宇宙是“人(rén)为(wèi)制造”的？为何会存在科学无法解释(shì)的“暗物质”？暗物(wù)质又究竟是什么(me)？人(rén)类为了(le)寻找暗物(wù)质存在的证据，科(kē)学家们在过去(qù)的几十年当中(zhōng)进行了(le)超过(guò)50次的长(zhǎng)期实验，但是却没有发现任何的有(yǒu)效证据。除了一个地方(fāng)，在1687年出版的自(zì)然(rán)哲(zhé)学数学原(yuán)理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它(tā)揭示(shì)了宇宙中(zhōng)天体运动的规(guī)律。往后(hòu)的几(jǐ)百年来，当天文学家(jiā)们(men)发现某些天体运(yùn)行(xíng)轨道出现异常(cháng)，不(bù)符(fú)合(hé)万有引力定律的(de)时候，他(tā)们就会知道，周围(wéi)一定有未知的天体通过引(yǐn)力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行(xíng)轨道的异常，推算并且(qiě)发现(xiàn)了海王(wáng)星的(de)存在。另外，哈雷彗(huì)星、冥王(wáng)星的(de)发现都(dōu)是应用万有引(yǐn)力(lì)定律(lǜ)所取得重大天文成就的例子。但(dàn)是这些发现都(dōu)是在恒(héng)星(xīng)系统的尺度当中(zhōng)，可当我们上(shàng)升到星系(xì)或者(zhě)是(shì)星团(tuán)的尺度，事情就(jiù)开始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理学家(jiā)弗里茨兹威基正在研究和测(cè)量(liàng)后发星系团的质量。这是一个由数千个星系所组成的巨大星(xīng)系(xì)团，这些星系(xì)被(bèi)引力束缚在一起。测量星系团的质量一般(bān)会使(shǐ)用到(dào)两种(zhǒng)方法，当两种方法结果一致，就可(kě)以确定其质量的范围。

第一(yī)种是获得(dé)其"光(guāng)度学的(de)质量"，需(xū)要的数据(jù)是测量各个星(xīng)系的光度(dù)。

第二种是动(dòng)力学质(zhì)量的计算，是利用光谱红移测(cè)量星系团中(zhōng)的各个星系相(xiāng)对于星系团的运动速度。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质(zhì)量”竟(jìng)然是“光(guāng)度学(xué)质量”的400倍。这意味着，后(hòu)发座(zuò)星系团有99%的质量(liàng)消失了，或者(zhě)说(shuō)这99%的质量并不以可见光(guāng)的形(xíng)式所存在，我们无法看到。最诡异的(de)是(shì)，在测量(liàng)速度的(de)过程中，兹威基发现星(xīng)系团中很多(duō)星系的速度比理(lǐ)论上要快(kuài)得多，按(àn)照牛顿的运动学定律(lǜ)，仅靠这些可见星(xīng)系的质(zhì)量(liàng)所(suǒ)产生的引力是无法将(jiāng)它们束缚(fù)在星(xīng)系团内的，它们早就应该被抛出星系(xì)团之外了，除非有(yǒu)一种(zhǒng)神秘的力量在起作(zuò)用，这种力量来源于某种隐形的(de)物质。

据此，兹维(wéi)基提出了这样部分不可见的(de)暗质(zhì)，它(tā)不(bù)发散光、吸光(guāng)、反(fǎn)射光，但是它们却(què)占(zhàn)据(jù)着宇宙中(zhōng)绝大部分的(de)质量(liàng)。只是当时(shí)的(de)人们对这(zhè)样的(de)一(yī)种说法(fǎ)不屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物(wù)质”这(zhè)个词才(cái)再一(yī)次出现。天文学(xué)家维拉鲁宾和(hé)肯特福特(tè)在观(guān)测仙(xiān)女座星系中(zhōng)的(de)恒星运动。理论上来说，距(jù)离中心(xīn)越远(yuǎn)的(de)恒星在(zài)其轨道上(shàng)的运行速(sù)度就会(huì)越(yuè)慢。但是他(tā)们观测的结果却让人感到不可(kě)思议。

随着与中心(xīn)距离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是根据牛顿的万(wàn)有引力定律，在星系(xì)当中如果(guǒ)没有足够大(dà)的(de)质(zhì)量来吸引它(tā)们，这(zhè)些(xiē)外围的恒星早(zǎo)就被甩到宇(yǔ)宙当中了。基于(yú)这种现象，科学家们会使用一种相对(duì)标准的方法来解(jiě)释暗物质的存在(zài)，这种(zhǒng)方法就是测量星系(xì)当(dāng)中气体在X轴上距离星(xīng)系中(zhōng)心(xīn)的距离，以及(jí)在Y轴上气体(tǐ)的旋转速度。如果出(chū)现异常的结果，就认为是由暗物质的力量进(jìn)入其中。

