出了什么(me)问题，而是这样极遥远的天体和我们(men)地(dì)球(qiú)上的(de)观测者之间。被(bèi)一个质量超级巨大的(de)天(tiān)体遮(zhē)挡(dǎng)，这个超大质量的东(dōng)西(xī)的(de)引(yǐn)力(lì)，会使身后更遥远星系的光都发生了扭曲。这(zhè)个现象就是引力透镜(jìng)效应。这个(gè)巨(jù)大的天体可能是超大质(zhì)量的黑洞(dòng)或者是暗物质。

所以(yǐ)当人们对子弹星系(xì)团观测(cè)的时候，发现它的大质量区域并不(bù)是在中间，而是(shì)在两侧(cè)。所以最(zuì)好的解释方法就是当(dāng)星团发生(shēng)全部的碰撞(zhuàng)时，可(kě)被(bèi)观测到的质量气体被卡在了中间，暗物质则直接通过了这个(gè)区域，并在两(liǎng)边形成了引力透镜。对子(zi)弹(dàn)星系团的引力透(tòu)镜研究也(yě)被认为是暗物质存在的迄今(jīn)为止最好(hǎo)的(de)理(lǐ)论证据。

除此之外，还有(yǒu)来(lái)自(zì)宇宙当中最古(gǔ)老的光。从宇宙(zhòu)大爆(bào)炸(zhà)开(kāi)始，38万年之(zhī)后(hòu)，可见光(guāng)终(zhōng)于可以畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经(jīng)过了130多亿年(nián)之后(hòu)，这(zhè)些光在宇宙空(kōng)间背景上留下了各相同(tóng)性(xìng)的微波辐(fú)射。其中红色的部分表示温度较高的区(qū)域，蓝(lán)色则表(biǎo)示相对较冷的区域，但实际上它们之间的温差只有(yǒu)万分之一。

科学家们(men)通过对前景(jǐng)背景分离后的二值(zhí)图像进行(xíng)连通域提取和标记之后(hòu)发现，如果宇宙(zhòu)当中没有(yǒu)暗物质，图形看起来(lái)不应(yīng)该是这样的，而随着暗物质的增(zēng)加，一些(xiē)峰值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇(yǔ)宙微(wēi)波背景辐射的测量值(zhí)，我们(men)需要(yào)的暗物质大约是普通物质的5倍。这(zhè)个数(shù)字与(yǔ)解释星系当中恒星(xīng)运(yùn)动所(suǒ)需要的暗(àn)物质比例是一致的。这(zhè)就意味着。

用了一(yī)个(gè)简单的理论框架，就很好地(dì)解释了很多不同的观(guān)测结(jié)果。而暗(àn)物质的本(běn)质就是宇(yǔ)宙当中存(cún)在着某种类(lèi)型(xíng)的粒子(zi)，它们不参与任何其他(tā)的(de)电磁(cí)作用，只通过引力来(lái)相互作(zuò)用(yòng)。所(suǒ)以如果能够找到这种(zhǒng)粒子的存(cún)在，就相当于找到(dào)了暗(àn)物质存在的实际(jì)证据(jù)。这种粒子到底是(shì)什(shén)么？科(kē)学家们已经提出了(le)数(shù)十种的假(jiǎ)想目标，而(ér)要寻找(zhǎo)这些不同(tóng)的目(mù)标(biāo)粒子所需要的(de)实验方式也不相同。在过去的(de)几(jǐ)十年当中，人类为了寻找这些看不见、摸不到(dào)，几乎不会(huì)与常规物质相互作用的“暗物(wù)质”，科学家们已经进行了(le)超(chāo)过50次的实验(yàn)，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(sà)索山，隶属于阿尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米(mǐ)处(chù)的(de)地(dì)下(xià)矿(kuàng)井当中，藏(cáng)着地球上最大的地(dì)学实验室，这个实验(yàn)室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼(lóu)高的探测器，一直(zhí)致力于寻(xún)找暗物质粒子的周期性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观(guān)测(cè)到了某(mǒu)种信号。经(jīng)过了(le)20多年(nián)的数据收集，人们(men)发(fā)现(xiàn)了一个(gè)有(yǒu)趣的事情。探测率(lǜ)会(huì)在每年的6月份(fèn)达到峰值，然后(hòu)在11月降到最低，而(ér)且在(zài)20年当中每年(nián)都是一(yī)样。一些科学(xué)家认(rèn)为这可能(néng)是人类发现暗物质的第一个(gè)直接证据(jù)。

