宇宙是(shì)“人为制造”的？为何(hé)会(huì)存在科(kē)学无法解释的(de)“暗物质”？暗(àn)物质(zhì)又究竟(jìng)是什么？人类为了寻找(zhǎo)暗(àn)物(wù)质(zhì)存在的证据，科(kē)学家们在过(guò)去的几十年当中进行(xíng)了超过(guò)50次的长期(qī)实(shí)验，但是却没有(yǒu)发现任何的(de)有效(xiào)证据。除了一个地(dì)方，在(zài)1687年(nián)出版的(de)自(zì)然哲学数(shù)学(xué)原理一书(shū)中，埃萨克牛顿(dùn)发表了万有(yǒu)引力定律，它揭示了宇(yǔ)宙(zhòu)中天体运动的(de)规律。往后的几百年来(lái)，当天文学家们(men)发现(xiàn)某些天体运行轨(guǐ)道出现异常，不符合万(wàn)有引力定律的时候，他们就(jiù)会知道(dào)，周围一定有未(wèi)知的天(tiān)体通(tōng)过引力在摄(shè)动它的(de)轨道。比如在1846年(nián)，奥本勒维耶就通过天王(wáng)星运行轨道(dào)的异常，推算并且发现(xiàn)了(le)海王星的存在。另外，哈雷彗(huì)星、冥(míng)王星的发现都是(shì)应用(yòng)万有引力定律所取得重大(dà)天文(wén)成(chéng)就的例子。但是这(zhè)些(xiē)发现都(dōu)是在(zài)恒星系统的尺度当(dāng)中，可当我(wǒ)们上升到星系或者是星团的尺度，事(shì)情就开始变得诡异了(le)。

1933年，瑞士的物理学(xué)家弗(fú)里茨兹(zī)威基正(zhèng)在研究和测量后发星系团(tuán)的质(zhì)量。这(zhè)是(shì)一个由数(shù)千(qiān)个星系所组成的(de)巨大星系团，这些星系(xì)被引力(lì)束缚在一起。测量星系团的质(zhì)量一般会(huì)使用到两种方法，当两种方法结果(guǒ)一致，就可(kě)以确定其质量的范围。

第(dì)一(yī)种(zhǒng)是获(huò)得其(qí)"光度(dù)学(xué)的质量(liàng)"，需(xū)要的(de)数据是(shì)测(cè)量各个星(xīng)系的光(guāng)度。

第二种是(shì)动(dòng)力学质量(liàng)的计算(suàn)，是利用光谱(pǔ)红移测量星(xīng)系团(tuán)中(zhōng)的各个星系相(xiāng)对于星(xīng)系(xì)团的运动速(sù)度。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵(měng)了(le)，“动力(lì)学质量”竟然是“光度学质量”的(de)400倍。这(zhè)意味着，后发座星系团(tuán)有99%的质量(liàng)消失了，或者说这99%的(de)质量并(bìng)不以可(kě)见光的形(xíng)式所存在(zài)，我(wǒ)们无法看(kàn)到。最诡异的是，在测量速度的(de)过程中，兹(zī)威基发现(xiàn)星系团(tuán)中很多星(xīng)系(xì)的速度比理论(lùn)上要快(kuài)得(dé)多，按照牛顿的运动学定律，仅(jǐn)靠(kào)这些可见星(xīng)系的质量所产生的引力是无法将它们束缚(fù)在星(xīng)系(xì)团内(nèi)的(de)，它们早就应(yīng)该被抛出星系团之外了，除非有(yǒu)一种(zhǒng)神秘(mì)的力量在(zài)起作用，这(zhè)种力(lì)量(liàng)来源于某种(zhǒng)隐形(xíng)的物(wù)质。

