宇宙(zhòu)是“人为制造”的？为何会存在(zài)科学无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什(shén)么(me)？人(rén)类为了寻找暗物(wù)质(zhì)存(cún)在的证(zhèng)据，科学家们在过(guò)去的几十年(nián)当中进行(xíng)了超过50次的长期实验，但是却没有发现(xiàn)任何的有效证据。除了一个地方，在1687年(nián)出版的自然哲学数学原理一(yī)书中，埃萨克牛顿发表了(le)万有引(yǐn)力定律(lǜ)，它揭示了宇宙(zhòu)中天体(tǐ)运动的规律。往后(hòu)的(de)几百年(nián)来，当天文学家们(men)发现某些天体(tǐ)运行轨道出(chū)现(xiàn)异常，不符合万(wàn)有引(yǐn)力定律(lǜ)的时候，他们就(jiù)会知道，周围一定有未知的天体通过引力(lì)在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通过天王星运行轨道的异(yì)常，推(tuī)算并且发现了海王星(xīng)的存在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用万(wàn)有引力(lì)定律(lǜ)所(suǒ)取得重大(dà)天文成就的例子。但是这(zhè)些发(fā)现都是在恒星系统的尺度(dù)当中，可当我们上升到星系(xì)或者是星团的尺度，事情就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物理学(xué)家(jiā)弗里茨兹威基(jī)正在研究和测量后发星系团的质量(liàng)。这是(shì)一个由数(shù)千个(gè)星系所组成的(de)巨大星系团，这些(xiē)星系被引力束缚在一起。测量星系团(tuán)的(de)质量一般会使用到两种方法，当两(liǎng)种方法结(jié)果一致(zhì)，就(jiù)可(kě)以确定其质量(liàng)的(de)范(fàn)围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需要的(de)数据是测量(liàng)各个星系(xì)的光度(dù)。

第(dì)二种是动力学质(zhì)量的计算，是利用光谱红移测(cè)量星系团中的各个星系相对于(yú)星(xīng)系团的(de)运动(dòng)速度。当测量结果出来(lái)之后，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动力学质(zhì)量(liàng)”竟然(rán)是(shì)“光度学(xué)质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有(yǒu)99%的质量(liàng)消失了，或者说这99%的质量并(bìng)不以可见光的形式(shì)所存在，我们无法看到。最(zuì)诡异的是，在(zài)测量速度的过程中，兹威(wēi)基发现星系团中很多星系的速度比理论上要快得多，按照牛顿的运(yùn)动学(xué)定律，仅靠这(zhè)些可见星系的质量(liàng)所产(chǎn)生(shēng)的引力(lì)是无法将它们束缚在星系团内的，它们早就(jiù)应该被抛出星系(xì)团之外了，除(chú)非(fēi)有一(yī)种神秘的(de)力量在起作用，这(zhè)种力量来(lái)源于某(mǒu)种(zhǒng)隐形的物质(zhì)。

据此，兹(zī)维基提出了这样部(bù)分不可见的暗(àn)质，它不发散光、吸光、反射(shè)光，但是它(tā)们却占据着宇宙中绝大部分的质(zhì)量。只是当时的人们对这样(yàng)的一种说法不屑(xiè)一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这个词才再一次出现。天文学家(jiā)维拉鲁宾和(hé)肯特福特在观测(cè)仙女座星系(xì)中的恒星运动。理论上来说，距离(lí)中(zhōng)心越远的恒星(xīng)在(zài)其轨道(dào)上的(de)运行速度(dù)就会越慢。但是(shì)他们观测的结果却让(ràng)人感到不可思议。

随着与中(zhōng)心(xīn)距离的增加(jiā)，恒星(xīng)的旋(xuán)转速度几乎保(bǎo)持不变。可是(shì)根据牛顿的万有引力(lì)定律，在(zài)星系(xì)当中如果没有足够(gòu)大的质量(liàng)来吸引它们，这些外围的恒星早就被(bèi)甩到宇宙当中了。基于这种现象，科学家们(men)会使用一种相对标准的方(fāng)法来解释暗物质的(de)存在，这种(zhǒng)方法就是测量(liàng)星系当中气体在X轴上距离星系中心(xīn)的距(jù)离，以及在Y轴上气体(tǐ)的旋转速度。如果出现异常的结(jié)果，就认为是由暗物质的力量进入其中。

