宇宙是“人为制造(zào)”的(de)？为(wèi)何会存在(zài)科学(xué)无法解(jiě)释(shì)的(de)“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找暗物质存在(zài)的证据，科学(xué)家们在过去的几十年(nián)当中进行了超过50次(cì)的长(zhǎng)期实(shí)验，但是(shì)却没(méi)有(yǒu)发现(xiàn)任何的(de)有效证据(jù)。除了一个地方，在1687年出版的自然哲(zhé)学(xué)数学原理一书(shū)中(zhōng)，埃萨克牛(niú)顿发表(biǎo)了万有(yǒu)引(yǐn)力定律，它揭(jiē)示(shì)了宇宙中天(tiān)体运动的规律。往后的(de)几百(bǎi)年(nián)来，当天文学家们发(fā)现(xiàn)某些天体运行(xíng)轨道(dào)出现异常，不(bù)符合万有引力(lì)定律(lǜ)的时候(hòu)，他们就会(huì)知道，周围一定(dìng)有未知的天体通过引力(lì)在摄(shè)动它的轨道。比(bǐ)如(rú)在1846年，奥本勒(lēi)维耶就通过天王星运行轨道的(de)异常(cháng)，推算并且发现了海王星的存(cún)在。另外，哈(hā)雷彗星(xīng)、冥(míng)王星的发现都是(shì)应用万有引力定律所(suǒ)取得重(zhòng)大(dà)天文成就(jiù)的例子。但是这些发现(xiàn)都(dōu)是在(zài)恒星系统的(de)尺度当中，可当我们上升(shēng)到(dào)星系或(huò)者是(shì)星(xīng)团的尺度，事情就开始变(biàn)得诡异(yì)了(le)。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗里茨兹威基正在(zài)研究和测量后发星系团的质量(liàng)。这(zhè)是(shì)一(yī)个由数(shù)千个星系所(suǒ)组成(chéng)的巨大星系团，这些星系(xì)被引力束缚(fù)在(zài)一起。测(cè)量(liàng)星系团的质量一般(bān)会使用到(dào)两(liǎng)种(zhǒng)方法，当两种方法结果一(yī)致，就可以(yǐ)确(què)定其质量(liàng)的范围。

第一(yī)种(zhǒng)是(shì)获得其"光度学的质量(liàng)"，需要的数据是测量(liàng)各(gè)个星(xīng)系的光度。

第二种是动力学质量(liàng)的计算，是利用光谱红移测(cè)量星系团中的各个(gè)星系相对于星系团的(de)运动速度(dù)。当测量结果出来(lái)之后，兹威基彻底懵(měng)了，“动力(lì)学质(zhì)量”竟然是(shì)“光(guāng)度(dù)学质量(liàng)”的400倍。这意味着，后发(fā)座星(xīng)系团有99%的质量消失(shī)了，或者说这99%的(de)质量并(bìng)不以可见(jiàn)光的形式所存在(zài)，我(wǒ)们无法看到。最(zuì)诡(guǐ)异的是，在测量速度的过程中，兹威基发现星(xīng)系团(tuán)中很多星系的速度比理(lǐ)论上要快(kuài)得多，按(àn)照牛顿的运动学(xué)定律，仅靠这些可见星系的质量所产生的引(yǐn)力(lì)是无法将它们束缚在星系团内的，它(tā)们早(zǎo)就应(yīng)该被抛(pāo)出星系团之(zhī)外了，除非有(yǒu)一种神秘(mì)的力量在(zài)起作用，这种力量来源于某种隐形的物质。

据此，兹维(wéi)基提出了这样部分不可见的暗(àn)质(zhì)，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却占据(jù)着宇宙中绝大(dà)部(bù)分(fēn)的质量。只(zhǐ)是当时(shí)的(de)人们(men)对这样(yàng)的一种说法不屑(xiè)一顾(gù)。

