宇宙(zhòu)是“人为(wèi)制造”的？为何(hé)会存在科学无法解释的“暗物(wù)质”？暗物质又究竟是(shì)什么(me)？人类为(wèi)了寻找暗(àn)物(wù)质存在的(de)证据，科(kē)学家们在过去的几(jǐ)十年(nián)当中进行(xíng)了超过50次的长期实验，但是却(què)没有发现(xiàn)任何的有(yǒu)效证据。除了一个地方，在1687年出(chū)版的自(zì)然哲(zhé)学(xué)数学原理一书中(zhōng)，埃萨克牛(niú)顿发(fā)表了万有引力定律(lǜ)，它揭(jiē)示了宇宙中(zhōng)天体运(yùn)动的规律。往后的几百年来，当天(tiān)文学家(jiā)们发现某些天体(tǐ)运行轨道出现异(yì)常(cháng)，不符合万有(yǒu)引力定律的时候，他们就会知(zhī)道，周围一定有未知的天体通过(guò)引力在摄动它的(de)轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过天王星运(yùn)行轨道(dào)的(de)异常，推(tuī)算并(bìng)且发现了(le)海王(wáng)星的(de)存在。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星(xīng)的发现都是应用万有引(yǐn)力定律所取得重大天文成就(jiù)的例子。但(dàn)是这些发现都(dōu)是在恒星系统(tǒng)的尺(chǐ)度当中，可当我们上(shàng)升到星系或者是星团的尺度，事(shì)情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗里茨兹威基(jī)正在研究和测量后(hòu)发星(xīng)系(xì)团(tuán)的质(zhì)量。这是一个由数(shù)千个(gè)星系所(suǒ)组成的(de)巨大星(xīng)系团(tuán)，这些星系被引(yǐn)力束缚在一起。测量星系团的(de)质(zhì)量一(yī)般会使用到两(liǎng)种方(fāng)法，当(dāng)两种方法结果一致，就可以确定其质量的范围。

第一种是获得其"光(guāng)度学的质量(liàng)"，需要的数据(jù)是测量(liàng)各(gè)个星系的(de)光(guāng)度。

第二种是动力学质量的计算(suàn)，是利用(yòng)光(guāng)谱红移测量星系团中的各个星系相对(duì)于星系团的(de)运动速度。当(dāng)测量结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质(zhì)量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意(yì)味着，后发座星(xīng)系团(tuán)有(yǒu)99%的质量消失了(le)，或者(zhě)说这99%的质量并不以(yǐ)可(kě)见光的(de)形式所存在(zài)，我们(men)无法看到。最诡异的是，在(zài)测量速度的(de)过程(chéng)中，兹(zī)威(wēi)基发现星系团中很多星系(xì)的速度比理论上要快得多，按照牛顿(dùn)的运动学(xué)定(dìng)律，仅靠(kào)这些(xiē)可见星系的质量所产生的引力是无法(fǎ)将它们束缚在星系团内的，它们(men)早(zǎo)就应该被(bèi)抛出(chū)星系(xì)团之外了，除非有一种(zhǒng)神秘的(de)力量在起(qǐ)作用，这种力量来源于某(mǒu)种隐形(xíng)的(de)物质。

据此，兹维基提出了这样部分不可见(jiàn)的暗(àn)质，它不发散光、吸光、反(fǎn)射光，但是它们却占据着宇(yǔ)宙(zhòu)中绝大部分的质量。只是当时(shí)的(de)人们对这样的一种说法不(bù)屑(xiè)一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物质”这(zhè)个(gè)词(cí)才再一次(cì)出(chū)现。天文(wén)学家维拉鲁宾和肯特福(fú)特在观测仙女座星系(xì)中的(de)恒(héng)星(xīng)运动(dòng)。理(lǐ)论上(shàng)来说(shuō)，距(jù)离中心越远(yuǎn)的恒星在其轨道上的(de)运行(xíng)速度就(jiù)会越(yuè)慢。但(dàn)是他们观测(cè)的结果却让人(rén)感到(dào)不可思(sī)议(yì)。

随着(zhe)与(yǔ)中(zhōng)心(xīn)距(jù)离的增(zēng)加，恒星的旋转速度(dù)几(jǐ)乎保持不变。可是根据(jù)牛顿的万(wàn)有引力(lì)定律，在(zài)星系当(dāng)中如果没(méi)有足够大的(de)质量来(lái)吸引它(tā)们，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基于这种现象，科(kē)学家们会使用一(yī)种相对标准的方法来(lái)解(jiě)释(shì)暗(àn)物(wù)质(zhì)的存在，这种方法就是测量(liàng)星系当(dāng)中气体在X轴上距离(lí)星(xīng)系中心的距离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常(cháng)的结果，就认为是由(yóu)暗(àn)物质的力量进入其中。