于是科学家们通过射电望远(yuǎn)镜(jìng)测量了距离星系中心更远(yuǎn)距离的(de)氢元(yuán)素，发现它(tā)们的旋转速(sù)度(dù)并不(bù)符(fú)合牛顿的力学定(dìng)律。我们(men)的太阳系(xì)也不(bù)例外，太阳系位于银河系的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根据(jù)万有引力定律进行计算，太(tài)阳系的运行速度应(yīng)该(gāi)是160千米/秒，但实际上，太阳系(xì)正在以220千米/秒的速(sù)度围(wéi)绕银河系旋转，这(zhè)个实际速度远远大于理论速度，那(nà)么产生(shēng)以上这种向心(xīn)加速度的原因(yīn)很可能就是存在着一种我们(men)看不到的物质，是(shì)这些暗物质的引力效应将星系聚集在了一起。

也(yě)是从(cóng)这(zhè)时开始(shǐ)，越来越(yuè)多的研(yán)究人(rén)员开始相信暗物质的(de)存在。科(kē)学家根据(jù)星(xīng)系外恒(héng)星轨(guǐ)道的速度，估(gū)算在星系(xì)当中暗物(wù)质(zhì)的质(zhì)量占整(zhěng)个(gè)星系质量的85%。但是，暗(àn)物(wù)质并不(bù)是唯一可(kě)以解释(shì)这个现象(xiàng)的原因。在一(yī)项新的研究当中(zhōng)，科学家们(men)发现，几乎没(méi)有(yǒu)引力效(xiào)应的遥(yáo)远恒(héng)星之间(jiān)，也会出现速度上的微小差(chà)异。另外，天文学家还发现了一个反常(cháng)的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约2.5亿光年，大小和(hé)银(yín)河系不多，但是星系当中存在的(de)恒(héng)星数(shù)量(liàng)却只有银河(hé)系的千分之(zhī)一。

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所以在理论上，该星系必须存在(zài)暗物质，否(fǒu)则就会分崩离析。但是科(kē)学家(jiā)们使用最先进(jìn)的(de)望远镜对(duì)其进(jìn)行(xíng)了40个(gè)小时的详(xiáng)细测量之后，发现星系中(zhōng)的恒星运动是可以(yǐ)用正(zhèng)常的物质和(hé)力学(xué)定(dìng)律来解(jiě)释(shì)的。那么又有人提出，也许该星(xīng)系(xì)的暗(àn)物质，已经被附近的(de)另一(yī)个大(dà)星系剥离(lí)了。奇怪的是，它的附近没有任何星(xīng)系(xì)存(cún)在。造成这些现象的除(chú)了暗物质的假说之(zhī)外(wài)，另一种可能就是人类对(duì)引力的理(lǐ)解还不够全面(miàn)，引力(lì)很可能在不同尺度空间中的工作(zuò)方式是不(bù)同的，这(zhè)意(yì)味(wèi)着在行星(xīng)系尺度(dù)中(zhōng)的天体会沿着它们的(de)轨道，按照我们所理解的方式运(yùn)动。但是上升到星系和星团的尺度，引(yǐn)力之间的相互作用(yòng)则是不(bù)同的方式。对于(yú)在(zài)星系(xì)团之间的相(xiāng)互(hù)作用，科学家还引入了外部场效应的概(gài)念，指的是在数百(bǎi)万光年(nián)的规模上，巨大的质量之(zhī)间会产生对彼此特(tè)殊的效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德(dé)理(lǐ)论成立，这(zhè)意味着我(wǒ)们需要(yào)对现在(zài)的物(wù)理定律进行修正，这些发现也让很(hěn)多人认为(wèi)暗(àn)物质假说理论就此终(zhōng)结。但是在(zài)宇(yǔ)宙(zhòu)当中还(hái)有关于暗(àn)物质存在的其他的理论证(zhèng)据(jù)，这些理论(lùn)证据是(shì)蒙德(dé)理(lǐ)论所没法解释的“引力透(tòu)镜”。

