宇宙是“人为(wèi)制(zhì)造(zào)”的？为何会存在科(kē)学无法解(jiě)释的(de)“暗物质”？暗(àn)物质又究竟是什么？人类为了寻找暗物质存在的(de)证据，科学(xué)家们(men)在过去的几(jǐ)十年当中进行了(le)超过50次(cì)的长期实验，但(dàn)是却(què)没有发现(xiàn)任何的有效证据。除了一个地方(fāng)，在1687年出(chū)版的自(zì)然哲学数学原理一书中，埃萨克(kè)牛顿发表了万(wàn)有引力定律，它揭示了宇宙中天体运动的规律(lǜ)。往后的几百年来，当天文(wén)学(xué)家们发现某些(xiē)天(tiān)体运行轨道出现异常，不(bù)符(fú)合万有引力定律(lǜ)的时(shí)候，他们就会知道，周(zhōu)围一(yī)定有未(wèi)知的(de)天(tiān)体通过引(yǐn)力在摄动它的轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶就通过天王(wáng)星运行轨道(dào)的(de)异常(cháng)，推(tuī)算并且发现了海王星的(de)存在。另(lìng)外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发现(xiàn)都是应用万有引力定律所取得重大(dà)天文成(chéng)就的例子。但是这(zhè)些发(fā)现都是(shì)在恒(héng)星系(xì)统的(de)尺(chǐ)度(dù)当(dāng)中，可当我们上(shàng)升(shēng)到(dào)星(xīng)系或者是星团的尺度(dù)，事情(qíng)就(jiù)开始变得诡异了(le)。

1933年，瑞士的物理学家(jiā)弗里茨(cí)兹威基正(zhèng)在研究和测量后(hòu)发星系团的质量。这是(shì)一个(gè)由数千个星系所组成(chéng)的巨大星系团，这些(xiē)星系被引(yǐn)力束缚(fù)在一(yī)起。测量星系团的质(zhì)量一般会使用(yòng)到两种(zhǒng)方法(fǎ)，当两种方法结果一致，就可以确定其质量的范围(wéi)。

第(dì)一种是获得其"光(guāng)度学的质(zhì)量"，需要的数据是测量各个星系的(de)光度。

第(dì)二种是(shì)动(dòng)力(lì)学(xué)质(zhì)量的计(jì)算，是利用光谱红移测(cè)量星(xīng)系团中的各(gè)个星系相对于星(xīng)系团的运(yùn)动速(sù)度。当测量结(jié)果出来之(zhī)后，兹威(wēi)基彻底懵了(le)，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发(fā)座(zuò)星系团有99%的质量消失了(le)，或者说这99%的质量并不以(yǐ)可见(jiàn)光的形式所存在(zài)，我们无法看到。最诡(guǐ)异的(de)是，在(zài)测量速(sù)度的过程(chéng)中，兹威基发现(xiàn)星系(xì)团中(zhōng)很(hěn)多星系的速度比理论(lùn)上要快(kuài)得多，按照牛顿的运动(dòng)学定律，仅靠这些(xiē)可见星(xīng)系的(de)质(zhì)量所(suǒ)产生的引力(lì)是无法将它们束缚在星系(xì)团内的，它们早就应该被抛(pāo)出星系团之外了，除非(fēi)有一种神秘的力量在起作用，这(zhè)种力量来源于某种(zhǒng)隐形的(de)物质。

据此，兹(zī)维基(jī)提出(chū)了这样部(bù)分不可见的(de)暗(àn)质(zhì)，它(tā)不发散光、吸光(guāng)、反(fǎn)射(shè)光，但是它(tā)们却占据着宇宙中(zhōng)绝大部(bù)分的质(zhì)量。只是当时的(de)人(rén)们对这(zhè)样(yàng)的一(yī)种说(shuō)法不屑(xiè)一顾。

