宇宙(zhòu)是(shì)“人(rén)为制造”的？为(wèi)何会存在科(kē)学无法(fǎ)解(jiě)释的“暗(àn)物质”？暗物(wù)质又究(jiū)竟是什么(me)？人类为了寻(xún)找(zhǎo)暗物质存在的证据，科学家(jiā)们在过去(qù)的(de)几十年当中进行(xíng)了(le)超(chāo)过50次的长期实验，但(dàn)是却没有发(fā)现任何的有(yǒu)效(xiào)证据。除了一(yī)个(gè)地方，在1687年出(chū)版的(de)自然哲学数学(xué)原理一书(shū)中，埃萨克牛(niú)顿发(fā)表了(le)万有引(yǐn)力定律(lǜ)，它揭(jiē)示了宇宙(zhòu)中天(tiān)体运动的规(guī)律。往后(hòu)的几百年来，当天文学家们发现某些天(tiān)体运行(xíng)轨道出现(xiàn)异常，不符合万有引力定(dìng)律的时候，他们就会知道，周围一定有未知的(de)天体通过引力在摄动(dòng)它的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行轨道的异常，推算并(bìng)且(qiě)发现了海王星的存在。另外(wài)，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发现都是(shì)应(yīng)用万(wàn)有引力定律所取(qǔ)得重大(dà)天文(wén)成就(jiù)的例子。但是这些发现都(dōu)是在恒星系统的尺度当(dāng)中，可当我们上升到星系或者是(shì)星团的尺度，事情就开始(shǐ)变得(dé)诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的(de)物理学(xué)家弗里茨兹威基正在研究和测量后发星系团的(de)质量。这(zhè)是一个由数千个星系所组成的巨大(dà)星系(xì)团，这些星系被(bèi)引力束缚在(zài)一起。测(cè)量星系(xì)团的质量(liàng)一般会(huì)使用到两种方法，当两种方法结果一致，就可以确定其质(zhì)量的(de)范围。

第一(yī)种是(shì)获得其(qí)"光度(dù)学的(de)质量"，需要(yào)的数据是测量(liàng)各个(gè)星系的光(guāng)度。

第二(èr)种是动力学(xué)质量的计算，是利用(yòng)光谱(pǔ)红移测(cè)量星(xīng)系团中的(de)各个(gè)星系相对于(yú)星系团的运(yùn)动速(sù)度。当测量结果出来之后(hòu)，兹威基彻底懵(měng)了，“动(dòng)力学质量”竟然(rán)是“光度(dù)学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量(liàng)消失了，或者(zhě)说这99%的(de)质(zhì)量并不(bù)以可见光的形式(shì)所存在，我们无法看到(dào)。最诡异(yì)的是，在测量速度的(de)过程中，兹威基发现(xiàn)星系团中(zhōng)很(hěn)多星(xīng)系的(de)速(sù)度比(bǐ)理论上要快得多，按照(zhào)牛顿的运动学定律，仅靠这些可见(jiàn)星系的质量所产生的引(yǐn)力是无法将它们束缚(fù)在星(xīng)系团内的，它们早就应该(gāi)被(bèi)抛(pāo)出(chū)星系(xì)团之外了，除非有一种(zhǒng)神秘的力量在(zài)起作用，这种(zhǒng)力三字经中苟不教性乃迁是什么意思，苟不教性乃迁的下一句(lì)量来源于某种隐形的(de)物质。

据此(cǐ)，兹(zī)维基提出了这样(yàng)部分不可见的暗质，它不发(fā)散光(guāng)、吸(xī)光、反射光(guāng)，但是它们却占(zhàn)据着宇宙中绝大部分(fēn)的质量。只是当时的人们(men)对这样的一种说法不屑(xiè)一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物质”这个(gè)词才再一次出现。天文学家维拉鲁(lǔ)宾和(hé)肯特福特(tè)在观(guān)测(cè)仙女座星系中的恒星运动(dòng)。理论(lùn)上(shàng)来(lái)说，距离(lí)中心(xīn)越远的(de)恒(héng)星(xīng)在其轨道上的(de)运行(xíng)速度就会越(yuè)慢。但是他们(men)观(guān)测的结(jié)果却让人(rén)感(gǎn)到不可思议。

