宇宙是“人为制造(zào)”的？为何(hé)会(huì)存在科(kē)学无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类为(wèi)了寻(xún)找(zhǎo)暗(àn)物质存在的(de)证据(jù)，科学家们在过去的几十年(nián)当中进(jìn)行了超过50次的(de)长期实验，但是却没有发现任何的(de)有效证据。除(chú)了一个地方，在1687年出版的(d成玉元君的身世是什么，成玉元君是什么身份e)自然哲(zhé)学(xué)数学原(yuán)理一书(shū)中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有引力定律(lǜ)，它(tā)揭示了宇宙中天体运动(dòng)的规律(lǜ)。往后的(de)几百年来，当天文学家(jiā)们发现某些天(tiān)体(tǐ)运行轨道出现异常，不符合万有引力定律的时候，他们就会知(zhī)道，周围一定有未知的天(tiān)体通(tōng)过引力(lì)在摄动它的轨道(dào)。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通(tōng)过天王(wáng)星运行轨道的异常，推算并且发现了海王星的存在(zài)。另外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发现都(dōu)是应用万有引力定律所(suǒ)取得重大天文(wén)成就(jiù)的例子(zi)。但是(shì)这些发现都是在恒(héng)星系统的(de)尺(chǐ)度当中(zhōng)，可当我们上(shàng)升到(dào)星系或者是星(xīng)团的尺度，事(shì)情就开(kāi)始变得诡成玉元君的身世是什么，成玉元君是什么身份异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗里茨兹威基正在研(yán)究和测量后(hòu)发星系团的质量(liàng)。这是一个由数(shù)千个星系所组成(chéng)的(de)巨(jù)大星(xīng)系团，这些星系被引(yǐn)力(lì)束缚(fù)在一起(qǐ)。测(cè)量星(xīng)系(xì)团(tuán)的质量一(yī)般会使用到两(liǎng)种方法，当两种方法结果一致(zhì)，就可以确定其(qí)质量的范围。

第一种是获得(dé)其(qí)"光度学的质量"，需(xū)要的数据是测量各(gè)个星系(xì)的光度。

第(dì)二种是(shì)动力学质量的计算，是利用光谱红移(yí)测量星系团(tuán)中的(de)各个(gè)星系相对于星系(xì)团的(de)运(yùn)动(dòng)速度。当(dāng)测量(liàng)结果出来之后，兹威(wēi)基彻底(dǐ)懵了(le)，“动(dòng)力(lì)学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味(wèi)着，后发座星系团有99%的(de)质量消失了，或者说这99%的(de)质量并不以可(kě)见(jiàn)光的形式所存在(zài)，我们无法看到。最诡异的是，在测量速度的过程中(zhōng)，兹(zī)威基发现星系团中很多(duō)星系的速度比理论(lùn)上要(yào)快得多，按照牛(niú)顿的运动学定律，仅靠这些(xiē)可见星系的质量所产生的引力(lì)是无法将它们束缚(fù)在星系团内的，它们早就应该被抛(pāo)出星(xīng)系团之(zhī)外了，除非(fēi)有一(yī)种神秘的(de)力(lì)量(liàng)在起作用，这种力量(liàng)来源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提出了这样部分不可见的暗质，它(tā)不发散(sàn)光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝大部分的(de)质量(liàng)。只是(shì)当时的人们对(duì)这样的一(yī)种(zhǒng)说法不屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗(àn)物质”这个词才(cái)再(zài)一次(cì)出现。天文(wén)学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙(xiān)女座(zuò)星系中的恒星运动(dòng)。理论上(shàng)来说，距离中(zhōng)心越远的恒星在其轨道上的运行速度就会(huì)越慢。但是他们观测(cè)的(de)结果却(què)让人(rén)感到不可(kě)思议。

随着与中心距(jù)离的增加，恒星(xīng)的旋转速度几(jǐ)乎保持不变(biàn)。可是根据牛顿的万有引(yǐn)力定(dìng)律，在星系当中如果没(méi)有足(zú)够大的质量(liàng)来吸引它们，这些外围的恒星早就被甩到宇(yǔ)宙当(dāng)中了。基于(yú)这种现象，科学家们会使用一种相(xiāng)对标准(zhǔn)的方法来解释暗物质的(de)存在，这种方(fāng)法就是测量星系当中气体在X轴上距离(lí)星系中心(xīn)的(de)距离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常的结果，就认为是由暗物质的力量进入(rù)其中。

