宇宙是“人为制造”的？为何会(huì)存在科(kē)学无法解释的(de)“暗物质”？暗物质又究竟是(shì)什么？人类为(wèi)了寻找暗物质存在的(de)证(zhèng)据，科学家们在过去的几十(shí)年(nián)当中进行了(le)超过50次的长期实验，但(dàn)是却没有(yǒu)发现任(rèn)何的(de)有效证据。除了(le)一个地方，在(zài)1687年(nián)出版的自然哲学数学原理一书中(zhōng)，埃萨(sà)克牛顿发表了万有引力(lì)定(dìng)律，它揭示了宇宙中(zhōng)天体运动的规律。往(wǎng)后(hòu)的几百(bǎi)年(nián)来(lái)，当天文学(xué)家们发现某些天(tiān)体运行轨(guǐ)道出现异常(cháng)，不(bù)符(fú)合万有(yǒu)引(yǐn)力定(dìng)律的时候，他(tā)们就会知道，周围一定有未(wèi)知的天(tiān)体通过引力在摄动它的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本勒(lēi)维耶(yé)就通过天王星运行(xíng)轨道的异常，推算并且发(fā)现了(le)海(hǎi)王星的(de)存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王星的发现(xiàn)都是应用万有(yǒu)引力定律(lǜ)所取(qǔ)得(dé)重大天文成就的(de)例(lì)子(zi)。但是这些发现都是在(zài)恒(héng)星系统的尺度当中，可当我们上升(shēng)到星系或者是星团(tuán)的(de)尺度，事情就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的(de)物理学家弗里(lǐ)茨兹威基(jī)正在(zài)研(yán)究和测量后发星系团(tuán)的质(zhì)量。这是一个(gè)由数千(qiān)个星系所组成的巨(jù)大星(xīng)系团，这些星系被引力束缚在(zài)一(yī)起(qǐ)。测量星系团的质量一般会使用到两(liǎng)种方法，当两种方法结果一致(zhì)，就可以确定其质量的范(fàn)围。

第一种是(shì)获(huò)得其"光(guāng)度学的质量(liàng)"，需要的数据是测量各(gè)个星系的光度。

第(dì)二种是动力学(xué)质量(liàng)的计算，是利用光(guāng)谱红移测量星系(xì)团中的(de)各(gè)个星系相对于星系团的(de)运(yùn)动(dòng)速度。当(dāng)测(cè)量结果出来(lái)之(zhī)后，兹威基(jī)彻底(dǐ)懵了(le)，“动(dòng)力学质(zhì)量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着(zhe)，后发座星系(xì)团有(yǒu)99%的质量(liàng)消失了，或者说这99%的质量并不以可(kě)见光的形式所存在(zài)，我们无(wú)法(fǎ)看到。最(zuì)诡异的是，在测量速(sù)度的(de)过程中，兹(zī)威(wēi)基发现星(xīng)系团中很多星系的速度比理论上要快得多，按照牛(niú)顿的(de)运动(dòng)学定律，仅靠(kào)这(zhè)些可见(jiàn)星系(xì)的质量所产(chǎn)生的引力是无法将它们束(shù)缚在星(xīng)系团内(nèi)的，它们早就应该被抛出(chū)星系(xì)团之外了，除非有一种(zhǒng)神秘(mì)的力量在(zài)起作用，这种力量来源(yuán)于某种(zhǒng)隐(yǐn)形(xíng)的物质。

