宇宙是“人为制造”的？为何(hé)会(huì)存在科学(xué)无法(fǎ)解释的“暗(àn)物(wù)质”？暗物(wù)质又究竟是什么？人(rén)类为了寻找暗物质(zhì)存在的证据，科学家们在过去的几十年(nián)当中进行(xíng)了超过(guò)50次(cì)的长(zhǎng)期实验，但是却没(méi)有发现任何的有效(xiào)证据(jù)。除了一个地方，在(zài)1687年(nián)出(chū)版的自(zì)然哲学数学原(yuán)理一(yī)书中，埃(āi)萨克牛顿发表了(le)万有(yǒu)引力定律，它揭(jiē)示了宇宙(zhòu)中天体运动的规律。往(wǎng)后的几百(bǎi)年(nián)来(lái)，当天文学家(jiā)们发现(xiàn)某(mǒu)些天体运行轨道出现异常，不符合万有引力定律的时候，他们(men)就会知(zhī)道(dào)，周围一定有(yǒu)未知的天体通过引力在摄动(dòng)它的轨道。比(bǐ)如(rú)在1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过天(tiān)王星运行轨道的异常，推算并且发现(xiàn)了海王(wáng)星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应(yīng)用万有引力(lì)定(dìng)律所(suǒ)取得重大天文成(chéng)就(jiù)的例子。但是这些发现都是在(zài)恒(héng)星系统的尺度(dù)当(dāng)中，可(kě)当我们上升到星系或者是(shì)星团的尺度，事情就开(kāi)始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士(shì)的(de)物(wù)理学家弗里茨兹威基(jī)正在研究(jiū)和测量后发星系团的质量。这是(shì)一个由数千个星系所组成(chéng)的巨大星(xīng)系团，这些星系被引力束缚在一起。测量星(xīng)系团(tuán)的(de)质(zhì)量一(yī)般(bān)会使用到两种(zhǒng)方法，当两(liǎng)种方法结(jié)果一(yī)致，就可以确定其质(zhì)量的范(fàn)围。

第一种是(shì)获得其"光(guāng)度学的质量(liàng)"，需要(yào)的(de)数据是测(cè)量各个星系的光度(dù)。

第(dì)二种是动力(lì)学(xué)质(zhì)量(liàng)的计算，是(shì)利用光谱红移(yí)测量星系团中的各个星系相对于星系团的(de)运动(dòng)速(sù)度。当测量结果出来(lái)之(zhī)后(hòu)，兹(zī)威(wēi)基彻底懵了，“动力学质量(liàng)”竟然是(shì)“光(guāng)度学质量”的400倍。这(zhè)意味着，后(hòu)发座星系(xì)团有99%的质(zhì)量消失(shī)了(le)，或者说这99%的质量(liàng)并不(bù)以可见光的形(xíng)式所存在，我们无法看到。最诡异的是，在(zài)测量速度(dù)的过(guò)程中，兹威基发现(xiàn)星(xīng)系(xì)团中很多星系的速度比理论上要快得多，按照牛顿的(de)运动学定律，仅(jǐn)靠这(zhè)些可(kě)见星系的质量所产生(shēng)的引力(lì)是无法(fǎ)将它(tā)们束缚在星系团内的(de)，它们早(zǎo)就应该(gāi)被抛(pāo)出星系团之(zhī)外了，除非有(yǒu)一种神秘的力量(liàng)在(zài)起作用，这种力量(liàng)来源于某种隐(yǐn)形的物(wù)质。

据(jù)此，兹维基(jī)提出了这(zhè)样部分(fēn)不可见的(de)暗质(zhì)，它不发散光(guāng)、吸光(guāng)、反射光，但(dàn)是它们(men)却占据着宇宙中绝大部(bù)分的质(zhì)量(liàng)。只(zhǐ)是当时的人们对这样(yàng)的一种说法(fǎ)不屑一顾(gù)。

