宇宙是(shì)“人为制(zhì)造”的？为(wèi)何会(huì)存在科学(xué)无法解释的“暗物质”？暗物质又(yòu)究竟(jìng)是(shì)什么？人类为了寻找(zhǎo)暗物质存在的(de)证据(jù)，科学(xué)家们在(zài)过去的几十年当中(zhōng)进行了超过50次的长期实验，但是却(què)没有发现任何的有效证据。除(chú)了一(yī)个地方，在1687年出版的自(zì)然(rán)哲学数(shù)学原(yuán)理一书中，埃萨克牛顿发(fā)表了万有引力定律，它揭示了(le)宇宙中天体运动的规律。往(wǎng)后的(de)几百年来，当天文(wén)学家们发(fā)现某些(xiē)天体(tǐ)运(yùn)行轨道(dào)出现(xiàn)异常(cháng)，不符合(hé)万有引力定律的时候，他们就会(huì)知道，周围一定有(yǒu)未知的天体通过引(yǐn)力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本(běn)勒维(wéi)耶就通(tōng)过(guò)天王星运(yùn)行轨道(dào)的异(yì)常，推算并且发现了海王星的存在。另(lìng)外(wài)，哈雷彗星、冥(míng)王星的(de)发(fā)现都(dōu)是(shì)应用(yòng)万有(yǒu)引力定(dìng)律所取得重大天文成(chéng)就的例(lì)子。但是这些发现(xiàn)都是在恒星系统的尺度当中，可当(dāng)我们(men)上升到星系或者是(shì)星团的尺度，事情就开始变得诡异(yì)了(le)。

1933年(nián)，瑞士的(de)物理学家弗(fú)里茨兹威(wēi)基正在研究和测量后发星系(xì)团的质量。这是一个由(yóu)数千个星(xīng)系所组成的(de)巨大星系团，这些星系被引(yǐn)力(lì)束(shù)缚在(zài)一(yī)起。测量星系团(tuán)的质量一般会使用到两种方法，当(dāng)两种方法结(jié)果一致，就可以确定其(qí)质量的范围(wéi)。

第一种是获得其(qí)"光度(dù)学的质量"，需要(yào)的数据是测量各个星系的光度。

第二种(zhǒng)是动力学(xué)质量的计算(suàn)，是利(lì)用光谱红移(yí)测(cè)量星(xīng)系团(tuán)中的各个星系相对(duì)于星系团的运动(dòng)速(sù)度。当测(cè)量结果出来(lái)之后，兹(zī)威基彻底懵(měng)了，“动力学(xué)质量(liàng)”竟然是(shì)“光度学质量”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量(liàng)并不以可(kě)见光的形式所存在，我们无(wú)法看到。最诡(guǐ)异(yì)的是，在(zài)测量速度(dù)的(de)过程中，兹威基发(fā)现星(xīng)系团中很多星系的速度比(bǐ)理论上要快(kuài)得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些(xiē)可见(jiàn)星系(xì)的质量(liàng)所产生(shēng)的引(yǐn)力是无法将它(tā)们(men)束缚在星系团内(nèi)的，它们(men)早就应该被抛(pāo)出星系(xì)团之外了，除非有(yǒu)一种神秘的力量在起作(zuò)用，这种力量(liàng)来源于某(mǒu)种隐形的物质。

据此，兹(zī)维(wéi)基(jī)提出了(le)这样部分不可见(jiàn)的暗(àn)质，它不发散光、吸光(guāng)、反(fǎn)射光，但是它们却占据着宇宙(zhòu)中绝(jué)大部分(fēn)的质(zhì)量(liàng)。只是当时的人(rén)们对这样的一种说(shuō)法(fǎ)不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质(zhì)”这(zhè)个词才(cái)再一次出现。天文学家维拉(lā)鲁宾和肯特福特在观测仙女座星系中(zhōng)的(de)恒星运(yùn)动。理论上(shàng)来说，距(jù)离中心越远的恒星在(zài)其轨道上的运行(xíng)速度就会越慢(màn)。但是他们观测的结(jié)果却让人感(gǎn)到不可思议(yì)。

随着与中(zhōng)心距离的增加，恒星的旋转速(sù)度几(jǐ)乎保持不变。可是根据牛顿(dùn)的万有引力定律，在星系(xì)当(dāng)中如果没有足够(gòu)大的质(zhì)量来吸引它们，这(zhè)些外围的恒星(xīng)早就(jiù)被甩到宇宙当中了。基于这种(zhǒng)现象(xiàng)，科学家们(men)会使用一种相对标准的方法来解释暗(àn)物质的存在，这种方法就是测量星系当中气体在X轴(zhóu)上距离星系中心(xīn)的距离，以及在Y轴上气(qì)体(tǐ)的旋转速度。如果出现异常的结果，就认为是(shì)由(yóu)暗物质(zhì)的力量进入其中(zhōng)。