据此，兹维基提出了这(zhè)样部(bù)分(fēn)不可见的暗质，它(tā)不发散光、吸光、反射(shè)光，但是它们(men)却(què)占据着(zhe)宇宙中(zhōng)绝大部(bù)分的质量(liàng)。只是(shì)当时(shí)的人们(men)对(duì)这样的一种(zhǒng)说法不屑(xiè)一顾(gù)。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次(cì)出现。天文学(xué)家维拉鲁宾和肯特(tè)福特(tè)在(zài)观(guān)测仙女座星系中的恒(héng)星运动(dòng)。理论上来说，距离中心越(yuè)远的恒星在(zài)其(qí)轨道上的(de)运(yùn)行速度就会越(yuè)慢。但是他们观测(cè)的结果却让(ràng)人感(gǎn)到不(bù)可思议(yì)。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转(zhuǎn)速度(dù)几乎保持不变(biàn)。可是(shì)根据牛顿(dùn)的万有引(yǐn)力定律，在星系当中如果没有足够大的质量来吸引(yǐn)它(tā)们，这些外围(wéi)的恒(héng)星早就(jiù)被甩到宇宙(zhòu)当中了。基于这(zhè)种现象，科学家们会使(shǐ)用一种相对标(biāo)准的方法(fǎ)来解释(shì)暗物(wù)质的存在(zài)，这种方(fāng)法就是测量星(xīng)系当(dāng)中气(qì)体(tǐ)在X轴(zhóu)上距离星系中心的距离，以及在Y轴上气(qì)体的旋(xuán)转速度。如(rú)果(guǒ)出现异常的结果，就认(rèn)为是由暗物(wù)质的力(lì)量进入其中。

于是科学家们(men)通过射电望远(yuǎn)镜测量(liàng)了距离星系(xì)中心更远距(jù)离的氢(qīng)元素，发现它们的旋(xuán)转速度并不符(fú)合牛顿(dùn)的力学定律(lǜ)。我们的太阳(yáng)系(xì)也不例外(wài)，太阳系位于(yú)银河系的第三悬臂之(zhī)上，距(jù)离银河系中心2.6万光年，根据万有(yǒu)引力定律(lǜ)进行计(jì)算(suàn)，太(tài)阳(yáng)系的运行速度应该(gāi)是160千米/秒，但(dàn)实际上，太(tài)阳系正(zhèng)在(zài)以220千米/秒的速(sù)度(dù)围绕银河系旋(xuán)转(zhuǎn)，这个实际速度远远大于理论速度，那(nà)么(me)产生以上(shàng)这(zhè)种向心加(jiā)速度的原因很(hěn)可(kě)能(néng)就是存在着(zhe)一种我们(men)看不到的物质(zhì)，是这些暗(àn)物质的引力(lì)效(xiào)应将(jiāng)星系聚集在了一起。

也是从这时开始，越(yuè)来越多的研究人(rén)员开始相信暗物(wù)质的存在。科学(xué)家根据星系外恒星轨道的速度(dù)，估算在星系当中暗(àn)物质(zhì)的质量(liàng)占整(zhěng)个星系质量的85%。但是(shì)，暗物质并不是唯一(yī)可以解释这个(gè)现象的原因。在一项新的研究当中，科学家们发现，几乎没有引(yǐn)力效应(yīng)的遥远恒星之(zhī)间，也会出现速度上(shàng)的微小差异。另(lìng)外，天文学家还发(fā)现了(le)一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地球(qiú)大约2.5亿光年，大(dà)小和银河系不(bù)多，但是星系当中存在的(de)恒(héng)星数量却(què)只有银(yín)河系(xì)的(de)千分之一。

