宇宙是(shì)“人为制造”的？为(wèi)何(hé)会(huì)存(cún)在科学(xué)无法(fǎ)解释的“暗物(wù)质”？暗物质(zhì)又(yòu)究竟是(shì)什(shén)么？人类为(wèi)了寻找暗物质存在的证(zhèng)据，科学家们在过去的几十年当中(zhōng)进行(xíng)了超过50次的长期实验，但是却没有发现任何(hé)的有效(xiào)证据。除了(le)一个地(dì)方，在1687年出(chū)版的自然哲学数学原理(lǐ)一书(shū)中，埃萨克(kè)牛顿(dùn)发表了万有引力定律，它揭示了(le)宇(yǔ)宙中天体运动的规(guī)律。往后的几百(bǎi)年来(lái)，当天文学家们发现某些天(tiān)体运行轨道出(chū)现异常，不符合万有引力定律(lǜ)的时候，他们(men)就会知道(dào)，周围一(yī)定有未知的天体(tǐ)通过引(yǐn)力(lì)在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本(běn)勒(lēi)维耶(yé)就通过天王星运行(xíng)轨道的异常，推算(suàn)并且发现(xiàn)了海王星(xīng)的存在。另外，哈雷彗(huì)星(xīng)、冥王(wáng)星的(de)发(fā)现(xiàn)都(dōu)是应用万有引力定律所取得(dé)重大天(tiān)文成就的(de)例子(zi)。但是这些发(fā)现都是在恒星系(xì)统的尺度(dù)当中(zhōng)，可当我(wǒ)们上升到星系或(huò)者是星团的尺度，事情就(jiù)开始变得诡异(yì)了。

1933年(nián)，瑞士的(de)物理学家弗里茨兹威基正在研究和(hé)测量(liàng)后发(fā)星系团的质量。这是一个由数(shù)千(qiān)个(gè)星系所组成的巨大星系团，这些星系被引力束缚在(zài)一(yī)起。测量星(xīng)系(xì)团的质量一(yī)般会(huì)使用到两种方法，当两种方法结果一(yī)致，就可以确定其质量的范围(wéi)。

第一种(zhǒng)是获得其"光度学的质(zhì)量"，需要(yào)的数据是测(cè)量各(gè)个(gè)星系的光度。

第二种是动力学(xué)质量的计算，是利用光谱(pǔ)红移测量星系团中的各个星系(xì)相对于星系(xì)团的运动(dòng)速度。当(dāng)测量结果出(chū)来(lái)之(zhī)后，兹威基彻(chè)底懵了，“动(dòng)力学(xué)质(zhì)量”竟(jìng)然是“光度(dù)学质量”的(de)400倍(bèi)。这意味(wèi)着，后(hòu)发座星(xīng)系团有99%的质(zhì)量消失了，或者说这99%的(de)质量并不以可见光(guāng)的形式所存在，我们无法看到(dào)。最(zuì)诡异的是(shì)，在测量速(sù)度的过程中，兹威基发现(xiàn)星系团中很多星系的(de)速度比理论上(shàng)要快(kuài)得多，按照(zhào)牛顿的运动学定律，仅(jǐn)靠这些可见星系的质量所产(chǎn)生的(de)引力是无法将(jiāng)它(tā)们束(shù)缚在星系团内的(de)，它(tā)们(men)早就应该(gāi)被抛出(chū)星(xīng)系团之外了，除非有一种(zhǒng)神(shén)秘的(de)力量在起作(zuò)用，这种(zhǒng)力量来源于某种隐形的(de)物质。

据此，兹维(wéi)基提出了这样部分(fēn)不可见的暗质，它不发(fā)散光、吸(xī)光、反射光，但(dàn)是(shì)它们却占据着宇宙中(zhōng)绝大部(bù)分的质量。只(zhǐ)是当(dāng)时(shí)的(de)人们对这样的(de)一种说法不屑(xiè)一顾。

