宇宙是“人为制造(zào)”的(de)？为何会(huì)存在科学(xué)无法解释的“暗物质(zhì)”？暗物质又究(jiū)竟是(shì)什么？人类为(wèi)了(le)寻(xún)找暗(àn)物质存在的证据，科学家们(men)在过去的(de)几十年当中进行(xíng)了超过50次的(de)长期实(shí)验，但是(shì)却(què)没有(yǒu)发现任何(hé)的有效证(zhèng)据。除(chú)了一个地(dì)方，在1687年(nián)出(chū)版的自然哲学(xué)数(shù)学(xué)原理一书中(zhōng)，埃萨(sà)克(kè)牛顿(dùn)发表了万有引(yǐn)力定律(lǜ)，它(tā)揭示(shì)了宇宙中天体(tǐ)运(yùn)动的规律。往后的几百年来，当(dāng)天文学家们发现(xiàn)某(mǒu)些(xiē)天(tiān)体运行轨道出现异常，不符(fú)合万(wàn)有引(yǐn)力(lì)定律的时候，他们(men)就会知道(dào)，周围一定(dìng)有未知(zhī)的天体通(tōng)过引(yǐn)力在摄动它的轨道(dào)。比如在1846年，奥(ào)本勒(lēi)维(wéi)耶就通过天王星(xīng)运行轨道的异常，推算(suàn)并且发(fā)现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的(de)发现(xiàn)都是应用万(wàn)有引力定律所取得重(zhòng)大天文成就的例子。但是这些发现都是在恒星系统(tǒng)的尺度当中，可当(dāng)我们上升到星(xīng)系或者是(shì)星团的尺度，事(shì)情就(jiù)开始变得诡异了(le)。

1933年，瑞士的(de)物理学家(jiā)弗里茨兹威(wēi)基正在研究(jiū)和测量后(hòu)发星系团的质(zhì)量。这是(shì)一个由数(shù)千个星系所组成(chéng)的(de)巨(jù)大星(xīng)系团，这些(xiē)星系被引力束缚在一起。测量(liàng)星系团的(de)质量一(yī)般(bān)会(huì)使用(yòng)到两种方法，当两(liǎng)种(zhǒng)方(fāng)法结(jié)果一致，就可以确定其(qí)质量的(de)范围。

第一种是获得(dé)其(qí)"光度学的质(zhì)量"，需要的数据(jù)是测量各个星系的光度。

第二种是动力(lì)学质(zhì)量的计(jì)算，是利(lì)用光谱红(hóng)移测(cè)量星系团中的各个星系(xì)相对于星系团(tuán)的(de)运动速度。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵(měng)了(le)，“动力学(xué)质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意(yì)味(wèi)着，后发座星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的(de)质量并(bìng)不以(yǐ)可见光的形式所存在，我们无法(fǎ)看到。最诡(guǐ)异(yì)的是，在测量速度的过程中，兹(zī)威基发现星系团中很多星(xīng)系的速度比理论上要快得多，按照牛顿的(de)运动学定律，仅(jǐn)靠这些(xiē)可见星系的质(zhì)量所产生的引力是无法(fǎ)将它们束缚在星系团(tuán)内(nèi)的，它们早就应该被抛(pāo)出(chū)星(xīng)系团(tuán)之外(wài)了，除(chú)非有一(yī)种神秘的力量在起作(zuò)用，这(zhè)种力量来源于某种隐形的物(wù)质(zhì)。

据此，兹维(wéi)基(jī)提出了(le)这样部分不可见(jiàn)的(de)暗质(zhì)，大明虾怎么保存才新鲜呢 大明虾是淡水还是海水它不发散光(guāng)、吸(xī)光、反射(shè)光，但是它们却占据着宇宙中(zhōng)绝大(dà)部分的(de)质量(liàng)。只是(shì)当时的人们(men)对这样(yàng)的一(yī)种(zhǒng)说法不屑(xiè)一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物质(zhì)”这个词才(cái)再一次出现(xiàn)。天文学家维拉(lā)鲁(lǔ)宾和(hé)肯特福特在观(guān)测仙女(nǚ)座星(xīng)系(xì)中的恒星(xīng)运动(dòng)。理论(lùn)上来(lái)说，距离中心越远的恒(héng)星在其(qí)轨道上的运行速度就(jiù)会越慢。但(dàn)是(shì)他们观测的结果却让人感到不可思议(yì)。

