宇(yǔ)宙是(shì)“人为制造”的？为何(hé)会存在科(kē)学无(wú)法解(jiě)释的“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟(jìng)是什么？人类为(wèi)了寻找暗物质存在(zài)的证据(jù)，科(kē)学(xué)家们在过(guò)去的几十年当中进行了超过50次的长期实验，但(dàn)是却没有(yǒu)发(fā)现(xiàn)任(rèn)何的有效证据。除(chú)了一(yī)个地方，在1687年出版的自然(rán)哲学数学原(yuán)理一书中(zhōng)，埃萨克牛(niú)顿发表了万有引力定律(lǜ)，它揭示了(le)宇宙中(zhōng)天体运动的规律。往后的几百年来，当(dāng)天文学家们(men)发现某些(xiē)天体(tǐ)运行(xíng)轨道出现异常，不符(fú)合(hé)万有引力定律的时候(hòu)，他(tā)们就会知(zhī)道，周围一(yī)定(dìng)有未知(zhī)的(de)天体通过引力在(zài)摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过(guò)天(tiān)王(wáng)星运行轨道(dào)的异(yì)常，推算并(bìng)且发现了海(hǎi)王(wáng)星的存在。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发现(xiàn)都是(shì)应用万(wàn)有(yǒu)引力定律所取得重(zhòng)大天文成就的例(lì)子。但是这些发现都是在恒(héng)星系统的尺度当中，可(kě)当我们(men)上升到星(xīng)系或者是(shì)星(xīng)团的尺度(dù)，事情就开始变得诡异(yì)了。

1933年(nián)，瑞士(shì)的物(wù)理学家弗里茨兹威(wēi)基正(zhèng)在研究和(hé)测量后发星(xīng)系(xì)团的质量。这是一个由数(shù)千个星系(xì)所组(zǔ)成的巨大星系团(tuán)，这些星系被引力束缚在(zài)一起。测量星(xīng)系团的(de)质量一般会使用到两种方(fāng)法，当两(liǎng)种(zhǒng)方法结果一(yī)致，就可以确(què)定其质量的范围(wéi)。

第一种是获得其"光度学的质(zhì)量"，需要的(de)数据(jù)是测量各个星系的(de)光度(dù)。

第二种是动力学质量的计算，是(shì)利用光谱红(hóng)移测量星系团中的各个星系相对于星系团的运动速度(dù)。当测(cè)量结果(guǒ)出(chū)来之后，兹威基彻(chè)底懵了(le)，“动力(lì)学质量”竟然是“光(guāng)度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质(zhì)量消失(shī)了，或者说这99%的(de)质量并(bìng)不(bù)以可见光的形式所存在，我们(men)无法看到。最诡异的是(shì)，在测(cè)量速度(dù)的过程中，兹(zī)威基发(fā)现(xiàn)星系团中(zhōng)很多(duō)星(xīng)系的速度比(bǐ)理论上要快得多，按照牛顿的运(yùn)动(dòng)学定律，仅靠这些可(kě)见星系的质(zhì)量所产生的引(yǐn)力是(shì)无法将它(tā)们(men)束缚在星系(xì)团内的，它们早就应(yīng)该被抛出星(xīng)系团之(zhī)外(wài)了，除非有一种神秘的力量在起(qǐ)作用(yòng)，这种力量来源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提出了这(zhè)样部分不可见(jiàn)的暗质，它不发(fā)散光、吸光(guāng)、反射(shè)光，但是它们却占据(jù)着宇宙中绝大部(bù)分的质量。只(zhǐ)是当时的人们对这样(yàng)的一(yī)种(zhǒng)说(shuō)法不屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物质”这个词才再一次(cì)出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特(tè)在观测仙女座星系中的(de)恒星运动(dòng)。理论上来说(shuō)，距离中心越(yuè)远(yuǎn)的恒星在(zài)其(qí)轨道(dào)上的运行速度就会越慢(màn)。但是他(tā)们(men)观测的结(jié)果却让(ràng)人感到不可思议。

随着与中(zhōng)心(xīn)距离的增加，恒星的旋转速度几乎(hū)保持不(bù)变。可是(shì)根据牛顿的(de)万有引力(lì)定(dìng)律，在星系当(dāng)中如(rú)果没有(yǒu)足够大的质量(liàng)来吸(xī)引(yǐn)它(tā)们，这些(xiē)外围的恒星早就被甩到宇宙当中(zhōng)了。基于这种现象，科学家们会使用(yòng)一种相对标(biāo)准(zhǔn)的方(fāng)法来解释暗物质的存在，这(zhè)种方(fāng)法(fǎ)就(jiù)是(shì)测量星系当中气体在X轴上距离星(xīng)系中心的距(jù)离，以及在Y轴上气体的旋(xuán)转速度。如果出现异常(cháng)的结果，就认为是由暗物质的力量进(jìn)入其中。

