宇宙是“人为制造(zào)”的？为何会存在科学无法(fǎ)解释的“暗(àn)物质”？暗物质(zhì)又究竟是什么？人类为了寻找暗物(wù)质存在的证据，科学家们在过(guò)去的几十年当中进行(xíng)了(le)超过50次的长期实验，但是却没有(yǒu)发现任何的有(yǒu)效(xiào)证(zhèng)据。除了(le)一个地方，在(zài)1687年(nián)出版的(de)自然哲学数学原理一书中(zhōng)，埃萨克牛(niú)顿发表了万有引力定律，它(tā)揭示了宇(yǔ)宙中天体(tǐ)运(yùn)动的规(guī)律(lǜ)。往后的几百年来，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的时候，他(tā)们就会知道，周围(wéi)一定有未知的天体通(tōng)过引力在摄动它(tā)的轨道。比如(rú)在1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过天王星运行轨道的异常，推算并且发现了海王星的存在(zài)。另外，哈雷(léi)彗(huì)星、冥王星(xīng)的(de)发现都(dōu)是应(yīng)用(yòng)万(wàn)有引力定律(lǜ)所(suǒ)取得重大天文成就的(de)例(lì)子。但是这(zhè)些发现都是在恒星系统的(de)尺度当中，可(kě)当(dāng)我们上升到(dào)星系或者是星团(tuán)的(de)尺度(dù)，事现在女性多少岁可以领养老金 领养老金的年龄是多少(shì)情就开(kāi)始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗里茨兹威(wēi)基正在研究(jiū)和(hé)测量后发星系团的质量。这(zhè)是一个由数千个星系(xì)所组成的(de)巨(jù)大星(xīng)系团(tuán)，这(zhè)些星(xīng)系被引力(lì)束(shù)缚在一(yī)起。测(cè)量星系团(tuán)的质量一般会使(shǐ)用到(dào)两种(zhǒng)方法，当两种(zhǒng)方法(fǎ)结果一(yī)致，就可以确(què)定(dìng)其质量的(de)范围(wéi)。

第(dì)一(yī)种是获得其"光(gu现在女性多少岁可以领养老金 领养老金的年龄是多少āng)度(dù)学的质量(liàng)"，需要的(de)数据是测量各(gè)个(gè)星(xīng)系(xì)的光度。

第二种是动力学质量的(de)计(jì)算，是利用(yòng)光谱红移(yí)测量星系(xì)团中的各个星系相对于(yú)星系团的运(yùn)动速度。当测(cè)量(liàng)结果出来之后，兹威基彻(chè)底懵了(le)，“动(dòng)力学质量”竟然是“光(guāng)度学质量”的400倍。这意味着(zhe)，后发座星(xīng)系团有99%的(de)质量消失了，或者说这99%的质量并不(bù)以(yǐ)可见光的形式所存(cún)在，我们无法看(kàn)到。最(zuì)诡异的是，在测量速度(dù)的(de)过程中(zhōng)，兹威(wēi)基发(fā)现(xiàn)星系团中很多星系的速度比理论上要(yào)快得多，按照(zhào)牛顿的运动学定律，仅靠这(zhè)些可见(jiàn)星系的质量所(suǒ)产生的(de)引力(lì)是无法将它们束缚在星系团(tuán)内(nèi)的(de)，它们早就应(yīng)该被抛出星系团之外了，除(chú)非有一种(zhǒng)神(shén)秘的力量在(zài)起作用，这种力量(liàng)来源(yuán)于某种隐形的物质(zhì)。

据此，兹维基提出了(le)这样部分不可见(jiàn)的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们(men)却(què)占据着宇宙中绝(jué)大(dà)部(bù)分的质量。只是当时(shí)的(de)人们对这样的一种说法不(bù)屑(xiè)一顾(gù)。

