宇宙是“人为制造(zào)”的？为何(hé)会存在(zài)科(kē)学无(wú)法解释(shì)的(de)“暗物(wù)质(zhì)”？暗(àn)物质又究竟是什么？人类为了(le)寻找暗物质存(cún)在(zài)的证据(jù)，科学家们在过去(qù)的(de)几十年当中进(jìn)行(xíng)了超过50次的长(zhǎng)期实验(yàn)，但是却(què)没有发现任何的有效证据。除了(le)一个地方(fāng)，在(zài)1687年出(chū)版的自然哲学数学原理一书中，埃(āi)萨克牛顿发(fā)表(biǎo)了万有引(yǐn)力定律，它揭示(shì)了(le)宇宙中天(tiān)体(tǐ)运动的规律(lǜ)。往(wǎng)后的几百年来，当天文学(xué)家们发现某些(xiē)天体(tǐ)运行轨道出现异常，不(bù)符合万有引力定律的时候，他们就会知(zhī)道(dào)，周围一定有未知的天体通过引力在摄(shè)动它的轨道(dào)。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶(yé)就(jiù)通过天王星运行轨道的异常，推算并且发现了(le)海(hǎi)王星的存在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发现都是应(yīng)用万有引力定律所取(qǔ)得(dé)重大天(tiān)文成就的例子。但(dàn)是这些发现都(dōu)是在恒星(xīng)系统的尺度(dù)当中，可当我们上升到星系或者是星团的尺度，事情就(jiù)开(kāi)始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的(de)物(wù)理学家弗里茨兹威(wēi)基正在(zài)研究和测量后发星系团的质量。这是一个由数千个(gè)星(xīng)系(xì)所组成(chéng)的(de)巨大星系团，这些星系被引力束缚在一(yī)起。测(cè)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，就可以确定其质量(liàng)的范(fàn)围。

第(dì)一种(zhǒng)是获(huò)得其"光度学的质(zhì)量"，需要的数据是测量各个星系(xì)的光度。

第二种是(shì)动力学质量的计(jì)算，是(shì)利用光谱红移测量(liàng)星系团(tuán)中的各个星系相(xiāng)对于星系团的运动速度。当测(cè)量结果出(chū)来之后，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动(dòng)力学质(zhì)量”竟(jìng)然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后(hòu)发座(zuò)星系团有99%的质量消失了，或者(zhě)说这99%的质量并不以可见光的形式所(suǒ)存在，我们无法(fǎ)看(kàn)到。最诡异的是，在(zài)测(cè)量速度的过程中，兹威基发现(xiàn)星(xīng)系团中很多星系的速度比理论上要(yào)快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠(kào)这(zhè)些可(kě)见星系的质量所产生的引(yǐn)力(lì)是无(wú)法将它们束(shù)缚在星系团内(nèi)的(de)，它们早(zǎo)就(jiù)应该被抛(pāo)出星系团之外了，除非有一种神秘的力量在起作用，这种力量来(lái)源(yuán)于某种隐(yǐn)形的(de)物质。

据此，兹(zī)维基(jī)提出(chū)了这样部分不(bù)可见的暗(àn)质，它不发(fā)散(sàn)光、吸光、反射光，但是它们却占据(jù)着(zhe)宇(yǔ)宙中绝(jué)大(dà)部分的质量。只(zhǐ)是(shì)当(dāng)时的人们对这(zhè)样(yàng)的(de)一种说法不(bù)屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次(cì)出现。天(tiān)文学家维拉鲁宾和(hé)肯(kěn)特(tè)福特在观(guān)测仙女(nǚ)座星(xīng)系中的恒(héng)星(xīng)运(yùn)动。理(lǐ)论上来说，距离中(zhōng)心(xīn)越远的恒星在其轨道上的运行速度就会越慢。但是(shì)他们观测(cè)的结果却让人感(gǎn)到不可思议。

随着与中心距(jù)离的(de)增加，恒(héng)星的旋转速度(dù)几乎保持(chí)不变。可是根(gēn)据牛顿的万(wàn)有引力定(dìng)律，在星系(xì)当(dāng)中如果没有足够大(dà)的质量(liàng)来吸引它们(men)，这些(xiē)外围的恒星早就被(bèi)甩到宇(yǔ)宙当中了。基(jī)于(yú)这种现象，科学家们(men)会使用一(yī)种相对(duì)标准的方(fāng)法来解(jiě)释暗物质(zhì)的存在，这种方法就是测量(liàng)星系当中气体在(zài)X轴上距离星系中心(xīn)的(de)距(jù)离，以(yǐ)及在(zài)Y轴上气体(tǐ)的旋转速度。如果出现异常的结果，就认(rèn)为是由暗物质(zhì)的力量进入其中。

