宇宙(zhòu)是(shì)“人为制造”的？为何会(huì)存在科学(xué)无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什(shén)么？人类为了寻(xún)找暗物质存在的证据，科学(xué)家们在过去的几十年当中(zhōng)进行了超过50次的长期实验，但是却没有发(fā)现任何的有效证据。除(chú)了一个(gè)地方，在1687年出版的自然哲学数学原(yuán)理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发(fā)表(biǎo)了万有引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙(zhòu)中天体运动的规律。往(wǎng)后(hòu)的(de)几百(bǎi)年来(lái)，当天文学(xué)家们发现某些天体运行轨道(dào)出现(xiàn)异(yì)常，不符合万有引(yǐn)力定律的时(shí)候(hòu)，他(tā)们就会知道，周围一(yī)定有未(wèi)知的天体通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶(yé)就通(tōng)过天(tiān)王星运行(xíng)轨道的异常，推算并且(qiě)发现了海王(wáng)星的(de)存在。另(lìng)外，哈(hā)雷彗星(xīng)、冥王星的发(fā)现都是应用(yòng)万有(yǒu)引力定(dìng)律所取得重大天文成就(jiù)的(de)例子(zi)。但是这些发现(xiàn)都是在恒星系统的(de)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)就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家(jiā)弗(fú)里茨兹(zī)威基正(zhèng)在(zài)研(yán)究和(hé)测量后发星系(xì)团的质量。这是一个由数千个星系所(suǒ)组成的巨大(dà)星(xīng)系团，这些星(xīng)系被引(yǐn)力束缚在一起。测量(liàng)星系团的质(zhì)量一般会(huì)使(shǐ)用(yòng)到两种方法，当两种方法结果(guǒ)一致(zhì)，就可(kě)以确(què)定其质(zhì)量的范围。

第一种是获(huò)得其(qí)"光度学的质量(liàng)"，需(xū)要的数据(jù)是(shì)测量各个星系的光(guāng)度。

第二(èr)种是动力学(xué)质(zhì)量的计算，是利(lì)用光谱红移测(cè)量(liàng)星系(xì)团中(zhōng)的各(gè)个星系相对于星系(xì)团(tuán)的运(yùn)动速度。当(dāng)测(cè)量结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动(dòng)力(lì)学质(zhì)量”竟然是“光度学质量(liàng)”的400倍。这意味着，后发座星系团(tuán)有99%的质量消失了，或者(zhě)说这99%的(de)质量并不以(yǐ)可(kě)见光的形式所存在，我们无法看到。最诡异的是，在测量速度的(de)过程中，兹威基发现(xiàn)星(xīng)系团中(zhōng)很多星系的(de)速度比理(lǐ)论上要快得多，按照牛顿的运(yùn)动学(xué)定律，仅(jǐn)靠这(zhè)些可见(jiàn)星系的质量所(suǒ)产生的(de)引力是无法将它(tā)们束缚在星系团内(nèi)的，它们早就应该被抛出星(xīng)系团之外了(le)，除(chú)非(fēi)有一(yī)种(zhǒng)神秘(mì)的力量在起作用，这种力量来源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提出了这样部分不可见的暗质，它不发散光、吸光、反射光(guāng)，但(dàn)是它们却占据着(zhe)宇(yǔ)宙中绝大(dà)部分的质(zhì)量。只(zhǐ)是当(dāng)时的人们对这样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物质(zhì)”这个词才再一次(cì)出现。天文(wén)学家维拉鲁宾和肯特福(fú)特在(zài)观测仙女座星系(xì)中的恒星运动。理论(lùn)上来(lái)说，距离中(zhōng)心越远的恒星在其轨道上的运(yùn)行速度(dù)就会越慢。但是他们观测(cè)的结果却让人感到不可思议(yì)。