随(suí)着(zhe)与中心距离的增(zēng)加，恒星的旋转速度几乎(hū)保持不变。可(kě)是根(gēn)据牛顿(dùn)的万有引(yǐn)力定(dìng)律，在星系当中如果没有(yǒu)足够大的质量来吸引它们，这(zhè)些外围的恒星早就被甩到(dào)宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)了(le)。基于这种(zhǒng)现象，科学家们会使用一种相对标准的方法来解释暗物质的存在，这种方(fāng)法(fǎ)就是测(cè)量星系当(dāng)中(zhōng)气(qì)体在X轴上距(jù)离星(xīng)系中心的距离，以及(jí)在Y轴上气(qì)体的(de)旋转速(sù)度。如(rú)果出现异(yì)常的结果(guǒ)，就(jiù)认为是由暗(àn)物质的(de)力量(liàng)进(jìn)入其中。

于是科(kē)学家们通过射电(diàn)望远镜测量(liàng)了(le)距离星(xīng)系中心更远距离的氢元素(sù)，发现它(tā)们的(de)旋转(zhuǎn)速度并(bìng)不(bù)符合牛(niú)顿的力(lì)学定律。我(wǒ)们的太阳系(xì)也不例(lì)外，太阳系(xì)位于银(yín)河系的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根据万有引力定律进行计(jì)算，太阳系的运行速度应(yīng)该(gāi)是(shì)160千米/秒，但实际上，太阳系(xì)正在以220千米/秒的速度围绕(rào)银河系(xì)旋(xuán)转，这(zhè)个(gè)实际速度(dù)远远(yuǎn)大(dà)于理论(lùn)速度，那么产生以上(shàng)这(zhè)种向心(xīn)加(jiā)速度的原因很可能就是存在着一(yī)种(zhǒng)我们看不到的物质，是这些暗物质的引力效(xiào)应将星系聚集在了(le)一(yī)起。

也(yě)是从这时开始，越(yuè)来越多的研究(jiū)人员开始(shǐ)相信(xìn)暗物(wù)质(zhì)的存在(zài)。科学家根据(jù)星系外恒星(xīng)轨道的速度，估(gū)算在星(xīng)系当中(zhōng)暗(àn)物质的质(zhì)量占整个星系质量的85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯一可以解(jiě)释这个现象的原因。在一项新的研(yán)究当中，科(kē)学家们发现，几乎没有(yǒu)引力效应的遥远恒(héng)星(xīng)之间，也会出现速度(dù)上的(de)微小差(chà)异。另(lìng)外，天文学家还(hái)发(fā)现了(le)一个(gè)反常的星(xīng)系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系(xì)距离地球大约2.5亿光年(nián)，大小和银河系(xì)不多，但是(shì)星系当中存在的恒星数量却只有银河(hé)系的(de)千分之一。