随着(zhe)与中心距离的增加，恒星的旋转速度(dù)几乎(hū)保持(chí)不变(biàn)。可是根据(jù)牛顿(dùn)的万有引力定律，在星系(xì)当(dāng)中如果(guǒ)没有足够大的质量来吸引它们，这些外围的恒星早就(jiù)被甩到宇宙当(dāng)中了。基于(yú)这种现象，科学家们会使(shǐ)用一种相对(duì)标准的方法来解释暗物质的存在，这种(zhǒng)方(fāng)法就是测量星(xīng)系(xì)当中气体在X轴上距离星(xīng)系中心(xīn)的距离，以及(jí)在Y轴上气体(tǐ)的旋转速度。如(rú)果出现异(yì)常(cháng)的结果，就(jiù)认为是由(yóu)暗物质的力量进入其中。

于是科(kē)学家们通过射电(diàn)望远镜测量了距离星系中(zhōng)心更远(yuǎn)距离的氢元素，发现它们的旋转速度并不符合(hé)牛顿的力学(xué)定律。我们的太阳(yáng)系也(yě)不例外，太阳系(xì)位于银(yín)河系的第三(sān)悬臂之上(shàng)，距(jù)离银河系中(zhōng)心2.6万光(guāng)年，根据万有引力(lì)定律进(jìn)行计算(suàn)，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实际(jì)上，太阳系正(zhèng)在以220千(qiān)米/秒的速度围绕银(yín)河系旋转，这个实际速度远远大于理论速度，那(nà)么产生以上(shàng)这种向心(xīn)加速度的原(yuán)因很可能就是(shì)存在着一种我们看(kàn)不到的物(wù)质(zhì)，是这些暗物质的引力效应将星系聚集在了一起。

也是从(cóng)这(zhè)时(shí)开始(shǐ)，越来(lái)越多的(de)研究人员开始相(xiāng)信暗物(wù)质的存在。科学(xué)家根据星(xīng)系外恒星轨(guǐ)道的速度，估算在星系(xì)当(dāng)中暗物质的质量(liàng)占整(zhěng)个星系质量(liàng)的(de)85%。但是(shì)，暗物(wù)质并不是唯(wéi)一(yī)可以(yǐ)解释这个现象的(de)原因。在(zài)一项(xiàng)新的研(yán)究当中(zhōng)，科学(xué)家们(men)发(fā)现，几乎没有引力效应的遥远恒(héng)星之间，也会出现速度上的微小差异。另外，天文学家还发现了(le)一个反常的星系(xì)，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离地球(qiú)大约2.5亿光年(nián)，大小和银(yín)河系(xì)不(bù)多(duō)，但是星系当中存在的恒星数量却只有银河(hé)系的千分(fēn)之(zhī)一。