于(yú)是(shì)科学家们(men)通过(guò)射电望(wàng)远镜(jìng)测(cè)量了距(jù)离星系(xì)中心(xī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n)更远距(jù)离的氢元素，发(fā)现它们(men)的旋转速(sù)度(dù)并不符(fú)合(hé)牛顿的力学(xué)定律。我们的太阳(yáng)系也不例外，太(tài)阳系位于银(yín)河系的第三悬臂(bì)之上(shàng)，距离银(yín)河系(xì)中(zhōng)心(xīn)2.6万光年，根(gēn)据(jù)万有引力(lì)定律进行计算(suàn)，太(tài)阳(yáng)系的(de)运行速(sù)度应该是(shì)160千(qiān)米/秒，但实际上，太阳(yáng)系正在以220千米/秒的速度围绕银(yín)河系(xì)旋转，这(zhè)个(gè)实际速(sù)度远远大于理论(lùn)速度(dù)，那么产生以上这种(zhǒng)向(xiàng)心加(jiā)速度的原因很可能就是存在(zài)着一(yī)种我们看(kàn)不到的物质，是这些(xiē)暗物质的引力效应将星(xīng)系聚集在了一起。

也是(shì)从(cóng)这时开(kāi)始，越(yuè)来越多的(de)研究人员开(kāi)始(shǐ)相(xiāng)信暗物质(zhì)的存在。科学(xué)家根据星系外恒(héng)星轨道的速度，估算在星系(xì)当中暗物质的质(zhì)量占整(zhěng)个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释这(zhè)个现象(xiàng)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的(de)原因。在一项新的研究当中，科(kē)学家(jiā)们发现，几乎没(méi)有引力效应的遥远恒(héng)星之间，也会出现速(sù)度上的微(wēi)小差异。另(lìng)外(wài)，天(tiān)文学家还发(fā)现(xiàn)了(le)一个(gè)反常的星系(xì)，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距(jù)离地球大(dà)约2.5亿光年，大(dà)小和银河(hé)系不多(duō)，但是星系当中存在的恒星数量却只有银河(hé)系的千(qiān)分之一。

所以(yǐ)在理论上，该星系(xì)必须存在(zài)暗物质(zhì)，否则就会分崩(bēng)离析。但是科学家们使用最先进的望远镜对其进行(xíng)了(le)40个小时的详细测(cè)量之(zhī)后，发(fā)现星系中(zhōng)的恒星运(yùn)动是(shì)可(kě)以用正(zhèng)常(cháng)的物(wù)质和力学定(dìng)律来解(jiě)释的。那(nà)么又有(yǒu)人提出，也许该(gāi)星系的暗物质，已经(jīng)被附近(jìn)的另一个(gè)大星(xīng)系(xì)剥离了(le)。奇怪(guài)的是，它的(de)附近没有任何星系存在。造成这些现象的除了暗物质的假说之外，另一种可能就是人(rén)类对引力的理解还(hái)不(bù)够全面(miàn)，引力很可(kě)能(néng)在不同尺度(dù)空(kōng)间中的工作方(fāng)式是不同的，这意(yì)味(wèi)着在行星系(xì)尺度中(zhōng)的天体会沿着它们的轨道，按照我们所(suǒ)理(lǐ)解的方(fāng)式运(yùn)动。但是(shì)上(shàng)升(shēng)到星系和(hé)星团的尺度，引力之间(jiān)的相互作(zuò)用则是不同的方式。对于在星系团(tuán)之间的相互作用，科学家(jiā)还引入了外(wài)部场效应(yīng)的概念，指(zhǐ)的是在数百万(wàn)光年的规模上(shàng)，巨(jù)大的(de)质量(liàng)之间会产生(shēng)对彼此特殊的效(xiào)果(guǒ)，这个(gè)理论叫(jiào)做MOND蒙(méng)德(dé)理论。如果MOND蒙德理论成(chéng)立，这(zhè)意味着我们需要对现在的物(wù)理定律进行修正，这些发现也(yě)让很多(duō)人认为暗物(wù)质(zhì)假说理论就此终结(jié)。但(dàn)是在宇宙(zhòu)当中(zhōng)还有(yǒu)关于暗(àn)物(wù)质(zhì)存(cún)在的其(qí)他的(de)理(lǐ)论证据，这(zhè)些理论(lùn)证据是(shì)蒙(méng)德理论(lùn)所没法解(jiě)释(shì)的“引力透(tòu)镜(jìng)”。

