宇宙是(shì)“人为制造”的？为何会存在科学无(wú)法解释的“暗(àn)物(wù)质”？暗物(wù)质又究竟是什么(me)？人类为了寻找暗物质存在的证(zhèng)据，科学(xué)家(jiā)们在过去的几(jǐ)十(shí)年当中(zhōng)进行(xíng)了超(chāo)过50次的长(zhǎng)期实验(yàn)，但是却没有发(fā)现任何的有(yǒu)效证(zhèng)据(jù)。除(chú)了一(yī)个地方，在1687年(nián)出版的自然哲(zhé)学数学(xué)原理一书中，埃萨(sà)克牛顿发表(biǎo)了万有引力定律(lǜ)，它(tā)揭示了(le)宇宙(zhòu)中天(tiān)体运动(dòng)的规(guī)律。往后的几百年(nián)来(lái)，当(dāng)天文(wén)学(xué)家(jiā)们发现某些(xiē)天体运行轨道出现(xiàn)异常，不符合万有引力定律的时候(hòu)，他们(men)就会知(zhī)道(dào)，周围一定有未知的天体通过引力在摄动它(tā)的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥(ào)本(běn)勒维耶(yé)就(jiù)通过(guò)天王星运行轨道(dào)的(de)异常，推算(suàn)并且发(fā)现了海(hǎi)王(wáng)星的(de)存在。另(lìng)外(wài)，哈(hā)雷彗(huì)星、冥王星(xīng)的发现都是(shì)应用万有引力定律(lǜ)所(suǒ)取得(dé)重大天文成就的(de)例子(zi)。但是这些(xiē)发(fā)现都是在(zài)恒(héng)星系统的尺(chǐ)度当中(zhōng)，可当(dāng)我们上升(shēng)到星(xīng)系或者是星团的(de)尺(chǐ)度，事情就开(kāi)始(shǐ)变得(dé)诡(guǐ)异了。

1933年，瑞(ruì)士的物(wù)理学家弗里茨(cí)兹威基正在研(yán)究和(hé)测(cè)量后发星系(xì)团(tuán)的质(zhì)量。这是一个(gè)由(yóu)数千个星系所组成的巨(jù)大星系团，这些星(xīng)系被引力束缚在一起。测(cè)量星系团的质量(liàng)一般会(huì)使用到(dào)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。

第一种是获得其"光(guāng)度学(xué)的(de)质量"，需(xū)要的数(shù)据是测作风建设包括哪些方面问题，机关作风建设包括哪些方面量各个星(xīng)系的(de)光(guāng)度。

第二种是动(dòng)力学质量的计算，是(shì)利用光谱(pǔ)红(hóng)移(yí)测量星系团中(zhōng)的各个星系相对于星(xīng)系(xì)团(tuán)的运动(dòng)速度。当测量结果(guǒ)出(chū)来之后，兹(zī)威(wēi)基彻底懵了(le)，“动力(lì)学质量”竟然是“光度学(xué)质量”的400倍。这意味着，后发(fā)座(zuò)星系团有99%的质量(liàng)消失了，或者说这99%的(de)质量并不(bù)以可见光的形式所存(cún)在，我(wǒ)们无法看到(dào)。最诡异的是，在测量(liàng)速度的过程(chéng)中，兹威基发现星系团(tuán)中(zhōng)很多星系(xì)的速度(dù)比理论上要快得多，按照牛顿的运动学(xué)定律，仅(jǐn)靠(kào)这些(xiē)可见星(xīng)系(xì)的(de)质(zhì)量所产生的引力是无法将它(tā)们束缚在星系团内的(de)，它们早就应该被抛出(chū)星系团(tuán)之(zhī)外(wài)了，除非有(yǒu)一种神秘的力量在起作(zuò)用，这(zhè)种(zhǒng)力量来(lái)源于某种隐(yǐn)形的物质。

