宇宙是“人为制造”的？为(wèi)何会(huì)存(cún)在科学无法(fǎ)解(jiě)释的“暗物(wù)质”？暗物(wù)质(zhì)又究竟是什么？人(rén)类(lèi)为了寻找暗(àn)物(wù)质存在的(de)证据，科(kē)学家们在过去的几(jǐ)十年(nián)当中(zhōng)进行了超(chāo)过(guò)50次的(de)长期实(shí)验，但是却没有发现任何的有效证据。除了一个地(dì)方，在1687年出(chū)版的自然哲学数(shù)学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有(yǒu)引(yǐn)力定律，它揭示了宇宙中天体运动的规(guī)律。往后的几百(bǎi)年来，当(dāng)天(tiān)文学(xué)家(jiā)们发现(xiàn)某些天体(tǐ)运(yùn)行轨道出(chū)现异常，不符(fú)合万有引力定律的(de)时候(hòu)，他(tā)们就会(huì)知道，周围一定有未知(zhī)的天体通(tōng)过引力在(zài)摄动(dòng)它(tā)的(de)轨道。比如(rú)在1846年，奥本勒维(wéi)耶就(jiù)通过天王星运行轨道的异常，推(tuī)算并且发现(xiàn)了海(hǎi)王星的存在。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星的发现都是应用万有引力定律所中戏明星有哪些明星，中戏明星有哪些名单(suǒ)取得(dé)重大天(tiān)文成就(jiù)的(de)例子。但(dàn)是这(zhè)些发现都是(shì)在恒星系统的尺(chǐ)度当中，可当我们上升到(dào)星系或者是(shì)星(xīng)团的尺度(dù)，事(shì)情(qíng)就开始(shǐ)变(biàn)得诡异(yì)了。

1933年(nián)，瑞士的物理学家(jiā)弗里(lǐ)茨兹威基正在研究和测(cè)量后发(fā)星系团的质量。这是一个(gè)由数千个星(xīng)系所组成的巨大星系团，这(zhè)些星系被引力束(shù)缚在一起。测(cè)量星系(xì)团的(de)质量一般会使用到(dào)两(liǎng)种方法(fǎ)，当两(liǎng)种方法(fǎ)结果一(yī)致，就可以(yǐ)确定其质(zhì)量(liàng)的范围(wéi)。

第(dì)一(yī)种(zhǒng)是获(huò)得其"光度学的质量"，需要(yào)的数据(jù)是测量(liàng)各个(gè)星系(xì)的光度。

第二种是动力学质(zhì)量的计算，是利用光谱红移测量星系(xì)团中的(de)各个星(xīng)系(xì)相对于星系团的运动速度。当测量(liàng)结果出来(lái)之后，兹威基彻(chè)底懵了，“动力(lì)学(xué)质(zhì)量(liàng)”竟然是“光(guāng)度(dù)学质量”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失了(le)，或者说这99%的质量并不以可(kě)见光的形式所(suǒ)存在，我们无法看到。最诡异的是，在测(cè)量速度的过程中，兹威(wēi)基发现星系团中很多(duō)星系的(de)速度比理(lǐ)论(lùn)上要快(kuài)得多，按照牛顿的运动学定律，仅(jǐn)靠这些(xiē)可见星系(xì)的质量所产生(shēng)的引(yǐn)力是无(wú)法将它们束缚在星系团(tuán)内的(de)，它们早就应该(gāi)被抛出星系(xì)团之外了，除(chú)非有一(yī)种神秘的力量在起作(zuò)用，这(zhè)种力量来源于某种隐(yǐn)形的物质。

