宇宙是(shì)“人为制造”的？为何会存在(zài)科学无法解释的“暗物质”？暗物(wù)质又究竟是什么(me)？人类为了寻(xún)找暗物(wù)质存在的证(zhèng)据，科学家们在过去的几十年当中(zhōng)进行了(le)超过50次的长(zhǎng)期(qī)实(shí)验，但是(shì)却没有发(fā)现任何(hé)的有(yǒu)效证据。除了一个地方(fāng)，在(zài)1687年出版(bǎn)的(de)自然哲学数学原理一书(shū)中，埃萨(sà)克牛顿(dùn)发表(biǎo)了(le)万有引力定律，它揭示了宇(yǔ)宙(zhòu)中天体运(yùn)动的规律。往后的几百年来，当天文(wén)学家们发现某些天(tiān)体运(yùn)行轨道出现异常，不符合(hé)万有引力(lì)定律的时候，他们(men)就会知道(dào)，周围一定(dìng)有(yǒu)未(wèi)知(zhī)的天体(tǐ)通过引(yǐn)力在(zài)摄动(dòng)它的轨道(dào)。比(bǐ)如在1846年(nián)，奥本勒维耶就(jiù)通(tōng)过天王星运行(xíng)轨道的异(yì)常，韬光养晦避其锋芒什么意思，避其锋芒下一句怎么说推算并且发现了海王星的存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王(wáng)星的(de)发现都(dōu)是应用万有引(yǐn)力定(dìng)律(lǜ)所取得(dé)重大天文成就的(de)例子。但是这些发现都是(shì)在(zài)恒(héng)星系统的尺度当中，可当我们上升到星(xīng)系或者是(shì)星团的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的(de)物理学家弗(fú)里茨兹威基正(zhèng)在研究和测量后发星(xīng)系团的质量。这是一个由数千个星系所(suǒ)组(zǔ)成的巨(jù)大星系团，这些星系被(bèi)引力束缚在一起。测量星系团的质量一般会使(shǐ)用(yòng)到两种方法，当两种方法结果一致(zhì)，就可以确定其质量(liàng)的范围。

第一种(zhǒng)是获得其"光(guāng)度学的(de)质量"，需要的数据是测量各个星系(xì)的光(guāng)度。

第二种(zhǒng)是动力学质量的(de)计算，是利用光谱(pǔ)红(hóng)移(yí)测量星系团中的各(gè)个星系相对(duì)于星系团(tuán)的运(yùn)动速度。当测(cè)量结果出来之后，兹(zī)威基(jī)彻底懵了，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度学(xué)质量”的(de)400倍(bèi)。这意味着，后发座星(xīng)系团有99%的质量(liàng)消失了，或(huò)者(zhě)说这99%的质量(liàng)并不以可见光的形式所存在，我们无法看到。最(zuì)诡异(yì)的是，在(zài)测量速度的过程中，兹威(wēi)基发(fā)现(xiàn)星(xīng)系团中很多星系(xì)的速度比理论上要快得多，按照牛顿的运动学(xué)定律，仅靠这些可(kě)见星系的(de)质量所(suǒ)产生的引力是(shì)无法将它们束缚在星系团内的(de)，它们早就(jiù)应(yīng)该被抛(pāo)出星系(xì)团之(zhī)外了，除(chú)非有一种(zhǒng)神秘的力量在起(qǐ)作用，这种力量来源于某种隐(yǐn)形的(de)物质。

据(jù)此，兹维基提出了这(zhè)样(yàng)部分不可见的(de)暗质，它(tā)不(bù)发散光(guāng)、吸光(guāng)、反射(shè)光，但是它(tā)们却占据着宇宙中绝(jué)大部(bù)分的质(zhì)量。只是当(dāng)时的人们对这样(yàng)的(de)一种(zhǒng)说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物(wù)质”这个词才再一(yī)次出现(xiàn)。天文学家维(wéi)拉鲁宾(bīn)和肯特福特在观(guān)测仙女座(zuò)星系中的恒星运动。理论上来说，距离(lí)中(zhōng)心越远的恒星在其轨(guǐ)道上的运行速(sù)度就会(huì)越慢。但是他们(men)观测的结果却让(ràng)人感(gǎn)到不可思议。