于(yú)是科学家(jiā)们通过射电望远镜测(cè)量了距离星(xīng)系中心更远(yuǎn)距离(lí)的氢元素，发现(xiàn)它们的旋转速度并不符合(hé)牛顿的力学(xué)定律。我(wǒ)们(men)的(de)太(tài)阳(yáng)系也不例(lì)外，太阳系(xì)位于银(yín)河系的第三悬臂之上，距(jù)离银河系中心2.6万光年，根据万有引力(lì)定律进(jìn)行计算，太阳系的运行(xíng)速度应该是160千(qiān)米/秒(miǎo)，但实际上，太(tài)阳(yáng)系正在以220千米/秒的速度围绕银河系旋(xuán)转(zhuǎn)，这个实际速度(dù)远(yuǎn)远(yuǎn)大于理论(lùn)速(sù)度(dù)，那么产(chǎn)生以上这(zhè)种向心(xīn)加速度的(de)原因很可能(néng)就是存在着一(yī)种我(wǒ)们(men)看不到的(de)物质，是这(zhè)些暗物质的引(yǐn)力效应(yīng)将星系聚集在了(le)一(yī)起。

也(yě)是从这时(shí)开始(shǐ)，越来越(yuè)多的研究人员开始(shǐ)相信暗物质的存在。科学家根据星系外恒星轨道的速度(dù)，估算在星系(xì)当(dāng)中暗物质(zhì)的质量(liàng)占(zhàn)整个星系(xì)质量的85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯一可(kě)以解释这个现象(xiàng)的原因。在一项(xiàng)新(xīn)的研究(jiū)当中，科学家们发现(xiàn)，几乎没(méi)有引力(lì)效(xiào)应的遥远恒星之(zhī)间，也会(huì)出现(xiàn)速度(dù)上的微小差异。另外，天文学家(jiā)还(hái)发现了(le)一(yī)个(gè)反常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系(xì)距离地(dì)球大约(yuē)2.5亿(yì)光年，大小和银河(hé)系不多，但是星系(xì)当中(zhōng)存在的恒星(xīng)数量却只有银河系的千(qiān)分之一。

所以在理论上，该星(xīng)系必(bì)须存(cún)在(zài)暗物质(zhì)，否则就会分(fēn)崩离析(xī)。但是科学家们(men)使(shǐ)用最先进的(de)望远镜对其进行了40个小时(shí)的详细测量之后(hòu)，发现星系中的恒星运动(dòng)是可以用正(zhèng)常的物质和力学定律来解(jiě)释的。那么又(yòu)有人提出，也(yě)许(xǔ)该星系(xì)的(de)暗物(wù)质，已经被附近的(de)另一(yī)个大(dà)星系剥离了。奇(qí)怪(guài)的是，它的附近没有任何星系存在。造成这(zhè)些(xiē)现象的(de)除了暗物质(zhì)的假说之外，另一种可能就是人(rén)类对引(yǐn)力(lì)的理解还不够全面(miàn)，引力很可(kě)能(néng)在不同尺度空间中的工作方式是不同的，这意味着在行星系尺(chǐ)度中的天体会沿着(zhe)它们(men)的轨道(dào)，按照我们所(suǒ)理解的方式运(yùn)动。但(dàn)是上升到星系和(hé)星团的(de)尺度，引力之间的(de)相互(hù)作用(yòng)则(zé)是不同的(de)方(fāng)式。对(duì)于在(zài)星(xīng)系团之间的相互作用，科(kē)学家还引入了外部(bù)场(chǎng)效应(yīng)的概念，指的是在数百万光年的规模上，巨大的质量之间会产生对彼此特殊的效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立，这(zhè)意味着我们需要对现在的物理定律进行(xíng)修正，这些发现也(yě)让(ràng)很多人认(rèn)为暗物(wù)质假说理论就此终结。但是在(zài)宇宙当中还有关于暗(àn)物(wù)质存在的其他的(de)理论证据，这些理论(lùn)证据是蒙德(dé)理论所(suǒ)没法解释(shì)的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹(dàn)星系团，由两(liǎng)个碰撞(zhuàng)的星系团所(suǒ)组成，类似这样(yàng)的星团(tuán)，它们大部分(fēn)的普通(tōng)质量都在星系(xì)的气体当(dāng)中。当星团以1000万公里/小时发(fā)生(shēng)碰撞(zhuàng)的(de)时候，星际气体的相(xiāng)互作(zuò)用(yòng)就会导致温度的急剧升(shēng)高，速度大(dà)幅降(jiàng)低。所以在理论上，在碰撞之(zhī)后，子弹星系团大部分的质量将位于(yú)所有这些气体所在的(de)中间区(qū)域。那么我们通过什么(me)来验证它的质(zhì)量区(qū)域到底是不(bù)是集中在中间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太空(kōng)望远(yuǎn)镜传(chuán)回了宇(yǔ)宙当中第一张(zhāng)全彩的(de)高清照片，在照片中我们可以明显地看到(dào)很多(duō)星(xīng)系(xì)似(shì)乎被拉(lā)伸产生了巨大(dà)的形(xíng)变。其实这些星系本身并(bìng)不是真(zhēn)的被扭曲了，也(yě)不是(shì)韦(wéi)伯望(wàng)远镜(jìng)出了什(shén)么问题，而是这样极(jí)遥远(yuǎn)的天体(tǐ)和我们地球上的观测(cè)者之间。被一个质(zhì)量(liàng)超级(jí)巨大(dà)的天体遮挡，这个超(chāo)大质量的东西的引力，会使身(shēn)后(hòu)更遥远(yuǎn)星(xīng)系的光都发生了(le)扭(niǔ)曲。这个现象就是(shì)引力透镜效应(yīng)。这个巨大(dà)的天(tiān)体可(kě)能是(shì)超大(dà)质量的(de)黑(hēi)洞(dòng)或者是暗物质。

