宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学无法解释(shì)的“暗(àn)物质”？暗(àn)物(wù)质又(yòu)究竟是什(shén)么(me)？人类为了寻找暗物质存在的证据，科学家(jiā)们(men)在(zài)过(guò)去的几十年当中进行了(le)超(chāo)过50次的长期实验，但是却没(méi)有发现(xiàn)任何的有效证据(jù)。除了(le)一个(gè)地(dì)方，在1687年出版的(de)自然哲(zhé)学数(shù)学原理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭示了宇(yǔ)宙(zhòu)中天(tiān)体运动的(de)规律。往(wǎng)后的几(jǐ)百年来，当天文学家们发现某(mǒu)些(xiē)天体运行轨道出现异常(cháng)，不符合(hé)万有引力定(dìng)律的(de)时候(hòu)，他们就会知(zhī)道，周围一定有未知的天体通过引力在摄动它的(de)轨(guǐ)道。比如在(zài)1846年，奥(ào)本(běn)勒维耶就通过天王星运(yùn)行轨道的异常，推算并(bìng)且发现了(le)海王星的(de)存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥(míng)王星的发(fā)现都是应用万有引力定律所取得(dé)重(zhòng)大(dà)天(tiān)文成(chéng)就的(de)例子。但是这些发现都是在恒星系统的尺度当中，可当我们(men)上升(shēng)到(dào)星系或者是星团(tuán)的尺度，事情(qíng)就开始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士的物理学(xué)家弗里(lǐ)茨兹威基正在研(yán)究和测量后发星(xīng)系团(tuán)的质量(liàng)。这是一(yī)个由数(shù)千个星系所(suǒ)组成的(de)巨大星系(xì)团(tuán)，这些(xiē)星系被引(yǐn)力束缚在一起。测量星(xīng)系团的质量一般会使用到两种方法(fǎ)，当两种方法结果一致，就可以确定其质量的范围(wéi)。

第一种是获得其"光度学(xué)的质量(liàng)"，需要的数据是测(cè)量各(gè)个星系的光度。

第二种是动力学质量的计算，是利(lì)用光谱红移测(cè)量星系团中的各个星系相(xiāng)对于星系团的(de)运动速(sù)度。当测量结果出来之(zhī)后，兹威基彻底懵了，“动力(lì)学质量(liàng)”竟(jìng)然是“光度(dù)学质量”的(de)400倍。这意味(wèi)着，后发(fā)座星系团有99%的质量(liàng)消失了(le)，或者说这(zhè)99%的质量(liàng)并(bìng)不以可(kě)见光(guāng)的形式所存(cún)在(zài)，我(wǒ)们无法看到(dào)。最诡(guǐ)异的是，在测量(liàng)速度的(de)过程中，兹威基发现星系团中很(hěn)多星系的速度比理(lǐ)论上要快得多，按照牛(niú)顿的运(yùn)动学(xué)定律(lǜ)，仅靠这些(xiē)可(kě)见星系的(de)质(zhì)量(liàng)所产生(shēng)的引力是无(wú)法将它们束缚在星(xīng)系(xì)团内的，它(tā)们早就应该被抛出星(xīng)系团之外了，除非(fēi)有一种神秘的力量在起作用，这种(zhǒng)力量来(lái)源于(yú)某种(zhǒng)隐(yǐn)形的物质。

据此，兹维基提出了这样部分(fēn)不可见的(de)暗质，它不发散光(guāng)、吸光、反(fǎn)射光，但是它(tā)们却占据着宇宙中绝(jué)大部分的质量(liàng)。只是当(dāng)时的人们对这样的一种(zhǒng)说法不屑一顾。

直(zhí)到(dào)40年之后(hòu)，“暗物质”这个词才再一次出现。天文学(xué)家维拉鲁宾和肯(kěn)特福(fú)特(tè)在观测仙女座(zuò)星系中的恒星运动。理论上来说，距离中心越(yuè)远的恒星在(zài)其轨道上的运行速度就会越慢。但(dàn)是他们观测的结果(guǒ)却(què)让人感到不可(kě)思议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋(xuán)转速度几乎(hū)保(bǎo)持不变。可是根据(jù)牛(niú)顿的(de)万有引力定(dìng)律，在星(xīng)系当中(zhōng)如果没(méi)有(yǒu)足够大(dà)的(de)质(zhì)量来吸引它(tā)们(men)，这些外围的恒(héng)星(xīng)早就被甩到(dào)宇宙当(dāng)中了(le)。基于这种现象，科学(xué)家(jiā)们会(huì)使(shǐ)用(yòng)一种相对(duì)标准(zhǔn)的方法来(lái)解释(shì)暗物质的(de)存在(zài)，这种方法就是测(cè)量星系当中气(qì)体在X轴上距离(lí)星系中心的(de)距离(lí)，以及在(zài)Y轴上气体的旋转速度。如果出现(xiàn)异(yì)常(cháng)的结果，就认(rèn)为是由(yóu)暗(àn)物质的力(lì)量进入其(qí)中(zhōng)。

