宇宙是“人为(wèi)制造”的(de)？为何会存在科学(xué)无法解(jiě)释的“暗(àn)物(wù)质(zhì)”？暗物质又究(jiū)竟是什么？人类为了寻找(zhǎo)暗物质存在(zài)的证据，科学(xué)家们(men)在过去的(de)几十年当中进行(xíng)了(le)超过50次(cì)的长期实验，但(dàn)是却没有发(fā)现(xiàn)任何的有效证(zhèng)据。除了一个地方，在1687年(nián)出(chū)版的自然哲学(xué)数学(xué)原理一书中，埃萨克(kè)牛顿(dùn)发(fā)表了万有(yǒu)引力定(dìng)律，它揭(jiē)示了宇宙中天体运动(dòng)的规律。往后(hòu)的几百年来，当天(tiān)文学(xué)家们(men)发现某些(xiē)天体运行轨(guǐ)道出现(xiàn)异常，不(bù)符合万(wàn)有引力定(dìng)律的时候(hòu)，他(tā)们就会知道，周围一(yī)定(dìng)有未知的(de)天体通过引力在摄动(dòng)它的轨道。比如在1846年，奥(ào)本勒维耶就通(tōng)过(guò)天(tiān)王(wáng)星运行轨道(dào)的(de)异常，推算并且发现了海王(wáng)星的存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王(wáng)星(xīng)的(de)发现都是(shì)应用万有引力定律所取得重(zhòng)大(dà)天文成就的(de)例子(zi)。但是这些发(fā)现(xiàn)都是(shì)在恒星系统的尺度当中，可当我们上(shàng)升到星系或者是(shì)星团的尺度(dù)，事情就开(kāi)始变得(dé)诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基(jī)正(zhèng)在研究(jiū)和测量后发星(xīng)系(xì)团的质(zhì)量。这是一个由数(shù)千(qiān)个(gè)星系所组成(chéng)的巨大(dà)星系团，这(zhè)些星系被引(yǐn)力束(shù)缚在一(yī)起(qǐ)。测量星(xīng)系团的质量一般会使用到两种方法，当两种方法结果一致(zhì)，就(jiù)可以确定其质量的范围。

第一种是获得(dé)其"光(guāng)度学的(de)质(zhì)量"，需(xū)要的数据是测量各个(gè)星(xīng)系的光度。

第二种是动力学质量(liàng)的计算，是利用光谱红移测量星(xīng)系团中的(de)各个(gè)星(xīng)系相对于星系团的运动速度。当(dāng)测量结果出来之后，兹威(wēi)基彻底(dǐ)懵了，“动力(lì)学质量”竟然是“光度(dù)学质量(liàng)”的400倍(bèi)。这意味着，后发座(zuò)星系团(tuán)有99%的质量消失了，或(huò)者说(shuō)这99%的质(zhì)量并不以可(kě)见光的形式(shì)所存在，我(wǒ)们无法看(kàn)到。最诡异的(de)是，在测量速(sù)度(dù)的过(guò)程中，兹威(wēi)基发(fā)现星系(xì)团中很多星系(xì)的速度(dù)比理(lǐ)论上要快得多，按照(zhào)牛顿(dùn)的运(yùn)动学定律(lǜ)，仅靠这(zhè)些(xiē)可见星(xīng)系的(de)质量所产(chǎn)生的引力是无法将它们束缚在星系(xì)团内(nèi)的(de)，它们(men)早就应该被抛出星系(xì)团之外了，除非有(yǒu)一(yī)种神秘的力量在起作用，这(zhè)种力量来源(yuán)于(yú)某种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹维基提出了这样部分不(bù)可见的暗(àn)质，它不发散光、吸光、反射光，但是(shì)它们却(què)占据着宇(yǔ)宙中绝大部分的(de)质量。只是(shì)当(dāng)时的人们对这(zhè)样的一种说法不屑(xiè)一顾。