于是(shì)科(kē)学(xué)家(jiā)们(men)通过射电(diàn)望远镜测(cè)量了距离星系中心更(gèng)远距离(lí)的氢元素，发现(xiàn)它们的旋转(zhuǎn)速度并不符合牛顿的力学定律。我们(men)的太阳(yáng)系也不(bù)例外，太阳(yáng)系位于银河系的第(dì)三悬臂之上(shàng)，距离银河系中(zhōng)心(xīn)2.6万光年，根据万有(yǒu)引力定律进行计算(suàn)，太阳(yáng)系的运行速度应该(gāi)是160千米/秒(miǎo)，但实际上(shàng)，太阳系正在以(yǐ)220千米(mǐ)/秒的速度围(wéi)绕银河系(xì)旋(xuán)转，这(zhè)个实际速(sù)度远远大于理论(lùn)速度(dù)，那(nà)么产生以(yǐ)上(shàng)这种向心加速度的原因很可能就是存在着一种(zhǒng)我们看不到的物质，是(shì)这(zhè)些(xiē)暗物质(zhì)的引力效应将星系聚集(jí)在了一起。

也是从这时(shí)开始，越(yuè)来越多的(de)研(yán)究人员(yuán)开始相信暗物质(zhì)的存在。科学家根据(jù)星系(xì)外恒星轨道的速度，估算在星系当中(zhōng)暗(àn)物质(zhì)的(de)质(zhì)量占整(zhěng)个星系(xì)质量的85%。但是，暗物质并(bìng)不是(shì)唯一可以解释这个(gè)现象的原因。在一(yī)项新的(de)研(yán)究当(dāng)中，科学家们发现，几乎没有引力(lì)效应的遥(yáo)远恒星之(zhī)间，也会出现速度上的微小差异。另(lìng)外，天文学家还(hái)发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系(xì)距离地球大(dà)约2.5亿光(guāng)年，大小和(hé)银河(hé)系不多，但(dàn)是星系当中存在的恒星数(shù)量却只有银河系的千分之一(yī)。

所以(yǐ)在(zài)理论上，该星系必须存在暗物质，否则就会分崩离析。但是科学家们使用最(zuì)先进的望远(yuǎn)镜对其进行了40个小时(shí)的详细测量之后，发现星(xīng)系中的恒星运动是可(kě)以用正常(cháng)的(de)物(wù)质和力学定(dìng)律来解释的。那么又有人提出，也许该星系的暗物质，已经被附近(jìn)的另一(yī)个大(dà)星系剥离了(le)。奇怪的是，它的附(fù)近(jìn)没有任(rèn)何星系存(cún)在。造(zào)成这(zhè)些现象(xiàng)的除了暗(àn)物质的(de)假说之外，另一种可能(néng)就是人类对引力的理解(jiě)还不够全面，引力很(hěn)可能在(zài)不同尺度(dù)空(kōng)间中的(de)工作方式是(shì)不同(tóng)的，这意味(wèi)着在行星系尺度(dù)中的天体会沿着它(tā)们的轨道，按照我们所(suǒ)理解(jiě)的方式运动(dòng)。但(dàn)是上升(shēng)到(dào)星系和星团的尺(chǐ)度，引力之间的相(xiāng)互作用则是不同的方式。对于在星(xīng)系(xì)团(tuán)之间的相互作用，科学家还(hái)引入了外部场效应的(de)概(gài)念，指的(de)是(shì)在数百万(wàn)光(guāng)年的规模上，巨大的质量(liàng)之间会产生对彼此特殊的效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙(méng)德理(lǐ)论成(chéng)立，这(zhè)意味着(zhe)我们需要(yào)对现在(zài)的物理定律进(jìn)行修(xiū)正，这些发现也让很多人认为暗物质假说(shuō)理论就此(cǐ)终结。但是在宇宙当中还有关于暗物质存在的(de)其他的理论证据，这些理(lǐ)论证据是蒙德(dé)理论(lùn)所没法解释(shì)的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年(nián)的子弹星(xīng)系团，由两个碰撞的星系团(tuán)所组成，类似这样(yàng)的星(xīng)团，它们大部分的(de)普通质(zhì)量都在星(xīng)系的气体当中。当星团以1000万公里(lǐ)/小时发(fā)生碰(pèng)撞的时(shí)候，星际气体(tǐ)的相互(hù)作用就会导致温度的急剧(jù)升高，速度大幅降(jiàng)低。所(suǒ)以(yǐ)在理论上，在碰撞之后，子弹星系团大部分的质量将位于所有这些气体所在(zài)的中(zhōng)间(jiān)区域。那么我们通过什么来验(yàn)证它的质量区(qū)域(yù)到(dào)底是不是集(jí)中(zhōng)在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回(huí)了宇宙当中(zhōng)第一张(zhāng)全(quán)彩(cǎi)的高清照(zhào)片，在照片中我们可以明显地看(kàn)到(dào)很多(duō)星系似乎被拉伸产生了巨大的形(xíng)变(biàn)。其实这些(xiē)星系本身(shēn)并(bìng)不是真的(de)被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而是这(zhè)样极遥(yáo)远(yuǎn)的天体和(hé)我们地球(qiú)上(shàng)的观测者之间(jiān)。被一个(gè)质(zhì)量超(chāo)级巨大的(de)天体遮挡(dǎng)，这个(gè)超大质量的东西的(de)引力，会使身后更遥远星系的(de)光都发生了扭曲(qū)。这个现象就是引力透(tòu)镜效应(yīng)。这个巨大的天体可能(néng)是超大质量的黑洞(dòng)或(huò)者是暗物质。