所以当人(rén)们对子弹星系团观测的时候，发现(xiàn)它的大质量(liàng)区域并不是在(zài)中间，而是(shì)在两(liǎng)侧(cè)。所以(yǐ)最(zuì)好(hǎo)的解释(shì)方法就是当星团发生全部(bù)的碰撞(zhuàng)时，可(kě)被(bèi)观测到(dào)的质量气体被卡在了中间，暗物(wù)质则(zé)直(zhí)接通过(guò)了这个区域，并在两边(biān)形成(chéng)了引力透镜。对子弹星系团的引力(lì)透镜研究也(yě)被成玉元君的身世是什么，成玉元君是什么身份认为是暗(àn)物质(zhì)存在的迄(qì)今(jīn)为止最好的理论证据。

除此之外，还有来(lái)自宇宙当中最古老的(de)光。从宇宙大(dà)爆(bào)炸开始，38万(wàn)年之后，可见光(guāng)终(zhōng)于(yú)可以畅(chàng)通无阻地穿(chuān)越(yuè)在宇宙当中了(le)。经过(guò)了(le)130多亿年之后，这些(xiē)光在宇宙(zhòu)空间(jiān)背景上(shàng)留下了各相同(tóng)性的微波辐射。其中红色的部分表示温(wēn)度较(jiào)高的(de)区域，蓝色(sè)则表示(shì)相对(duì)较冷的(de)区(qū)域，但实际上它们之(zhī)间的温(wēn)差只有万分之一。

科学(xué)家们通过对前景背(bèi)景(jǐng)分(fēn)离后的二值图像进行连(lián)通域(yù)提取和标记之(zhī)后发现，如(rú)果宇宙当中(zhōng)没(méi)有暗物质(zhì)，图形看起来不应该是这样的(de)，而随着(zhe)暗(àn)物质的增加(jiā)，一些峰(fēng)值的幅度(dù)会减小(xiǎo)，才变(biàn)得看起(qǐ)来“和谐”。为了匹(pǐ)配(pèi)宇(yǔ)宙(zhòu)微波(bō)背景辐射的测(cè)量值(zhí)，我们需要的暗物(wù)质大约是普通物质的(de)5倍。这个数字(zì)与解释星系当中恒(héng)星运动所需要的暗(àn)物质(zhì)比(bǐ)例是一致的。这就意味着。

用了一个简单的理论框架，就很好地(dì)解释了很(hěn)多不(bù)同(tóng)的观测结果。而暗物质的(de)本质就是宇宙当中(zhōng)存(cún)在着某种类型的粒子，它们不参与任何其他的电磁作用，只通过(guò)引力来相互(hù)作(zuò)用(yòng)。所(suǒ)以(yǐ)如果能够(gòu)找到这种(zhǒng)粒(lì)子的存在，就相当于找到了暗(àn)物质存(cún)在(zài)的实际证据。这种粒子到底是(shì)什么？科学家(jiā)们(men)已经提出(chū)了数(shù)十种的假想目标，而(ér)要寻找这些不同的目(mù)标粒子所(suǒ)需要的实验方(fāng)式也不相同。在过去(qù)的几十年当中，人类为(wèi)了寻找这些看不见、摸不到(dào)，几乎(hū)不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科学家们已经(jīng)进行了超(chāo)过50次的实(shí)验，却没(méi)有任何实质性的发(fā)现，除了(le)一个地方，意(yì)大利的格兰萨索山，隶属(shǔ)于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着(zhe)地球上最大的(de)地学实(shí)验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高的探(tàn)测(cè)器，一直致力于寻(xún)找暗物质粒子的周期性震(zhèn)荡(dàng)。