直到(dào)40年之后，“暗(àn)物质(zhì)”这个词才(cái)再一次出现。天文学家维拉(lā)鲁(lǔ)宾和(hé)肯特福特在观测仙(xiān)女(nǚ)座(zuò)星(xīng)系中的恒星运动。理论上来说，距(jù)离中心越远的恒星在其轨道上的运行速度就(jiù)会越(yuè)慢。但是他们观(guān)测的结(jié)果却让人感到不可(kě)思议。

随着(zhe)与中心(xīn)距离(lí)的增加，恒(héng)星的旋转速度几乎(hū)保持不变。可是根据牛顿(dùn)的万有引力定律，在(zài)星(xīng)系当中如(rú)果没(méi)有足够大的质量来吸(xī)引它们，这些外(wài)围的恒星(xīng)早就被甩(shuǎi)到(dào)宇宙当中了。基(jī)于这种现象，科学家们(men)会(huì)使用一种相对标准的方法来解释暗物质的存在，这种方法就是测量星系当中气(qì)体在X轴上距离星系中心的距离(lí)，以及在Y轴上(shàng)气体的旋(xuán)转速度。如果出现(xiàn)异常的(de)结果，就认(rèn)为是由暗物(wù)质(zhì)的力量进入其(qí)中。

于是科学(xué)家们(men)通过(guò)射电(diàn)望(wàng)远镜测量了(le)距离(lí)星系中心更远距离的氢(qīng)元素(sù)，发(fā)现它们的旋转速度并(bìng)不符(fú)合牛顿的力学定律(lǜ)。我(wǒ)们(men)的太阳系也(yě)不例外(wài)，太(tài)阳系位于银河系(xì)的第三悬臂(bì)之(zhī)上，距(jù)离银河系中心2.6万光年，根(gēn)据万有(yǒu)引力(lì)定律进行计(jì)算(suàn)，太(tài)阳(yáng)系的(de)运行速度应(yīng)该是(shì)160千米(mǐ)/秒，但实际上，太(tài)阳(yáng)系(xì)正在以220千米/秒的速(sù)度围绕银河系旋(xuán)转，这(zhè)个(gè)实际速(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(yuán)因很可能就是存在着(zhe)一(yī)种我(wǒ)们看不到的物(wù)质，是(shì)这些暗物(wù)质的引力效(xiào)应将星系聚(jù)集(jí)在了一(yī)起。

也是从这时开始，越来越多的研究人员开(kāi)始(shǐ)相信(xìn)暗物质的(de)存在。科学家(jiā)根据星系外恒星轨道的速度，估算在(zài)星系当(dāng)中暗物质的(de)质量占整个星(xīng)系质(zhì)量的(de)85%。但是(shì)，暗物质(zhì)并不是唯(wéi)一可以(yǐ)解释这个现象的原(yuán)因。在(zài)一项(xiàng)新的研究当中，科学(xué)家们(men)发现，几乎没有(yǒu)引力效应的遥(yáo)远恒星之(zhī)间，也会(huì)出(chū)现速度上的微小差异。另外，天(tiān)文学家还(hái)发现了一个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地球大约2.5亿光年(nián)，大小和(hé)银河(hé)系不多，但是星系当(dāng)中存在的恒(héng)星(xīng)数量却只有银(yín)河系(xì)的千分之一。