随(suí)着与中(zhōng)心距(jù)离(lí)的(de)增(zēng)加(jiā)，恒星(xīng)的旋转速度几(jǐ)乎保持不变。可(kě)是根据牛顿的万有引力定律，在星(xīng)系(xì)当中如(rú)果没(méi)有足够大的质(zhì)量来吸引它们，这(zhè)些外围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基于这(zhè)种现象，科学家们会使用一种(zhǒng)相对标准的方法来解释暗(àn)物质的(de)存在(zài)，这种(zhǒng)方法就(jiù)是测量星系当中气体在X轴上距离星系(xì)中心(xīn)的距离，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋转速度(dù)。如果出现异(yì)常的结果(guǒ)，就认为是(shì)由暗(àn)物质的力(lì)量进入其中。

于(yú)是科学家们(men)通过射电望远镜测量了距离星系(xì)中心(xīn)更远距离(lí)的(de)氢元素，发现它们的旋(xuán)转速(sù)度并(bìng)不符合牛(niú)顿(dùn)的(de)力学定律。我们的(de)太阳系也不例外，太阳系位(wèi)于银河(hé)系(xì)的(de)第三悬臂之(zhī)上，距离(lí)银河系中心2.6万(wàn)光年，根据(jù)万有(yǒu)引(yǐn)力定(dìng)律进行计算，太(tài)阳系的运行速(sù)度应(yīng)该是(shì)160千米/秒，但实际(jì)上，太(tài)阳系正(zhèng)在以220千米/秒(miǎo)的速度围绕银河系旋(xuán)转，这个实(shí)际速(sù)度远远大于(yú)理论速度，那么产生以(yǐ)上这(zhè)种向心加速度的原因很可能就是存(cún)在着(zhe)一种我们(men)看不到的物质，是这(zhè)些暗物质的引力(lì)效应将(jiāng)星系聚集在了一起。

也是从(cóng)这(zhè)时开(kāi)始(shǐ)，越来越多的研究人员开始相信暗(àn)物(wù)质的存在。科学家根据星系外(wài)恒星轨道(dào)的速度，估算在星系当中暗物(wù)质的质(zhì)量(liàng)占整个星系质量的85%。但是(shì)，暗物质(zhì)并不是(shì)唯(wéi)一可以解释这个现象的原因。在一项新的研究当中，科学(xué)家们(men)发现，几乎没(méi)有(yǒu)引力效应(yīng)的遥远恒星之(zhī)间，也会出现速(sù)度上的微小差(chà)异。另外(wài)，天文学家(jiā)还发现(xiàn)了(le)一个反常的星(xīng)系(xì)，叫做Agc114905。这个星(xīng)系(xì)距离地球(qiú)大约2.5亿光年(nián)，大小(xiǎo)和银河系不多，但(dàn)是星(xīng)系(xì)当中存(cún)在的(de)恒星数量(liàng)却(què)只(zhǐ)有银河系的千(qiān)分之一。