据此(cǐ)，兹维基(jī)提出了这样(yàng)部分不可(kě)见的(de)暗质，它不(bù)发散光(guāng)、吸光、反射光，但是(shì)它们却(què)占据着宇(yǔ)宙中绝大部(bù)分的质量(liàng)。只是当(dāng)时的人们对这样的一(yī)种说(shuō)法不屑(xiè)一(yī)顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这个词(cí)才再一次(cì)出现。天文学(xué)家(jiā)维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在观测仙女(nǚ)座星系中的恒星运动。理论上(shàng)来说(shuō)，距(jù)离(lí)中心越远的恒星在其轨道(dào)上的运行速(sù)度就会(huì)越慢(màn)。但是他(tā)们观测的结果却让人感到(dào)不可思(sī)议(yì)。

随着与中心(xīn)距离的增加，恒星(xīng)的旋转速(sù)度几乎保持(chí)不变。可(kě)是根据(jù)牛顿(dùn)的万(wàn)有引力(lì)定律(lǜ)，在星系(xì)当中如果(guǒ)没有足(zú)够大的质量来吸引它们(men)，这些外围的(de)恒星早就被甩到宇(yǔ)宙当中了(le)。基于这(zhè)种现(xiàn)象，科学家们会使用(yòng)一(yī)种相对(duì)标(biāo)准的方(fāng)法(fǎ)来解(jiě)释(shì)暗物(wù)质的存在，这种方法就是测量星(xīng)系(xì)当中气体在(zài)X轴上距离星(xīng)系中心的距离，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常的结果(guǒ)，就(jiù)认为是由暗物质的(de)力量进入其中。

于(yú)是科(kē)学家们通过射电望远镜测量了距离星系中(zhōng)心更远距离的氢元素，发现它们的旋转速度(dù)并不(bù)符(fú)合牛顿(dùn)的(de)力学定律。我们的太阳系也(yě)不(bù)例外，太阳(yáng)系位(wèi)于银(yín)河系的(de)第三悬臂(bì)之(zhī)上，距离银河系中心2.6万光年，根据万有引力定律(lǜ)进行计算，太阳系的运行速度应该是160千(qiān)米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的(de)速度围绕银河系旋转，这个实际速(sù)度远远大于(yú)理(lǐ)论速度(dù)，那么产生以(yǐ)上这(zhè)种向心(xīn)加(jiā)速度的原因(yīn)很可能就(jiù)是存在着一种我们看不到的(de)物质，是这(zhè)些(xiē)暗物质(zhì)的引力(lì)效应将星系聚集在了一起。

也是从这时(shí)开始，越(yuè)来(lái)越多的研究人(rén)员开始(shǐ)相信暗物质的存在。科学家根(gēn)据(jù)星系外(wài)恒(héng)星(xīng)轨(guǐ)道的速度，估算(suàn)在(zài)星系(xì)当(dāng)中暗物质(zhì)的质(zhì)量占整个星系(xì)质量的85%。但(dàn)是，暗(àn)物质并不是唯一可(kě)以(yǐ)解释这个现(xiàn)象(xiàng)的(de)原因。在(zài)一(yī)项新的研(yán)究当中(zhōng)，科学(xué)家(jiā)们(men)发现(xiàn)，几乎(hū)没有引力效应的遥远恒星(xīng)之间，也会出现速度(dù)上(shàng)的微小差异。另外，天文学家还(hái)发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离(lí)地球大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河系不(bù)多，但是星系当(dāng)中存在的恒星数量(liàng)却只(zhǐ)有银河系的千分(fēn)之一。

