宇宙是(shì)“人为制造(zào)”的？为何(hé)会(huì)存(cún)在科学无法(fǎ)解(jiě)释的“暗物质(zhì)”？暗物质(zhì)又究竟是(shì)什么？人类为了寻找暗(àn)物质存(cún)在的证据，科学家们(men)在过去的几十年当中进行了超过50次的长(zhǎng)期实验，但是(shì)却没有发现任何的有效证据。除了(le)一个地方，在1687年出版的自(zì)然哲学(xué)数学原理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发(fā)表了万有引力定律(lǜ)，它揭示了(le)宇宙中天体运动的规律。往后(hòu)的(de)几百年来，当天文(wén)学家们(men)发现(xiàn)某些天体运行轨(guǐ)道出现异(yì)常，不符合(hé)万有引力(lì)定律的(de)时(shí)候，他们(men)就会知道(dào)，周围一(yī)定有未知的天体通(tōng)过引力在(zài)摄动它的轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过(guò)天(tiān)王星运(yùn)行轨道的异常，推算并且发(fā)现了(le)海(hǎi)王(wáng)星的存在(zài)。另外，哈雷彗星、冥王星的发(fā)现都(dōu)是(shì)应(yīng)用(yòng)万(wàn)有(yǒu)引力定(dìng)律所取得重大天文成(chéng)就的(de)例子。但(dàn)是这些发现(xiàn)都是在(zài)恒星系统的尺(chǐ)度当中，可当我们上(shàng)升(shēng)到星(xīng)系(xì)或者是星团的尺(chǐ)度，事情就开始(shǐ)变(biàn)得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹(zī)威基正在研究(jiū)和测量后(hòu)发星系(xì)团的质量。这是一个由数千个(gè)星系所(suǒ)组成的巨(jù)大(dà)星系团(tuán)，这些(xiē)星系被引力束缚在一起(qǐ)。测量星系团的质量一般会使(shǐ)用到两种方法，当两种方法结果一致，就可以确定(dìng)其质量的范围。

第一种是获得(dé)其(qí)"光度学(xué)的质(zhì)量"，需要(yào)的数据是测量各(gè)个(gè)星系(xì)的光度(dù)。

第二(èr)种是动力学质量的(de)计(jì)算，是利用光谱红(hóng)移测量(liàng)星系团中(zhōng)的各个星系相(xiāng)对于星系团的(de)运动速度。当测(cè)量结果出来之(zhī)后，兹威基彻底懵(měng)了，“动力(lì)学质量”竟然(rán)是“光度学质(zhì)量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质(zhì)量消失了，或者说这99%的质量并不以可见光的形式所(suǒ)存在，我(wǒ)们(men)无法看到(dào)。最诡异的是，在测量速度的(de)过程中，兹威基发现星(xīng)系团中很多星(xīng)系的速度(dù)比理论上要快(kuài)得(dé)多，按(àn)照(zhào)牛顿的(de)运动学定律，仅靠这(zhè)些可见星系(xì)的质量所产生的引力(lì)是无法将它们束缚在(zài)星系团内的，它们早就应该(gāi)被抛出星(xīng)系团之外了，除非有一种神秘的力(lì)量(liàng)在起作(zuò)用，这种力量(liàng)来源于某种隐形(xíng)的(de)物质。

据此，兹维基提出(chū)了这样部分不可(kě)见的暗质，它不发散光、吸光(guāng)、反射光，但是它们(men)却占(zhàn)据着宇(yǔ)宙中(zhōng)绝大部分的质量。只是当(dāng)时的人们对这样的一种(zhǒng)说法不屑一顾(gù)。

直到40年(nián)之(zhī)后，“暗物质”这个(gè)词才(cái)再一次出现。天文学(xué)家维拉鲁宾(bīn)和肯特福特在观测仙(xiān)女座星系中(zhōng)的恒(héng)星运(yùn)动。理论上来说，距(jù)离中心(xīn)越远的恒星在(zài)其(qí)轨道上(shàng)的运行(xíng)速度就会越慢。但是(shì)他们观(guān)测的结果却让(ràng)人感到不可思议。

随着与中心距离(lí)的增加，恒星的旋转(zhuǎn)速度几乎保持不变。可是根(gēn)据牛(niú)顿的万(wàn)有引力定律，在星系当中(zhōng)如果(guǒ)没有(yǒu)足够(gòu)大的质量来吸引它们，这些外围的恒星早就被甩到宇(yǔ)宙当中了。基于这种(zhǒng)现象(xiàng)，科学家(jiā)们会使用一种相(xiāng)对标准的方法来解释暗物(wù)质的存在，这种方法就是测量星(xīng)系当中气体在X轴上距离星系中心的距(jù)离(lí)，以及(jí)在Y轴(zhóu)上气体的(de)旋转速度(dù)。如果出现异常(cháng)的结(jié)果，就认为是由暗(àn)物质的力量进入其中。

