宇宙是“人为制造(zào)”的？为何(hé)会存在(zài)科学无法解(jiě)释的“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟是什(shén)么？人类为(wèi)了(le)寻找暗(àn)物质(zhì)存(cún)在的证据，科学家们在过去的几十年当(dāng)中进(jìn)行了超过50次(cì)的长期实(shí)验，但(dàn)是却没有(yǒu)发现任(rèn)何(hé)的有效证据。除了一个地方，在1687年出(chū)版的自(zì)然(rán)哲学数学原理一书中，埃(āi)萨克牛顿(dùn)发表了万有(yǒu)引力定律，它揭(jiē)示了宇(yǔ)宙中天体(tǐ)运动的规(guī)律。往后的几百年(nián)来(lái)，当天文学(xué)家们发现某(mǒu)些天体运(yùn)行轨道出(chū)现异(yì)常，不符合万有引力定律(lǜ)的时候，他们就会知道，周围一定有未知的天体通过引力(lì)在摄动它的轨(guǐ)道。比如在(zài)1846年，奥本(běn)勒维耶就通过天王星运行轨道的(de)异常(cháng)，推算并(bìng)且(qiě)发现了海(hǎi)王星的存在。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星(xīng)的发现都(dōu)是应用万有引力(lì)定律所取得重(zhòng)大(dà)天文(wén)成(chéng)就(jiù)的例子。但是这些发现都(dōu)是(shì)在(zài)恒星系统的尺(chǐ)度当中，可(kě)当我们上升到(dào)星系或(huò)者是星团的尺度，事情(qíng)就开(kāi)始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理学家弗里(lǐ)茨兹威基正在(zài)研究和测量后发星(xīng)系团的质量。这是一个(gè)由数千个(gè)星系所组成的(de)巨大星系团，这些星系被引力(lì)束缚在一起。测量星系团的质量一般会使(shǐ)用到两种方法，当(dāng)两(liǎng)种方法结果一致，就可以确(què)定(dìng)其质量的范围。

第一种是获得其"光度学的(de)质(zhì)量"，需要(yào)的(de)数(shù)据是测量(liàng)各个星系(xì)的(de)光度。

第(dì)二种是动力学质量的计算，是利(lì)用光谱红移测量(liàng)星系团中的(de)各个星系相对于星系团的运动速度(dù)。当测量(liàng)结果出来(lái)之后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动力学质(zhì)量(liàng)”竟然是(shì)“光度学质(zhì)量”的(de)400倍(bèi)。这意味着，后发座星系(xì)团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量并(bìng)不以可见光(guāng)的形(xíng)式(shì)所存在，我们无法看到。最诡(guǐ)异的是(shì)，在测量速度的过(guò)程中(zhōng)，兹威(wēi)基发现星(xīng)系团中很(hěn)多星系(xì)的速度比理论上要快得(dé)多(duō)，按照(zhào)牛(niú)顿的运动(dòng)学定(dìng)律，仅靠这些(xiē)可见星系的(de)质量所产(chǎn)生的(de)引(yǐn)力(lì)是无法(fǎ)将它(tā)们束缚在星(xīng)系团(tuán)内的(de)，它们早就应(yīng)该被抛(pāo)出(chū)星(xīng)系团之外了，除非有一种神(shén)秘的力量在起作用，这种力(lì)量(liàng)来(lái)源(yuán)于某种隐形的物质。

据(jù)此，兹维基(jī)提出了这样部分(fēn)不可见的暗质，它不发(fā)散光、吸光(guāng)、反射光，但是它们却占(zhàn)据着(zhe)宇宙中(zhōng)绝大部分的(de)质(zhì)量。只是当时的人们对这(zhè)样的一种说法不屑(xiè)一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物质(zhì)”这个词才再一次出(chū)现。天文学(xué)家(jiā)维拉鲁宾(bīn)和肯特福特(tè)在(zài)观测仙(xiān)女座(zuò)星系中的恒(héng)星运动。理论(lùn)上来(lái)说，距(jù)离中心(xīn)越远的恒星在其轨道上的运行速度(dù)就会越慢。但(dàn)是他(tā)们观测的结果却让人感到(dào)不可思议。

随着与中(zhōng)心(xīn)距(jù)离(lí)的增加，恒星的旋转速度几乎(hū)保持不变。可是根据牛顿(dùn)的万有(yǒu)引力定律，在(zài)星(xīng)系当(dāng)中如果没有(yǒu)足够大的质量来吸(xī)引它(tā)们，这(zhè)些外围的恒星早就被甩到宇宙当(dāng)中了。基于这种现象，科学家们会使用一种(zhǒng)相(xiāng)对标准的方(fāng)法来解(jiě)释暗物质的存在，这种方(fāng)法就是测量星系当中气体(tǐ)在X轴上距离(lí)星系(xì)中(zhōng)心的距离，以及在(zài)Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常(cháng)的结果，就认为是由暗物(wù)质的力(lì)量进入其(qí)中。