但是为什(shén)么暗(àn)物质会(huì)产生周期性(xìng)的年(nián)度(dù)信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系(xì)正(zhèng)在以220公(gōng)里/秒的速度围绕着银(yín)河系进行移动，那么(me)如果暗(àn)物质存在宇宙当(dāng)中，这意味着(zhe)我们(men)也(yě)在以这样的(de)速(sù)度(dù)在穿(chuān)越(yuè)着(zhe)暗物质流，这个过程(chéng)中会产生相应的振荡，同时(shí病娇是什么意思，病娇是什么意思呀网络用语)地(dì)球(qiú)又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所以(yǐ)有半年的时间，地球围(wéi)绕太阳的方(fāng)向与太阳(yáng)环绕(rào)银河系的方向(xiàng)是一致的，而另外半年则与之相(xiāng)反(fǎn)。

而在6月份的时(shí)候，地球(qiú)与(yǔ)太阳的方向(xiàng)正好(hǎo)达到(dào)完全一致(zhì)，这是理(lǐ)论上地球穿越暗物质(zhì)流最快(kuài)的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在(zài)实际的情况中，太阳系相对银河系的(de)平面呈现了(le)60度(dù)的倾斜(xié)，但(dàn)是(shì)这并不影响这个(gè)理论的有效性。

因此科学家认为这可以用来解(jiě)释，研究人员们所观测到的周期性信号。当然也可(kě)能有其(qí)他(tā)的情况(kuàng)，造(zào)成这种年(nián)度(dù)周(zhōu)期(qī)信号(hào)的差异也可能是(shì)温度、湿度(dù)、土壤中的水(shuǐ)分(fēn)、高(gāo)山上(shàng)的积雪，甚至连意大利游客(kè)的数量也符合这个(gè)周期的规(guī)律。

所以，科(kē)学家们又(yòu)在南半球建立了(le)一个几(jǐ)乎相(xiāng)同的实验室(shì)，这(zhè)里的(de)季节(jié)与之(zhī)前的实验室正(zhèng)好相反，而在这里，地球穿过暗物质(zhì)流的运动特征和(hé)第一个实验室是一样的。

因此(cǐ)，如果(guǒ)在这里可以得(dé)到相(xiāng)同的信号(hào)，就(jiù)可以(yǐ)成(chéng)为暗物(wù)质所存在(zài)的非常有(yǒu)力的证据了(le)。但(dàn)是由于这个实验(yàn)室(shì)刚刚建成不久，所以(yǐ)截至目前还无法提供相应的(de)数据支持(chí)。另外(wài)，在2025年(nián)，NASA将会发射(shè)一台新的望远镜，这(zhè)台(tái)太空望(wàng)远镜叫做“南希(xī)格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大小跟哈勃(bó)望远镜相同，但它的(de)宽视场仪(yí)器提供的视(shì)野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空(kōng)望(wàng)远镜其中一个关键的用途就(jiù)是探索暗物质(zhì)背后的奥秘(mì)，对于探(tàn)测的结果，我们只能(néng)拭(shì)目以待了(le)。费米实验室(shì)粒(lì)子天体物理中(zhōng)心(xīn)的(de)科学家丹琥珀和贾森斯特(tè)芬研(yán)究发现，如果(guǒ)暗(àn)物质存(cún)在，它们(men)极有可能拥有另一(yī)种神秘的效应(yīng)，这种暗物质效(xiào)应，会支持宇宙当中生命(mìng)的诞生，或者说是生命(mìng)进化的一个重(zhòng)要因素。

如(rú)果这一(yī)理论得到进一步(bù)的证实(shí)，那(nà)么遍布(bù)宇宙(zhòu)当(dāng)中的(de)暗物质会不(bù)会意(yì)味着人类并不孤(gū)单呢(ne)？或许在宇(yǔ)宙当(dāng)中某个(gè)角落的行星上，暗物质正在通过这样的效应(yīng)创造生(shēng)命。当(dāng)然，这些推论的大前提是要先找到暗物质存在的(de)实际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物(wù)质到底(dǐ)存不存(cún)在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力(lì)！

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