于是科学(xué)家们(men)通过射电望远镜测(cè)量(liàng)了距离星系中心更(gèng)远(yuǎn)距(jù)离的(de)氢(qīng)元素，发(fā)现它(tā)们的旋转(zhuǎn)速度并不符合牛顿的力学定律(lǜ)。我们的太阳系也不例外(wài)，太阳系位于银河系的第(dì)三悬臂之上(shàng)，距离银河系中心2.6万光年，根据(jù)万有引力(lì)定律进行计算，太(tài)阳系的运(yùn)行(xíng)速度(dù)应该是160千(qiān)米/秒，但实际上，太阳系正在(zài)以220千米/秒(miǎo)的速(sù)度围(wéi)绕银河系旋转，这个实(shí)际速度远远大(dà)于理论速度，那么产生以(yǐ)上这种向心加速度的原因很可能就是存在着(zhe)一种我们(men)看不到的物质，是(shì)这些暗(àn)物质的引力效应将星系(xì)聚(jù)集在了一起。

也是从(cóng)这时(shí)开始，越来越多的研究(jiū)人员开始相信暗(àn)物质(zhì)的存在。科(kē)学(xué)家根据星(xīng)系外恒星轨道的速度(dù)，估(gū)算(suàn)在星(xīng)系当中暗物(wù)质的(de)质量(liàng)占整个星系(xì)质(zhì)量的85%。但是，暗物质并不(bù)是唯一可以(yǐ)解释(shì)这个现象的(de)原因。在(zài)一项(xiàng)新的研究当中，科学(xué)家们发现，几乎没(méi)有引力(lì)效应(yīng)的遥远恒(héng)星之间，也会出现速度上的(de)微小差异。另外，天文学家(jiā)还发现了(le)一个反(fǎn)常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个(gè)星系(xì)四大哲学流派有哪些 四大哲学流派是什么意思距离地球大约2.5亿光年，大小和银河系(xì)不四大哲学流派有哪些 四大哲学流派是什么意思多，但是星(xīng)系(xì)当中存(cún)在的恒星(xīng)数量(liàng)却只有银河系的(de)千(qiān)分(fēn)之一(yī)。

所以在理论(lùn)上，该星系必须存(cún)在暗物质(zhì)，否则就会分崩离析。但是科学(xué)家们使用最先进(jìn)的望远镜(jìng)对其进行了40个小时的详(xiáng)细测量之后，发现星(xīng)系中的恒星运动(dòng)是(shì)可以(yǐ)用正常(cháng)的(de)物(wù)质和力学定律来解(jiě)释的。那么又有人提出，也许该星系的暗物质，已经被(bèi)附近的另一个大星(xīng)系剥离了。奇(qí)怪的是(shì)，它(tā)的附近没有任何星系存在。造(zào)成这(zhè)些现(xiàn)象的除了暗(àn)物质(zhì)的(de)假说之(zhī)外，另一种(zhǒng)可能就是人(rén)类对(duì)引(yǐn)力的理解(jiě)还不(bù)够全面，引(yǐn)力很(hěn)可能在不同尺度空间中的工作方式是不同的，这意味着在(zài)行星系(xì)尺度中的(de)天体会沿着(zhe)它们的(de)轨(guǐ)道，按(àn)照我(wǒ)们所理解的方(fāng)式运(yùn)动(dòng)。但(dàn)是(shì)上升到星(xīng)系和星团的尺(chǐ)度，引(yǐn)力之间的相互作用则是不同的方式。对(duì)于(yú)在星系团(tuán)之间的相互作用(yòng)，科学(xué)家还引入(rù)了外部(bù)场(chǎng)效应的概(gài)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对彼(bǐ)此特(tè)殊的(de)效果(guǒ)，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成(chéng)立，这意味着(zhe)我们需要对现在的物理定律进(jìn)行修正，这(zhè)些(xiē)发现也让很多人认为暗(àn)物质假(jiǎ)说理论就此终结。但是在宇(yǔ)宙当中还(hái)有关于暗物质存在的其他的理论证据，这(zhè)些理论(lùn)证据是蒙德(dé)理论(lùn)所没法解释的“引力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年的子弹星(xīng)系团，由两个碰撞的星(xīng)系团所组成，类似这样的星(xīng)团，它们(men)大部分的普通质量都在星系(xì)的气体当中(zhōng)。当星团以(yǐ)1000万公里/小(xiǎo)时发生碰(pèng)撞的时候(hòu)，星(xīng)际气体的相互(hù)作用就(jiù)会(huì)导(dǎo)致温度的急剧升高(gāo)，速(sù)度大幅(fú)降(jiàng)低。所以(yǐ)在理论上，在碰撞之后，子弹(dàn)星系(xì)团(tuán)大部分(fēn)的质量将位于所有(yǒu)这些(xiē)气体所(suǒ)在的中间区域。那(nà)么(me)我们通过什么来验证它的质量区域到底(dǐ)是不是集中在中间呢？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太(tài)空(kōng)望(wàng)远镜(jìng)传回了宇宙当(dāng)中第一(yī)张全彩的(de)高清照片(piàn)，在照片中我们可以明显地看到很(hěn)多星系(xì)似乎被拉伸产生(shēng)了巨大的形变(biàn)。其实这些星系本身并不是真(zhēn)的被扭曲了，也不(bù)是韦伯望远镜出了什么(me)问(wèn)题，而是这(zhè)样(yàng)极遥远的天体(tǐ)和我们地球(qiú)上的观测者(zhě)之间。被一个质量超级巨(jù)大的天体遮挡，这个超大质量的东西的引力，会使身后更遥(yáo)远星系的光都发(fā)生了扭曲。这个(gè)现象就是引力(lì)透镜效应。这个巨(jù)大的(de)天体可(kě)能是超大质量的黑洞或(huò)者是暗物质。