直到(dào)40年之(zhī)后(hòu)，“暗物质(zhì)”这个词才再一次出现。天(tiān)文学家维拉鲁宾和肯特福(fú)特在观测仙女座星系中的(de)恒星运(yùn)动(dòng)。理论上(shàng)来说，距离中心越远的恒星在其(qí)轨道(dào)上的运行速度(dù)就会越慢。但是他(tā)们观测的(de)结果却让(ràng)人感到不可思(sī)议。

随(suí)着(zhe)与中心距离的增加，恒星的(de)旋(xuán)转速度(dù)几(jǐ)乎保(bǎo)持不变。可是根(gēn)据牛顿的(de)万(wàn)有引力定律，在星系当中如(rú)果(guǒ)没(méi)有(yǒu)足(zú)够大的质量来吸引它们，这些外围(wéi)的恒星早就(jiù)被(bèi)甩到宇宙(zhòu)当中了。基于这种(zhǒng)现(xiàn)象，科学(xué)家们会使用一种相对标准的方法来解释暗(àn)物质的存在，这(zhè)种方(fāng)法就是测(cè)量星系当中(zhōng)气体在X轴上距(jù)离星系中心(xīn)的(de)距离，以及(jí)在(zài)Y轴上气(qì)体的(de)旋转速度。如果出现异常的结(jié)果，就认为是由暗物质的力量进入(rù)其中。

于(yú)是科学家们(men)通过射电望远镜测量了距离星(xīng)系(xì)中心更远(yuǎn)距(jù)离的氢元素(sù)，发现它们的旋(xuán)转速度并不符合牛顿(dùn)的力学定律。我(wǒ)们的太阳系也不例外，太阳系(xì)位于银河(hé)系的(de)第三悬臂之(zhī)上，距离银河系中(zhōng)心2.6万光年(nián)，根据万有(yǒu)引力定律进行(xíng)计算(suàn)，太阳(yáng)系的运行速度应该是160千(qiān)米/秒，但实际上(shàng)，太(tài)阳(yáng)系正在以(yǐ)220千(qiān)米/秒的速度围绕银河系旋(xuán)转，这个(gè)实(shí)际(jì)速度(dù)远远大于(yú)理论速度，那么产生以(yǐ)上这种向心加速度的原(yuán)因很可(kě)能就(jiù)是存在着一种(zhǒng)我们(men)看不到的物质，是这些(xiē)暗(àn)物质的(de)引(yǐn)力效应将星系聚集在(zài)了(le)一起(qǐ)。

也是从这时(shí)开始，越来越多的研究(jiū)人员开始相信(xìn)暗物质(zhì)的存(cún)在(zài)。科学(xué)家根据星系外恒星轨道的速度，估算(suàn)在星系当中暗物质的质量占整个星系质量的85%。但(dàn)是，暗物质(zhì)并不是唯一(yī)可以解释(shì)这个现象(xiàng)的原(yuán)因。在一(yī)项新的研究当中，科学家们发现(xiàn)，几乎没(méi)有引力效应(yīng)的遥远恒星(xīng)之间，也会出现速(sù)度(dù)上(shàng)的(de)微(wēi)小差异。另外，天文学家还发现了一(yī)个反(fǎn)常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这(zhè)个星系距离地球大约(yuē)2.5亿(yì)光年(nián)，大小和银河系(xì)不多，但是星系当中存在的(de)恒星数量却(què)只(zhǐ)有银河系的千分(fēn)之(zhī)一(yī)。