直(zhí)到40年之(zhī)后，“暗(àn)物质(zhì)”这(zhè)个词才再一(yī)次出现(xiàn)。天文(wén)学(xué)家维拉鲁宾和肯(kěn)特福(fú)特在观(guān)测仙女座星(xīng)系中(zhōng)西安军事院校有几所，西安军事院校有几所大学的恒星运动。理(lǐ)论上来说，距离中心越远的恒星在(zài)其轨(guǐ)道上的运行速(sù)度就会越慢。但是他们(men)观测的结果却让人感(gǎn)到(dào)不可思议。

随着(zhe)与中心距离的增加(jiā)，恒星(xīng)的旋转速度几乎保(bǎo)持(chí)不变。可是根据牛顿的(de)万(wàn)有(yǒu)引力定律(lǜ)，在星系当中如果没有足够大的质(zhì)量来吸引它们(men)，这(zhè)些外围(wéi)的恒(héng)星早就被甩到宇宙(zhòu)当中了。基(jī)于这种现(xiàn)象(xiàng)，科(kē)学(xué)家们会使用一种(zhǒng)相(xiāng)对(duì)标准的方法来解(jiě)释暗物质的(de)存在，这(zhè)种方(fāng)法(fǎ)就是(shì)测量星(xīng)系当中气体在X轴上距离星系中心的距离，以(yǐ)及在(zài)Y轴上气体的旋(xuán)转速度。如果出现异常的结果(guǒ)，就(jiù)认为(wèi)是由暗物质的力(lì)量进入其中(zhōng)。

于是科学家们通过(guò)射电(diàn)望远(yuǎn)镜测量了距(jù)离星系中心更远距离的氢元(yuán)素(sù)，发现它们(men)的(de)旋转速度并不符合牛顿的力学定律。我们的太阳系也不例外(wài)，太阳系位于银河系的(de)第三悬臂之(zhī)上，距离银(yín)河系中(zhōng)心2.6万光(guāng)年，根据万有(yǒu)引力定律(lǜ)进(jìn)行计算，太阳系的运(yùn)行速度应(yīng)该是(shì)160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒的速度围绕银河系旋(xuán)转，这个实际速度远远(yuǎn)大于理论速度，那么产生(shēng)以(yǐ)上这种(zhǒng)向心加速度(dù)的(de)原(yuán)因(yīn)很可能就是存在(zài)着一种我们看不(bù)到的物质，是这些暗物质的引力(lì)效应(yīng)将星系聚集在了一起。

也是从这时开始，越来(lái)越多(duō)的(de)研(yán)究人员开始相(xiāng)信暗(àn)物质(zhì)的存在(zài)。科(kē)学家根据星系外恒星(xīng)轨(guǐ)道(dào)的速(sù)度，估算在星(xīng)系(xì)当(dāng)中暗物(wù)质的质量占(zhàn)整个星(xīng)系质量的85%。但是，暗物质并不(bù)是唯(wéi)一可以解释这个现象的原因(yīn)。在一项(xiàng)新的(de)研究当中，科学家们(men)发现，几乎没有引力效应的遥远恒星之间，也会出现速度上的微小差(chà)异。另外，天文学(xué)家还发现了一个反常(cháng)的星(xīng)系，叫做Ag西安军事院校有几所，西安军事院校有几所大学c114905。这个星(xīng)系距离地球(qiú)大约2.5亿光年，大小和银河系不多(duō)，但(dàn)是星系(xì)当中存在的恒星数量却(què)只有银河系的千分之一。