直(zhí)到(dào)40年(nián)之后，“暗(àn)物质”这个词才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和(hé)肯特福特在观测(cè)仙(xiān)女座星系中的恒星运动。理论上来说(shuō)，距(jù)离中心越(yuè)远的(de)恒星在其轨(guǐ)道上的(de)运行速度就会越慢(màn)。但是他们观测的结果(guǒ)却让人感(gǎn)到(dào)不可(kě)思议。

随着与中心距离的增加，恒(héng)星的(de)旋转速度几作出指示和做出指示区别在哪，作出指示还是做出(jǐ)乎(hū)保持不(bù)变。可是根据牛顿(dùn)的(de)万有引(yǐn)力定律(lǜ)，在星(xīng)系当中(zhōng)如果没有足(zú)够大的质(zhì)量来吸引它们(men)，这些外围的恒星(xīng)早就被甩到(dào)宇(yǔ)宙(zhòu)当中了(le)。基于这(zhè)种现象，科(kē)学(xué)家们会(huì)使(shǐ)用一种相对(duì)标准的方法来解释(shì)暗物质的存(cún)在，这种(zhǒng)方法就是测量星系(xì)当(dāng)中气体在X轴上距离星系中心的距(jù)离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果(guǒ)出现异常的结果，就认为(wèi)是由暗物质(zhì)的(de)力量进入其中。

于是科学家们通过(guò)射电望远镜测量了距离星系中心更远距(jù)离(lí)的氢元素，发现它们的旋转速度并不(bù)符合牛顿的力学(xué)定(dìng)律。我(wǒ)们的太阳系也不(bù)例外，太(tài)阳系位于(yú)银(yín)河系的第三(sān)悬臂之上(shàng)，距离银河系中(zhōng)心2.6万光(guāng)年，根据万有引力定律进行(xíng)计算(suàn)，太阳系的运行速度应该是160千(qiān)米(mǐ)/秒，但实际上，太阳系(xì)正在以220千米/秒(miǎo)的速度围绕银河系(xì)旋转(zhuǎn)，这(zhè)个实(shí)际(jì)速度远远大(dà)于理论速(sù)度(dù)，那么产生以上这种向心加速度的原因很可能就是存(cún)在着一种我们看不到的物(wù)质，是这些暗物质的引力效应将星(xīng)系(xì)聚(jù)集在了一(yī)起。

也是(shì)从这时开始，越(yuè)来(lái)越多(duō)的研究人(rén)员开(kāi)始相(xiāng)信暗物质的存在。科(kē)学家根(gēn)据星系外恒星(xīng)轨道的速度，估算(suàn)在(zài)星系当中暗物质(zhì)的质量占(zhàn)整个星系质量的85%。但是，暗(àn)物(wù)质并(bìng)不是唯一可以解释这个现象的(de)原(yuán)因。在(zài)一项新的研究(jiū)当中，科学家们(men)发(fā)现，几乎(hū)没有(yǒu)引力效(xiào)应的(de)遥(yáo)远恒星之间，也(yě)会出现速度上的微(wēi)小差(chà)异。另外(wài)，天文学家还发现了一(yī)个反常的(de)星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离地球(qiú)大(dà)约2.5亿光年，大小和银河(hé)系不(bù)多(duō)，但是星系当中存在的恒星数(shù)量却只有银河系的千分之一。

