宇宙是“人为制造(zào)”的？为何会存(cún)在科学(xué)无(wú)法解释的“暗物质”？暗物(wù)质又究竟是(shì)什么？人类为了寻找暗(àn)物质存在的证据，科(kē)学家们在过去的几十年当中进行了超过50次(cì)的长(zhǎng)期实验，但是(shì)却没有发(fā)现任何的有效证(zhèng)据。除(chú)了一个(gè)地方，在1687年出版的自然哲学数(shù)学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力(lì)定律(lǜ)，它(tā)揭示了宇宙中天(tiān)体运(yùn)动的(de)规律。往后的几(jǐ)百(bǎi)年来，当(dāng)天(tiān)文学家们发现某些天体运行轨道出(chū)现异常，不符合万有引力定律(lǜ)的时(shí)候，他(tā)们就会知道，周(zhōu)围一定有未知的天体通过引力在摄动它的轨(guǐ)道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就(jiù)通过天王(wáng)星运行轨(guǐ)道(dào)的异常，推算并(bìng)且发现了海(hǎi)王星的存在。另(lìng)外，哈雷彗星(xīng)、冥王星(xīng)的发现(xiàn)都是应用(yòng)万(wàn)有引力定律所取得重大天文成就的例子。但是这些(xiē)发现都是在恒星系统的(de)尺度当中(zhōng)，可当我们上(shàng)升到星系(xì)或(huò)者是星(xīng)团的尺度，事情就开始(shǐ)变得诡(guǐ)异(yì)了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹(zī)威基正在研(yán)究和测量后发星系团(tuán)的质量。这是一个(gè)由数(shù)千个星(xīng)系所组成的巨大星(xīng)系团(tuán)，这些星系被引力束缚在一(yī)起。测量星(xīng)系团的质量一般会使用到两种方法(fǎ)，当两种方法结(jié)果一致，就(jiù)可以(yǐ)确定其(qí)质量的(de)范围。

第一种是获得其"光度(dù)学的质量"，需(xū)要(yào)的数据(jù)是测(cè)量各个星系的光度。

第二(èr)种是动力学质量的计算，是利用光(guāng)谱红移测量星(xīng)系团中的各个星系相(xiāng)对于(yú)星系(xì)团的运(yùn)动(dòng)速度。当测量结果出来(lái)之后(hòu)，兹威基彻(chè)底懵了，“动力学质量”竟然是“光度(dù)学质量”的400倍。这意味着，后发(fā)座星系团有99%的质量消失了，或者(zhě)说这(zhè)99%的质量并不以可见光的形式(shì)所存在，我们无法(fǎ)看到(dào)。最诡异(yì)的是(shì)，在(zài)测量速度的过程中，兹威基(jī)发现(xiàn)星系团(tuán)中很多星系的速度比理(lǐ)论上要快得多，按照(zhào)牛(niú)顿的运动学定律(lǜ)，仅靠这些(xiē)可(kě)见星系的(de)质量所产生(shēng)的引力是无法将它们束(shù)缚在星系团内的(de)，它们(men)早(zǎo)就应该被抛出星系团之外(wài)了，除非有一种神秘的力量在起作用，这种力量来源于某种(zhǒng)隐(yǐn)形(xíng)的物质。

据此(cǐ)，兹维基提(tí)出了这样(yàng)部分不可见的暗质，它不发散光、吸光、反(fǎn)射光，但是它们(men)却占据着宇宙中绝大部分的(de)质(zhì)量(liàng)。只是(shì)当时(shí)的人(rén)们对这(zhè)样的一种说法(fǎ)不屑一顾。

直到40年(nián)之(zhī)后(hòu)，“暗物质”这个(gè)词才(cái)再一(yī)次出现(xiàn)。天文学家(jiā)维拉鲁(lǔ)宾和(hé)肯特福特在观测仙女座星(xīng)系中的恒(héng)星运动。理论上来(lái)说，距离中心越(yuè)远的恒星在其轨道(dào)上的运行速度就会越(yuè)慢。但(dàn)是他们观(guān)测的结果(guǒ)却(què)让人感到不可思议。

随着与(yǔ)中心距离(lí)的增加，恒星(xīng)的旋转速度几乎保(bǎo)持不变。可是根据牛顿的(de)万(wàn)有引力定律，在星系当中如果没有足够大的质量来吸引(yǐn)它们(men)，这(zhè)些(xiē)外围的恒星早就被甩到宇(yǔ)宙当(dāng)中了。基于这种(zhǒng)现(xiàn)象，科学家们会使用一种(zhǒng)相对(duì)标准的方(fāng)法来解释暗物(wù)质的存在，这种方(fāng)法就是(shì)测量星系当中气体在X轴(zhóu)上距离(lí)星系中心的距离，以及在Y轴上(shàng)气体的旋转速度。如(rú)果出现(xiàn)异常的结果，就(jiù)认为是由暗物质的力量进入其(qí)中。