所以在理论上(shàng)，该星系必须(xū)存在暗物质，否则就会分(fēn)崩离析。但是科学家们使用龙钟是什么意思有什么表达效果，双袖龙钟的龙钟是什么意思最(zuì)先进的望(wàng)远镜对其进行(xíng)了40个小时的详细测量之后，发现星系(xì)中(zhōng)的恒星运(yùn)动(dòng)是可以用正(zhèng)常的物质和(hé)力学定律(lǜ)来解释(shì)的。那么又有人提出(chū)，也许该星系(xì)的暗物质，已(yǐ)经被附(fù)近的(de)另一个大星系剥离了。奇怪的是(shì)，它的附近没(méi)有(yǒu)任(rèn)何星系存在。造(zào)成这些现象的除了暗物质的假说之外，另一种可(kě)能就是人(rén)类对引力(lì)的理解还不(bù)够全面，引力很可能(néng)在不同(tóng)尺(chǐ)度空间中的工作方式(shì)是不同的(de)，这意(yì)味着在(zài)行星系尺度中的天体(tǐ)会沿着它们的(de)轨道(dào)，按照我们所理解的(de)方式运(yùn)动(dòng)。但是上(shàng)升到星系和星团的尺度，引力之间的相互作用则是不同的方式。对于在星系团(tuán)之间的(de)相互作(zuò)用，科(kē)学家还引入了外部场效(xiào)应的概念，指的是在数(shù)百万光年的规模上，巨大(dà)的质量之间会(huì)产生对彼此特(tè)殊的效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德(dé)理论成(chéng)立，这(zhè)意味(wèi)着(zhe)我们需(xū)要对现在的物(wù)理定律进行修正，这(zhè)些发现也让很多人认为暗物质假说(shuō)理论就此终结。但是在宇(yǔ)宙当(dāng)中还有关(guān)于暗物质存在的其他(tā)的理论证据，这些理论证(zhèng)据(jù)是蒙德理论所没法解(jiě)释(shì)的(de)“引(yǐn)力(lì)透镜”。

径(jìng)向距(jù)离为37亿光年的(de)子弹星系团，由两个(gè)碰撞的(de)星系团(tuán)所组成，类(lèi)似这(zhè)样的(de)星团，它们(men)大部(bù)分(fēn)的普通(tōng)质量(liàng)都在(zài)星系的气体当中。当(dāng)星(xīng)团以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞的时候，星(xīng)际气体的相(xiāng)互作用(yòng)就会导致温度的急剧升高，速度大幅降低。所以在(zài)理论(lùn)上(shàng)，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团大部分(fēn)的质(zhì)量将位(wèi)于所有这(zhè)些气(qì)体所(suǒ)在的中间(jiān)区域(yù)。那么我们通过什(shén)么来验证它的(de)质量(liàng)区域到底是不是集中在中间呢？前不(bù)久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远镜(jìng)传回了(le)宇宙当(dāng)中第一(yī)张(zhāng)全彩的高清照片，在照(zhào)片中我们可(kě)以明显地看到很多星系似(shì)乎(hū)被拉伸产生(shēng)了巨大的形变(biàn)。其实这(zhè)些星系本身(shēn)并不是(shì)真的被扭(niǔ)曲(qū)了(le)，也(yě)不是(shì)韦伯望远镜出了什(shén)么问题，而(ér)是这(zhè)样极遥远(yuǎn)的(de)天体和我们地球上的观测者之间。被一个(gè)质量超级巨大的天体(tǐ)遮挡，这个超大质量的东西的引力，会使身后更遥远星系的光都发生(shēng)了扭曲。这个现象就是引(yǐn)力透镜效应(yīng)。这个巨大(dà)的天体可能是超大质(zhì)量的(de)黑洞或者(zhě)是暗物质(zhì)。

所以当人们对子弹(dàn)星(xīng)系团观测的时(shí)候，发现它的(de)大(dà)质(zhì)量区域并不是在中间，而(ér)是在两侧。所以最好的解释方(fāng)法就是当星团发生全部的碰(pèng)撞(zhuàng)时(shí)，可被观测到的质量气体(tǐ)被卡在了中间，暗物质则直接通过(guò)了这个区域，并(bìng)在两(liǎng)边形成(chéng)了引力(lì)透镜。对子弹星(xīng)系团的(de)引力透镜研究也被(bèi)认为是暗物质存在(zài)的迄今为止最好的理论证据。

