宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学无法解释的“暗物质”？暗(àn)物(wù)质又究竟是(shì)什么？人类为了寻(xún)找暗物质存在的证据，科学家们(men)在(zài)过去的几(jǐ)十年当中进(jìn)行了超过50次的长期实验，但是却(què)没有发现任何的(de)有效证据。除了一个地方，在1687年出版的自然哲学数(shù)学原理一(yī)书中，埃萨(sà)克(kè)牛顿发(fā)表了万(wàn)有引力定律，它揭(jiē)示了宇宙中(zhōng)天体运(yùn)动(dòng)的规律。往后的几百年来，当天文学(xué)家(jiā)们发现某些(xiē)天体运(yùn)行轨道出(chū)现异常，不符合万有引力定(dìng)律的时候(hòu)，他们就(jiù)会知(zhī)道，周(zhōu)围一(yī)定有未知的天体通过(guò)引力在摄动它的(de)轨道。比(bǐ)如(rú)在(zài)1846年，奥本勒维(wéi)耶就通过(guò)天(tiān)王星运行轨道(dào)的异常，推算并且发现了(le)海王(wáng)星的存在。另外，哈雷彗(huì)星、冥(míng)王星(xīng)的发现都(dōu)是应(yīng)用万(wàn)有引力定律所取得重大天(tiān)文成就(jiù)的例子。但(dàn)是这些(xiē)发现(xiàn)都(dōu)是(shì)在恒星系统(tǒng)的尺(chǐ)度当中，可(kě)当我(wǒ)们上升到星系(xì)或者是星团的尺(chǐ)度，事(shì)情就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞(ruì)士的(de)物理学家弗里茨兹威基正(zhèng)在研(yán)究和测量(liàng)后发星系(xì)团的(de)质(zhì)量。这是一个由数千个星系所组(zǔ)成的巨大星系团(tuán)，这些星系(xì)被引力束缚在(zài)一起。测(cè)量星(xīng)系团的(de)质(zhì)量一(yī)般(bān)会使用到(dào)两种(zhǒng)方法，当(dāng)两(liǎng)种方法结果一(yī)致，就可以确定其(qí)质量的(de)范围。

第一种是获(huò)得其"光度学的质量(liàng)"，需(xū)要的(de)数据是测(cè)量各个(gè)星(xīng)系的光度。

第二种是动力学质(zhì)量的(de)计算，是利用(yòng)光谱红移测量星系团中(zhōng)的(de)各个星(xīng)系相对于星系团的运动速度。当测量结果出来(lái)之后，兹威基彻底懵了，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这(zhè)意味着，后发座星(xīng)系团(tuán)有(yǒu)99%的质量消失了，或者(zhě)说这99%的质量并(bìng)不(bù)以可见光的形式所(suǒ)存(cún)在，我们无(wú)法看到。最诡异的是，在测量速度(dù)的过程中(zhōng)，兹(zī)威基发现星系团中很多星系的(de)速度比(bǐ)理论上要快得多，按照牛(niú)顿的运动学定(dìng)律(lǜ)，仅靠(kào)这些可见星系的(de)质量所产生的引力是(shì)无法(fǎ)将它们束缚在星(xīng)系团内(nèi)的，它们(men)早就应该被抛(pāo)出(chū)星系团之外(wài)了，除非有一种(zhǒng)神秘的(de)力量(liàng)在起作(zuò)用，这(zhè)种力(lì)量(liàng)来源(yuán)于某种隐形的物质。

据此(cǐ)，兹维基提出了(le)这样部分不可见的(de)暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇宙(zhòu)中绝大部分(fēn)的质量。只是当时的人们对(duì)这(zhè)样的一种说(shuō)法不屑(xiè)一顾(gù)。