所(suǒ)以在理论上(shàng)，该(gāi)星(xīng)系必须存在暗物质，否则就会分(fēn)崩离(lí)析。但是科(kē)学家们使用最先进的望远(yuǎn)镜对其(qí)进行(xíng)了(le)40个(gè)小时的(de)详细测量之后，发现星(xīng)系中(zhōng)的(de)恒星运动是可(kě)以用正常的物质和力学定律来解释的。那(nà)么又有人(rén)提出，也(yě)许该(gāi)星系的暗物质，已(yǐ)经被附近的另一(yī)个大星系剥离了(le)。奇怪的是(shì)，它的附(fù)近没有任何星系存在。造成这(zhè)些现(xiàn)象的除了暗物(wù)质(zhì)的假说之(zhī)外，另一种可能就是人类对(duì)引力的理解还(hái)不够全面，引力(lì)很(hěn)可能在不同尺度空间中的工(gōng)作方式是不同的，这意味着(zhe)在行星系尺度中的天体会沿着它们的轨道，按照(zhào)我们所理解的方式(shì)运动(dòng)。但是上升到(dào)星系和星团(tuán)的尺(chǐ)度，引力之间的相互作(zuò)用则是不同(tóng)的(de)方式。对于在(zài)星系团之间的相互作用，科学家(jiā)还(hái)引(yǐn)入了外(wài)部场效应的(de)概念，指的是在数(shù)百(bǎi)万(wàn)光年的规(guī)模上，巨大的(de)质量之间会产生对(duì)彼此(cǐ)特殊的效果(guǒ)，这个理论(lùn)叫做(zuò)MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立(lì)，这意(yì)味(wèi)着(zhe)我们需要对现在(zài)的物(wù)理定(dìng)律进行修正(zhèng)，这(zhè)些发现也(yě)让很多人认(rèn)为(wèi)暗物质(zhì)假说(shuō)理论就此(cǐ)终结(jié)。但(dàn)是在宇(yǔ)宙(zhòu)当中还有关(guān)于暗物质存在的(de)其他的理论证据(jù)，这些理论证据(jù)是蒙德理论(lùn)所没(méi)法(fǎ)解(jiě)释(shì)的“引力(lì)透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光(guāng)年(nián)的子(zi)弹星系团，由两个碰(pèng)撞的星系团所组成(chéng)，类(lèi)似这(zhè)样的星团(tuán)，它们大部分的普(pǔ)通质量都在星系的(de)气(qì)体当中(zhōng)。当星团以1000万(wàn)公里/小(xiǎo)时(shí)发生(shēng)碰撞的(de)时候，星(xīng)际(jì)气体的相(xiāng)互作用(yòng)就会导(dǎo)致(zhì)温度的急剧(jù)升高，速度(dù)大幅降低。所以(yǐ)在理论上，在碰(pèng)撞之后，子弹星系团(tuán)大部(bù)分的质量将位(wèi)于所有这些(xiē)气体所在(zài)的中间区域。那(nà)么我(wǒ)们通(tōng)过(guò)什么来验证它(tā)的(de)质量区(qū)域(yù)到底是不(bù)是集中在中间呢(ne)？前不久(jiǔ)，詹(zhān)姆斯韦伯太空望远镜传回(huí)了宇宙当中第一张全彩的高清照片，在照片中我(wǒ)们可以明(míng)显地(dì)看(kàn)到(dào)很多星系似(shì)乎被(bèi)拉伸产生了巨大的形(xíng)变。其实(shí)这些星(xīng)系本(běn)身并不是真的被扭曲(qū)了，也不(bù)是韦伯望(wàng)远(yuǎn)镜出了什么问(wèn)题，而是这样极(jí)遥远的(de)天体和我们地球上的观测者(zhě)之(zhī)间。被(bèi)一个(gè)质量超级巨大的(de)天体(tǐ)遮挡，这(zhè)个超大质(zhì)量的东西的引力，会使身后更遥(yáo)远星系的光都发生了扭曲。这个(gè)现象(xiàng)就是引(yǐn)力(lì)透镜效应。这个巨大的天体可能是超大(dà)质量的黑洞或(huò)者是暗物(wù)质。

所以当人们(men)对(duì)子弹星(xīng)系团观测的时候，发(fā)现它的(de)大质量区(qū)域并不是在中间，而是(shì)在两侧(cè)。所以最好(hǎo)的(de)解释方法就是当(dāng)星团发(fā)生全(quán)部的碰(pèng)撞时，可被观测(cè)到的质量(liàng)气(qì)体(tǐ)被(bèi)卡在了中间(jiān)，暗物质则直接(jiē)通过了这(zhè)个区(qū)域，并在(zài)两(liǎng)边形成了引力透镜。对(duì)子弹星(xīng)系团的引力透(tòu)镜研究也被认(rèn)为(wèi)是暗(àn)物(wù)质存(cún)在的迄今为止最(zuì)好的理论(lùn)证据。

