宇宙是“人(rén)为制造”的？为何(hé)会存(cún)在(zài)科(kē)学(xué)无法解释的“暗物质(zhì)”？暗物(wù)质(zhì)又究(jiū)竟是什么(me)？人类为了(le)寻找暗物(wù)质(zhì)存(cún)在(zài)的(de)证据，科学(xué)家们在过(guò)去的几十年当中进行了(le)超(chāo)过50次的(de)长期(qī)实验(yàn)，但是(shì)却没(méi)有(yǒu)发现任何的有效证(zhèng)据。除了(le)一个(gè)地方(fāng)，在1687年出(chū)版的自(zì)然(rán)哲(zhé)学数学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律(lǜ)，它揭示了(le)宇(yǔ)宙中天(tiān)体运动(dòng)的规律。往(wǎng)后的几百年来，当天(tiān)文(wén)学家(jiā)们发现某些天体运行轨道出现(xiàn)异常(cháng)，不符合万有引力定律(lǜ)的(de)时候(hòu)，他(tā)们就会知(zhī)道，周围(wéi)一定有未(wèi)知的天体通过引力在摄动它的轨(guǐ)道(dào)。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶就通过天王星运(yùn)行轨道(dào)的异常，推算并且发现了海王星的存在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王星的发现都是(shì)应用万有引力定(dìng)律(lǜ)所取得(dé)重(zhòng)大(dà)天文成就的(de)例(lì)子。但是这些发现都是(shì)在恒星系统的尺度当中，可当(dāng)我们上(shàng)升到星系(xì)或(huò)者(zhě)是星团的尺(chǐ)度，事(shì)情就(jiù)开始变得(dé)诡异了(le)。

1933年，瑞士的物理学家(jiā)弗(fú)里茨兹威基正在研究(jiū)和测量后(hòu)发星系团的(de)质量。这是一(yī)个由数千(qiān)个(gè)星(xīng)系所组成的巨(jù)大星(xīng)系(xì)团，这些星(xīng)系被引力束缚在(zài)一起。测量星(xīng)系(xì)团的质量一(yī)般会使用到两种方法，当两种方法结果(guǒ)一致(zhì)，就可以确定其(qí)质量的(de)范围。

第(dì)一种是获(huò)得其(qí)"光度学的质量"，需要的数据(jù)是(shì)测(cè)量(liàng)各个星系的光度。

第二种是(shì)动力(lì)学(xué)质(zhì)量(liàng)的计算，是利用光谱红移(yí)测量星系团(tuán)中的各个(gè)星系相对(duì)于星(xīng)系团的运动速度。当(dāng)测量结果出来之(zhī)后，兹(zī)威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度(dù)学(xué)质量”的(de)400倍。这(zhè)意味着，后发座星系(xì)团有99%的质量(liàng)消失(shī)了，或者说这99%的(de)质(zhì)量并不以可见(jiàn)光(guāng)的形式所存在(zài)，我们无(wú)法看到。最诡异的(de)是，在测(cè)量速度的过程中，兹威基发现星系团中很多星系(xì)的速度比理(lǐ)论上(shàng)要快得(dé)多，按照(zhào)牛(niú)顿的(de)运动学(xué)定律(lǜ)，仅靠这(zhè)些可见星(xīng)系的质(zhì)量所(suǒ)产(chǎn)生的(de)引力是(shì)无法将它们束缚(fù)在星系团内的，它们早就应(yīng)该被(bèi)抛(pāo)出星(xīng)系团之外(wài)了，除非(fēi)有一种(zhǒng)神秘的力量在起(qǐ)作用，这种力量来源于(yú)某种隐形的物质。

据此，兹维基提(tí)出了这样(yàng)部(bù)分不可(kě)见的暗质，它(tā)不发散光、吸光、反射光，但是(shì)它们(men)却占据着(zhe)宇宙中绝大部分的质(zhì)量。只(zhǐ)是当时的人们对(duì)这样的一种说(shuō)法不屑一(yī)顾(gù)。