所以(yǐ)在理论上，该(gāi)星系必须(xū)存在暗物(wù)质，否则就会分(fēn)崩离析。但是科学家们使用最先进的望远镜对其进行了(le)40个小时的详细测量(liàng)之(zhī)后，发现(xiàn)星系中的恒星(xīng)运(yùn)动是可以用正常(cháng)的物质和(hé)力(lì)学定律来解释的。那么又(yòu)有人(rén)提出，也许(xǔ)该(gāi)星(xīng)系(xì)的暗物质，已(yǐ)经被附(fù)近的另一个大星系剥离了。奇怪的(de)是，它的(de)附(fù)近没有任何星系存在(zài)。造(zào)成这些(xiē)现象的除了暗物质(zhì)的假(jiǎ)说(shuō)之(zhī)外，另(lìng)一种可能就是人(rén)类对引(yǐn)力(lì)的理解还(hái)不够全(quán)面(miàn)，引(yǐn)力很可(kě)能(néng)在不同(tóng)尺度空间(jiān)中的工(gōng)作(zuò)方式是不同的，这意味着在行(xíng)星系尺度中(zhōng)的天体会(huì)沿(yán)着它们的(de)轨道，按(àn)照我们所理解的方式运动。但是上升到星系和星团(tuán)的尺度，引力(lì)之间(jiān)的相互作(zuò)用则是不同的方式。对于(yú)在(zài)星系团(tuán)之间(jiān)的相互(hù)作用，科学家还(hái)引入(rù)了外部场(chǎng)效应的概念，指的是在数百万光年的规模上，巨大的质量之间会产生对彼此特殊(shū)的效果，这个理(lǐ)论叫(jiào)做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙(méng)德理论成立，这意味着(zhe)我们需要对(duì)现在的物理(lǐ)定律(lǜ)进行(xíng)修正，这些发现也让很多人(rén)认为暗物(wù)质假说理(lǐ)论就此终结。但是在(zài)宇(yǔ)宙当中还有关于暗(àn)物(wù)质存在的其他的理论(lùn)证据，这些理论证据是蒙德(dé)理论所没法解(jiě)释的“引力透(tòu)镜”。

径向距离为(wèi)37亿光年(nián)的子弹星系团，由(yóu)两个碰(pèng)撞的星系团所组成(chéng)，类(lèi)似这样(yàng)的星团，它们大部(bù)分的普(pǔ)通质量都(dōu)在(zài)星系(xì)的气体当中。当星团以1000万公(gōng)里/小时(shí)发生碰撞的时候，星际(jì)气体的相互作(zuò)用就(jiù)会导致温度的急剧(jù)升高，速(sù)度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子(zi)弹星(xīng)系团大部分的质量将(jiāng)位于所有(yǒu)这些气体所(suǒ)在的中间(jiān)区域。那么我们通过什么来验证它的质量区域到底是不是集中在(zài)中(zhōng)间(jiān)呢(ne)？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了(le)宇(yǔ)宙当中第一张(zhāng)全彩(cǎi)的高清照片，在(zài)照片中我们可以明显地看到很多星系似乎被(bèi)拉伸产生(shēng)了巨(jù)大的形变。其实这些星系本身并不是真(zhēn)的被(bèi)扭曲(qū)了，也(yě)不是(shì)韦伯望远镜(jìng)出了(le)什么问题，而(ér)是这样极遥远的(de)天体和我们地球上(shàng)的(de)观测者(zhě)之(zhī)间。被一个质量超级巨大的天体遮(zhē)挡(dǎng)，这个超大(dà)质量的(de)东西(xī)的引力，会使(shǐ)身后更(gèng)遥远(yuǎn)星系的光都发生了扭曲。这(zhè)个现(xiàn)象就是引(yǐn)力(lì)透镜效应。这个(gè)巨大的(de)天体可能是超大(dà)质量(liàng)的黑(hēi)洞或者是暗(àn)物质。

所以当人们对子弹(dàn)星系团(tuán)观测(cè)的时(shí)候，发现(xiàn)它(tā)的大质量区域并不是(shì)在(zài)中间(jiān)，而是在两侧(cè)。所(suǒ)以最好的解释方法就是当星团发(fā)生全(quán)部的(de)碰撞(zhuàng)时(shí)，可被(bèi)观测到的质量气体被卡在(zài)了(le)中间，暗物质则(zé)直接(jiē)通过了这个区域(yù)，并在两边形成了引力透镜。对子弹星系团的引力(lì)透镜研(yán)究也(yě)被认为是暗(àn)物(wù)质存在的迄(qì)今为止最(zuì)好(hǎo)的理论证(zhèng)据(jù)。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开(kāi)始，38万年之后(hòu)，可见(jiàn)光终(zhōng)于可以畅通无阻地(dì)穿越在宇(yǔ)宙当中了。经(jīng)过了130多亿年之(zhī)后，这些(xiē)光(guāng)在(zài)宇(yǔ)宙空间背(bèi)景上留(liú)下了各相(xiāng)同(tóng)性的微波辐射。其中(zhōng)红色的(de)部分表(biǎo)示温度(dù)较(jiào)高的区域，蓝色则表示相对(duì)较(jiào)冷的区域(yù)，但实际上它们之间的温差只有万分之一。