所(suǒ)以在(zài)理论上，该(gāi)星系(xì)必须(xū)存在暗(àn)物质，否(fǒu)则就会分崩离析。但是(shì)科学家们使用最先进(jìn)的望远镜(jìng)对其进行了40个小时的详细测量之后，发现星系(xì)中的恒星(xīng)运动是可以用(yòng)正常的(de)物(wù)质和力学定律来解释的。那(nà)么(me)又(yòu)有人(rén)提出，也许(xǔ)该星系的暗物质，已经被附近(jìn)的另一个(gè)大星系剥离了(le)。奇怪的是，它的附(fù)近没有任何星系存在。造成这些现象的除了暗物质的假说之外(wài)，另一种可能就是(shì)人(rén)类对引力(lì)的理(lǐ)解(jiě)还不够全面，引力很可(kě)能在不同尺(chǐ)度空(kōng)间(jiān)中的工作方(fāng)式是(shì)不(bù)同(tóng)的，这意(yì)味着在行(xíng)星系尺度(dù)中的天体(tǐ)会沿着它们(men)的轨(guǐ)道，按(àn)照我(wǒ)们所理(lǐ)解的方(fāng)式运(yùn)动。但是上(shàng)升到星系和星团的尺度，引力之间的相互作用(yòng)则是不同的方(fāng)式。对于在星(xīng)系团之间的相互作用(yòng)，科学家还引入了外部场效应的概念(niàn)，指的是(shì)在数(shù)百万光年(nián)的(de)规模上，巨(jù)大的质量之间会产生对彼(bǐ)此(cǐ)特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙(méng)德理论成立(lì)，这(zhè)意味着我们需要对现在的物理定律进行(xíng)修正，这些(xiē)发现也让很(hěn)多人认(rèn)为(wèi)暗物(wù)质假说(shuō)理(lǐ)论就此终(zhōng)结。但是在宇(yǔ)宙当(dāng)中还有(yǒu)关于暗物质存在(zài)的(de)其他的理论证据，这些理论证据(jù)是(shì)蒙德(dé)理(lǐ)论所没法解释(shì)的“引(yǐn)力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光年(nián)的子(zi)弹星系团，由两个碰撞的(de)星(xīng)系团所(suǒ)组(zǔ)成，类似(shì)这样的星团，它们大(dà)部分的普通质(zhì)量都在星系的气体当中(zhōng)。当(dāng)星团以1000万(wàn)公里/小时发生(shēng)碰(pèng)撞的时候，星际气体的相(xiāng)互作用就会(huì)导(dǎo)致(zhì)温(wēn)度(dù)的急剧(jù)升高，速度(dù)大幅降(jiàng)低。所以(yǐ)在理论上，在(zài)碰撞之后，子(zi)弹星系团大部分的质量(liàng)将位于所有这些气体(tǐ)所在的中(zhōng)间区域。那么(me)我们通过什么来验证(zhèng)它的质量区域(yù)到底是不(bù)是集中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜传回了宇(yǔ)宙当中第一(yī)张全彩的高(gāo)清照片，在(zài)照片(piàn)中我们可以明显地看到很多星系似乎被拉伸(shēn)产(chǎn)生了巨大的形变。其实(shí)这些星系本身(shēn)并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么(me)问题，而是这样极遥远的天体(tǐ)和(hé)我们地球上的(de)观测者(zhě)之间。被一个质(zhì)量(liàng)超级巨(jù)大的天(tiān)体遮挡(dǎng)，这(zhè)个超大质量的东(dōng)西的引力，会(huì)使身后更遥远星(xīng)系的(de)光(guāng)都(dōu)发生了扭曲。这个现象就(jiù)是引力透镜效应。这个巨大(dà)的天体可能(néng)是超大质量(liàng)的黑(hēi)洞或者(zhě)是(shì)暗物质。

所以当人们(men)对(duì)子弹(dàn)星系(xì)团观测的(de)时候，发现它的大质量区域(yù)并(bìng)不是在(zài)中间，而(ér)是在(zài)两侧。所以最好(hǎo)的解释方法(fǎ)就是当星(xīng)团(tuán)发(f韬光养晦避其锋芒什么意思，避其锋芒下一句怎么说ā)生(shēng)全(quán)部的碰(pèng)撞(zhuàng)时(shí)，可被观测(cè)到的质量气体被卡在了中间(jiān)，暗物质则直接(jiē)通过了这个区域，并在两边形成了引力(lì)透镜。对子弹星系团的引力透镜研究也被认为(wèi)是暗物质存在的迄今为止最好的理论证(zhèng)据。

