宇宙是“人为制造”的(de)？为何会存(cún)在科学无法解释的(de)“暗物质”？暗(àn)物质又究竟是什么？人类为了寻找暗物质存在的证据，科学家们在过去(qù)的(de)几十年(nián)当中(zhōng)进行了超过50次的(de)长期实验，但是却没有发现任(rèn)何的有效(xiào)证据。除了一个地方，在1687年出版的自然哲学数学原理一书中，埃萨克牛(niú)顿(dùn)发(fā)表(biǎo)了万有引力定律，它揭(jiē)示了宇宙中(zhōng)天体运动(dòng)的规律。往后的(de)几百年来，当天文学家们发现某些天体运行轨道出现异常，不符合万有引(yǐn)力(lì)定律的时候，他(tā)们就会(huì)知道，周(zhōu)围一定有未(wèi)知的天体(tǐ)通过(guò)引(yǐn)力在(zài)摄动它的轨道。比如在1846年，奥(ào)本勒(lēi)维耶就(jiù)通过天王(wáng)星运(yùn)行(xíng)轨道的(de)异常，推(tuī)算并且发(fā)现(xiàn)了海王星的存在。另(lìng)外(wài)，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发现(xiàn)都是应用万有引(yǐn)力定律所取得重大天文成就的例子。但是这些(xiē)发现都是在恒星系(xì)统的(de)尺度当中，可当我们上升到星系或(huò)者是(shì)星团的(de)尺(chǐ)度，事情就开(kāi)始变得诡异了(le)。

1933年，瑞士的物理学(xué)家弗里(lǐ)茨兹威基正在研究和(hé)测量后发星系团的(de)质量。这是一个由数千个星系所组成的巨大星系团，这(zhè)些(xiē)星(xīng)系(xì)被引力束(shù)缚在一起。测量星系团的质量一(yī)般会(huì)使用到两种方(fāng)法，当(dāng)两(liǎng)种方(fāng)法结(jié)果(guǒ)一致，就可以确(què)定其质量(liàng)的(de)范围。

第一种(zhǒng)是获得其"光(guāng)度学的(de)质量(liàng)"，需要的(de)数(shù)据是(shì)测量各个星系(xì)的光度。

第二种(zhǒng)是动力学质量的计(jì)算(suàn)，是利用(yòng)光谱红移测量星(xīng)系团中的(de)各个星系相对于星(xīng)系团的运动速度(dù)。当测量结果出来(lái)之后，兹(zī)威基彻底懵了，“动力学质量”竟然(rán)是“光度学质量”的400倍(bèi)。这意味着(zhe)，后发座星系团有(yǒu)99%的质(zhì)量消失了，或者说这(zhè)99%的(de)质(zhì)量并(bìng)不以可见光的形式所(suǒ)存在(zài)，我们无(wú)法看到(dào)。最诡异的是(shì)，在测量速(sù)度的过(guò)程中，兹威基发现星(xīng)系团中很多(duō)星(xīng)系的(de)速(sù)度比(bǐ)理论上要快(kuài)得多，按照牛(niú)顿的运(yùn)动(dòng)学定律，仅靠这些可见星系的质量所产生(shēng)的引力是无法将它们束(shù)缚在(zài)星系团内的，它(tā)们早就应该被抛出(chū)星系团之外了，除非有一种神秘的力量在起作用，这种力量来(lái)源于(yú)某种隐形的物质(zhì)。

据此，兹维基(jī)提(tí)出(chū)了这(zhè)样部分(fēn)不可见的(de)暗质，它不发(fā)散光(guāng)、吸(xī)光、反射光，但是(shì)它(tā)们却占据(jù)着宇宙中绝(jué)大部分的(de)质量。只(zhǐ)是当时的人(rén)们对这样的(de)一(yī)种说(shuō)法不屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物(wù)质”这个词才(cái)再一次(cì)出现。天文(wén)学家维拉(lā)鲁宾和(hé)肯(kěn)特福(fú)特在观(guān)测仙(xiān)女座星系中的(de)恒星运动。理论上来(lái)说(shuō)，距离中心(xīn)越远的恒星(xīng)在(zài)其(qí)轨道上(shàng)的运行速度就会(huì)越慢(màn)。但是(shì)他们观测的结果(guǒ)却让人感到不可思议。