据此，兹(zī)维基(jī)提出了这样部分不可(kě)见的暗质，它不(bù)发散(sàn)光、吸光(guāng)、反射光(guāng)，但是(shì)它们却占(zhàn)据着宇宙(zhòu)中绝(jué)大部(bù)分(fēn)的(de)质量。只是当时的(de)人们对这样的(de)一种说法不屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这个词才再(zài)一(yī)次(cì)出现。天文学家维拉(lā)鲁宾和肯特福特(tè)在观测仙女座(zuò)星系中的恒星(xīng)运(yùn)动。理论上来说，距离中心越远的恒星在其轨(guǐ)道上的运(yùn)行速(sù)度(dù)就会越慢。但(dàn)是他(tā)们观测的结果却(què)让人感到不可思(sī)议。

随着与(yǔ)中(zhōng)心距离的(de)增加，恒星(xīng)的旋转速(sù)度几乎保(bǎo)持(chí)不变(biàn)。可是根据牛顿的万有引力定(dìng)律，在星系当中如果(guǒ)没(méi)有足够大的(de)质量来吸引它们，这些(xiē)外围(wéi)的恒星早就(jiù)被甩到宇宙当(dāng)中了。基于这(zhè)种(zhǒng)现(xiàn)象，科学家(jiā)们会使(shǐ)用一种相对标(biāo)准的方法来解(jiě)释(shì)暗(àn)物质的存在，这种方法就(jiù)是(shì)测量星系当中气体在X轴上距离星系(xì)中心的(de)距离，以及在Y轴上气(qì)体的旋转速度。如果出现异常的结果，就认为是由暗物质(zhì)的力(lì)量(liàng)进(jìn)入其中(zhōng)。

于是(shì)科学家们(men)通(tōng)过射电(diàn)望(wàng)远(yuǎn)镜测量了距离(lí)星系中心更远距(jù)离的氢(qīng)元素，发现它们的(de)旋转速(sù)度并不符合牛顿的力学定律(lǜ)。我(wǒ)们的(de)太阳系也(yě)不例外，太阳系(xì)位于银河系(xì)的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根据万有引力定律进行计算(suàn)，太(tài)阳系的运行速度应该(gāi)是(shì)160千米(mǐ)/秒，但实际(jì)上，太阳系正在以220千(qiān)米/秒的速(sù)度围绕银河系旋转，这个实际速度远(yuǎn)远大(dà)于理论速(sù)度，那么产生以上这种向心加速度的原因很可(kě)能(néng)就是存在(zài)着一种(zhǒng)我(wǒ)们(men)看(kàn)不(bù)到的物质，是(shì)这些(xiē)暗物(wù)质的引力效应将星系聚集在了一起。

也是(shì)从(cóng)这时开始，越来越多(duō)的研(yán)究人员开(kāi)始相信暗物质的(de)存在。科(kē)学家根据星系外恒星(xīng)轨道的速度，估算在星系当中暗物质的质量占整个星系质(zhì)量的85%。但是，暗物质并不(bù)是唯(wéi)一可以解(jiě)释这个现象的原因。在一项新的研究当中，科学(xué)家们发现，几乎没有(yǒu)引力效应的遥远(yuǎn)恒星之间(jiān)，也会出现速度上(shàng)的(de)微小差异。另外，天文学家还发现了一(yī)个反常的星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系(xì)距离地球大约2.5亿光年，大小和银河(hé)系不多，但是(shì)星系当中存(cún)在(zài)的恒星数(shù)量却只(zhǐ)有银河系的千分之一。

