宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学无(wú)法(fǎ)解释的(de)“暗物质”？暗物质又究竟(jìng)是什么？人类为了寻(xún)找暗物质存在的证据，科学家们在过(guò)去的几十(shí)年当中进行了超过50次的(de)长期(qī)实验，但是却没(méi)有发现任何(hé)的有效证据。除(chú)了一个地方(fāng)，在(zài)1687年出版(bǎn)的自(zì)然哲学(xué)数学(xué)原理一(yī)书中，埃萨克牛(niú)顿发(fā)表了万有(yǒu)引(yǐn)力定律，它揭示了(le)宇宙中天体运动的规律。往(wǎng)后的(de)几(jǐ)百年来，当(dāng)天文学家们发现(xiàn)某些天体运行轨道出现异常，不符(fú)合(hé)万有(yǒu)引力定(dìng)律的时候，他们就会知道，周围一定有未知的天体通过(guò)引力在(zài)摄动(dòng)萝卜丁属于什么档次，世界十大奢华口红品牌它的轨道(dào)。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通过天王(wáng)星运行轨道的异(yì)常(cháng)，推算并且发(fā)现了海(hǎi)王星的存在。另(lìng)外，哈(hā)雷(léi)彗星、冥王(wáng)星的发(fā)现都是(shì)应用万有引(yǐn)力定律所取得重大天文成就的(de)例子。但是(shì)这些(xiē)发(fā)现都是在恒星系统的尺度当(dāng)中，可当(dāng)我们上升到星系或者(zhě)是星团的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞(ruì)士的物理(lǐ)学家弗里茨兹威(wēi)基正(zhèng)在研究和(hé)测量后发星系团的质量(liàng)。这(zhè)是一个由(yóu)数千个星系所组(zǔ)成的巨大星(xīng)系团，这些星(xīng)系被引(yǐn)力(lì)束缚在一起。测量星系团的质量一般会使用到两种方(fāng)法，当两(liǎng)种方法结果(guǒ)一致，就可以确定(dìng)其(qí)质量的(de)范围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需(xū)要(yào)的(de)数(shù)据(jù)是(shì)测量各个星系的(de)光度。

第二种是(shì)动力学质量的计算，是(shì)利用光(guāng)谱红(hóng)移测量星系团中的(de)各(gè)个星系(xì)相对于星系(xì)团的运动速(sù)度。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵了(le)，“动(dòng)力(lì)学质量(liàng)”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星(xīng)系(xì)团有99%的质量消失了，或者说(shuō)这99%的质量并不以(yǐ)可见光(guāng)的形(xíng)式(shì)所存在，我(wǒ)们无法看(kàn)到。最诡异的是，在测量速(sù)度(dù)的过(guò)程中(zhōng)，兹(zī)威基发现星(xīng)系团中(zhōng)很(hěn)多星系的速度比理(lǐ)论上要快(kuài)得(dé)多，按照牛顿的(de)运动学(xué)定(dìng)律(lǜ)，仅靠这些可见星系的质量(liàng)所(suǒ)产生(shēng)的引(yǐn)力(lì)是(shì)无法将它(tā)们束缚(fù)在(zài)星系团(tuán)内(nèi)的，它们(men)早就应该被抛出星(xīng)系(xì)团(tuán)之外了，除非有一种神秘的力量在起作用，这种力量来源于某(mǒu)种隐形的物质。

据此，兹(zī)维基提出了这(zhè)样(yàng)部分不(bù)可(kě)见(jiàn)的暗质，它不发散光、吸光(guāng)、反射光，但(dàn)是它们却占据着宇宙中绝大(dà)部分的质量。只(zhǐ)是当(dāng)时的人们对(duì)这样(yàng)的一种说法(fǎ)不(bù)屑(xiè)一(yī)顾。

直到40年之后，“暗(àn)物(wù)质”这个词才再(zài)一次(cì)出现(xiàn)。天文学家(jiā)维拉(lā)鲁宾(bīn)和肯(kěn)特福特在观测仙(xiān)女座星系(xì)中的(de)恒(héng)星(xīng)运(yùn)动。理(lǐ)论上来说，距离中心(xīn)越远的恒星在其轨道上的运行速度就(jiù)会越慢。但是他们观测的(de)结果却让(ràng)人感到不可(kě)思议。

随着(zhe)与中心距(jù)离的增加，恒(héng)星的旋转速度几乎保持不变(biàn)。可是(shì)根据牛顿的万有引(yǐn)力定(dìng)律(lǜ)，在星系当(dāng)中如果没有足(zú)够大的质(zhì)量来吸引它们，这些(xiē)外围(wéi)的恒星早就被甩到宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。基(jī)于这种现象，科学家们会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(xīng)系当中气体在X轴(zhóu)上距(jù)离星系中(zhōng)心的距(jù)离，以及(jí)在(zài)Y轴上气体的(de)旋转(zhuǎn)速度。如果出(chū)现异(yì)常(cháng)的结果，就认为(wèi)是由暗(àn)物质(zhì)的力量进(jìn)入(rù)其中。