直到40年之后，“暗(àn)物(wù)质”这个(gè)词才再一次出现。天文学(xué)家维(wéi)拉鲁宾和肯特(tè)福特在观测仙女座星(xīng)系中的恒星运动。理(lǐ)论上来说，距离(lí)中心越远的恒星(xīng)在其(qí)轨(guǐ)道上的运行(xíng)速度就会越(yuè)慢。但是他们观测的结(jié)果(guǒ)却让人感到(dào)不可思(sī)议(yì)。

随(suí)着(zhe)与中心距离的增(zēng)加(jiā)，恒星的旋转速度几乎(hū)保持不变。可是根(gēn)据牛顿(dùn)的万有引力定律，在星系当(dāng)中如果没有足够大的质量来吸(xī)引它们，这些(xiē)外围的恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基(jī)于这(zhè)种现(xiàn)象，科学家(jiā)们(men)会使用(yòng)一种相对(duì)标准(zhǔn)的(de)方法(fǎ)来解(jiě)释暗物质的存在，这种方(fāng)法就是测量(liàng)星系当中气体在X轴上(shàng)距离(lí)星(xīng)系中心的距离，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋转速度。如果(guǒ)出现异常(cháng)的结果(guǒ)，就认为是由暗(àn)物(wù)质(zhì)的力量(liàng)进入其中(zhōng)。

于是科(kē)学家们通过射电望远(yuǎn)镜测量了距离星系中心(xīn)更远距(jù)离的(de)氢元素，发现它们的旋转(zhuǎn)速度并(bìng)不符(fú)合牛顿的力学定律。我们(men)的太阳系也不例外，太阳系位于(yú)银河(hé)系的第(dì)三悬臂之(zhī)上，距离(lí)银河系中心2.6万(wàn)光(guāng)年，根据万有引力定律进行(xíng)计(jì)算(suàn)，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实(shí)际上，太阳系(xì)正在以220千(qiān)米/秒的速度围(wéi)绕银河系旋(xuán)转，这(zhè)个实际速度远远大于理论速(sù)度(dù)，那(nà)么产(chǎn)生以上这种(zhǒng)向心(xīn)加速度(dù)的原(yuán)因很可能就是存在着(zhe)一种我们(men)看不到的物(wù)质(zhì)，是这(zhè)些(xiē)暗物质的引力效应将星系聚集在了一起。

也(yě)是从这时开始(shǐ)，越(yuè)来越多的(de)研究人员(yuán)开始相(xiāng)信(xìn)暗(àn)物质的存在。科(kē)学家根(gēn)据(jù)星系外恒星轨道(dào)的速度，估算在星系当中(zhōng)暗物质的质量占(zhàn)整个星系质(zhì)量的85%。但是，暗(àn)物质并不是唯(wéi)一(yī)可以(yǐ)解释(shì)这(zhè)个现象的原因。在一(yī)项新的(de)研究(jiū)当中，科学家(jiā)们发现，几(jǐ)乎没有(yǒu)引力效应(yīng)的遥远恒星之间，也会(huì)出现速度上的微(wēi)小差异。另外，天文学家(jiā)还发现了一(yī)个反常(cháng)的星(xīng)系，叫(jiào)做Agc114905。这个星(xīng)系距离地球大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河系不多，但是星系当中存在(zài)的恒星数量(liàng)却(què)只(zhǐ)有银河系的千分之一(yī)。