直到40年之后，“暗物质”这个词才(cái)再一(yī)次出现。天文学(xué)家维(wéi)拉(lā)鲁宾和肯特福特在观测仙(xiān)女座星系中(zhōng)的恒星运动(dòng)。理论上(shàng)来(lái)说，距离(lí)中心越远的恒星在(zài)其轨(guǐ)道上的运(yùn)行速度就会越慢。但是他(tā)们观测的(de)结果却让人(rén)感(gǎn)到不可(kě)思议。

随着与中(zhōng)心距离的增加(jiā)，恒星的旋转速度几(jǐ)乎保持不变。可是根据牛(niú)顿的万有引力定(dìng)律，在星(xīng)系(xì)当中如果(guǒ)没有足够大的质(zhì)量来(lái)吸引(yǐn)它们，这(zhè)些外围(wéi)的(de)恒星早(zǎo)就被甩(shuǎi)到宇宙当中了(le)。基于这种现象，科学家们会使(shǐ)用一种相对(duì)标(biāo)准(zhǔn)的方(fāng)法来(lái)解释暗物质的存(cún)在(zài)，这种方法就是测(cè)量(liàng)星(xīng)系当中气体在X轴上距离星系中心的距离，以(yǐ)及(jí)在Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速度。如(rú)果出现(xiàn)异常的结果，就认为(wèi)是(shì)由暗物质的(de)力(lì)量进入其中。

于(yú)是科学家们通过(guò)射(shè)电望远镜测(cè)量了距(jù)离(lí)星系中心更远距离的(de)氢元素(sù)，发现它们(men)的旋转(zhuǎn)速度并(bìng)不符合牛顿的力学定律。我们的太(tài)阳(yáng)系也不例外，太阳系(xì)位于银河系(bjd娃娃是用什么做的 bjd娃娃可以一起睡吗xì)的第三悬臂之上(shàng)，距离(lí)银河系中心2.6万光年(nián)，根据(jù)万有引(yǐn)力定(dìng)律(lǜ)进行(xíng)计算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但(dàn)实(shí)际(jì)上(shàng)，太(tài)阳系(xì)正在以220千米/秒的速度围绕银河系(xì)旋转(zhuǎn)，这(zhè)个实际(jì)速度远(yuǎn)远大(dà)于(yú)理论速(sù)度(dù)，那么产生以(yǐ)上这(zhè)种向(xiàng)心加速度的原(yuán)因很可能就(jiù)是存在着一(yī)种我们看不到的物质，是这些暗物(wù)质的引(yǐn)力效应(yīng)将星系聚(jù)集在了一起。

也是从这时(shí)开始(shǐ)，越来越多的(de)研究人员开始相(xiāng)信暗物质的存在。科学(xué)家根据星系外恒星(xīng)轨道的速度(dù)，估(gū)算(suàn)在(zài)星系当中暗物质的质量占(zhàn)整个星系质量的85%。但(dàn)是，暗物(wù)质并不是(shì)唯一可以解释这个(gè)现象(xiàng)的(de)原(yuán)因。在(zài)一项新的研究当(dāng)中(zhōng)，科(kē)学家(jiā)们发现，几乎没有引力效应(yīng)的遥(yáo)远(yuǎn)恒(héng)星之间，也(yě)会出现速度上的微(wēi)小(xiǎo)差(chà)异。另(lìng)外，天文学家(jiā)还发现(xiàn)了一个(gè)反常的星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距(jù)离地球大约2.5亿光年(nián)，大小和银河(hé)系(xì)不多，但(dàn)是(shì)星系当(dāng)中存在的恒星数量却(què)只有银河系的千分之(zhī)一。

