宇宙是“人为制造”的？为何(hé)会存在科学无法解释的“暗(àn)物质”？暗物质(zhì)又(yòu)究竟是什么(me)？人类(lèi)为了寻找暗物质存在的证据，科(kē)学家们在过去的(de)几十年当中(zhōng)进(jìn)行了超过(guò)50次的(de)长期(qī)实验(yàn)，但(dàn)是却(què)没有发现(xiàn)任何的有效证(zhèng)据。除(chú)了一个地方，在(zài)1687年出版的自然哲学数学(xué)原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力(lì)定律，它揭示了宇宙中天体(tǐ)运动的规律。往(wǎng)后(hòu)的(de)几百年来，当天文学家们(men)发现某些(xiē)天体运行轨道出(chū)现异(yì)常，不符(fú)合万(wàn)有(yǒu)引力定律的时候(hòu)，他们就会知道，周围一定有未知的天(tiān)体(tǐ)通过引力在摄动它(tā)的(de)轨道。比如在1846年，奥(ào)本勒(lēi)维耶就通过天王星运行轨道的异常，推算并且(qiě)发现(xiàn)了海王星的(de)存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都(dōu)是(shì)应用万有引力定(dìng)律(lǜ)所取得重大(dà)天文成就的例子。但是这些发现都(dōu)是在恒星系统的(de)尺(chǐ)度当中，可当(dāng)我们上升到星系或者是星团的尺度，事情就(jiù)开始(shǐ)变得(dé)诡异了。

1933年(nián)，瑞士的(de)物理学家弗里茨兹威(wēi)基(jī)正在(zài)研究(jiū)和测量后发星系团的质量。这是一个(gè)由数千个星系所组成的巨(jù)大(dà)星系团，这些星系被引力束缚在一起。测(cè)量星(xīng)系团的质量一般(bān)会(huì)使(shǐ)用到两种(zhǒng)方法，当两种(zhǒng)方法(fǎ)结果一致，就(jiù)可以确(què)定其质(zhì)量的范(fàn)围。

第一(yī)种是获得其(qí)"光度学的质(zhì)量"，需要的数据是测(cè)量(liàng)各个星系(xì)的光(guāng)度(dù)。

第(dì)二种(zhǒng)是动力学质(zhì)量的(de)计算，是利用光谱(pǔ)红移测量星系(xì)团(tuán)中(zhōng)的各(gè)个星系相对于(yú)星系团的(de)运动(dòng)速度。当测(cè)量结果出(chū)来(lái)之后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟(jìng)然是(shì)“光度(dù)学(xué)质量”的(de)400倍。这意味(wèi)着，后发座星系团有99%的质(zhì)量消失(shī)了，或者说(shuō)这99%的质量并不以可见光的形(xíng)式所存在，我们无法看到。最诡(guǐ)异的是，在(zài)测量(liàng)速度(dù)的过程(chéng)中，兹威基发现星系团中很多星系(xì)的速度比理论上要快(kuài)得多，按照牛顿(dùn)的(de)运动学定(dìng)律，仅靠这些可见(jiàn)星(xīng)系的(de)质(zhì)量(liàng)所(suǒ)产生(shēng)的引力是无法将它们束(shù)缚在(zài)星系团内的，它们早(zǎo)就应(yīng)该被抛出(chū)星系(xì)团之外了，除非有(yǒu)一(yī)种神秘的力量在起作用，这种(zhǒng)力量来(lái)源于某(mǒu)种隐形(xíng)的物质(zhì)。

据此，兹(zī)维基提(tí)出了这样部分不可见的暗质，它不(bù)发散光、吸(xī)光、反射光，但是它们(men)却(què)占据(jù)着宇宙(zhòu)中绝大部(bù)分的质量。只是当时的人们对这样的(de)一种(zhǒng)说法不(bù)屑一(yī)顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这(zhè)个词才再一次出(chū)现。天文学(xué)家(jiā)维拉鲁宾和(hé)肯特(tè)福特在观测仙(xiān)女座星系中的恒星运动。理论上来说，距(jù)离中(zhōng)心越远的恒星在其轨道上的运行速度(dù)就会越慢。但是他(tā)们观测的结果却让人感到不可思议(yì)。

随着(zhe)与中心距离的增加(jiā)，恒星的旋转(zhuǎn)速度几(jǐ)乎保持不(bù)变(biàn)。可是根据牛顿(dùn)的万有引(yǐn)力(lì)定律，在星系当中(zhōng)如果没(méi)有足(zú)够大的质量来吸引它(tā)们(men)，这些外(wài)围的恒星早就(jiù)被甩到(dào)宇宙(zhòu)当中(zhōng)了(le)。基于这种(zhǒng)现象，科学家们会使用一种相(xiāng)对标准的方法来解释暗(àn)物质的存在，这种方(fāng)法就是测量星系当(dāng)中(zhōng)气(qì)体(tǐ)在X轴上距离星(xīng)系中(zhōng)心(xīn)的距离，以及在(zài)Y轴上气体的旋转速(sù)度。如果出现(xiàn)异常的结果，就认为是由暗(àn)物质(zhì)的力量进(jìn)入其(qí)中。

