宇宙是“人为制(zhì)造(zào)”的(de)？为(wèi)何会存在科学无法解释的“暗物质”？暗物(wù)质又(yòu)究竟是什么？人类为(wèi)了寻找暗物(wù)质存在(zài)的(de)证据，科学家(jiā)们在过去的几十年(nián)当中进(jìn)行了超过50次的(de)长期实验，但是却没(méi)有发现任何的(de)有效证(zhèng)据。除了一个地方，在1687年(nián)出版的自(zì)然哲学数(shù)学原(yuán)理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭(jiē)示了宇宙(zhòu)中天体运动的规(guī)律。往后(hòu)的(de)几百年来，当(dāng)天文(wén)学家们发现某些天体运行(xíng)轨道(dào)出(chū)现异常，不符合万有引(yǐn)力定律(lǜ)的时候，他们就会知(zhī)道，周围一定有未(wèi)知的天体通过引力在摄(shè)动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就(jiù)通过天王星运行轨(guǐ)道(dào)的异常(cháng)，推算并且发现了海王星(xīng)的(de)存在。另外，哈(hā)雷(léi)彗(huì)星、冥王星的发现都(dōu)是应用(yòng)万有引力(lì)定律(lǜ)所(suǒ)取得重大天文成就的(de)例(lì)子。但(dàn)是这(zhè)些发现都是在恒星系统的(de)尺度当中，可当我(wǒ)们上升到星(xīng)系或者(zhě)是星团的(de)尺(chǐ)度(dù)，事情就开始变(biàn)得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的(de)物(wù)理(lǐ)学(xué)家弗里茨兹威基正在研究和(hé)测量(liàng)后发星系团的质量(liàng)。这究极绿宝石满级了还能刷努力值吗 究极绿宝石5.4努力值怎么刷是(shì)一个由数千(qiān)个星系所组成的巨大星系团，这些(xiē)星系被引力束缚在一起(qǐ)。测量星系团的质量一般会使用到(dào)两种(zhǒng)方法(fǎ)，当两(liǎng)种方法结果一致，就可以(yǐ)确定其质量的范围。

第(dì)一种(zhǒng)是获得其"光度学(xué)的质量"，需(xū)要(yào)的数据(jù)是测量各个(gè)星系的光度。

第二种是动力学质量(liàng)的计算，是(shì)利用光谱红移测量星系团中(zhōng)的(de)各个(gè)星系相对于星系团的运动(dòng)速度。当测量(liàng)结果出(chū)来(lái)之后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是(shì)“光(guāng)度学质量”的400倍。这意味着，后发(fā)座星系团有99%的质量(liàng)消失(shī)了，或者说这99%的(de)质(zhì)量并不以可见(jiàn)光(guāng)的形式(shì)所存在，我们(men)无法看(kàn)到。最诡异的是，在测量速(sù)度(dù)的(de)过程中，兹威基发(fā)现星系团中(zhōng)很(hěn)多星系的(de)速度比理(lǐ)论上要快得多，按照(zhào)牛顿的运(yùn)动学定(dìng)律，仅靠这些可见(jiàn)星(xīng)系的质量(liàng)所产(chǎn)生(shēng)的引(yǐn)力是无法将它们束缚在星系团内的，它们(men)早就应(yīng)该被抛出星系团之外了，除非有一种神秘的力量在(zài)起(qǐ)作用，这(zhè)种力(lì)量来源(yuán)于某种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹(zī)维基提出了(le)这(zhè)样部(bù)分不可(kě)见(jiàn)的暗质(zhì)，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝大(dà)部分的质量。只是当时的人们对(duì)这样的(de)一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这个词才(cái)再(zài)一次出现。天文(wén)学(xué)家维拉(lā)鲁宾和肯(kěn)特福特在观测仙(xiān)女座星(xīng)系中的恒星运(yùn)动。理论(lùn)上来说，距(jù)离中心越(yuè)远(yuǎn)的(de)恒(héng)星在其轨道(dào)上(shàng)的(de)运行速度就会越慢。但是(shì)他们观测的结果却让(ràng)人(rén)感(gǎn)到不可思议。

随着与(yǔ)中心(xīn)距(jù)离的增加，恒(héng)星的旋转速度几乎保持不变。可是根据牛顿(dùn)的万(wàn)有引力定律，在星(xīng)系当(dāng)中如(rú)果没有足够大的质量(liàng)来吸(xī)引它们，这些外围的恒(héng)星(xīng)早就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基(jī)于(yú)这种现象，科学家们会使用一种(zhǒng)相(xiāng)对标准的方法(fǎ)来解释暗物(wù)质的存在，这(zhè)种(zhǒng)方法就(jiù)是(shì)测(cè)量星(xīng)系(xì)当中气体在(zài)X轴上距离星系中心的(de)距离(lí)，以及在Y轴上气体的(de)旋转速度(dù)。如果出现异常(cháng)的(de)结果，就认为(wèi)是由暗物质的力量(liàng)进入(rù)其中。

