宇宙是“人为制造(zào)”的(de)？为(wèi)何会存在(zài)科学无法解释(shì)的“暗物(wù)质”？暗物质(zhì)又究竟是(shì)什么？人类为了(le)寻(xún)找暗物(wù)质(zhì)存(cún)在(zài)的证据，科学家们在过去的(de)几十(shí)年当(dāng)中进(jìn)行了(le)超过50次的长期实(shí)验(yàn)，但是却没(méi)有发现任何的有效证据。除了一个地方，在1687年出版的自然哲学数(shù)学原理一书中，埃萨克(kè)牛顿发表(biǎo)了万(wàn)有引力(lì)定律，它(tā)揭示了宇(yǔ)宙中天体运动的规(guī)律。往后(hòu)的几百年来，当天文(wén)学家们发现某些天体运行轨(guǐ)道出现异常，不符合(hé)万有引(yǐn)力(lì)定(dìng)律的时(shí)候，他们(men)就会知(zhī)道，周围一定有(yǒu)未知(zhī)的天体通过引力(lì)在(zài)摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶(yé)就通过天王星运行轨道的(de)异常(cháng)，推(tuī)算并且发现了海王星(xīng)的(de)存(cún)在(zài)。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发现都是(shì)应用万有(yǒu)引力(lì)定律所取得重大(dà)天文成(chéng)就的例(lì)子。但是(shì)这些发现都(dōu)是在恒星(xīng)系(xì)统的尺度当(dāng)中，可当我们上升(shēng)到星系或(huò)者是星团(tuán)的(de)尺度，事情就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正在研究和测量后发星(xīng)系团的质量。这是一个由数千个星系所组成的(de)巨(jù)大星系团，这些星(xīng)系被引(yǐn)力(lì)束缚在一(yī)起。测量星系团的质量(liàng)一般会使用到两种方法，当两种方法结(jié)果一致(zhì)，就可以(yǐ)确定其质量(liàng)的(de)范围。

第一(yī)种(zhǒng)是获得其"光度学(xué)的质量"，需(xū)要的数据是测量各个星系的(de)光度(dù)。

第二(èr)种是(shì)动力学(xué)质量的计算，是利用(yòng)光谱红移测量星系团中的各个星系相对于星系团的运(yùn)动速度。当测量结(jié)果(guǒ)出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质(zhì)量”竟然是“光度(dù)学质量(liàng)”的(de)400倍。这意(yì)味着，后发座(zuò)星系团有(yǒu)99%的(de)质大漠孤烟直长河落日圆是什么意思，长河落日圆啥意思(zhì)量消失(shī)了，或者说这99%的质量(liàng)并(bìng)不以可见光的形(xíng)式所(suǒ)存在，我们(men)无法看(kàn)到。最诡异的是，在测(cè)量(liàng)速度的过程中(zhōng)，兹威基发现(xiàn)星(xīng)系团中很多星系(xì)的(de)速(sù)度比理(lǐ)论上要(yào)快得多，按照牛顿的运动学定(dìng)律，仅靠这些(xiē)可见星系的质量所产生的(de)引力是无法将它们(men)束(shù)缚(fù)在(zài)星系团内的(de)，它们早就应该(gāi)被抛出(chū)星系团之外了，除非有一种(zhǒng)神秘的(de)力量(liàng)在起作用，这种力量来源于某种隐形的物质。

据(jù)此(cǐ)，兹维基提(tí)出(chū)了这样部(bù)分不可(kě)见的暗质(zhì)，它不发散(sàn)光(guāng)、吸光、反射(shè)光，但是它们却占据着宇宙中绝大部分的质量(liàng)。只是当时的人(rén)们(men)对这(zhè)样的(de)一(yī)种(zhǒng)说法不屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物(wù)质”这(zhè)个词才再一次出现。天文学(xué)家维拉鲁宾(bīn)和肯特(tè)福(fú)特在观测仙女座(zuò)星(xīng)系中的恒星运动。理论上来说，距离中心越远的(de)恒星在其(qí)轨道上的运行速度就会越慢。但是他们观测的(de)结果却(què)让人感到(dào)不可思议。

随着与(yǔ)中心(xīn)距离(lí)的增加，恒(héng)星的(de)旋转速度几(jǐ)乎保(bǎo)持不变。可是(shì)根据牛顿的万有(yǒu)引力定律，在(zài)星(xīng)系当中(zhōng)如(rú)果(guǒ)没有足够大的质量来吸引它(tā)们，这些外围的恒星早(zǎo)就被(bèi)甩到(dào)宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。基于这(zhè)种(zhǒng)现象，科学家(jiā)们会使用一种相(xiāng)对标准的方法(fǎ)来解释暗物质的存在，这种方法就(jiù)是(shì)测量(liàng)星系当(dāng)中气体在(zài)X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴上(shàng)气体的旋转速(sù)度(dù)。如果出现异常的结(jié)果，就(jiù)认(rèn)为是由暗物(wù)质的力量(liàng)进入其(qí)中。