径向距离(lí)为37亿(yì)光年的子弹(dàn)星系团，由两个碰撞的(de)星系团所组(zǔ)成，类似这样的星团(tuán)，它们大部(bù)分的普通质量都(dōu)在星系(xì)的气体当中。当星团(tuán)以1000万公里(lǐ)/小(xiǎo)时发生碰撞(zhuàng)的时候，星际气体(tǐ)的(de)相互作用就会导致温度的急(jí)剧升高，速度大(dà)幅降低。所以(yǐ)在理论上(shàng)，在碰撞之后，子(zi)弹星系团大部分(fēn)的质量将(jiāng)位于所有这些气体所(suǒ)在的中(zhōng)间(jiān)区(qū)域。那(nà)么我们通(tōng)过什么来验证它(tā)的质量区(qū)域到底是不(bù)是(shì)集(jí)中在中间(jiān)呢？前不久，詹姆斯韦伯太(tài)空望远(yuǎn)镜传回了宇(yǔ)宙(zhòu)当中第一张全(quán)彩的高清照片，在(zài)照片中我们可以明显地看(kàn)到很多星系似乎被拉伸(shēn)产生(shēng)了(le)巨大(dà)的形变。其实这(zhè)些星系本身并不是真(zhēn)的(de)被(bèi)扭曲了(le)，也不(bù)是韦(wéi)伯望(wàng)远镜出了(le)什么问(wèn)题，而是这样极遥(yáo)远的天体和我们地球上的(de)观(guān)测者之(zhī)间。被一(yī)个质量超(chāo)级(jí)巨大的天(tiān)体遮(zhē)挡(dǎng)，这个超大质量(liàng)的东(dōng)西的引力，会(huì)使身(shēn)后更遥远星系的光(guāng)都发生了(le)扭(niǔ)曲。这个现象就是引力透镜效应。这个巨大的天(tiān)体可(kě)能是超(chāo)大(dà)质(zhì)量的(de)黑洞或者是暗物(wù)质。

所以当人们(men)对子弹星系(xì)团观测的时候，发现(xiàn)它(tā)的大质量区域并不(bù)是在中(zhōng)间，而是在两侧。所以最好的解释方法(fǎ)就是当星团发(fā)生全部(bù)的(de)碰撞时，可(kě)被观测到的质量气体(tǐ)被卡在了中间(jiān)，暗(àn)物质则直接通过了这个区(qū)域(yù)，并在两(liǎng)边形成了引力透(tòu)镜。对子弹(dàn)星系团的引力(lì)透镜研究也(yě)被认为是暗物质存在(zài)的(de)迄今(jīn)为止最(zuì)好的理论证据。

除此之外，还(hái)有来(lái)自宇宙当(dāng)中最古老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万年之后，可(kě)见(jiàn)光终于(yú)可以畅通无阻(zǔ)地(dì)穿越在宇宙当中了(le)。经过了(le)130多(duō)亿年之后，这些光在宇宙空间背景上留下了各相同性的微(wēi)波辐射。其中红色的(de)部分表示(shì)温(wēn)度较高(gāo)的区域，蓝(lán)色(sè)则表示(shì)相对较冷的区域，但(dàn)实际上它们之(zhī)间的温(wēn)差只(zhǐ)有万分(fēn)之一。

科学家们通过对前景(jǐng)背景分离后(hòu)的二值图像进行连(lián)通域提取和标(biāo)记之后(hòu)发现，如果宇(yǔ)宙当中没有暗物质，图形(xíng)看起来不应该是这样的(de)，而随着暗(àn)物质的增加，一些峰值的幅度会减小，才变(biàn)得(dé)看起来“和谐(xié)”。为了匹配(pèi)宇(yǔ)宙微波背(bèi)景辐(fú)射的(de)测量值(zhí)，我们需要(yào)的暗物质(zhì)大约是普(pǔ)通(tōng)物质(zhì)的(de)5倍。这个数(shù)字与解释星(xīng)系(xì)当中恒星运动(dòng)所需要的暗物质比例(lì)是一(yī)致(zhì)的。这就意味着。

用了一个简单的理论框架，就(jiù)很好地解(jiě)释了很多不同(tóng)的观测结果。而暗物质(zhì)的本质就(jiù)是宇宙当中(zhōng)存在着某(mǒu)种类型的粒子(zi)，它们(men)不(bù)参与任(rèn)何(hé)其他的电(diàn)磁作用(yòng)，只通过引力来(lái)相互(hù)作用(yòng)。所以(yǐ)如果能够找到这种粒子(zi)的存在，就相当于找到了(le)暗(àn)物质存在的(de)实(shí)际(jì)证据。这种粒子到(dào)底是(shì)什么？科学家们已经提出了数十种的假想(xiǎng)目标，而要寻找(zhǎo)这(zhè)些(xiē)不同的目标粒子所需要的实验方(fāng)式也不相同。在(zài)过(guò)去(qù)的(de)几十年当中，人类为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会与常规物质相互作(zuò)用的“暗物(wù)质”，科学家们已(yǐ)经进行了超(chāo)过50次(cì)的实验(yàn)，却没有任何实质性的发现，除(chú)了一个(gè)地方，意大(dà)利(lì)的格兰(lán)萨索山(shān)，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山下1400米处的(de)地下矿(kuàng)井当中(zhōng)，藏(cáng)着(zhe)地球上最大的地(dì)学实验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼(lóu)高的(de)探测(cè)器，一(yī)直致力(lì)于寻(xún)找暗物(wù)质粒子的周期性震荡(dàng)。