据此，兹维基提出了这样部(bù)分不可见的暗质，它(tā)不发散光、吸光、反射光(guāng)，但是它们却占(zhàn)据着宇宙中绝大部分的质量。只是(shì)当(dāng)时的人们对这(zhè)样的一种说法不屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗物质(zhì)”这个(gè)词才再一次出现。天文学家维(wéi)拉(lā)鲁宾和(hé)肯特福特在观测仙女座(zuò)星(xīng)系中(zhōng)的(de)恒星运动(dòng)。理论上来(lái)说，距(jù)离中心越远的恒星在其轨道(dào)上的(de)运行速度(dù)就(jiù)会越慢。但(dàn)是他们(men)观(guān)测(cè)的结果(guǒ)却(què)让人感到不可思议。

随(suí)着与(yǔ)中心距离的增加(jiā)，恒星的旋转速度几乎(hū)保持(chí)不(bù)变。可是根据(jù)牛顿(dùn)的万有引力定律，在星系当中如果(guǒ)没有(yǒu)足够大的质量来吸引它们，这些外(wài)围的恒(héng)星(xīng)早就被甩到宇宙当中了。基于(yú)这种现(xiàn)象，科学家(jiā)们(men)会(huì)使用一种相对(duì)标准(zhǔn)的方法来解释(shì)暗(àn)物质的存在，这种方法就(jiù)是测量星系当(dāng)中(zhōng)气体在(zài)X轴(zhóu)上距离星系(xì)中心的距离(lí)，以及在Y轴上(shàng)气体的旋(xuán)转速度。如果出现异常的(de)结果(guǒ)，就认为是由暗物质的力量进(jìn)入其中。

于是科学(xué)家们(men)通过射(shè)电望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)测量了(le)距离星系中心更远距离的(de)氢元素，发现它们的旋转速度并不符合牛顿的力学定律。我们的太阳系(xì)也不例外，太阳系位于银河系(xì)的第三悬臂之上，距离银河系(xì)中心2.6万光年，根据万有引(yǐn)力定律进行计算，太阳系的运行(xíng)速度应该是160千米/秒，但实际(jì)上，太阳系(xì)正在以(yǐ)220千米/秒(miǎo)的速度(dù)围绕银(yín)河系旋转，这个(gè)实(shí)际(jì)速度远远大(dà)于理论速度(dù)，那么(me)产生(shēng)以(yǐ)上这种(zhǒng)向心加速度的(de)原因很(hěn)可(kě)能就是存在着一(yī)种(zhǒng)我们看不到(dào)的物质，是(shì)这些暗物质的引力效应将星系聚(jù)集(jí)在了一起。

也是从这时开始，越来越多的研究人员开始相信暗物质(zhì)的(de)存在。科学家根(gēn)据星系外恒星(xīng)轨道的速(sù)度，估算在星系当中暗物质的质量占整个(gè)星系(xì)质量的(de)85%。但是，暗物质(zhì)并不是唯一可(kě)以解(jiě)释这个现象的原因(yīn)。在一项(xiàng)新的(de)研(yán)究(jiū)当中，科学家(jiā)们发现，几乎没有引力效应(yīng)的遥远恒星之间，也会(huì)出现速度上的微小差异。另(lìng)外，天文学家(jiā)还发现(xiàn)了(le)一个反常(cháng)的(de)星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地球(qiú)大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是(shì)星(xīng)系当中存在(zài)的(de)恒星数量却(què)只有(yǒu)银(yín)河系的千分(fēn)之一。