于是(shì)科学家(jiā)们(men)通过(guò)射电望(wàng)远镜测量了距离星系中心更远距离的氢(qīng)元素(sù)，发现它们的旋转速度并不(bù)符合牛顿的力学(xué)定律。我们的太阳系也不例外，太阳(yáng)系(xì)位于(yú)银(yín)河系的第三悬臂之(zhī)上，距离银河(hé)系(xì)中心(xīn)2.6万光年，根据万有引力(lì)定律(lǜ)进行计算，太阳系(xì)的(de)运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒(miǎo)的(de)速(sù)度(dù)围绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实际速度远远大(dà)于理论(lùn)速度(dù)，那么产生以上这种(zhǒng)向心加速度勤耕不辍 精业笃行什么意思，精业笃行 臻于至善的(de)原因很可能就是存在着(zhe)一种(zhǒng)我们看不(bù)到的物质，是这些暗物质的(de)引力效应(yīng)将星系聚集(jí)在了(le)一(yī)起。

也是从这时(shí)开始，越(yuè)来越多的研究人员(yuán)开(kāi)始相信(xìn)暗物质的存在。科学家(jiā)根据(jù)星系外恒(héng)星轨道的速度，估算在(zài)星系当中暗物质的质量占(zhàn)整个(gè)星系质量的85%。但是，暗物(wù)质并不(bù)是(shì)唯一可以解释这个现象的原因。在(zài)一项新(xīn)的研究(jiū)当中，科学家们发现，几乎没有(yǒu)引力效应(yīng)的遥远恒星之间，也(yě)会(huì)出现速度(dù)上的微小差异。另外，天文学家还发现(xiàn)了一个(gè)反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离地球大(dà)约(yuē)2.5亿光年，大(dà)小和(hé)银(yín)河系(xì)不多，但是(shì)星(xīng)系当中(zhōng)存(cún)在的(de)恒星(xīng)数量却只(zhǐ)有银河系的千分之一。

所(suǒ)以(yǐ)在理论上(shàng)，该星(xīng)系必须存(cún)在暗(àn)物质，否则就会分崩离析。但是科学家们使用最先(xiān)进的望远镜(jìng)对其进行(xíng)了(le)40个小时的详(xiáng)细(xì)测量之后，发现星系中的恒星运动是可(kě)以用正(zhèng)常的(de)物质和力学(xué)定(dìng)律(lǜ)来解(jiě)释的。那(nà)么又有人提(tí)出，也许该星(xīng)系的(de)暗物质，已(yǐ)经被附近(jìn)的另一个大(dà)星(xīng)系剥(bō)离了。奇怪的(de)是，它的附(fù)近没有任何(hé)星(xīng)系存在。造成这些现象的除了暗物质的假说之(zhī)外，另一(yī)种可能就是人类对引力的理解还不够全面，引力很(hěn)可能(néng)在不同尺度(dù)空间中(zhōng)的工作方式是不同(tóng)的，这(zhè)意味着在行星系尺(chǐ)度中的(de)天体(tǐ)会沿着它们的(de)轨(guǐ)道(dào)，按照(zhào)我(wǒ)们所(suǒ)理解(jiě)的方式运动(dòng)。但是(shì)上升到星系和星团的尺度，引力之间的相互作用(yòng)则是不(bù)同(tóng)的方式。对于(yú)在星系团之间的(de)相(xiāng)互作用，科学家还(hái)引入(rù)了外(wài)部场效应的概念(niàn)，指的是在(zài)数百万(wàn)光(guāng)年的规模(mó)上，巨大的质量之间(jiān)会产生对彼此特殊的效(xiào)果，这个理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如(rú)果MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)成立，这(zhè)意(yì)味(wèi)着我们需要(yào)对现在的物理定律(lǜ)进行修正，这些发(fā)现也让(ràng)很多人认为暗物质假(jiǎ)说理论就此终结。但(dàn)是在宇(yǔ)宙当中(zhōng)还有(yǒu)关于暗物质存在的(de)其他的理论证据，这些理论证据是蒙德理论所没法解(jiě)释的“引力(lì)透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光(guāng)年的(de)子(zi)弹星系(xì)团，由两个(gè)碰撞的星(xīng)系(xì)团所组成，类似这样的星团，它(tā)们(men)大(dà)部分的普通质量(liàng)都(dōu)在(zài)星系的(de)气(qì)体当(dāng)中。当星(xīng)团以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星(xīng)际气体(tǐ)的相(xiāng)互(hù)作用就会(huì)导致(zhì)温度的(de)急剧升(shēng)高，速度大幅降低。所以(yǐ)在理(lǐ)论上，在碰撞之后(hòu)，子弹星(xīng)系(xì)团(tuán)大部(bù)分的质量将位于所有这些气体所在的中间区域。那么我们(men)通过什么来验证它(tā)的质(zhì)量区域(yù)到底是不是集(jí)中在中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传回了宇(yǔ)宙当中第一(yī)张全彩(cǎi)的高(gāo)清照片，在(zài)照(zhào)片中我们可以明(míng)显地(dì)看(kàn)到很多星系似乎被拉伸(shēn)产生了(le)巨大的形(xíng)变。其(qí)实这些星系本(běn)身并不是(shì)真的被扭曲(qū)了，也(yě)不是韦伯(bó)望远镜出了什么问题，而(ér)是这样极遥远的(de)天体和我们地球上(shàng)的观测者之间。被(bèi)一个质量超(chāo)级巨大的(de)天体遮挡，这(zhè)个超(chāo)大质量(liàng)的东西(xī)的(de)引力，会使身后更遥远(yuǎn)星系的光都发生了扭曲(qū)。这个现象就是(shì)引力透镜效应。这个(gè)巨大的天体可(kě)能是(shì)超大质(zhì)量的黑洞或(huò)者是(shì)暗物质。

