宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学无(wú)法解释的“暗物质”？暗物质又究竟(jìng)是什么？人类(lèi)为了寻(xún)找暗物(wù)质存(cún)在(zài)的(de)证(zhèng)据，科学家们(men)在过(guò)去的几十年(nián)当中进行了超过50次的长期实验，但是却(què)没(méi)有发现任何的有(yǒu)效证(zhèng)据(jù)。除了(le)一个地(dì)方，在1687年出(chū)版(bǎn)的自(zì)然(rán)哲(zhé)学数(shù)学原理一(yī)书中，埃萨克牛顿发表了万有(yǒu)引力定(dìng)律，它揭示了宇宙中天体运动(dòng)的(de)规律。往后的几百年来，当天文学家们发现某(mǒu)些天体(tǐ)运行轨道出(chū)现异常，不(bù)符(fú)合万有引力定律的时候，他(tā)们就会(huì)知道(dào)，周围一(yī)定有未知的天体通过引力在摄动它的轨道。比如在(zài)1846年(nián)，奥本勒维耶就通过天王星(xīng)运行轨道的异常，推算并(bìng)且发现(xiàn)了海王星的存在(zài)。另外(wài)，哈雷彗星(xīng)、冥王星(xīng)的(de)发现都是应用(yòng)万有引力定律(lǜ)所(suǒ)取得(dé)重大天文成就的例子(zi)。但是这些(xiē)发现都是在恒星(xīng)系统的尺(chǐ)度(dù)当中，可当我们上升到星系或者(zhě)是星团的尺(chǐ)度(dù)，事情就(jiù)开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学(xué)家弗里(lǐ)茨兹威基正在(zài)研究和(hé)测量后发星系团的(de)质量。这是一个(gè)由(yóu)数(shù)千(qiān)个(gè)星(xīng)系所组成的巨(jù)大星(xīng)系团，这些星系(xì)被引力(lì)束缚在一起(qǐ)。测量星系团(tuán)的质量一般会使用到两种方(fāng)法，当两种方法结果一致，就可以确定其(qí)质量的范围。

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

第二(èr)种是(shì)动力学质量的计算(suàn)，是利用元的结构和部首是什么意思，元的结构和部首是什么字(yòng)光谱红(hóng)移测量星系团中的各个星系相(xiāng)对于(yú)星系团的(de)运动速(sù)度。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量(liàng)”竟然是“光度学(xué)质(zhì)量(liàng)”的(de)400倍。这意味着，后发座星(xīng)系团有99%的质量消失了，或者说(shuō)这99%的质(zhì)量并不(bù)以可见光的形式(shì)所存在(zài)，我们无法看到。最诡(guǐ)异的是，在测量速(sù)度的(de)过程中(zhōng)，兹威基发现星系团中很多(duō)星系的速度比理(lǐ)论上要快(kuài)得多(duō)，按照牛顿的运(yùn)动学定(dìng)律，仅靠这些可见星系(xì)的质量所产(chǎn)生的引力是无法(fǎ)将它们束(shù)缚在(zài)星系团内的，它们早就应该被抛出星系(xì)团之外(wài)了，除非有一(yī)种神秘(mì)的(de)力量在起作用(yòng)，这种力量来源于某(mǒu)种隐形的物质。

据此，兹维基提出了这样部分不可见(jiàn)的暗质(zhì)，它不发散(sàn)光(guāng)、吸光(guāng)、反射光，但是它们却占(zhàn)据着宇(yǔ)宙中绝大部(bù)分的质量。只是当时(shí)的人们对这样的一(yī)种说(shuō)法不(bù)屑一顾(gù)。

