宇宙是“人为(wèi)制造”的(de)？为何会存在科学无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类(lèi)为(wèi)了寻(xún)找暗(àn)物质存在的(de)证据(jù)，科学家们在过去的(de)几(jǐ)十年当中进行了(le)超过50次的长期实验，但(dàn)是却没有发现任何的有效证据。除了一个地(dì)方，在(zài)1687年出版的自然(rán)哲(zhé)学数学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定(dìng)律，它揭示了宇宙中天体(tǐ)运动的规(guī)律。往后的几百年来，当(dāng)天文学家(jiā)们发现某些天体运(yùn)行轨道出现异常(cháng)，不(bù)符(fú)合万(wàn)有(yǒu)引力定律(lǜ)的时候，他们(men)就会(huì)知道，周围一定有未(wèi)知(zhī)的天体(tǐ)通过引(yǐn)力(lì)在摄动它(tā)的(de)轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过(guò)天王星运行轨(guǐ)道的(de)异常，推(tuī)算并且(qiě)发现了海王星(xīng)的存在(zài)。另(lìng)外，哈雷彗星(xīng)、冥(míng)王星的发现(xiàn)都是应用万(wàn)有引力定律所取得重大天(tiān)文成就的例子。但是这些发现(xiàn)都是在恒(héng)星系统的尺度当中，可(kě)当我们上(shàng)升到星系或(huò)者是星团的尺度，事情就(jiù)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系团的质量。这是一个由(yóu)数千(qiān)个星系所组成的(de)巨大星系团(tuán)，这些(xiē)星系被引力束缚在一起。测量星系团的质量(liàng)一般会使用(yòng)到两种方法，当两种方(fāng)法结果一致(zhì)，就可(kě)以确定其质量的范围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需要的数据是测量各(gè)个星系的光度。

第二种是动力学质量的(de)计算，是利用(yòng)光(guāng)谱红移测量星系团中(zhōng)的各个星(xīng)系相对于星(xīng)系团的运(yùn)动速度。当(dāng)测量结果出来(lái)之后，兹威(wēi)基彻(chè)底懵了，“动力学质(zhì)量(liàng)”竟(jìng)然(rán)是“光度学质量”的(de)400倍。这意味着，后发座(zuò)星系团有99%的质量(liàng)消(xiāo)失了，或者(zhě)说这99%的(de)质量并不以可(kě)见光(guāng)的形(xíng)式所(suǒ)存在，我们无法看到。最诡异的是，在测量速(sù)度(dù)的过程中(zhōng)，兹威基(jī)发现星系团(tuán)中很(hěn)多星系(xì)的速度比理论上(shàng)要快得多，按照牛顿的运动(dòng)学定律(lǜ)，仅靠这些可见星(xīng)系的质量所产(chǎn)生的(de)引力是(shì)无法将它们(men)束缚(fù)在星系团内(nèi)的(de)，它(tā)们早就应该被(bèi)抛出(chū)星(xīng)系团之外了，除非有一(yī)种神秘(mì)的(de)力量在起作用，这种(zhǒng)力量来源于某种隐(yǐn)形(xíng)的(de)物质。

据此，兹(zī)维基提出了这(zhè)样部分不可见的暗(àn)质(zhì)，它(tā)不(bù)发散光、吸光(guāng)、反射(shè)光(guāng)，但(dàn)是(shì)它(tā)们却占(zhàn)据着宇宙(zhòu)中绝大(dà)部(bù)分(fēn)的(de)质(zhì)量(liàng)。只(zhǐ)是当时的人们对这样的一种说法(fǎ)不屑一顾。

直到40年(nián)之(zhī)后，“暗物质”这(zhè)个词才再(zài)一(yī)次出现。天文学家维拉鲁宾(bīn)和(hé)肯特(tè)福特在观(guān)测仙(xiān)女座(zuò)星系中的恒(héng)星运(yùn)动。理论上来说，距离中心越远的恒星在其轨道上(shàng)的运行(xíng)速度(dù)就会越(yuè)慢。但是他(tā)们(men)观测的(de)结果却(què)让人感到不(bù)可思议。

随着与中(zhōng)心距离的增加，恒星的旋转速度几(jǐ)乎保持不变(biàn)。可是根(gēn)据牛顿(dùn)的万有引力定律，在星(xīng)系(xì)当(dāng)中如(rú)果没有足(zú)够(gòu)大的(de)质量来吸(xī)引它们(men)，这些外围的恒星(xīng)早(zǎo)就被(bèi)甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于这种现象，科学家们会使用一种相对(duì)标准(zhǔn)的(de)方(fāng)法(fǎ)来解释暗(àn)物质的存在(zài)，这种方法就是测量(liàng)星(xīng)系当中气(qì)体(tǐ)在X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴(zhóu)上气(qì)体的旋(xuán)转速(sù)度。如果出(chū)现异常的(de)结(jié)果(guǒ)，就认为是由暗物质的力量进入(rù)其中。