所以在理论(lùn)上，该(gāi)星系必须(xū)存在暗物(wù)质，否则(zé)就会分崩(bēng)离析。但是科学家们使用最先进的望远镜对其进行了(le)40个小(xiǎo)时的详细测量之后，发现星系中(zhōng)的恒(héng)星运动是可以用正常的(de)物质(zhì)和力学(xué)定律来解(jiě)释的。那么又有人提出，也许该星(xīng)系的(de)暗物质(zhì)，已经被附近的另(lìng)一个大星系剥(bō)离了(le)。奇(qí)怪的是，它的附近没有(yǒu)任(rèn)何星系(xì)存在(zài)。造成这些现象(xiàng)的除了暗物质的(de)假说之外，另(lìng)一种可能(néng)就是人类对引力的理(lǐ)解还不(bù)够全面，引力很(hěn)可能在不(bù)同尺(chǐ)度空间中的工作(zuò)方式是不同的，这意味着在(zài)行星(xīng)系尺度中(zhōng)的天体会沿着它们(men)的轨道，按照我们所(suǒ)理解的方(fāng)式(shì)运(yùn)动(dòng)。但是(shì)上升(shēng)到星系和星团的(de)尺度，引力之间的(de)相互(hù)作(zuò)用则是不(bù)同的方式。对于在星系团之间的相互作用(yòng)，科学家还引入了(le)外部(bù)场效应的概念，指的(de)是在数百万(wàn)光年的(de)规模上，巨大的(de)质量之间会产生(shēng)对彼(bǐ)此特殊(shū)的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意(yì)味着我们需要对(duì)现在的物(wù)理定律进行(xíng)修(xiū)正(zhèng)，这(zhè)些发现(xiàn)也让很多人认为暗(àn)物(wù)质假说(shuō)理论(lùn)就(jiù)此终(zhōng)结。但是在宇宙当中还有(yǒu)关于(yú)暗物(wù)质存在(zài)的其他的(de)理论证据(jù)，这些理论(lùn)证据是蒙(méng)德理论所没法解释(shì)的“引力透镜(jìng)”。

径(jìng)向(xiàng)距离为37亿(yì)光年的子弹星系团，由(yóu)两个(gè)碰撞的(de)星系团(tuán)所组成，类似这样的星团，它们大部分的普通质量都(dōu)在星(xīng)系的气体当中。当星团(tuán)以1000万(wàn)公里/小时发生碰撞的时候，星际气体的(de)相互作用就会(huì)导(dǎo)致温(wēn)度(dù)的(de)急剧(jù)升(shēng)高，速度大幅降低。所以在理(lǐ)论上，在碰撞(zhuàng)之后(hòu)，子弹星系团(tuán)大部(bù)分(fēn)的质量(liàng)将位于所有这些(xiē)气(qì)体所在的中间区(qū)域。那么我们通过什么来验证它的质量区域(yù)到底是不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太空望远镜传(chuán)回了宇宙当中第一张全彩的高清照片(piàn)，在(zài)照片中我们可以明显地看到很多星(xīng)系(xì)似(shì)乎(hū)被拉伸产生了巨大的形变(biàn)。其实这些星系本身并不是真的被(bèi)扭曲了，也(大明虾怎么保存才新鲜呢 大明虾是淡水还是海水yě)不是韦伯(bó)望远镜出了(le)什么问题，而是(shì)这样极遥远(yuǎn)的天(tiān)体和我们地球上(shàng)的观(guān)测者(zhě)之间。被一(yī)个(gè)质(zhì)量超级巨(jù)大(dà)的天体遮挡，这个(gè)超大质量(liàng)的东西的引力，会使身后更遥远星系(xì)的(de)光都(dōu)发生了扭曲(qū)。这个现象(xiàng)就是引力透镜效应。这个巨大的天体可能是超大质(zhì)量的(de)黑洞或者是暗物质。

所以(yǐ)当(dāng)人们对子弹星系(xì)团观测的时候，发现它(tā)的大质(zhì)量区域(yù)并(bìng)不是在中间，而是在(zài)两(liǎng)侧。所(suǒ)以最(zuì)好的解释方法就是当星(xīng)团发生全部(bù)的碰撞时，可(kě)被观测(cè)到的(de)质量气体被卡在了中(zhōng)间，暗物(wù)质则直(zhí)接通(tōng)过(guò)了这个区域(yù)，并在(zài)两边形(xíng)成了(le)引力透镜。对(duì)子弹(dàn)星系团的引力(lì)透镜(jìng)研(yán)究(jiū)也(yě)被(bèi)认为(wèi)是暗(àn)物质存(cún)在的(de)迄今(jīn)为(wèi)止最(zuì)好(hǎo)的(de)理(lǐ)论证据(jù)。