随着与中(zhōng)心距离的增加(jiā)，恒(héng)星(xīng)的旋转(zhuǎn)速度几(jǐ)乎保持不变(biàn)。可是根(gēn)据牛顿的万有引力定律，在星系当中如果(guǒ)没有足(zú)够大(dà)的质量来吸引(yǐn)它(tā)们(men)，这些(xiē)外(wài)围的(de)恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于这种现象，科(kē)学(xué)家(jiā)们会使用(yòng)一种相对(duì)标(biāo)准的方法来(lái)解释暗物(wù)质的存在，这种方法(fǎ)就(jiù)是测量星系(xì)当中(zhōng)气体在X轴(zhóu)上(shàng)距离星系(xì)中心的距离，以及(jí)在Y轴上(shàng)气体的旋转速(sù)度。如果出现(xiàn)异常(cháng)的结果，就认为(wèi)是由暗物质(zhì)的力量进入其(qí)中。

于是科学家们通过射电望远镜测量(liàng)了距离星(xīng)系中心更远距离(lí)的氢元素，发现(xiàn)它们的旋转(zhuǎn)速(sù)度(dù)并不符(fú)合牛顿的力学定律。我们的太阳系也不例外，太阳系位于银(yín)河系的第三(sān)悬臂之上，距离银河系中心2.6万(wàn)光年，根据万有(yǒu)引力定(dìng)律进(jìn)行计算，太(tài)阳系的(de)运行(xíng)速度应该是160千米(mǐ)/秒，但(dàn)实际上，太阳系正(zhèng)在(zài)以220千米/秒的速度(dù)围绕(rào)银(yín)河(hé)系旋转，这个实际(jì)速度远远大于(yú)理论速度(dù)，那么(me)产生以上这种向心(xīn)加速(sù)度的原因(yīn)很(hěn)可能就是存(cún)在着一种我们(men)看不到的物质，是凶猛的意思是什么 凶猛的近义词这些暗物质的引(yǐn)力效应将星系聚集(jí)在了(le)一起。

也(yě)是从(cóng)这时开始，越来越多的研究人员(yuán)开始相信暗物质(zhì)的存在。科学家根据星(xīng)系外恒(héng)星轨道的速度，估算在星系当中暗(àn)物质的(de)质量占(zhàn)整个星系质量的85%。但是(shì)，暗(àn)物质并不(bù)是(shì)唯一可以解释(shì)这(zhè)个现象(xiàng)的原因。在一(yī)项(xiàng)新的研究当中(zhōng)，科学家们发现，几乎没有引力效应(yīng)的遥远恒星之间，也会出现速度上(shàng)的微小(xiǎo)差异(yì)。另(lìng)外，天文学(xué)家还发现了(le)一个反(fǎn)常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距(jù)离地球(qiú)大约2.5亿光(guāng)年(nián)，大小(xiǎo)和银(yín)河系不(bù)多，但是星系当中存在(zài)的(de)恒星数量(liàng)却只有银河系的(de)千分之一(yī)。