除此(cǐ)之外，还有来自宇(yǔ)宙当中最古老的(de)光。从宇(yǔ)宙大爆(bào)炸(zhà)开始(shǐ)，38万年之(zhī)后，可见光终于(yú)可以畅通无阻地穿(chuān)越在宇宙当中了(le)。经过了130多(duō)亿年(nián)之后(hòu)，这些光在宇宙空间背景(jǐng)上留(liú)下了各(gè)相同性(xìng)的微波辐射。其中红色的部(bù)分表示温(wēn)度(dù)较(jiào)高(gāo)的区域(yù)，蓝色则表示相对较(jiào)冷的(de)区域，但实(shí)际上它们之(zhī)间的温差(chà)只(zhǐ)有万分之(zhī)一。

科学家们通过(guò)对前景背景分离后的二值图(tú)像(xiàng)进行(xíng)连(lián)通域提取和标记之后发现，如果韬光养晦避其锋芒什么意思，避其锋芒下一句怎么说(guǒ)宇宙当中没有(yǒu)暗(àn)物(wù)质，图形(xíng)看起(qǐ)来不(bù)应该是这样的，而随着(zhe)暗物质的增加(jiā)，一些峰值(zhí)的幅度会减(jiǎn)小，才变得(dé)看起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微(wēi)波背景辐射的测量值，我们需要的暗(àn)物(wù)质大(dà)约是普通(tōng)物(wù)质的(de)5倍。这(zhè)个数字(zì)与解释星系当(dāng)中恒星运动(dòng)所(suǒ)需要的暗物质比例是(shì)一致的(de)。这就意(yì)味着(zhe)。

用了一(yī)个简(jiǎn)单的理论框架，就很好(hǎo)地解释(shì)了(le)很多不同的观测结果(guǒ)。而(ér)暗物质的(de)本质就是宇宙当(dāng)中存在着某种类型(xíng)的粒子，它们不参与任何其他的电磁作用，只通(tōng)过(guò)引力(lì)来(lái)相互(hù)作用。所以如果能(néng)够找到这种粒子的存在，就(jiù)相当(dāng)于找(zhǎo)到了暗物质存在的实(shí)际证(zhèng)据(jù)。这种粒子到(dào)底是什么(me)？科学(xué)家们已(yǐ)经提出了数(shù)十种(zhǒng)的假想(xiǎng)目标，而要寻找这些不同的目(mù)标粒子所需要的实验方式也(yě)不相同。在过(guò)去的(de)几十年(nián)当(dāng)中，人(rén)类为了寻找(zhǎo)这些看不见、摸不到，几乎不会与常规物质(zhì)相互作用的“暗物质”，科(kē)学家们(men)已经进行了超过(guò)50次的实(shí)验，却(què)没有任(rèn)何实质性的发现，除了一个地方(fāng)，意(yì)大利(lì)的(de)格兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处的地下矿(kuàng)井当中，藏着地(dì)球上最(zuì)大的地学实验室，这个实(shí)验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有(yǒu)一个三层楼(lóu)高(gāo)的(de)探测(cè)器(qì)，一直致力于(yú)寻找暗物(wù)质粒子的周期性震荡(dàng)。

自(zì)1997年以来，这里的科学家声称观测到了某种信号(hào)。经过了20多年(nián)的数据收集，人们发现了一个(gè)有趣(qù)的事情。探(tàn)测率会在每年的(de)6月份达到峰值，然后在11月降到(dào)最(zuì)低(dī)，而且在20年当中每年都是一样。一些科学家认为这可能是人类发现暗物质(zhì)的(de)第一个直接证据。