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于是科学家们通(tōng)过射电望远镜测量了距离星系(xì)中心更远(yuǎn)距离(lí)的氢(qīng)元素，发(fā)现它们的旋转速度(dù)并不(bù)符合牛顿的力学定律。我(wǒ)们的太阳系(xì)也不(bù)例(lì)外，太阳系(xì)位于银河系(xì)的第三悬臂(bì)之上，距离银河(hé)系(xì)中(zhōng)心2.6万(wàn)光年(nián)，根据万(wàn)有引力(lì)定律进(jìn)行计算，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(zài)以220千(qiān)米(mǐ)/秒的(de)速度(dù)围绕银河系旋(xnovo化妆品属于什么档次，拼多多novo是正规品牌吗uán)转(zhuǎn)，这个实际(jì)速度远远大于(yú)理(lǐ)论速度，那么(me)产生以上这种向心(xīn)加速度的原(yuán)因很可能(néng)就是存在着一种我们看不到的(de)物质，是这些暗物质的引力效应将星系聚集在了(le)一(yī)起。

也是(shì)从(cóng)这(zhè)时开始，越来越多的研究(jiū)人员开始相信暗物质的存在。科(kē)学(xué)家(jiā)根据星系外恒星轨道的速度(dù)，估算在(zài)星系当中(zhōng)暗物质的质量占整(zhěng)个星系质量的85%。但是，暗物质(zhì)并不是唯(wéi)一(yī)可以解释这个(gè)现象的原因。在(zài)一项新的研究(jiū)当中，科学家们发现(xiàn)，几乎(hū)没有引力效应的遥远恒星(xīng)之间，也会出现速度上(shàng)的微(wēi)小差异。另(lìng)外，天文学家还发现(xiàn)了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地(dì)球大(dà)约2.5亿光年，大(dà)小和银河系不多，但是星系当中(zhōng)存在的恒星数量却只有银河系(xì)的千分(fēn)之一。

所以(yǐ)在理论(lùn)上，该星系必须存在暗物质，否则就(jiù)会分崩离析(xī)。但是(shì)科学家们使用最先进的(de)望远镜对其进行(xíng)了40个小时的详细测量之后(hòu)，发(fā)现星系中的恒星运动是(shì)可以(yǐ)用正常的(de)物质和力学定律来解释(shì)的。那么又有人(rén)提出，也许该星系(xì)的暗物质，已经被附近的另一个大(dà)星系(xì)剥离了。奇怪的(de)是，它(tā)的(de)附(fù)近没(méi)有任何星系存在。造(zào)成这些现象的除了暗物(wù)质的假说之(zhī)外，另一种可能(néng)就(jiù)是人类对(duì)引力的理(lǐ)解(jiě)还不够全(quán)面(miàn)，引力很(hěn)可能在不同尺度(dù)空间中的工作方式是不同的，这意味着在行星系尺度中(zhōng)的天体会沿(yán)着它们(men)的轨道(dào)，按照我们所理解的方(fāng)式运动。但是上升(shēng)到星系和星(xīng)团(tuán)的(de)尺度(dù)，引力之间的(de)相互作(zuò)用则(zé)是(shì)不同(tóng)的方式。对(duì)于在星系团之间的相互作用，科学家(jiā)还引入了外部场效应(yīng)的概念，指的是(shì)在数百万光年的规(guī)模(mó)上，巨大(dà)的(de)质量(liàng)之间会产生对彼此特殊(shū)的效(xiào)果(guǒ)，这个理论(lùn)叫做MOND蒙(méng)德理(lǐ)论(lùn)。如果(guǒ)MOND蒙德(dé)理论成立，这意味着我(wǒ)们需要对现在的(de)物(wù)理定律进行(xíng)修正，这(zhè)些发现也让很多(duō)人认为暗物质假说(shuō)理论就(jiù)此终结(jié)。但是在宇宙当(dāng)中还有(yǒu)关于暗物质存(cún)在的其(qí)他的理论证据(jù)，这些理论证据是蒙德理论(lùn)所没(méi)法解(jiě)释的“引力透(tòu)镜”。