所以(yǐ)当人们(men)对(duì)子(zi)弹星系团观测的(de)时候，发(fā)现它(tā)的大质(zhì)量区域并不是在(zài)中间，而是在两侧(cè)。所以最好(hǎo)的解(jiě)释方法(fǎ)就(jiù)是当星团发生全部的碰撞时(shí)，可被观测到的(de)质量(liàng)气体被卡在了(le)中间，暗(àn)物质则直接(jiē)通过了这个区(qū)域(yù)，并(bìng)在两(liǎng)边形成了引(yǐn)力透镜。对子弹星系(xì)团的引力透镜研(yán)究也被认为是暗(àn)物质存(cún)在(zài)的(de)迄今为止最(zuì)好的理论证(zhèng)据。

除此之外，还有来勤耕不辍 精业笃行什么意思，精业笃行 臻于至善自宇宙当中最古老的光。从宇(yǔ)宙(zhòu)大爆炸开始，38万(wàn)年之后，可见光(guāng)终于(yú)可以畅通无阻地穿越在(zài)宇(yǔ)宙当中了。经过(guò)了(le)130多亿年之后(hòu)，这些(xiē)光在宇宙空(kōng)间背景上留下(xià)了各(gè)相同(tóng)性的微波辐射。其中红色的部分(fēn)表(biǎo)示温(wēn)度较高的(de)区域(yù)，蓝色则表示相对较冷的区域，但实际上它们之间的温(wēn)差(chà)只有万(wàn)分之一。

科学(xué)家(jiā)们通过对前景(jǐng)背景分离后的二(èr)值图像进行连通(tōng)域提取和标记之后发现(xiàn)，如果宇宙当(dāng)中没有暗(àn)物(wù)质，图形看起来不应该(gāi)是(shì)这样(yàng)的，而随(suí)着暗物质的增加，一些峰(fēng)值(zhí)的幅(fú)度会减小，才变得(dé)看起来“和(hé)谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微波(bō)背景辐射的测量值，我们需要的暗(àn)物质大约是普通物质的5倍。这个数字与(yǔ)解释(shì)星系当中恒星(xīng)运(yùn)动所(suǒ)需要的暗物质比例是一致(zhì)的。这就意味着。

用了一个简(jiǎn)单的理论(lùn)框架，就很好(hǎo)地解(jiě)释了很多不(bù)同的(de)观测结果(guǒ)。而暗(àn)物质的本(běn)质就是宇(yǔ)宙当中存在着某种类型(xíng)的(de)粒子，它们不参与任何其他的电磁作用，只通过引力(lì)来相互(hù)作用。所以如(rú)果能够找到(dào)这种粒子的存(cún)在，就相(xiāng)当(dāng)于找到(dào)了暗物质存在的实际(jì)证据。这种(zhǒng)粒子到底是什么？科(kē)学家们已经提出了数(shù)十种的假想目标，而(ér)要(yào)寻找这(zhè)些不同(tóng)的目(mù)标(biāo)粒子所需要(yào)的实(shí)验(yàn)方式也不相同。在过去的几十(shí)年当中，人类为了寻找这些看不见、摸不到(dào)，几乎不会与常规物质(zhì)相互作用(yòng)的(de)“暗物质(zhì)”，科学家们已经进行了超过50次的实验(yàn)，却没有(yǒu)任何实质性的发现，除了一个地方(fāng)，意大利的格兰萨(sà)索山(shān)，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处(chù)的(de)地下矿井(jǐng)当中，藏着地球(qiú)上最大的(de)地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有一个(gè)三层(céng)楼(lóu)高的探测器，一(yī)直致力于寻找暗物(wù)质粒子的周期性(xìng)震荡。