所以在理论(lùn)上，该星系必须存在暗(àn)物(wù)质，否则就会分崩(bēng)离析。但是科学家们(men)使(shǐ)用(yòng)最先进的望远镜对(duì)其进(jìn)行了(le)40个小时的(de)详(xiáng)细(xì)测量(liàng)之(zhī)后，发现星(xīng)系中的恒(héng)星(xīng)运(yùn)动是可以用(yòng)正(zhèng)常的物质和(hé)力(lì)学定律(lǜ)来解释的。那么(me)又有人提出，也许(xǔ)该星(xīng)系的暗物质，已(yǐ)经(jīng)被附近(jìn)的(de)另一(yī)个(gè)大星(xīng)系剥离了。奇怪的是，它的附近(jìn)没有(yǒu)任何星(xīng)系(xì)存在(zài)。造(zào)成这些现(xiàn)象的除(chú)了暗(àn)物质的假说(shuō)之(zhī)外，另一种可能就是人类(lèi)对引力(lì)的理解还不够全面，引(yǐn)力很可能在不同(tóng)尺度空间中的工(gōng)作方(fāng)式是不(bù)同(tóng)的，这(zhè)意味着在行星系尺度中的天体(tǐ)会沿着它们的轨道，按照我们(men)所理(lǐ)解的方式运动。但是上(shàng)升到星系和星(xīng)团(tuán)的尺度，引力之间的(de)相互(hù)作用则是不同的方式。对于在星系团(tuán)之间的相互作用，科学家还(hái)引入了(le)外部场效应的(de)概念，指的(de)是(shì)在数百万光年的规模(mó)上，巨(jù)大的质量之间会(huì)产生对彼此特殊的效(xiào)果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理论成(chéng)立，这意味着我们需要对现在的(de)物理定律进行修正，这些(xiē)发现也让(ràng)很多人认(rèn)为(wèi)暗(àn)物质假说理论就此终结(jié)。但是在宇宙当中(zhōng)还(hái)有(yǒu)关于暗物质存在的其他的理论证据，这(zhè)些理论(lùn)证据是蒙德(dé)理论(lùn)所没法解释的“引(yǐn)力透镜”。

径向(xiàng)距离(lí)为37亿光(guāng)年的子(zi)弹星(xīng)系团，由两个碰撞的星系团所组成，类似(shì)这样(yàng)的星团，它们大部(bù)分的普通质量(liàng)都在星系的气体当中。当星团以1000万公(gōng)里/小(xiǎo)时发生碰撞(zhuàng)的时候(hòu)，星(xīng)际气体的相互作用(yòng)就会导致温度的急剧(jù)升高，速(sù)度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后(hòu)，子弹(dàn)星系团大部分的质量将位于所有这些气体(tǐ)所在的中间(jiān)区域。那(nà)么(me)我们通过什么来验证它的质量区(qū)域到底是不是(shì)集中在中(zhōng)间呢(ne)？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太(tài)空望(wàng)远镜传回(huí)了(le)宇(yǔ)宙当(dāng)中第一张全彩的(de)高清(qīng)照(zhào)片(piàn)，在(zài)照片中(zhōng)我们可以明显地看到很多星系似(shì)乎被拉伸(shēn)产生了巨大的(de)形(xíng)变。其(qí)实这些(xiē)星系本身并不(bù)是真(zhēn)的被扭曲了，也不是韦伯望(wàng)远镜出(chū)了什么(me)问题，而是(shì)这样(yàng)极遥远(yuǎn)的天体和(hé)我们地球上的观(guān)测者(zhě)之间(jiān)。被一个质量超级巨大(dà)的天体(tǐ)遮挡，这个(gè)超(chāo)大质量的东西(xī)的引力，会使(shǐ)身后更遥(yáo)远星系的(de)光都发生了扭曲。这个现象就是引力透(tòu)镜效应。这个巨大的天体(tǐ)可(kě)能是(shì)超大质(zhì)量的黑洞(dòng)或者是暗(àn)物质。

所(suǒ)以当人们对(duì)子弹星系团观测的时候，发现(xiàn)它的大质量(liàng)区域(yù)并不(bù)是在中间，而是在两侧。所(suǒ)以(yǐ)最(zuì)好的解释方法就是当星团发生全部(bù)的碰撞时，可被(bèi)观(guān)测到的质量气体被卡在了中间，暗物质则直接通(tōng)过了(le)这个区域，并(bìng)在两边形成了引力透镜。对子弹星(xīng)系团的引力透镜研(yán)究也(yě)被(bèi)认(rèn)为是暗(àn)物质(zhì)存在的迄今为止最好的理论(lùn)证据。

