宇宙是“人(rén)为制造”的(de)？为何会存在科学无法解释的“暗物质”？暗(àn)物质又究竟是(shì)什么(me)？人类为了寻(xún)找暗物质存在的证据，科学家们在过去的几十年(nián)当中进行了超(chāo)过50次的长期实验，但是却没有发现(xiàn)任何的(de)有效证据。除(chú)了(le)一个(gè)地方(fāng)，在1687年出版的自然哲学数学原理一书中，埃(āi)萨克牛顿(dùn)发表了万有引(yǐn)力定律，它揭示了(le)宇宙中天(tiān)体运(yùn)动的规(guī)律。往后的(de)几百年来(lái)，当天文学家们发(fā)现(xiàn)某些天体运行轨道出现异常，不符合万有引力(lì)定律的(de)时(shí)候(hòu)，他(tā)们就会(huì)知(zhī)道，周围一定有(yǒu)未知的天体(tǐ)通过引力在摄动它的轨道。比如(rú)在1846年，奥本(běn)勒维耶(yé)就通(tōng)过天王(wáng)星运行轨道的异常，推算并且发现(xiàn)了海王星(xīng)的存在(zài)。另外，哈雷(léi)彗(huì)星、冥(míng)王星的发现都是(shì)应用万有引力定律所(suǒ)取(qǔ)得重大天文成就的(de)例(lì)子(zi)。但是这些发现都是(shì)在恒星系统(tǒng)的尺度当中(zhōng)，可当我们上升到星系(xì)或(huò)者(zhě)是星团的尺(chǐ)度，事情就(jiù)开始变得(dé)诡异了(le)。

1933年(nián)，瑞士的(de)物(wù)理学(xué)家弗里茨兹威基正(zhèng)在(zài)研究(jiū)和测(cè)量后发(fā)星系团的(de)质(zhì)量。这是一个由数(shù)千个(gè)星系所组成的巨大星系团，这(zhè)些星系(xì)被引力束缚在一(yī)起。测量星系团的(de)质量一般(bān)会使用(yòng)到两种方法，当两(liǎng)种(zhǒng)方(fāng)法结果一(yī)致，就可(kě)以确定其质量的(de)范围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需(xū)要的数据(jù)是(shì)测量各个(gè)星系的光度(dù)。

第二种是动力学质量的计算，是利用光谱红移测量(liàng)星系团(tuán)中的各(gè)个星系相对(duì)于(yú)星系团的(de)运(yùn)动速(sù)度。当测(cè)量结果出来(lái)之后(hòu)，兹威(wēi)基彻底懵了，“动(dòng)力学(xué)质(zhì)量”竟然(rán)是“光度学质量”的400倍。这意(yì)味着，后发座星系团有(yǒu)99%的质量(liàng)消失了，或(huò)者说这99%的质量(liàng)并不(bù)以可见光的形式(shì)所存(cún)在，我(wǒ)们无法看到。最(zuì)诡(guǐ)异的是，在测(cè)量(liàng)速度(dù)的(de)过程中，兹威基发(fā)现星(xīng)系团中很(hěn)多星系的速度比理论上要快(kuài)得多，按照(zhào)牛(niú)顿的运动(dòng)学定(dìng)律，仅靠这些(xiē)可见星系的(de)质(zhì)量所(suǒ)产生的引力是无法将它们束(shù)缚在星系团(tuán)内的，它们(men)早(zǎo)就(jiù)应该被抛(pāo)出星(xīng)系团之外了，除非有(yǒu)一种神秘(mì)的力量在起作用，这种力量(liàng)来源于(yú)某种隐形(xíng)的物质。