于是科学家们(men)通过射电望远镜测(cè)量了(le)距离星系中(zhōng)心更(gèng)远距离(lí)的氢元素，发现它们的旋(xuán)转速度并不符合牛顿的力学定律。我们的太(tài)阳系也(yě)不例外，太阳系位(wèi)于(yú)银(yín)河系的第三悬臂之上(shàng)，距离银河系中心2.6万光年，根据万有引力(lì)定律(lǜ)进行计算，太(tài)阳(yáng)系的运行速度应该是160千米(mǐ)/秒，但实际上，太阳系正在(zài)以220千(qiān)米/秒的速度围绕(rào)银(yín)河(hé)系旋(xuán)转(zhuǎn)，这(zhè)个实际速度远远大于(yú)理论速度，那么产生以上这种向心加速度的原因(yīn)很(hěn)可能就(jiù)是存在(zài)着一(yī)种我(wǒ)们(men)看不(bù)到(dào)的(de)物质，是(shì)这些暗物质(zhì)的引力效应将星系聚集在了(le)一(yī)起(qǐ)。

也是从这时开始，越来越多的研究人员开(kāi)始相信暗物质(zhì)的存在。科学家根(gēn)据星系外(wài)恒星轨道的(de)速度，估算在(zài)星(xīng)系当中暗物质的质量占整(zhěng)个(gè)星系质(zhì)量的85%。但(dàn)是，暗物质并不(bù)是(shì)唯一可(kě)以解释这个现象的原(yuán)因。在一项新的研究当(dāng)中，科(kē)学家们发现，几乎没(méi)有引力效应(yīng)的遥远(yuǎn)恒星之间，也(yě)会出现(xiàn)速度(dù)上(shàng)的微小差异。另(lìng)外(wài)，天文(wén)学家(jiā)还发现(xiàn)了一(yī)个(gè)反(fǎn)常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系(xì)距(jù)离(lí)地球大约2.5亿(yì)光年，大小和银河系(xì)不多，但是星系当(dāng)中存在的恒星数量却只有(yǒu)银河系的千分(fēn)之(zhī)一。

所(suǒ)以在理论(lùn)上，该星系(xì)必(bì)须存在(zài)暗物质，否则就会分(fēn)崩离析。但是科学家们使用最先进的望远镜(jìng)对其进行了40个小时的详细测量之后，发现星(xīng)系中(zhōng)的恒星(xīng)运(yùn)动(dòng)是可以用(yòng)正常的物质和(hé)力学定(dìng)律来解释的。那么又有人提(tí)出，也许(xǔ)该(gāi)星系(xì)的暗物质，已经被附近的另一个大星系剥离(lí)了。奇(qí)怪的是，它的附近没有任何星系存在。造成这(zhè)些(xiē)现象(xiàng)的除了暗物质(zhì)的(de)假(jiǎ)说(shuō)之外，另一种可能就是人类对引力(lì)的理解还不够全面，引(yǐn)力很可(kě)能在不(bù)同尺度空间中的工作(zuò)方式是不同的，这(zhè)意味着(zhe)在行(xíng)星系尺度中的天体会沿着它们的轨道，按照我(wǒ)们所理解的方式运动。但是上升到星系(xì)和星团的(de)尺度，引(yǐn)力之(zhī)间的相(xiāng)互(hù)作(zuò)用则是不同(tóng)的方式(shì)。对(duì)于在星(xīng)系(xì)团(tuán)之(zhī)间的相(xiāng)互作(zuò)用，科学家还(hái)引入了外部场效应的概念，指的是在数百万光年的规模上，巨大的质(zhì)量之间会产生(shēng)对彼此特殊的效果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这(zhè)意味着我们需要对现在(zài)的物(wù)理定律进(jìn)行(xíng)修正，这些发现(xiàn)也让很多人认(rèn)为(wèi)暗物质假说理论(lùn)就此终结。但是在宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)还有关于暗物质存(cún)在的其他(tā)的理论证据，这(zhè)些理论证(zhèng)据是蒙德理论所(suǒ)没法解释的“引力(lì)透(tòu)镜”。