随着(zhe)与中(zhōng)心距离的增加(jiā)，恒星的(de)旋(xuán)转速度(dù)几乎保持(chí)不变。可是(shì)根据牛(niú)顿的万有引力(lì)定(dìng)律，在星系当中如果(guǒ)没有(yǒu)足(zú)够大的质量来吸引它(tā)们，这些(xiē)外围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基于这种现(xiàn)象(xiàng)，科学家(jiā)们会使用一(yī)种相(xiāng)对标(biāo)准的(de)方(fāng)法(fǎ)来(lái)解(jiě)释暗物(wù)质的存(cún)在，这种(zhǒng)方法就是测(cè)量星系当中气体在X轴上距离星系(xì)中心的距离，以(yǐ)及(jí)在香炉里面放什么东西插香 香炉里面可以放大米吗Y轴上气体(tǐ)的旋转速(sù)度。如果出现异常的(de)结果，就认为是由(yóu)暗物(wù)质的力(lì)量进入其中(zhōng)。

于是科学家(jiā)们通(tōng)过射电望远镜测量了距(jù)离星系中心更远(yuǎn)距离的氢元素，发现它(tā)们的旋(xuán)转速度(dù)并不符合(hé)牛顿的力(lì)学定律。我们的太阳系也不(bù)例外，太阳系(xì)位于银(yín)河系的第(dì)三(sān)悬(xuán)臂之上(shàng)，距离银河(hé)系中心2.6万(wàn)光年，根据万(wàn)有引力(lì)定(dìng)律(lǜ)进行计算，太阳系的(de)运(yùn)行速(sù)度应(yīng)该是(shì)160千米/秒，但(dàn)实际上，太阳(yáng)系正在以220千米/秒的速(sù)度围绕银(yín)河系(xì)旋(xuán)转，这个实(shí)际速度远(yuǎn)远大于理论速(sù)度，那么(me)产生以上这种向心加速(sù)度(dù)的原因(yīn)很可能就是存在着一种(zhǒng)我(wǒ)们看不到的物质，是这(zhè)些暗物(wù)质的引力效应将(jiāng)星系聚(jù)集(jí)在了一(yī)起(qǐ)。

也是从(cóng)这时(shí)开始，越(yuè)来越多的研究人员开始相信暗(àn)物质的存在。科(kē)学(xué)家根据(jù)星(xīng)系外恒星轨(guǐ)道的速度，估算(suàn)在星系当中暗物质的(de)质量占整个星系质量的(de)85%。但是，暗物(wù)质并不(bù)是唯一可以解释(shì)这个现象(xiàng)的原因。在一项新的研究(jiū)当中，科学家(jiā)们(men)发现，几乎没(méi)有引力效应的(de)遥远恒星之间，也会出现速(sù)度上的微(wēi)小(xiǎo)差异。另外(wài)，天文(wén)学家还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离(lí)地球大约(yuē)2.5亿光(guāng)年，大小和银河(hé)系(xì)不多，但是星系当中存在(zài)的(de)恒星数量却只有银(yín)河系的千分之一。

