宇(yǔ)宙是“人(rén)为制造”的？为何会存在(zài)科学无(wú)法解释的“暗物质”？暗物质又(yòu)究(jiū)竟(jìng)是什么？人类为了寻找暗物质存在的证据，科学(xué)家们在(zài)过去的几(jǐ)十年当中(zhōng)进(jìn)行了超过(guò)50次(cì)的长期实验，但是却没(méi)有发现任(rèn)何(hé)的(de)有(yǒu)效证(zhèng)据。除(chú)了一个(gè)地(dì)方，在(zài)1687年出(chū)版的自(zì)然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有引(yǐn)力定律(lǜ)，它揭示(shì)了(le)宇宙中天体运动的规律。往后的几(jǐ)百年来，当天文(wén)学(xué)家(jiā)们发现某些天体(tǐ)运行(xíng)轨道出现异常，不符合(hé)万有(yǒu)引(yǐn)力(lì)定律(lǜ)的时(shí)候，他(tā)们就(jiù)会知(zhī)道，周围一(yī)定(dìng)有未知的天体通(tōng)过引力在摄动它的轨道。比(bǐ)如在1846年(nián)，奥本(běn)勒维(wéi)耶就通过天王星(xīng)运行轨道的异常，推算并且(qiě)发现了海王星(xīng)的存在。另(lìng)外(wài)，哈雷彗星、冥王(wáng)星(xīng)的发现都(dōu)是应用万(wàn)有引力定(dìng)律所取(qǔ)得重大天文成就的例子。但是这(zhè)些发现都是在(zài)恒星(xīng)系(xì)统的尺度当中，可(kě)当我(wǒ)们上升到星(xīng)系(xì)或者是星团的尺度，事情就开始(shǐ)变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家弗里(lǐ)茨(cí)兹威基(jī)正在研究和测(cè)量后发星系团的质量。这是一(yī)个由数(shù)千个星(xīng)系所组成的巨(jù)大星系团，这些星系被引力束缚在一(yī)起。测量星系团的质量一般会使用到两种方法(fǎ)，当两种方法(fǎ)结果一致，就(jiù)可以(yǐ)确(què)定其质量的范围。

第(dì)一种是获(huò)得其"光度(dù)学的(de)质量"，需要的数据是(shì)测量各个星(xīng)系的光(guāng)度。

第二种是(shì)动力学质量的计算(suàn)，是(shì)利用(yòng)光谱红移测量星系团中的各(gè)个星系相对于星(xīng)系团的运动速度。当测量结果出(chū)来之后，兹威(wēi)基彻底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发(fā)座(zuò)星系团有(yǒu)99%的质量消失(shī)了，或(huò)者说这(zhè)99%的质量并不以可见光(guāng)的(de)形式所存在，我们无法看(kàn)到。最诡异的是，在测量速度的过程中(zhōng)，兹威基发现星系团中(zhōng)很多星系的速度比理论上要快得(dé)多，按照(zhào)牛(niú)顿的(de)运动学定律(lǜ)，仅靠这(zhè)些可(kě)见(jiàn)星系的质量所产生的引力是无(wú)法将(jiāng)它们(men)束缚在星系团(tuán)内的，它们(men)早就应该被(bèi)抛出星系团之(zhī)外了，除非有一种(zhǒng)神(shén)秘的力量在起(qǐ)作(zuò)用，这种力量来(lái)源于(yú)某种隐形(xíng)的物质。

据此(cǐ)，兹维基提出了(le)这样(yàng)部分(fēn)不可见的暗质，它不发散(sàn)光(guāng)、吸光、反射光，但是(shì)它们却(què)占据着宇(yǔ)宙中绝(jué)大部分的质量。只是当时(shí)的人们(men)对这样(yàng)的一种说(shuō)法不(bù)屑一顾。3ce是什么档次，3ce是什么档次的牌子p>

直(zhí)到40年之后，“暗物质”这个(gè)词(cí)才(cái)再(zài)一(yī)次出(chū)现(xiàn)。天文学(xué)家维拉鲁宾和肯(kěn)特福特在观测仙女座星系中的恒星(xīng)运(yùn)动(dòng)。理论上来说，距离(lí)中(zhōng)心(xīn)越远的恒星在其轨道(dào)上的运行速度就会越慢(màn)。但是他(tā)们观测的结果却让人(rén)感到不可思议。