据(jù)此，兹维基提出了这样部分不可见的暗质，它不发散光、吸(xī)光、反射光，但是(shì)它们却占据着宇宙中绝大部分的(de)质量。只是(shì)当时的(de)人(rén)们(men)对这(zhè)样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物(wù)质”这个词才再一次出现。天文(wén)学家维拉鲁宾(bīn)和肯特福特在观测仙(xiān)女座星系中的恒星(xīng)运动。理论上来(lái)说，距离中心越远的(de)恒星在其轨道(dào)上的运行速度(dù)就会越慢。但是他们观测(cè)的结果却让人感到不(bù)可思(sī)议。

随着与中心距离的增(zēng)加，恒(héng)星的旋(xuán)转速度几乎保持不变。可是根(gēn)据(jù)牛顿(dùn)的(de)万有引(yǐn)力定律，在星(xīng)系当中(zhōng)如果没有足(zú)够(gòu)大的质量来(lái)吸引它们(men)，这些外围的恒星早(zǎo)就被甩到宇宙当中了。基于这种现(xiàn)象，科学(xué)家们会使用一种相对(duì)标准的方法来(lái)解(jiě)释暗物质的存(cún)在(zài)，这种(zhǒng)方(fāng)法就是测量星系当中(zhōng)气(qì)体在(zài)X轴上距离星(xīng)系(xì)中(zhōng)心的距离，以及(jí)在(zài)Y轴上(shàng)气体的(de)旋转速度(dù)。如果(guǒ)出现异(yì)常的结果(guǒ)，就认为是由(yóu)暗物(wù)质的力(lì)量进入(rù)其中。

于是科学家们通(tōng)过射电望远镜测量了(le)距(jù)离星系中心更(gèng)远距离的(de)氢元素，发(fā)现它们的旋转速度(dù)并(bìng)不符(fú)合牛顿的力(lì)学(xué)定律。我们的太阳系也不例外，太阳系位于银河系(xì)的第(dì)三悬臂之上，距离银河(hé)系中心2.6万光年，根据(jù)万有引力(lì)定(dìng)律进行(xíng)计算，太阳系的运行(xíng)速度(dù)应该是160千(qiān)米/秒，但(dàn)实际上，太阳(yáng)系(xì)正在以(yǐ)220千米/秒的速度围绕银河系(xì)旋(xuán)转，这个实际速度(dù)远(yuǎn)远(yuǎn)大(dà)于理(lǐ)论速(sù)度，那么产(chǎn)生以上这种向心加速(sù)度的原(yuán)因很可(kě)能就是存在着(zhe)一种我们看不到的物质(zhì)，是这些暗物质的引力(lì)效应将星系(xì)聚集在了一起。

也是从这(zhè)时开始(shǐ)，越(yuè)来越多的研究人(rén)员开(kāi)始相信(xìn)暗物质(zhì)的存在(zài)。科学家根据星系(xì)外恒星轨道的速(sù)度，估算在(zài)星系当中暗物质的质量占整个(gè)星(xīng)系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释(shì)这个现(xiàn)象的原因(yīn)。在一项新的(de)研究当中，科(kē)学家们(men)发现(xiàn)，几(jǐ)乎(hū)没有(yǒu)引力(lì)效(xiào)应的遥(yáo)远恒星(xīng)之间，也会出现速度(dù)上的(de)微小差(chà)异。另外，天文学家(jiā)还(hái)发现了一(yī)个反常的(de)星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星(xīng)系(xì)距离(lí)地球大约(yuē)2.5亿光年，大小和银河系(xì)不多，但是(shì)星(xīng)系当中(zhōng)存在的恒星数量却只有(yǒu)银(yín)河系的千(qiān)分之一。