所以在理(lǐ)论(lùn)上，该星系必须存在暗物质，否则(zé)就会分崩离析(xī)。但是(shì)科学家们使用最(zuì)先进的望远镜对其进行了40个小时的(de)详细测(cè)量之后，发现(xiàn)星系中的恒星运动是可以用正(zhèng)常的物质和力学定律来解(jiě)释的(de)。那么又有人提出，也许该(gāi)星系的暗物(wù)质，已经被附近的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它(tā)的附近没有任何星系存在。造(zào)成这些现象(xiàng)的除了暗物质(zhì)的假说之(zhī)外，另一种可能就是人类对引力(lì)的理解还不够全面，引(yǐn)力很可能在不同(tóng)尺度空(kōng)间中的工作方式是不同的，这意味着在行(xíng)星(xīng)系尺(chǐ)度中的天体会沿着(zhe)它们的轨道(dào)，按照我们所理解的方(fāng)式运(yùn)动。但是(shì)上升到星系和星团的尺度，引力之间的相互作用则是(shì)不同的方式。对于在星系(xì)团之间(jiān)的相互作用，科学家还(hái)引入了外部场效应的概念，指的(de)是在数百万(wàn)光年(nián)的(de)规(guī)模(mó)上，巨大的质量(liàng)之间会(huì)产生对彼(bǐ)此特(tè)殊的效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙(méng)德理论成(chéng)立(lì)，这意(yì)味着我们需要对现(xiàn)在的物(wù)理定律进行修正，这些(xiē)发(fā)现也让很多人认(rèn)为暗物质假(jiǎ)说理论就此终结。但是在宇宙(zhòu)当中还有(yǒu)关于暗物质存在(zài)的(de)其(qí)他的理论(lùn)证据，这些理论证据(jù)是蒙德理(lǐ)论(lùn)所没(méi)法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子(zi)弹星(xīng)系团，由(yóu)两个碰(pèng)撞的星系团所组成，类似这样的星团，它们(men)大部分的普(pǔ)通质量都在(zài)星系的气体当中(zhōng)。当星团以1000万公里/小时发生碰撞(zhuàng)的时(shí)候，星(xīng)际气体的相互作用就会导致温度的(de)急剧升高(gāo)，速度大幅降低。所以在(zài)理(lǐ)论上，在碰撞之后(hòu)，子(zi)弹星系(xì)团大部分的质(zhì)量将位于所有这(zhè)些气体所(suǒ)在(zài)的中间区域。那么(me)我们通过什么(me)来验证它的(de)质量区域到底是(shì)不(bù)是集中在(zài)中间(jiān)呢？前不久(jiǔ)，詹(zhān)姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当(dāng)中第一张全(quán)彩(cǎi)的(de)高清(qīng)照(zhào)片，在照(zhào)片中我们(men)可以明显地看到很多星系(xì)似(shì)乎被拉伸(shēn)产生(shēng)了巨(jù)大(dà)的形变(biàn)。其(qí)实这些星系本身(shēn)并不是真的被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问(wèn)题，而是这样极遥远的天体和我们地球上(shàng)的观测者之间。被一个质量超级(jí)巨大的天(tiān)体遮挡，这个超大(dà)质量的东西的引力，会使(shǐ)身(shēn)后更遥远星系(xì)的光都发生了扭曲。这个现象就是引力透(tòu)镜效(xiào)应。这个巨大的天(tiān)体(tǐ)可能是超大质量的黑洞或者是暗物(wù)质。

所以当人们对子弹星系团观测的时候，发(fā)现它的大质量区域并不是在中间(jiān)，而是在两侧。所以(yǐ)最好的(de)解释方法(fǎ)就是(shì)当星团(tuán)发生全部的碰撞(zhuàng)时(shí)，可被观测(cè)到的质量气(qì)体被(bèi)卡在了(le)中间，暗物质则直接通过了这(zhè)个区域，并在两边形成了引力(lì)透镜。对子(zi)弹星系团的引力透镜研究也被(bèi)认为是(shì)暗(àn)物质存在的迄今(jīn)为(wèi)止(zhǐ)最好的理论证(zhèng)据(jù)。