于是科(kē)学(xué)家们通过(guò)射(shè)电望远镜(jìng)测(cè)量了距离结婚祝福语恭喜恭喜是什么意思，恭喜恭喜是什么意思抖音星(xīng)系中心更远(yuǎn)距离的氢元素，发现它们的(de)旋转(zhuǎn)速度并不(bù)符合牛顿的力学定律(lǜ)。我们的太阳系也不例(lì)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(wàn)光(guāng)年，根(gēn)据(jù)万(wàn)有引力定律(lǜ)进行计算(suàn)，太阳系(xì)的运行速度应该是160千(qiān)米/秒，但实际(jì)上，太阳系(xì)正(zhèng)在以220千米/秒的速(sù)度围绕银河系旋转，这个实际速度远远大于理论速度，那么(me)产生以上这种向心(xīn)加速度的原因很可(kě)能就(jiù)是存在着一种我们看不到(dào)的物质(zhì)，是(shì)这些暗物质的(de)引力效(xiào)应将星系(xì)聚(jù)集在(zài)了一起。

也是从这时开始，越(yuè)来越多的研究人员开始(shǐ)相信暗物质(zhì)的存(cún)在。科学家根据星(xīng)系外恒星轨道的速度(dù)，估算在星系(xì)当中暗(àn)物质的质(zhì)量占整个星(xīng)系质量的85%。但是，暗物质(zhì)并不是唯一(yī)可以解释这个(gè)现象(xiàng)的(de)原(yuán)因。在(zài)一项新的研究当中，科学家们发现，几乎没(méi)有引力效应的遥远恒星之间，也会出现速度上的微小差异(yì)。另外，天文(wén)学家还发现了一个反常(cháng)的星(xīng)系，叫(jiào)做(zuò)Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约2.5亿(yì)光年，大小和银河系不多，但是星系当中存(cún)在的恒(héng)星(xīng)数量却只有银河系的千分之一。

所以在理(lǐ)论上，该星系必须存在暗物质，否则就会分崩离(lí)析。但是(shì)科学家(jiā)们(men)使用最(zuì)先进的望远镜(jìng)对其进行了40个(gè)小时的详细测量之后(hòu)，发现(xiàn)星系(xì)中的恒(héng)星运动是(shì)可以(yǐ)用正(zhèng)常的物质和力学定律来解释的。那么又有人提(tí)出，也许该星系的暗物(wù)质，已(yǐ)经被(bèi)附近(jìn)的(de)另一个(gè)大(dà)星系剥离了。奇怪的是(shì)，它的附近没有任何星系存在。造成(chéng)这些现象(xiàng)的除了暗物质的假说之外，另一种可能就(jiù)是人类(lèi)对引力(lì)的理解还不够全面，引力很可能(néng)在不同尺度空间中(zhōng)的工作方式是(shì)不(bù)同(tóng)的(de)，这意味着(zhe)在行星(xīng)系尺度中的天(tiān)体会沿着它们的轨道，按照(zhào)我们(men)所理解的(de)方(fāng)式运动。但是(shì)上升到星系和星团的尺(chǐ)度，引力之间的相互作用则是不同的(de)方式(shì)。对于在星系团(tuán)之(zhī)间的(de)相互作用(yòng)，科学(xué)家还引入了(le)外部场效应(yīng)的概(gài)念，指的(de)是在数百万光(guāng)年的(de)规模(mó)上，巨大的质量之间(jiān)会产生对彼(bǐ)此特(tè)殊(shū)的(de)效(xiào)果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德(dé)理论(lùn)。如果MOND蒙德(dé)理论成立，这意(yì)味着我们需(xū)要对现在的物理定律进行(xíng)修正，这些发现也让很多人(rén)认(rèn)为(wèi)暗物质假说理论就此终结(jié)。但是在宇宙当中还有关(guān)于暗(àn)物(wù)质(zhì)存在的(de)其他的理论证据，这(zhè)些理论证据是蒙德理(lǐ)论所没法解释的“引力(lì)透镜”。

径向距离为37亿光(guāng)年的(de)子弹(dàn)星系团，由两(liǎng)个(gè)碰(pèng)撞的星系团所组(zǔ)成(chéng)，类似这样的(de)星(xīng)团(tuán)，它(tā)们大(dà)部分的普(pǔ)通质量都在星系的气体当中(zhōng)。当星团以1000万(wàn)公里/小(xiǎo)时发生碰撞的时候，星际气体的相互作用就会导致温度(dù)的(de)急剧升高，速度大幅降低。所以(yǐ)在理论上(shàng)，在碰撞之后，子(zi)弹星系团(tuán)大部(bù)分的质量将(jiāng)位于所有这(zhè)些气体所在(zài)的中间区域。那么我们通过什么来验证它(tā)的质量区(qū)域到底是不是集中在中间呢(ne)？前不久，詹(zhān)姆斯(sī)韦伯太空望远镜传(chuán)回了宇宙当中第(dì)一张全彩的(de)高(gāo)清照片，在照片中我们可以(yǐ)明(míng)显地看(kàn)到很多(duō)星系似乎(hū)被拉伸产生了巨大的形变。其实这些星系本(běn)身并(bìng)不是真(zhēn)的被扭曲了，也不(bù)是韦伯望(wàng)远镜出了什么(me)问题，而是这样极遥远(yuǎn)的天体和我(wǒ)们地球上的(de)观测者之间。被一个质量超级巨大的天(tiān)体(tǐ)遮挡(dǎng)，这个超大质量的东西的引(yǐn)力，会(huì)使身后更遥(yáo)远星系的光都发生了扭(niǔ)曲。这个现象就是引力透镜效应。这个巨大的天体可(kě)能(néng)是(shì)超大质(zhì)量(liàng)的黑洞或者(zhě)是(shì)暗(àn)物质。