除此之(zhī)外，还有来自宇宙当中最古(gǔ)老的光。从宇宙大爆炸(zhà)开始(shǐ)，38万年之后，可见光终于可以畅(chàng)通无阻地穿越(yuè)在宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。经过了(le)130多亿年之(zhī)后，这些光在(zài)宇宙空间(jiān)背景上留下(xià)了(le)各相(xiāng)同性的微波辐射。其中红色的部分(fēn)表示温度较高的区域(yù)，蓝色则表示相对较冷的区域(yù)，但实际上(shàng)它(tā)们之间的(de)温差只有万(wàn)分之一。

科学家(jiā)们通过对(duì)前(qián)景背景分离后(hòu)的二值(zhí)图像进行连通域提取和标记之后(hòu)发现(xiàn)，如果宇宙当中没有暗(àn)物质，图形看起来不应(yīng)该(gāi)是这样(yàng)的，而随(suí)着暗物质的增加，一些峰值的幅度会减小，才变得看起来“和(hé)谐”。为了(le)匹配宇宙微(wēi)波(bō)背景辐射的测量值，我(wǒ)们需要的暗物质大(dà)约是普通物质的5倍(bèi)。这个数字与解释星系当(dāng)中恒星运(yùn)动所(suǒ)需要的暗物质(zhì)比例是一致的(de)。这(zhè)就(jiù)意味着。

用(yòng)了一个简单的(de)理论框架，就(jiù)很好地(dì)解(jiě)释了很多不同的观测结(jié)果。而暗物质的本质就是宇宙当(dāng)中存(cún)在着某种类型的粒子，它(tā)们不参与任何其他的(de)电磁作用，只通过引(yǐn)力来相互作用。所以(yǐ)如果能够(gòu)找到这种粒子(zi)的存在，就相当(dāng)于(yú)找到了暗物质存(cún)在的实际(jì)证据。这种粒(lì)子到底是什么？科学家们已经提出(chū)了(le)数十种(zhǒng)的假想目标，而要(yào)寻找这些不同(tóng)的目标(biāo)粒(lì)子(zi)所需要的实(shí)验方式也不相(xiāng)同。在过去的(de)几十年(nián)当中，人类为了寻(xún)找(zhǎo)这(zhè)些看不(bù)见、摸(mō)不(bù)到，几乎不会与常(cháng)规物质相互(hù)作用(yòng)的“暗(àn)物(wù)质”，科(kē)学(xué)家们已经进(jìn)行了超过(guò)50次的实验，却没有任何实(shí)质性的发现，除了一(yī)个地方，意大利的(de)格兰(lán)萨索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处的地(dì)下矿(kuàng)井(jǐng)当中，藏着(zhe)地球(qiú)上最(zuì)大的地学实(shí)验室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高的探测器，一直(zhí)致力于寻找暗物(wù)质粒子(zi)的周期(qī)性震荡(dàng)。

自(zì)1997年以来，这里(lǐ)的科学家(jiā)声称观测到了某(mǒu)种信号(hào)。经过了20多(duō)年的数据(jù)收集(jí)，人(rén)们发(fā)现了一个(gè)有趣(qù)的(de)事情。探测率(lǜ)会(huì)在每年的6月份达(dá)到峰值，然(rán)后(hòu)在(zài)11月降到(dào)最(zuì)低，而(ér)且在20年当(dāng)中每年都是一样。一些科学家认为这(zhè)可能是(shì)人类(lèi)发现暗物质的第一个直接证据。