直到(dào)40年之后，“暗物(wù)质”这个词(cí)才再一(yī)次出现。天文学家维(wéi)拉鲁宾和肯(kěn)特福特在观(guān)测仙女座星(xīng)系中的恒星运动。理论(lùn)上来说，距离中心(xīn)越远(yuǎn)的恒(héng)星在其轨(guǐ)道(dào)上(shàng)的(de)运行(xíng)速度就(jiù)干腊肉特别硬怎么处理，腊肉太干太硬变软小妙招会(huì)越(yuè)慢。但是(shì)他们观(guān)测的结(jié)果却让人感(gǎn)到不可思议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋(xuán)转速度几乎(hū)保持不变。可是根据牛(niú)顿的万有引力定律(lǜ)，在星系当中(zhōng)如果没有足(zú)够大的(de)质量来吸引它们，这些(xiē)外围的恒(héng)星早就被甩到宇宙当中了(le)。基(jī)于这种现象，科(kē)学家(jiā)们会使(shǐ)用(yòng)一(yī)种(zhǒng)相对标准(zhǔn)的方法来解释(shì)暗物质(zhì)的(de)存在，这种方法就是测量(lià干腊肉特别硬怎么处理，腊肉太干太硬变软小妙招ng)星系当中气体在X轴(zhóu)上(shàng)距(jù)离星系中心的距离，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋转速度。如果出现异(yì)常的结(jié)果，就认为是由暗物质的力量进入其中(zhōng)。

于是科学家们通过射(shè)电望远镜测量了距离星(xīng)系(xì)中心(xīn)更远距离的(de)氢(qīng)元素，发现它们的旋转速度并不符(fú)合牛顿的力学定(dìng)律。我们的太(tài)阳系也不(bù)例外，太(tài)阳系(xì)位于银河系(xì)的第三(sān)悬(xuán)臂之上，距离银河系中(zhōng)心2.6万光年，根(gēn)据万有引力(lì)定律进行计算(suàn)，太阳系的(de)运行(xíng)速度应(yīng)该是160千(qiān)米/秒，但实际上，太(tài)阳系正(zhèng)在以(yǐ)220千米/秒的速度围绕银(yín)河系旋(xuán)转，这个实际速度远(yuǎn)远大(dà)于(yú)理论速(sù)度(dù)，那么产生以(yǐ)上这种向心(xīn)加速度的原(yuán)因很可能就是存(cún)在着一种我(wǒ)们看不到的物质，是这些暗(àn)物质(zhì)的引力效(xiào)应将(jiāng)星系聚集在了一起。

也(yě)是从这(zhè)时开始，越来越(yuè)多的(de)研究人员开始相信(xìn)暗物(wù)质的存在。科学(xué)家(jiā)根据星系外恒星(xīng)轨道的速(sù)度，估算在星系当(dāng)中暗(àn)物质的质量占(zhàn)整个(gè)星系(xì)质量的(de)85%。但(dàn)是，暗物(wù)质并不是唯一可以解(jiě)释这个现象(xiàng)的原因。在一(yī)项(xiàng)新的研究当中，科学家们发现，几乎(hū)没有引力效(xiào)应的遥(yáo)远恒(héng)星之间，也会出现速度上的微小(xiǎo)差异(yì)。另外，天文学家(jiā)还发现了一(yī)个(gè)反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地(dì)球大约2.5亿(yì)光年，大小和银河系(xì)不(bù)多，但(dàn)是星系当中存(cún)在的恒星数量却(què)只(zhǐ)有银河系的(de)千分(fēn)之一(yī)。