于是科学家们通过射电望(wàng)远镜测量了距(jù)离星(xīng)系(xì)中(zhōng)心更远距离(lí)的氢元素(sù)，发(fā)现(xiàn)它(tā)们的旋转速度并不(bù)符合牛顿的力学(xué)定律。我们的太阳系(xì)也不例(lì)外(wài)，太(tài)阳(yáng)系位于银河系的第三悬臂之(zhī)上，距离(lí)银河(hé)系中(zhōng)心2.6万(wàn)光年，根(gēn)据万有引力定律(lǜ)进行计算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒(miǎo)的(de)速度(dù)围绕银河(hé)系旋(xuán)转(zhuǎn)，这个实际速度(dù)远远大(dà)于(yú)理论(lùn)速(sù)度(dù)，那么产生以上(shàng)这种(zhǒng)向心加速度(dù)的原因很可能就是存在着一种我们看不到(dào)的物质，是这些暗(àn)物(wù)质的(de)引力效应将星系聚集(jí)在了一起。

也是从这时开始，越来越多的(de)研究人员开(kāi)始相信暗物质的存在。科学(xué)家根据星系外恒(héng)星(xīng)轨道的速度，估算在星(xīng)系当中(zhōng)暗(àn)物质的质量占整个(gè)星系(xì)质量(liàng)的85%。但是，暗物质(zhì)并不是(shì)唯一可以解(jiě)释这个(gè)现象的原因。在一项新的研究当中，科学家(jiā)们发现，几乎没有(yǒu)引(yǐn)力效应的遥(yáo)远恒(héng)星之间，也会出现速度(dù)上的微小差异。另(lìng)外，天文学家(jiā)还发现了一个反常的星系，叫美不胜收的胜是什么意思三年级，引人入胜的胜是什么意思做Agc114905。这个星系距离地(dì)球(qiú)大约2.5亿光(guāng)年，大(dà)小和银(yín)河系不多，但是(shì)星(xīng)系当中存在的恒星(xīng)数量却只(zhǐ)有银河系的千(qiān)分之一(yī)。

所以(yǐ)在理论上，该星系必须(xū)存(cún)在(zài)暗物质，否则就会分崩离析。但是科学家们使用最先进的望远镜对(duì)其进(jìn)行了40个小时(shí)的(de)详细测量之后，发现星系中的恒星(xīng)运动是可以(yǐ)用正常的物质和力学(xué)定(dìng)律(lǜ)来解释的。那(nà)么又有人(rén)提出，也许该星系的暗(àn)物质，已经(jīng)被附(fù)近的另一个大星系(xì)剥离了(le)。奇怪的是，它的(de)附近没有任何(hé)星系存在。造成(chéng)这些现象的除了暗物质(zhì)的(de)假说之外，另(lìng)一种可能就是人类对引力的理解(jiě)还(hái)不够全(quán)面，引力很可能在不同尺(chǐ)度空间中的工作方式是不同的，这意味(wèi)着在行星系尺度(dù)中的天体会沿着它们的轨(guǐ)道(dào)，按照我们所理(lǐ)解的方式运(yùn)动。但是上升到星(xīng)系和星团的尺度，引力之间的(de)相互作用则(zé)是(shì)不同的方式。对于在星系(xì)团之间的相互(hù)作用(yòng)，科学家还(hái)引入了外部(bù)场效应的概(gài)念，指(zhǐ)的是在数百万(wàn)光年的(de)规模上(shàng)，巨大的质量(liàng)之间(jiān)会(huì)产生对彼此特(tè)殊的效果(guǒ)，这(zhè)个理论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德(dé)理论成(chéng)立，这(zhè)意味着我们需要对现在(zài)的物理定(dìng)律进行修正(zhèng)，这些发现也让很多人认为暗物质假(jiǎ)说理论就此终(zhōng)结。但(dàn)是在宇宙当中还有关于暗物(wù)质存在的其他的理论证据，这些(xiē)理(lǐ)论证据(jù)是蒙德理论所没法解(jiě)释的“引(yǐn)力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿(yì)光年的子弹星系团，由两个碰撞(zhuàng)的星系团所组成，类似(shì)这样的星(xīng)团，它们大(dà)部分的普通质量都在(zài)星系的(de)气体当中。当星(xīng)团以1000万公里(lǐ)/小时发生碰撞的时候(hòu)，星际气体的相互(hù)作用就(jiù)会导致温度的急剧升高(gāo)，速度大幅降(jiàng)低。所以在理(lǐ)论上(shàng)，在(zài)碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团大部分(fēn)的质量(liàng)将(jiāng)位于所有这些气体所在的中间区域。那(nà)么我们通过什么来验证它的质量区(qū)域(yù)到底(dǐ)是不是集中在(zài)中(zhōng)间(jiān)呢？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太空(kōng)望远镜传回了(le)宇宙当中第一张全彩的高清(qīng)照片，在照(zhào)片(piàn)中我们可以明显地看到很多星系似乎被拉伸产生了巨(jù)大的形变。其实这些星系本身并不是真的(de)被(bèi)扭曲了，也不是韦伯望远镜(jìng)出了什么问题(tí)，而是这样极遥(yáo)远的(de)天体和我们地(dì)球(qiú)上的观(guān)测者之间。被(bèi)一(yī)个质量超级巨大的天体遮挡，这个超大质量的东西的引力，会使身后更遥远星(xīng)系的光都发生(shēng)了扭(niǔ)曲。这个(gè)现(xiàn)象就是引(yǐn)力透镜(jìng)效应。这个巨大的天体(tǐ)可(kě)能是超大质量的黑洞或(huò)者是暗物质。