于是科学家(jiā)们通过射电望远镜测量了距离星系中(zhōng)心(xīn)更远距离的氢元(yuán)素，发现它们(men)的(de)旋(xuán)转速(sù)度并不符合牛顿的力学定律(lǜ)。我们的太(tài)阳系也不例外，太(tài)阳系(xì)位于银河系的(de)第三悬(xuán)臂之(zhī)上，距(jù)离(lí)银河系中(zhōng)心2.6万光年，根据万有引(yǐn)力定律进(jìn)行计算，太阳系(xì)的运(yùn)行速度应该是160千米(mǐ)/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的(de)速(sù)度围绕银(yín)河系旋转，这个实际速(sù)度远远大于理论速度，那么产(chǎn)生以上这(zhè)种(zhǒng)向心加速度的原因很可(kě)能就是存(cún)在着一种(zhǒng)我们看不(bù)到的物质，是(shì)这些(xiē)暗物质(zhì)的引力效应将星系聚集在了一起。

也是从这时(shí)开始，越来越(yuè)多的研究(jiū)人员(yuán)开(kāi)始相信暗物质的存(cún)在。科(kē)学家根据星系外恒星轨道的速度，估算在(zài)星系当中暗物质的质量占整个(gè)星系质量(liàng)的(de)85%。但是，暗物质并不是(shì)唯(wéi)一可以解释这个现象的原因。在一项新的研(yán)究当中(zhōng)，科学(xué)家们发现(xiàn)，几乎(hū)没有(yǒu)引力(lì)效应的遥远恒星之间(jiān)，也会出(chū)现速度(dù)上的微小差异。另外，天文(wén)学家还(hái)发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离地球大(dà)约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星系当中存(cún)在(zài)的恒(héng)星数量却只(zhǐ)有银河系的千分之(zhī)一。

所以在理论上，该星系必(bì)须存在暗(àn)物(wù)质，否则就(jiù)会(huì)分(fēn)崩离析(xī)。但(dàn)是(shì)科学家们使(shǐ)用最(zuì)先进的望远镜对其进行了40个小时(shí)的详细测量(liàng)之后，发现星系中的恒星运动是可以用正常的物质和力学定律来解释的。那么(me)又有人提出，也许该(gāi)星系(xì)的暗物质(zhì)，已经(jīng)被(bèi)附(fù)近(jìn)的另一个大星(xīng)系剥(bō)离(lí)了(le)。奇怪的是，它(tā)的附(fù)近没有任何星系存在。造成这些现象的除了暗物(wù)质(zhì)的假说之(zhī)外，另一种可能就(jiù)是人类对引力的(de)理解还不够全面，引力很可能在不同尺度空间(jiān)中的工作方式是不同的，这(zhè)意味(wèi)着在行(xíng)星系(xì)尺(chǐ)度中(zhōng)的(de)天体会沿着(zhe)它们的轨道，按照我(wǒ)们所(suǒ)理解(jiě)的方(fāng)式运动。但是上升到星(xīng)系和(hé)星团的尺度，引力之间的相互(hù)作(zuò)用(yòng)则(zé)是(shì)不同的方(fāng)式。对于在星系团之(zhī)间的相互作(zuò)用(yòng)，科学家(jiā)还引(yǐn)入(rù)了外部场效(xiào)应的概念，指的是在数百万光年(nián)的(de)规模上，巨大的质量之(zhī)间会产生对彼此特殊的效果，这个理论(lùn)叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立(lì)，这意味着(zhe)我们需(xū)要对现在的物理(lǐ)定律进(jìn)行修正，这些发(fā)现也让(ràng)很多人(rén)认为(wèi)暗(àn)物质假说理论就此终结。但是在(zài)宇宙(zhòu)当(dāng)中还有关于(yú)暗物(wù)质(zhì)存在的其他的理论证据，这些理论证据是蒙德(dé)理论所(suǒ)没(méi)法解释的“引力透镜”。