所(suǒ)以在(zài)理论上，该星系必须存在暗(àn)物质，否则就会(huì)分崩离析。但(dàn)是科(kē)学(xué)家们使用最(zuì)先进的(de)望远(yuǎn)镜对其进(jìn)行了40个小时的详(xiáng)细(xì)测量(liàng)之后，发现星系中(zhōng)的(de)恒星运动是可以(yǐ)用正常(cháng)的物(wù)质和(hé)力学定(dìng)律来解(jiě)释的。那么又有人提(tí)出，也许(xǔ)该星系的暗物质，已经被附近的另一个大星系剥离了。奇(qí)怪的是，它的附(fù)近(jìn)没(méi)有(yǒu)任何星系存在。造(zào)成这些现(xiàn)象的除了暗物质的假说之(zhī)外，另一种可(kě)能就(jiù)是人类对引力的理解还不够全面(miàn)，引力很可能在不同尺度空间中的工作方式是不同的，这意味(wèi)着在行(xíng)星系尺度中的(de)天体(tǐ)会沿着它们的轨道，按照我(wǒ)们所(suǒ)理(lǐ)解的方式(shì)运动(dòng)。但是上升到星系和星(xīng)团的尺(chǐ)度，引(yǐn)力(lì)之间的相互作用则是不同的方式(shì)。对于在星系团(tuán)之(zhī)间的相互(hù)作用，科学家(jiā)还引入(rù)了外部场效应的概念，指的(de)是在数(shù)百万光年的(de)规(guī)模上，巨大的质量之间(jiān)会产生对彼此特殊(shū)的(de)效(xiào)果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这(zh干腊肉特别硬怎么处理，腊肉太干太硬变软小妙招è)意味着我们需要(yào)对(duì)现在的物理(lǐ)定律(lǜ)进行修正(zhèng)，这(zhè)些发现也让很多人认为暗物质(zhì)假说理论就此(cǐ)终结。但是在宇宙当中还有关于(yú)暗物质(zhì)存在的(de)其他的(de)理论证据，这些理论证据是蒙(méng)德理论所(suǒ)没法解释的(de)“引(yǐn)力透镜”。

径向距离(lí)为37亿(yì)光(guāng)年的子弹星系团，由两个碰撞的星系团所组成(chéng)，类(lèi)似这样的星(xīng)团，它们(men)大部分(fēn)的普通质量(liàng)都在(zài)星系的(de)气(qì)体(tǐ)当中。当星团以1000万公里/小时发(fā)生碰撞的时(shí)候，星际气体的(de)相互作用就会导致温度(dù)的(de)急剧升高，速度大幅(fú)降低。所以(yǐ)在理论(lùn)上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团大部分(fēn)的质量将(jiāng)位于所有这些气体所在的中间区域(yù)。那么我们(men)通过什么来验证它的(de)质量区(qū)域(yù)到底(dǐ)是不(bù)是(shì)集中在中间(jiān)呢(ne)？前不久(jiǔ)，詹姆(mǔ)斯韦伯(bó)太空望远镜传回了宇(yǔ)宙当中(zhōng)第一张全彩(cǎi)的高(gāo)清照片，在照片中我们(men)可以明显(xiǎn)地看到(dào)很多星系似乎被(bèi)拉(lā)伸产生了(le)巨大(dà)的(de)形变(biàn)。其实这些星系本身并(bìng)不是真的被扭曲了(le)，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出了什么问题，而是这样极(jí)遥(yáo)远的(de)天体(tǐ)和(hé)我(wǒ)们地球上的(de)观测者(zhě)之间。被(bèi)一个质量超级(jí)巨大的天体遮挡，这个超大(dà)质量的(de)东西的引力，会使(shǐ)身后更遥远星(xīng)系的光都发生了(le)扭曲。这(zhè)个现象就是引力透镜效应。这个(gè)巨大(dà)的天体可能(néng)是超大质量(liàng)的(de)黑洞或(huò)者(zhě)是暗物质(zhì)。

所以当(dāng)人们对子弹星系团(tuán)观测的时候(hòu)，发现它的大(dà)质量区域(yù)并不是在中间(jiān)，而(ér)是在(zài)两侧(cè)。所以(yǐ)最好(hǎo)的解(jiě)释方法就是当星(xīng)团发生(shēng)全部的碰撞时，可被(bèi)观(guān)测到的(de)质(zhì)量气(qì)体被(bèi)卡在(zài)了中间，暗(àn)物质则直接通过(guò)了这个区域，并(bìng)在两(liǎng)边形成了引力透镜。对(duì)子(zi)弹(dàn)星系团的引力透镜研(yán)究也(yě)被认为是暗物(wù)质存在的迄今为止最(zuì)好的理论证据(jù)。