直(zhí)到40年之后，“暗物质(zhì)”这个词才再(zài)一次出(chū)现。天文学(xué)家维(wéi)拉鲁宾和肯特福特在(zài)观测(cè)仙女座星(xīng)系中(zhōng)的恒星运动。理(lǐ)论上(shàng)来说，距(jù)离中(zhōng)心越远的恒星(xīng)在其轨道上的运行速(sù)度(dù)就会越(yuè)慢。但是他们观测的(de)结果却让(ràng)人感(gǎn)到不可思(sī)议。

随着与(yǔ)中心距离的增加，恒(héng)星的旋转速度几(jǐ)乎保持不变。可是(shì)根据(jù)牛顿的万有引力定律，在星系(xì)当中(zhōng)如果没有(yǒu)足够大的质量来吸引它(tā)们，这些外围的(de)恒星(xīng)早就(jiù)被甩(shuǎi)到宇(yǔ)宙当中了(le)。基于这种(zhǒng)现象，科学家们会使用一种相对标准的(de)方法(fǎ)来(lái)解释暗物质的存在，这种方法就(jiù)是测量(liàng)星(xīng)系(xì)当中气体在X轴上距离星系中心的距离，以及(jí)在Y轴(zhóu)上气体(tǐ)的旋转(zhuǎn)速度(dù)。如(rú)果出现(xiàn)异常的结果，就认(rèn)为是由暗物(wù)质的力量进(jìn)入其中。

于是(shì)科学家们通过(guò)射电望远镜(jìng)测(cè)量(liàng)了(le)距离星系中心更(gèng)远距离的氢元素，发现(xiàn)它们(men)的旋(xuán)转速度并(bìng)不符合(hé)牛顿的力学定律。我们的太阳系(xì)也不例外(wài)，太阳系位于银河系的第三悬臂之上，距离银河系(xì)中心2.6万光年，根(gēn)据万有引力定律进行计算(suàn)，太阳系的运行速度应(yīng)该是(shì)160千米/秒，但(dàn)实(shí)际(jì)上，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕银(yín)河系(xì)旋转，这个(gè)实际速度远远大于理论(lùn)速度，那么产生以上(shàng)这种向(xiàng)心加速度的原(yuán)因很可能就是存(cún)在着一种我们看不(bù)到(dào)的物质，是这些暗物质的(de)引力(lì)效应将星系聚集在了一起。

也是从这时(shí)开(kāi)始，越来越多的研究人员开始相信暗(àn)物质的(de)存在(zài)。科学家根(gēn)据星系(xì)外恒(héng)星轨(guǐ)道的(de)速(sù)度，估算在(zài)星系(xì)当中暗物(wù)质的(de)质(zhì)量占整个(gè)星系质量的(de)85%。但是(shì)，暗物质(zhì)并不是唯一可(kě)以解释这个现象的(de)原因。在一(yī)项(xiàng)新的研究当中，科学家们发现，几乎没(méi)有引力效应的遥远恒星之(zhī)间，也(yě)会出现(xiàn)速度上的(de)微小(xiǎo)差(chà)异。另外，天文学家还发现了一(yī)个(gè)反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约2.5亿(yì)光年，大小和银(yín)河系不多，但是星系(xì)当中存在的恒星(xīng)数量却只(zhǐ)有银河系的千分之一。