于(yú)是科学家们通过(guò)射(shè)电望远镜测量了距离星系(xì)中心更远距离(lí)的氢(qīng)元素，发(fā)现它们的旋转速度并不符合(hé)牛顿的力学(xué)定律(lǜ)。我们的太(tài)阳系也不例外，太阳系位于银河系的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光(guāng)年，根据万有引(yǐn)力定律进行计算(suàn)，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实际(jì)上(shàng)，太阳(yáng)系正在以220千米(mǐ)/秒的速度围绕银河系旋转(zhuǎn)，这个(gè)实(shí)际速(sù)度远远大于理论速度，那么产生以上这种向心加速(sù)度的原因很(hěn)可(kě)能(néng)就是(shì)存在着一(yī)种我们看(kàn)不到的物质，是这些(xiē)暗物质的引力(lì)效(xiào)应将星(xīng)系聚集在了一(yī)起。

也是从(cóng)这时(shí)开(kāi)始，越来越多的研(yán)究人(rén)员(yuán)开始(shǐ)相信暗物质的存在。科学(xué)家根据(jù)星(xīng)系外(wài)恒星轨道的速度，估算在星(xīng)系(xì)当中暗物质的质量占整个星系质量(liàng)的85%。但是，暗物质(zhì)并不是唯一(yī)可以解释这个现象(xiàng)的(de)原因(yīn)。在一项(xiàng)新的研(yán)究当中，科学家们发现，几(jǐ)乎没有引力效应的遥远(yuǎn)恒星之间，也会出现(xiàn)速度(dù)上的微(wēi)小差异。另(lìng)外，天文学家还发现了一个反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个(gè)星系(xì)距离(lí)地球大约(yuē)2.5亿光年，大小和银(yín)河系不多，但是(shì)星系(xì)当中存(cún)在的恒星数量却(què)只(zhǐ)有银河系的千(qiān)分之(zhī)一。

所(suǒ)以在(zài)理论上，该星系必须存在暗(àn)物质，否(fǒu)则就会分崩离析(xī)。但是科学家们使用最先进的(de)望远镜(jìng)对其(qí)进行(xíng)了40个小(xiǎo)时的详(xiáng)细测量(liàng)之后，发现星(xīng)系中的恒星运动是可(kě)以用正常的物(wù)质和力学(xué)定律来解释的。那么又(yòu)有人提出，也许该星系(xì)的(de)暗物质，已经(jīng)被附近的另一个大星系剥离了。奇(qí)怪的是，它的(de)附近没有任何星系存在。造成这些现(xiàn)象的除了(le)暗物质的假(jiǎ)说之外，另一种可能就是人类对引力的理解还不够全面，引力(lì)很可能(néng)在不同尺度空间中的工(gōng)作方式是(shì)不(bù)同的，这意(yì)味着在(zài)行(xíng)星系尺(chǐ)度中的天(tiān)体会沿着它们的(de)轨道，按照我们所(suǒ)理(lǐ)解的(de)方(fāng)式运动。但是上升(s大漠孤烟直长河落日圆是什么意思，长河落日圆啥意思hēng)到星系(xì)和星(xīng)团的尺度，引(yǐn)力之间的(de)相互作用则是不同的方式。对于(yú)在(zài)星(xīng)系团之间的相互(hù)作用(yòng)，科(kē)学家还引入(rù)了外部场效应的概(gài)念，指的是(shì)在(zài)数(shù)百万光年(nián)的规模上，巨大的质量(liàng)之间会产(chǎn)生对彼(bǐ)此特殊的(de)效果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)。如果(guǒ)MOND蒙德(dé)理论成(chéng)立，这意味着(zhe)我们需要对现(xiàn)在(zài)的(de)物理(lǐ)定律进行修(xiū)正，这些发现也让很多人认(rèn)为暗物质假说理论(lùn)就(jiù)此终结(jié)。但是在(zài)宇(yǔ)宙(zhòu)当中还有关于(yú)暗物质存在的(de)其他的理(lǐ)论证据，这些理论证据是(shì)蒙(méng)德(dé)理(lǐ)论所没法解释的(de)“引力透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光(guāng)年(nián)的子弹星系团，由(yóu)两个碰撞(zhuàng)的星系团(tuán)所组成，类似这样的星(xīng)团，它(tā)们大部分(fēn)的(de)普通质量都在星系(xì)的(de)气(qì)体当中。当星团以1000万公里(lǐ)/小(xiǎo)时发生碰撞(zhuàng)的(de)时候，星际气体的相(xiāng)互作用就会导致温度的急(jí)剧(jù)升(shēng)高，速度大幅降低。所以(yǐ)在理论上，在碰撞(zhuàng)之后(hòu)，子弹(dàn)星系团大(dà)部分(fēn)的质量将位(wèi)于所有这(zhè)些气体所在(zài)的中(zhōng)间区域。那么(me)我们通(tōng)过什(shén)么来(lái)验证它(tā)的质量区域(yù)到底是不是集(jí)中(zhōng)在中(zhōng)间(jiān)呢(ne)？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦(wéi)伯太空望远(yuǎn)镜传(chuán)回了(le)宇宙当(dāng)中(zhōng)第一张全彩(cǎi)的高清照片，在照(zhào)片(piàn)中(zhōng)我们可以明显地看到很多星系似乎被(bèi)拉伸产生了巨大的(de)形(xíng)变(biàn)。其实这些星系(xì)本(běn)身并不是真的被扭曲了，也不是(shì)韦(wéi)伯(bó)望远镜(jìng)出了什么(me)问题，而是这样(yàng)极遥远的(de)天体和(hé)我们地球上的(de)观测者之间。被一个质量(liàng)超(chāo)级巨(jù)大的(de)天体遮挡，这个(gè)超大质量的东西的引力，会使(shǐ)身后更遥远星系的(de)光(guāng)都发生(shēng)了扭曲。这个现象就(jiù)是(shì)引(yǐn)力透镜效应(yīng)。这(zhè)个巨大的天体可(kě)能是超大质(zhì)量(liàng)的黑(hēi)洞或者是暗物质。