自1997年(nián)以(yǐ)来，这里(lǐ)的科学家声称(chēng)观测到了某种信号。经过了20多年的数(shù)据收集，人(rén)们发(fā)现了一个有趣的事情。探(tàn)测率会在每年的6月(yuè)份达到峰值，然后在11月降(jiàng)到最低，而(ér)且在20年当中每(měi)年都是一样。一些科学家认为这(zhè)可能是人(rén)类发现暗物质的第一(yī)个直接证据。

但(dàn)是为什么暗(àn)物(wù)质会产(chǎn)生(shēng)周期性(xìng)的年度信号(hào)呢？刚才我们(men)讲了(le)太阳系正在以220公里/秒的速度围(wéi)绕着银(yín)河系(xì)进行(xíng)移动，那么如果暗物质存(cún)在(zài)宇宙当(dāng)中，这意味着我们也在(zài)以这样的速度在穿(chuān)越着暗物质流(liú)，这个过程中会产生相应的(de)振荡，同时(shí)地球又以30公(gōng)里/秒的速度围绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有半年的时间(jiān)，地(dì)球围绕太阳的(de)方向(xiàng)与(yǔ)太阳环绕银(yín)河系的方向是一(yī)致的(de)，而(ér)另外(wài)半年则(zé)与之(zhī)相反。

而在6月份的时(shí)候，地球与(yǔ)太阳的方向正(zhèng)好(hǎo)达(dá)到完全一(yī)致，这是理论上地球穿越暗物(wù)质流最(zuì)快的时段(duàn)。而在11月份(fèn)，又(yòu)恰(qià)好达到了最(zuì)慢(màn)值(zhí)。尽管在实际的情况(kuàng)中，太阳系相(xiāng)对银河系的平(píng)面呈(chéng)现了60度的倾斜(xié)，但(dàn)是这并不(bù)影响这个(gè)理论的有效性。

因此科学家认为(wèi)这可以用来解释，研究(jiū)人(rén)员(yuán)们所观测到的周期性信号。当然(rán)也(yě)可能有其他的(de)情(qíng)况，造成这种年(nián)度周期信号的差(chà)异也可能是温度、湿度、土壤(rǎng)中的水(shuǐ)分、高(gāo)山上的积雪，甚至连意大利(lì)游(yóu)客(kè)的(de)数(shù)量也符(fú)合这个周期的规律。

所以，科学家们又在南半球建立了一个几(jǐ)乎(hū)相同(tóng)的实验室(shì)，这里的(de)季(jì)节与之前的实验(yàn)室正(zhèng)好(hǎo)相(xiāng)反，而在这(zhè)里，地球穿过暗(àn)物质流的运动特征(zhēng)和第一个实验室是(shì)一样的。

因此，如果在(zài)这(zhè)里可以(yǐ)得到相同的信号，就可以成为暗物质所存(cún)在(zài)的非常有力的证(zhèng)据(jù)了。但是由于这个实验(yàn)室刚刚建成不久，所以(yǐ)截至目前还无(wú)法提(tí)供(gōng)相应的数据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新(xīn)的望远(yuǎn)镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它的主镜大(dà)小(xiǎo)跟(gēn)哈勃望远镜相同，但它(tā)的宽视场仪器提供(gōng)的视野(yě)是哈勃红(hóng)外仪器的100倍。南希(xī)格雷斯(sī)罗曼太(tài)空(kōng)望(wàng)远镜其中一个关(guān)键(jiàn)的用途就是(shì)探索(suǒ)暗(àn)物质背后的奥秘，对于探测的结果，我们只能(néng)拭(shì)目以待(dài)了。费米实验(yàn)室粒子天体物理中心的科(kē)学家(jiā)丹琥珀和贾森斯(sī)特芬研究发现(xiàn)，如果(guǒ)暗物质(zhì)存在(zài)，它们(men)极有可(kě)能拥有另(lìng)一(yī)种神秘的效应，这(zhè)种暗物(wù)质效应(yīng)，会支(zhī)持宇(yǔ)宙当中生命的诞生，或(huò)者说是生命进化的一(yī)个重要(yào)因素(sù)。

如果这(zhè)一(yī)理(lǐ)论得(dé)到进一步的证(zhèng)实，那(nà)么遍布宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)的暗物质会不会意(yì)味(wèi)着人类并不(bù)孤(gū)单呢(ne)？或许在(zài)宇宙当(dāng)中某个角落的行星上，暗物质正(zhèng)在通过这(zhè)样的效应创造(zào)生命。当然，这(zhè)些推论的大前提是要先(xiān)找到暗物质存在的实(shí)际证(zhèng)据(jù)。那么(me)小伙(huǒ)伴们，你们觉得暗物质到底存(cún)不存在呢(ne)？喜欢请点赞，你的支持(chí)是我更(gèng)新的动力(lì)！

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