除此(cǐ)之(zhī)外，还有来自(zì)宇宙当中最古老的(de)光。从宇宙(zhòu)大爆炸开始(shǐ)，38万年(nián)之后，可见光终于(yú)可以畅通无阻地穿(chuān)越在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这(zhè)些光在宇(yǔ)宙空间背(bèi)景(jǐng)上留下了各相同性的(de)微波辐射。其中红色(sè)的部分表示温(wēn)度较高的区域，蓝色则(zé)表示相对较(jiào)冷(lěng)的区域，但实际上它们之间的温差只(zhǐ)有万(wàn)分之一。

科学(xué)家们通过对前景背景分离后的二值图像进行连通域提取(qǔ)和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗物(wù)质(zhì)，图(tú)形看起来不应该是这样的，而随(suí)着暗物质(zhì)的增加，一些峰值的(de)幅(fú)度会减(jiǎn)小，才变(biàn)得看起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波背景辐射的测量值，我们需要的暗(àn)物质大约(yuē)是普通物(wù)质的5倍(bèi)。这个数字(zì)与解释(shì)星系当中(zhōng)恒(héng)星运动所需要的暗物质比例是一(yī)致的。这(zhè)就意味着。

用了(le)一个简单的(de)理论(lùn)框架(jià)，就(jiù)很(hěn)好(hǎo)地解释(shì)了很多不同(tóng)的(de)观测结(jié)果(guǒ)。而(ér)暗物(wù)质(zhì)的本(běn)质就是(shì)宇宙当中存(cún)在着(zhe)某(mǒu)种类型的粒子，它们不参与任(rèn)何(hé)其他(tā)的电磁作用，只通(tōng)过引(yǐn)力(lì)来相互作用。所以如果能够找到(dào)这种粒(lì)子的存在(zài)，就相当(dāng)于找到了暗物质(zhì)存在的(de)实际证据。这种粒子(zi)到(dào)底是什(shén)么？科学家们已经提出(chū)了数十种的假想目标，而(ér)要寻找这(zhè)些不同的(de)目(mù)标粒子所(suǒ)需要的实验方式也不(bù)相(xiāng)同(tóng)。在过去的几十年当中，人类为了寻找(zhǎo)这些看不见、摸(mō)不到(dào)，几乎不会(huì)与常规物质(zhì)相(xiāng)互作用的“暗物质”，科学家们已经进行了(le)超过50次的实验，却(què)没有任何实质性(xìng)的(de)发现，除了一(yī)个地方，意大利的格兰萨索山，隶(lì)属于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山下1400米处的(de)地(dì)下矿井当中，藏着地球上最大的(de)地(dì)学实(shí)验室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高的探(tàn)测(cè)器，一直致(zhì)力于寻(xún)找暗(àn)物(wù)质粒子的周(zhōu)期性(xìng)震荡。

自1997年以来(lái)，这里的科学家声称观测到了某种信号。经(jīng)过了20多年的(de)数据收集，人们(men)发现了一个有趣的事情。探测率会在每(měi)年的6月(yuè)份达到峰值(zhí)，然(rán)后龙钟是什么意思有什么表达效果，双袖龙钟的龙钟是什么意思color: #ff0000; line-height: 24px;'>龙钟是什么意思有什么表达效果，双袖龙钟的龙钟是什么意思在11月(yuè)降到最低，而且在20年当(dāng)中每年(nián)都是一样。一些科(kē)学家认为这可能是人类发现暗(àn)物质的第(dì)一个直接证(zhèng)据(jù)。