所以在理论(lùn)上，该星(xīng)系(xì)必须(xū)存在(zài)暗(àn)物质，否则就会分崩(bēng)离析。但是科(kē)学家(jiā)们使用(yòng)最(zuì)先(xiān)进(jìn)的望远镜对其进行了40个小(xiǎo)时的详细测量(liàng)之后，发现星系中的(de)恒星运动是可(kě)以用正常的(de)物质和力学定律来解释的。那么(me)又(yòu)有人提出，也许该星系的暗物质，已经被附(fù)近的另一个大(dà)星系剥离了。奇怪的是，它的附近没(méi)有(yǒu)任何星系存在。造成这(zhè)些现象的除了暗(àn)物(wù)质(zhì)的假说之(zhī)外，另一种(zhǒng)可(kě)能就是人类对引力的理解还不够全面，引(yǐn)力(lì)很可(kě)能在不同尺度(dù)空间中的工(gōng)作方式(shì)是不同的，这意味着在行(xíng)星系尺度中的天体会(huì)沿着它们的轨道，按照我们(men)所理(lǐ)解的方式运动。但(dàn)是上升到星系和星团(tuán)的尺(chǐ)度，引力之间的(de)相互(hù)作用则是(shì)不同的(de)方式。对于在星系团之间的(de)相(xiāng)互作用，科学家还(hái)引入(rù)了外部场(chǎng)效应的概念，指的是在数百万光(guāng)年的规模上，巨大的质量之(zhī)间(jiān)会产生对彼此特殊的(de)效(xiào)果(guǒ)，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德(dé)理论成(chéng)立，这意味着(zhe)我们需要对现在的物理定律进行修(xiū)正，这些发现也(yě)让很多(duō)人认为暗物质假说理论(lùn)就此终结。但(dàn)是在宇(yǔ)宙当中还有关于暗物质存在的其他的理论证据，这(zhè)些理论证据是蒙德理论所没法解(jiě)释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光(guāng)年的子弹星系(xì)团，由两个碰撞的星系团所组成，类似这样的星(xīng)团，它(tā)们大部分(fēn)的普通(tōng)质量都在星系的气体当(dāng)中。当星团以1000万公里(lǐ)/小时发生碰撞(zhuàng)的(de)时候，星际(jì)气体的相(xiāng)互作用(yòng)就会导致温度的急剧(jù)升高，速度大幅降(jiàng)低。所以(yǐ)在理论(lùn)上，在碰撞之后，子弹星系团大部分(fēn)的质量(liàng)将位于所有这些气(qì)体所在(zài)的中间(jiān)区域(yù)。那么(me)我(wǒ)们(men)通过什么来验证它的质量区域到底是不是集中在中间呢？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远镜传回了宇(yǔ)宙当中第一张全彩的高清(qīng)照片，在照片中我们可以(yǐ)明显地(dì)看到很多星系似乎(hū)被拉伸产生了巨大的形变。其实这(zhè)些星系本身并(bìng)不是真的被扭曲了，也(yě)不是韦伯望远镜出了什么问题，而是这样极遥远的天体和我们地球上的(de)观测者之间。被(bèi)一个质量超级(jí)巨(jù)大的天(tiān)体(tǐ)遮(zhē)挡，这个超大质量的东西(xī)的(de)引力，会使身后(hòu)更遥远星(xīng)系(xì)的光都(dōu)发(fā)生了扭曲(qū)。这个现象(xiàng)就是引力透镜效应。这个巨大的天体(tǐ)可能是超大(dà)质量的黑(hēi)洞或者是暗物质(zhì)。

所(suǒ)以当人们对子(zi)弹星系团观(guān)测(cè)的时候，发现它的(de)大质量(liàng)区(qū)域并不是在中间，而(ér)是在两侧。所以最好的解释(shì)方法就是当星团发生全部的碰撞时，可被观测(cè)到的质(zhì)量(liàng)气(qì)体被卡(kǎ)在(zài)了中间，暗(àn)物质则直接通(tōng)过了这个区域，并(bìng)元的结构和部首是什么意思，元的结构和部首是什么字在(zài)两边形(xíng)成了引力(lì)透镜。对子弹星系(xì)团的引力透镜研究也被认(rèn)为是暗物质(zhì)存在(zài)的迄(qì)今(jīn)为止最(zuì)好(hǎo)的理论(lùn)证据(jù)。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老的光(guāng)。从宇宙大爆炸开始，38万年之(zhī)后，可见光终于可以畅通无阻地穿越在宇(yǔ)宙当(dāng)中了。经(jīng)过了130多亿年之(zhī)后，这些光在宇宙空间背景上留下了(le)各(gè)相同性(xìng)的微波(bō)辐射。其中(zhōng)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(qū)域(yù)，但实(shí)际(jì)上(shàng)它们(men)之间的温(wēn)差只有(yǒu)万分之一。