径(jìng)向距(jù)离(lí)为37亿光年的子弹星(xīng)系团，由两(liǎng)个碰撞的星系(xì)团所组(zǔ)成，类似这样的星(xīng)团，它们大部分的(de)普通质量都在星系的气体当中。当星(xīng)团以1000万公里(lǐ)/小(xiǎo)时(shí)发(fā)生碰撞的(de)时候(hòu)，星际(jì)气体(tǐ)的(de)相互作(zuò)用就(jiù)会导致温度的(de)急(jí)剧升高(gāo)，速度(dù)大(dà)幅降低。所以在理论上(shàng)，在碰撞之后，子弹星系团大部(bù)分(fēn)的质量将位于所有这些气体(tǐ)所在(zài)的中间区域(yù)。那(nà)么我们通过什么来验证它的质量区域到底是不(bù)是集中在中间呢(ne)？前不(bù)久(jiǔ)，詹(zhān)姆斯韦伯太空望远镜传(chuán)回(huí)了宇宙当中第一张(zhāng)全(quán)彩的高清照片，在照片(piàn)中我们(men)可以明显地看到很多星系似乎被拉伸产生(shēng)了巨大的形(xíng)变。其实(shí)这些星系本身(shēn)并(bìng)不是(shì)真的被(bèi)扭曲了，也不是韦伯望远镜出(chū)了什(shén)么问题(tí)，而(ér)是这样(yàng)极(jí)遥远的天体和我们地球上的观测者之(zhī)间。被一(yī)个质量超级(jí)巨大(dà)的(de)天体遮挡，这个超大(dà)质量(liàng)的东(dōng)西的(de)引力，会使身(shēn)后更遥远星系的光都(dōu)发生了扭曲。这个现象就是引(yǐn)力透镜效(xiào)应。这个巨大(dà)的天体可(kě)能是超大质量的黑(hēi)洞或者是暗物质。

所以当人们对子(zi)弹星系团观测(cè)的时候，发现它的大质(zhì)量区域并(bìng)不是(shì)在(zài)中(zhōng)间(jiān)，而是在(zài)两侧。所以(yǐ)最好的解释方法就是(shì)当(dāng)星团发(fā)生全(quán)部(bù)的碰撞时，可被观测到的质(zhì)量(liàng)气体被卡在了中间，暗物质则(zé)直接通(tōng)过了这个区域，并在两边形成了引力透(tòu)镜(jìng)。对子弹星系团的引(yǐn)力透镜(jìng)研究也被认为是(shì)暗物质存在的迄今为止最(zuì)好的理论证(zhèng)据。

除此之外(wài)，还有来自(zì)宇宙(zhòu)当中最古老(lǎo)的(de)光。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之(zhī)后，可见光终于(yú)可以畅通无阻地(dì)穿越在宇宙当中了。经过(guò)了130多亿年之(zhī)后(hòu)，这些光在宇宙空间背景(jǐng)上(shàng)留下了各相同性的微(wēi)波辐射。其(qí)中红色(sè)的部分(fēn)表示温度较高的(de)区域，蓝色(sè)则表示相对较冷的(de)区域，但实际上(shàng)它们之间(jiān)的(de)温(wēn)差只有万(wàn)分之(zhī)一。

科学家们通过(guò)对前景背景分离后的二值(zhí)图像进行连通域提取和标记之后发现，如果宇宙当中没(méi)有暗(àn)物质，图形(xíng)看起来不应该是这(zhè)样的，而随着暗(àn)物质的增加，一些峰值的幅(fú)度会(huì)减小，才变得看(kàn)起来(lái)“和(hé)谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微波(bō)背(bèi)景辐射的(de)测量值(zhí)，我们需(xū)要(yào)的(de)暗(àn)物质大约是(shì)普通物(wù)质的5倍。这(zhè)个数字与解释星系当(dāng)中恒星运动所需要的暗物(wù)质比(bǐ)例是一致的。这(zhè)就(jiù)意味着。

用(yòng)了一个简(jiǎn)单的理(lǐ)论(lùn)框架，就很(hěn)好(hǎo)地解释了很多不同的观测结果。而暗物质的本(běn)质就是(shì)宇宙(zhòu)当中存在着某种类(lèi)型的粒子，它(tā)们不参与任何其他的电磁(cí)作用，只通过引力来相互作用。所以如果能够找到这种粒子的存在，就相当于找到(dào)了暗物(wù)质存在(zài)的(de)实际(jì)证据。这种粒子到底是什么？科学家们(men)已经提出了(le)数十种的假想目标，而(ér)要(yào)寻找这些不同的目标粒子所需(xū)要的(de)实(shí)验方式也不相(xiāng)同。在(zài)过去的几十年当(dāng)中(zhōng)，人(rén)类为了寻找(zhǎo)这些(xiē)看不见、摸(mō)不到，几乎不会与常规物质相互作(zuò)用(yòng)的“暗物(wù)质(zhì)”，科学家们(men)已经(jīng)进行了超过(guò)50次的实验(yàn)，却没有任(rèn)何实质性的发现，除了一(yī)个地方，意大利(lì)的格兰(lán)萨(sà)索(suǒ)山(shān)，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉(mài)。