所以(yǐ)在(zài)理论(lùn)上，该(gāi)星(xīng)系必须存(cún)在(zài)暗物(wù)质，否则就会分崩离析。但是科学(xué)家(jiā)们使用最先进的望远镜(jìng)对其进行了40个(gè)小时的详细测(cè)量之后，发(fā)现星系中的(de)恒星运(yùn)动(dòng)是可(kě)以用(yòng)正常的物质(zhì)和力学定律(lǜ)来解释的。那么又有人提出(chū)，也许(xǔ)该(gāi)星(xīng)系的暗物质，已经(jīng)被附近的另(lìng)一个大星系剥(bō)离了。奇怪的是(shì)，它(tā)的附近(jìn)没有(yǒu)任何星系存在(zài)。造(zào)成这些现象的除了暗物质的假说之外，另一种可能就是人类(lèi)对引力的(de)理(lǐ)解还不够全面，引力很可能(néng)在不同(tóng)尺度空间中的工作方(fāng)式是不同的，这意味(wèi)着(zhe)在行星系(xì)尺度中的天体(tǐ)会沿着它们的轨道(dào)，按照我们所理(lǐ)解的方(fāng)式运动。但是上升到星系和星团的尺度(dù)，引力(lì)之(zhī)间的相(xiāng)互(hù)作用则是不同的(de)方式。对于在星系团之(zhī)间的相互(hù)作用，科学家还引入了外部场(chǎng)效应的概念(niàn)，指(zhǐ)的是(shì)在(zài)数百(bǎi)万光(guāng)年的规模(mó)上(shàng)，巨大的质量之(zhī)间(jiān)会产生(shēng)对彼(bǐ)此特(tè)殊(shū)的效果，这个(gè)理论(lùn)叫做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)成立(lì)，这意(yì)味(wèi)着我(wǒ)们需要(yào)对现(xiàn)在的物理定(dìng)律进行(xíng)修正，这(zhè)些发现也让很多人认为暗(àn)物(wù)质假说(shuō)理(lǐ)论(lùn)就此(cǐ)终结。但是在宇宙当中还有关于(yú)暗(àn)物(wù)质(zhì)存在的其他的理论证(zhèng)据(jù)，这些(xiē)理论证据是蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系(xì)团(tuán)，由两个碰撞的星系团(tuán)所组(zǔ)成，类(lèi)似这(zhè)样的(de)星团，它们(men)大部分(fēn)的普通质(zhì)量都在星系的气(qì)体(tǐ)当中。当(dāng)星团(tuán)以1000万(wàn)公里/小(xiǎo)时(shí)发生碰撞的(de)时候，星际气体的相互(hù)作用就会导致(zhì)温度的急(jí)剧(jù)升高，速度(dù)大(dà)幅降低。所以在理(lǐ)论上，在碰(pèng)撞(zhuàng)之(zhī)后，子弹(dàn)星系团大部分的质量将位(wèi)于所有这些气体所(suǒ)在的中间区域。那(nà)么我们(men)通过什么来验证它的质(zhì)量区域到底是不是集(jí)中在(zài)中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇(yǔ)宙(zhòu)当中第(dì)一张全彩的高(gāo)清照片，在照(zhào)片中我(wǒ)们可以明(míng)显地看到很多星系似乎被拉伸产生了巨大的形变。其实这些(xiē)星系本身并不是真的被扭曲了，也(yě)不是韦伯望远(yuǎn)镜(jìng)出了什(shén)么(me)问(wèn)题，而(ér)是这样极遥远的天体和我们地球上的观测者之间。被(bèi)一个(gè)质(zhì)量超(chāo)级巨(jù)大(dà)的天体遮(zhē)挡，这个超(chāo)大(dà)质量的东西的引(yǐn)力，会使身后(hòu)更遥远星系的光都发生了扭(niǔ)曲。这个现象(xiàng)就是引力(lì)透(tòu)镜效应。这个巨大的(de)天体(tǐ)可能是超大(dà)质量的黑洞或者是暗物(wù)质。

所以(yǐ)当(dāng)人们对(duì)子弹星(xīng)系团观测的(de)时(shí)候，发现(xiàn)它的大质量区域并(bìng)不是在中间，而是在两侧。所以最好的解释方法就是当星(xīng)团发生全部的碰(pèng)撞时，可被观测(cè)到的质(zhì)量气体被卡在了中间，暗物质(zhì)则直(zhí)接通过了这(zhè)个区域，并在两边形成了引(yǐn)力(lì)透镜(jìng)。对(duì)子弹星系团的引力透镜研究也被认为是暗物(wù)质(zhì)存在(zài)的迄今为止最(zuì)好的理论证据。