所以当人们对子弹(dàn)星系团观(guān)测的时候(hòu)，发(fā)现(xiàn)它(tā)的大质(zhì)量区域并不是(shì)在(zài)中(zhōng)间(jiān)，而是在两侧。所以最好的解(jiě)释(shì)方法就(jiù)是当星团发(fā)生全部的碰撞时，可被观(guān)测到的质量气体被卡在(zài)了中间，暗(àn)物质(zhì)则(zé)直接通过了(le)这(zhè)个区域，并在两边形成(chéng)了引力透镜。对子弹星系团的引力(lì)透镜研(yán)究也被(bèi)认(rèn)为是暗(àn)物质存(cún)在的(de)迄今为(wèi)止最(zuì)好的理(lǐ)论证(zhèng)据。

除此之外，还有来自宇宙当(dāng)中(zhōng)最古老(lǎo)的光(guāng)。从宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万年之后，可见(jiàn)光终于可以畅(chàng)通无阻地穿越(yuè)在宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。经(jīng)过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景(jǐng)上留(liú)下了各(gè)相同性的微波辐射。其(qí)中红色的(de)部分表示温度较高的(de)区域，蓝色则表示相(xiāng)对较冷的区域，但实(shí)际上它(tā)们(men)之(zhī)间的温(wēn)差只有万分之一。

科学家们通过对前景背景分离后的二(èr)值图(tú)像进行连通域提取和(hé)标记之后发(fā)现，如果宇(yǔ)宙当中没(méi)有(yǒu)暗物质(zhì)，图(tú)形看(kàn)起来(lái)不应该是(shì)这样的(de)，而随着暗(àn)物质的增加，一(yī)些峰值的幅度会(huì)减(jiǎn)小(xiǎo)，才(cái)变得看起(qǐ)来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微波背景辐射的(de)测量(liàng)值，我们需要的暗(àn)物质大约是普(pǔ)通物质的5倍。这个(gè)数字与解释星系当中恒星运动所需(xū)要的暗物质比例是一致的。这就意味(wèi)着(zhe)。

用了一个简单的(de)理论框架(jià)，就很好地解释了(le)很多(duō)不同(tóng)的观测结果(guǒ)。而(ér)暗物质的本(běn)质就是宇宙当中存在着某(mǒu)种类型的粒(lì)子，它们不(bù)参(cān)与任何其(qí)他的电磁作用，只通(tōng)过引力(lì)来(lái)相互作用。所以(yǐ)如果能够找到这种粒子的存(cún)在，就(jiù)相当于找到了暗物质存在的实际(jì)证据。这种粒子到底是什么？科学家们已经提出了数十(shí)种的假想目标，而要寻找这些(xiē)不同(tóng)的目(mù)标粒子(zi)所需要的实验方式也不(bù)相同。在过去的几十年当中，人类(lèi)为(wèi)了(le)寻找这些(xiē)看(kàn)不见、摸不(bù)到(dào)，几(jǐ)乎不会与常规(guī)物质相互作(zuò)用的“暗物质”，科(kē)学家(jiā)们已经进行了超过50次的实验，却(què)没有任何实(shí)质性(xìng)的发(fā)现，除了一个地方，意大利的格(gé)兰萨索山，隶属(shǔ)于(yú)阿尔(ěr)卑斯山脉(mài)。

在山(shān)下1400米处的(de)地下(xià)矿(kuàng)井当中，藏着地球(qiú)上最(zuì)大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高(gāo)的(de)探测器，一直致力于(yú)寻找(zhǎo)暗物(wù)质粒子的(de)周期(qī)性(xìng)震荡(dàng)。