所以(yǐ)当人们(men)对(duì)子弹星系团观(guān)测的(de)时候，发现(xiàn)它(tā)的大(dà)质量区域并不是在中(zhōng)间，而是在两侧。所(suǒ)以最(zuì)好的解(jiě)释方法(fǎ)就(jiù)是当(dāng)星团发(fā)生全部的碰撞时，可被(bèi)观测到的质(zhì)量气体被(bèi)卡在了中间，暗物质则直接(jiē)通过(guò)了这个区域，并在两边形成了引力(lì)透镜。对子弹星系团的引(yǐn)力透镜研究也被(bèi)认(rèn)为是暗物质存(cún)在的迄今为(wèi)止最好(hǎo)的(de)理论证据。

除此(cǐ)之外，还有来自(zì)宇宙当中最古老的光(guāng)。从宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年之后，可见(jiàn)光终于可以畅(chàng)通无阻(zǔ)地穿(chuān)越(yuè)在宇(yǔ)宙当中了。经(jīng)过了130多亿年之后(hòu)，这些光在宇宙空(kōng)间背景上留下了各(gè)相(xiāng)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(zé)表示相对较(jiào)冷的区(qū)域，但实际上它们之(zhī)间的温差只有万分之一。<大漠孤烟直长河落日圆是什么意思，长河落日圆啥意思/p>

科(kē)学(xué)家们通过对前景背景分离(lí)后的二值(zhí)图像进(jìn)行连通(tōng)域(yù)提取和标记(jì)之后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形(xíng)看(kàn)起(qǐ)来不(bù)应该是这样(yàng)的，而随着(zhe)暗(àn)物质的(de)增加，一些峰值的(de)幅(fú)度会减(jiǎn)小，才(cái)变得看(kàn)起来(lái)“和谐(xié)”。为了匹配(pèi)宇宙(zhòu)微波背景辐射(shè)的测量值，我(wǒ)们需(xū)要的暗物质大(dà)约是普通物质的5倍。这个数(shù)字与解释(shì)星系当中恒星(xīng)运(yùn)动所需(xū)要的暗物质比例是(shì)一致的。这就意味着(zhe)。

用(yòng)了一个简单(dān)的理论框架，就很好地解释了很多不同的观测结果。而暗物质的本质就是宇宙当(dāng)中存在着某种类型的粒(lì)子，它(tā)们(men)不参与(yǔ)任(rèn)何其他的电磁作用，只通(tōng)过引力(lì)来相互作用。所以如(rú)果(guǒ)能够(gòu)找到这种粒子的存在，就相(xiāng)当于找到了暗物质(zhì)存在的实际证据(jù)。这种粒子到底是什么？科(kē)学家们(men)已(yǐ)经提出了数十种的假想目标，而要寻找这些(xiē)不同的目(mù)标粒子(zi)所需要的实验(yàn)方式也不相同。在过去的几十(shí)年当中，人类(lèi)为了寻找这些看(kàn)不见、摸不(bù)到，几乎不会(huì)与(yǔ)常规物(wù)质相互作用的(de)“暗物(wù)质(zhì)”，科学(xué)家们(men)已经进行(xíng)了超过(guò)50次(cì)的实(shí)验，却没(méi)有任何实质性(xìng)的发现，除了一个(gè)地方，意大利的格兰萨索山(shān)，隶属于阿(ā)尔(ěr)卑斯(sī)山(shān)脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏(cáng)着地球上最大的地学实(shí)验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼高的探测器，一直致力(lì)于寻(xún)找暗物质(zhì)粒子的周期性(xìng)震(zhèn)荡。