所以当人(rén)们(men)对子弹(dàn)星系(xì)团观测的时候，发现它(tā)的大质量区(qū)域并不是在中间，而是在(zài)两侧(cè)。所(suǒ)以最(zuì)好的(de)解释(shì)方法就是(shì)当星(xīng)团发生全部的碰撞时，可被观(guān)测到(dào)的质量气体被卡在了中间，暗(àn)物质则(zé)直接通过(guò)了(le)这个区域，并在两边(biān)形成了引力透镜。对子弹(dàn)星系团的引力透镜研究也被认为是(shì)暗物质(zhì)存在的迄今(jīn)为(wèi)止最好的理论(lùn)证据。

除此之(zhī)外，还有来自宇宙当中(zhōng)最古老的光(guāng)。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万(wàn)年(nián)之后，可(kě)见光终于(yú)可(kě)以畅通无阻地穿越(yuè)在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些(xiē)光在宇宙空间背(bèi)景(jǐng)上留下了各(gè)相同性的微波辐射。其中红(hóng)色(sè)的部分表示温度较高的区域，蓝色则(zé)表示相对较冷的区域，但(dàn)实际上它们之(zhī)间的(de)温差(chà)只有万(wàn)分之一。

科(kē)学(xué)家(jiā)们通过对前(qián)景背景分离后的二值图像进行连通域提取和(hé)标(biāo)记之后发现，如果宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)没(méi)有暗(àn)物(wù)质，图形看起来不应该是(shì)这样的，而随着四大哲学流派有哪些 四大哲学流派是什么意思暗物质的增加，一(yī)些峰值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为(wèi)了匹(pǐ)配宇宙微波背景辐(fú)射的测量值，我们需要的(de)暗物质大约(yuē)是普通物质的5倍(bèi)。这(zhè)个数(shù)字(zì)与解释星系当中恒(héng)星运动所(suǒ)需要的(de)暗物质比例是一致的。这就(jiù)意味着(zhe)。

用了一个简单的理论框架(jià)，就(jiù)很好地解释了(le)很多不同的观测结果。而暗物质的本质就是宇宙当中存在(zài)着某(mǒu)种类型(xíng)的粒子，它(tā)们不参(cān)与任何其他(tā)的电磁作用(yòng)，只(zhǐ)通过引力来(lái)相互作用(yòng)。所以如果能够找到这种粒子的(de)存在(zài)，就相当(dāng)于找到了暗物质存(cún)在(zài)的实际证据。这(zhè)种(zhǒng)粒子到底(dǐ)是什么？科学家们(men)已经提出了数十种的假想目标，而要寻找这些不同的(de)目标粒子所需要的实验方式也不相同。在过(guò)去的几十年当(dāng)中(zhōng)，人类(lèi)为了(le)寻找这些看不见(jiàn)、摸(mō)不到，几乎不会与常规(guī)物(wù)质相(xiāng)互作用的(de)“暗(àn)物质”，科学家(jiā)们已经进行(xíng)了超过50次的实验，却没(méi)有任何实质(zhì)性的发现，除了一个(gè)地方，意大利的(de)格(gé)兰(lán)萨索山(shān)，隶属于阿尔卑斯山脉。