所以在(zài)理论上，该(gāi)星系必须(xū)存在暗(àn)物(wù)质(zhì)，否则就会分崩离析。但是(shì)科学(xué)家们使(shǐ)用最(zuì)先进的望远(yuǎn)镜(jìng)对其进行了40个小时的详细测量之(zhī)后，发现(xiàn)星(xīng)系中的恒星运动(dòng)是(shì)可以用正常的物(wù)质和力学定律来解释的。那么又有人提出(chū)，也许(xǔ)该星系的暗物质(zhì)，已经被附近(jìn)的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附(fù)近没有任何星系存在。造(zào)成这些现象(xiàng)的除了暗(àn)物质(zhì)的假(jiǎ)说之外，另一种可能就是人类对引(yǐn)力的理解(jiě)还不够全面(miàn)，引(yǐn)力(lì)很可能在(zài)不同尺度空间中的(de)工作方式是不同的，这意味着在行星系尺度中的(de)天体会(huì)沿着(zhe)它们的轨道，按照我(wǒ)们所理解的方(fāng)式运动。但是上升到星系和星(xīng)团的尺度，引(yǐn)力之间的相互(hù)作用(yòng)则是不(bù)同的方(fāng)式。对(duì)于在星系团之间的相互作用，科学家还(hái)引入了外部场效应的概念，指的(de)是(shì)在数百万光年的(de)规模(mó)上，巨(jù)大(dà)的质(zhì)量之间会产生对(duì)彼(bǐ)此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德理论成(chéng)立，这意味着我们需要对现在的物理定(dìng)律进(jìn)行修正，这些发现也让(ràng)很多(duō)人认(rèn)为(wèi)暗物质假说理(lǐ)论就(jiù)此终结。但是在宇宙当中还有关于暗(àn)物质存在(zài)的其他的理论(lùn)证据，这些理论(lùn)证据是蒙德理论所没法解(jiě)释(shì)的“引力透镜”。

径向(xiàng)距(jù)离为(wèi)37亿光(guāng)年的子(zi)弹星系团，由两(liǎng)个碰撞的星(xīng)系团所组成，类似(shì)这样的星团，它们大部分的普通质量(liàng)都在(zài)星系的气体当中(zhōng)。当星团以1000万公里/小时发生(shēng)碰撞的时候，星(xīng)际(jì)气体的(de)相互作用(yòng)就会导致(zhì)温度的急(jí)剧(jù)升高，速度大幅降低。所以在理论(lùn)上，在碰(pèng)撞之后，子弹(dàn)星系团大部(bù)分的质(zhì)量将位于所有这些气体所在(zài)的中(zhōng)间区域。那么我们(men)通过什么来验证它的质量区域到底是不是集中在中(zhōng)间(jiān)呢(ne)？前不久，詹姆斯韦伯太(tài)空望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)传回了宇宙当中第一(yī)张全彩的(de)高清照片，在(zài)照片中我们可以明显(xiǎn)地看到很多星系似乎(hū)被拉伸产生(shēng)了巨大的形变。其(qí)实这些星系本身(shēn)并不是(shì)真的(de)被扭(niǔ)曲了(le)，也(yě)不是中戏明星有哪些明星，中戏明星有哪些名单韦伯(bó)望远镜出(chū)了什么(me)问题，而(ér)是这(zhè)样(yàng)极遥远(yuǎn)的天(tiān)体和我们地球(qiú)上的观测(cè)者之间。被一个(gè)质(zhì)量超级巨大的天体(tǐ)遮挡，这个超大(dà)质量(liàng)的东西(xī)的引力，会使(shǐ)身后(hòu)更(gèng)遥远星(xīng)系(xì)的光都发生了扭(niǔ)曲(qū)。这个(gè)现象(xiàng)就是引力透镜效应(yīng)。这个巨大(dà)的天(tiān)体可(kě)能(néng)是超大质量的黑洞(dòng)或者是暗物质。

所以当人们对子弹星(xīng)系(xì)团观测的时候(hòu)，发现(xiàn)它的大(dà)质(zhì)量(liàng)区域并不是在中(zhōng)间，而是在(zài)两侧。所以最好的解释方(fāng)法就是当星团发(fā)生(shēng)全部的碰撞(zhuàng)时，可(kě)被观测到的质量(liàng)气(qì)体被(bèi)卡在(zài)了中间(jiān)，暗(àn)物质则直(zhí)接通过了这个区(qū)域(yù)，并在两边(biān)形成了(le)引力透镜(jìng)。对子弹星系团的引(yǐn)力透镜研究(jiū)也被(bèi)认为是暗(àn)物质存(cún)在的迄今为止(zhǐ)最好的(de)理(lǐ)论证据。