<作出指示和做出指示区别在哪，作出指示还是做出/p>

所以在理论上，该星系(xì)必须(xū)存(cún)在暗物质，否(fǒu)则(zé)就会(huì)分崩(bēng)离(lí)析。但是科学家(jiā)们使用最先进的望远镜对其进行了40个小时的详细(xì)测(cè)量之后，发现星系(xì)中的恒(héng)星运动是可以用正常的物(wù)质和力学定律(lǜ)来解释(shì)的。那么又有人提出，也许该星系的(de)暗物质，已经被附近的另(lìng)一个大星系(xì)剥离了。奇怪的是，它的附近(jìn)没(méi)有任何星系存(cún)在。造成这些现象的除(chú)了暗(àn)物(wù)质的假(jiǎ)说之外，另一种可(kě)能就(jiù)是(shì)人类对引力的理解还不(bù)够全面，引(yǐn)力(lì)很可能在不同(tóng)尺度空间中的工作方式(shì)是不同的，这意味着在行星系尺度中(zhōng)的天体会沿着它们(men)的轨道，按(àn)照我们(men)所理解的方式运动。但是上(shàng)升到星系和星团(tuán)的(de)尺度，引力之间的相互作用(yòng)则是不同的方式。对(duì)于在星系(xì)团之(zhī)间(jiān)的相互作用，科(kē)学(xué)家还引入了(le)外部场效应的(de)概念，指的是(shì)在数(shù)百万(wàn)光年的(de)规(guī)模上，巨(jù)大的(de)质(zhì)量之间会(huì)产生对彼此特殊的(de)效果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)成立，这意味着我(wǒ)们需(xū)要对现(xiàn)在的物理(lǐ)定律进行修正，这些发(fā)现也让(ràng)很多人认(rèn)为暗(àn)物质假说理(lǐ)论就此终结。但是在宇宙当中还有关于暗(àn)物质存在的其他的(de)理论证据，这些理论证据是蒙德理论所没法解(jiě)释的“引力(lì)透镜”。

径向距离为37亿光年的(de)子弹星(xīng)系团，由两个碰撞(zhuàng)的星系团所组成，类(lèi)似这(zhè)样的星团，它们大部分的(de)普(pǔ)通质量都在星(xīng)系(xì)的气(qì)体当(dāng)中(zhōng)。当星团(tuán)以1000万公里/小时发生碰(pèng)撞的时(shí)候，星(xīng)际(jì)气体的相互作用就(jiù)会导致(zhì)温度的(de)急剧(jù)升高，速(sù)度大幅(fú)降低。所以在(zài)理论(lùn)上，在碰撞(zhuàng)之后，子(zi)弹(dàn)星系团大部分(fēn)的质(zhì)量将位(wèi)于(yú)所有这些气体所(suǒ)在的(de)中间区域。那么我(wǒ)们通过什么来(lái)验(yàn)证它的质量(liàng作出指示和做出指示区别在哪，作出指示还是做出)区域到底(dǐ)是不(bù)是集中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆(mǔ)斯(sī)韦伯(bó)太空望远镜传回(huí)了(le)宇宙当中第一张(zhāng)全彩的高(gāo)清照片，在照片中我们可以明显地(dì)看到很多星系似(shì)乎被拉伸产(chǎn)生(shēng)了巨大(dà)的形(xíng)变。其实这些星系(xì)本(běn)身并不是真的被扭曲了，也不是韦伯(bó)望远镜出了什么问题(tí)，而是(shì)这样极遥远的天(tiān)体和我们地球上的观(guān)测者之间。被一个质量超级巨(jù)大的(de)天体(tǐ)遮挡，这个超大质量的东西的引(yǐn)力，会使身(shēn)后更遥远(yuǎn)星系的(de)光(guāng)都(dōu)发生了扭(niǔ)曲。这个(gè)现象(xiàng)就是引力(lì)透(tòu)镜(jìng)效应。这(zhè)个(gè)巨大的天体(tǐ)可能是(shì)超(chāo)大(dà)质量的黑(hēi)洞(dòng)或(huò)者(zhě)是暗物质。

所以当人们对子(zi)弹星系团观测的(de)时候，发现它的大质量区域并不是在中间，而是在两(liǎng)侧(cè)。所以(yǐ)最好的解释方法就是(shì)当星团发生全部的碰撞(zhuàng)时，可被观测到的质量(liàng)气体被卡(kǎ)在了中间，暗物质(zhì)则直接(jiē)通过了这个(gè)区域，并在两边形成了引力透(tòu)镜。对子弹(dàn)星系团的引力透(tòu)镜(jìng)研究也(yě)被(bèi)认为是暗(àn)物(wù)质存在的迄(qì)今为止最(zuì)好(hǎo)的理论证(zhèng)据。