自(zì)1997年(nián)以来，这里的科学家声称观测到了某种信(xìn)号。经过了20多年(nián)的数据收集，人们发现(xiàn)了(le)一个有(yǒu)趣(qù)的事情(qíng)。探测率会在每年的(de)6月(yuè)份达到峰值，然后(hòu)在(zài)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(rèn)为这(zhè)可能是人类发(fā)现(xiàn)暗(àn)物质的第(dì)一个(gè)直接证据(jù)。

但是(shì)为什(shén)么暗(àn)物质会产生周期性的年度(dù)信(xìn)号呢？刚才(cái)我们讲了太阳系正在以220公里/秒的(de)速度围绕着(zhe)银河系进行移动，那么如果暗物质存在宇宙当中，这(zhè)意味着我们也在以(yǐ)这样(yàng)的速度(dù)在穿越着暗(àn)物质流，这个过程中(zhōng)会产生相应的振荡，同时地球(qiú)又以30公(gōng)里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所(suǒ)以(yǐ)有半(bàn)年的时间，地球围绕(rào)太阳的方向与太(tài)阳环绕银河(hé)系的方(fāng)向(xiàng)是一致的，而另外半年(nián)则(zé)与之相反。

而在6月份的(de)时候，地球与太阳的(de)方向正(zhèng)好达到完(wán)全一致，这是理论上地球穿越暗物(wù)质(zhì)流最(zuì)快的时段。而在(zài)11月份，又恰好达(dá)到了最慢值。尽管在实际(jì)的情况(kuàng)中(zhōng)，太阳(yáng)系相对(duì)银河系的平面呈(chéng)现了60度的倾斜，但是(shì)这(zhè)并不影响这个理论(lùn)的有(yǒu)效性(xìng)。

因此科学家(jiā)认为这可以用来解释，研究人员们所观测(cè)到(dào)的周期性信号。当然也可能有其他的情况，造成(chéng)这种年(nián)度周期信号的差异也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山(shān)上的积雪，甚至连意大利游(yóu)客的(de)数(shù)量也(yě)符(fú)合这个周期的(de)规律。

所以，科(kē)学家们又在南半球建立了一个几(jǐ)乎相同的实验室，这里的季节与之前的实验室正(zhèng)好相反，而在这里，地球穿过(guò)暗物质流的(de)运(yùn)动特征和第(dì)一个实验室是一(yī)样的。

因此，如果(guǒ)在这里可以(yǐ)得到相同的信号，就(jiù)可以成为(wèi)暗物质所存(cún)在的非常有力的证据了。但是(shì)由于(yú)这(zhè)个实验(yàn)室(shì)刚(gāng)刚建成不久(jiǔ)，所以(yǐ)截至目前还无法提供相应的(de)数据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射一台新的(de)望(wàng)远镜，这台(tái)太空(kōng)望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜(jìng)大小跟哈(hā)勃望远镜相同，但它(tā)的宽视场仪器(qì)提(tí)供的视野是哈勃(bó)红外仪(yí)器的100倍。南(nán)希(xī)格雷斯罗曼太空望远(yuǎn)镜其(qí)中一个关键的用途就是探索暗物质背后的(de)奥(ào)秘(mì)，对于探(tàn)测的(de)结(jié)果，我们只能拭目以待了。费米实验室粒(lì)子天体物理(lǐ)中心的科学家(jiā)丹琥珀和贾森斯特芬(fēn)研究(jiū)发(fā)现，如果暗物质(zhì)存(cún)在，它(tā)们极有可(kě)能(néng)拥(yōng)有另一(yī)种神(shén)秘的效(xiào)应，这种暗物质效应，会支持宇(yǔ)宙当中生命的诞(dàn)生，或者(zhě)说(shuō)是(shì)生命(mìng)进(jìn)化的(de)一(yī)个重(zhòng)要(yào)因(yīn)素(sù)。

如(rú)果这一理论得到进(jìn)一(yī)步(bù)的证实，那么遍布宇宙(zhòu)当中的暗物质(zhì)会不会意味着人类并不孤单呢(ne)？或许在(zài)宇宙当中某个角(jiǎo)落的行星上，暗物质正在通过这样的效应创造生命。当然，这(zhè)些推论的(de)大前提是要先(xiān)找到暗(àn)物质(zhì)存(cún)在(zài)的实际证据(jù)。那(nà)么小伙伴们，你们觉得暗物质(zhì)到底存不存在(zài)呢？喜(xǐ)欢请(qǐng)点赞，你的支持是我更新(xīn)的(de)动力！

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