直到(dào)40年之(zhī)后，“暗物质(zhì)”这(zhè)个词才再一次出现。天文学家维(wéi)拉鲁宾和(hé)肯特福特(tè)在观测仙女座(zuò)星系中的(de)恒星运动。理论(lùn)上来说，距离中心越远的恒星在(zài)其轨道上的(de)运行(xíng)速度就会(huì)越(yuè)慢。但是他们观测的结果(guǒ)却让人感到不(bù)可思议。

随着与中心距离的增加(jiā)，恒(héng)星的旋转速度几乎保持不变。可是根据(jù)牛(niú)顿的万有引力定律，在星系当中如果没有足够(gòu)大(dà)的(de)质量来吸引它(tā)们，这些外(wài)围的恒星早就被甩到宇宙(zhòu)当(dāng)中了。基于这种现象，科(kē)学家们会使用(yòng)一种相对标准的方法来解释暗物质的存在(zài)，这种(zhǒng)方法就是(shì)测量星系当(dāng)中气体在(zài)X轴上距离星系中(zhōng)心的距离，以及在Y轴(zhóu)上(shàng)气体的旋转速(sù)度。如果出现(xiàn)异常的(de)结(jié)果，就(jiù)认为是由暗物质的力(lì)量(liàng)进入其中。

于(yú)是(shì)科学家们通过射电望远镜(jìng)测量了距离星(xīng)系中(zhōng)心更远(yuǎn)距离的氢元素，发现(xiàn)它们的旋转(zhuǎn)速度并不符合(hé)牛顿的力学定(dìng)律(lǜ)。我(wǒ)们的(de)太阳系(xì)也不例(lì)外，太阳系位于银河系的第三悬臂之(zhī)上，距离银河(hé)系(xì)中心(xīn)2.6万(wàn)光(guāng)年，根据(jù)万(wàn)有引力定律进(jìn)行计(jì)算，太阳系(xì)的运行速度(dù)应该是160千(qiān)米/秒，但实际上，太阳(yáng)系正在以220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这个实际速度远远大于理论速度，那么产生以(yǐ)上这种向心加速度的原因很可(kě)能就是存在(zài)着一种我们(men)看不到的物质，是这些暗物(wù)质的(de)引力效应(yīng)将(jiāng)星(xīng)系聚集在了一起。

也是(shì)从这时开始，越来越多的研究人员开始相信暗物(wù)质的存(cún)在。科(kē)学家根据星系外(wài)恒星轨道的速度，估算在星(xīng)系当(dāng)中暗物质的质量占(zhàn)整个星系质量的85%。但是(shì)，暗(àn)物质并不是唯一(yī)可以解释这(zhè)个现(xiàn)象的原因。在一项新(xīn)的(de)研究(jiū)当中，科学家们发现(xiàn)，几乎(hū)没有引(yǐn)力效应(yīng)的(de)遥远恒星之间，也会出现(xiàn)速度上的微小差异。另外(wài)，天文(wén)学(xué)家还发现了一个(gè)反常的(de)星(xīng)系，叫(jiào)做Agc114905。这(zhè)个星系距离(lí)地球大约2.5亿光(guāng)年，大(dà)小和银河(hé)系不多，但是星(xīng)系当中(zhōng)存在的恒星数量却只有银(yín)河系的千分之一。