所以在理论上，该星系必须存在(zài)暗物质，否则就(jiù)会分崩离(lí)析。但是科学家(jiā)们使用最先进的望(wàng)远镜对其进(jìn)行了(le)40个小时的详细测量之后，发现星系中的恒星运动是可以用正常的物(wù)质和(hé)力(lì)学(xué)定(dìng)律来解释(shì)的。那么又有人(rén)提出，也许该(gāi)星系的暗物质(zhì)，已经被附近(jìn)的另(lìng)一个大星系剥离(lí)了。奇怪(guài)的是，它的附近没有任何星系(xì)存在。造成这些现(xiàn)象(xiàng)的除了暗物质的假(jiǎ)说之外，另一种可能(néng)就是人类(lèi)对引力的理解还(hái)不够全面，引(yǐn)力(lì)很可能在不同尺度(dù)空(kōng)间中的工(gōng)作方式是不同的，这(zhè)意味着(zhe)在行星系尺度中(zhōng)的天体(tǐ)会沿着它们的轨道，按照(zhào)我们所理解的方式运动。但是上升(shēng)到星系和星(xīng)团的尺度，引力之间的相互作用则(zé)是不同(tóng)的方式。对(duì)于在(zài)星系团之(zhī)间(jiān)的相(xiāng)互作(zuò)用，科学家还(hái)引(yǐn)入了(le)外部场效应的概(gài)念，指的是在数百万光年的规模(mó)上，巨大的质量之间会产生(shēng)对(duì)彼此特殊的效果(guǒ)，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立(lì)，这意味着(zhe)我(wǒ)们需要(yào)对现在的物理定律进行修正(zhèng)，这些发(fā)现(xiàn)也让(ràng)很多人认为暗物质假说理论就(jiù)此终结。但是在宇宙当中(zhōng)还有关于(yú)暗物质存在的其他的理论证(zhèng)据，这(zhè)些理论证据是蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年的子弹(dàn)星系团，由两个碰撞的星系团所组成，类似(shì)这样(yàng)的星团，它们大(dà)部分(fēn)的普通质量都在星系(xì)的气体(tǐ)当(dāng)中。当星(xīng)团以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞的时候，星(xīng)际气体的(de)相互(hù)作(zuò)用就会导致温(wēn)度的(de)急剧升高，速度(dù)大幅降低。所(suǒ)以在理论上，在碰撞之后，子弹(dàn)星系(xì)团大部分的质(zhì)量将(jiāng)位于所(suǒ)有这(zhè)些(xiē)气体所在(zài)的中间区(qū)域。那么我(wǒ)们(men)通过什么来验证(zhèng)它的质量区域到底是不是集中在(zài)中间呢(ne)？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空望远镜(jìng)传(chuán)回了宇宙当中第(dì)一张全彩的高清照片，在(zài)照片中我们(men)可以明显地看(kàn)到很多(duō)星系似乎(hū)被拉(lā)伸产生了巨大(dà)的形变。其实(shí)这些(xiē)星系本身(shēn)并不(bù)是真的被(bèi)扭(niǔ)曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而是这(zhè)样极遥远的天体和我(wǒ)们地球上(shàng)的观测(cè)者之间。被(bèi)一个质量超级巨大的天(tiān)体遮(zhē)挡，这个超大质量的东西的引力(lì)，会使身后更遥远星系(xì)的光都(dōu)发生了扭曲。这个(gè)现(xiàn)象就是引力透镜效应。这个巨大(dà)的天体可(kě)能是超大质量的黑(hēi)洞或者是暗物质。

所以当人们对子(zi)弹星系(xì)团观(guān)测(cè)的时候，发现它的大质量区域并不是(shì)在中间(jiān)，而是在两侧(cè)。所(suǒ)以最好的解释方法(fǎ)就是当星团发生全部的碰撞时，可被观测到(dào)的质(zhì)量气体(tǐ)被(bèi)卡在了中间，暗物质则直接通过(guò)了(le)这个区域(yù)，并在(zài)两边形成了引力透镜(jìng)。对子弹星系团的引力透镜研究也被认(rèn)为是(shì)暗物质存在的(de)迄今(jīn)为止最(zuì)好的理论证据。