除(chú)此之外，还(hái)有(yǒu)来自宇宙(zhòu)当中(zhōng)最古(gǔ)老的光。从宇宙大爆(bào)炸开(kāi)始，38万年之后(hòu)，可(kě)见光终于可以畅通(tōng)无阻(zǔ)地(dì)穿越在宇宙当中(zhōng)了。经过了(le)130多亿(yì)年之后(hòu)，这些(xiē)光在宇(yǔ)宙空间背(bèi)景上(shàng)留下了(le)各相同性的微波辐(fú)射。其中(zhōng)红色的部分表(biǎo)示温度较(jiào)高的区域(yù)，蓝(lán)色则表示相对较冷(lěng)的(de)区(qū)域，但实际上它们之间的温(wēn)差只(zhǐ)有(yǒu)万分之一。

科学家们通过(guò)对前(qián)景背景分离后(hòu)的二值图像进行(xíng)连通域提取和标记之后发(fā)现，如(rú)果(guǒ)宇(yǔ)宙当中没有暗物质，图形看(kàn)起来不应该(gāi)是这样(yàng)的(de)，而随着(zhe)暗物质的增加(jiā)，一(yī)些峰(fēng)值(zhí)的幅度会(huì)减小(xiǎo)，才变得看(kàn)起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙(zhòu)微波背(bèi)景辐射(shè)的(de)测量值，我们需要的暗(àn)物质大约(yuē)是普通物(wù)质的(de)5倍。这个(gè)数字(zì)与(yǔ)解释星系当中(zhōng)恒(héng)星运动(dòng)所需要的暗物质比例是一致的。这就意味(wèi)着(zhe)。

用了一个简(jiǎn)单的理论框(kuāng)架，就很好(hǎo)地解(jiě)释了(le)很多不同的观(guān)测结果。而暗物质的本质就是宇宙当中(zhōng)存在着(zhe)某种类型(xíng)的粒子，它们不参与任何其他的电磁(cí)作用，只通过引力(lì)来相互作用。所(suǒ)以(yǐ)如果能够找到这种粒子(zi)的存在，就相(xiāng)当于找到了暗物质存在(zài)的(de)实际证(zhèng)据。这(zhè)种粒(lì)子到底(dǐ)是什么？科(kē)学(xué)家们已经提(tí)出(chū)了(le)数十(shí)种的假想目标，而要寻找这些不同的目标粒子所需(xū)要的实验(yàn)方(fāng)式也不相同。在过去的几十年当中，人类为了(le)寻找这些(xiē)看不见、摸不到(dào)，几乎不会与(yǔ)常规(guī)物质相(xiāng)互(hù)作(zuò)用的“暗物质”，科学家们已经(jīng)进行了超过50次的实验，却(què)没有(yǒu)任何实质性的发现，除了(le)一个地方，意大利的(de)格兰(lán)萨索山，隶(lì)属于阿尔卑斯(sī)山脉。

在山(shān)下1400米处的地下矿井(jǐng)当(dāng)中，藏着地球上最大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼高的探测器(qì)，一(yī)直致力于(yú)寻找(zhǎo)暗物质(zhì)粒子的周期性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里的(de)科学家(jiā)声称观测(cè)到了某种(zhǒng)信号(hào)。经过了20多年的数据(jù)收集，人们发(fā)现了(le)一个有趣的事情。探测率会(huì)在每年的6月份达到峰值，然(rán)后在(zài)11月降到最低，而且在20年当中每年(nián)都是一样。一些科学(xué)家认(rèn)为这可(kě)能是人类发现(xiàn)暗物质的(de)第一个直接(jiē)证据。