自1997年以来，这里的(de)科学家声称(chēng)观测到了某种信号。经过了20多年的(de)数据(jù)收集，人们发(fā)现(xiàn)了一(yī)个(gè)有(yǒu)趣(qù)的事情。探测率会在每(měi)年的6月份达(dá)到(dào)峰值，然结婚祝福语恭喜恭喜是什么意思，恭喜恭喜是什么意思抖音后(hòu)在11月降到最低，而(ér)且在(zài)20年当中每(měi)年(nián)都(dōu)是一样。一些(xiē)科学家认为这可(kě)能是人类发现暗(àn)物(wù)质(zhì)的第一个直接(jiē)证据。

但是(shì)为什么暗物质会产生周期性(xìng)的年度信号呢(ne)？刚才(cái)我们讲了(le)太阳系正在以(yǐ)220公里/秒(miǎo)的速度(dù)围(wéi)绕着银河(hé)系进行移动，那么如果暗(àn)物质存(cún)在宇宙当中，这(zhè)意(yì)味着我们也在(zài)以这样的速(sù)度在穿越着暗物质(zhì)流，这个过(guò)程中会产生相应的(de)振荡，同时地(dì)球(qiú)又以(yǐ)30公里(lǐ)/秒(miǎo)的速度围绕(rào)太阳进行旋转。所以有半(bàn)年的时间，地球(qiú)围绕太阳的方(fāng)向(xiàng)与太(tài)阳环绕银河系的方向是一致的，而另(lìng)外半年(nián)则与之相(xiāng)反。

而在6月份的时候，地球与太阳的(de)方向(xiàng)正好达(dá)到完(wán)全(quán)一致(zhì)，这是理论上地球穿(chuān)越暗物质(zhì)流最快的时(shí)段。而在11月份，又恰好达到了最(zuì)慢值。尽管(guǎn)在(zài)实(shí)际的(de)情况中，太阳(yáng)系相对银河系的(de)平(píng)面呈现了(le)60度(dù)的(de)倾(qīng)斜，但是这并不影响这个理论(lùn)的有效(xiào)性(xìng)。

因此科学家认为(wèi)这可(kě)以用来解释，研究人员们(men)所观(guān)测到的周期性信(xìn)号(hào)。当然也可能有其他的情况(kuàng)，造(zào)成这(zhè)种年度周期信号的差异也可(kě)能是温度、湿度、土壤(rǎng)中(zhōng)的水分(fēn)、高山上的积雪，甚至(zhì)连意(yì)大(dà)利游(yóu)客的数量(liàng)也符合这(zhè)个周(zhōu)期(qī)的规(guī)律(lǜ)。

所以，科学家们又(yòu)在南半(bàn)球建立(lì)了一(yī)个几乎相同(tóng)的实验室，这里的季节与之前的实(shí)验室(shì)正好相反，而(ér)在这里，地球(qiú)穿过暗物质流的运动特征和第一个(gè)实验室是一样的。

因此(cǐ)，如(rú)果在这里可以得到相同的信(xìn)号，就可以成为暗物(wù)质所存在的非常有力的证据了。但(dàn)是由于(yú)这(zhè)个(gè)实(shí)验室(shì)刚刚(gāng)建成不久，所以截(jié)至目前还无(wú)法提(tí)供(gōng)相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射一台新的(de)望远镜，这台太空望(wàng)远镜叫做(zuò)“南希(xī)格雷斯罗(luó)曼”，它的(de)主镜大小(xiǎo)跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它的宽(kuān)视场仪器提供(gōng)的视野是哈勃红(hóng)外仪器的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太空望远镜其中(zhōng)一个(gè)关(guān)键(jiàn)的用途就是(shì)探(tàn)索暗物质背后的奥秘，对于探测的结果，我们只(zhǐ)能拭目以(yǐ)待(dài)了。费米实验室粒子天体物理中心的科学家(jiā)丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬(fēn)研(yán)究(jiū)发现，如果暗物质存在，它们极有可能拥有另(lìng)一种神秘(mì)的效(xiào)应，这种暗物质效应，会支持宇宙(zhòu)当(dāng)中生(shēng)命的诞生，或者说(shuō)是生命进化的一个重要因(yīn)素。

如果这(zhè)一理论(lùn)得到进一步的(de)证实，那么遍布宇宙当(dāng)中的暗物质会不会意味(wèi)着人类并(bìng)不孤单呢(ne)？或许在(zài)宇宙当中某个角落的行(xíng)星(xīng)上，暗物质(zhì)正在通过这样的(de)效应创(chuàng)造生命(mìng)。当然，这(zhè)些推论的大(dà)前(qián)提是要先(xiān)找到暗物质存(cún)在的(de)实(shí)际证(zhèng)据(jù)。那(nà)么小伙伴们，你们觉得暗物(wù)质(zhì)到底存不存(cún)在呢？喜欢请点赞，你的(de)支持(chí)是我更新的动力！

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