于(yú)是科(kē)学家们通过射电望远镜测(cè)量了距离星系中心更远距(jù)离的氢(qīng)元素，发现它们的旋(xuán)转速度并不(bù)符合(hé)牛顿的(de)力(lì)学定律。我(wǒ)们的太阳系也不例外，太阳(yáng)系(xì)位于银河系(xì)的(de)第三(sān)悬(xuán)臂之上，距离银河系中心2.6万光年(nián)，根据万有引力定律进行计算(suàn)，太阳系的运行速度应该是160千米(mǐ)/秒，但实际上，太阳系(xì)正在以220千米/秒的(de)速度围(wéi)绕银河系旋转，这个实际速度远远大于理论(lùn)速度，那(nà)么产生以上这(zhè)种向心(xīn)加(jiā)速度的原因很(hěn)可能就是存在(zài)着(zhe)一(yī)种(zhǒng)我(wǒ)们(men)看不到的物质，是这些暗物质(zhì)的引力效(xiào)应(yīng)将星系(xì)聚集在了一起。

也是从这时开始，越来(lái)越多的研究人员(yuán)开始相信暗物质的存在。科学家(jiā)根据星(xīng)系外恒星轨(guǐ)道的速度，估算在星系当中(zhōng)暗物质的质量(liàng)占整个星系质量(liàng)的85%。但是(shì)，暗物质并(bìng)不(bù)是唯一可以解释(shì)这个现(xiàn)象的(de)原因。在一项(xiàng)新的研究当(dāng)中，科学(xué)家们发现，几乎没有引力效(xiào)应的遥远恒星之(zhī)间，也会出现速度上的微小差异(yì)。另外(wài)，天文学(xué)家还发现(xiàn)了一个反(fǎn)常的(de)星系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地(dì)球大约2.5亿光年，大小和银河(hé)系不多，但是星(xīng)系当(dāng)中(zhōng)存在的恒星数(shù)量(liàng)却(què)只有(yǒu)银河系的千分之一。

所(suǒ)以在理论(lùn)上，该星系必(bì)须(xū)存(cún)在暗物质(zhì)，否(fǒu)则就会分崩离析。但(dàn)是科学家们使用最(zuì)先(xiān)进(jìn)的(de)望远(yuǎn)镜对其进行(xíng)了40个小时的详(xiáng)细测量之后，发(fā)现星系中的(de)恒星运(yùn)动是可以用正常的物质和力(lì)学(xué)定律来解释(shì)的。那(nà)么又有人当兵多久回家一次 嫁给当兵12年的人好吗提出，也(yě)许该星系(xì)的暗物质，已经被附(fù)近(jìn)的另一个大星系(xì)剥离(lí)了。奇怪的是，它的附近(jìn)没有(yǒu)任(rèn)何星(xīng)系存(cún)在。造成这些(xiē)现象(xiàng)的(de)除了暗物质的假说之外，另一种可能(néng)就(jiù)是人类(lèi)对引力的理解还不(bù)够(gòu)全面，引力很可能(néng)在不同尺(chǐ)度空(kōng)间中的工(gōng)作方式是不同的，这意(yì)味着(zhe)在行星系尺度中的(de)天(tiān)体会沿(yán)着它们的轨道，按照(zhào)我(wǒ)们(men)所理(lǐ)解的方式运动。但是上(shàng)升到星系和星(xīng)团的尺度，引力(lì)之间(jiān)的(de)相互作用则是不同(tóng)的(de)方(fāng)式。对于在星系团(tuán)之间的相互作用(yòng)，科(kē)学(xué)家还引入了(le)外部(bù)场效应的概念，指(zhǐ)的是在数百万光年的(de)规模上，巨大(dà)的(de)质量之间会产生对彼此特殊的效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理论成(chéng)立，这意味着我(wǒ)们(men)需要对现在的物理定(dìng)律进行(xíng)修(xiū)正，这些发现也(yě)让很多(duō)人(rén)认为(wèi)暗物质假说理论就此终结。但是在宇宙当中还有关于暗物质存在(zài)的(de)其他(tā)的理论(lùn)证据，这些理(lǐ)论证据(jù)是蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年的子(zi)弹星系团，由两个(gè)碰撞的星系团(tuán)所组成，类似这样(yàng当兵多久回家一次 嫁给当兵12年的人好吗)的星团，它们(men)大部分的(de)普通质量都在(zài)星系的气体当中。当(dāng)星团以(yǐ)1000万公(gōng)里/小时发生碰撞当兵多久回家一次 嫁给当兵12年的人好吗(zhuàng)的时候，星际气体的相互作用就会导致温(wēn)度的急剧升高，速度大(dà)幅(fú)降低(dī)。所以(yǐ)在理论上，在(zài)碰撞(zhuàng)之(zhī)后，子(zi)弹星系团大部(bù)分的质量(liàng)将位于所有这些气体(tǐ)所在的中(zhōng)间区域。那么我们(men)通过什么来验证它的质(zhì)量区域到底是不是集中在中间呢(ne)？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太(tài)空望远镜传回(huí)了宇宙(zhòu)当中第(dì)一张全彩的高清照片，在照片(piàn)中(zhōng)我们可以(yǐ)明显地看到很多(duō)星(xīng)系似乎(hū)被拉伸产生了巨大(dà)的形变。其(qí)实(shí)这些(xiē)星系本身并不是真的被扭(niǔ)曲(qū)了，也(yě)不是韦伯(bó)望远镜出(chū)了什么问题(tí)，而是这样(yàng)极遥(yáo)远(yuǎn)的天体和我们地球上的(de)观测(cè)者之间。被一个质量超级巨(jù)大的天体遮挡，这个超大质量(liàng)的东西(xī)的引力，会(huì)使身后更遥远星(xīng)系的(de)光都发生(shēng)了扭(niǔ)曲。这(zhè)个现象就是引力透镜效应。这个巨(jù)大的(de)天体可能是超(chāo)大质(zhì)量的黑洞或(huò)者(zhě)是(shì)暗物质。