所以(yǐ)在理论(lùn)上，该(gāi)星系必(bì)须存在暗(àn)物质，否则就会分(fēn)崩离析(xī)。但是科(kē)学家们(men)使用最先进(jìn)的望远(yuǎn)镜对其进(jìn)行了40个小时的(de)详细测(cè)量之后(hòu)，发现星系中的恒(héng)星运动是可(kě)以用正常的物(wù)质和力学定律来解(jiě)释(shì)的。那么又有人提出，也许该(gāi)星系的(de)暗物质，已经(jīng)被附(fù)近(jìn)的另一个大星系剥离(lí)了。奇怪的是，它的附(fù)近(jìn)没有任何星系(xì)存在。造成(chéng)这(zhè)些现象(xiàng)的除了暗物(wù)质的假说之外，另一种(zhǒng)可能就是人类对(duì)引(yǐn)力的理解还不(bù)够全面，引(yǐn)力很可(kě)能在(zài)不同尺度空(kōng)间中的工作方式(shì)是不同的，这意味着在行星系尺度中的天体会(huì)沿着它们的轨(guǐ)道，按(àn)照我们所理解的(de)方式运(yùn)动。但是(shì)上升到星系和星团的尺度，引力之(zhī)间(jiān)的(de)相互作用则是不同的方式(shì)。对于在星(xīng)系(xì)团之间的相互(hù)作用，科学家(jiā)还(hái)引入了(le)外部场效(xiào)应的概(gài)念，指的(de)是(shì)在数(shù)百(bǎi)万光年的规模上，巨大(dà)的质量之间会产生对彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我(wǒ)们需(xū)要对现在的物理定律进行修正，这(zhè)些发现(xiàn)也让很多人认(rèn)为(wèi)暗物(wù)质假(jiǎ)说理(lǐ)论就此(cǐ)终结。但是在宇宙当(dāng)中还有关(guān)于暗物质存(cún)在的其他的理(lǐ)论证据(jù)，这些理论证据是蒙德理(lǐ)论所没法(fǎ)解释的“引力透镜”。

径向距(jù)离为37亿光年的(de)子弹星(xīng)系(xì)团，由两个碰撞(zhuàng)的(de)星系团所组(zǔ)成，类似(shì)这(zhè)样的星(xīng)团，它们大部(bù)分(fēn)的(de)普通质量都(dōu)在(zài)星(xīng)系的气体当中。当(dāng)星团以1000万公里(lǐ)/小(xiǎo)时发生碰(pèng)撞的时(shí)候，星际气体(tǐ)的相互(hù)作用就会导(dǎo)致温(wēn)度(dù)的急剧升(shēng)高，速度大幅降低。所以在理论(lùn)上，在碰撞之后，子弹星系团大部(bù)分(fēn)的质量将位于所(suǒ)有这些(xiē)气体所(suǒ)在的中间区域。那么我们(men)通过什么(me)来验(yàn)证(zhèng)它的质量区域到底是不是集中在(zài)中间呢(ne)？前不久，詹(zhān)姆斯韦(wéi)伯太空望远(yuǎn)镜传回了宇宙(zhòu)当中第一(yī)张全彩的高清照片，在(zài)照片中我们可(kě)以明显地看到很多(duō)星系似乎被(bèi)拉伸产生了巨大的形变。其实这些星(xīng)系本(běn)身并(bìng)不是真的被(bèi)扭(niǔ)曲了，也不是韦伯望远镜(jìng)出(chū)了(le)什么问题，而是这样极遥(yáo)远的天体和我们地球上的观测(cè)者之间。被一个(gè)质量超级巨(jù)大的天体(tǐ)遮(zhē)挡，这个超(chāo)大质量(liàng)的东西(xī)的(de)引力，会使身后更(gèng)遥远星系的光都发(fā)生了扭(niǔ)曲。这个(gè)现象就是引力透镜(jìng)效应。这个(gè)巨(jù)大(dà)的(de)天体可能是超大质(zhì)量(liàng)的黑洞(dòng)或(huò)者是暗物质。

所(suǒ)以当(dāng)人们(men)对子弹(dàn)星系团观测的时(shí)候，发现它(tā)的大质(zhì)量区域并不是(shì)在中间，而是在两侧。所以最(zuì)好的解释方法就是当星团发生全部的碰撞(zhuàng)时，可被(bèi)观(guān)测到(dào)的质量气体被卡在了中间，暗物质则直接通过了这(zhè)个区域(yù)，并(bìng)在(zài)两边形成了(le)引力透镜。对(duì)子弹星(xīng)系团的引(yǐn)力(lì)透镜研究(jiū)也被认为(wèi)是暗(àn)物质存在的迄(qì)今为止(zhǐ)最好的理论证据(jù)。