但是(shì)为什么暗物(wù)质会产生(shēng)周(zhōu)期性的年(nián)度信号(hào)呢？刚才(cái)我们讲了太阳系正在(zài)以220公(gōng)里/秒的(de)速(sù)度围(wéi)绕(rào)着银河(hé)系(xì)进(jìn)行移(yí)动，那么如果暗物质存在宇宙当(dāng)中(zhōng)，这意味着我们也(yě)在以这(zhè)样的速(sù)度在穿越(yuè)着暗(àn)物质流，这个过程中会(huì)产(chǎn)生相应的振荡，同时(shí)地球又(yòu)以30公(gōng)里/秒的速度(dù)围绕太阳进行旋转。所(suǒ)以有半年的时间，地球围绕(rào)太阳的方向与(yǔ)太阳(yáng)环绕银河系的(de)方向(xiàng)是一(yī)致的，而(ér)另外半年则与(yǔ)之(zhī)相反。

而在6月份(fèn)的时候，地(dì)球与(yǔ)太(tài)阳的(de)方向(xiàng)正好达(dá)到(dào)完全一致，这是理论上地球穿越暗物质流最快的时段。而(ér)在11月份，又恰好达到了(le)最慢值。尽管在实际的情况中，太(tài)阳系相对(duì)银河系的(de)平面呈现了(le)60度的倾(qīng)斜，但是这并不影响这个理论的有(yǒu)效性。

因此科学家认为(wèi)这可以用(yòng)来解(jiě)释，研究人(rén)员(yuán)们所观(guān)测到(dào)的周期(qī)性信(xìn)号。当然(rán)也可能有(yǒu)其他的情况，造成这种年度周期信号的差(chà)异也可能是温(wēn)度(dù)、湿(shī)度、土壤(rǎng)中(zhōng)的水分、高(gāo)山上(shàng)的积雪，甚(shèn)至(zhì)连意大利游客的数量(liàng)也符(fú)合这个(gè)周期的规律(lǜ)。

所以，科学家们又(yòu)在南半球建立了一个几乎相同的实验室(shì)，这里的季节(jié)与之前(qián)的(de)实验室正好相反，而(ér)在这里，地(dì)球穿(chuān)过暗物质流的运(yùn)动(dòng)特征和第(dì)一(yī)个实验室是一样(yàng)的。

因此，如果在这里可以得到相同(tóng)的信号，就可(kě)以成为暗物质所(suǒ)存在的非常(cháng)有力的证(zhèng)据(jù)了。但是由(yóu)于这个实验(yàn)室刚刚建成不久，所以截至目前还(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，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的主(zhǔ)镜(jìng)大小跟哈(hā)勃望(wàng)远镜(jìng)相同(tóng)，但它的宽视(shì)场(chǎng)仪器提供的视野是哈勃红外仪器的(de)100倍。南希(xī)格雷斯(sī)罗曼太空望(wàng)远(yuǎn)镜其中一个关键的用途就是探索(suǒ)暗物(wù)质背后的奥秘，对(duì)于探测的结(jié)果，我(wǒ)们只能拭目以(yǐ)待(dài)了。费米实验室粒子天体物理中心的科(kē)学家(jiā)丹(dān)琥珀和贾(jiǎ)森斯(sī)特芬研(yán)究发现，如果暗物质存在，它们极有可(kě)能拥有另一种神秘的(de)效应，这种暗物质效应，会支持(chí)宇宙当中生(shēng)命的(de)诞(dàn)生(shēng)，或者说是生命进(jìn)化(huà)的一个重要因素。

如果这一理(lǐ)论得到进一步的(de)证实，那么遍布(bù)宇宙当(dāng)中(zhōng)的暗物质会(huì)不(bù)会意味着人类(lèi)并不孤单呢？或许(xǔ)在(zài)宇宙当(dāng)中某(mǒu)个角落的行星上，暗物(wù)质正在通过这样的效(xiào)应创造生命。当然，这(zhè)些(xiē)推论(lùn)的大前提是要先找到暗(àn)物(wù)质存在的实际证据。那么(me)小(xiǎo)伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物(wù)质到底存不存在呢？喜(xǐ)欢(huān)请点赞，你的支持(chí)是我更新(xīn)的动力！

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