宇宙是“人(rén)为制(zhì)造”的？为何会存(cún)在科学无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟(jìng)是什么(me)？人类(lèi)为了寻找暗物(wù)质(zhì)存在的(de)证据，科学家(jiā)们在过去的几(jǐ)十年当中进行了超过50次(cì)的长期实验(yàn)，但是却(què)没(méi)有发现任何的有效(xiào)证据。除了一个地方，在1687年出版的(de)自(zì)然哲学数学原(yuán)理一书中，埃萨(sà)克牛顿发(fā)表了万有引力(lì)定律，它揭示(shì)了宇宙中(zhōng)天体运动(dòng)的规(guī)律。往后的(de)几百年来，当天文学家们发(fā)现某些天体运行轨道出现异常，不符(fú)合(hé)万有引力定律的时候，他们(men)就会知(zhī)道，周围一定有(yǒu)未知的天体(tǐ)通过引(yǐn)力在摄动(dòng)它的(de)轨道(dào)。比如在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通过天王(wáng)星运行(xíng)轨道的(de)异常，推算并(bìng)且发现了海王星(xīng)的存在。另外(wài)，哈雷(léi)彗星、冥王星的(de)发现都是应用(yòng)万有引力定(dìng)律所(suǒ)取得重大天文成就的例子。但是这(zhè)些(xiē)发(fā)现(xiàn)都是在恒(héng)星系统的尺度当(dāng)中，可(kě)当我们上升到星系或者是星团的(de)尺度(dù)，事情就开(kāi)始(shǐ)变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基(jī)正在(zài)研究和测(cè)量后(hòu)发星系团的质量。这是一个(gè)由数千个星系(xì)所组成的巨大星系(xì)团，这些(xiē)星系被引力束(shù)缚在(zài)一起。测(cè)量星系团的质量一般会(huì)使(shǐ)用到(dào)两种方法，当两种(zhǒng)方法结果一致，就可以(yǐ)确定其质量的(de)范围。

第一(yī)种(zhǒng)是获(huò)得其"光度学的(de)质量"，需要的数据是测量各个(gè)星系的光度。

第二种是动力学(xué)质量的(de)计算，是利用光(guāng)谱红移测量星系团(tuán)中(zhōng)的各个(gè)星系相(xiāng)对于星系团的运动(dòng)速度。当测量结(jié)果出(chū)来(lái)之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是(shì)“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的(de)质(zhì)量消失了，或者说这99%的质量并不(bù)以可见光的形式所(suǒ)存在，我们无法看到。最诡异(yì)的是(shì)，在(zài)测量速度的过程中，兹(zī)威基发现星系团(tuán)中很多(duō)星系(xì)的速度比理论上要(yào)快得(dé)多，按照牛顿的(de)运动(dòng)学定律，仅靠(kào)这(zhè)些可见星系(xì)的(de)质量所(suǒ)产生的(de)引力是无法将它们束(shù)缚(fù)在(zài)星(xīng)系团内的，它(tā)们早就(jiù)应该被抛(pāo)出星(xīng)系团(tuán)之外(wài)了，除非(fēi)有一种(zhǒng)神(shén)秘的力量在起作(zuò)用，这种(zhǒng)力量来源于(yú)某种隐形(xíng)的物(wù)质。

据此，兹维基提出了这样部分不可见的暗质，它不发(fā)散光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝大部(bù)分的质量。只是当时的(de)人们对(duì)这样(yàng)的一(yī)种说法不屑一(yī)顾。

直到40年(nián)之后，“暗物(wù)质”这个词(cí)才(cái)再(zài)一次出(chū)现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女(nǚ)座星系(xì)中的恒星运动。理论上(shàng)来说(shuō)，距离中心越远的恒(héng)星(xīng)在其轨道上的运行速度就(jiù)会越(yuè)慢。但是(shì)他(tā)们(men)观测(cè)的结果却让人感到不可思议。

随着(zhe)与(yǔ)中心距离的(de)增加(jiā)，恒星的旋转速度几乎保持不变。可(kě)是根据牛(niú)顿(dùn)的万有引力定律，在星系当中如果没有足(zú)够大的(de)质量来吸(xī)引它们，这些(xiē)外围(wéi)的恒星(xīng)早就被(bèi)甩到宇(yǔ)宙当中了。基于这种现象，科学家们会使(shǐ)用一种相对标准的(de)方法来解释(shì)暗物质的存在，这种方法就(jiù)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轴上气体的(de)旋转(zhuǎn)速(sù)度。如果出现(xiàn)异常的结(jié)果，就认为是由暗物质(zhì)的力量进入其中。