所以在理论(lùn)上，该(gāi)星系(xì)必(bì)须(xū)存在(zài)暗物质，否(fǒu)则就会(huì)分崩离析。但是科学(xué)家们使用最先进(jìn)的望远镜对(duì)其进行了40个(gè)小(xiǎo)时的(de)详细测(cè)量之后(hòu)，发现(xiàn)星系(xì)中的恒星(xīng)运动(dòng)是可以用正常的物(wù)质和力学定(dìng)律来解释的。那么又有人提出，也许该星(xīng)系的暗物质，已经(jīng)被附近(jìn)的另一个大星(xīng)系(xì)剥离了。奇(qí)怪(guài)的是，它(tā)的附近没有任何星系存在。造成这(zhè)些(xiē)现象的除了暗物质的(de)假说(shuō)之外，另一种可(kě)能就(jiù)是人类(lèi)对引力的理解还不够全面，引力(lì)很可能在(zài)不同尺度空间中的工作方式是不同的，这意味着在行星(xīng)系尺度中(zhōng)的天(tiān)体会(huì)沿着(zhe)它(tā)们的轨道，按照我(wǒ)们所理(lǐ)解的方式运动(dòng)。但是上(shàng)升到(dào)星系(xì)和(hé)星团的尺度，引(yǐn)力之间(jiān)的相互作用则是不同的方(fāng)式。对于在(zài)星系团之间的相互作用(yòng)，科(kē)学家还引入(rù)了(le)外部场(chǎng)效(xiào)应(yīng)的概(gài)念，指的是在数百万光年的规模上，巨大的质(zhì)量之间会产生(shēng)对彼此特殊的效果，这(zhè)个理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这意(yì)味着(zhe)我(wǒ)们需要对(duì)现在(zài)的(de)物(wù)理定律进行(xíng)修正，这些发现也让(ràng)很多人认为暗物质假说理论就此终结(jié)。但是在宇宙当(dāng)中还(hái)有关于暗物质存(cún)在的其他(tā)的理论证据(jù)，这(zhè)些理论(lùn)证据(jù)是蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的(de)子弹星(xīng)系(xì)团，由两个碰(pèng)撞(zhuàng)的(de)星(xīng)系(xì)团所组成，类(lèi)似(shì)这样的星团，它们大部分(fēn)的普通质量都在星系的(de)气体当中。当星(xīng)团以(yǐ)1000万公里/小时发生(shēng)碰撞(zhuàng)的(de)时(shí)候，星(xīng)际(jì)气体(tǐ)的相互作用就会(huì)导致温(wēn)度(dù)的急剧升高，速(sù)度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之(zhī)后，子弹星(xīng)系团大部分(fēn)的质量(liàng)将(jiāng)位于所有这些气体(tǐ)所在(zài)的中间区域。那(nà)么我们通过什么来验证(zhèng)它(tā)的质量区域到底(dǐ)是不是集中在中间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦(wéi)伯太空望远镜传回了(le)宇宙当中(zhōng)第一张全(quán)彩的高清照片(piàn)，在照片中我(wǒ)们可以明显地看(kàn)到很多(duō)星系似乎(hū)被拉(lā)伸产生了(le)巨大的(de)形变。其实这些星系本身并不是真(zhēn)的(de)被(bèi)扭(niǔ)曲了，也不是(shì)韦伯望远镜(jìng)出了(le)什么问(wèn)题(tí)，而是这样极遥远的天(tiān)体(tǐ)和我们地(dì)球上的观测者之(zhī)间。被一个质(zhì)量(liàng)超级巨大(dà)的天体遮挡，这个超大质量(liàng)的东西的(de)引力，会(huì)使(shǐ)身后更(gèng)遥远星系的光(guāng)都发生了(le)扭曲(qū)。这个现象(xiàng)就(jiù)是引(yǐn)力透镜效(xiào)应(yīng)。这个(gè)巨大(dà)的天体可能(néng)是(shì)超大质量的(de)黑洞或者是暗物质。