自1997年以来，这里的(de)科(kē)学家声称观测(cè)到了某种信号。经过了20多年的数据收集，人们发(fā)现了(le)一个有趣的事情。探(tàn)测率会在(zài)每年(nián)的6月份达(dá)到峰值，然后在11月(yuè)降(jiàng)到最低，而且在20年当中每年都是一样(yàng)。一些(xiē)科学家(jiā)认为这(zhè)可能是人类发现(xiàn)暗(àn)物质的第一个直接证据。

但是为(wèi)什么(me)暗物质(zhì)会产生(shēng)周期性的年(nián)度信号(hào)呢？刚才(cái)我们(men)讲了太阳系正在以220公(gōng)里/秒的速度(dù)围(wéi)绕着(zhe)银(yín)河系进(jìn)行(xíng)移动，那(nà)么(me)如果(guǒ)暗物(wù)质(zhì)存在(zài)宇宙当中，这意味着我们(men)也(yě)在以这样的(de)速度在(zài)穿越(yuè)着暗物质流，这(zhè)个过程中会(huì)产生相应的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围(wéi)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(yáng)环(huán)绕银河(hé)系的方向是一致的，而另(lìng)外半(bàn)年则(zé)与(yǔ)之(zhī)相反。

而在6月份的时(shí)候，地球与太阳(yáng)的方(fāng)向正好达到(dào)完(wán)全一致，这是理论上(shàng)地球穿(chuān)越暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰(qià)好达(dá)到了最慢值。尽管在(zài)实际的情况中，太阳(yáng)系相(xiāng)对(duì)银河(hé)系(xì)的平面呈(chéng)现了60度的倾斜，但是这并不影响这(zhè)个(gè)理(lǐ)论的有效性。

因此(cǐ)科(kē)学家(jiā)认为(wèi)这可以用来解释，研究(jiū)人员(yuán)们(men)所观测到(dào)的周(zhōu)期性信号。当然也可能有其他的情况，造成这种年度周期信号的差异也可(kě)能是(shì)温度(dù)、湿度(dù)、土(tǔ)壤中的(de)水分(fēn)、高山上的(de)积雪(xuě)，甚至连意大(dà)利(lì)游客的数量(liàng)也符合(hé)这(zhè)个(gè)周(zhōu)期的规律。

所以，科学家们又在南半球(qiú)建(jiàn)立了一个几乎相同的实验室，这里的季节与(yǔ)之前的实验室正(zhèng)好相(xiāng)反，而在这里，地(dì)球穿(chuān)过暗物质(zhì)流(liú)的(de)运动(dòng)特征和第(dì)一(yī)个(gè)实验室是一样的。

因此，如果(guǒ)在这里可以得到相同的(de)信号，就可以成为暗物质所存在的非常有力(lì)的证据了。但是(shì)由于这(zhè)个实验室刚刚(gāng)建成不久，所以截至目前还无法提(tí)供相应的数据支持。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(gé)雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃(bó)望远镜相同，但(dàn)它的宽视(shì)场(chǎng)仪器提供(gōng)的视野是哈勃(bó)红外仪器的100倍。南(nán)希格雷斯(sī)罗(luó)曼太(tài)空望(wàng)远镜其中一个关(guān)键的用途就是(shì)探索暗物质背(bèi)后的奥秘，对(duì)于探(tàn)测的(de)结果，我们只能拭目以待了。费米实(shí)验室粒子(zi)天(tiān)体物理中心(xīn)的科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特(tè)芬研究发现，如(rú)果暗(àn)物质存在，它(tā)们极有(yǒu)可能拥有另一种神秘的效应，这种暗(àn)物质效应，会支持宇(yǔ)宙当中生命的诞生，或者(zhě)说是生(shēng)命进化(huà)的一个重要因素(sù)。

如果这一理论(lùn)得到进(jìn)一步(bù)的证实，那么遍布宇(yǔ)宙当中的(de)暗物质会不会意味着人类并(bìng)不(bù)孤单呢？或许在宇宙当中某个(gè)角落的行星上(shàng)，暗物质(zhì)正(zhèng)在通过(guò)这样的(de)效应创造生命(mìng)。当然，这(zhè)些(xiē)推论的大前(qián)提是要先找到暗物质存(cún)在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢(huān)请(qǐng)点(diǎn)赞，你的支持是我更新的(de)动力！

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