所以在理论上(shàng)，该星系必须(xū)存在暗物质(zhì)，否则(zé)就(jiù)会分崩离析。但(dàn)是(shì)科(kē)学家(jiā)们使用最(zuì)先进的望远(yuǎn)镜(jìng)对其进行了(le)40个小时的详细(xì)测量之后，发现(xiàn)星(xīng)系中的(de)恒星运动是可(kě)以用正常的物质和力学定律来解释的(de)。那(nà)么又有人提出，也许该星系的暗物(wù)质，已经被附近的(de)另一个大星系(xì)剥离了。奇怪的是，它的(de)附(fù)近没有任(rèn)何星系存在。造成这些现(xiàn)象的除了暗物质(zhì)的假说之外，另一种(zhǒng)可(kě)能(néng)就(jiù)是人(rén)类对引力的理解(jiě)还不够全面，引力忠孝仁义礼智信24个字顺序，忠孝仁义礼智信24个字的含义(lì)很可能(néng)在不同尺度空间中的(de)工作方式是(shì)不(bù)同(tóng)的，这意味着在行(xíng)星系尺(chǐ)度中的天体会沿着它们的轨(guǐ)道，按(àn)照(zhào)我们所理解(jiě)的方式运动。但是上升到星系和星团(tuán)的尺度，引力(lì)之间的相(xiāng)互(hù)作(zuò)用(yòng)则是不同的(de)方(fāng)式(shì)。对于在(zài)星(xīng)系团之间的相互作用，科(kē)学家还引入了外部(bù)场效应的(de)概念，指(zhǐ)的是(shì)在(zài)数百万光年的(de)规模上(shàng)，巨大的质量之间会(huì)产生对(duì)彼此(cǐ)特殊的效果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)成立，这意味着(zhe)我们需要对现在的物理定律(lǜ)进行修正，这些发(fā)现也让很多人认为暗物质(zhì)假(jiǎ)说理论就(jiù)此终(zhōng)结。但是在宇宙当中还(hái)有关于暗(àn)物质存在的(de)其他的(de)理论证据，这些(xiē)理论证(zhèng)据是蒙德理论所(suǒ)没(méi)法解(jiě)释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距离为(wèi)37亿光(guāng)年(nián)的(de)子弹星系团(tuán)，由(yóu)两个碰撞的星系团所组成，类似(shì)这样的星(xīng)团，它们大部分的普通质量都在星系的(de)气体当中。当星团以1000万(wàn)公里/小时发(fā)生碰撞的时候，星际(jì)气体的相(xiāng)互作用就会导致温度的急剧升高，速度(dù)大幅(fú)降低。所以(yǐ)在理论上，在碰撞之后，子弹星系团大部分(fēn)的质量(liàng)将位于所有这些气体所在的(de)中间区域(yù)。那么(me)我们通过什么来(lái)验证它的质量区域到底是(shì)不是集中(zhōng)在中(zhōng)间呢(ne)？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙(zhòu)当中第一张全彩(cǎi)的高清照片，在照片中我(wǒ)们(men)可以(yǐ)明显地看到很(hěn)多星(xīng)系(xì)似乎被拉伸产(chǎn)生(shēng)了巨大的形变。其(qí)实这些星系本身(shēn)并不是真的被(bèi)扭曲了，也不是韦伯望(wàng)远镜出了什么问(wèn)题，而是这样极遥(yáo)远的天体和我们地球上的(de)观测者之(zhī)间。被(bèi)一个质量超级巨大的天体(tǐ)遮挡(dǎng)，这个超大质量的东西的引力，会使(shǐ)身(shēn)后更遥远星系的(de)光都发生了扭曲。这个现象就(jiù)是引力(lì)透镜效应。这个巨大的天(tiān)体可(kě)能是超大质量的黑(hēi)洞(dòng)或者是暗(àn)物质(zhì)。

所以当人们(men)对子(zi)弹星系团观测的时候(hòu)，发现它(tā)的大(dà)质量区域并不是在中间，而是在两侧。所以(yǐ)最(zuì)好的解释(shì)方法(fǎ)就是当星团发生全部的(de)碰撞时(shí)，可(kě)被观测到(dào)的质量气(qì)体被卡在(zài)了(le)中间，暗(àn)物质则直接通过了这(zhè)个(gè)区域(yù)，并(bìng)在(zài)两边(biān)形成了引力透(tòu)镜。对子(zi)弹星系团的引力透镜研(yán)究也被认为是暗(àn)物质存(cún)在的迄今为止(zhǐ)最好(hǎo)的理论(lùn)证据。