所以在(zài)理论上，该(gāi)星系必须存(cún)在暗物质，否(fǒu)则就会(huì)分(fēn)崩(bēng)离析。但(dàn)是科学家们(men)使用最先(xiān)进的望远镜(jìng)对(duì)其进行了40个(gè)小时的详细测(cè)量之后，发现星系中的恒星运动是可以用正常的物质(zhì)和力(lì)学定律来解释的。那么又有人(rén)提出，也许该星系的(de)暗物质，已经(jīng)被附近的(de)另一个(gè)大星系(xì)剥离了。奇怪(guài)的是，它的附近(jìn)没有任何星系(xì)存(cún)在。造成这些现象的除(chú)了暗物(wù)质的假(jiǎ)说之外，另一种(zhǒng)可能(néng)就是人类对(duì)引力的(de)理解还不够全面，引力(lì)很可能(néng)在不同(tóng)尺度空间中(zhōng)的工(gōng)作方式是(shì)不同的，这意味(wèi)着在行星系(xì)尺度中的(de)天体会沿着它们的轨道，按照我们所(suǒ)理解(jiě)的方(fāng)式运动。但是(shì)上升到星系和星团的尺度，引力之间的相互作(zuò)用则(zé)是(shì)不同的方式。对于在(zài)星(xīng)系(xì)团之间(jiān)的相互(hù)作用，科(kē)学家还(hái)引入了外部场(chǎng)效应的概念，指的是(shì)在数百(bǎi)万光年的规模上，巨大的质量之间会产生(shēng)对彼此(cǐ)特殊的效果，这(zhè)个(gè)理论叫做MOND蒙德(dé)理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成(chéng)立，这意味着(zhe)我们需(xū)要对现在(zài)的物理定律进行修正，这些发现也让很多人认为暗物质假说(shuō)理论就此终(zhōng)结。但(dàn)是在(zài)宇宙(zhòu)当(dāng)中还有关于(yú)暗物质(zhì)存在的(de)其他(tā)的(de)理论证据(jù)，这些理(lǐ)论证(zhèng)据是蒙德理论(lùn)所没法解(jiě)释的“引力透镜”。

径(jìng)向距离(lí)为37亿光年的子弹(dàn)星系团，由两个碰撞(zhuàng)的(de)星系团所组成，类似这样的星团(tuán)，它们大部分的(de)普通质(zhì)量都(dōu)在星系的(de)气体当中。当(dāng)星团以1000万公里/小时发生碰(pèng)撞(zhuàng)的(de)时候，星际气体的(de)相(xiāng)互作用(yòng)就会(huì)导致温度的急剧升高，速(sù)度(dù)大(dà)幅降(jiàng)低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系团大部(bù)分的质量将位于所有这些气(qì)体(tǐ)所(suǒ)在(zài)的中间区域。那(nà)么我们(men)通过什么来验证它的质量区域到底是不是集中在(zài)中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远镜传回(huí)香炉里面放什么东西插香 香炉里面可以放大米吗了宇宙当(dāng)中(zhōng)第一(yī)张全(quán)彩的(de)高清照片(piàn)，在照片中我们可以明显(xiǎn)地看到很多(duō)星系似乎被(bèi)拉伸产生了巨(jù)大(dà)的(de)形变。其实这些星系本身并不(bù)是(shì)真(zhēn)的被扭曲了(le)，也不是韦伯望远镜出(chū)了什么问题，而是这样(yàng)极遥远(yuǎn)的天(tiān)体和(hé)我们地球上的观(guān)测(cè)者之间。被一个(gè)质量超级巨(jù)大的天体遮挡，这个超大(dà)质量的东西的引力，会使身后更遥远星系的(de)光都(dōu)发生了(le)扭曲。这(zhè)个现(xiàn)象就是引力透镜(jìng)效应。这(zhè)个巨大(dà)的天体可能是超大质量的(de)黑洞或者(zhě)是暗物(wù)质。

所(suǒ)以当人们对(duì)子弹星系团(tuán)观测的时候(hòu)，发现它(tā)的大质量(liàng)区域并不是在(zài)中间，而是在(zài)两侧。所以最好(hǎo)的解释方(fāng)法就是当星团发生全部的碰撞时(shí)，可被(bèi)观测到的(de)质量(liàng)气体被卡(kǎ)在了中间(jiān)，暗物质则直接通(tōng)过了这个区域，并在两边形(xíng)成了引力(lì)透镜(jìng)。对子弹星系团的引力(lì)透镜研究也被认为是暗物质存在的迄今为(wèi)止最好的理论证据。