于是科学家们通过射电望远镜测量了距(jù)离(lí)星系(xì)中(zhōng)心更远距离(lí)的氢元(yuán)素(sù)，发现它们(men)的旋(xuán)转速度(dù)并(bìng)不符(fú)合(hé)牛顿的力学定律。我们的太阳系(xì)也不例外，太阳系位于银河系(xì)的第(dì)三悬臂之上，距离银河系中心(xīn)2.6万光年，根据万有引(yǐn)力(lì)定律进行计算(suàn)，太阳系的(de)运行速度应该(gāi)是(shì)160千(qiān)米/秒(miǎo)，但实(shí)际上，太阳系正在(zài)以(yǐ)220千(qiān)米(mǐ)/秒的速度围绕银(yín)河(hé)系旋转(zhuǎn)，这个实际速度(dù)远(yuǎn)远大于理论速(sù)度，那(nà)么(me)产生以上这种向心(xīn)加速(sù)度的原(yuán)因(yīn)很可能(néng)就(jiù)是存在着一种(zhǒng)我们看不(bù)到(dào)的(de)物质，是这些暗物质的引(yǐn)力(lì)效应将星(xīng)系(xì)聚集在(zài)了一起(qǐ)。

也(yě)是(shì)从这时开始(shǐ)，越来越多的研究人员(yuán)开始相信(xìn)暗(àn)物质的存(cún)在。科学家根据(jù)星系外恒星轨道的速度，估(gū)算在星系(xì)当中暗(àn)物(wù)质的质(zhì)量占整个星系质量的(de)85%。但是，暗物质并(bìng)不(bù)是唯(wéi)一可以解释(shì)这个现象的原因。在一项新的研究(jiū)当(dāng)中，科学家们(men)发现，几乎没有引力效应的遥远恒(héng)星之(zhī)间(jiān)，也会(huì)出现(xiàn)速度上的(de)微小差异。另外，天文(wén)学家还发现了一个反常的星系，叫(jiào)做(zuò)Agc114905。这(zhè)个星系距离(lí)地球大约(yuē)2.5亿(yì)光年，大小和银河系(xì)不(bù)多，但是(shì)星(xīng)系(xì)当中存(cún)在的恒(héng)星数量却只有银河系的千分(fēn)之(zhī)一。

所以在理论上，该星(xīng)系必须存在暗物(wù)质，否则(zé)就会分崩离析。但是科学家们使(shǐ)用最先进的(de)望远镜对(duì)其进(jìn)行了40个(gè)小时(shí)的详细测量之后，发现星系中的(de)恒星运动是可以用正常(cháng)的物质(zhì)和力学定律来解释的。那么又有人提出，也(yě)许该星(xīng)系的(de)暗物质，已经被附(fù)近苹果app内购买什么意思 苹果app内购买项目可以关闭吗的另(lìng)一(yī)个大星系剥离了。奇怪的是，它的附(fù)近(jìn)没有任何星系存(cún)在。造(zào)成这些现象(xiàng)的除了暗物质的假说之外(wài)，另一种(zhǒng)可(kě)能(néng)就是人类对引力的(de)理解还不够全(quán)面(miàn)，引(yǐn)力很可能在不同尺度空间(jiān)中的工(gōng)作方式是(shì)不同的，这意味着在行星系尺度中的(de)天体会(huì)沿着它们的轨道，按照我们所理解的方(fāng)式运动。但是上升(shēng)到星系和星团的尺度，引力之间的相(xiāng)互作(zuò)用(yòng)则是不同的方式。对于在星(xīng)系团之间的(de)相互作用，科学家(jiā)还引入了外部场效应的概念，指(zhǐ)的是在数百万光年的规模(mó)上，巨大(dà)的质量之间会产生对彼此特殊的效果，这个(gè)理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立(lì)，这意味着我们需要对现在的物理定律(lǜ)进(jìn)行修正，这些发现也让很多人认为暗物质假说理论就此终(zhōng)结。但(dàn)是(shì)在宇宙(zhòu)当中(zhōng)还(hái)有(yǒu)关(guān)于暗物质存在的其他的理论证(zhèng)据(jù)，这(zhè)些(xiē)理论(lùn)证(zhèng)据是蒙德理论(lùn)所没(méi)法解(jiě)释的“引力透镜”。