所以当(dāng)人们对子弹(dàn)星系团观测的(de)时候(hòu)，发现(xiàn)它的(de)大质量区(qū)域并不(bù)是在中间(jiān)，而是在(zài)两侧。所以最好的解(jiě)释方法就是(shì)当(dāng)星团发生全部的碰撞时，可(kě)被(bèi)观测到的质量气体被卡在(zài)了中间，暗物质则(zé)直(zhí)接通过了(le)这个区域，并在两边形成了(le)引力透镜。对子弹星(xīng)系团的引力透镜研究也被认为是暗物质存(cún)在的迄今(jīn)为止(zhǐ)最好(hǎo)的理(lǐ)论证据。

除此之外(wài)，还(hái)有来自宇宙当中最(zuì)古(gǔ)老(lǎo)的光。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万(wàn)年之后，可见光终于(yú)可以畅通无阻(zǔ)地穿越在(zài)宇宙当中了。经过(guò)了130多亿年之后(hòu)，这些(xiē)光在宇宙空(kōng)间背景上留(liú)下(xià)了各(gè)相同(tóng)性的(de)微(wēi)波辐(fú)射。其中红色的部(bù)分(fēn)表示温度较高的区域，蓝色则表示相对(duì)较冷的(de)区(qū)域(yù)，但实际上它们之间的温差(chà)只有万(wàn)分之一。

科学家们(men)通过(guò)对前景背景分离后的二值图像进行连(lián)通(tōng)域提取和标(biāo)记之后发现，如果宇(yǔ)宙当(dāng)中没有暗物(wù)质(zhì)，图(tú)形看起来(lái)不应该是(shì)这样(yàng)的(de)，而随(suí)着暗(àn)物质的(de)增加，一些(xiē)峰值的幅(fú)度(dù)会减(jiǎn)小，才(cái)变得看起来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测(cè)量值，我们需(xū)要的暗物质大(dà)约是普通物质的(de)5倍。这个(gè)数字与解释星(xīng)系(xì)当中恒(héng)星运(yùn)动所需(xū)要的暗物质比例(lì)是(shì)一致的。这就意味(wèi)着。

用了一个简(jiǎn)单(dān)的(de)理(lǐ)论(lùn)框架，就很(hěn)好(hǎo)地解(jiě)释(shì)了很多不同的观(guān)测结果。而(ér)暗(àn)物(wù)质的(de)本(běn)质就是(shì)宇宙当中存在(zài)着(zhe)某种(zhǒng)类型(xíng)的粒子(zi)，它(tā)们不参与任何其他的(de)电磁(cí)作用，只通过引(yǐn)力来相(xiāng)互(hù)作用。所以如果(guǒ)能够找到这种粒子(zi)的存在(zài)，就(jiù)相当于找到了暗物质(zhì)存在(zài)的实际证据。这种(zhǒng)粒子到(dào)底是什(shén)么？科学家们已经提出(chū)了数十种(zhǒng)的假想目标，而要寻找(zhǎo)这些不同的(de)目标粒子所需要的实验方式也(yě)不(bù)相(xiāng)同。在过去(qù)的几十年当中，人类为了寻(xún)找(zhǎo)这(zhè)些看不见、摸(mō)不到，几乎不(bù)会与常规物质相互作用(yòng)的(de)“暗物质(zhì)”，科学家们已经(jīng)进行(xíng)了超过50次的实验，却没有任何实质性的(de)发现，除(chú)了一(yī)个地(dì)方，意(yì)大(dà)利(lì)的(de)格(gé)兰萨索(suǒ)山，隶属于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿井(jǐng)当中，藏着地球上最大的地学实验室，这个实(shí)验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高(gāo)的探测器，一直致(zhì)力(lì)于寻找(zhǎo)暗物质粒子的周期(qī)性震荡。