科学(xué)家们通过(guò)对前景背景分离(lí)后(hòu)的(de)二(èr)值(zhí)图像(xiàng)进行连通(tōng)域提取和标记之后发(fā)现，如果宇(yǔ)宙当中没有暗物质(zhì)，图形看起来不应该是(shì)这样(yàng)的，而(ér)随着暗物质(zhì)的增(zēng)加(jiā)，一些(xiē)峰值(zhí)的幅度会(huì)减小，才变得看起(qǐ)来“和谐(xié)”。为了匹(pǐ)配宇(yǔ)宙微波背(bèi)景辐射的测量值，我(wǒ)们需要的暗(àn)物(wù)质大约(yuē)是(shì)普(pǔ)通(tōng)物质的5倍。这个数(shù)字与解释(shì)星系当中(zhōng)恒星运动所需(xū)要的(de)暗物质比(bǐ)例是一(yī)致的。这就意味着。

用了一(yī)个简单的(de)理论框架，就(jiù)很(hěn)好(hǎo)地解释了(le)很多不(bù)同的观(guān)测结果(guǒ)。而暗(àn)物质的本质就(jiù)是宇宙当中存在着(zhe)某种(zhǒng)类型的粒子，它们不参与任何其(qí)他的电磁(cí)作用(yòng)，只通(tōng)过引力(lì)来相互作(zuò)用。所(suǒ)以如果能够(gòu)找(zhǎo)到这种粒(lì)子的存在，就相当于(yú)找到了(le)暗物(wù)质(zhì)存在的实际证据(jù)。这种粒子(zi)到底是(shì)什么(me)？科学(xué)家们已经提出了数十种的假想目标，而要(yào)寻找这些不同的目标(biāo)粒子所(suǒ)需要的实验方(fāng)式也不相同(tóng)。在过去的几(jǐ)十年当中，人类为了寻(xún)找这些看不见(jiàn)、摸不(bù)到，几乎不(bù)会与常规物质相互作用的“暗物质(zhì)”，科(kē)学(xué)家们已经(jīng)进行了超过50次(cì)的(de)实验，却(què)没有任何实质(zhì)性的发现，除了(le)一个地方(fāng)，意大利的格(gé)兰(lán)萨索山，隶属于阿(ā)尔卑斯(sī)山脉。

在山(shān)下1400米(mǐ)处的地下矿井当中(zhōng)，藏(cáng)着地球上最大的(de)地学实验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼(lóu)高的(de)探测器，一直致力于寻找(zhǎo)暗物质粒(lì)子的周(zhōu)期性震荡(dàng)。

自(zì)1997年以来，这里的科(kē)学家声(shēng)称观(guān)测到了某种(zhǒng)信(xìn)号(hào)。经过了20多年(nián)的数(shù)据收(shōu)集，人们(men)发现(xiàn)了一个(gè)有趣的(de)事情。探测率会在每年(nián)的(de)6月(yuè)份达到峰值(zhí)，然后在11月降(jiàng)到最低(dī)，而且在20年当(dāng)中每年都是(shì)一样(yàng)。一些科学(xué)家认为这可能是人(rén)类发现暗(àn)物质的第一个直接证据。

但是为什么暗物质会(huì)产生周(zhōu)期性的(de)年度信号(hào)呢(ne)？刚才我(wǒ)们(men)讲了太阳(yáng)系(xì)正在以220公里(lǐ)/秒的速度围绕着银(yín)河系进行移动(dòng)，那么如果(guǒ)暗物质存(cún)在(zài)宇宙当中(zhōng)，这意味着我们也(yě)在以这样的速度(dù)在穿越着暗物(wù)质流，这(zhè)个过程(chéng)中会产生相应(yīng)的振荡，同时地球(qiú)又以30公里/秒(miǎo)的(de)速度围绕太(tài)阳进(jìn)行旋转。所以(yǐ)有半(bàn)年的时(shí)间，地(dì)球围绕太(tài)阳的方向(xiàng)与太阳(yáng)环绕银河系的方向是(shì)一致的，而(ér)另外半年则与之相反。