但是为什么暗物质会(huì)产生周(zhōu)期性的年(nián)度信(xìn)号呢？刚(gāng)才我(wǒ)们讲了太阳系正在以220公(gōng)里/秒的速度围绕着银河(hé)系进行(xíng)移动，那么如果(guǒ)暗(àn)物质存(cún)在宇宙当中，这意味着我们也(yě)在以这样的(de)速度在穿越着暗物(wù)质(zhì)流，这个过程中会产生(shēng)相(xiāng)应的振荡，同时地球又(yòu)以(yǐ)30公(gōng)里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有半年(nián)的时间，地球围绕太阳的方向(xiàng)与太阳环绕银河系(xì)的方向是一(yī)致的，而(ér)另外(wài)半年则(zé)与(yǔ)之相反。

而在(zài)6月份的时候，地球与太阳的方(fāng)向(xiàng)正好达到完全一(yī)致，这是(shì)理论(lùn)上地球穿越暗物(wù)质流最快(kuài)的时段(duàn)。而在11月份，又恰好(hǎo)达到了最慢值。尽管(guǎn)在(zài)实际的情况中，太(tài)阳系相(xiāng)对银河系(xì)的平面呈现了(le)60度的倾斜，但是这并不(bù)影响这个理论(lùn)的有效性(xìng)。

因此科学家认为这可以用来解释，研究人员们所观测(cè)到的(de)周期性信号。当然(rán)也可能有其他的情(qíng)况，造成(chéng)这种年度周(zhōu)期信(xìn)号(hào)的差异也(yě)可能是温度、湿度、土壤中的水(shuǐ)分(fēn)、高山上的积雪，甚至连(lián)意大利游客的数量(liàng)也符合这个(gè)周期的规律。

所以(yǐ)，科(kē)学(xué)家们又在南半球(qiú)建立了一个几乎相(xiāng)同的实验室，这里的季节与之前的实验室正好相反，而在这(zhè)里(lǐ)，地(dì)球穿过(guò)暗物质流的(de)运(yùn)动特征和第一个实(shí)验室是(shì)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)成为暗物质所存在的(de)非(fēi)常有力的证据了。但是由于这个实验室刚刚(gāng)建成不久，所以(yǐ)截至(zhì)目前(qián)还无法提供相应的数据支持。另(lìng)外，在(zài)2025年，NASA将会发射一台新的望远镜(jìng)，这(zhè)台(tái)太空望远镜叫做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它(tā)的主镜(jìng)大(dà)小跟哈勃望远镜(jìng)相同，但它(tā)的宽视场仪器提供(gōng)的(de)视(shì)野是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼(màn)太(tài)空望远(yuǎn)镜其中一个(gè)关键的用途就(jiù)是探索(suǒ)暗(àn)物质背(bèi)后的(de)奥(ào)秘，对(duì)于探测的结果，我(wǒ)们只能拭目(mù)以待了。费米实验(yàn)室(shì)粒子天(tiān)体(tǐ)物理(lǐ)中(zhōng)心的科学家丹琥(hǔ)珀和贾森斯特芬研究(jiū)发现，如果暗物质存在(zài)，它们极有可能拥有另一种神秘的效应，这(zhè)种暗物质效应，会(huì)支(zhī)持宇宙当中生命(mìng)的诞生，或者(zhě)说是生命进化的一个重(zhòng)要因素(sù)。

如果这(zhè)一(yī)理论得(dé)到进(jìn)一步的证实(shí)，那么遍布宇宙当中的暗物质(zhì)会不(bù)会意(yì)味(wèi)着人(rén)类并(bìng)不(bù)孤单(dān)呢？或许(xǔ)在(zài)宇宙(zhòu)当中某(mǒu)个角落的行星上，暗(àn)物质(zhì)正在(zài)通(tōng)过(guò)这(zhè)样的(de)效应创中戏明星有哪些明星，中戏明星有哪些名单造生(shēng)命。当然(rán)，这些推论的(de)大前提是(shì)要(yào)先找到暗物质存(cún)在的实际证据。那(nà)么小伙伴们(men)，你们觉(jué)得暗物质到底存不存在(zài)呢(ne)？喜(xǐ)欢请(qǐng)点赞，你的支(zhī)持是我更新的动力！

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