于是(shì)科学家(jiā)们(men)通(tōng)过射(shè)电望远镜测量了距(jù)离星系中(zhōng)心更远(yuǎn)距离的氢元素，发现它们的旋转(zhuǎn)速度并不符合牛顿的力学定(dìng)律。我们(men)的太阳系也不例(lì)外(wài)，太阳系(xì)位于银河系的(de)第三悬臂之(zhī)上，距离银河(hé)系中心(xīn)2.6万光(guāng)年，根(gēn)据万有引力定(dìng)律进行计算(suàn)，太(tài)阳系的运行速度应该是160千米(mǐ)/秒(miǎo)，但(dàn)实际上，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕(rào)银(yín)河系旋转，这(zhè)个(gè)实际速度远远大于(yú)理论速(sù)度，那么产生以(yǐ)上这(zhè)种向心加速(sù)度的原因很可能就是存在着一种(zhǒng)我们看不到的物(wù)质，是这些暗物质的引力效(xiào)应将星系聚集在了一起。

也是从这时开(kāi)始(shǐ)，越来越多的(de)研(yán)究人员开始相信(xìn)暗(àn)物质的存在。科学家根据星(xīng)系(xì)外恒星轨道的速度，估算在星系当(dāng)中暗物质的质量占(zhàn)整个星系质量的(de)85%。但是，暗物(wù)质(zhì)并不是唯一可以解释这个现象的原(yuán)因。在一项新的研究当中，科(kē)学家们发(fā)现，几(jǐ)乎没(méi)有引(yǐn)力效(xiào)应的遥远(yuǎn)恒星之间，也会出(chū)现速度上的微(wēi)小差异。另外(wài)，天文(wén)学家还发(fā)现(xiàn)了(le)一个(gè)反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离地球大约(yuē)2.5亿光年(nián)，大(dà)小和银河系不多，但是星(xīng)系当中存(cún)在的恒(héng)星数量却只有银(yín)河系的千分之一。

所以在理(lǐ)论上(shàng)，该(gāi)星系必须存在暗物质，否则就会分崩离析。但是(shì)科学家们使用最先进的望远镜(jìng)对其进(jìn)行了40个小时(shí)的详细(xì)测量之后(hòu)，发(fā)现星系中的恒星运动是可以用正常的物质和力学(xué)定律来解释的。那么又有人(rén)提(tí)出(chū)，也许(xǔ)该星(xīng)系的暗(àn)物质，已经被(bèi)附近的另一个大星系剥离了。奇怪的是(shì)，它的(de)附近没(méi)有任何星系(xì)存在(zài)。造成这些现象的除了暗(àn)物质的(de)假(jiǎ)说之(zhī)外，另一(yī)种可能(néng)就是人类(lèi)对引力的(de)理解还(hái)不够全面，引力很可能在不同尺度空间中的工作方(fāng)式(shì)是(shì)不同的，这意味着(zhe)在(zài)行星系尺度中(zhōng)的天体会(huì)沿(yán)着它们的轨(guǐ)道，按照我(wǒ)们(men)所理解的方式运(yùn)动。但是上升(shēng)到星系(xì)和星团的(de)尺度，引力(lì)之(zhī)间的相互作用则是(shì)不(bù)同(tóng)的方式。对(duì)于在星系团之(zhī)间(jiān)的(de)相(xiāng)互作(zuò)用，科学家(jiā)还引(yǐn)入了外部(bù)场效应的概(gài)念，指(zhǐ)的是在数百万(wàn)光(guāng)年的规模(mó)上，巨大的质量之间会产生对(duì)彼(bǐ)此特殊的效果(guǒ)，这个理(lǐ)论叫(jiào)做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙(méng)德(dé)理论成立，这意味(wèi)着我们需要对现在的物理定律(lǜ)进行修正，这些发现也让很多人认为暗物质假说理论(lùn)就此终(zhōng)结。但是在宇宙当中(zhōng)还(hái)有关于暗物(wù)质存在的其他的理论证(zhèng)据，这些理论证(zhèng)据是蒙德(dé)理论所没(méi)法(fǎ)解释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距(jù)离为37亿(yì)光(guāng)年的(de)子弹星系团(tuán)，由两个(gè)碰撞的星系团所组成(chéng)，类似这样的星团，它们大(dà)部分(fēn)的普(pǔ)通(tōng)质量都在(zài)星系(xì)的气体当中。当星团以(yǐ)1000万公(gōng)里/小时发生(shēng)碰撞(zhuàng)的时候，星际气(qì)体的相(xiāng)互作用就(jiù)会导(dǎo)致温(wēn)度的急剧升高(gāo)，速度(dù)大幅降(jiàng)低。所以在(zài)理论上(shàng)，在碰撞之后，子弹星系团大部分的质(zhì)量将位于所有这些气体所在(zài)的中间区域。那么我们通(tōng)过什(shén)么来验证它(tā)的质(zhì)量区域到底是(shì)不是集(jí)中在(zài)中间(jiān)呢(ne)？前不久，詹姆斯(sī)韦(wéi)伯(bó)太空望远(yuǎn)镜(jìng)传(chuán)回了宇宙当中第一(yī)张全(quán)彩的高清照片，在照片中我们可以(yǐ)明显地看到很(hěn)多星(xīng)系(xì)似乎被拉伸产生了巨大的形变。其实(shí)这些星系本身(shēn)并(bìng)不是(shì)真(zhēn)的被扭曲了，也不是韦伯望(wàng)远镜出了什么问题，而是这样(yàng)极遥远的天(tiān)体和我们(men)地球(qiú)上(shàng)的观(guān)测者(zhě)之间(jiān)。被一个质量超级巨(jù)大的天(tiān)体遮挡，这(zhè)个超(chāo)大质量的东(dōng)西(xī)的(de)引(yǐn)力，会使(shǐ)身后更遥远星系的光都发生了扭曲。这个(gè)现象(xiàng)就(jiù)是引力透镜效(xiào)应。这个(gè)巨大的天(tiān)体可能是(shì)超(chāo)大质量(liàng)的(de)黑洞或者是暗物(wù)质。