自(zì)1997年以来，这里(lǐ)的科学家声称(chēng)观(guān)测到了某种信号(hào)。经过了20多年(nián)的数据(jù)收集，人们(men)发现了一(yī)个有趣的事情。探测率(lǜ)会在(zài)每年的6月份(fèn)达到(dào)峰值，然后在(zài)11月降到最低，而且在20年当中每年都是一样。一些(xiē)科学家(jiā)认为这可能(néng)是人类(lèi)发现暗物质的第(dì)一个(gè)直接证据。

但是为什(shén)么暗物质会(huì)产(chǎn)生周期性的年(nián)度信号呢？刚才我们(men)讲了太阳(yáng)系正在以220公里/秒的速度(dù)围绕着银(yín)河系(xì)进(jìn)行(xíng)移动(dòng)，那么如果暗(àn)物质存在(zài)宇宙当中，这意味着我们也在(zài)以这样的(de)速度在穿越着暗物质流(liú)，这个过(guò)程(chéng)中会产生相应的振荡(dàng)，同时地球又以(yǐ)30公里/秒的速度围绕太阳进行(xíng)旋(xuán)转。所以(yǐ)有半年的(de)时间，地球围绕太阳的方向与(yǔ)太阳环绕银河系的方向是一致的，而另外半年则与之相(xiāng)反(fǎn)。

而(ér)在6月(yuè)份的时候，地球(qiú)与(yǔ)太阳的方向正好达(dá)到完全一致，这是理论上地球穿越暗物质流最(zuì)快的(de)时段(duàn)。而在(zài)11月份，又(yòu)恰好达到了最慢(màn)值。尽(jǐn)管在(zài)实际(jì)的(de)情况中，太阳系相对银河系(xì)的平面呈(chéng)现了60度的倾斜，但是这并不(bù)影响这个理论的(de)有效(xiào)性。

因(yīn)此科学家认为这可以用来解(jiě)释(shì)，研究(jiū)人员们所(suǒ)观(guān)测到的周期性信号。当然也可(kě)能有其他的(de)情况，造成(chéng)这种年度周期信号的差异也(yě)可能是(shì)温(wēn)度、湿度、土壤中(zhōng)的水分(fēn)、高山上的积雪，甚至连意大利游客的数量也符(fú)合这个周期(qī)的(de)规律。

所以，科学(xué)家们又在南半球建立了一个几乎(hū)相同的实验(yàn)室，这里(lǐ)的(de)季(jì)节与之前的实验室正好(hǎo)相反，而在这里，地球穿过暗物质流的运动(dòng)特征和(hé)第一个实验室是一样的(de)。

因此，如果(guǒ)在(zài)这里可以得到相同的信号，就可以成为暗物质所存在的非常有力的证据了。但(dàn)是(shì)由于这个实验室刚刚建成不久，所以截至目前还无法提供(gōng)相应的数据(jù)支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一(yī)台新的望远镜，这台太空(kōng)望远镜叫做(zuò)“南(nán)希格雷斯罗曼”，它的主镜(jìng)大小跟哈勃望(wàng)远镜(jìng)相同，但它的宽视场仪器提供(gōng)的视野是哈(hā)勃红外仪器(qì)的(de)100倍。南希格雷斯罗曼太空望远(yuǎn)镜(jìng)其中一个关键的用(yòng)途就是(shì)探索暗物质(zhì)背后的奥秘，对于探测的结果，我们只能(néng)拭(shì)目(mù)以待了。费米实(shí)验室(shì)粒子天体物理中心的科学家丹琥珀和贾森(sēn)斯特芬研究发现(xiàn)，如(rú)果暗物质(zhì)存在，它们(men)极有可能拥有(yǒu)另一种神秘的效应(yīng)，这(zhè)种暗(àn)物质效应，会支持宇宙当中生命的(de)诞生，或者说是生命进化(huà)的一个重要因素(sù)。

如果这一理论得(dé)到进一步的证实(shí)，那(nà)么(me)遍(biàn)布宇宙当中的暗物质会(huì)不会意味着(zhe)人(rén)类并不孤(gū)单呢(ne)？或许在宇宙当中某个角落的行星上，暗(àn)物质(zhì)正在(zài)通过这样的效应创(chuàng)造生命。当然，这些推论的大(dà)前提是要先找(zhǎo)到暗物质(zhì)存在的实际证据(jù)。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉(jué)得暗物质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支(zhī)持(chí)是(shì)我更新的动力(lì)！

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