除此之外，还有来自(zì)宇宙当中最古(gǔ)老的光。从宇宙大(dà)爆(bào)炸开始，38万年之后，可见光(guāng)终于可以畅通无阻地穿越在宇宙当(dāng)中了。经过(guò)了130多亿年(nián)之(zhī)后，这些(xiē)光(guāng)在宇宙(zhòu)空(kōng)间背(bèi)景上留下了各相同性的(de)微波辐射。其中红(hóng)色的部分表示温度较(jiào)高的区域，蓝色则表示相对较冷的区域，但实际上它们之间(jiān)的温差只(zhǐ)有万(wàn)分之一。

科学家们通过(guò)对前景(jǐng)背景分离后的二值图像(xiàng)进行连通域提(tí)取和标(biāo)记之(zhī)后发现，如果(guǒ)宇宙当(dāng)中(zhōng)没有暗物质(zhì)，图形(xíng)看起来不应该是这(zhè)样的，而随(suí)着暗物质的增加，一些(xiē)峰值的幅度会减小，才变得看起(qǐ)来“和(hé)谐”。为(wèi)了匹(pǐ)配宇宙微波(bō)背景辐射的测量值，我们(men)需要的暗物质大约是普(pǔ)通(tōng)物(wù)质的5倍。这个数字与解释星系当中恒星运动(dòng)所需(xū)要的(de)暗物质(zhì)比例是一致(zhì)的(de)。这(zhè)就意味着。

用了一(yī)个简单的理论(lùn)框架，就很好地解释了很多不同(tóng)的(de)观(guān)测结果。而(ér)暗物质的本质就是宇宙当(dāng)中存在着(zhe)某(mǒu)种(zhǒng)类型的粒子，它们(men)不参与任何其他的电磁作(zuò)用(yòng)，只(zhǐ)通过(guò)引(yǐn)力来相互(hù)作(zuò)用。所以如果能够(gòu)找(zhǎo)到(dào)这种粒(lì)子(zi)的存在，就相当于找到了暗(àn)物质(zhì)存在的实际证据。这种粒子到底是什么？科(kē)学家们已经提出(chū)了数十(shí)种的假想目标，而要(yào)寻找这些(xiē)不同的目标粒(lì)子所(suǒ)需要的实验方式也不相同(tóng)。在过(guò)去的几(jǐ)十年当中，人类(lèi)为了寻找这(zhè)些看不见、摸不到，几乎(hū)不会与常规(guī)物质相互(hù)作用的“暗物质”，科学家们(men)已(yǐ)经进行了超过50次的实验，却没有任何实质性的发现，除(chú)了一(yī)个地方(fāng)，意大(dà)利的格兰(lán)萨(sà)索(suǒ)山(shān)，隶属(shǔ)于阿(ā)尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处(chù)的(de)地下矿井当中(zhōng)，藏着地球上最大的地学实验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼高(gāo)的探测器，一直致力于寻找暗(àn)物质粒子的周期(qī)性震荡。

自(zì)1997年以来(lái)，这里的科(kē)学家声称观测(cè)到(dào)了某种信号。经过了20多年的数据(jù)收集，人们发现(xiàn)了一个有趣的事情。探(tàn)测率会(huì)在每年(nián)的6月份达到(dào)峰值，然后在11月(yuè)降到最低，而且在20年当中(zhōng)每年都(dōu)是(shì)一(yī)样。一些科学家认(rèn)为这(zhè)可能是人类(lèi)发现(xiàn)暗物质的第一个直(zhí)接(jiē)证据。