科学家们通(tōng)过对前景(jǐng)背景分离后的(de)二(èr)值图(tú)像进行连通(tōng)域提取(qǔ)和标记之后(hòu)发(fā)现，如果宇宙当中没(méi)有(yǒu)暗物(wù)质，图形看(kàn)起(qǐ)来不应该(gāi)是(shì)这样的，而随着(zhe)暗物(wù)质的增加，一(yī)些峰值(zhí)的幅(fú)度会(huì)减小，才变(biàn)得看起来“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙微波背景辐(fú)射的测量值，我们需要(yào)的暗物(wù)质大约是普通物(wù)质(zhì)的(de)5倍(bèi)。这(zhè)个数字(zì)与解释星系当中恒(héng)星(xīng)运动所(suǒ)需(xū)要(yào)的暗物(wù)质比例是一致的(de)。这就意味着(zhe)。

用了一个简单的理论框架，就很好地解释了很多不同的观测结果。而暗物(wù)质的本质就是宇宙当中存在(zài)着(zhe)某种类型的粒子(zi)，它(tā)们不(bù)参(cān)与任何其(qí)他的电磁作(zuò)用，只通过引力(lì)来相互作(zuò)用(yòng)。所以如果(guǒ)能(néng)够找到这种粒子的存在(zài)，就相当于(yú)找(zhǎo)到(dào)了暗物质存在的实际证据。这(zhè)种粒子(zi)到底是什么？科(kē)学家们(men)已经(jīng)提出了数(shù)十种的假想(xiǎng)目标，而(ér)要寻找这些(xiē)不同的(de)目标(biāo)粒子(zi)所(suǒ)需要的实验方式也不(bù)相(xiāng)同。在过去的几十(shí)年当(dāng)中(zhōng)，人类为了寻找(zhǎo)这(zhè)些(xiē)看不(bù)见、摸不到，几(jǐ)乎不会与常规(guī)物质(zhì)相互作用的“暗物质”，科学(xué)家们已经进(jìn)行了超过50次的实验(yàn)，却没有任何实质性的发现，除了一个(gè)地方，意大利的格兰萨(sà)索山，隶属于阿(ā)尔(ěr)卑斯山脉(mài)。

在(zài)山下1400米(mǐ)处的地(dì)下矿井当中，藏着地球上最(zuì)大的地学(xué)实(shí)验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼高的探测器，一直致(zhì)力于寻找暗物质(zhì)粒子的周(zhōu)期性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里的科(kē)学(xué)家(jiā)声(shēng)称观测到了某种信号。经(jīng)过了20多年的(de)数据收(shōu)集，人们发现了(le)一个有趣的事(shì)情。探测(cè)率(lǜ)会在(zài)每年的6月份达到峰(fēng)值，然(rán)后在(zài)11月降到(dào)最低，而且(qiě)在(zài)20年(nián)当中每年(nián)都是一样(yàng)。一(yī)些科学家认为(wèi)这可能(néng)是人类发(fā)现暗物质(zhì)的(de)第一个直接证(zhèng)据。

但是(shì)为(wèi)什(shén)么暗物质会产生周期性(xìng)的(de)年度信号呢？刚才我们(men)讲了太(tài)阳系正在以220公里(lǐ)/秒的速(sù)度围(wéi)绕着(zhe)银(yín)河系(xì)进(jìn)行移动，那么如果暗物质存在宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)，这意味着我们也在以这样的(de)速度在穿越着暗物质流(liú)，这个过(guò)程中会产生相应的(de)振荡(dàng)，同时地(dì)球又以(yǐ)30公(gōng)里/秒的速度(dù)围绕(rào)太阳进行旋(xuán)全都是泡沫下一句套路是什么，全都是泡沫的下一句套路答案转(zhuǎn)。所以有半年的时间，地球围绕太阳的方(fāng)向与(yǔ)太阳环绕银河(hé)系的方向是一(yī)致(zhì)的，而(ér)另(lìng)外(wài)半年(nián)则与(yǔ)之相反。