随着与中心距(jù)离的(de)增(zēng)加，恒星的旋转速度几乎保持不(bù)变(biàn)。可是根(gēn)据牛(niú)顿的万有引力定律，在星系(xì)当(dāng)中如果(guǒ)没有足(zú)够(gòu)大的质(zhì)量来吸(xī)引它(tā)们，这些外围(wéi)的恒星早就被甩到宇(yǔ)宙当中了。基于这(zhè)种(zhǒng)现(xiàn)象(xiàng)，科学家们会使用(yòng)一种相对标准(zhǔn)的方(fāng)法来解释暗物质的存在，这种(zhǒng)方法就是测量星系当中气体在X轴上(shàng)距离星系中心(xīn)的距离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果出(chū)现异常(cháng)的结果，就认为是由暗物质的力(lì)量(liàng)进(jìn)入其中。

于是科学家们通过射电(diàn)望远镜(jìng)测量了距离星系中心更远距离(lí)的氢元素，发现(xiàn)它们的旋转速度(dù)并不符合牛(niú)顿的力学定律(lǜ)。我们的太阳系也(yě)不(bù)例(lì)外，太阳系位于(yú)银河系的第三悬(xuán)臂(bì)之上(shàng)，距离银河系中心2.6万光年，根据(jù)万有引力定(dìng)律进行(xíng)计算，太(tài)阳系的运(yùn)行速(sù)度应该(gāi)是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕银(yín)河(hé)系旋(xuán)转，这个实际速(sù)度远远(yuǎn)大于理论速(sù)度，那么产生以上这种向心(xīn)加速度的原因很可能就是存(cún)在着一种我们看不到的物质(zhì)，是这些(xiē)暗物质的引力效(xiào)应(yīng)将星系聚集在了一起。

也(yě)是从这时开(kāi)始，越来(lái)越多的(de)研究(jiū)人员开(kāi)始相信暗物质的存(cún)在。科学家根据星系外(wài)恒星(xīng)轨(guǐ)道的速(sù)度(dù)，估算在星(xīng)系当中暗物质的(de)质(zhì)量占(zhàn)整(zhěng)个星系质量(liàng)的85%。但(dàn)是，暗物质(zhì)并不(bù)是(shì)唯一可以解释这个现象的原因。在一项新的研(yán)究当中(zhōng)，科学家(jiā)们发现，几(jǐ)乎没(méi)有引力(lì)效应的(de)遥远恒星之间，也会出现速度上的微小(xiǎo)差(chà)异。另(lìng)外(wài)，天文学家还发现了一个(gè)反常的星系(xì)，叫做(zuò)Agc114905。这个星系(xì)距(jù)离地球大约2.5亿光年(nián)，大小和银(yín)河(hé)系不多，但是星系当中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，否则(zé)就会(huì)分崩离析。但是科学家们使用最先进的望远(yuǎn)镜(jìng)对其(qí)进行(xíng)了40个(gè)小时的(de)详细(xì)测量之(zhī)后，发现星系中的恒星运(yùn)动是可以用正常的物质和力学定律来解释的。那么又有人提出，也许该星系的(de)暗物质，已经被附(fù)近的(de)另一个大星(xīng)系剥离(lí)了。奇怪的是，它的附近(jìn)没有任何星系存在。造成这些现象的(de)除(chú)了暗物质的假(jiǎ)说(shuō)之外，另一种可能就是人(rén)类(lèi)对(duì)引力(lì)的理解还不够全面，引力(lì)很(hěn)可能在不同尺度空间中的工(gōng)作(zuò)方式(shì)是不同的，这意味着在行星系尺(chǐ)度中的天(tiān)体会(huì)沿着它(tā)们的轨道，按照我们所理解的方式运动。但是上升到星(xīng)系和星团(tuán)的尺度(dù)，引力之间的(de)相互作用则是不同(tóng)的方式。对(duì)于在星系团之(zhī)间的相(xiāng)互作(zuò)用(yòng)，科学家还引入了外部场效应的概念，指的是在数(shù)百万光年的规(guī)模上，巨大的质量之间会产生对彼此(cǐ)特(tè)殊(shū)的效果，这个理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成立(lì)，这意(yì)味着(zhe)我们(men)需(xū)要对现在的物(wù)理定律(lǜ)进(jìn)行修正，这些发现也让很多(duō)人认(rèn)为暗(àn)物质假说理论就(jiù)此终结。但是在宇宙当中还(hái)有关于(yú)暗(àn)物质存在的其他的理论(lùn)证(zhèng)据，这些理(lǐ)论证(zhèng)据是蒙德理论所没法(fǎ)解释的“引力透镜”。