径向距离(lí)为37亿(yì)光年的子(zi)弹星系团，由两个碰撞的星(xīng)系团所组成，类(lèi)似这(zhè)样(yàng)的星团，它们大(dà)部分(fēn)的普通质(zhì)量都在星系的气体当(dāng)中(zhōng)。当星团(tuán)以1000万公里/小时发生(shēng)碰撞的时候，星(xīng)际(jì)气(qì)体(tǐ)的相互作用(yòng)就会导致温(wēn)度的急剧(jù)升高，速度大(dà)幅降低。所以在理论上，在(zài)碰撞之后，子弹星系(xì)团大部分的质(zhì)量将位于所有这些(xiē)气体(tǐ)所在的中间区域。那(nà)么我们(men)通(tōng)过什(shén)么(me)来验(yàn)证它的质量(liàng)区域到底是不是集中在中间呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯(bó)太空望远镜传回(huí)了宇宙当中(zhōng)第一张全彩(cǎi)的高清(qīng)照(zhào)片，在照片中我(wǒ)们可(kě)以明显地看到很多星(xīng)系似乎被拉(lā)伸(shēn)产生了巨大的形变(biàn)。其实这(zhè)些(xiē)星系(xì)本身并不是(shì)真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而是这样(yàng)极(jí)遥远(yuǎn)的天体(tǐ)和(hé)我们(men)地(dì)球上的观测者(zhě)之间。被一个质(zhì)量超级(jí)巨大的天(tiān)体(tǐ)遮挡，这(zhè)个超(chāo)大质量的东西的引力，会使身后更遥(yáo)远星系的光都发生(shēng)了扭(niǔ)曲。这个现象就是引力(lì)透(tòu)镜效应。这个巨大的天体可能(néng)是超大质量(liàng)的(de)黑洞或者是暗物质。

所以当人(rén)们对子弹星系团(tuán)观测(cè)的时候，发(fā)现它的大质量区域并(bìng)不是(shì)在中间，而是在两侧。所以最好的解释方法就是当星团发生全部(bù)的碰撞时(shí)，可被观测(cè)到的质量气体(tǐ)被(bèi)卡(kǎ)在了中间(jiān)，暗物质则直接通过了这个区域，并在两边形成了引力透镜。对(duì)子弹(dàn)星(xīng)系(xì)团的引力透镜研究也被(bèi)认为是暗物质(zhì)存在的迄(qì)今为止(zhǐ)最好的(de)理(lǐ)论(lùn)证据(jù)。

除(chú)此之外，还有来自宇宙当中(zhōng)最古(gǔ)老的光(guāng)。从宇宙大爆炸开始，38万年之后(hòu)，可(kě)见光终于可(kě)以畅通无阻地穿越在宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。经过了130多亿年(nián)之(zhī)后，这些(xiē)光在(zài)宇宙(zhòu)空间背景上(shàng)留下了各相同(tóng)性的微波辐射。其(qí)中红色的部(bù)分表示温度(dù)较高(gāo)的区域，蓝色(sè)则表示(shì)相对较冷(lěng)的(de)区域，但实际(jì)上它们之间的温(wēn)差只有(yǒu)万分之一(yī)。

科学家们通过对(duì)前(qián)景背景分离后的二值图像(xiàng)进行连通域提取和(hé)标记之后发现，如果宇宙当中没有(yǒu)暗物(wù)质，图(tú)形看起来不应该是这样(yàng)的，而随着暗物质的增加，一(yī)些峰值的幅度会减小(xiǎo)，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测量值，我们(men)需要的暗物质大约是普(pǔ)通物质的5倍(bèi)。这(zhè)个数字与解释(shì)星系当中恒(héng)星运动所(suǒ)需要的暗物质比例(lì)是一致的。这就意味着。

用了(le)一个简单(dān)的理论(lùn)框架，就很(hěn)好地(dì)解释了很多不同(tóng)的观测结果。而(ér)暗物(wù)质的本(běn)质就(jiù)是宇(yǔ)宙当中(zhōng)存在(zài)着某种(zhǒng)类型(xíng)的粒子，它(tā)们不(bù)参与任何其(qí)他的电磁作(zuò)用，只通过引力来相互(hù)作用。所(suǒ)以如果(guǒ)能够找到这种粒子的存(cún)在，就相当于找到了(le)暗(àn)物质存在的实际证据。这种粒(lì)子(zi)到底是什么？科学家们(men)已经(jīng)提出了数十种的(de)假想(xiǎng)目标，而要寻找这(zhè)些不同的目标粒子(zi)所需要的实验方(fāng)式也(yě)不相同(tóng)。在过(guò)去的(de)几十年当(dāng)中，人类(lèi)为了寻找(zhǎo)这些(xiē)看不见、摸(mō)不到，几(jǐ)乎不会与(yǔ)常规物质相互(hù)作用的“暗物质(zhì)”，科学家们已经进行了超过50次的(de)实验(yàn)，却没有任(rèn)何实质(zhì)性(xìng)的发现，除(chú)了一(yī)个(gè)地方，意(yì)大利的格兰萨(sà)索(suǒ)山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的(de)地(dì)下矿井当中，藏着地球上(shàng)最大的地学(xué)实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼高的探测(cè)器(qì)，一(yī)直致(zhì)力(lì)于寻找暗物质粒子(zi)的周期性震荡。