径向(xiàng)距离(lí)为37亿(yì)光年的子弹星(xīng)系团，由(yóu)两(liǎng)个碰撞的星系(xì)团所组成，类似这样(yàng)的星(xīng)团，它们大部分的普通质量都在(zài)星系的气体(tǐ)当中。当(dāng)星团以1000万(wàn)公里/小时发生碰撞的时候，星际气体的相互(hù)作(zuò)用(yòng)就会导致温度的急剧升高，速度大(dà)幅降低(dī)。所以在理(lǐ)论上，在(zài)碰撞之后，子弹星系团大部分的质(zhì)量将位于所有这些气体(tǐ)所(suǒ)在的中间区域。那么我(wǒ)们通(tōng)过什么来验证它的质量区域到底是不是集中(zhōng)在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传回了宇宙当(dāng)中第一张全彩的高清照片，在(zài)照片中我(wǒ)们可以明(míng)显地(dì)看到(dào)很多(duō)星(xīng)系似(shì)乎被拉伸产(chǎn)生了巨大(dà)的(de)形变。其实(shí)这些星系本身并不是真的被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯望(wàng)远镜出了(le)什么问题，而是这样(yàng)极(jí)遥远的天(tiān)体(tǐ)和我们(men)地球上的观测者之间。被一(yī)个质量超(chāo)级巨大的(de)天体遮挡(dǎng)，这个超大质量的(de)东(dōng)西(xī)的引力，会使身后更遥远(yuǎn)星系的(de)光都发生了扭曲。这个现象就是引力透镜(jìng)效应。这个(gè)巨大的天体可(kě)能是超大(dà)质量的黑洞或者(zhě)是暗物质(zhì)。

所以当人们对子弹星系团观测的时候，发现它的大质量区(qū)域并(bìng)不是在(zài)中间，而是在两(liǎng)侧。所以最(zuì)好的解(jiě)释方法(fǎ)就是当(dāng)星团发生(shēng)全(quán)部(bù)的碰撞时，可(kě)被观测到的质量气体被卡在了中间，暗物质则直接通过了这个区域，并在两边形成了引(yǐn)力(lì)透镜。对(duì)子弹星系团的引力透镜研究也被(bèi)认为是(shì)暗(àn)物质存在的(de)迄(qì)今(jīn)为止最(zuì)好的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当(dāng)中最古老的光。从(cóng)宇宙大爆炸(zhà)开始，38万(wàn)年之后，可见光终于可以(yǐ)畅通无阻地(dì)穿越在宇宙(zhòu)当中了。经(jīng)过了130多亿年之(zhī)后，这些光在(zài)宇宙空间背景(jǐng)上留下(xià)了(le)各相(xiāng)同(tóng)性的微波(bō)辐射。其中红色的部分表示温度较高的(de)区域(yù)，蓝(lán)色则表示相(xiāng)对(duì)较冷的区域，但(dàn)实际上它(tā)们之间(jiān)的温差只有(yǒu)万分之一。

科学家们(men)通过对(duì)前(qián)景背景分(fēn)离(lí)后的二(èr)值图(tú)像进行(xíng)连通域(yù)提取和标记之后发现，如果宇宙当中(zhōng)没有暗物质，图形看起来不(bù)应(yīng)该是这样(yàng)的，而随着暗物质的增加(jiā)，一些峰(fēng)值(zhí)的幅度会减小，才(cái)变得看起来“和(hé)谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测(cè)量值，我们需要的暗物质大约是普(pǔ)通物质的5倍。这(zhè)个数字与(yǔ)解释星系(xì)当中(zhōng)恒星运动所需要的暗物质比例是一致的。这(zhè)就意味着(zhe)。

用了一(yī)个(gè)简单的理(lǐ)论框(kuāng)架，就很好(hǎo)地解释了很多不同的观测结果。而暗物质的本质就是宇宙当中(zhōng)存在着某种类型的粒子(zi)，它们不参与任(rèn)何其他的电磁作用(yòng)，只通过引(yǐn)力(lì)来(lái)相互作用。所以(yǐ)如(rú)果能(néng)够找(zhǎo)到这种粒子的存在，就相当于找到了(le)暗物质(zhì)存在的实(shí)际(jì)证据(jù)。这种(zhǒng)粒子到(dào)底(dǐ)是什么(me)？科学家们已经提出(chū)了数十种的假想目(mù)标，而要寻找(zhǎo)这些不同的(de)目标粒子所(suǒ)需要的实验方式也不(bù)相(xiāng)同(tóng)。在过去的几十年当中，人类为(wèi)了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会与常规物质相(xiāng)互作(zuò)用(yòng)的“暗(àn)物质”，科学家们(men)已经进行(xíng)了超过50次(cì)的实验，却没有任(rèn)何实质性(xìng)的发现，除了(le)一个地(dì)方，意大(dà)利的格(gé)兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处的地下矿井当(dāng)中，藏着地球上(shàng)最大的地学实(shí)验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有(yǒu)一个三层楼高的探(tàn)测(cè)器，一直致力(lì)于寻(xún)找暗物质粒子的(de)周期性震荡(dàng)。