除此之外，还有来自宇(yǔ)宙当中最古老的光(guāng)。从宇宙大爆炸开始，38万年(nián)之后，可(kě)见光终(zhōng)于可以畅通无阻地穿越在宇宙当中(zhōng)了。经过了130多亿年之后(hòu)，这些光在宇宙空间背景上(shàng)留下了各(gè)相同性(xìng)的微波辐射(shè)。其中红(hóng)色的(de)部分表示温度较(jiào)高的区(qū)域(yù)，蓝色则表示相(xiāng)对较(jiào)冷的区域(yù)，但实际上(shàng)它们之间的温差只有万分之一。

科学家们通(tōng)过对前(qián)景背景(jǐng)分离后的二值图像进行连通域(yù)提取(qǔ)和标记(jì)之后(hòu)发(fā)现，如果宇宙当中没有暗(àn)物质，图(tú)形看起来不(bù)应该是这(zhè)样的，而随着暗(àn)物(wù)质(zhì)的增加(jiā)，一些峰值的幅度会减小，才(cái)变(biàn)得看起来“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙微(wēi)波背(bèi)景(jǐng)辐射的测(cè)量值，我们需要的暗(àn)物质大(dà)约(yuē)是普通物质的(de)5倍(bèi)。这个数字与解释(shì)星系当中恒星运动所需(xū)要的暗物(wù)质比例是一致的(de)。这就(jiù)意味着。

用了(le)一(yī)个(gè)简单的理论框(kuāng)架，就很好地(dì)解释了很(hěn)多(duō)不同(tóng)的观测结果(guǒ)。而(ér)暗物质的本(běn)质(zhì)就(jiù)是(shì)宇宙(zhòu)当(dāng)中存(cún)在着某(mǒu)种类型的粒子(zi)，它们不参(cān)与(yǔ)任(rèn)何(hé)其他的电磁作用，只(zhǐ)通过引力来相互作用。所以如果能够(gòu)找到这种粒子的存在(zài)，就相当于(yú)找到(dào)了暗物质存在的实际证(zhèng)据。这种粒子到底是什(shén)么？科学家(jiā)们(men)已经提出(chū)了数十种(zhǒng)的(de)假想(xiǎng)目标，而要寻找这些不同的目标粒子所(suǒ)需要的实验(yàn)方(fāng)式也不(bù)相(xiāng)同。在过去的几十年当中，人类为了寻(xún)找这些看不见、摸不到，几乎不会与(yǔ)常(cháng)规物(wù)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(méi)有(yǒu)任何实质性(xìng)的发三字经中苟不教性乃迁是什么意思，苟不教性乃迁的下一句(fā)现(xiàn)，除了一个地方(fāng)，意大利的格(gé)兰萨索山(shān)，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在(zài)山下1400米处(chù)的地下矿井当中，藏着地球上最大(dà)的地学实(shí)验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层(céng)楼高的探测器，一直(zhí)致力于寻找暗物质(zhì)粒子的周期性(xìng)震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里的科(kē)学(xué)家声称观测到了(le)某种信号。经(jīng)过了20多年(nián)的数(shù)据(jù)收集，人们(men)发现了一(yī)个有趣的事情。探测率会在每年的6月(yuè)份(fèn)达到峰(fēng)值，然后在(zài)11月降(jiàng)到最低(dī)，而且在20年当中(zhōng)每年都是(shì)一样(yàng)。一些科学家认为这可能(néng)是(shì)人类发现暗物(wù)质的第一(yī)个直接证据。