除此之(zhī)外，还有来自宇宙当中(zhōng)最(zuì)古老的光。从(cóng)宇宙大(dà)爆(bào)炸开始，38万年之(zhī)后，可见光(guāng)终于可以(yǐ)畅通无阻地(dì)穿(chuān)越在宇宙当中了。经过了130多亿年(nián)之后(hòu)，这些光(guāng)在宇宙空间背景上(shàng)留(liú)下了各相同性的微(wēi)波辐射。其中红(hóng)色(sè)的部分表示(shì)温度较高的(de)区域，蓝色(sè)则表示相对较冷的区域(yù)，但实际(jì)上它们(men)之间的温(wēn)差只有万分之一。

科学家们通过(guò)对(duì)前景(jǐng)背景分(fēn)离后(hòu)的二值图像进行连(lián)通域提取和(hé)标(biāo)记之(zhī)后发现，如果宇宙当中没有暗(àn)物(wù)质，图形看起来(lái)不应该是(shì)这样的(de)，而随着(zhe)暗物质的增加，一些(xiē)峰值的(de)幅度会(huì)减(jiǎn)小，才变得(dé)看(kàn)起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微波背(bèi)景辐射的测量值，我们需(xū)要的(de)暗(àn)物质大约是普通物(wù)质的5倍。这个数字与解释星系(xì)当中恒星运动所需要的(de)暗物质比(bǐ)例是一致(zhì)的。这就意味(wèi)着。

用了一个简单(dān)的理(lǐ)论框架，就很好地(dì)解释(shì)了很多不同的(de)观测结果。而暗物质的本质就(jiù)是宇(yǔ)宙当中(zhōng)存(cún)在着某种(zhǒng)类型的粒子，它们不参与任何(hé)其他的电磁作用，只通过引力来相互作(zuò)用。所以如果能够找到这(zhè)种粒子(zbjd娃娃是用什么做的 bjd娃娃可以一起睡吗i)的存在(zài)，就相当于找到了暗物质存在的实际证据。这种粒子到底是什么(me)？科学(xué)家(jiā)们已经(jīng)提出了数十种的假(jiǎ)想目标(biāo)，而要寻(xún)找(zhǎo)这些(xiē)不同的(de)目(mù)标粒子所需要的实验方式也(yě)不相同(tóng)。在过去的几(jǐ)十年(nián)当(dāng)中(zhōng)，人类(lèi)为了寻找(zhǎo)这些看不见、摸不到，几乎不会与常规物质相(xiāng)互作用的“暗物质”，科学家们已(yǐ)经(jīng)进行(xíng)了超过50次的实验(yàn)，却没有任何实(shí)质性的发现，除了一个(gè)地方，意大利的(de)格(gé)兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处的地下矿(kuàng)井当中，藏着地(dì)球上最大的地(dì)学实验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼高(gāo)的探测器，一直致力(lì)于寻(xún)找暗物质(zhì)粒子的(de)周期性震(zhèn)荡(dàng)。

自1997年以来(lái)，这里(lǐ)的(de)科学(xué)家声称观测到了某种信号(hào)。经过了20多(duō)年的数据(jù)收集，人们发现了一个有趣的事情。探测率会在(zài)每(měi)年的6月份达(dá)到峰(fēng)值(zhí)，然后(hòu)在11月降到最低，而且在20年当中每年都(dōu)是一样。一些科学(xué)家认为(wèi)这可能是人(rén)类(lèi)发现暗物质(zhì)的第(dì)一个直接(jiē)证据(jù)。