所(suǒ)以在理论上，该(gāi)星(xīng)系(xì)必(bì)须存在暗物质，否(fǒu)则就(jiù)会(huì)分崩离析。但是科学家们使(shǐ)用(yòng)最先进的(de)望远镜(jìng)对其进(jìn)行了40个小时的详细测量之后，发现星系中的恒星运(yùn)动(dòng)是(shì)可以用正常的物质和力学定律来解释的。那(nà)么又有人(rén)提出，也许该星(xīng)系的暗物质，已经被附近的另一(yī)个(gè)大星系剥离了(le)。奇怪的是(shì)，它的附近(jìn)没有任何(hé)星系(xì)存在。造成这些现(xiàn)象的除(chú)了暗(àn)物(wù)质的假(jiǎ)说之外，另一(yī)种可能(néng)就(jiù)是(shì)人类对引(yǐn)力(lì)的理解还(hái)不够全面(miàn)，引力(lì)很(hěn)可能在不同尺度(dù)空间中的工(gōng)作(zuò)方(fāng)式是不同(tóng)的，这意味着在(zài)行星系尺度中的天体会沿着它们的(de)轨道，按照我们所理解的方(fāng)式运动。但是上升到星系和星团的尺度(dù)，引力(lì)之间的相互作(zuò)用则是(shì)不同的方式。对于在(zài)星系团之间(jiān)的相互(hù)作用(yòng)，科学(xué)家还引入了外(wài)部场效应(yīng)的(de)概念，指的是(shì)在数百万光(guāng)年(nián)的规模上，巨大(dà)的(de)质量(liàng)之间会(huì)产生对彼此特殊的效(xiào)果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙(méng)德(dé)理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论成立，这意(yì)味着(zhe)我们需要对(duì)现(xiàn)在的物理定律进行(xíng)修正，这些发现也让很多人认为暗物质假(jiǎ)说理论就此终结。但是在宇宙当中(zhōng)还有关于暗物质存在的(de)其(qí)他的理论证(zhèng)据，这些理(lǐ)论证据是(shì)蒙德理论所(suǒ)没法解释的“引(yǐn)力透镜”。

径向(xiàng)距离为37亿光年的子弹星系团，由两(liǎng)个碰撞的(de)星系团所组成，类似(shì)这样的星团(tuán)，它(tā)们大部(bù)分的普通(tōng)质量(liàng)都在(zài)星(xīng)系的气体当中(zhōng)。当星团(tuán)以1000万公里/小时发生碰撞(zhuàng)的(de)时(shí)候，星际气体的相互作用就会导致温(wēn)度的(de)急剧升高，速度大幅(fú)降低。所以(yǐ)在理论上，在碰撞之后(hòu)，子弹星系团大部分的质量将位(wèi)于所有这(zhè)些气体所在的中间区域。那么我(wǒ)们(men)通过什么来(lái)验证它的(de)质量区域到(dào)底是不是集中在中间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太空望远镜传(chuán)回了宇宙当中第一张全彩的高清照片，在照(zhào)片中我们可以明显地看到很多星系似(shì)乎被拉伸产生(shēng)了(le)巨大的(de)形变。其(qí)实(shí)这些星系(xì)本(běn)身并不是真的被扭曲了(le)，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而是这样极遥远的天体(tǐ)和我们(men)地球上(shàng)的观测者之间。被一个(gè)质(zhì)量超级巨(jù)大的(de)天体遮挡，这个超(chāo)大质量的东(dōng)西(xī)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)现象就是引力透镜(jìng)效应。这(zhè)个巨大的(de)天体(tǐ)可(kě)能是超大质量的黑洞或者是暗(àn)物质。

所以(yǐ)当人(rén)们对(duì)子弹星(xīng)系团观测的(de)时(shí)候(hòu)，发现它的(de)大质(zhì)量区域并不是在(zài)中(zhōng)间，而是在(zài)两侧。所以最好的解释方法就是当星团发生全部的(de)碰撞时，可被观测到的质量(liàng)气体被卡在了中间，暗四大哲学流派有哪些 四大哲学流派是什么意思物质则(zé)直接通过(guò)了这个区域，并在两边形成了(le)引(yǐn)力透镜。对子弹星系团的引(yǐn)力透镜研究也被认为(wèi)是暗物质存在的迄(qì)今(jīn)为止(zhǐ)最好的理论证据(jù)。