除此之外(wài)，还有来自宇宙当(dāng)中最(zuì)古老的光。从宇宙大爆炸(zhà)开始，38万年之(zhī)后，可(kě)见(jiàn)光(guāng)终于(yú)可以畅通无阻地(dì)穿越(yuè)在宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)了(le)。经过了130多亿年之(zhī)后，这些光在宇宙(zhòu)空(kōng)间背景(jǐng)上留下了各相(xiāng)同性(xìng)的(de)微波辐射。其(qí)中红(hóng)色的部分表示温度(dù)较高的区(qū)域，蓝(lán)色则表示相对较冷的区域(yù)，但(dàn)实际上(shàng)它们之(zhī)间的温差只(zhǐ)有万分之一。

科学家(jiā)们(men)通过对前景背景分离后(hòu)的二值图像进行连通域提取和标记(jì)之后发现，如果宇(yǔ)宙当中没有暗物质(zhì)，图形看(kàn)起来不应该(gāi)是这样的(de)，而随(suí)着(zhe)暗(àn)物质的增(zēng)加，一(yī)些(xiē)峰值的幅(fú)度会减小，才变得看(kàn)起来“和谐”。为了匹(pǐ)配(pèi)宇宙微波(bō)背景辐射的测(cè)量值，我们需要的暗物质大约(yuē)是(shì)普通物质的5倍。这个(gè)数字与解释星系当中恒星(xīng)运动所需要的(de)暗物(wù)质比例是(shì)一致的。这就意味着。

用了一(yī)个简单的理论框架，就很好地解释了很多不同的观测(cè)结果。而暗物质(zhì)的(de)本质就是宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)存(cún)在(zài)着某种(zhǒng)类(lèi)型的粒子，它们(men)不参与(yǔ)任何其他的电磁作用，只通过引力来(lái)相互作(zuò)用。所以如果(guǒ)能够找(zhǎo)到这种粒子的存在，就相当于找(zhǎo)到了暗(àn)物质(zhì)存在的(de)实际证据(jù)。这种(zhǒng)粒子到底是什么？科学家们已经(jīng)提出(chū)了数(shù)十种(zhǒng)的(de)假想(xiǎng)目标，而要寻找这些(xiē)不(bù)同的目标粒(lì)子所需要的实验方式也不相同。在过去的几十年当(dāng)中，人类为了寻找这(zhè)些(xiē)看(kàn)不见、摸不到(dào)，几乎不会与常规物质(zhì)相互作(zuò)用的“暗(àn)物(wù)质”，科学家们已经进行(xíng)了超(chāo)过50次的实验，却没有任何实(shí)质(zhì)性的发现，除了(le)一(yī)个(gè)地(dì)方，意大利的格(gé)兰萨(sà)索(suǒ)山，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地(dì)下矿井当(dāng)中，藏着(zhe)地(dì)球上最大的地学实验室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层(céng)楼(lóu)高的(de)探测器，一直致力于寻找暗物(wù)质粒子的周期性震荡(dàng)。

自1997年以(yǐ)来(lái)，这里的科学家声称(chēng)观测到了某种(zhǒng)信号(hào)。经过了20多(duō)年的数(shù)据收集(jí)，人们发现了一个有(yǒu)趣的事(shì)情。探测率(lǜ)会在每年的6月份达到峰(fēng)值，然后在11月降到(dào)最低(dī)，而(ér)且在20年当(dāng)中每年(nián)都是(shì)一样。一些科学家认为这可能是人类发现暗物质(zhì)的第一个直接证据。

但是为(wèi)什么暗物质会(huì)产生周(zhōu)期性的年度(dù)信(xìn)号呢？刚才我(wǒ)们讲了太阳(yáng)系正(zhèng)在(zài)以220公里(lǐ)/秒的速度围绕着银河系进行移动，那么如果暗物(wù)质存在宇宙当中，这(zhè)意味着我们也在以这样的速度在(zài)穿(chuān)越(yuè)着(zhe)暗物质流(liú)，这个过程中会(huì)产生相应的(de)振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围绕太(tài)阳(yáng)进行(xíng)旋(xuán)转。所以有(yǒu)半年的时(shí)间，地球围绕太(tài)阳(yáng)的(de)方向与(yǔ)太阳(yáng)环绕银河系的(de)方向是(shì)一致的，而另外半年则与之相反。