于是(shì)科学(xué)家们通过射电望(wàng)远镜测量(liàng)了距离星系中心更(gèng)远(yuǎn)距离的(de)氢元素，发(fā)现(xiàn)它们的旋转速度并不符合牛(niú)顿(dùn)的力学定律。我们的太阳系也不例外，太阳系位于银(yín)河系的第三悬(xuán)臂之上，距离银河(hé)系(xì)中(zhōng)心2.6万光年，根据万有引力定律进行计(jì)算，太阳系的运行(xíng)速度(dù)应该(gāi)是160千米/秒，但实际上，太阳系正(zhèng)在(zài)以220千米/秒(miǎo)的速度围绕银(yín)河系旋(xuán)转，这个实际速度(dù)远(yuǎn)远(yuǎn)大于理论速(sù)度，那么产生(shēng)以上这种向心加速度(dù)的原因(yīn)很可能就是(shì)存(cún)在着一(yī)种(zhǒng)萝卜丁属于什么档次，世界十大奢华口红品牌我们看不(bù)到的物质，是这(zhè)些(xiē)暗物质的引力效应(yīng)将星系(xì)聚(jù)集在了(le)一起。

也是从这时(shí)开始，越(yuè)来(lái)越多的(de)研(yán)究人员(yuán)开始相信暗物(wù)质的存在。科学家根据星系(xì)外(wài)恒(héng)星轨道(dào)的速(sù)度，估算在星系(xì)当(dāng)中暗物质的质量占整个星(xīng)系质量的(de)85%。但是，暗物(wù)质并(bìng)不是唯(wéi)一可以解释这(zhè)个(gè)现(xiàn)象的原因(yīn)。在一项新(xīn)的研究当中，科学家们发现，几乎没有引力效应(yīng)的遥远恒(héng)星之间，也(yě)会(huì)出现速度上的微小差(chà)异。另外，天文学家还(hái)发现了一个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离地球大约2.5亿(yì)光年，大小和银河系不(bù)多(duō)，但是星系当中(zhōng)存在的恒星数量(liàng)却只有银河系的千(qiān)分(fēn)之(zhī)一。

所以在(zài)理论上，该星系必(bì)须存在(zài)暗物质，否则就(jiù)会(huì)分崩离析。但是科学家们使用(yòng)最先进的望远(yuǎn)镜对其进行(xíng)了40个小时(shí)的详细测(cè)量之后，发现(xiàn)星系中的恒星运动是可以用正(zhèng)常的(de)物质和(hé)力学定律来解(jiě)释(shì)的。那么又有(yǒu)人提出，也许该星(xīng)系的暗物质，已经被附近的另一个大(dà)星系剥离(lí)了。奇怪(guài)的是，它的附近(jìn)没有任何星系存在(zài)。造成这些现象的除(chú)了暗物质的假说(shuō)之外，另(lìng)一种可能就是人(rén)类对引力的理解还不够全面，引力很可(kě)能在不(bù)同尺度空间中(zhōng)的工作方式是(shì)不同(tóng)的，这意味着在(zài)行星系尺度中的天(tiān)体会(huì)沿着(zhe)它们(men)的轨道，按照我们所理解(jiě)的方式运动。但是上升(shēng)到(dào)星系和星团(tuán)的尺度，引力之间的相互作(zuò)用则是不(bù)同的(de)方式。对于在(zài)星系团(tuán)之(zhī)间的相(xiāng)互作用，科学家还引入了外(wài)部场效应的概念，指的(de)是在数百万光年的规模上(shàng)，巨大(dà)的质量之间会(huì)产生(shēng)对(duì)彼此特殊的效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)成立，这(zhè)意(yì)味(wèi)着我(wǒ)们需要对现在的物理(lǐ)定律(lǜ)进行修正，这些发现也(yě)让很多人(rén)认(rèn)为暗物质假说(shuō)理论(lùn)就(jiù)此终结。但是在宇(yǔ)宙当中还(hái)有关(guān)于暗物质存在的其他的理论证据(jù)，这些(xiē)理(lǐ)论(lùn)证据是蒙德理论(lùn)所没法(fǎ)解释的“引力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿(yì)光年的子弹星系(xì)团，由两(liǎng)个(gè)碰撞的星系团所组成，类似这样的(de)星团(tuán)，它们大部(bù)分的普通质量(liàng)都在(zài)星系的气体当(dāng)中(zhōng)。当星团(tuán)以1000万(wàn)公(gōng)里/小(xiǎo)时发生碰撞的(de)时候，星际(jì)气(qì)体(tǐ)的(de)相互作(zuò)用就会导致(zhì)温(wēn)度的急(jí)剧升高(gāo)，速度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系团大部分的质量将位于所有这(zhè)些气体所在的中间区域。那么我们通过(guò)什么来验证(zhèng)它的质量区域(yù)到底是不是集中在中间呢？前不(bù)久，詹姆(mǔ)斯韦伯太(tài)空望(wàng)远镜传回了宇(yǔ)宙当中第一张(zhāng)全彩的(de)高清(qīng)照(zhào)片，在(zài)照片中我们(men)可以明显地看到很多星系似乎被拉伸产生了巨大(dà)的形变(biàn)。其实(shí)这(zhè)些星系本身并不是真(zhēn)的(de)被扭曲了，也不(bù)是韦伯望远(yuǎn)镜出了什么问题，而是这样极遥远的天体和(hé)我们(men)地(dì)球上(shàng)的观测(cè)者(zhě)之间。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这个超(chāo)大质量的东西的引力，会使身后更(gèng)遥远星系的(de)光都发生了扭(niǔ)曲。这个现象(xiàng)就是引力透镜效应。这个巨大的天体可能是超大质(zhì)量的黑洞或者是(shì)暗物质。