所以当人们对子弹(dàn)星(xīng)系团(tuán)观测的(de)时候(hòu)，发现它的大质量区域并(bìng)不(bù)是在中间，而(ér)是(shì)在两侧。所(suǒ)以最好的解释方法就是当(dāng)星团发生全部的碰撞时，可被观测到(dào)的质(zhì)量(liàng)气体(tǐ)被卡在了中间，暗物(wù)质则(zé)直接通过了(le)这(zhè)个区(qū)域，并(bìng)在(zài)两边形成了引力透(tòu)镜。对子弹星系(xì)团的引力(lì)透镜研究也(yě)被认为是暗物质存在(zài)的迄今(jīn)为(wèi)止(zhǐ)最好(hǎo)的理论证据。

除此之外(wài)，还(hái)有来杨志的性格特点和人物事迹概括，杨志的性格特点和人物事迹简介自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开(kāi)始，38万年(nián)之后，可(kě)见光终于可以畅通无阻(zǔ)地(dì)穿(chuān)越在(zài)宇宙当中了。经(jīng)过(guò)了130多亿(yì)年之(zhī)后，这些光(guāng)在宇(yǔ)宙空(kōng)间背景上留(liú)下了各相(xiāng)同性的(de)微波辐射。其中红色的(de)部分表示温度较高的(de)区域，蓝色则表示相对较冷的区域，但实际(jì)上(shàng)它们之间的温(wēn)差(chà)只有万分之一。

科学家们(men)通(tōng)过对前(qián)景(jǐng)背景分离后的(de)二值图像进行连通域提取和标记之后(hòu)发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起来不应(yīng)该是这(zhè)样的，而随着暗物质(zhì)的增加，一些峰值的幅杨志的性格特点和人物事迹概括，杨志的性格特点和人物事迹简介度会(huì)减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙微波(bō)背景(jǐng)辐射的测量值(zhí)，我们需(xū)要的暗物(wù)质(zhì)大(dà)约是(shì)普通物质(zhì)的5倍。这个数字与解释星系当中恒星运(yùn)动所需要的暗物质比例是一致的。这就意味(wèi)着。

用了一个简单(dān)的理(lǐ)论框架，就很(hěn)好地解(jiě)释了(le)很(hěn)多不同的观测结(jié)果。而暗物质的本质就是宇(yǔ)宙当(dāng)中存在着(zhe)某种类型的粒子，它们(men)不参(cān)与任(rèn)何其(qí)他(tā)的电磁作用(yòng)，只通过引力来相(xiāng)互作(zuò)用。所以如果能(néng)够找到(dào)这种粒子(zi)的存在，就相当于(yú)找(zhǎo)到(dào)了暗物(wù)质存在的实际(jì)证据。这种粒子到底是什么？科学家们已经提出(chū)了数十种的假(jiǎ)想目标，而要寻找这些不同(tóng)的目标(biāo)粒(lì)子所需(xū)要的(de)实(shí)验方(fāng)式(shì)也不相同(tóng)。在过(guò)去(qù)的几十年当中，人类为了寻找这些看不见、摸不到(dào)，几(jǐ)乎(hū)不会与常规物质相互(hù)作用的“暗物质”，科学家(jiā)们已经(jīng)进行了(le)超过50次的实验，却没有(yǒu)任何(hé)实(shí)质性(xìng)的发现，除了一个地方，意大利的格兰萨(sà)索山，隶(lì)属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当(dāng)中，藏着地球上最(zuì)大的地学实验室，这个实(shí)验室(shì)叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个(gè)三层楼高的探(tàn)测(cè)器，一直致力于寻找暗(àn)物(wù)质粒子的(de)周期性震荡。