除此之外(wài)，还(hái)有(yǒu)来自宇宙当中(zhōng)最古(gǔ)老(lǎo)的光。从宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万年之后，可见(jiàn)光(guāng)终(zhōng)于(yú)可(kě)以畅通(tōng)无阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿(yì)年之后，这些光在宇宙(zhòu)空(kōng)间(jiān)背景上留下了(le)各相同性的(de)微波(bō)辐(fú)射(shè)。其中(zhōng)红(hóng)色的部(bù)分表(biǎo)示(shì)温(wēn)度(dù)较高的区域，蓝(lán)色则表(biǎo)示相对(duì)较冷的区域，但实际上它们之间的温差(chà)只有万分(fēn)之(zhī)一。

科(kē)学家们通过对(duì)前景背景分离(lí)后(hòu)的二值图像进行连通域提取(qǔ)和(hé)标记(jì)之(zhī)后发现，如果宇宙当(dāng)中没有暗物质(zhì)，图形看起来不(bù)应(yīng)该是这样(yàng)的，而随着暗物质的增加，一些(xiē)峰值的幅度会减小，才变得(dé)看起来“和谐”。为了(le)匹配宇宙微波背景辐射的(de)测量值，我们(men)需(xū)要的暗(àn)物质(zhì)大约(yuē)是普通物(wù)质的5倍。这个数字与解释星系当中恒星运动(dòng)所(suǒ)需要的暗(àn)物(wù)质(zhì)比例是一致的。这就意味着。

用了一个简(jiǎn)单(dān)的理论(lùn)框架，就很好地(dì)解(jiě)释了(le)很多不同的观测结(jié)果。而暗物质的本质就是宇宙当中存在着某种类型的(de)粒子(zi)，它(tā)们不参与任何其他的电磁作(zuò)用，只通过引(yǐn)力来相互作(zuò)用(yòng)。所以如(rú)果(guǒ)能(néng)够找到这种粒子(zi)的存在(zài)，就相当于(yú)找到了暗(àn)物(wù)质存在的实(shí)际证据。这种粒子到底是什么(me)？科学家们已经提出了数十种的假想目标，而要寻找这些不同(tóng)的目标粒子所需要(yào)的实(shí)验(yàn)方式也不相同。在过去的(de)几十(shí)年当(dāng)中，人类(lèi)为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会与常规物(wù)质相(xiāng)互作用(yòng)的“暗物质”，科学家们已经进行了超(chāo)过(guò)50次的(de)实验，却没有任何实质性(xìng)的发现，除(chú)了(le)一个地(dì)方，意大利的(de)格兰萨索山，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处(chù)的地下(xià)矿井(jǐng)当中，藏着地球上最大的(de)地学(xué)实验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的(de)探测器，一(yī)直致力于(yú)寻找(zhǎo)暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来(lái)，这里的科(kē)学(xué)家声称观测(cè)到(dào)了(le)某(mǒu)种信号(hào)。经过了20多年(nián)的(de)数据(jù)收集(jí)，人们发现了一个有趣的事情。探(tàn)测(cè)率(lǜ)会在(zài)每(měi)年的6月(yuè)份达到峰值，然后在11月降(jiàng)到最低，而且在(zài)20年当中每年都(dōu)是一(yī)样。一些科(kē)学家认(rèn)为这可能是人类发现暗物质的第一个直接(jiē)证据。