除此之外(wài)，还有来(lái)自宇(yǔ)宙当中最古老的(de)光。从宇(yǔ)宙大(dà)爆炸(zhà)开始，38万年之后(hòu)，可见(jiàn)光(guāng)终于可以畅(chàng)通无阻地穿越(yuè)在宇(yǔ)宙当中了。经过了(le)130多亿年之后，这(zhè)些光在宇宙空间背景上留下了各相同性的微波辐射。其(qí)中红(hóng)色的部分表示温度(dù)较高的区域(yù)，蓝色则表示相对较冷的区域，但(dàn)实际上它们之间(jiān)的温差只有万(wàn)分(fēn)之一。

科学家们通过对前(qián)景背(bèi)景分离后的二(èr)值图(tú)像进行连(lián)通(tōng)域提取(qǔ)和标记之后发(fā)现，如(rú)果(guǒ)宇(yǔ)宙当中(zhōng)没有暗物质，图形看起来不(bù)应该(gāi)四大哲学流派有哪些 四大哲学流派是什么意思是这样的，而随着暗物(wù)质的(de)增加，一(yī)些峰(fēng)值的幅度会减小，才变得(dé)看起(qǐ)来“和(hé)谐”。为了匹配(pèi)宇宙微波(bō)背景辐射的测(cè)量值(zhí)，我们需要(yào)的暗(àn)物质大约(yuē)是普通物质的5倍。这个数字与解(jiě)释星系当中恒星运动所需要(yào)的暗物质比(bǐ)例是一致的。这就意(yì)味着。

用了一个简单(dān)的(de)理论框架，就很(hěn)好地解释了(le)很多不同的观测结果。而暗物(wù)质的本质就是宇宙当中存在(zài)着某种(zhǒng)类型的粒子，它们(men)不参与任何其(qí)他的电磁(cí)作用，只通过引力(lì)来(lái)相(xiāng)互作用。所以如果能够找到这(zhè)种粒(lì)子的存在，就(jiù)相(xiāng)当于找(zhǎo)到了暗物质存在(zài)的实际证(zhèng)据。这(zhè)种粒(lì)子到底是(shì)什么？科学家们已经(jīng)提出了数(shù)十(shí)种的假想(xiǎng)目标，而(ér)要(yào)寻(xún)找这些不同的目标粒子(zi)所需要(yào)的实验(yàn)方(fāng)式(shì)也不相同。在过(guò)去的几十年(nián)当(dāng)中，人类为了寻(xún)找这些看不见、摸不到(dào)，几乎不会与常规物质相互作用的“暗物(wù)质”，科学家们已(yǐ)经进行了超过(guò)50次的实验，却(què)没(méi)有任何(hé)实质性的发现，除了一个地方(fāng)，意大利(lì)的格兰萨索山，隶(lì)属于(yú)阿(ā)尔(ěr)卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最大的地学实(shí)验(yàn)室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼高的探(tàn)测器，一直(zhí)致(zhì)力于寻找(zhǎo)暗(àn)物质粒子(zi)的周期(qī)性震荡。

自1997年以来(lái)，这(zhè)里的科学家声(shēng)称观测到了某(mǒu)种信号。经过了20多年(nián)的数据收(shōu)集，人们(men)发现了一个有(yǒu)趣的事情(qíng)。探测率会(huì)在(zài)每年的6月份达到(dào)峰值，然后(hòu)在11月降到最低，而且(qiě)在20年当(dāng)中每年(nián)都是一样。一(yī)些科学家认为这(zhè)可能是人(rén)类发现暗物(wù)质的第(dì)一个直接证据。

但(dàn)是(shì)为(wèi)什么暗物质会(huì)产生周期性的年度信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系正在以220公里/秒(miǎo)的速(sù)度(dù)围绕着银河系(xì)进行(xíng)移动，那(nà)么如果(guǒ)暗物质存在宇宙当中，这(zhè)意味着我们也在以(yǐ)这样的速(sù)度在穿越着暗物(wù)质流(liú)，这个过(guò)程(chéng)中会产生(shēng)相应的振荡(dàng)，同时(shí)地球又以30公里/秒的速(sù)度围绕太阳(yáng)进行旋(xuán)转。所以有半年(nián)的时间(jiān)，地(dì)球(qiú)围绕太(tài)阳的方向(xiàng)与太阳环绕银(yín)河系的方向是一(yī)致的(de)，而另外半年则与之相反。