自1997年以来，这里的(de)科学家(jiā)声称观测(cè)到(dào)了某种信(xìn)号。经(jīng)过了20多年的数据收集，人们发(fā)现了一(yī)个有趣的事情。探测率会在每年(nián)的6月份达(dá)到峰值，然后在11月降(jiàng)到最低(dī)，而且在20年当中(zhōng)每年都是一(yī)样。一些科学家认为这可能是人类(lèi)发现暗物质的第一个直接证据。

但是为(wèi)什么(me)暗物质会产生周期性的年度信号呢？刚才我们讲了(le)太阳(yáng)系正在以220公里/秒的速度围绕(rào)着银河系进行移动，那么如(rú)果(guǒ)暗(àn)物质存在宇宙(zhòu)当中，这意味着我们也在(zài)以这样的(de)速(sù)度在穿越着(zhe)暗物质流，这(zhè)个过程中会产生相(xiāng)应的(de)振(zhèn)荡，同时(shí)地球又以(yǐ)30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有半年(nián)的时间，地球围绕太(tài)阳的方向与太阳(yáng)环绕银河系的方向是一致的(de)，而另外(wài)半年(nián)则与之(zhī)相(xiāng)反(fǎn)。

而在(zài)6月(yuè)份的时候，地球与太(tài)阳的方向正(zhèng)好达到(dào)完全一致，这是理论上地球穿越暗(àn)物质(zhì)流最快的时段(duàn)。而在11月份，又恰(qià)好(hǎo)达到了(le)最(zuì)慢值。尽管(guǎn)在实际的情况中，太阳系(xì)相对银河(hé)系(xì)的平面(miàn)呈(chéng)现了60度的倾(qīng)斜(xié)，但是这并不影响这个理论的有效性。

因(yīn)此科学(xué)家认(rèn)为这(zhè)可以用来解释，研(yán)究人员们(men)所观测到的周期(qī)性信(xìn)号(hào)。当然也(yě)可(kě)能(néng)有其他的情(qíng)况(kuàng)，造成这种年度周期信号(hào)的差异也可(kě)能是温(wēn)度(dù)、湿度、土(tǔ)壤中的水分、高山上的积雪，甚至连(lián)意大利游客的数(shù)量也(yě)符合这个周期的规律。

所以，科学家们(men)又在南半球建立了一个几(jǐ)乎相同(tóng)的实验室，这里的季节(jié)与之前的实验室正好相反，而在这里，地(dì)球穿过暗物质流的运动特征和第一个实(shí)验室是一(yī)样的。

因此，如果(guǒ)在(zài)这里(lǐ)可以得到相同的(de)信号，就可以成为暗物质所(suǒ)存在的非(fēi)常有力的证据了。但是(shì)由于(yú)这个实(shí)验室刚(gāng)刚建成不久，所(suǒ)以截(jié)至目前(qián)还无法提供相应的数(shù)据(jù)支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一台新的(de)望远镜，这台太(tài)空望远(yuǎn)镜叫做(zuò)“南希格雷斯罗曼”，它的(de)主镜大小(xiǎo)跟(gēn)哈勃(bó)望远镜相同(tóng)，但它的宽视场(chǎng)仪器提供(gōng)的(de)视野是(shì)哈勃红外仪器的100倍。南希格雷(léi)斯罗曼太空(kōng)望远(yuǎn)镜其(qí)中一(yī)个关键的用(yòng)途(tú)就是探索暗物质背后的奥秘，对于探测的结果，我(wǒ)们只能拭目以待了。费(fèi)米实验室(shì)粒子天体物理(lǐ)中心的(de)科学家丹琥(hǔ)珀和(hé)贾森斯特(tè)芬(fēn)研究发现，如(rú)果暗物质存在，它们(men)极有(yǒu)可能(néng)拥有另一种神秘的效应，这(zhè)种暗物(wù)质效应，会支持(chí)宇宙当中生命的诞(dàn)生，或者说是(shì)生命(mìng)进化的一个重(zhòng)要因素。

如(rú)果这一理论得到(dào)进一步的(de)证实，那么遍布(bù)宇(yǔ)宙当中的(de)暗物质会不(bù)会意(yì)味(wèi)着人类并不孤单呢(ne)？或许在宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)某个角落的(de)行星上(shàng)，暗物质正在通过(guò)这样的效应(yīng)创造生命(mìng)。当然，这些推论的大前(qián)提是(shì)要先找到(dào)暗物质存在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得(dé)暗物(wù)质到底存不(bù)存(cún)在呢？喜(xǐ)欢(huān)请点赞，你的支持是我(wǒ)更新的动力！

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