径(jìng)向距离(lí)为37亿光年的子(zi)弹(dàn)星(xīng)系团，由两个碰撞的(de)星系团所组(zǔ)成，类(lèi)似这样的星团(tuán)，它们(men)大(dà)部分(fēn)的普(pǔ)通质量都在(zài)星系(xì)的气体当中(zhōng)。当星团(tuán)以1000万公里/小时发生碰撞(zhuàng)的时(shí)候，星际气体的相互作(zuò)用就会导(dǎo)致温度的(de)急剧升高，速度大幅(fú)降低。所(suǒ)以(yǐ)在(zài)理论上，在碰撞之后，子弹星系(xì)团大部分的质量(liàng)将位于所有这些气(qì)体所在的(de)中(zhōng)间区域。那么我(wǒ)们通过什(shén)么来验证它的质(zhì)量区域到底是不(bù)是集中在中(zhōng)间呢(ne)？前不久，詹(zhān)姆斯(sī)韦伯太(tài)空望远(yuǎn)镜传回了宇宙当(dāng)中第一张全彩的高清照(zhào)片，在照片(piàn)中我们可(kě)以明显地看到(dào)很多星系似乎被拉伸产生了巨(jù)大(dà)的形变(biàn)。其实这些(xiē)星系本身并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜(jìng)出(chū)了(le)什(shén)么问题，而是这样极遥远的(de)天体和我们地球(qiú)上的(de)观测(cè)者之间。被一个质量超(chāo)级(jí)巨(jù)大的天体遮挡(dǎng)，这个超(chāo)大质量的(de)东西的引(yǐn)力，会使身后更遥远星系的光都发生了扭曲。这个现象就(jiù)是引力(lì)透镜效应。这个(gè)巨(jù)大的天体可能(néng)是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所以当人们对子弹星(xīng)系团观测的时候(hòu)，发现它的大质(zhì)量区域并不是在(zài)中间，而是(shì)在两侧。所以最好(hǎo)的解释方法就是当星(xīng)团发(fā)生全(quán)部的碰撞(zhuàng)时(shí)，可被观测到的质量(liàng)气体被卡在(zài)了中间(jiān)，暗物质则直接通过了这个区域，并在两边形成了(le)引(yǐn)力(lì)透镜。对子(zi)弹星系团的引力透镜研究也(yě)被认(rèn)为是暗物质存在(zài)的迄今为(wèi)止最好的理论证据。

除此之外，还有(yǒu)来自宇宙当中最古老的(de)光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见(jiàn)光(guāng)终于(yú)可以畅(chàng)通(tōng)无(wú)阻地穿越在宇宙当(dāng)中了。经(jīng)过了130多亿年之后，这些光在宇宙空(kōng)间背景上留下了各相同(tóng)性的微波辐射。其(qí)中红色的部分(fēn)表示(shì)温度(dù)较(jiào)高的区域，蓝色则表示相(xiāng)对较冷的区域，但实际上它(tā)们之间的温差只有万(wàn)分(fēn)之一。

科学(xué)家们通过对前景(jǐng)背(bèi)景分离后的二值图像进行连(lián)通域(yù)提(tí)取和(hé)标(biāo)记之后发现，如果(guǒ)宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)没有暗物质，图形看(kàn)起来不应该是这样的，而随(suí)着暗(àn)物(wù)质的增加(jiā)，一些(xiē)峰值的幅度会减(jiǎn)小，才变(biàn)得(dé)看起来“和(hé)谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波背(bèi)景辐射的(de)测量值，我们需要的(de)暗(àn)物质(zhì)大约是(shì)普通物质的5倍。这个数字与(yǔ)解释星系当中恒星运(yùn)动所(suǒ)需要的暗物质(zhì)比例(lì)是一致的。这就意味着。

用了一(yī)个简单的(de)理论框架，就很(hěn)好地解释了很多(duō)不同的观测结(jié)果(guǒ)。而暗物质的本质就是宇宙(zhòu)当中存在着某种(zhǒng)类(lèi)型的粒子(zi)，它们(men)不参与任(rèn)何其他的电磁作(zuò)用(yòng)，只通过引力来相互作用。所(suǒ)以(yǐ)如(rú)果能够找到这种粒(lì)子(zi)的存在，就相当于(yú)找到了暗物质存(cún)在(zài)的实际证据。这种粒子(zi)到(dào)底是什么？科学家们(men)已经提(tí)出(chū)了数十(shí)种的(de)假想目标，而要寻找这些不(bù)同的目标粒(lì)子所需要(yào)的实验(yàn)方式也不相同。在过去的几十年当中，人(rén)类(lèi)为了寻找这(zhè)些看不见、摸不到，几乎不会与常规物质相互作(zuò)用的“暗物质”，科(kē)学家们(men)已经(jīng)进(jìn)行了超过50次的实(shí)验，却没有(yǒu)任(rèn)何实质性的发现，除了一(yī)个地方，意大利的格(gé)兰萨索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山(shān)脉。