自(zì)1997年以(yǐ)来，这(zhè)里的科学家(jiā)声称观(guān)测到了某种信号(hào)。经过了20多年的数(shù)据收集，人们发现了一个有趣(qù)的事情。探测(cè)率会(huì)在每年(nián)的6月份(fèn)达到(dào)峰值，然后(hòu)在11月(yuè)降到最低，而且在20年当中每年都(dōu)是一样。一些科学家认为这可能是人类发现暗物质的第一个直接证据。

但是为什么暗物质(zhì)会产生(shēng)周期(qī)性的年度信(xìn)号(hào)呢？刚才(cái)我们讲了太阳系正在以(yǐ)220公里/秒的速度围绕着(zhe)银河系(xì)进行移动，那么如果暗物(wù)质存在宇宙当中，这意味着我们(men)也在以这样(yàng)的速度(dù)在穿(chuān)越着暗物质流，这个过程中(zhōng)会产生相应的振荡，同时地(dì)球又以30公(gōng)里/秒的速度围绕太(tài)阳进行旋(xuán)转。所以有半年的时间，地(dì)球围绕(rào)太阳的(de)方向与太阳环绕银(yín)河系的方向是一致的，而另外半年则(zé)与之相反(fǎn)。

而在6月(yuè)份的时候，地球(qiú)与太(tài)阳的方(fāng)向正好达(dá)到完全一致，这(zhè)是理论上地(dì)球穿越暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰(qià)好达到(dào)了最慢值。尽(jǐn)管在实(shí)际的情(qíng)况中，太阳系相对银河系的平面呈现了60度的倾斜，但是(shì)这并不影响这个理论的有效(xiào)性(xìng)。

因此科(kē)学(xué)家认为(wèi)这可以用来解释，研究人员们所观测到的周期性(xìng)信号。当(dāng)然也可能有其(qí)他的情(qíng)况，造成这(zhè)种(zhǒng)年度周期信(xìn)号的差(chà)异也(yě)可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山(shān)上的(de)积雪，甚(shèn)至连意大(dà)利(lì)游客的数(shù)量也(yě)符合这个周期(qī)的(de)规(guī)律(lǜ)。

所以，科学(xué)家们又在南(nán)半球建(jiàn)立了一个几(jǐ)乎相同(tóng)的实(shí)验室(shì)，这里的(de)季节与之前的实(shí)验室正好相(xiāng)反，而(ér)在这(zhè)里，地球穿过暗物质流的运动特征和第一(yī)个实验(yàn)室是一样的。

因此，如(rú)果在这里可以得到相同的(de)信号，就可以成(chéng)为暗物质所(suǒ)存在(zài)的(de)非常有力的(de)证据了(le)。但是由于这(zhè)个实验(yàn)室刚刚(gāng)建成(chéng)不久，所以(yǐ)截(jié)至(zhì)目前(qián)还无法提供相应的(de)数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太空望远镜(jìng)叫(jiào)做“南希格雷斯罗(luó)曼”，它的主镜大(dà)小跟哈(hā)勃望远(yuǎn)镜相同，但它的(de)宽视场仪器提供(gōng)的视野是哈(hā)勃(bó)红(hóng)外仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太(tài)空(kōng)望远(yuǎn)镜其中一个(gè)关键的用途(tú)就(jiù)是探索暗物(wù)质(zhì)背(bèi)后的(de)奥秘(mì)，对于探测的结果，我们(men)只能拭(shì)目以待了。费米实(shí)验室(shì)粒子天体(tǐ)物理中(zhōng)心的科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森(sēn)斯特芬(fēn)研究发现，如果暗物质存(cún)在，它(tā)们极有可能拥有另一种神秘的效应(yīng)，这种(zhǒng)暗物质效应，会(huì)支持宇宙当(dāng)中生(shēng)命的诞生，或者说是生命进化的一个重要因(yīn)素。

如果这一理(lǐ)论(lùn)得到进一步(bù)的证实，那么遍布(bù)宇宙当中的暗物质会(huì)不会(huì)意味(wèi)着人(rén)类并不(bù)孤单呢？或许在宇(yǔ)宙当(dāng)中某个角落的行星上，暗物质正在通过这样的效应创造生命。当然，这些(xiē)推(tuī)论的大(dà)前提(tí)是要(yào)先找(zhǎo)到(dào)暗物质存(cún)在的实际证据。那么小伙伴(bàn)们，你们觉得暗物质(zhì)到底存不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你(nǐ)的(de)支持是我(wǒ)更新的动力！

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