于是科学家们通过(guò)射电望远镜(jìng)测量了(le)距离星系(xì)中心(xīn)更远距离的氢元素，发现(xiàn)它(tā)们的旋转速度并不符合(hé)牛顿的力学定律(lǜ)。我们的太阳系也不(bù)例外，太阳系(xì)位于银(yín)河系的第三悬臂之(zhī)上，距离(lí)银河系中心2.6万(wàn)光年(nián)，根(gēn)据万有引力定律进行计(jì)算(suàn)，太(tài)阳(yáng)系的运(yùn)行速度应该(gāi)是160千米/秒(miǎo)，但实际上(shàng)，太阳系正(zhèng)在(zài)以(yǐ)220千米/秒的(de)速度(dù)围绕(rào)银河(hé)系旋转(zhuǎn)，这个实际速度远(yuǎn)远大于理论(lùn)速度，那么(me)产生以上这种向心加速度(dù)的原因很可能就是存在(zài)着一种我们看不到的物质，是这(zhè)些暗(àn)物质的引力效应将(jiāng)星系(xì)聚(jù)集在(zài)了(le)一起。

也是从(cóng)这时开始(shǐ)，越来越多的(de)研究人员开始相(xiāng)信暗物(wù)质的存(cún)在。科学家根据星系外恒(héng)星轨(guǐ)道的速度，估算在星系(xì)当(dāng)中暗物(wù)质的质量占整个星(xīng)系质(zhì)量的(de)85%。但是(shì)，暗物质并不(bù)是唯一可以(yǐ)解释这(zhè)个现象的原(yuán)因。在一(yī)项新(xīn)的研究当中，科学家们发现(xiàn)，几乎(hū)没有(yǒu)引力效应的遥远恒星之间，也会(huì)出现速度(dù)上的微小差异(yì)。另外，天文学家还发现了一(yī)个反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个(gè)星系距离(lí)地球大约2.5亿光年(nián)，大小和银河系不多，但是星系当中存在(zài)的恒星数量却只有银(yín)河系的千(qiān)分之一(yī)。

所以在理论上，该星(xīng)系(xì)必须(xū)存在暗物质，否则就(jiù)会(huì)分崩离(lí)析。但是科学家们使用(yòng)最(zuì)先进的望远镜(jìng)对其进行了40个(gè)小时的详细测量(liàng)之后，发现星系中(zhōng)的(de)恒星运动是(shì)可以用正常的(de)物质和力(lì)学定律来解释(shì)的。那么又有(yǒu)人(rén)提出，也许该星系(xì)的暗(àn)物质，已经被(bèi)附近的另一个大(dà)星系剥离了。奇(qí)怪的是(shì)，它的附(fù)近没有任何星系存(cún)在。造成这些(xiē)现象的除了(le)暗物质的(de)假说之外，另一种可能就是人类对引力的理解还不(bù)够全面，引力(lì)很(hěn)可能在不同尺度空间中的(de)工作方式是(shì)不同的，这意(yì)味着在行星系(xì)尺度中的(de)天体会沿(yán)着它们的轨道，按(àn)照我(wǒ)们所理解的(de)方式运(yùn)动。但(dàn)是(shì)上升(shēng)到星系(xì)和星团的尺度，引力之间的相互作用则是(shì)不同的方式。对(duì)于在星系团之间的(de)相互作用，科学家(jiā)还引入了外部场效应的概念，指的是在数百万光年的规模上，巨大(dà)的质量之间会产生对彼此特殊的(de)效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理论成立(lì)，这意味着我(wǒ)们需要对现在的物理定律进行(xíng)修正，这些发(fā)现也让很(hěn)多(duō)人认为暗物质假说(shuō)理(lǐ)论就此(cǐ)终结。但是在宇宙当(dāng)中还(hái)有关于暗物(wù)质存在的其他的理(lǐ)论证据，这些理(lǐ)论证据是(shì)蒙德(dé)理(lǐ)论(lùn)所没法解释的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由两个(gè)碰撞的星系团(tuán)所组成，类似这样的星团，它们大部分的普通质量都(dōu)在(zài)星系的气体(tǐ)当中。当星团以(yǐ)1000万公里(lǐ)/小(xiǎo)时发(fā)生碰撞(zhuàng)的时候，星际气体的(de)相互作(zuò)用就会(huì)导致温度的急剧升高，速(sù)度(dù)大幅(fú)降低(dī)。所以(yǐ)在理论上，在碰撞之后，子弹星系团大部分的质量(liàng)将位于所有(yǒu)这些气体(tǐ)所(suǒ)在的中间区域。那(nà)么我们(men)通过什(shén)么来(lái)验证(zhèng)它(tā)的质量区域到(dào)底是不是集中在(zài)中(zhōng)间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦伯(bó)太空望(wàng)远(yuǎn)镜传回了(le)宇宙当中第一(yī)张全彩(cǎi)的高清照片，在照片中我们可以明显地看到很多星系似乎被拉伸产生了巨(jù)大的形变(biàn)。其实(shí)这些星(xīng)系本身并不是(shì)真的被扭曲了(le)，也(yě)不是韦伯望远镜出了什么(me)问题，而是(shì)这样极遥远的(de)天体和我们地(dì)球上的观测者之间。被一(yī)个质量超(chāo)级巨大的天(tiān)体遮挡，这个超大质量的东西(xī)的引(yǐn)力(lì)，会使(shǐ)身(shēn)后更遥(yáo)远星(xīng)系的光都发生了扭曲(qū)。这个现象就是(shì)引力透(tòu)镜(jìng)效应。这(zhè)个巨大的天体可能(néng)是超大(dà)质量的黑(hēi)洞或(huò)者是暗物质。