除此之外，还(hái)有来自宇(yǔ)宙当中最(zuì)古老的光。从宇宙(zhòu)大(dà)爆炸开始，38万年之后(hòu)，可见光终于可以畅通无阻地穿越在宇宙当中(zhōng)了。经过了130多亿年(nián)之(zhī)后，这些光在宇宙空间(jiān)背景上留下了各相同(tóng)性的(de)微波辐射。其(qí)中红色的部分表(biǎo)示温度较高的区域，蓝色则表(biǎo)示相对较冷的区域，但实际上它们之间的温(wēn)差只有万分之一(yī)。

科学家们通过对前(qián)景背景(jǐng)分(fēn)离后(hòu)的二值图像进(jìn)行连通域提(tí)取(qǔ)和(hé)标记之(zhī)后发现，如果宇(yǔ)宙当中没有暗物质，图形看起来不(bù)应该是这样的，而随着暗物质的增加，一些峰值(zhí)的幅度(dù)会减小，才(cái)变得看起(qǐ)来“和(hé)谐”。为了(le)匹(pǐ)配宇宙(zhòu)微波背景辐射的测(cè)量值(zhí)，我们需要(yào)的(de)暗物(wù)质大约(yuē)是普通物质(zhì)的5倍。这个(gè)数(shù)字(zì)与(yǔ)解释(shì)星(xīng)系当中恒(héng)星运动所需要的(de)暗物质比例是(shì)一(yī)致(zhì)的。这就意(yì)味着。

用了(le)一(yī)个简(jiǎn)单的理论框架，就很好(hǎo)地解释了很(hěn)多不(bù)同的观(guān)测(cè)结果。而暗物质的本质(zhì)就(jiù)是宇(yǔ)宙当中存在着某种类型(xíng)的(de)粒子(zi)，它们不参与任何其他的电磁作用，只(zhǐ)通(tōng)过(guò)引力来相互作(zuò)用(yòng)。所以如果能够找到这种粒(lì)子的存在，就(jiù)相当于找到了暗(àn)物(wù)质存在的(de)实(shí)际证据。这种粒子到底是什么？科(kē)学家们已经提出了数十(shí)种的假想目标，而要寻(xún)找这些不同(tóng)的目标粒(lì)子所需要的(de)实验方式也不相同。在过韵达快递人工客服电话是多少号 韵达可以寄活体宠物吗去的(de)几十年当中，人类(lèi)为(wèi)了寻找这些看不见、摸不到，几乎(hū)不会(huì)与常(cháng)规(guī)物(wù)质相互作用的“暗物质”，科学家们已(yǐ)经(jīng)进行了超过50次(cì)的实验，却(què)没有任何实质(zhì)性(xìng)的发现(xiàn)，除了一(yī)个地(dì)方，意大(dà)利的格(gé)兰萨索山，隶(lì)属于阿尔(ěr)卑(bēi)斯(sī)山脉。

在山下1400米处的地(dì)下矿(kuàng)井当中(zhōng)，藏着地球上(shàng)最大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个(gè)三层楼高的探测器，一直致(zhì)力于寻找(zhǎo)暗物质粒子的周期(qī)性震荡(dàng)。

自1997年以来，这里的科学家(jiā)声称观测(cè)到(dào)了某(mǒu)种信(xìn)号。经过了20多年的数据收集(jí)，人们发现了一个有趣的事情。探测率会在每年的(de)6月份达到峰(fēng)值，然后在11月降到最低，而且在20年当(dāng)中(zhōng)每年都(dōu)是一样。一些科学家认为这可能(néng)是人(rén)类(lèi)发(fā)现暗物质的第一个直接证据。