径向距(jù)离为(wèi)37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的星系团所组成，类(lèi)似(shì)这(zhè)样(yàng)的星团，它们大部分(fēn)的(de)普通质量都在(zài)星系(xì)的气体(tǐ)当(dāng)中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的(de)时候，星际气体的相互(hù)作用(yòng)就会导(dǎo)致温度(dù)的急剧升(shēng)高，速(sù)度大幅(fú)降低(dī)。所以(yǐ)在理论上(shàng)，在(zài)碰撞之后，子(zi)弹星系团(tuán)大(dà)部(bù)分的质量将位(wèi)于所有这些气体所在的(de)中间(jiān)区域。那么我们通过什么来(lái)验证(zhèng)它的(de)质(zhì)量区域到(dào)底(dǐ)是不是集(jí)中在中(zhōng)间呢？前不(bù)久，詹姆斯(sī)韦(wéi)伯太空望远镜传回了宇宙(zhòu)当中第(dì)一张(zhāng)全彩(cǎi)的高清照片，在照片中我们可以明显地看到很多星(xīng)系似乎被拉(lā)伸产生了巨大的形变(biàn)。其实这些星(xīng)系本身并(bìng)不是(shì)真的(de)被(bèi)扭曲了(le)，也不是韦伯望远镜(jìng)出了什么问题，而是这(zhè)样(yàng)极遥远的(de)天(tiān)体和我们地球(qiú)上的观测(cè)者之(zhī)间。被(bèi)一个质量超级巨大的天体遮挡，这(zhè)个超大质量的东西的引力，会使(shǐ)身后更(gèng)遥(yáo)远(yuǎn)星系的(de)光都(dōu)发生了扭曲。这个现象就(jiù)是(shì)引(yǐn)力(lì)透镜效(xiào)应。这个巨大的天(tiān)体可能是(shì)超(chāo)大质量的黑洞(dòng)或者是暗物质。

所(suǒ)以当人们对子弹星系团观测的时(shí)候，发现它(tā)的大(dà)质量区域(yù)并不是在中间，而是在(zài)两侧。所(suǒ)以最好的解释方法(fǎ)就是当星团(tuán)发生(shēng)全部的碰(pèng)撞(zhuàng)时，可被观测到的质量气体(tǐ)被卡在了(le)中间，暗物质则直接(jiē)通过(guò)了这个(gè)区域(yù)，并在两边形(xíng)成了(le)引力透镜(jìng)。对(duì)子弹星(xīng)系团(tuán)的引力透(tòu)镜(jìng)研究也被认为是暗(àn)物(wù)质存在的(de)迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还有(yǒu)来(lái)自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光(guāng)终于可(kě)以畅通无阻地(dì)穿越(yuè)在宇(yǔ)宙(zhòu)当中了。经过(guò)了130多亿年之后(hòu)，这些(xiē)光在宇宙空(kōng)间(jiān)背景上留(liú)下了各相同性的微波辐(fú)射(shè)。其中红色(sè)的(de)部(bù)分(fēn)表示温度(dù)较高的(de)区域，蓝色(sè)则表示相对较冷的区域，但实(shí)际上(shàng)它(tā)们之间的温差只有万分之一。

科学家们通过对前景(jǐng)背景分离后的二值图像进(jìn)行连通域提取和(hé)标记(jì)之后(hòu)发(fā)现，如果宇宙当中没有暗物质，图(tú)形看起(qǐ)来(lái)不应该是这样(yàng)的，而随着暗物质(zhì)的(de)增(zēng)加(jiā)，一些峰值的幅度会减小，才变得(dé)看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇(yǔ)宙微波背景(jǐng)辐射的(de)测量值，我(wǒ)们(men)需要的暗物质(zhì)大约是普通物质的(de)5倍。这个数字与(yǔ)解释星(xīng)系当中恒星运动所需要的(de)暗物质比例(lì)是一致(zhì)的(de)。这就意味(wèi)着。

用了一个简(jiǎn)单的理论(lùn)框架，就很好地解释了很多(duō)不同的观测结果(guǒ)。而暗物质的本质(zhì)就是宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中存在着某(mǒu)种类型的粒子，它们不参与(yǔ)任何其他的(de)电磁(cí)作用，只通过(guò)引(yǐn)力来相互作用。所以如(rú)果能够找(zhǎo)到这种粒子的存在，就相当于找到了(le)暗(àn)物(wù)质存在的实际证据。这种(zhǒng)粒子(zi)到(dào)底是什(shén)么？科学家们已(yǐ)经提(tí)出了(le)数十(shí)种(zhǒng)的假想目标，而要(yào)寻找这些不同的目标粒子所需要的实验方式也不相同。在过去的几十年当(dāng)中，人类为了寻找(zhǎo)这些看不见、摸不到，几(jǐ)乎不会(huì)与常规物质相互作用的“暗物质”，科学家们已(yǐ)经进行(xíng)了超过50次的实验，却没有任何实质性的发(fā)现，除了(le)一个地(dì)方(fāng)，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米(mǐ)处的(de)地下矿(kuàng)井当中，藏(cáng)着地球上(shàng)最大(dà)的地学实验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三(sān)层楼高的探(tàn)测器，一直致力于寻找暗物质(zhì)粒(lì)子的周期性震荡。