所以(yǐ)在理论上，该星系必须存(cún)在暗物质(zhì)，否(fǒu)则就会分崩(bēng)离析。但是(shì)科(kē)学家们使(shǐ)用最先进的望远镜对其进行了40个小时的(de)详细测量之(zhī)后，发现星系中的恒星运动(dòng)是可以(yǐ)用正常的物(wù)质和(hé)力学定律来解释的。那(nà)么(me)又(yòu)有人(rén)提(tí)出，也(yě)许(xǔ)该星系的(de)暗物质，已经(jīng)被附近的另一个大星系剥离了。奇怪的(de)是，它的附(fù)近没(méi)有任何星系存在(zài)。造(zào)成(chéng)这(zhè)些现(xiàn)象的除了(le)暗物质的假说之外，另一种可能(néng)就(jiù)是人(rén)类对(duì)引(yǐn)力的理解还不够全面，引(yǐn)力很可能(néng)在不同尺(chǐ)度空(kōng)间中的工(gōng)作方式是不同的，这意(yì)味(wèi)着在(zài)行星系尺度中的(de)天(tiān)体会沿着它们(men)的轨(guǐ)道，按(àn)照我(wǒ)们所理解(jiě)的方式运动。但是上升到星系(xì)和星团的尺度，引力之间(jiān)的相互作用则是不同的方式。对于在星(xīng)系团之(zhī)间的相(xiāng)互作用(yòng)，科学家(jiā)还引(yǐn)入(rù)了外部场(chǎng)效(xiào)应(yīng)的概念，指的是在数(shù)百(bǎi)万(wàn)光(guāng)年(nián)的规模上，巨大(dà)的质量之间会(huì)产生对彼此(cǐ)特殊(shū)的效果，这个理(lǐ)论(lùn)叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德(dé)理论(lùn)成(chéng)立(lì)，这意味着我们需要(yào)对(duì)现在的物理(lǐ)定律进行修正(zhèng)，这些(xiē)发现(xiàn)也让很多(duō)人(rén)认(rèn)为暗(àn)物质(zhì)假(jiǎ)说理(lǐ)论就此(cǐ)终结。但是在宇宙当中还有关于(yú)暗(àn)物质(zhì)存在的其(qí)他的理论证(zhèng)据，这些理论(lùn)证据是蒙德理论所没法(fǎ)解释(shì)的“引力透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光年的(de)子弹星(xīng)系团，由两个碰撞的星系团所(suǒ)组成，类似(shì)这样的(de)星团，它们大部分的普通(tōng)质量(liàng)都在(zài)星系的气(qì)体当中。当星团(tuán)以1000万公(gōng)里/小时发生(shēng)碰撞的时候，星际气体的相互作用就会导致温度的急剧升高，速度(dù)大(dà)幅降低。所(suǒ)以(yǐ)在理论(lùn)上(shàng)，在碰撞之后，子弹星(xīng)系团大部分(fēn)的(de)质(zhì)量将位于所有这(zhè)些气体所在的中间区域。那么(me)我(wǒ)们(men)通过什(shén)么来(lái)验证它的(de)质量区(qū)域到(dào)底是不是集中在中间呢(ne)？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太空望远镜(jìng)传回了宇宙当中第一张全彩的高清照片，在照(zhào)片中我们可以明显地看到很多(duō)星(xīng)系(xì)似乎被拉(lā)伸(shēn)产生了巨大(dà)的形(xíng)变。其实这些星系本身并不是真的被扭曲了，也不(bù)是(shì)韦伯(bó)望远镜出(chū)了什么问题，而是(shì)这样极(jí)遥(yáo)远的天体和我们地球上的(de)观测者之间。被一个质量(liàng)超级巨大的天体遮挡(dǎng)，这个(gè)超大质量的东西的引力(lì)，会(huì)使身(shēn)后更遥(yáo)远星系(xì)的光都发生了扭曲。这个现象就(jiù)是引力透镜效应。这个巨大的天体可能是超大质量的黑洞或者是(shì)暗(àn)物质(zhì)。

所以当人们(men)对(duì)子弹星系团观测的时(shí)候，发现它(tā)的(de)大质量区域并不是(shì)在中(zhōng)间，而是在两侧。所以最好的解释方法(fǎ)就是当星团发(fā)生全部(bù)的碰撞时，可被观测(cè)到的质量气体被卡在(zài)了中间，暗物质则直(zhí)接通过(guò)了这个区域，并在两(liǎng)边形(xíng)成了引(yǐn)力(lì)透(tòu)镜(jìng)。对子(zi)弹星系(xì)团的引(yǐn)力(lì)透镜研究也(yě)被认(rèn)为是暗物质存在的迄今为(wèi)止最好(hǎo)的(de)理论(lùn)证据。