但(dàn)是为什(shén)么暗(àn)物质会产生(shēng)周(zhōu)期性(xìng)的年度信号呢？刚才(cái)我们讲了太阳系正在以(yǐ)220公里(lǐ)/秒的(de)速度(dù)围绕着银(yín)河(hé)系(xì)进(jìn)行移动(dòng)，那么(me)如果(guǒ)暗物(wù)质存在宇宙当中，这意味着(zhe)我们也在以这样的速(sù)度在穿越着暗物质流，这个过程中会(huì)产生相应的振(zhèn)荡(dàng)，同时地球又以30公(gōng)里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所(suǒ)以有(yǒu)半年的时间，地(dì)球围绕太阳的方向与(yǔ)太阳(yáng)环绕银河系的(de)方(fāng)向(xiàng)是一致的，而另外(wài)半年则与之相(xiāng)反。

而在6月(yuè)份的时候，地球(qiú)与太阳(yáng)的方向正好(hǎo)达到完全一致，这是(shì)理论(lùn)上地(dì)球(qiú)穿越暗(àn)物(wù)质流(liú)最快的时段。而在11月份，又(yòu)恰好达到了最慢值。尽管在实(shí)际(jì)的情况中(zhōng)，太阳系相对银河系的平面呈现了60度的倾斜(xié)，但是(shì)这(zhè)并不影响(xiǎng)这个理论的有效性。

因此科学家(jiā)认为这(zhè)可以(yǐ)用(yòng)来(lái)解释，研究人员们(men)所观测到(dào)的周(zhōu)期(qī)性信(xìn)号。当(dāng)然也可能有其(qí)他的(de)情况，造(zào)成(chéng)这(zhè)种年(nián)度周期信号的(de)差异也(yě)可能是温度、湿度、土壤中(zhōng)的水分(fēn)、高山上(shàng)的积雪，甚至连意大利游客的数量也符合这(zhè)个周期的规律。

所(suǒ)以，科学(xué)家们又在(zài)南半(bàn)球建立了一个几乎相(xiāng)同的实(shí)验室，这里的季节与之前的(de)实验室正好相反(fǎn)，而在这里(lǐ)，地球穿过暗物质流的运(yùn)动特征和第(dì)一(yī)个实验室(shì)是一(yī)样的。

因此，如果在这(zhè)里(lǐ)可以得到(dào)相同的信号，就可(kě)以成为暗物质所存在的(de)非常有(yǒu)力的(de)证据了。但是由于这个实验室刚刚建成不久，所以截至目前(qián)还无法提(tí)供相应的数据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发(fā)射一台新的望远镜，这(zhè)台太空望远镜叫做“南希格雷(léi)斯罗曼”，它的(de)主镜(jìng)大小跟哈勃(bó)望远镜相同(tóng)，但它的宽视场仪器提供(gōng)的(de)视野是(shì)哈(hā)勃红外仪(yí)器(qì)的(de)100倍。南希格雷斯罗曼太(tài)空(kōng)望远(yuǎn)镜其中一(yī)个关键的用途就是探索暗物质背后的奥秘，对(duì)于探测的结(jié)果，我(wǒ)们只能拭(shì)目(mù)以(yǐ)待了。费米(mǐ)实验室粒子天体物理中心的科学家(jiā)丹琥珀和贾森斯特芬研(yán)究发(fā)现(xiàn)，如(rú)果(guǒ)暗物质存在，它们极有可能拥有另一种神秘的效应(yīng)，这(zhè)种暗物质效(xiào)应(yīng)，会(huì)支持宇宙当中生(shēng)命的(de)诞生，或(huò)者说是生命(mìng)进化的一个重要因素(sù)。

如果这一理论得到(dào)进一步的证实，那(nà)么遍(biàn)布(bù)宇(yǔ)宙(zhòu)当中的暗物质会不会(huì)意味(wèi)着人类并不孤单呢？或许在(zài)宇宙当中某(mǒu)个(gè)角落的(de)行星上，暗物质正在通过这样(yàng)的效应(yīng)创(chuàng)造生命。当(dāng)然(rán)，这(zhè)些(xiē)推(tuī)论(lùn)的大前提是要先找到暗物质存在的实际证据。那么小伙伴(bàn)们，你们觉得暗物质(zhì)到底存不(bù)存在呢？喜欢(huān)请点(diǎn)赞，你的支持是我更新的动力！

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