所以当人(rén)们对子弹星系团观测的时候，发现它的大(dà)质(zhì)量区域并不是在(zài)中间，而是在两侧。所以最好(hǎo)的解释方法就是(shì)当(dāng)星团发(fā)生全部的(de)碰(pèng)撞时，可被观(guān)测(cè)到的质量(liàng)气(qì)体被(bèi)卡在了中间(jiān)，暗物质(zhì)则直接(jiē)通过了这(zhè)个区域，并在两(liǎng)边形成了引力透镜(jìng)。对子弹星(xīng)系团(tuán)的引(yǐn)力透镜研究也被认(rèn)为是暗物质存在的迄(qì)今为止最好的理(lǐ)论证据。

除此之外，还有(yǒu)来自宇宙当中(zhōng)最古老(lǎo)的(de)光。从宇宙(zhòu)大爆炸(zhà)开始，38万年之后，可(kě)见光终于可以畅通无阻地穿(chuān)越在宇宙(zhòu)当(dāng)中了(le)。经过了130多亿(yì)年之(zhī)后(hòu)，这(zhè)些光(guāng)在(zài)宇(yǔ)宙(zhòu)空间背景上留下了(le)各相同性的微波辐(fú)射。其中红色的部(bù)分表示温度较(jiào)高的区域，蓝色则表示(shì)相对较冷的区域，但实(shí)际上(shàng)它(tā)们之间的(de)温差只(zhǐ)有万(wàn)分之一。

科(kē)学(xué)家们(men)通过对前景背景分离(lí)后(hòu)的二(èr)值(zhí)图像进行(xíng)连通(tōng)域(yù)提取和标记之后发现，如果宇宙当中没(méi)有暗物质，图形看起来不应该是这样(yàng)的，而随着暗(àn)物质的增加，一些峰(fēng)值(zhí)的幅度会减小，才变得看起来“和(hé)谐”。为(wèi)了(le)匹配宇宙微波(bō)背景辐射(shè)的(de)测量值，我们(men)需要(yào)的暗物质大约是(shì)普(pǔ)通物质的5倍。这个(gè)数字与解释星系当中恒星运(yùn)动(dòng)所需(xū)要的暗物质比例是一(yī)致的(de)。这就意味着。

用了一(yī)个简(jiǎn)单的理论框架，就很好地解释了很多不同的(de)观测(cè)结果(guǒ)。而暗物质的本(běn)质就是(shì)宇宙当中存(cún)在着某种类型的粒子，它们(men)不参与任(rèn)何其他的电磁作(zuò)用，只通过引力来相互作(zuò)用。所(suǒ)以如果(guǒ)能够找到这种(zhǒng)粒子的(de)存在，就相当于找到了暗物质存在的实际证据(jù)。这(zhè)种粒子(zi)到底是什么？科学家(jiā)们已(yǐ)经提(tí)出了数十种的假(jiǎ)想目标(biāo)，而要寻找这些不同(tóng)的目标粒子所需要的(de)实验方式也不相同。在过去的几十(shí)年当中，人类为(wèi)了寻找这些(xiē)看不见、摸不到(dào)，几(jǐ)乎不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次的(de)实验，却没(méi)有任何(hé)实质性的发现，除了一个(gè)地方，意大利的格(gé)兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔(ěr)卑斯(sī)山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿井当中，藏着地(dì)球(qiú)上最大的地学实验(yàn)室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三(sān)层楼高的探测器，一直致力于寻找(zhǎo)暗物质粒子的周期性(xìng)震(zhèn)荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的科学家声称(chēng)观测到了(le)某(mǒu)种信(xìn)号。经过了(le)20多(duō)年的(de)数据收(shōu)集(jí)，人们发(fā)现了(le)一(yī)个有趣的事情。探测率会在(zài)每年的6月份达到峰(fēng)值，然后(hòu)在11月(yuè)降到最(zuì)低，而且(qiě)在20年当中每年(nián)都是一样。一些科学(xué)家认为这可能是人类发(fā)现暗物质的第一个直接证据。