除此之(zhī)外，还(hái)有(yǒu)来(lái)自宇宙当(dāng)中(zhōng)最古老的(de)光。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万年之后(hòu)，可(kě)见光终于可(kě)以(yǐ)畅(chàng)通无阻地穿越在宇宙当中了(le)。经过了130多(duō)亿年之后(hòu)，这些光在宇宙(zhòu)空(kōng)间背景上(shàng)留下了各(gè)相(xiāng)同性的微波辐射。其中红色(sè)的部分(fēn)表(biǎo)示温度(dù)较高的区域，蓝色则表示相对较(jiào)冷的区(qū)域，但实(shí)际(jì)上它们之间的温差只(zhǐ)有(yǒu)万(wàn)分之一(yī)。

科学家(jiā)们通过对前景背景分离(lí)后的二(èr)值图像进(jìn)行连通域提取(qǔ)和标记之后(hòu)发(fā)现(xiàn)，如(rú)果宇宙当中没有暗物(wù)质，图形看起来不应(yīng)该是这样(yàng)的，而随着暗物质的(de)增加(jiā)，一些(xiē)峰值(zhí)的幅度(dù)会减小，才变得看(kàn)起来“和谐”。为了(le)匹(pǐ)配宇宙微(wēi)波背景辐射的测量值，我们需要的暗物(wù)质(zhì)大约是普通物质的5倍。这个数字与解(jiě)释星系当(dāng)中恒(héng)星运动所需要(yào)的(de)暗物质比例是一致的。这就意味着。

用(yòng)了一个(gè)简单的理论框架，就(jiù)很(hěn)好地解释了很多(duō)不(bù)同的观测结果。而暗物质的本质就(jiù)是(shì)宇宙(zhòu)当(dāng)中存在着某(mǒu)种类型的粒(lì)子，它(tā)们(men)不参与任何其他的电磁作用(yòng)，只通过引力来相(xiāng)互作用。所以(yǐ)如果(guǒ)能够(gòu)找到这种粒子的存(cún)在(zài)，就(jiù)相当于(yú)找到了暗物质存在(zài)的(de)实际证据(jù)。这种粒子(zi)到(dào)底是什(shén)么？科学家们已经提(tí)出了(le)数十(shí)种的假想目(mù)标，而(ér)要寻找这些(xiē)不(bù)同的目标(biāo)粒子所需要的实验方式也不相同。在(zài)过去(qù)的几十(shí)年当中(zhōng)，人类为了寻(xún)找这些看不见、摸不到，几乎不会与(yǔ)常规物质相互作用的“暗物(wù)质(zhì)”，科(kē)学(xué)家(jiā)们已(yǐ)经进行了(le)超过(guò)50次的(de)实验(yàn)，却没有任何(hé)实质性的发现，除了一(yī)个地方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地(dì)下矿井当(dāng)中，藏(cáng)着地球(qiú)上最大的地学实验(yàn)室，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直致力于寻找暗物(wù)质粒子(zi)的周期性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的科学家声称观测到(dào)了某种(zhǒng)信号(hào)。经过了(le)20多年的数据收(shōu)集，人们发现了一个有趣的(de)事情。探测(cè)率(lǜ)会在每年的(de)6月份达(dá)到(dào)峰值，然后在(zài)11月降(jiàng)到(dào)最(zuì)低(dī)，而且在20年(nián)当(dāng)中每年(nián)都是一样。一些科学(xué)家认为这可能是人类发现(xiàn)暗物质的第一个直接证据(jù)。

但(dàn)是为什么暗(àn)物质会产生周期性的年度信(xìn)号(hào)呢？刚才我(wǒ)们讲了(le)太阳系正(zhèng)在以220公里/秒(miǎo)的速(sù)度围绕着银(yín)河系进(jìn)行移动(dòng)，那么(me)如(rú)果暗物质存(cún)在宇(yǔ)宙当中，这(zhè)意味着(zhe)我们也在以这样的速度在穿越着暗物质流，这(zhè)个过(guò)程中会产(chǎn)生相(xiāng)应的振荡，同时地(dì)球又以(yǐ)30公里/秒的速度(dù)围绕太阳进行旋转。所(suǒ)以有半年的(de)时间，地球围绕太阳的方(fāng)向与太阳环绕银河系的方(fāng)向是一致的，而另外半年则与之(zhī)相反。