但是为什(shén)么暗物(wù)质会产生周(zhōu)期性的(de)年(nián)度信号呢(ne)？刚才我(wǒ)们讲了太(tài)阳系(xì)正(zhèng)在(zài)以220公里/秒的速度围绕着银河系进行移(yí)动，那么如果暗(àn)物质存(cún)在宇宙当中，这(zhè)意味着我们也在以这样的速(sù)度(dù)在穿越着暗物质流，这个过程(chéng)中会产生相应(yīng)的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围(wéi)绕(rào)太阳进(jìn)行旋转。所以(yǐ)有半年(nián)的时间，地球围绕(rào)太阳的(de)方向与太阳环绕银河系的方向是一致(zhì)的，而另外半(bàn)年则与(yǔ)之(zhī)相反。

而在6月份的时候，地球与太阳的方(fāng)向正好达到完全(quán)一(yī)致，这是(shì)理论上地球穿越暗物(wù)质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到了(le)最慢值。尽管(guǎn)在实际的情况中，太(tài)阳系相(xiāng)对银河系的(de)平面呈现了60度的倾斜(xié)，但是这并不影(yǐng)响这个理论的有效性。

因此科(kē)学家认为这可以用来解(jiě)释(shì)，研究人(rén)员们(men)所观(guān)测到(dào)的周期性信号(hào)。当然(rán)也可能有其他的(de)情况，造成这种年度周(zhōu)期信号的差异也(yě)可(kě)能是温度、湿度、土壤中的水(shuǐ)分、高山上的(de)积(jī)雪，甚至连意大利游(yóu)客的数量(liàng)也(yě)符合这个(gè)周期的规律。

所(suǒ)以，科(kē)学家(jiā)们又在南半(bàn)球(qiú)建立(lì)了一个几乎相同的实验室(shì)，这里的季节与之前的实(shí)验室(shì)正(zhèng)好相反，而(ér)在这里，地球穿过暗物质流的运动(dòng)特征和第一个实验(yàn)室是一样的。

因此，如果(guǒ)在这里可以得到相同的信(xìn)号，就可以(yǐ)成为暗(àn)物质所存在(zài)的非常(cháng)有力(lì)的(de)证据(jù)了。但是由于(yú)这个实验室刚刚建成不(bù)久(jiǔ)，所以截(jié)至目前还(hái)无法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这(zhè)台(tái)太(tài)空望远镜叫做“南希格雷斯(sī)罗(luó)曼”，它的主(zhǔ)镜(jìng)大小(xiǎo)跟哈勃望远镜相同(tóng)，但它的宽(kuān)视场(chǎng)仪器(qì)提供的视野(yě)是(shì)哈勃红(hóng)外(wài)仪器的(de)100倍(bèi)。南希格(gé)雷斯罗曼(màn)太空望远镜其中一个关键的用途就是探索暗(àn)物(wù)质(zhì)背(bèi)后的奥秘(mì)，对于探测(cè)的结(jié)果，我(wǒ)们只能(néng)拭目以待了(le)。费米实验室(shì)粒子天体物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗物质存在，它们(men)极有(yǒu)可能拥有另一(yī)种神秘的效应(yīng)，这种(zhǒng)暗物质效应，会支持(chí)宇宙当中生命(mìng)的(de)诞生，或者说是生(shēng)命进化(huà)的一(yī)个重要因素。

如果这一理论(lùn)得到进(jìn)一步(bù)的证实(shí)，那么遍布宇宙当中的(de)暗物质会不会意味(wèi)着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中某个角(jiǎo)落的行(xíng)星上(shàng)，暗物质正在通(tōng)过(guò)这样的(de)效应创造(zào)生命。当然，这些推论的大(dà)前提是(shì)要先找到(dào)暗物质存在(zài)的实际证(zhèng)据。那么小伙(huǒ)伴们(men)，你们觉得暗物质到(dào)底存(cún)不存在(zài)呢(ne)？喜欢请点赞(zàn)，你的支持是我(wǒ)更新的动力！

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