所以当人们(men)对子弹星系团观测的时(shí)候，发现它(tā)的大(dà)质量区(qū)域(yù)并不是(shì)在中间，而是在两(liǎng)侧(cè)。所以最(zuì)好的解(jiě)释方法就(jiù)是当(dāng)星(xīng)团发生全部的碰撞时，可被观(guān)测到(dào)的质量气体被(bèi)卡在了中间，暗物质(zhì)则(zé)直接通过(guò)了这个区域(yù)，并在两边形(xíng)成(chéng)了引力(lì)透镜。对(duì)子弹星系(xì)团(tuán)的(de)引力透镜研究也被认为是暗(àn)物质存在的(de)迄今为(wèi)止最好的理论证据(jù)。

除此之(zhī)外(wài)，还有来自(zì)宇宙当中最古(gǔ)老的光。从宇(yǔ)宙大爆炸(zhà)开始，38万(wàn)年之后，可见(jiàn)光终于可以畅通(tōng)无阻(zǔ)地穿(chuān)越在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些光(guāng)在宇宙(zhòu)空(kōng)间背景(jǐng)上(shàng)留下(xià)了各(gè)相同性的(de)微波辐射。其中红色的部分表(biǎo)示温度较(jiào)高的区(qū)域(yù)，蓝(lán)色则表示(shì)相(xiāng)对较冷(lěng)的(de)区域，但实际上它们(men)之(zhī)间的温差只(zhǐ)有万分之一。

科学家们通过对前(qián)景背景分离(lí)后的(de)二值图像进丰巢柜最多能存放几天收多少钱 丰巢柜滞留10天还能取吗行连(lián)通域提(tí)取和标记之后发现，如果宇宙当(dāng)中(zhōng)没有暗物质，图形看起来不应该是(shì)这(zhè)样的，而随着暗物质的增(zēng)加，一些峰值的幅(fú)度(dù)会(huì)减小，才变得(dé)看起来(lái)“和(hé)谐(xié)”。为(wèi)了匹配宇宙微波背景辐射的(de)测量值，我们需(xū)要的(de)暗物质大约是普通(tōng)物质的丰巢柜最多能存放几天收多少钱 丰巢柜滞留10天还能取吗5倍。这个数字与解(jiě)释星系当(dāng)中恒星(xīng)运动所需要的(de)暗物(wù)质比例是一致的。这就(jiù)意味着(zhe)。

用(yòng)了一个(gè)简单(dān)的理论(lùn)框架，就很好地(dì)解(jiě)释了(le)很(hěn)多不(bù)同的观测(cè)结果。而暗物质的本质就是宇宙当中(zhōng)存在着某种类(lèi)型(xíng)的粒子，它们不(bù)参与任何(hé)其他的电磁作用，只通过引力(lì)来相互作用(yòng)。所以如果能够找到(dào)这(zhè)种粒子的(de)存在，就相当于找(zhǎo)到(dào)了暗物(wù)质存在的实际(jì)证据。这(zhè)种粒子到(dào)底是什么？科学(xué)家们已经提出了数十(shí)种(zhǒng)的假想目标，而(ér)要(yào)寻找这些不同的(de)目标(biāo)粒子(zi)所需要(yào)的(de)实(shí)验方式也不相同。在过去的几十年(nián)当中(zhōng)，人类为(wèi)了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会(huì)与常规物质相互作用的“暗物质”，科学家们已经(jīng)进(jìn)行了超过50次的实验，却没有任何(hé)实(shí)质性的发现，除了一个地(dì)方，意大利的格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球(qiú)上(shàng)最大(dà)的地学实验(yàn)室，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼高(gāo)的(de)探测器，一直致力(lì)于寻(xún)找(zhǎo)暗物质粒子(zi)的周(zhōu)期(qī)性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的科学家(jiā)声称观(guān)测(cè)到(dào)了某种信号(hào)。经(jīng)过(guò)了(le)20多年的数(shù)据(jù)收(shōu)集，人们发(fā)现(xiàn)了一个有(yǒu)趣的事情。探测率会在每年(nián)的6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当(dāng)中每(měi)年都(dōu)是一样。一(yī)些科学家(jiā)认为这可能是人类发(fā)现暗物质的第一个直接(jiē)证据。