除此之外，还有(yǒu)来自宇宙当中最(zuì)古老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万年之(zhī)后(hòu)，可见光终于可以畅通无(wú)阻地穿越(yuè)在宇宙当(dāng)中(zhōng)了。经过了130多亿年(nián)之后，这些(xiē)光在宇宙空间背景上(shàng)留下(xià)了各相同性的(de)微波辐射。其中(zhōng)红色(sè)的(de)部分表示温度较高的(de)区域，蓝色则表示相对较冷的区域，但实(shí)际上它们(men)之(zhī)间的温差(chà)只有万分之一。

科学家们通过对前(qián)景背景分离后的(de)二值(zhí)图(tú)像进行连通域提取和标(biāo)记之后(hòu)发现，如(rú)果宇宙当中没有暗物质(zhì)，图形看起来(lái)不(bù)应该是这样(yàng)的(de)，而随着暗物质(zhì)的增加(jiā)，一(yī)些(xiē)峰(fēng)值的幅度会减小，才变得看起来“和(hé)谐”。为(wèi)了(le)匹(pǐ)配宇宙微波背景辐(fú)射的测量值，我(wǒ)们需要的暗物质大约是普通物质的5倍。这(zhè)个(gè)数(shù)字与解(jiě)释星系(xì)当中恒星运动所需要的(de)暗物质比例(lì)是(shì)一致的。这就意味着。

用了一个简单的理论框架，就很好地解释了(le)很多(duō)不(bù)同的观测结(jié)果。而暗物质(zhì)的本质就是(shì)宇宙当中存在着(zhe)某种类型的粒子，它(tā)们不参(cān)与任何其他的电(diàn)磁(cí)作(zuò)用，只通过引力来相互(hù)作用。所以如果能够(gòu)找到这种粒子的存在，就相当(dāng)于找到(dào)了暗物(wù)质存在(zài)的实际(jì)证据。这种粒(lì)子(zi)到底是什么？科(kē)学(xué)家们已经提出了(le)数十种的假(jiǎ)想目(mù)标(biāo)，而要寻找这些不同的目标粒子所(suǒ)需要(yào)的实(shí)验方式也不相(xiāng)同(tóng)。在过(guò)去的(de)几十年(nián)当(dāng)中，人类为了寻(xún)找这些看不见、摸不到，几乎不会(huì)与(yǔ)常规物质(zhì)相互(hù)作用的“暗物质”，科学家们已经进行了(le)超过50次(cì)的实验(yàn)，却(què)没有(yǒu)任何实质(zhì)性的发现，除了一个(gè)地方，意大(dà)利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处的(de)地下矿井当(dāng)中，藏着地球上最大的地学实(shí)验室，这个(gè)实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直致力于寻找暗物(wù)质(zhì)粒子的周期性(xìng)震荡。

自(zì)1997年(nián)以来，这(zhè)里的科学家声称观测到了某种信号(hào)。经过了20多(duō)年的数据(jù)收集，人(rén)们发现了一个有趣的事情。探测率会在每年的6月份(fèn)达到峰值，然后在11月降到最低(dī)，而且在20年当(dāng)中每年都是一样。一些科学家(jiā)认为这(zhè)可(kě)能是(shì)人(rén)类发现(xiàn)暗物质的(de)第一个直接(jiē忠孝仁义礼智信24个字顺序，忠孝仁义礼智信24个字的含义)证据。