在(zài)山下(xià)1400米处(chù)的地下(xià)矿井当中(zhōng)，藏着地球(qiú)上最(zuì)大的地学实验室，这个实验(yàn)室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有一个三层(céng)楼高的探测器，一直致力于寻找暗物(wù)质粒(lì)子的(de)周期性震荡。

自(zì)1997年以来(lái)，这里的科(kē)学家(jiā)声称观测(cè)到了某种(zhǒng)信号。经过了(le)20多年(nián)的数据收(shōu)集，人们发现(xiàn)了一个有趣的事(shì)情(qíng)。探(tàn)测率会(huì)在每年的6月份达到峰值(zhí)，然后在11月(yuè)降到最低，而且在20年当中每(měi)年都是一样。一些科(kē)学家认为这可能是人类发现暗物质的第一个直接证据。

但是为什么暗物质会产(chǎn)生周期性的年度信(xìn)号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系正在(zài)以220公里(lǐ)/秒的速度围绕(rào)着银河系进行(xíng)移动，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意(yì)味着(zhe)我们也(yě)在(zài)以这样(yàng)的速度在穿越着暗(àn)物质流，这个过程(chéng)中会产(chǎn)生相(xiāng)应的振荡(dàng)，同时(shí)地球又(yòu)以30公里/秒的速度(dù)围(wéi)绕太阳(yáng)进行(xíng)旋转。所以有半年的时间，地(dì)球围(wéi)绕太阳的(de)方向与太阳环(huán)绕银河(hé)系的方向是(shì)一致的，而另外半年则(zé)与之相反。

而在6月(yuè)份的时候，地球与太阳(yáng)的方向正好达到完(wán)全一致，这是(shì)理论(lùn)上地球(qiú)穿越暗(àn)物质流最快的(de)时段。而在11月份，又恰好达(dá)到(dào)了(le)最慢(màn)值。尽管在实际(jì)的情况中，太阳系相(xiāng)对银河系的(de)平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影响这个(gè)理论的有效性。

因此科学家(jiā)认(rèn)为(wèi)这可以用来(lái)解(jiě)释，研究人员们所观测到(dào)的周期性(xìng)信号。当然也可能有(yǒu)其他(tā)的情况，造成这种年度周期信(xìn)号的(de)差异也(yě)可能是温度、湿(shī)度、土(tǔ)壤(rǎng)中的(de)水分、高山上(shàng)的积雪(xuě)，甚(shèn)至连意大利(lì)游客的(de)数量也(yě)符合这(zhè)个周期(qī)的规律。

所以，科学家们(men)又在南(nán)半(bàn)球建立了一个几乎相同的实验室，这里的季(jì)节与之前的实验室正好(hǎo)相反，而在这(zhè)里(lǐ)，地球穿过暗物质流的运(yùn)动特征和第一个实验(yàn)室是一样的。

因此，如果在(zài)这里可(kě)以得到相(xiāng)同(tóng)的(de)信(xìn)号(hào)，就(jiù)可(kě)以成(chéng)为暗(àn)物质所(suǒ)存在的非常有力(lì)的证据了。但是由于这个实验室刚刚建成不久，所以截(jié)至目前还无(wú)法提供(gōng)相应的数据支(zhī)持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一台新的望远镜(jìng)，这台太空望远镜叫做(zuò)“南希格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小(xiǎo)跟(gēn)哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它的宽视场仪(yí)器提供(gōng)的视野(yě)是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南希格雷(léi)斯罗曼(màn)太空望(wàng)远(yuǎn)镜其(qí)中一个关键(jiàn)的用(yòng)途就是(shì)探索暗物质背(bèi)后的奥(ào)秘，对(duì)于探测(cè)的结果，我们只能拭(shì)目(mù)以(yǐ)待了。费(fèi)米实验(yàn)室粒子天体物理中心的科学(xué)家丹琥珀和贾森斯特(tè)芬研(yán)究发现，如果暗物质存在，它们极有可能拥有另一种神(shén)秘(mì)的效应(yīng)，这种暗物质效(xiào)应，会支(zhī)持宇宙当中生命的诞生，或者说是生(shēng)命进化(huà)的一个(gè)重要因素。

如果这一(yī)理论得到进(jìn)一(yī)步的证实，那(nà)么遍布宇宙当中的暗物质(zhì)会(huì)不会(huì)意(yì)味着(zhe)人类并不(bù)孤(gū)单呢？或许在宇宙当中某个(gè)角落的行星上，暗物质正在通(tōng)过这(zhè)样的(de)效应创(chuàng)造生命(mìng)。当然，这些推论的大(dà)前提是要先找到暗物质存在的实际(jì)证据(jù)。那(nà)么(me)小伙伴们，你们(men)觉得暗物(wù)质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢(huān)请(qǐng)点赞，你的支持是我更新的(de)动力！

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