在(zài)山下1400米处的地(dì)下(xià)矿井当中，藏着地球上(shàng)最(zuì)大的地学实验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高(gāo)的探(tàn)测器，一直致力于寻(xún)找暗物质(zhì)粒子的周期性(xìng)震(zhèn)荡。

自1997年以来，这(zhè)里(lǐ)的(de)科(kē)学家(jiā)声称观(guān)测到了某种(zhǒng)信号。经过了20多年的数据(jù)收集(jí)，人们发现了(le)一个有趣(qù)的事情。探测率会在(zài)每年的6月份达到峰(fēng)值，然后在11月降到最低，而且(qiě)在20年(nián)当中每年(nián)都(dōu)是一样。一些科(kē)学家(jiā)认为这可能是人类发现(xiàn)暗物质的第(dì)一(yī)个直(zhí)接(jiē)证据。

但是为什么暗(àn)物质会产(chǎn)生周期性的年度信(xìn)号(hào)呢(ne)？刚才我(wǒ)们(men)讲了太(tài)阳系正在(zài)以220公(gōng)里/秒的速度围(wéi)绕着银河系进行移(yí)动，那么如果暗物(wù)质(zhì)存(cún)在宇宙当中，这意味着我们也在以这样的速度在穿越着暗物质流，这(zhè)个过(guò)程中会(huì)产生相应的振荡，同时地球又以30公里(lǐ)/秒的速度围绕太阳进(jìn)行旋转。所以有(yǒu)半年的时间，地球(qiú)围(wéi)绕太阳的(de)方向(xiàng)与太阳环(huán)绕银河系的方向(xiàng)是(shì)一致的，而另外(wài)半年(nián)则与之相(xiāng)反。

而在(zài)6月份的时候(hòu)，地球(qiú)与太阳的方向正好(hǎo)达到(dào)完全一致，这是理论上(shàng)地(dì)球穿(chuān)越暗(àn)物质流(liú)最快的时段。而在11月(yuè)份，又(yòu)恰(qià)好达到(dào)了最慢(màn)值。尽管在实(shí)际的(de)情(qíng)况中，太阳系(xì)相对(duì)银河系的(de)平面呈现(xiàn)了(le)60度(dù)的倾斜，但是这并(bìng)不影响这个理论的有效性。

因此科学家认为这可以用来解释(shì)，研究人员们所观测到(dào)的周期性信号。当然(rán)也可能有其他的情况，造成这(zhè)种年(nián)度(dù)周期信号(hào)的差异也可(kě)能(néng)是温(wēn)度、湿度(dù)、土壤中(zhōng)的水分、高山上的积雪，甚至(zhì)连(lián)意大利游客(kè)的数量(liàng)也符合这(zhè)个周期的规律。

所以，科学家们(men)又(yòu)在南半球(qiú)建立了一个(gè)几乎(hū)相同的(de)实(shí)验室，这里的(de)季节与之前的实验室正好相反，而在这里，地球穿(chuān)过(guò)暗物质(zhì)流的运动(dòng)特(tè)征和第一个实验室是一样的。

因此(cǐ)，如果在这(zhè)里可(kě)以得(dé)到(dào)相同的信号(hào)，就可(kě)以成为暗物质(zhì)所存在(zài)的非常有力的证据(jù)了(le)。但是由于这(zhè)个(gè)实验室刚刚建(jiàn)成不久，所以截至目前还无法提供相应的数据支(zhī)持(chí)。另外(wài)，在(zài)2025年，NASA将会发(fā)射一台新的望远镜，这台太(tài)空望远(yuǎn)镜叫做“南(nán)希格雷斯罗曼(màn)”，它的主镜(jìng)大小跟哈勃望(wàng)远镜相同，但它(tā)的宽(kuān)视场(chǎng)仪器提供的(de)视野是哈(hā)勃红(hóng)外仪器的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼(màn)太空望远镜其中一个关(guān)键的(de)用途就是探(tàn)索暗物(wù)质背后的奥(ào)秘，对于探测的结果(guǒ)，我们只能拭目以待了。费米实验室粒(lì)子天(tiān)体物(wù)理中心的科学(xué)家丹琥(hǔ)珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗物质存在，它们极有可(kě)能拥有另一(yī)种神秘的效(xiào)应，这种暗物质效(xiào)应，会支持(chí)宇宙(zhòu)当中生命的诞生，或者说(shuō)是生命进化的(de)一个重要因素。

如果这一理(lǐ)论得到进一步的证实，那么遍布宇宙当中(zhōng)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(jiǎo)落的行星上，暗(àn)物(wù)质正在(zài)通过这样(yàng)的效应创造生(shēng)命。当然，这些推论的(de)大前提是要先找到(dào)暗物质存在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物(wù)质到底存不存在呢(ne)？喜(xǐ)欢请点赞，你的支持是我(wǒ)更新的动力！

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