所以当人(rén)们对(duì)子弹星(xīng)系团观测的时候，发现(xiàn)它的大质量区域并不是在中间，而是(shì)在两侧。所以最好的(de)解释(shì)方法就是当星团发生全(quán)部(bù)的碰撞时，可被观测到(dào)的质(zhì)量气体被(bèi)卡(kǎ)在了中间，暗物质(zhì)则直接通过(guò)了(le)这个区域，并在(zài)两(liǎng)边形成了引力(lì)透(tòu)镜。对子(zi)弹星(xīng)系团的(de)引力透镜(jìng)研究也被认为(wèi)是暗物质存(cún)在的迄今为止最好的理论证据。

除此之外(wài)，还有(yǒu)来(lái)自宇宙当中(zhōng)最古老的光。从宇宙大爆炸开(kāi)始，38万年之后，可见(jiàn)光终于可以畅通无阻(zǔ)地穿越在宇宙当中了(le)。经(jīng)过了130多亿(yì)年之后，这些光(guāng)在宇宙空间背景上留下了(le)各(美不胜收的胜是什么意思三年级，引人入胜的胜是什么意思gè)相同性的(de)微波辐射。其中红色的(de)部分表示温(wēn)度较高的(de)区(qū)域，蓝色则表示相对(duì)较冷的(de)区(qū)域，但实际上它们之间的温(wēn)差只有(yǒu)万分之一。

科(kē)学家们通过对前景背景分离后的(de)二值图(tú)像(xiàng)进行连(lián)通(tōng)域提取和标记之后发(fā)现，如果宇宙(zhòu)当(dāng)中没(méi)有暗物质，图形看起来不应该(gāi)是这样(yàng)的，而随着暗物质(zhì)的增加，一(yī)些(xiē)峰值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为(wèi)了(le)匹配(pèi)宇宙微波背景辐射的测量值，我们需(xū)要的暗物(wù)质大约(yuē)是普通物(wù)质的(de)5倍。这个(gè)数字与解(jiě)释星系当中恒星运动(dòng)所需(xū)要的暗物质比例是一致的。这(zhè)就意味着。

用了一个简单的理论(lùn)框架，就很好地解释了很多不(bù)同的(de)观(guān)测结果(guǒ)。而暗(àn)物质的(de)本质就是(shì)宇宙(zhòu)当中(zhōng)存在着某种类型(xíng)的(de)粒子，它(tā)们不参与任何(hé)其(qí)他的电磁作用，只通(tōng)过(guò)引力来(lái)相互作用。所以如果能够找到这种粒(lì)子的存在，就相当于(yú)找(zhǎo)到(dào)了暗(àn)物质存在的实际证据。这种(zhǒng)粒子到底(dǐ)是什么(me)？科(kē)学家(jiā)们已经提(tí)出了数十种的(de)假(jiǎ)想目(mù)标，而要(yào)寻找这些不同的目标(biāo)粒子所(suǒ)需要的实验方式也(yě)不相同。在过去(qù)的(de)几十年当中，人类为(wèi)了寻找这些看不见、摸不到(dào)，几乎不会与常规物(wù)质相互作(zuò)用的“暗物质”，科学家们已经进行了超(chāo)过(guò)50次的(de)实(shí)验，却没有任何实质性的(de)发(fā)现，除了一个地(dì)方(fāng)，意大(dà)利(lì)的格兰(lán)萨索山，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球(qiú)上最大的地学(xué)实验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼高的探测器(qì)，一直致力于寻找暗物质粒子的周期性(xìng)震荡。