除此之外，还(hái)有来自宇宙当中最古老的光。从宇(yǔ)宙大爆(bào)炸开始(shǐ)，38万年之后(hòu)，可见光终于可以畅(chàng)通(tōng)无(wú)阻地(dì)穿越在宇(yǔ)宙当中了(le)。经(jīng)过(guò)了130多亿年之后，这些光在(zài)宇宙空间(jiān)背(bèi)景上(shàng)留下了各相同性的微波(bō)辐射。其(qí)中(zhōng)红色的部分表(biǎo)示温度(dù)较高的(de)区域，蓝色则表示(shì)相对较冷(lěng)的区域，但实(shí)际上它(tā)们之间的温差只有(yǒu)万分之一。

科学(xué)家们通过对前景背景分离后(hòu)的二(èr)值(zhí)图像进行连通域提取和(hé)标记(jì)之(zhī)后(hòu)发(fā)现(xiàn)，如果(guǒ)宇宙(zhòu)当(dāng)中没有暗物质，图形看起来不应该是(shì)这样的(de)，而随着暗(àn)物(wù)质的增加，一(yī)些(xiē)峰值的幅度会(huì)减小(xiǎo)，才(cái)变(biàn)得看(kàn)起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微波背景辐射的测量值，我们需要的暗物质大约(yuē)是普通物质(zhì)的5倍。这个数字(zì)与(yǔ)解释星系当中恒星(xīng)运动所需要的(de)暗物质比例是一致的。这就(jiù)意味着。

用了一个简单的理论框(kuāng)架(jià)，就很好地解释了(le)很(hěn)多(duō)不同的观测结(jié)果。而暗物(wù)质(zhì)的本质就是宇宙当(dāng)中存在着某种类型(xíng)的粒子，它(tā)们不(bù)参与任何其(qí)他的(de)电磁作(zuò)用，只通(tōng)过引力来相互作用(yòng)。所以如果能够(gòu)找到这(zhè)种粒子的存在，就相(xiāng)当于找到(dào)了暗物质存在的实际(jì)证据(jù)。这(zhè)种(zhǒng)粒子到底是什么？科学家们已(yǐ)经提出了(le)数十种的假想目标(biāo)，而(ér)要寻找这些不同的目(mù)标粒子所需(xū)要(yào)的实验方(fāng)式也(yě)不(bù)相同。在过去的(de)几十年当中，人类为了寻找这些看不见(jiàn)、摸不到(dào)，几(jǐ)乎不会与常规物质相互作用的“暗物(wù)质(zhì)”，科学家们已经进(jìn)行了超过50次的实验，却没有任何(hé)实质性的(de)发(fā)现，除了一个(gè)地方，意大利的格(gé)兰萨(sà)索(suǒ)山(shān)，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米(mǐ)处的地下矿井(jǐng)当中，藏着地球上最大的地学实验室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一(yī)个三层楼高的探测器，一直(zhí)致力(lì)于(yú)寻找暗物质粒子的周(zhōu)期性(xìng)震荡(dàng)。

自1997年以来，这里的科学家声称观(guān)测到了某种(zhǒng)信号。经过了20多年的数据(jù)收(shōu)集，人(rén)们(men)发现了一个有趣的(de)事情(qíng)。探(tàn)测率会在每年的6月份达(dá)到(dào)峰值，然后在11月降(jiàng)到最低，而且在20年当中每年都是一样。一(yī)些科学(xué)家认(rèn)为这可能(néng)是人类(lèi)发现暗物质的第(dì)一个直接证据。