径向距离为37亿(yì)光年(nián)的子(zi)弹(dàn)星(xīng)系(xì)团，由两个碰撞的(de)星系(xì)团所组成，类似这样的星团(tuán)，它们大(dà)部分的(de)普通质量都在(zài)星(xīng)系的气体当(dāng)中。当星团以1000万公里(lǐ)/小时发生碰撞的(de)时候，星际气体的相互(hù)作(zuò)用(yòng)就会导(dǎo)致温度(dù)的(de)急剧升高(gāo)，速度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后(hòu)，子弹星系团大部分的质量(liàng)将位于所有这些(xiē)气(qì)体所在的(de)中间区域。那么我们通过(guò)什么来(lái)验证它的质量区(qū)域到底是不是集中在(zài)中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传回了宇宙当(dāng)中第(dì)一张全彩的高清照片，在照(zhào)片(piàn)中(zhōng)我们可以明显(xiǎn)地看到很多星系(xì)似乎被拉(lā)伸产(chǎn)生了巨大的形(xíng)变。其(qí)实这些星系本(běn)身并不是真的被扭曲了，也(yě)不是韦伯(bó)望远镜出了什么问题(tí)，而是这样极遥远的天体(tǐ)和(hé)我们地球上的(de)观测(cè)者之间(jiān)。被一个(gè)质量超级巨大的(de)天体遮挡，这个超大质量(liàng)的(de)东西的引力，会使身后更(gèng)遥(yáo)远星系(xì)的光都发生了扭(niǔ)曲。这个现象就是引力透镜效应。这个巨大的天(tiān)体可能是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所主播坐班和不坐班是什么意思，坐班和不坐班是什么意思区别以当(dāng)人(rén)们对子弹星(xīng)系团观测的(de)时候，发现它的大质量(liàng)区(qū)域并不(bù)是在中(zhōng)间，而(ér)是在(zài)两侧。所以最好(hǎo)的解释(shì)方法就是当(dāng)星团发生(shēng)全部的碰撞时，可(kě)被观测到的(de)质量气(qì)体被卡在了中间，暗物质(zhì)则直(zhí)接通过了这个区域(yù)，并在两(liǎng)边形成了引(yǐn)力透镜(jìng)。对(duì)子弹星系团的引力(lì)透镜研究也(yě)被认(rèn)为是(shì)暗物(wù)质存在的迄(qì)今为(wèi)止(zhǐ)最好的理论证(zhèng)据(jù)。

除此之外(wài)，还有(yǒu)来自宇宙当(dāng)中最古老的光。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万年之后(hòu)，可见光终于可以畅通无(wú)阻地穿越在宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)了(le)。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景上留下了(le)各(gè)相同性的微波辐射。其(qí)中红色的部分表示(shì)温度较高的区域，蓝(lán)色则表示相对较冷的区域，但(dàn)实际(jì)上它们之间的温(wēn)差只有万分(fēn)之(zhī)一。

科学家们(men)通(tōng)过对前景背(bèi)景分离后的(de)二值图像进行连(lián)通域提取和标记(jì)之(zhī)后(hòu)发(fā)现，如果(guǒ)宇宙当中没有暗物(wù)质，图形看起来不应该是这样的，而随着暗物(wù)质的增加，一些(xiē)峰值的幅度会减(jiǎn)小，才变得看起来(lái)“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微(wēi)波背景辐射的测(cè)量值，我们需要的(de)暗(àn)物质大约(yuē)是普通(tōng)物质的5倍。这个数(shù)字与解释(shì)星系当中恒星运动所需(xū)要(yào)的暗(àn)物(wù)质(zhì)比例是一致的。这就意(yì)味(wèi)着。

用(yòng)了(le)一个(gè)简单的理(lǐ)论(lùn)框(kuāng)架，就很好(hǎo)地解释了很多不同的观测结果。而暗物质的本质就是宇宙(zhòu)当中存在着某(mǒu)种类型(xíng)的(de)粒子，它们(men)不参与任何其(qí)他的(de)电磁(cí)作用，只通过引力来(lái)相(xiāng)互作用。所以如(rú)果能(néng)够找到这种粒(lì)子(zi)的(de)存(cún)在(zài)，就相当于找(zhǎo)到(dào)了暗(àn)物质存在的实际(jì)证(zhèng)据。这种粒子到(dào)底是什么(me)？科学家们已经提出了数十种的假(jiǎ)想目(mù)标(biāo)，而要寻找这(zhè)些不同的目(mù)标(biāo)粒子所(suǒ)需要(yào)的(de)实验方式(shì)也不相同。在过(guò)去(qù)的几十年当中，人类为了寻找这些看不见(jiàn)、摸不到，几乎不(bù)会与常规物质相互(hù)作用的“暗物质(zhì)”，科学家们已经进行(xíng)了超(chāo)过50次的(de)实验，却没(méi)有任何实(shí)质性的(de)发现，除了一个地方(fāng)，意(yì)大利的(de)格兰(lán)萨索山(shān)，隶属于阿尔卑(bēi)斯山(shān)脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上(shàng)最(zuì)大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三主播坐班和不坐班是什么意思，坐班和不坐班是什么意思区别层(céng)楼高(gāo)的(de)探测(cè)器，一直(zhí)致(zhì)力于寻找暗物质(zhì)粒(lì)子的周期性震(zhèn)荡。