而在6月(yuè)份的时候，地球与太(tài)阳(yáng)的(de)方向(xiàng)正(zhèng)好(hǎo)达(dá)到完全(quán)一致，这是理论上地球(qiú)穿越暗物质流最(zuì)快的时段(duàn)。而在(zài)11月份，又恰好(hǎo)达到了最慢值。尽管在实(shí)际(jì)的情况(kuàng)中(zhōng)，太(tài)阳系(xì)相对银河(hé)系的平面呈现(xiàn)了60度(dù)的倾(qīng)斜(xié)，但是这并不影响这(zhè)个理(lǐ)论的(de)有效性。

因(yīn)此科(kē)学家认为这(zhè)可以(yǐ)用来解释(shì)，研(yán)究(jiū)人员们所观测到的(de)周期性信(xìn)号(hào)。当然也(yě)可(kě)能有其他的情况(kuàng)，造成(chéng)这种年度(dù)周(zhōu)期信(xìn)号的(de)差异也可(kě)能是温(wēn)度、湿度、土壤中的水分(fēn)、高山上(shàng)的积雪，甚(shèn)至(zhì)连意大利游客的(de)数(shù)量也(yě)符(fú)合这个周(zhōu)期的规(guī)律。

所以(yǐ)，科学(xué)家们又在(zài)南半(bàn)球(qiú)建立了(le)一个几乎相同的实(shí)验室，这里的(de)季(jì)节与(yǔ)之前的实验室正好相反，而(ér)在这里，地球穿过(guò)暗(àn)物质流的(de)运动特征和第一个实验室是一样的。

因此，如果在这里可以(yǐ)得到相(xiāng)同(tóng)的信号，就可(kě)以成为暗(àn)物质所存在的非常有(yǒu)力(lì)的证(zhèng)据了。但是由于这个实验室刚刚建成不久，所以(yǐ)截至目前还无法提供相(xiāng)应(yīng)的数(shù)据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射一(yī)台新的望远镜，这台太(tài)空(kōng)望远镜(jìng)叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大(dà)小跟哈勃望(wàng)远镜相同，但它(tā)的宽视场仪(yí)器(qì)提供的(de)视(shì)野是哈勃红外仪器的(de)100倍。南希格雷斯罗曼(màn)太空望远镜其中一个关键的用途就是探(tàn)索暗物质(zhì)背后(hòu)的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目(mù)以待了。费米实验室粒子天体物理中心的科(kē)学家丹琥珀和(hé)贾森斯(sī)特芬研究发现，如果暗物质存在(zài)，它们极有可能拥(yōng)有另一(yī)种神(shén)秘(mì)的效应，这种(zhǒng)暗(àn)物(wù)质效应，会支持宇宙当中生命的诞(dàn)生(shēng)，或者(zhě)说是生(shēng)命(mìng)进(jìn)化(huà)的一(yī)个重要因(yīn)素。

如果这一理论(lùn)得(dé)到(dào)进一(yī)步的证实，那么遍布宇宙(zhòu)当中的暗(àn)物(wù)质会不会意(yì)味着(zhe)人类并(bìng)不孤单呢？或许在宇宙当中某(mǒu)个(gè)角落的行(xíng)星上，暗物质正在通过这样的(de)效应创造生命。当(dāng)然，这些推论的大前提(tí)是(shì)要先(xiān)找到暗物质存在的实际证据。那么小伙伴(bàn)们，你们觉得暗物质(zhì)到(dào)底(dǐ)存(cún)不存(cún)在呢？喜欢(huān)请点赞，你的支持是我更(gèng)新的(de)动力！

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