除此之外，还有来自宇(yǔ)宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之后(hòu)，可(kě)见光终(zhōng)于(yú)可(kě)以(yǐ)畅通无阻地(dì)穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景上留(liú)下了各(gè)相同(tóng)性(xìng)的微波辐射(shè)。其中红色的部分表示温度较高(gāo)的区域，蓝色(sè)则(zé)表示相对较冷的(de)区域，但实(shí)际上它们之(zhī)间的(de)温差只有万分之一。

科学家们通过对前景(jǐng)背(bèi)景分离后的二值图像(xiàng)进行连通域提取(qǔ)和标记之(zhī)后发现，如果(guǒ)宇宙当中没有(yǒu)暗物质(zhì)，图形看(kàn)起(qǐ)来不应该是这样的，而随着暗物质的(de)增加，一些(xiē)峰值的幅度会(huì)减小，才(cái)变(biàn)得看(kàn)起来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微波背(bèi)景(jǐng)辐射的测量值(zhí)，我们(men)需要的暗物质大约是普通物质的5倍。这个(gè)数(shù)字(zì)与解(jiě)释星系当中恒星运动所(suǒ)需要的暗物质比例(lì)是一致(zhì)的。这就(jiù)意味(wèi)着(zhe)。

用(yòng)了一(yī)个(gè)简(jiǎn)单(dān)的理论(lùn)框架，就很好地解(jiě)释了很多不同的(de)观(guān)测结果。而暗物质的(de)本质(zhì)就是宇宙当(dāng)中存在着某种类型(xíng)的粒(lì)子，它们(men)不参(cān)与任何其他(tā)的电磁作用，只通过引(yǐn)力来相(xiāng)互作用。所以如果能够找到这种(zhǒng)粒子的存在，就相(xiāng)当(dāng)于找到了暗物质存在的实际(jì)证据。这种粒(lì)子到(dào)底是什么？科(kē)学家们已经提出(chū)了数十(shí)种的(de)假想目标，而要寻找这些不同的目标粒(lì)子所(suǒ)需(xū)要的实验方式(shì)也不相同。在过去的几十年当中，人类为了寻找这些看不(bù)见、摸不到(dào)，几(jǐ)乎西安军事院校有几所，西安军事院校有几所大学(hū)不(bù)会与常规物质相互作用(yòng)的“暗物质”，科(kē)学家(jiā)们已经进行(xíng)了超过50次(cì)的(de)实(shí)验，却没有(yǒu)任何实质性的(de)发现，除了一个(gè)地方，意大(dà)利的(de)格兰萨(sà)索山(shān)，隶(lì)属于阿尔(ěr)卑斯(sī)山脉。

在(zài)山下1400米处的地下矿井当中(zhōng)，藏着地球上最大(dà)的(de)地学(xué)实(shí)验室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个(gè)三层(céng)楼高的探测器，一直致力于寻找暗(àn)物质粒子的周期(qī)性震荡。

自1997年以来，这里的科(kē)学(xué)家(jiā)声称观测到了(le)某种信号。经过了20多年的数(shù)据收集，人们发现了一个(gè)有趣的事情。探(tàn)测率会(huì)在每年的6月(yuè)份(fèn)达到峰值(zhí)，然(rán)后(hòu)在(zài)11月降到最低，而且在20年当中(zhōng)每(měi)年都是一样(yàng)。一些科学家认为(wèi)这(zhè)可能是人(rén)类发(fā)现(xiàn)暗物质的第一(yī)个(gè)直接证据。