所以当人们(men)对子弹(dàn)星系团观测的时(shí)候，发现它的大质量区域(yù)并不是在(zài)中间(jiān)，而是(shì)在两(liǎng)侧(cè)。所(suǒ)以(yǐ)最(zuì)好的解释方法就是当星团发生(shēng)全部(bù)的(de)碰撞时，可被观测到的质(zhì)量气(qì)体被卡(kǎ)在(zài)了中间，暗物质则直(zhí)接通过了这个区域，并(bìng)在两边形成了引力透镜。对子弹(dàn)星系团的引力(lì)透镜研究也(yě)被(bèi)认(rèn)为(wèi)是(shì)暗物(wù)质存在的迄今为止最(zuì)好的理论证据。

除此之(zhī)外，还(hái)有来(lái)自宇(yǔ)宙当中最古老的光(guāng)。从(cóng)宇(yǔ)宙大爆炸开始(shǐ)，38万年(nián)之后，可见光终于可以畅(chàng)通无阻地穿越(yuè)在宇宙(zhòu)当中了。经过了130多亿(yì)年之后，这些(xiē)光在宇宙空间背景(jǐng)上留下了各相同性的微波辐(fú)射。其中红色的部分表示温度较高的区域，蓝色则表示相对较冷的区(qū)域，但实际上它(tā)们(men)之间的温差只(zhǐ)有万分(fēn)之一。

科学家们通过对(duì)前景背景分离后(hòu)的二(èr)值图像(xiàng)进行连通域(yù)提取和标(biāo)记之后发现，如(rú)果(guǒ)宇宙当中没(méi)有暗(àn)物(wù)质(zhì)，图形(xíng)看起来(lái)不应该(gāi)是这样的，而随(suí)着暗物质的增(zēng)加，一(yī)些峰值的幅度会减小(xiǎo)，才变得看起(qǐ)来“和(hé)谐”。为了匹(pǐ)配(pèi)宇(yǔ)宙(zhòu)微波背(bèi)景辐(fú)射的测量值，我们需要的(de)暗(àn)物质大约是普通物质的5倍。这个数字(zì)与解释星系当中(zhōng)恒(héng)星(xīng)运(yùn)动所需(xū)要的(de)暗物质比(bǐ)例是(shì)一致的(de)。这就(jiù)意味着。

用了(le)一(yī)个简单(dān)的(de)理(lǐ)论框架，就很好(hǎo)地(dì)解释(shì)了很多不同的观测(cè)结果。而暗物质的本(běn)质就是宇宙当中存在着某种类型的粒子(zi)，它们不参与任何(hé)其(qí)他的电磁作(zuò)用，只通(tōng)过引(yǐn)力(lì)来相互作用。所(suǒ)以如果能够找到(dào)这种粒子的(de)存在，就相当于找到了暗物(wù)质存在的实际(jì)证据。这种粒子到(dào)底是什么？科学家(jiā)们已经提(tí)出(chū)了数十种的假(jiǎ)想目标，而(ér)要寻找这些不(bù)同的(de)目标粒子(zi)所需要的实验方式也不相同。在过去(qù)的几十年当中(zhōng)，人类为了寻找这些(xiē)看不见、摸不到，几乎(hū)不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科(kē)学家们(men)已经进行(xíng)了(le)超过50次的实验(yàn)，却没有(yǒu)任何实(shí)质性的发现，除了一个地(dì)方，意大利(lì)的格兰萨索山，隶(lì)属于(yú)阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处的地下(xià)矿井(jǐng)当(dāng)中，藏着地球上最大的(de)地学实(shí)验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有(yǒu)一个三层楼(lóu)高的探(tàn)测器，一直致力于(yú)寻找(zhǎo)暗物质(zhì)粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学(xué)家声称观(guān)测到了某种信号。经(jīng)过了20多年的数据收集，人(rén)们发现(xiàn)了一个(gè)有趣(qù)的事情。探测(cè)率会(huì)在每年(nián)的6月份达(dá)到峰值，然后在11月(yuè)降到最低(dī)，而(ér)且在20年当中每年都(dōu)是(shì)一样(yàng)。一些科学家(jiā)认(rèn)为这可(kě)能(néng)是人类(lèi)发现暗物质的第一个直接证(zhèng)据。