所以当人们(men)对子弹星系团观测的时候，发现它的大质量区域并不是在(zài)中间，而是在两(liǎng)侧。所以最好的解释方法(fǎ)就是当星团发生全部的碰撞时，可被观测到的质量气体被(bèi)卡在(zài)了中(zhōng)间，暗(àn)物质则直接通过了这(zhè)个(gè)区(qū)域，并在(zài)两(liǎng)边形成了引力(lì)透镜。对子弹星系团的引力透镜(jìng)研究也被认(rèn)为是暗物质存在的迄今为止最好的理论(lùn)证据(jù)。

除此之外，还有来自宇(yǔ)宙(zhòu)当中最古老的(de)光(guāng)。从宇宙大(dà)爆炸开(kāi)始，38万年(nián)之后，可见光终于可(kě)以畅通无阻地穿(chuān)越(yuè)在宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。经过了(le)130多亿(yì)年(nián)之后，这些光在(zài)宇宙空间背(bèi)景上留下了各相同(tóng)性的(de)微波辐射。其中红色(sè)的部分表示温度较(jiào)高的区域，蓝色则表示(shì)相(xiāng)对较冷的区(qū)域，但(dàn)实际上它(tā)们之(zhī)间(jiān)的温差只有万(wàn)分之一。

科学家们通过(guò)对前景背景(jǐng)分离后的二值图像(xiàng)进行连通(tōng)什么是因果论证举例说明句子，什么是因果论证举例说明的方法域(yù)提取和标记之后发现，如果宇(yǔ)宙(zhòu)当中没有暗物质，图形(xíng)看(kàn)起来不应(yīng)该是这样的，而随着暗(àn)物(wù)质的增加，一些峰值(zhí)的幅度会减小(xiǎo)，才变得看起来“和谐(xié)”。为了匹配(pèi)宇宙微波背(bèi)景辐(fú)射(shè)的测量值，我们需要的暗(àn)物质大(dà)约是普通(tōng)物质的5倍(bèi)。这个数字与解释星系当中(zhōng)恒星运动(dòng)所需要(yào)的暗物质比例(lì)是(shì)一致的。这就(jiù)意(yì)味着。

用(yòng)了一个简单(dān)的理论框(kuāng)架，就很好地(dì)解释了很多不同的观测结果。而暗物(wù)质的本质就(jiù)是宇宙什么是因果论证举例说明句子，什么是因果论证举例说明的方法当中存在着某种类型的(de)粒(lì)子(zi)，它们不(bù)参与任何(hé)其他的电磁作(zuò)用，只(zhǐ)通(tōng)过引(yǐn)力来相互(hù)作用(yòng)。所(suǒ)以如果能够找到这种粒子(zi)的存在，就相(xiāng)当于找到了(le)暗物(wù)质(zhì)存在(zài)的实际证(zhèng)据。这种粒(lì)子到底是什么？科学家们已经提出了数十种的(de)假想目标(biāo)，而要(yào)寻找这些不同的目标粒子所需要的(de)实验方式(shì)也(yě)不相同。在过去的几十年当中，人类为了寻(xún)找这些看(kàn)不见、摸不到(dào)，几乎(hū)不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科(kē)学家(jiā)们已经进(jìn)行了(le)超过(guò)50次的实(shí)验(yàn)，却没有(yǒu)任何实质(zhì)性的发现，除了一个地(dì)方，意大利的格(gé)兰(lán)萨(sà)索山，隶属(shǔ)于阿尔(ěr)卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处(chù)的地下矿(kuàng)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”。这里有一个三层楼高的探(tàn)测(cè)器，一(yī)直致力于寻找暗物质粒子的(de)周期性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的科(kē)学家声称(chēng)观(guān)测到了某种信(xìn)号。经过了20多年的数据(jù)收集，人们发现了一个有趣的事情(qíng)。探(tàn)测率(lǜ)会在每年的6月(yuè)份达到峰值(zhí)，然后在(zài)11月(yuè)降(jiàng)到(dào)最(zuì)低，而且在20年当中(zhōng)每年都是一(yī)样。一些科学家认为这(zhè)可能(néng)是人类发现暗(àn)物质的第一个直接证(zhèng)据。