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自1997年以(yǐ)来，这里(lǐ)的科(kē)学家声(shēng)称(chēng)观测(cè)到了(le)某种信号。经过了20多年的数据收集，人们发现了一个(gè)有趣的事情。探测率会在(zài)每(měi)年的(de)6月(yuè)份达到峰值(zhí)，然(rán)后在(zài)11月降到(dào)最低，而且(qiě)在(zài)20年当中每年都是(shì)一样(yàng)。一(yī)些(xiē)科学家认为这(zhè)可能是人类发1039违章代码是什么意思 1039违章代码扣分吗现暗物质(zhì)的第(dì)一个直接证据。

但是为什么(me)暗物质会产(chǎn)生周期(qī)性(xìng)的年度(dù)信(xìn)号呢？刚才我(wǒ)们(men)讲了太阳系正在以220公(gōng)里(lǐ)/秒的速度围(wéi)绕着银河(hé)系进行移(yí)动，那(nà)么如果暗物质存(cún)在(zài)宇(yǔ)宙当中，这意味着我(wǒ)们也(yě)在以(yǐ)这样(yàng)的速度在穿(chuān)越着暗物质(zhì)流，这个(gè)过程中会产生相应的振(zhèn)荡(dàng)，同时地球又以(yǐ)30公里/秒的速度围绕太(tài)阳进行旋转。所(suǒ)以有半(bàn)年(nián)的时间，地球(qiú)围(wéi)绕(rào)太阳的方(fāng)向与太阳环绕银河系(xì)的方向是一致(zhì)的，而另外半年则与之相反(fǎn)。

而在6月份的时候，地球与太阳的方向(xiàng)正(zhèng)好达到(dào)完(wán)全(quán)一致，这(zhè)是理论上地球穿(chuān)越暗物质流最快的(de)时段。而在(zài)11月(yuè)份，又恰(qià)好(hǎo)达到了(le)最慢值。尽管在实际的情况中，太阳系相对银河系的平面(miàn)呈(chéng)现了60度的倾斜，但是这并不影(yǐng)响这个理(lǐ)论(lùn)的有效(xiào)性。

因此(cǐ)科学家认为这可(kě)以用(yòng)来解(jiě)释(shì)，研究人员们所观测(cè)到的周期性信号。当然也(yě)可能有其他的情况，造(zào)成(chéng)这种(zhǒng)年度(dù)周期信号(hào)的差异(yì)也可能是温(wēn)度、湿度、土壤中(zhōng)的水分、高山上的积雪，甚至(zhì)连意大(dà)利(lì)游客的数量(liàng)也符合这(zhè)个周期的(de)规律。

所以，科学家们(men)又在(zài)南半(bàn)球建立了一(yī)个几乎(hū)相(xiāng)同的实验室，这里的季节(jié)与之(zhī)前的(de)实验室正好(hǎo)相反(fǎn)，而在这里，地(dì)球穿(chuān)过暗(àn)物质(zhì)流的运(yùn)动(dòng)特征和第一个(gè)实验室是一样的。

因此，如(rú)果在这里可(kě)以(yǐ)得(dé)到相同(tóng)的信号，就可(kě)以(yǐ)成为(wèi)暗物质所存(cún)在的(de)非常有力的证据了。但是由于这个实验室刚刚建成不久，所以截(jié)至目前还(hái)无法(fǎ)提供相应的(de)数据(jù)支(zhī)持。另(lìng)外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台(tái)新的(de)望远镜，这台太空望远镜叫(jiào)做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视(shì)场(chǎng)仪器提供(gōng)的(de)视野是哈勃(bó)红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远(yuǎn)镜其中一个关(guān)键(jiàn)的用途就是探索暗物质背后的奥秘，对于探测的结果，我们只(zhǐ)能(néng)拭目以待了。费米实验(yàn)室粒子天体物理中心的科学家(jiā)丹(dān)琥珀和贾森斯特芬研(yán)究发现，如果暗物质存在，它们极(jí)有可能(néng)拥有另一种神(shén)秘(mì)的效应，这种暗物质效应(yīng)，会支持宇宙当中(zhōng)生(shēng)命的诞生(shēng)，或者说是生(shēng)命进化(huà)的一个(gè)重(zhòng)要因素。

如果这一理论得到进一步的证实，那么遍(biàn)布宇宙当中(zhōng)的暗物质会不会意味(wèi)着人类并不孤(gū)单呢？或(huò)许在宇(yǔ)宙当中某(mǒu)个角落的(de)行星上(shàng)，暗物质正(zhèng)在通过(guò)这样的(de)效应创造生命(mìng)。当然(rán)，这些推论(lùn)的大前提是要先找到暗(àn)物质存在的(de)实(shí)际证据。那么小伙(huǒ)伴们(men)，你们觉得暗物质到底存不(bù)存(cún)在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的(de)动力！

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