但(dàn)是为什么暗物质会产生周期(qī)性的(de)年度(dù)信(xìn)号呢？刚才我们讲了太(tài)阳(yáng)系正在以220公里/秒的速度围绕(rào)着银河系进(jìn)行移(yí)动(dòng)，那么如(rú)果暗(àn)物质存在宇宙当中，这意味着我们(men)也在以这样的(de)速度在穿越着暗物(wù)质(zhì)流(liú)，这(zhè)个过程中会产生(shēng)相应(yīng)的振荡(dàng)，同时地球又以30公里/秒的速度围(wéi)绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有(yǒu)半年的时间(jiān)，地球(qiú)围绕太阳的(de)方向(xiàng)与太(tài)阳环(huán)绕(rào)银河系的方(fāng)向(xiàng)是一致的，而另外半年则(zé)与(yǔ)之相反(fǎn)。

而在6月(yuè)份的(de)时候，地球与太阳的(de)方向正(zhèng)好达到完(wán)全一(yī)致，这是理论(lùn)上地球穿越暗物质(zhì)流最快的(de)时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在(zài)实际的情况中，太阳系相对银河(hé)系(xì)的平面呈现(xiàn)了(le)60度(dù)的倾斜，但(dàn)是这(zhè)并不(bù)影响(xiǎng)这(zhè)个理论(lùn)的有效性。

因(yīn)此科学家认为(wèi)这可以用(yòng)来解释，研究人员们所观测(cè)到的周(zhōu)期性(xìng)信号。当(dāng)然也可能有其他的情况，造(zào)成(chéng)这种(zhǒng)年度(dù)周期信号的(de)差(chà)异(yì)也(yě)可能是(shì)温度(dù)、湿(shī)度(dù)、土壤中的水分(fēn)、高山上的(de)积雪，甚(shèn)至连意(yì)大利游客的数量也符合这个周期的(de)规(guī)律。

所以(yǐ)，科(kē)学家们(men)又在南(nán)半球建立了一个几(jǐ)乎相同的实(shí)验室，这里的季节与之前的(de)实验室正好相(xiāng)反，而(ér)在这里，地球穿过暗物(wù)质(zhì)流的运动特征和第(dì)一(yī)个实(shí)验室(shì)是一样的。

因此，如果在这里可以得到相同的(de)信号，就可以成(chéng)为暗物质(zhì)所存在的(de)非常有力的证据(jù)了。但是由于(yú)这个(gè)实验室刚刚建成不(bù)久，所以截至目前还(hái)无法提供相(xiāng)应的数据支(zhī)持(chí)。另(lìng)外，在2025年(nián)，NASA将会发(fā)射(shè)一台新的望远(yuǎn)镜(jìng)，这台(tái)太(tài)空望远镜叫做“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但(dàn)它的宽视(shì)场仪器提供(gōng)的(de)视野是(shì)哈勃红凶猛的意思是什么 凶猛的近义词外仪器的100倍。南(nán)希格雷斯罗曼太空(kōng)望远(yuǎn)镜(jìng)其中一个(gè)关(guān)键的用途就是探索暗物(wù)质背(bèi)后的(de)奥(ào)秘(mì)，对于探(tàn)测的结果，我们只能(néng)拭目以待(dài)了。费米实验(yàn)室粒子天体(tǐ)物理中心的(de)科(kē)学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果(guǒ)暗物质存在，它们极(jí)有可(kě)能拥(yōng)有另一(yī)种神秘的效应，这(zhè)种(zhǒng)暗(àn)物质效应，会(huì)支持宇宙当(dāng)中生命的诞生，或(huò)者说是生命进化的一个重要(yào)因(yīn)素。

如果这一理论(lùn)得到进一步(bù)的证实，那(nà)么遍(biàn)布宇宙当中的暗(àn)物质会不会意味着人类并不孤单呢(ne)？或许(xǔ)在宇宙当中某个角(jiǎo)落(luò)的行星上，暗物质正在通过这样的效(xiào)应创造生命。当然(rán)，这(zhè)些推论的大(dà)前提是要先找(zhǎo)到暗物质(zhì)存在的实际证据。那(nà)么小伙伴们，你们觉(jué)得暗物质到底(dǐ)存(cún)不(bù)存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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