但(dàn)是(shì)为什(shén)么暗物(wù)质会(huì)产生(shēng)周期性的(de)年(nián)度信号呢(ne)？刚才我们讲了太阳系正(zhèng)在以220公(gōng)里/秒(miǎo)的(de)速度(dù)围绕(rào)着(zhe)银(yín)河系进行移动，那(nà)么如果暗物质存在宇宙当中，这意(yì)味着我们也在以这样的速度(dù)在(zài)穿越着暗物质(zhì)流，这个过程中会产生相应的振(zhèn)荡，同时地球(qiú)又以30公里/秒的(de)速(sù)度(dù)围(wéi)绕太阳进行旋(xuán)转(zhuǎn)。所以(yǐ)有(yǒu)半(bàn)年的(de)时间(jiān)，地球围绕太阳(yáng)的方向与(yǔ)太阳(yáng)环绕银河系的(de)方向是一致的，而另外半年则(zé)与之相反。

而在6月份的时候，地(dì)球与太阳(yáng)的(de)方向正好达到(dào)完全一(yī)致，这是理论上地球(qiú)穿(chuān)越(yuè)暗(àn)物质(zhì)流最(zuì)快(kuài)的时段。而在11月份，又恰好达(dá)到了(le)最慢值。尽管在实(shí)际(jì)的情(qíng)况中，太(tài)阳系相对银河系的平面(miàn)呈现(xiàn)了60度的(de)倾斜，但是这(zhè)并不(bù)影响这个理论的有效(xiào)性。

因此科学家认为这可以(yǐ)用来解释，研(yán)究人(rén)员们所(suǒ)观测(cè)到的周期性信(xìn)号(hào)。当然也可能有(yǒu)其他的情况，造成这(zhè)种年度周(zhōu)期(qī)信号的差异(yì)也可能是温(wēn)度、湿度、土(tǔ)壤中的(de)水分、高山(shān)上的积(jī)雪，甚至连意(yì)大(dà)利游客的数(shù)量也符合这个周期的规律。

所以，科学(xué)家(jiā)们又在南半球建立了一(yī)个几(jǐ)乎(hū)相同(tóng)的(de)实验室，这里(lǐ)的季节与之(zhī)前的实验室正好相反(fǎn)，而在这里，地(dì)球穿(chuān)过暗物质流的运(yùn)动特征和第(dì)一个实验室(shì)是一样的(de)。

因(yīn)此(cǐ)，如(rú)果在这里可以(yǐ)得(dé)到相(xiāng)同(tóng)的信号，就可以成为暗物质所存(cún)在的(de)非常(cháng)有力的证据了。但是由(yóu)于这个实验室刚刚(gāng)建成(chéng)不久(jiǔ)，所以截(jié)至目前还无(wú)法提供(gōng)相应(yīng)的(de)数据支(zhī)持(chí)。另外，在(zài)2025年，NASA将(jiāng)会(huì)发射(shè)一台新的望(wàng)远镜，这台太(tài)空(kōng)望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小(xiǎo)跟哈(hā)勃望远(yuǎn)镜相同，但它的(de)宽视场仪器(qì)提供的视野是哈勃(bó)红外仪器的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太空望远镜其中(zhōng)一个(gè)关(guān)键的用途就是探索暗(àn)物质(zhì)背后的奥秘，对于探(tàn)测的结果，我们只能拭目以(yǐ)待(dài)了。费米实验室(shì)粒(lì)子天体(tǐ)物理中心的科学家丹琥珀和(hé)贾森斯特芬研究发现，如(rú)果(guǒ)暗物质存(cún)在，它(tā)们极有可能(néng)拥(yōng)有另一(yī)种(zhǒng)神秘的效应，这种暗(àn)物(wù)质效应(yīng)，会(huì)支持(chí)宇宙当中生命(mìng)的诞生，或者说是生(shēng)命进(jìn)化的一个(gè)重要(yào)因素。

如果这一理论得到(dào)进一步的证(zhèng)实(shí)，那么遍布宇宙当中的暗物质会(huì)不会意味着人(rén)类(lèi)并不孤(gū)单呢？或许(xǔ)在宇宙当中某个(gè)角(jiǎo)落的行星上，暗物质(zhì)正在通过(guò)这样的效应创造生命。当然，这些推(tuī)论的大前提是(shì)要先找到(dào)暗物(wù)质存在的实(shí)际证据(jù)。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到(dào)底(dǐ)存不(bù)存在(zài)呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支持是我更新的动力(lì)！

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