但(dàn)是为什么暗(àn)物质会产生周(zhōu)期性的年度信号呢(ne)？刚才我们讲了太阳系正在以220公里(lǐ)/秒的速(sù)度围绕着银(yín)河系(xì)进行(xíng)移动，那么如果暗物质(zhì)存(cún)在宇宙(zhòu)当中(zhōng)，这意味着我们也在以这样的速度在穿(chuān)越(yuè)着暗物质流，这个(gè)过(guò)程中(zhōng)会产生相应的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度(dù)围绕(rào)太阳进行旋转。所以有半(bàn)年的时间，地球围绕太阳的方向与(yǔ)太(tài)阳环绕银(yín)河系的方(fāng)向是(shì)一致的(de)，而另外(wài)半年则与之相(xiāng)反。

而在6月份的(de)时(shí)候，地球与太阳的方向正好达到完(wán)全一致，这是(shì)理论上地(dì)球(qiú)穿越暗物质(zhì)流最快的时段(duàn)。而在11月份，又恰好达到(dào)了最慢值。尽管在实(shí)际的情况中，太阳系相对银河系的平面呈现了60度的倾(qīng)斜，但是这并不影响这个(gè)理论的有效性(xìng)。

因此(cǐ)科学家认为这可以(yǐ)用(yòng)来解(jiě)释，研(yán)究人员们(men)所观(guān)测到(dào)的周(zhōu)期性信号(hào)。当然也可能有(yǒu)其(qí)他的情况，造成(chéng)这种年度(dù)周期信号的差异(yì)也(yě)可能(néng)是温(wēn)度、湿度(dù)、土壤中的水分、高山上的积(jī)雪，甚至连意大利游客(kè)的(de)数量也符合(hé)这(zhè)个周期的规律。

所(suǒ)以(yǐ)，科学家们(men)又在南半(bàn)球建立了一个几乎相同的(de)实验(yàn)室，这里的季节与之前的实(shí)验室正好(hǎo)相(xiāng)反(fǎn)，而在这(zhè)里，地球(qiú)穿过暗(àn)物质流的运(yùn)动(dòng)特(tè)征和第一个实验室是一样的。

因此(cǐ)，如果在(zài)这里可以(yǐ)得到相同的(de)信(xìn)号，就可以成为暗物(wù)质所存在的非常有力的证据了。但是由于这个实验室刚(gāng)刚建成不久(jiǔ)，所以截(jié)至目前还无法(fǎ)提供相应的数据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会发射一(yī)台新的望远(yuǎn)镜，这(zhè)台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗(luó)曼”，它的主(zhǔ)镜大(dà)小跟(gēn)哈勃望远镜相同，但(dàn)它(tā)的宽(kuān)视场仪器提供的视野(yě)是哈勃红外仪器的(de)100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太空望远(yuǎn)镜其中一个关键(jiàn)的用途就是探索暗物质背(bèi)后的奥秘，对于探测的(de)结果(guǒ)，我(wǒ)们只能拭目(mù)以待了。费米实验室(shì)粒子天(tiān)体物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬(fēn)研(yán)究发现(xiàn)，如果(guǒ)暗(àn)物质存在，它(tā)们极有可能拥有另(lìng)一种神(shén)秘的效应，这(zhè)种暗物质(zhì)效(xiào)应，会支持(chí)宇宙当中生命的诞生，或者说(shuō)是(shì)生命(mìng)进化(huà)的一个(gè)重要(yào)因素。

如果这一理论(lùn)得到进一步的证实(shí)，那么遍(biàn)布宇宙(zhòu)当(dāng)中的暗物质(zhì)会不(bù)会意味(wèi)着人类并不孤单呢(ne)？或许在宇宙(zhòu)当中某个角(jiǎo)落的行星(xīng)上，暗物(wù)质正在通过这样(yàng)的效应创(chuàng)造生命(mìng)。当然，这些推(tuī)论的大前(qián)提是(shì)要先找到暗(àn)物(wù)质(zhì)存(cún)在的实际(jì)证据。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的支持是我更新的动力！

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