而(ér)在6月份的时候(hòu)，地球(qiú)与太阳的方向正好(hǎo)达(dá)到完(wán)全一致，这是(shì)理论上(shàng)地球穿越(yuè)暗物质流最快(kuài)的时(shí)段。而在11月份，又恰好(hǎo)达到(dào)了最(zuì)慢值(zhí)。尽管在实际的情(qíng)况中，太阳系相对银河系的平(píng)面呈现了60度的倾斜，但是这并不影响这个理论的(de)有效性。

因此(cǐ)科学家(jiā)认(rèn)为(wèi)这可以用来解释，研究人(rén)员(yuán)们(men)所观(guān)测到的(de)周期性(xìng)信号(hào)。当(dāng)然也可能有其他的情况，造成这种(zhǒng)年度(dù)周(zhōu)期信号的差异也可(kě)能是温(wēn)度(dù)、湿(shī)度、土(tǔ)壤中的水分、高(gāo)山(shān)上的积雪，甚至连(lián)意大利游客的数量(liàng)也符合这个周(zhōu)期(qī)的规律。

所以，科学家们又在南半(bàn)球(qiú)建(jiàn)立了一个(gè)几乎相(xiāng)同的实验(yàn)室，这里(lǐ)的季节与之前的(de)实(shí)验室正好相反，而在这里，地球穿过暗(àn)物质流的运(yùn)动(dòng)特征和第(dì)一个实验室(shì)是一样(yàng)的。

因(yīn)此，如果在(zài)这里可以得到相同的信(xìn)号，就可以成为暗物(wù)质所存在的非常(cháng)有力的证据了(le)。但是(shì)由于这个实验室刚刚建成不久，所以(yǐ)截至目前还(hái)无法提供相应的数(shù)据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射一台新(xīn)的望远镜，这台太(tài)空望远镜(jìng)叫(jiào)做“南希格雷(léi)斯(sī)罗曼”，它(tā)的主(zhǔ)镜大小(xiǎo)跟(gēn)哈勃(bó)望远(yuǎn)镜(jìng)相同，但它的宽视场仪器提供的视野是(shì)哈(hā)勃红外仪器的100倍。南希格雷(léi)斯罗曼太空(kōng)望远(yuǎn)镜(jìng)其中一个关键的用途就是探索暗物质背后的奥秘，对于探(tàn)测的结(jié)果(guǒ)，我们只能(néng)拭目(mù)以待了。费米实验室粒(lì)子天体物理中(zhōng)心的科(kē)学家丹琥珀和贾森斯(sī)特(tè)芬研究发(fā)现，如果(guǒ)暗物质存(cún)在，它(tā)们极有可能(néng)拥有另一种(zhǒng)神秘的效(xiào)应，这种暗物质(zhì)效(xiào)应，会支持宇宙(zhòu)当中生命(mìng)的诞生(shēng)，或(huò)者说是生命(mìng)进(jìn)化的一个重(zhòng)要因素。

如果(guǒ)这一(yī)理论得到进一步(bù)的证(zhèng)实(shí)，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会意味着(zhe)人类并(bìng)不孤单呢(ne)？或(huò)许在(zài)宇宙当中某个(gè)角落的行星上，暗物质正在通过这样的(de)效应创造生命(mìng)。当然，这些(xiē)推(tuī)论(lùn)的大前提是要(yào)先找到暗物质存在的(de)实际证(zhèng)据。那么(me)小伙伴(bàn)们，你们觉得(dé)暗(àn)物质到(dào)底(dǐ)存不存在呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的支(zhī)持是我(wǒ)更新的动(dòng)力(lì)！

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