而在6月份的时候，地球与太(tài)阳(yáng)的方向正(zhèng)好达到(dào)完全一(yī)致，这(zhè)是理(lǐ)论上(shàng)地球(qiú)穿越暗物质流最快的时(shí)段。而(ér)在11月份，又恰好达到了最慢(màn)值。尽管在实(shí)际的(de)情况中，太阳系相对(duì)银河系的平面呈现(xiàn)了(le)60度的倾斜，但是这并(bìng)不影响这个理论的有效性(xìng)。

因此科(kē)学(xué)家认(rèn)为这可以(yǐ)用来解释，研究(jiū)人员们所观测到的周(zhōu)期性信号。当(dāng)然也可能有其他的情(qíng)况，造成这(zhè)种年度周期(qī)信号的差异(yì)也可(kě)能是温度、湿度、土壤中(zhōng)的水分(fēn)、高(gāo)山上(shàng)的(de)积雪，甚(shèn)至(zhì)连意大(dà)利(lì)游客的数量也符合这(zhè)个周(zhōu)期的(de)规律。

所以，科学家们又(yòu)在南半球建立了一(yī)个(gè)几乎相同的实验室，这里的季节与(yǔ)之(zhī)前的实验室正好相(xiāng)反，而在这里，地(dì)球(qiú)穿过暗物(wù)质流的运动特征和第(dì)一(yī)个实(shí)验室是一样的。

因此，如果(guǒ)在这里(lǐ)可以(yǐ)得到相(xiāng)同(tóng)的(de)信号(hào)，就可以成为暗(àn)物质所存(cún)在(zài)的非常有力(lì)的证据了。但是由于这个(gè)实验室刚刚建成(chéng)不久，所(suǒ)以截(jié)至目前还(hái)无法提供相(xiāng)应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一(yī)台(tái)新的(de)望远镜，这台太空(kōng)望远镜叫做“南希格雷斯(sī)罗(luó)曼(màn)”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望(wàng)远镜相同，但它的宽视场仪器提供的视野是哈勃红外仪(yí)器的100倍。南(nán)希格雷斯(sī)罗(luó)曼(m作风建设包括哪些方面问题，机关作风建设包括哪些方面àn)太空(kōng)望远镜其中一个(gè)关键的用途就是探索暗物质背后的奥秘，对(duì)于(yú)探测的结(jié)果，我们只能拭目以待了。费(fèi)米(mǐ)实验室粒子(zi)天(tiān)体物理中心的科学家丹琥珀(pò)和贾森(sēn)斯特芬(fēn)研究发(fā)现，如果暗(àn)物质(zhì)存在(zài)，它们极有可能(néng)拥(yōng)有另作风建设包括哪些方面问题，机关作风建设包括哪些方面(lìng)一(yī)种神秘的效应，这种暗(àn)物质效应(yīng)，会支(zhī)持宇宙当中(zhōng)生(shēng)命的(de)诞生，或者说是生命进化的一个重(zhòng)要因素。

如果这一理论得到进(jìn)一(yī)步的证(zhèng)实(shí)，那(nà)么遍布(bù)宇宙当(dāng)中(zhōng)的暗物质会不(bù)会(huì)意味着人类并不孤(gū)单(dān)呢？或(huò)许在(zài)宇(yǔ)宙当中某个角(jiǎo)落的行星上，暗(àn)物质正在通过这样(yàng)的效(xiào)应(yīng)创造(zào)生(shēng)命。当然，这些推(tuī)论(lùn)的(de)大(dà)前提是要先找(zhǎo)到暗物质存在的(de)实际(jì)证据。那么小伙伴(bàn)们，你(nǐ)们(men)觉(jué)得暗(àn)物质到底存不存在呢？喜欢请点赞(zàn)，你的支(zhī)持是我更新(xīn)的动力！

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