但是为什(shén)么暗(àn)物质会(huì)产生周期性的年度信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系正在以220公(gōng)里(lǐ)/秒的速度围绕着银河(hé)系(xì)进行移动(dòng)，那么如果(guǒ)暗物质存在(zài)宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中，这意味(wèi)着我(wǒ)们也在以这样的(de)速度在穿越着暗物质流，这个过程(chéng)中会产生相应的振荡，同(tóng)时地(dì)球又以30公(gōng)里/秒(miǎo)的速度围绕太阳进行旋转。所(suǒ)以(yǐ)有半年的时间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕(rào)银河系的方向是一(yī)致的(de)，而另外半(bàn)年则与之(zhī)相反。

而在6月份的(de)时候，地(dì)球(qiú)与太阳的(de)方向正好达(dá)到完(wán)全一致，这是理论上地球(qiú)穿越暗物质流最快的时(shí)段。而(ér)在11月份，又(yòu)恰好达到了最慢值(zhí)。尽管(guǎn)在实际(jì)的情(qíng)况中，太阳系相对银(yín)河系的平面(miàn)呈现了60度的(de)倾斜，但是这(zhè)并不影响这个(gè)理论的有效性。

因(yīn)此科学家认为(wèi)这(zhè)可以用来解(jiě)释，研究人(rén)员们所观(guān)测到的周期性信(xìn)号。当(dāng)然也可能有其他的情况，造(zào)成这种年度(dù)周期信号(hào)的差(chà)异也可能(néng)是(shì)温度、湿度、土壤(rǎng)中(zhōng)的水分、高山上的积雪，甚至(zhì)连意(yì)大利游客的数量也符(fú)合这个(gè)周期的规律。

所以，科学家们(men)又在南(nán)半球建立了一(yī)个几乎相同的实(shí)验(yàn)室，这里的(de)季节(jié)与之(zhī)前(qián)的(de)实验室正好相(xiāng)反，而在(zài)这里，地球穿过(guò)暗(àn)物质(zhì)流的运动(dòng)特(tè)征和第一个实验室是一样的(de)。

因此，如果在这里可以得到相同的(de)信(xìn)号(hào)，就可(kě)以成(chéng)为暗物(wù)质所存在(zài)的非常有(yǒu)力(lì)的证据了。但是由于这个实验室刚(gāng)刚建成不久，所以截(jié)至目前还无法(fǎ)提(tí)供相应的数据支(zhī)持(chí)。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的望远镜，这台(tái)太空望远镜叫做“南希格雷斯罗(luó)曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈勃望远(yuǎn)镜相同(tóng)，但(dàn)它的宽(kuān)视场仪器提(tí)供的视野是哈(hā)勃红外仪器(qì)的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关(guān)键的用途就(jiù)是(shì)探索暗物质背后的奥(ào)秘，对于(yú)探测的结果，我们只能(néng)拭目以(yǐ)待了。费(fèi)米实(shí)验室粒子天(tiān)体物(wù)理中心的科(kē)学家丹琥珀和贾森斯特(tè)芬研究发现，如果暗物质存在，它们(men)极有可(kě)能拥有另(lìng)一(yī)种神(shén)秘的效应，这种暗物质效应，会(huì)支(zhī)持宇(yǔ)宙当中生命的(de)诞(dàn)生，或者说是(shì)生命进化(huà)的一(yī)个重(zhòng)要(yào)因(yīn)素。

如果这一理论得到(dào)进(jìn)一步的证实(shí)，那么遍(biàn)布宇宙当中的(de)暗物质会不会意味着人(rén)类并不孤(gū)单(dān)呢？或许在宇(yǔ)宙当中(zhōng)某个(gè)角落的行星上，暗物质正在通(tōng)过这(zhè)样的(de)效应创造生命(mìng)。当然，这些(xiē)推论的大前提是要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(wù)质到底存不(bù)存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你(nǐ)的支持是我(wǒ)更新的(de)动力！

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