自(zì)1997年(nián)以来，这里的科学家(jiā)声称观测(cè)到(dào)了某种信号。经(jīng)过了20多年的数据收集(jí)，人(rén)们(men)发现了(le)一个有趣(qù)的事情(qíng)。探测率(lǜ)会(huì)在每(měi)年的6月(yuè)份达到峰值(zhí)，然后在11月降到最低(dī)，而且在(zài)20年当中每年(nián)都是一样。一些(xiē)科学家认(rèn)为(wèi)这可能是人类发现暗物质的第一个直接证据(jù)。

但是(shì)为什么暗物质会产生周期性的年度信号呢？刚才我(wǒ)们讲了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒的速(sù)度围绕着(zhe)银(yín)河系进行移动，那么(me)如果暗物质存在宇(y究极绿宝石满级了还能刷努力值吗 究极绿宝石5.4努力值怎么刷ǔ)宙当中，这(zhè)意味(wèi)着我(wǒ)们也在(zài)以这(zhè)样的速度在穿越(yuè)着(zhe)暗(àn)物质(zhì)流，这(zhè)个过程中会产(chǎn)生相(xiāng)应的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度(dù)围(wéi)绕太阳进行(xíng)旋转。所(suǒ)以有半年的时间，地(dì)球(qiú)围绕太阳的方向与太(tài)阳环绕银河系的方(fāng)向(xiàng)是(shì)一致的，而(ér)另外半年则与之相(xiāng)反(fǎn)。

而在6月份的时候，地球与太阳的方向正(zhèng)好达(dá)到完(wán)全一(yī)致，这是理论上地球穿越暗物质流最快(kuài)的时段。而在(zài)11月份，又恰好(hǎo)达到(dào)了最(zuì)慢值(zhí)。尽管在实际的情况中，太阳系相对银河系的(de)平面呈现(xiàn)了(le)60度的倾斜，但是这并不影响(xiǎng)这个理论的有效性。

因此科(kē)学(xué)家认为这(zhè)可以用来(lái)解释，研究人员们所观(guān)测到(dào)的周期性信号。当然也可能有其(qí)他的情况，造成这种年度(dù)周期信号的(de)差异(yì)也可能是温度、湿(shī)度、土壤中的水分、高(gāo)山上的积雪，甚(shèn)至连意大利游客(kè)的数量(liàng)也符合这个(gè)周期的规律。

所以，科学家们又在南半球建立了(le)一(yī)个几乎(hū)相(xiāng)同的(de)实验室，这(zhè)里(lǐ)的季节与之前的实(shí)验室正好相反，而在这里，地(dì)球穿过(guò)暗物质(zhì)流的运动特征和第(dì)一个(gè)实验(yàn)室(shì)是一样的(de)。

因此，如(rú)果(guǒ)在这里可以得到相同的信号，就可以成为暗(àn)物质所(suǒ)存在的非常有力的证据了。但是由于这个实(shí)验室(shì)刚(gāng)刚(gāng)建(jiàn)成不久，所以截至目前还无法提供相应(yīng)的数据支持(chí)。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射一台新的(de)望远镜(jìng)，这(zhè)台太空望(wàng)远镜叫做“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜(jìng)相(xiāng)同，但它的(de)宽视(shì)场仪(yí)器提供的视(shì)野是哈(hā)勃红外仪器(qì)的100倍。南希格雷斯罗曼(màn)太空(kōng)望(wàng)远(yuǎn)镜其(qí)中一个关(guān)键的用途就是探索暗物质背(bèi)后(hòu)的奥秘，对于探测的结果，我们只(zhǐ)能拭目以(yǐ)待了。费米实验室粒子(zi)天体物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研(yán)究(jiū)发现，如(rú)果暗物质存在，它们极(jí)有可能拥有另一(yī)种(zhǒng)神秘(mì)的效应，这种暗物(wù)质效应，会支持宇(yǔ)宙当中生命的(de)诞生，或者说是生命进化的一个重要因(yīn)素。

如果这一(yī)理论得到进一步的证实，那(nà)么遍布宇宙(zhòu)当中的暗物(wù)质(zhì)会不会意味着人类并(bìng)不孤单呢？或许在(zài)宇宙当中(zhōng)某个(gè)角落的(de)行星(xīng)上(shàng)，暗物质正在通过这(zhè)样的效应创造生命。当然，这些推论的大前提是要先找到暗物(wù)质存在的(de)实(shí)际证据(jù)。那么(me)小(xiǎo)伙伴们(men)，你们(men)觉得暗物质到底(dǐ)存不存在(zài)呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是我更新的动力！

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