但是为什(shén)么暗物质会产生周期性(xìng)的年(nián)度信号呢？刚才(cái)我们讲了(le)太(tài)阳系(xì)正在以220公里/秒的(de)速度围绕着银河系进行移动，那么如果暗物(wù)质存在宇宙(zhòu)当中，这意味着我们(men)也在以这样的速(sù)度在穿越着暗(àn)物(wù)质流，这个过程中会产(chǎn)生相应的振荡，同(tóng)时地球(qiú)又(yòu)以30公里/秒的速(sù)度围绕太阳进行旋(xuán)转。所以(yǐ)有半年的时间，地球围绕太阳(yáng)的(de)方向与太阳(yáng)环(huán)绕银河系的方向是一致的，而另外半年则与之(zhī)相反。

而在(zài)6月份的时候，地球与太阳的方向正(zhèng)好达到完全一(yī)致，这是理论上(shàng)地球(qiú)穿越暗物质流最快(kuài)的时段。而在11月份，又(yòu)恰好达到了最(zuì)慢(màn)值。尽(jǐn)管在实(shí)际的情况中，太(tài)阳系相对(duì)银河系(xì)的平面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是这并(bìng)不影(yǐng)响这个理(lǐ)论(lùn)的有效性。

因此(cǐ)科学(xué)家认(rèn)为这可以用来解释，研究(jiū)人员们所观测到的周期(qī)性信号。当然也可能(néng)有其他(tā)的情况，造成这种(zhǒng)年度周期信号的差异也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高(gāo)山上的积雪(xuě)，甚至连意大利游客的数量也(yě)符合这(zhè)个(gè)周期的规律。

所以(yǐ)，科(kē)学(xué)家们(men)又(yòu)在南半(bàn)球建立了一个几乎相(xiāng)同(tóng)的实(shí)验室，这里(lǐ)的季节与之前(qián)的实验(yàn)室正好相(xiāng)反，而在(zài)这里，地球穿过(guò)暗(àn)物质流的运动(dòng)特征和第一个实(shí)验室是(shì)一(yī)样的。

因此，如果在这(zhè)里可(kě)以得到相同的(de)信号(hào)，就可以成为(wèi)暗物质所存在的非常有力的证据了。但是由于这个实验室刚(gāng)刚(gāng)建成不(bù)久，所以(yǐ)截(jié)至目前还无法提供(gōng)相应的数(shù)据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发(fā)射(shè)一(yī)台新(xīn)的(de)望远镜，这台太空望远镜(jìng)叫(jiào)做(zuò)“南希格雷斯罗(luó)曼”，它的(de)主镜(jìng)大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相(xiāng)同(tóng)，但它的宽视(shì)场(chǎng)仪器提供的视野是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太(tài)空(kōng)望远镜其(qí)中(zhōng)一个(gè)关(guān)键的用途就是探索(suǒ)暗物质背后(hòu)的(de)奥(ào)秘(mì)，对(duì)于(yú)探测的结果，我(wǒ)们只能拭目以待了(le)。费米(mǐ)实验室粒子天体物理中心的科学家丹(dān)琥珀和贾森斯特(tè)芬研究发现(xiàn)，如果暗物质(zhì)存(cún)在，它们极有可(kě)能拥有(yǒu)另一(yī)种神秘的效应，这种(zhǒng)暗物质(zhì)效应，会支持(chí)宇宙(zhòu)当(dāng)中生命(mìng)的诞生，或者(zhě)说是生命(mìng)进化(huà)的一个重要因素。

如果这(zhè)一理(lǐ)论得到(dào)进一步的证实，那(nà)么(me)遍布宇宙当(dāng)中的(de)暗物质会不会意味着人类并不(bù)孤单呢？或许(xǔ)在(zài)宇宙当中某个角落的行星上，暗物质(zhì)正在通(tōng)过这(zhè)样的(de)效(xiào)应创造生命(mìng)。当然，这些推论的大前提(tí)是要先找到暗物(wù)质存在的实际证据(jù)。那么小伙伴(bàn)们(men)，你(nǐ)们(men)觉得暗(àn)物质到底存(cún)不(bù)存在呢(ne)？喜(xǐ)欢请点(diǎn)赞(zàn)，你的支持是我更新的动力(lì)！

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