但是为什么(me)暗物质会产(chǎn)生周期性的年度(dù)信号呢？刚(gāng)才我们讲了(le)太(tài)阳系正在以220公里/秒的速度围绕(rào)着银河系进(jìn)行(xíng)移动，那么(me)如(rú)果暗物(wù)质存在宇宙当中(zhōng)，这意味(wèi)着(zhe)我们也在以(yǐ)这样的速度在穿越着暗物质流，这个过程中(zhōng)会(huì)产生相应的振荡，同时地(dì)球又以30公里/秒(miǎo)的速度围绕(rào)太阳(yáng)进(jìn)行(xíng)旋(xuán)转。所以(yǐ)有半年的时间，地球围绕太阳的方(fāng)向与太阳环绕银河系的方向是(shì)一(yī)致的，而另外半(bàn)年则与之相反。

而在6月份的时候(hòu)，地球三字经中苟不教性乃迁是什么意思，苟不教性乃迁的下一句与太阳的方向(xiàng)正(zhèng)好达到完全一致，这是理论上地球(qiú)穿越暗物质流最快的时段(duàn)。而在11月(yuè)份(fèn)，又恰好达到了最慢值(zhí)。尽管在实际(jì)的(de)情(qíng)况中，太(tài)阳系相对银河系(xì)的平面呈现了60度的倾斜，但是(shì)这并不影响(xiǎng)这个理(lǐ)论的有效性。

因此科学家认为(wèi)这可以用来解释，研(yán)究人员们(men)所观(guān)测到(dào)的周(zhōu)期性信号。当然也可能有(yǒu)其他的情(qíng)况，造(zào)成(chéng)这种(zhǒng)年度周期信(xìn)号的差异也可(kě)能是温度、湿(shī)度、土壤中的水分(fēn)、高山上的积雪，甚至连意大(dà)利游客的数(shù)量也符(fú)合这个周期的规律。

所(suǒ)以，科学家们又在南(nán)半球建(jiàn)立了(le)一个几乎(hū)相(xiāng)同的(de)实(shí)验室(shì)，这里(lǐ)的季节与之前的实验室正好相反(fǎn)，而(ér)在这里(lǐ)，地(dì)球穿过暗物质流的运动特征和第一个(gè)实验室是一样的。

因(yīn)此，如果在这里可以得到(dào)相同的信号(hào)，就可以成(chéng)为暗物质所(suǒ)存(cún)在(zài)的非常有力的证据了。但是由于(yú)这个(gè)实验室刚刚建(jiàn)成不(bù)久(jiǔ)，所(suǒ)以截(jié)至目前还无法提供相应的数据支(zhī)持。另外，在2025年(nián)，NASA将(jiāng)会发射一台(tái)新的望远(yuǎn)镜，这台太空望远(yuǎn)镜叫做“南(nán)希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提供的视野(yě)是(shì)哈勃红外仪器的100倍。南希(xī)格雷斯(sī)罗曼(màn)太空望远(yuǎn)镜其中一(yī)个关键的用(yòng)途就是探(tàn)索暗物质背后的奥(ào)秘，对于(yú)探测(cè)的结果，我们只能(néng)拭目以待(dài)了(le)。费(fèi)米实(shí)验室(shì)粒子(zi)天体(tǐ)物理中心(xīn)的科学家丹琥(hǔ)珀和贾(jiǎ)森斯(sī)特芬(fēn)研究(jiū)发(fā)现(xiàn)，如果暗物质存在(zài)，它们极有可能拥有(yǒu)另一种神秘的效应，这种暗物质(zhì)效应，会支持宇宙当(dāng)中(zhōng)生命的诞(dàn)生，或者(zhě)说(shuō)是生(shēng)命进化的一个重要(yào)因(yīn)素。

如果这一理论(lùn)得(dé)到(dào)进一(yī)步(bù)的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会意味着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的行星上，暗物质正(zhèng)在(zài)通过这样的效应创造生命。当然，这(zhè)些推(tuī)论(lùn)的大前提是(shì)要(yào)先找到(dào)暗(àn)物质(zhì)存在的实际(jì)证据。那么小伙伴(bàn)们，你们觉(jué)得暗(àn)物质到(dào)底存(cún)不存在呢？喜欢(huān)请点赞，你的支(zhī)持(chí)是我更新的动力！

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