但(dàn)是为什么暗物(wù)质会产生(shēng)周(zhōu)期性的年度信号呢？刚(gāng)才我们讲(jiǎng)了太(tài)阳系(xì)正(zhèng)在以220公里/秒的速度围绕着银河(hé)系进行移(yí)动，那么如果(guǒ)暗物质存在宇宙当中(zhōng)，这意味着(zhe)我们也在以这样的速度在(zài)穿越着(zhe)暗物(wù)质流(liú)，这个(gè)过程中会(huì)产生(shēng)相应(yīng)的振(zhèn)荡(dàng)，同时地球又以30公(gōng)里(lǐ)/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有半年的时间，地球围绕太阳的方向与太阳环(huán)绕银河系的方向(xiàng)是一致的(de)，而另外半(bàn)年则与之相反(fǎn)。

而在6月份的(de)时候，地(dì)球与(yǔ)太阳的方向正好达到完全一致，这是理(lǐ)论上(shàng)地球穿越暗物(wù)质(zhì)流最快(kuài)的时段。而在(zài)11月(yuè)份，又(yòu)恰(qià)好达到了(le)最慢值。尽管在实际的情况中，太(tài)阳(yáng)系相对银河系的平面(miàn)呈(chéng)现了60度的(de)倾(qīng)斜，但是这并不影响(xiǎng)这(zhè)个(gè)理论(lùn)的有效性(xìng)。

因此科学家(jiā)认为这可以用来解释，研究人员(yuán)们所(suǒ)观测(cè)到的周期性(xìng)信号(hào)。当然也可能有其(qí)他的情况(kuàng)，造成这种(zhǒng)年度周期(qī)信号的(de)差异也可能是温度、湿(shī)度(dù)、土壤中(zhōng)的水(shuǐ)分、高山上的(de)积雪(xuě)，甚至(zhì)连意(yì)大利游客的数量也符合这(zhè)个周期的(de)规律。

所以，科(kē)学(xué)家(jiā)们(men)又在(zài)南半(bàn)球建立了一个几乎(hū)相同的实验(yàn)室，这里的(de)季(jì)节与(yǔ)之前的实验室正好相反，而(ér)在(zài)这里，地球穿过暗物质流的运动特征和第(dì)一个实(shí)验(yàn)室是一样(yàng)的(de)。

因此，如果在这里可以得(dé)到相同的信号(hào)，就可以(yǐ)成(chéng)为暗(àn)物质(zhì)所存在的非常有力的证(zhèng)据了(le)。但是由于(yú)这个实验室刚刚建成(chéng)不久，所(suǒ)以截至目前(qián)还无法(fǎ)提供相应的数(shù)据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的(de)望远镜，这(zhè)台太空(kōng)望远镜叫做“南希格雷斯罗(luó)曼(màn)”，它的主(zhǔ)镜(jìng)大小跟哈勃(bó)望(wàng)远(yuǎn)镜相同，但它的宽视场仪(yí)器提供(gōng)的视野是哈勃红外仪(yí)器(qì)的100倍(bèi)。南希格雷(léi)斯罗曼太空望远镜其中一个关键的用(yòng)途就是探索暗物质背后的奥秘(mì)，对(duì)于探(tàn)测的结(jié)果，我们只能拭目以待了。费米实验室粒子天(tiān)体物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗物(wù)质存(cún)在，它们极有可能拥有(yǒu)另一(yī)种神秘的(de)效(xiào)应(yīng)，这种(zhǒng)暗物质效应，会支(zhī)持宇宙当中生命(mìng)的诞生，或者说是生(shēng)命进化(huà)的一(yī)个重(zhòng)要(yào)因素。

如果这一(yī)理论得到进一步的(de)证实，那么遍布(bù)宇宙当中的暗物质会不会(huì)意(yì)味(wèi)着人类(lèi)并不孤(gū)单呢？或许在宇宙当中某个角落的(de)行星上，暗物质(zhì)正在通过这样的(de)效应创造生命。当然，这些推论(lùn)的大前(qián)提是要先找到暗物(wù)质(zhì)存(cún)在(zài)的(de)实际(jì)证据(jù)。那么小伙(huǒ)伴(bàn)们，你们觉得(dé)暗物质到(dào)底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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