而在(zài)6月份的时(shí)候(hòu)，地球与太阳的(de)方向正好达到完全一致，这是(shì)理论上地球(qiú)穿越暗物(wù)质流最快的(de)时(shí)段。而(ér)在11月份，又恰好达到了(le)最慢值。尽(jǐn)管在实际的(de)情(qíng)况(kuàng)中，太(tài)阳(yáng)系(xì)相(xiāng)对银(yín)河系(xì)的平(píng)面呈现了(le)60度的倾斜(xié)，但(dàn)是这并不影响这(zhè)个理论的(de)有效性。

因此科学(xué)家认为这可以用(yòng)来解释(shì)，研究人员们所观测(cè)到的周期性(xìng)信号。当然也可能(néng)有其他的(de)情况，造成这种年度(dù)周期信号的差异也可(kě)能是温度、湿度、土壤中的水分(fēn)、高山上的积雪，甚至连意大利游(yóu)客(kè)的数量(liàng)也(yě)符合这个周(zhōu)期的规(guī)律。

所以，科学家们又在(zài)南半球(qiú)建(jiàn)立了一(yī)个几乎相同的实验室(shì)，这里的(de)季(jì)节与之前(qián)的实验(yàn)室正(zhèng)好(hǎo)相反，而(ér)在这(zhè)里，地球穿过暗物质流(liú)的(de)运动特(tè)征和(hé)第一(yī)个实验室是一样(yàn全都是泡沫下一句套路是什么，全都是泡沫的下一句套路答案g)的。

因此，如果在这里可以得(dé)到(dào)相同的(de)信号，就(jiù)可以成为暗(àn)物质所存在的非(fēi)常有力的(de)证(zhèng)据了。但是由于这个实验室刚刚建成不(bù)久，所以截(jié)至目前(qián)还无法提(tí)供相应的数(shù)据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会(huì)发射一台新的(de)望远镜(jìng)，这台太空望远镜(jìng)叫做“南希格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜(jìng)相同，但(dàn)它(tā)的宽视场仪器提供(gōng)的视野是哈勃红(hóng)外仪器的100倍。南希格雷(léi)斯罗曼太(tài)空望远镜(jìng)其中一个关键的(de)用途(tú)就是探索暗(àn)物(wù)质背后的奥秘，对于(yú)探测的结果，我(wǒ)们只能拭目(mù)以待(dài)了。费米实(shí)验(yàn)室粒(lì)子(zi)天体(tǐ)物理中心的科学家丹琥珀和贾森(sēn)斯(sī)特芬研究发(fā)现，如(rú)果暗物质存在(zài)，它们(men)极有可能拥(yōng)有(yǒu)另(lìng)一种神秘(mì)的效(xiào)应，这种(zhǒng)暗物质效(xiào)应，会支持宇宙当中生(shēng)命的(de)诞生，或者说是生(shēng)命进化(huà)的(de)一个重要因素。

如(rú)果这一理论(lùn)得到进一(yī)步的(de)证实(shí)，那么遍布宇(yǔ)宙当中的暗物质会(huì)不会意(yì)味着(zhe)人类并(bìng)不孤(gū)单呢？或许在宇宙当中某个(gè)角落的行星上(shàng)，暗物质(zhì)正在通过这样(yàng)的效应创造生命。当然，这(zhè)些(xiē)推论的大前提(tí)是要先找到暗(àn)物(wù)质(zhì)存在的实(shí)际证据。那么(me)小伙伴(bàn)们(men)，你们觉得暗物质到底(dǐ)存不存(cún)在呢(ne)？喜欢请点赞，你的支(zhī)持是我更新的(de)动力！

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