自(zì)1997年以(yǐ)来，这里(lǐ)的科学家(jiā)声称观测(cè)到(dào)了某种信号。经(jīng)过了(le)20多年的(de)数据(jù)收集，人们发现(xiàn)了一(yī)个有(yǒu)趣(qù)的事情(qíng)。探测(cè)率会在每年的6月份达到峰值，然后在11月(yuè)降到(dào)最低，而且在20年当中每年都是一样。一些科学(xué)家认为(wèi)这可(kě)能是人(rén)类发现暗物(wù)质的第一个直(zhí)接证据(jù)。

但是为什么暗物质会产生(shēng)周(zhōu)期性的年度信(xìn)号呢？刚才我们讲了太(tài)阳系正在以220公里/秒(miǎo)的速度围绕着银(yín)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(men)也在以这样的速(sù)度在穿越着暗物(wù)质流，这(zhè)个过程(chéng)中会产生相(xiāng)应的振荡，同时(shí)地球(qiú)又以30公里/秒的速度围绕太(tài)阳进行旋转。所以有半年的时间(jiān)，地球围绕太(tài)阳的方向(xiàng)与太阳环(huán)绕银河系的方向(xiàng)是一致的，而另外半年则与之相反。

而在6月份的时候，地球与太(tài)阳的方向正好达到完全一致，这是理论(lùn)上地球穿越(yuè)暗物质流最快的时段。而在(zài)11月份(fèn)，又(yòu)恰(qià)好达到了最慢值(zhí)。尽管在实(shí)际的(de)情(qíng)况中(zhōng)，太阳系相对银(yín)河(hé)系(xì)的(de)平(píng)面呈(chéng)现(xiàn)了(le)60度(dù)的倾斜，但是这并不影响这个理论的有效性(xìng)。

因此(cǐ)科学家认为(wèi)这可以(yǐ)用来(lái)解释，研(yán)究(jiū)人员们(men)所观测(cè)到(dào)的周期性信(xìn)号。当然也(yě)可能有其他的情况，造(zào)成(chéng)这种年度周期信号的差异也可能(néng)是(shì)温度、湿度(dù)、土壤(rǎng)中(zhōng)的水(shuǐ)分(fēn)、高山(shān)上的积雪，甚至连意大利游客的(de)数主播坐班和不坐班是什么意思，坐班和不坐班是什么意思区别量也(yě)符合这(zhè)个周期的(de)规律(lǜ)。

所以，科学家们(men)又在(zài)南半球(qiú)建立了一(yī)个几(jǐ)乎相同的实验室，这里的(de)季节与之前(qián)的(de)实验室(shì)正(zhèng)好相(xiāng)反，而在这里，地(dì)球穿过暗物质流(liú)的(de)运动(dòng)特(tè)征(zhēng)和第(dì)一个实(shí)验(yàn)室是一样的。

因(yīn)此，如(rú)果在这(zhè)里可以得(dé)到相同的信号，就可以成(chéng)为暗物质(zhì)所存(cún)在的非常有力的证(zhèng)据了。但是由于(yú)这个实验室刚刚建成不久，所以截至目前还(hái)无法(fǎ)提供相应的数(shù)据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射一台新的望(wàng)远镜，这台太空望远镜叫做“南希(xī)格雷(léi)斯(sī)罗曼”，它(tā)的主镜大(dà)小跟哈勃(bó)望远镜相(xiāng)同(tóng)，但它的宽视场仪(yí)器提供的视(shì)野是哈勃红外(wài)仪器的100倍。南(nán)希格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键的用途就是探索暗物质(zhì)背后的奥秘，对(duì)于(yú)探测的结果(guǒ)，我们只能拭目以待了。费米实验(yàn)室(shì)粒子天(tiān)体物理中心的(de)科学(xué)家(jiā)丹(dān)琥珀和(hé)贾森斯特芬研究发现，如(rú)果暗(àn)物质存(cún)在，它们极有(yǒu)可能拥有另一(yī)种神秘的效应，这种暗(àn)物质(zhì)效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说是生命进化(huà)的一个重要(yào)因素。

如果这一理论得到进一步(bù)的证实(shí)，那么遍布宇宙(zhòu)当中的暗物质会(huì)不会意味着人类并不孤单呢？或许在(zài)宇(yǔ)宙当中某个角(jiǎo)落的(de)行星上，暗物质正在通(tōng)过这样的效应创造生命。当然，这些推(tuī)论的大前提是要先找(zhǎo)到暗(àn)物(wù)质(zhì)存在的(de)实际证(zhèng)据。那(nà)么小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗物质(zhì)到底存不(bù)存在(zài)呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是我更新的动力！

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