但是为(wèi)什么暗物质会产生周(zhōu)期性的年度信(xìn)号(hào)呢(ne)？刚才我们讲了太阳系(xì)正在(zài)以220公里/秒的(de)速度围绕着(zhe)银河系进行移动，那(nà)么如果暗物质存在宇宙当中，这意味着我们(men)也(yě)在以这样的速(sù)度在穿(chuān)越着暗(àn)物质流，这个过程中会(huì)产生相应的振(zhèn)荡，同时地球(qiú)又(yòu)以30公里/秒的速度围(wéi)绕太阳进(jìn)行旋转(zhuǎn)。所以有(yǒu)半(bàn)年的时(shí)间，地球(qiú)围(wéi)绕太阳的方向与太阳环绕银河(hé)系的方向是一致(zhì)的，而另(lìng)外半(bàn)年则与之相(xiāng)反。

而在6月份的时候，地球(qiú)与太阳的方(fāng)向正好达到完(wán)全一(yī)致，这是理论上地球(qiú)穿越暗物质流最快的时(shí)段。而在11月份，又恰好达(dá)到(dào)了最慢值。尽管(guǎn)在(zài)实(shí)际的情况中，太阳系相对银河系的平面呈(chéng)现了60度的倾斜，但是这(zhè)并不影响这个理论的有效(xiào)性。

因此科(kē)学家(jiā)认为这可以用(yòng)来解释，研究人员们所观测到的周期性信号(hào)。当然(rán)也可(kě)能有其他的情况，造(zào)成这种年度(dù)周期信(xìn)号的差(chà)异也可能是温度、湿度、土壤(rǎng)中的(de)水(shuǐ)分、高山上的积雪，甚至连(lián)意大利游客的数量也符合这个(gè)周期的规律(lǜ)。

所以，科学家们又(yòu)在南半球建立了(le)一个几乎相同的实验室，这里的季节与之前的(de)实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗物质流的(de)运(yùn)动特征(zhēng)和第一(yī)个(gè)实验室是一样的。

因此，如果在这里可(kě)以(yǐ)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(zhèng)据(jù)了。但是(shì)由于(yú)这个(gè)实验(yàn)室刚刚建成不久(jiǔ)，所以截至(zhì)目前(qián)还无法(fǎ)提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的(de)望(wàng)远(yuǎn)镜，这(zhè)台太空望远镜叫做(zuò)“南希格雷(léi)斯罗(luó)曼”，它的主镜大小跟(gēn)哈勃望(wàng)远镜相同，但它的宽视场仪器提供的视野(yě)是哈勃(bó)红外(wài)仪(yí)器的(de)100倍。南希格雷(léi)斯罗曼太空望(wàng)远镜其中一(yī)个关(guān)键的用途就(jiù)是探索暗物质背后的奥秘，对于探测(cè)的结果，我们只能拭目以待(dài)了。费米实验室粒(lì)子天体物理中心的(de)科(kē)学家丹琥(hǔ)珀和贾森斯特芬研(yán)究(jiū)发(fā)现，如果暗物质存在，它们极有可(kě)能拥有(yǒu)另一(yī)种神秘的(de)效应，这(zhè)种暗物质(zhì)效应(yīng)，会(huì)支持宇(yǔ)宙当中生命(mìng)的诞(dàn)生，或者说是生命进化(huà)的一个(gè)重要因素。

如果这一(yī)理论(lùn)得到进一步(bù)的证实，那么遍布宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中的(de)暗物质会不会意味着人类并(bìng)不孤单呢(ne)？或许在(zài)宇宙当中(zhōng)某个(gè)角落的行星(xīng)上(shàng)，暗物质正在通过这样的(de)效应创造生命。当然，这些推论的大(dà)前(qián)提(tí)是要先找到暗物(wù)质(zhì)存在的实际证据。那么小伙伴(bàn)们，你们觉得(dé)暗物质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢(huān)请点赞，你的支持是我(wǒ)更新的动力(lì)！

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