但是为什么暗物质会产生周(zhōu)期性的年度信号呢？刚才我(wǒ)们讲(jiǎng)了(le)太阳(yáng)系正(zhèng)在(zài)以220公里/秒的速度围绕着银河系(xì)进(jìn)行移动，那么如果暗(àn)物质存在宇宙当(dāng)中，这意味着我们也在以这样(yàng)的速(sù)度在(zài)穿越着暗物质流，这个(gè)过程中会产生(shēng)相(xiāng)应的振荡，同时地球又(yòu)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(jiān)，地球围绕太阳的(de)方向与太阳环(huán)绕银河(hé)系(xì)的方(fāng)向是一致的，而另外半(bàn)年则与之(zhī)相反。

而在6月(yuè)份的时候，地(dì)球与太阳的方向正好(hǎo)达到(dào)完(wán)全(quán)一致(zhì)，这是(shì)理论上地球穿越暗物质流最快(kuài)的时(shí)段。而在11月(yuè)份(fèn)，又(yòu)恰(qià)好达到了(le)最慢值。尽管在实际的(de)情(qíng)况中，太阳系(xì)相对银(yín)河(hé)系的(de)平面呈现了60度的倾斜(xié)，但是(shì)这并(bìng)不影响这(zhè)个理论的有效(xiào)性。

因此科学家认(rèn)为这可以用来解释，研究人员们(men)所观测到的周期性信号。当然也可能(néng)有其他的(de)情况，造(zào)成这(zhè)种年度周(zhōu)期信(xìn)号的差异也可能是温度、湿度、土壤中的水(shuǐ)分、高山上的(de)积雪，甚至连意(yì)大利游客的数量(liàng)也符(fú)合这(zhè)个周(zhōu)期的(de)规律。

所以，科学家们又(yòu)在(zài)南(nán)半球(qiú)建(jiàn)立了一(yī)个几乎相同的(de)实验(yàn)室，这里的季(jì)节与(yǔ)之前的(de)实验(yàn)室正好相反，而在这里(lǐ)，地(dì)球穿过(guò)暗(àn)物(wù)质流的运动特(tè)征和(hé)第(dì)一个实验(yàn)室是一样(yàng)的。

因此，如果在(zài)这里(lǐ)可(kě)以得到(dào)相同的信号，就可以(yǐ)成(chéng)为暗(àn)物(wù)质所存(cún)在的非常(cháng)有(yǒu)力的证据(jù)了。但(dàn)是由(yóu)于这个实验室刚(gāng)刚建成不久，所以截至目前还无法提(tí)供相(xiāng)应的数据(jù)支持(chí)。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一(yī)台新的望远镜，这台(tái)太空望远(yuǎn)镜叫做“南(nán)希格雷(léi)斯(sī)罗(luó)曼”，它(tā)的主镜大小跟(gēn)哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提供的视野是(shì)哈(hā)勃(bó)红外仪(yí)器的(de)100倍。南(nán)希格雷斯罗曼太空望远镜其(qí)中一个(gè)关键的用途(tú)就是探索(suǒ)暗物(wù)质背后的奥(ào)秘，对于(yú)探测的结(jié)果，我们只能拭目(mù)以待了。费米实验室(shì)粒子天体物理中心的科学家丹琥(hǔ)珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究发(fā)现，如果暗物质存在，它们极有可能拥有另(lìng)一种(zhǒng)神(shén)秘的效应(yīng)，这种暗物质效应，会支(zhī)持宇宙当(dāng)中生(shēng)命的诞生(shēng)，或者(zhě)说是生命进(jìn)化的一个(gè)重要因素。

如果这一理论得到进一步的证(zhèng)实，那(nà)么遍布宇(yǔ)宙当(dāng)中的(de)暗物质(zhì)会不会意味着人类并不(bù)孤单呢？或许在宇(yǔ)宙当中某(mǒu)个角落的行星上，暗物质正在(zài)通过这(zhè)样(yàng)的效应创造生命(mìng)。当然，这(zhè)些推论的(de)大(dà)前提是(shì)要(yào)先找到暗物(wù)质存(cún)在的(de)实际证据。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物(wù)质到底存(cún)不存在(zài)呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支持是我更新(xīn)的动力！

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