在(zài)山下1400米(mǐ)处的地下矿井当中，藏着地球上最大的地学实(shí)验室(shì)，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器(qì)，一直致力于寻找暗物质粒子(zi)的(de)周期(qī)性震荡。

自1997年以来，这(zhè)里(lǐ)的科学家声称观测到了某种(zhǒng)信号。经过了20多年的(de)数据收集，人们(men)发现了一个有趣的事情。探测率会在每年的(de)6月份(fèn)达(dá)到峰值，然后(hòu)在11月降到最低，而且(qiě)在20年当中每年都是一样。一(yī)些科学家认(rèn)为这可能(néng)是人类发现暗物质的第一个直接(jiē)证据。

但是为什么暗物(wù)质会(huì)产生周期(qī)性的年度信号(hào)呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系正在以220公(gōng)里/秒(miǎo)的速度围绕着银河系进行移动(dòng)，那么如果暗(àn)物质存在宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)，这(zhè)意(yì)味着我(wǒ)们(men)也在以这(zhè)样的速(sù)度在穿越着(zhe)暗物质(zhì)流，这个过(guò)程中会产生相应的振荡，同时(shí)地球又以30公里/秒的(de)速度围绕太阳进行旋转。所(suǒ)以有半年的时间，地球围绕太(tài)阳的方向与太阳(yáng)环(huán)绕银河系的方向是一致的，而另(lìng)外(wài)半年则与之相反。

而(ér)在6月份的时候，地球与(yǔ)太阳的方向(xiàng)正好达到完全一致，这是理论上地球穿(chuān)越暗物质流最快的时段。而(ér)在11月份，又恰好达到3ce是什么档次，3ce是什么档次的牌子了(le)最慢值。尽管在(zài)实(shí)际的(de)情(qíng)况(kuàng)中(zhōng)，太阳系相对银河(hé)系(xì)的平面呈现(xiàn)了(le)60度的(de)倾斜，但是这并不(bù)影响这个理论的(de)有效性。

因此科学家认(rèn)为这可以用来(lái)解释，研究人(rén)员们所观测到的周(zhōu)期性信号。当然也可能有其他的情况，造成这种年度周期信号的差异(yì)也可能(néng)是(shì)温度、湿(shī)度、土壤中的水(shuǐ)分、高(gāo)山上的积雪(xuě)，甚至(zhì)连(lián)意(yì)大利游客的数(shù)量也符(fú)合这个周期的(de)规律。

所(suǒ)以，科学家(jiā)们又在南半(bàn)球(qiú)建立了一个几乎相同的实(shí)验室，这里的季节与之前的实验室(shì)正好相反，而在这里(lǐ)，地球(qiú)穿过暗物质流的运动特(tè)征和第一个实验室是一样的。

因此(cǐ)，如果在(zài)这里可以得到相同的信(xìn)号，就(jiù)可以成为暗物质所存在的非(fēi)常有力的证据了(le)。但是由于(yú)这(zhè)个实验室(shì)刚刚建(jiàn)成(chéng)不久，所以(yǐ)截至目前还(hái)无(wú)法提(tí)供相应的(de)数据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发(fā)射(shè)一(yī)台新的望远镜(jìng)，这台(tái)太(tài)空望远镜(jìng)叫做(zuò)“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大(dà)小(xiǎo)跟(gēn)哈勃望远镜相同，但(dàn)它(tā)的(de)宽视场(chǎng)仪(yí)器提(tí)供的视野是哈勃红(hóng)外(wài)仪器的(de)100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键的用途就是探索暗物质(zhì)背后的奥(ào)秘，对于探测的结果，我们只能拭目以待了。费(fèi)米实验(yàn)室粒子天体物(wù)理中心的科学家丹琥珀(pò)和贾森斯(sī)特芬(fēn)研究发现，如果暗物质存在，它们极有可能拥有另一(yī)种神秘的(de)效应，这种暗物(wù)质效(xiào)应，会支(zhī)持宇(yǔ)宙当中生(shēng)命的诞生，或者说是生命进化的一个(gè)重(zhòng)要因(yīn)素。

如果(guǒ)这一(yī)理论得到进一步的证实，那么遍(biàn)布(bù)宇宙(zhòu)当(dāng)中的暗物质会不会意味着人类并不(bù)孤单呢(ne)？或许(xǔ)在宇宙(zhòu)当(dāng)中某(mǒu)个角落(luò)的(de)行星上，暗物质正在通过这样的效(xiào)应(yīng)创(chuàng)造生命。当然，这些推论的大前(qián)提是要(yào)先(xiān)找(zhǎo)到暗物质(zhì)存在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗(àn)物质(zhì)到底(dǐ)存(cún)不(bù)存(cún)在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你(nǐ)的(de)支持是我更(gèng)新(xīn)的动力！

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