但(dàn)是(shì)为(wèi)什么暗物(wù)质会产生周(zhōu)期(qī)性的年度信号呢？刚才我(wǒ)们讲(jiǎng)了太阳系正在以220公里(lǐ)/秒的速度围绕着银河系进行移动，那么(me)如(rú)果暗物质存在宇宙(zhòu)当中(zhōng)，这意味(wèi)着我们(men)也在(zài)以这样的(de)速度(dù)在穿越(yuè)着(zhe)暗物质流，这个过(guò)程中会产生相应的振荡，同时地(dì)球又以30公里/秒的速度围(wéi)绕太(tài)阳进(jìn)行旋转。所以有半(bàn)年的时间(jiān)，地球围绕(rào)太阳的(de)方向与(yǔ)太(tài)阳环绕银河系的方向是(shì)一致的，而另外半年(nián)则与(yǔ)之(zhī)相反。

而在(zài)6月份的时候，地(dì)球与太阳的方向正好达到完全一致(zhì)，这(zhè)是(shì)理(lǐ)论上地球穿越暗物(wù)质(zhì)流最快的时段。而在11月份，又恰好达(dá)到了最慢值。尽(jǐn)管(guǎn)在实际的情况(kuàng)中(zhōng)，太阳系相对银河系的平面呈现了60度的(de)倾斜，但是这并不影(yǐng)响这(zhè)个(gè)理论的有效性(xìng)。

因(yīn)此科学家认为这可以用(yòng)来解释(shì)，研(yán)究人员们(men)所观测(cè)到的周期性信号。当(dāng)然也可能有其他的(de)情况，造(zào)成这(zhè)种年度周期(qī)信号的差异也可能是温度、湿(shī)度、土壤中的水分、高山上(shàng)的积雪(xuě)，甚至连意(yì)大利游客的数量也符合这个周期的规律。

所(suǒ)以，科(kē)学家们又(yòu)在(zài)南半球(qiú)建立了一个几乎相同的实验(yàn)室，这里的季节与之前的实验室正好相反，而在这里(lǐ)，地球穿过暗物(wù)质流(liú)的(de)运动特征和(hé)第一个实(shí)验室(shì)是一样的。

因此，如果在这里可以得到相同的信号，就可以成为暗物质所存在的(de)非常有力(lì)的(de)证据了。但(dàn)是由于这个实验(yàn)室刚(gāng)刚建成不久，所以(yǐ)截至(zhì)目前(qián)还无法提供(gōng)相应(yīng)的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太空望远镜叫(jiào)做“南希格(gé)雷斯罗(luó)曼”，它的(de)主(zhǔ)镜大小跟哈勃(bó)望远镜相同(tóng)，但它(tā)的宽视场仪(yí)器提供的(de)视野(yě)是哈勃红外仪(yí)器的100倍(bèi)。南希(xī)格(gé)雷斯罗曼太空望远镜其中一个(gè)关键的用途就是探(tàn)索暗物质背后的奥(ào)秘，对于探测(cè)的结果，我们只能拭目以待了。费米实(shí)验(yàn)室(shì)粒子(zi)天体物(wù)理(lǐ)中心的(de)科(kē)学家(jiā)丹琥珀和贾(jiǎ)森(sēn)斯特(tè)芬研究发现(xiàn)，如(rú)果(guǒ)暗物质(zhì)存(cún)在，它们极有可能拥有另一种神秘的效(xiào)应，这(zhè)种暗物质(zhì)效应，会支持(chí)宇宙当中(zhōng)生(shēng)命的(de)诞生，或者说(shuō)是生命进化的一(yī)个重要(yào)因素(sù)。

如果这一理论得(dé)到进一步的证实(shí)，那么遍布宇宙当中的(de)暗(àn)物质会不会意(yì)味着人类并不孤单呢？或(huò)许在宇宙当中某个角(jiǎo)落的行星上，暗物质正在(zài)通(tōng)过(guò)这(zhè)样的效(xiào)应创造生(shēng)命。当然，这(zhè)些(xiē)推论的(de)大前提是要先(xiān)找(zhǎo)到暗物质存在的实(shí)际证据(jù)。那么(me)小伙伴们，你们觉(jué)得暗物质到底存不存在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你的支持是(shì)我更新的动力！

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