自1997年以(yǐ)来(lái)，这里的科学(xué)家声称观测到了某种信号。经(jīng)过了20多年(nián)的(de)数据收集，人们发现(xiàn)了一个有趣的(de)事情。探测率会在每年的6月份达到峰值(zhí)，然后在11月降到最低，而(ér)且(qiě)在20年当(dāng)中每年都是一(yī)样。一些科学家认为这(zhè)可能是(shì)人类(lèi)发现(xiàn)暗(àn)物质的第一个直接证(zhèng)据。

但(dàn)是为(wèi)什么暗物质会产(chǎn)生周期(qī)性的年度信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系(xì)正在以220公(gōng)里/秒的速度围(wéi)绕着(zhe)银河系进行移(yí)动，那么如果暗物质存在宇宙(zhòu)当中，这意味着我们也在(zài)以这样的速度在穿越(yuè)着暗物质流，这(zhè)个过程中会产(chǎn)生相应(yīng)的振荡，同时地球又(yòu)以(yǐ)30公里/秒(miǎo)的(de)速度围绕太阳(yáng)进(jìn)行旋转。所以有半(bàn)年的时间，地球围(wéi)绕太阳的方向与太阳环绕银河系的方向(xiàng)是一致的(de)，而另外半年则与(yǔ)之(zhī)相反。

而在6月(yuè)份的时候(hòu)，地球与太阳的方向(xiàng)正好达到完全一致，这是理论上地球穿(chuān)越(yuè)暗物质流最快的时(shí)段。而在11月(yuè)份，又恰好(hǎo)达到(dào)了最慢值(zhí)。尽管在实(shí)际的(de)情(qíng)况中(zhōng)，太(tài)阳系相对银河系的平面(miàn)呈现了60度的倾斜，但是这并不影(yǐng)响这个理论的有效(xiào)性。

因此(cǐ)科学家认为这可以用来解释(shì)，研究人员们所观测(cè)到(dào)的周(zhōu)期性信号。当然也可能有(yǒu)其他的情况，造(zào)成这种年度周期信号的差异也可能(néng)是温度(dù)、湿度(dù)、土壤(rǎng)中的水分、高山上的积雪(xuě)，甚至连意(yì)大利游客(kè)的数量也(yě)符(fú)合这个周期的规(guī)律。

所以(yǐ)，科学家(jiā)们又(yòu)在南(nán)半球建立了一(yī)个几乎相同(tóng)的实验室(shì)，这(zhè)里的季节与之前的实(shí)验室正好(hǎo)相反(fǎn)，而在这里，地(dì)球穿过暗(àn)物质(zhì)流的运动特征和(hé)第一个实(shí)验室是一(yī)样(yàng)的。

因此，如果在这(zhè)里可以得到(dào)相同(tóng)的信号，就可以成(chéng)为暗物质所存在的非常有力的(de)证据了。但(dàn)是由于(yú)这个实验室(shì)刚刚建成不久，所以截至(zhì)目前还无法提供相应的数据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射一台(tái)新的望远镜，这台太空望远镜叫(jiào)做“南希(xī)格雷(léi)斯罗(luó)曼(màn)”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃(bó)望远镜相同，但(dàn)它的宽视(shì)场仪器(qì)提供的视野是(shì)哈(hā)勃红外(wài)仪器的(de)100倍。南(nán)希格雷斯罗曼太空(kōng)望远镜其(qí)中一(yī)个(gè)关键的用途就是探索暗物质背后的(de)奥秘(mì)，对于(yú)探测的结果，我们只能(néng)拭目(mù)以待(dài)了。费米(mǐ)实验室粒子天(tiān)体物(wù)理中心的科(kē)学家丹琥珀和贾森斯(sī)特芬研究发现(xiàn)，如(rú)果暗物质存在，它们极有可能拥有另(lìng)一种(zhǒng)神(shén)秘的(de)效(xiào)应，这种暗(àn)物质效应，会支(zhī)持宇宙当中生(shēng)命的诞生，或者(zhě)说是生命(mìng)进化的一个重要因素。

如果这一理论得(dé)到进一步(bù)的证实，那么(me)遍布(bù)宇宙当中的(de)暗物质(zhì)会不会意味着人类并(bìng)不孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的行(xíng)星上，暗物质正在(zài)通过这(zhè)样的(de)效应创造生命(mìng)。当然，这些推论(lùn)的大前提是要先找到暗物(wù)质存(cún)在的实际证据。那么小伙(huǒ)伴们，你们(men)觉(jué)得暗(àn)物质(zhì)到(dào)底(dǐ)存不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支持是我更新的动力(lì)！

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