但是为(wèi)什么暗物质(zhì)会产(chǎn)生周期性的年度(dù)信号呢？刚才我们讲了太(tài)阳系正在(zài)以220公(gōng)里/秒的速度围绕着银河系进行移动，那(nà)么如果暗物质(zhì)存在宇宙当中，这(zhè)意味着我们也在以(yǐ)这样的速度(dù)在穿(chuān)越着暗物质流，这个过程(chéng)中会产生相(xiāng)应的振荡(dàng)，同时地球又以30公里/秒的速度(dù)围(wéi)绕太阳进行旋转。所以有半年的时(shí)间，地球围绕太阳的方向与太阳(yáng)环绕银河系的方向是一致的，而另外(wài)半年则与(yǔ)之相反。

而(ér)在(zài)6月份的时候，地(dì)球与太阳的(de)方(fāng)向正好达到完(wán)全一致，这(zhè)是理论上地(dì)球穿(chuān)越(yuè)暗物质流(liú)最快(kuài)的时段(duàn)。而在11月份，又恰好达到了(le)最慢值。尽(jǐn)管在实(shí)际(jì)的情况(kuàng)中，太阳系(xì)相对银河系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影响这个理(lǐ)论的有(yǒu)效性。

因此科学家认为这可以(yǐ)用来解释，研究人员们所(suǒ)观测到(dào)的周期(qī)性信号。当然也可能有其他的情况(kuàng)，造成这种年度周期(qī)信号(hào)的(de)差异也可能是温度、湿度(dù)、土壤中的水分、高山上的(de)积雪，甚至连意大利(lì)游(yóu)客的数(shù)量也符(fú)合(hé)这个周期的规(guī)律。

所以，科学家(jiā)们(men)又在南半球建立了一个几乎(hū)相同(tóng)的实验室，这里的季节与之前的实验室正好相反，而在这(zhè)里，地(dì)球(qiú)穿(chuān)过暗物(wù)质流的运动特(tè)征和第一(yī)个实验室是一样的。

因此，如果在这里可以得到相(xiāng)同的信号，就可(kě)以成(chéng)为暗物质所存在(zài)的非常有力的证据了。但是由于这个实验室刚刚建(jiàn)成不久，所以(yǐ)截(jié)至目前还(hái)无(wú)法提供相应的数据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射一台(tái)新(xīn)的望远镜，这台太空(kōng)望(wàng)远镜叫做“南希格(gé)雷斯罗(luó)曼(màn)”，它的主镜大小跟哈勃望远镜(jìng)相(xiāng)同(tóng)，但它的宽视(shì)场仪器提(tí)供的视野是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南希格雷(léi)斯罗曼太空望远镜(jìng)其中一(yī)个关键(jiàn)的用途就是探索(suǒ)暗物(wù)质(zhì)背后的(de)奥秘，对于探测的结果，我们(men)只能(néng)拭目以待了。费米(mǐ)实(shí)验室粒子天体(tǐ)物(wù)理中心的科学家丹琥(hǔ)珀和贾森斯(sī)特芬研究发(fā)现，如果暗物(wù)质(zhì)存在(zài)，它们极(jí)有可(kě)能拥有(yǒu)另一种神秘(mì)的效应，这种暗(àn)物质效应，会支(zhī)持宇宙当中生命的诞生，或者(zhě)说是生(shēng)命进化的一个重要因素。

如果(guǒ)这一理论(lùn)得(dé)到进一步的证实，那么遍布(bù)宇(yǔ)宙当中的(de)暗(àn)物(wù)质(zhì)会(huì)不会意(yì)味着人类并(bìng)不孤单(dān)呢(ne)？或(huò)许(xǔ)在宇宙(zhòu)当中某个角落的行星上(shàng)，暗(àn)物质(zhì)正在(zài)通过这样的(de)效(xiào)应(yīng)创(chuàng)造(zào)生命。当然(rán)，这些推(tuī)论(lùn)的(de)大(dà)前提是(shì)要先找到(dào)暗物质存在的实际证据。那么小伙伴们(men)，你们觉(jué)得暗物质到底存不存在呢？喜欢请(qǐng)点(diǎn)赞，你的支持是我更新的动力！

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