除此之(zhī)外，还有来自(zì)宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)最古(gǔ)老的光。从(cóng)宇宙大(dà)爆炸开始，38万年之后(hòu)，可见光终于可以(yǐ)畅通无(wú)阻(zǔ)地穿越在宇宙当中了。经过(guò)了130多亿年(nián)之后，这些光(guāng)在(zài)宇宙空(kōng)间背景上留下了各相同性的微(wēi)波辐射。其(qí)中红色的(de)部分(fēn)表示温度(dù)较高(gāo)的区域，蓝色(sè)则表示相(xiāng)对较(jiào)冷的区域(yù)，但实际(jì)上它们之间(jiān)的温差只有万分之一。

科(kē)学家们通过(guò)对(duì)前景背景分离后(hòu)的二值(zhí)图像进行连通域提(tí)取和标记之后发现，如(rú)果宇宙当中没有暗物质(zhì)，图(tú)形看起(qǐ)来(lái)不应(yīng)该是这样的，而随(suí)着暗物质的增加，一些峰值的(de)幅度会减(jiǎn)小，才变得看(kàn)起来“和谐”。为(wèi)了(le)匹配宇宙微波背(bèi)景辐射的测量值，我们需要的暗物(wù)质大(dà)约(yuē)是(shì)普通物(wù)质的(de)5倍。这(zhè)个数字(zì)与解释(shì)星系当(dāng)中恒星运动(dòng)所(suǒ)需要的暗物质比例是一致的。这就意味着(zhe)。

用了一个简单的(de)理论框架，就很好地(dì)解释了很多不同的观测结果。而暗物质的本质就是(shì)宇(yǔ)宙当中存在着(zhe)某种类(lèi)型的粒子，它们不参与任(rèn)何(hé)其他的电磁作用，只通过引力来相互作用。所以(yǐ)如果能够找(zhǎo)到(dào)这(zhè)种粒子的存(cún)在，就相当(dāng)于找(zhǎo)到了暗物质存在的(de)实际(jì)证据。这种粒子到底(dǐ)是什么？科学家(jiā)们已经提(tí)出了数十种的假(jiǎ)想目标(biāo)，而要(yào)寻(xún)找这些(xiē)不(bù)同的目标粒子所需要的实验方式(shì)也不相同。在过(guò)去的几十年当中，人类为了(le)寻找(zhǎo)这些看(kàn)不见、摸(mō)不到，几乎不会与常规物质相(xiāng)互作(zuò)用的“暗物质”，科(kē)学家们已经进行了超过(guò)50次(cì)的实(shí)验，却没有任何实质性(xìng)的发(fā)现，除了一个(gè)地(dì)方，意(yì)大利的格兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯(sī)山(shān)脉。

在(zài)山下1400米(mǐ)处(chù)的地(dì)下矿(kuàng)井(jǐng)当中，藏(cáng)着地球上最大的(de)地学实(shí)验室(shì)，这(zhè)个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼高的探测器，一直致力于寻找暗物(wù)质粒(lì)子的(de)周期性震(zhèn)荡。

自1997年以来(lái)，这里的(de)科(kē)学(xué)家声(shēng)称(chēng)观测到了(le)某(mǒu)种信号。经过(guò)了20多(duō)年(nián)的(de)数据收集，人(rén)们发现了一个有趣的事情。探测率会在每年的(de)6月份达到峰值(zhí)，然后在11月降到最低，而且在20年当中每年都是一样。一些科学家认为这可能(néng)是(shì)人类(lèi)发现暗物质的第一个直接证据。