但是为什(shén)么暗物质会(huì)产生周期性的(de)年度信号(hào)呢？刚才我(wǒ)们讲了太阳系正在(zài)以220公里/秒的(de)速度围(wéi)绕着银河系进行(xíng)移动，那(nà)么如果(guǒ)暗物质存在宇宙当(dāng)中，这意(yì)味着我(wǒ)们也(yě)在(zài)以这样的(de)速度在穿越着暗(àn)物质(zhì)流，这个(gè)过(guò)程中会产生相应(yīng)的振荡，同(tóng)时(shí)地(dì)球(qiú)又以30公里/秒的速度围绕太阳(yáng)进行旋(xuán)转。所以有半年的时(shí)间，地球(qiú)围绕(rào)太阳的方(fāng)向与(yǔ)太阳环(huán)绕(rào)银河系的方(fāng)向是一致(zhì)的(de)，而另外(wài)半年则(zé)与之相反。

而在6月份的(de)时候，地球与太(tài)阳的方向正(zhèng)好达到完全一致，这是理论上地球穿(chuān)越暗物质流最快的时(shí)段。而在11月(yuè)份，又恰好(hǎo)达(dá)到了(le)最慢值。尽管在实际的(de)情况(kuàng)中，太阳系(xì)相对(duì)银(yín)河系的平(píng)面呈现了60度的倾(qīng)斜，但是(shì)这并不影响这(zhè)个理论的有效性。

因此(cǐ)科学(xué)家(jiā)认为这可以用来解释，研究人员们所观测到的周期性信号(hào)。当(dāng)然(rán)也可能有其他的情况，造成这(zhè)种年(nián)度周期信号的差异也可能(néng)是(shì)温度、湿度(dù)、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至连(lián)意大(dà)利(lì)游客的数量也符(fú)合这(zhè)个周期的规(guī)律。

所(suǒ)以，科学家们又在南半球建立(lì)了一个几乎相同的(de)实(shí)验室，这里的季(jì)节与之(zhī)前(qián)的实(shí)验室正好相反，而在这(zhè)里(lǐ)，地(dì)球穿过暗物(wù)质流的运动特征和(hé)第一(yī)个实验室是一样的。

因此，如果(guǒ)在这里可以得到相同的信号，就可以(yǐ)成为暗物(wù)质所存在(zài)的非常有力的(de)证据了。但是由于这个实验室刚刚建成不久，所(suǒ)以截至目(mù)前还无法(fǎ)提供相(xiāng)应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射一台新的(de)望远镜，这台(tái)太空望远镜叫做“南(nán)希格雷斯罗曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟(gēn)哈勃望远镜相同，但它的宽视场(chǎng)仪器提供的视野(yě)是哈勃(bó)红外仪器的100倍(bèi)。南希格雷(léi)斯罗曼太(tài)空望远(yuǎn)镜(jìng)其中一个关键的(de)用(yòng)途就是探(tàn)索(suǒ)暗物质(zhì)背后的奥秘，对于探测的结果，我们(men)只能拭目以待了。费(fèi)米实验(yàn)室粒子天体物理中心的(de)科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗(àn)物质存在(zài)，它们极(jí)有可能拥(yōng)有另(lìng)一(yī)种(zhǒng)神(shén)秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说(shuō)是(shì)生(shēng)命进化的一个重要因素。

如果这一理论得到进一(yī)步的证实，那(nà)么(me)遍布宇宙当中的(de)暗物质会不会意味着人(rén)类并不孤单呢？或许在宇宙当(dāng)中某个角落的(de)行星(xīng)上(shàng)，暗物(wù)质正在通过这(zhè)样的(de)效(xiào)应创造生命。当然，这些推(tuī)论(lùn)的大前提是要先找到暗物质存(cún)在(zài)的实际证据(jù)。那么(me)小伙伴们，你们觉(jué)得(dé)暗物质到(dào)底存不(bù)存(cún)在呢？喜欢(huān)请点赞，你的支持是我更新的动力！

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