而在6月份的时候，地(dì)球与太阳的方向正(zhèng)好达到完全一致，这是理论上地(dì)球穿越暗(àn)物(wù)质流(liú)最(zuì)快的时段(duàn)。而在11月份(fèn)，又恰(qià)好(hǎo)达到了最慢值。尽(jǐn)管在实际的情(qíng)况(kuàng)中，太阳系相对银河系的平面呈现了60度的(de)倾斜，但是这(zhè)并不影响这(zhè)个理论的有效性(xìng)。

因此科学(xué)家认为这可(kě)以用(yòng)来解释，研究人员们所观测(cè)到的周(zhōu)期性信号。当然也可能(néng)有其他的(de)情况，造成这(zhè)种年度周期信号的(de)差异也可能是温度、湿度、土壤中的(de)水分、高山上的积雪，甚至连意大利游客的数量也(yě)符合(hé)这个周期的规律。

所以，科学家们又(yòu)在(zài)南元的结构和部首是什么意思，元的结构和部首是什么字半球(qiú)建(jiàn)立了一个几乎相同的实(shí)验室，这里的季节(jié)与(yǔ)之前(qián)的实验室(shì)正好相反，而在这里(lǐ)，地球穿过(guò)暗物质(zhì)流的(de)运动特征(zhēng)和第一个实(shí)验室是一(yī)样的(de)。

因此，如果在这(zhè)里可以(yǐ)得到相同的信号(hào)，就可以成为暗物质所存在的非常有(yǒu)力的证据了。但是(shì)由(yóu)于这个(gè)实验室刚刚建成不久，所以(yǐ)截至目前(qián)还无法提(tí)供相应的数据支(zhī)持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射一台(tái)新的望远镜，这台(tái)太空(kōng)望远镜叫做(zuò)“南(nán)希格(gé)雷斯罗曼(màn)”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃(bó)望远镜相同，但它的宽视场(chǎng)仪器提供(gōng)的视野是(shì)哈勃红(hóng)外(wài)仪(yí)器的(de)100倍(bèi)。南希格雷(léi)斯罗(luó)曼太空望远镜其中一个关键的用(yòng)途(tú)就是探索暗(àn)物质背后的奥秘，对(duì)于探测的结果，我(wǒ)们(men)只能(néng)拭目以待了。费米实验室粒子天体物理(lǐ)中心(xīn)的科学家丹(dān)琥珀和贾森斯(sī)特(tè)芬研究发(fā)现，如果(guǒ)暗物质存在，它们极(jí)有(yǒu)可能(néng)拥(yōng)有(yǒu)另一(yī)种神秘的效应，这种暗物质(zhì)效应，会(huì)支持宇宙(zhòu)当中生命(mìng)的诞生，或(huò)者说是生命进(jìn)化的一个重要因素。

如果这一理论得到进一步的证实(shí)，那么遍布宇宙当中的暗物质(zhì)会(huì)不会意(yì)味着人类(lèi)并不(bù)孤单(dān)呢？或许在宇宙当中(zhōng)某个(gè)角(jiǎo)落的(de)行星上，暗物(wù)质正在(zài)通过这样(yàng)的效应(yīng)创造(zào)生(shēng)命(mìng)。当然(rán)，这些推论的大前提是要(yào)先找到暗物质存在的实际证据。那么小伙伴们，你们(men)觉得暗物质到(dào)底存不存在(zài)呢？喜欢(huān)请点赞，你的支持是(shì)我更(gèng)新(xīn)的动力！

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