但是为(wèi)什么暗物质会(huì)产生周(zhōu)期性的(de)年度信号呢？刚才我们讲了太(tài)阳系(xì)正在以220公里(lǐ)/秒(miǎo)的(de)速度围绕着(zhe)银河系(xì)进(jìn)行移(yí)动，那么如果暗(àn)物质(zhì)存在宇宙当中(zhōng)，这意味着我们也在以(yǐ)这样的速度在穿越着暗物质流，这个过程中会产生相应的振荡，同时(shí)地球又以(yǐ)30公里/秒(miǎo)的(de)速度(dù)围绕(rào)太阳(yáng)进行旋转。所以有半(bàn)年的时间，地球围绕太阳(yáng)的方向与太阳环绕银河系(xì)的方向是一致的，而另外半(bàn)年则与之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳的方向正好达到(dào)完全一致，这是理论上(shàng)地(dì)球(qiú)穿越暗(àn)物质流最快的时(shí)段。而(ér)在(zài)11月份，又恰好达到(dào)了最慢值。尽管在实际(jì)的情况中，太阳系相对银河系(xì)的平(píng)面(miàn)呈现了60度(dù)的倾斜，但是这并不影响这个理论(lùn)的有效性。

因此科(kē)学家认为(wèi)这可以(yǐ)用(yòng)来解释，研究人员们所(suǒ)观(guān)测到的周期性信(xìn)号。当然也可能有其(qí)他的情(qíng)况，造成这种年度周期信号(hào)的差异也可能(néng)是(shì)温(wēn)度、湿(shī)度、土(tǔ)壤(rǎng)中的水分、高山上(shàng)的积雪，甚至连意大利(lì)游客(kè)的数量也符(fú)合这(zhè)个周期(qī)的(de)规律(lǜ)。

所以(yǐ)，科(kē)学家们(men)又在南半球建(jiàn)立了一个几乎相(xiāng)同的实(shí)验室，这里的季(jì)节与之(zhī)前的实(shí)验室正好(hǎo)相反，而在这里，地球穿(chuān)过暗物质流的(de)运动特征和第一个实验(yàn)室(shì)是一样的。

因(yīn)氧化铁和稀盐酸反应现象及方程式，氧化铁和稀盐酸反应现象原因此，如果在这里(lǐ)可以得到相同的信号，就可以成(chéng)为暗物质(zhì)所存(cún)在(zài)的非(fēi)常有力(lì)的证据了。但(dàn)是由于这(zhè)个实验室刚刚建成(chéng)不久，所以截至目前还无法提供相应的数据支(zhī)持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射一台新(xīn)的望远镜，这台太空望远镜叫做“南希格(gé)雷斯罗(luó)曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相(xiāng)同(tóng)，但它的宽(kuān)视场仪器提供(gōng)的视野是哈(hā)勃红外仪器的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太空(kōng)望远镜其中一个关键的用途就是探索暗物质背后的奥(ào)秘(mì)，对于探测的结果，我(wǒ)们只能拭目以待了。费(fèi)米(mǐ)实验(yàn)室粒(lì)子(zi)天体物理中心的科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究(jiū)发现(xiàn)，如果(guǒ)暗物(wù)质存在，它(tā)们极有可能拥有另一种神(shén)秘的效应(yīng)，这(zhè)种暗物质效应，会支(zhī)持宇宙当中生命的诞生，或者(zhě)说(shuō)是生命进(jìn)化的(de)一(yī)个重要因素(sù)。

如果这一理论(lùn)得(dé)到进一步的证实，那么遍布宇(yǔ)宙当中的(de)暗(àn)物质会不会意味着(zhe)人(rén)类并(bìng)不孤单呢？或许(xǔ)在宇(yǔ)宙(zhòu)当中某个角落(luò)的行星(xīng)上，暗(àn)物质正在通过这样的效(xiào)应创造生命(mìng)。当然，这些(xiē)推论的(de)大前提是要先找(zhǎo)到暗物(wù)质存(cún)在的实际证据。那(nà)么小伙(huǒ)伴(bàn)们，你们觉得暗物质(zhì)到底(dǐ)存不(bù)存在呢(ne)？喜欢氧化铁和稀盐酸反应现象及方程式，氧化铁和稀盐酸反应现象原因请点赞，你的支持是我更新的动力！

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