自1997年(nián)以来(lái)，这里的科学家声称观测到(dào)了某种信号(hào)。经过了20多年(nián)的数据收集，人们发现了一(yī)个(gè)有(yǒu)趣(qù)的事情。探测率会在(zài)每年的6月份达到峰值(zhí)，然后在(zài)11月降(jiàng)到最低，而且在20年当中每年(nián)都是一样。一些科学家(jiā)认为这(zhè)可能是人(rén)类发现暗物质的第一(yī)个直接证据。

但是为什么暗物质会产(chǎn)生周期性的(de)年度信号(hào)呢？刚才我们(men)讲了太阳系正(zhèng)在以(yǐ)220公里/秒的速(sù)度围绕着银河系进行移(yí)动(dòng)，那么如果暗物(wù)质(zhì)存在宇宙当中(zhōng)，这意味着我们也在以这样的速度(dù)在穿越着(zhe)暗物质流，这个过程(chéng)中会(huì)产生相应的振荡，同时地球又以30公里/秒的(de)速度围绕(rào)太阳进(jìn)行旋转。所以有(yǒu)半年的时间，地球(qiú)围绕太(tài)阳的方向(xiàng)与太阳环(huán)绕银河系的方向是一(yī)致的，而另(lìng)外半年则与之相反(fǎn)。

而在6月(yuè)份(fèn)的时候，地球与太(tài)阳的(de)方向(xiàng)正好(hǎo)达(dá)到(dào)完全一(yī)致，这(zhè)是理论上地球穿越暗物质流最(zuì)快的时(shí)段。而在11月份，又恰好达到了最慢(màn)值。尽管在实际的情况中，太阳系相对银河系(xì)的平面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是这并不影响这个理(lǐ)论的有效性。

因此(cǐ)科(kē)学家认为这(zhè)可以用来解释(shì)，研究人员们所观测到的周期性信号。当然也可能有其他的情(qíng)况，造成这种年度周(zhōu)期信号(hào)的差异也可能是(shì)温度、湿(shī)度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至连意大利游(yóu)客的数量也符合(hé)这个(gè)周期的规律。

所以，科学家(jiā)们又在南半球建(jiàn)立了一个(gè)几乎(hū)相(xiāng)同的实验室，这里的季节(jié)与之前的实(shí)验室正好相反，而在这里，地球穿过暗物质流(liú)的(de)运动特(tè)征和第(dì)一个实验室是一样的。

因此，如(rú)果在这里可以得(dé)到相同的信号，就(jiù)可以(yǐ)成为(wèi)暗物质所(suǒ)存在的非(fēi)常有力的证(zhèng)据了。但是由于这个(gè)实(shí)验(yàn)室刚刚建成不久，所以截至目前还无法提供(gōng)相应(yīng)的数(shù)据(jù)支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的(de)望远镜，这台太空望远镜叫(jiào)做“南(nán)希格(gé)雷(léi)斯(sī)罗曼”，它的主镜大小跟(gēn)哈勃望远镜相同(tóng)，但它(tā)的宽视场(chǎng)仪(yí)器提供的视野是哈勃红外仪器(qì)的100倍。南希格雷斯罗(luó)曼太空(kōng)望远镜其中一个关键的用途就是探索(suǒ)暗物质背后的(de)奥(ào)秘，对(duì)于探测的结果，我们只能(néng)拭(shì)目(mù)以待了。费米实验室(shì)粒子(zi)天体物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯(sī)特芬研究发现，如果(guǒ)暗物质(zhì)存在，它们极有可能(néng)拥有另一种神秘的(de)效应，这种暗物(wù)质效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说是生(shēng)命进(jìn)化的一个重(zhòng)要因素。

如果这一理(lǐ)论得到进一步的(de)证实，那么(me)遍(biàn)布宇(yǔ)宙当中的暗物(wù)质会(huì)不会意味着人类并不孤单呢？或(huò)许(xǔ)在宇宙(zhòu)当中某个角落的行星上，暗物质(zhì)正在通过这样的(de)效应创造(zào)生命。当然，这些(xiē)推论的(de)大前提是要先找到暗物质存在的实际证据(jù)。那么小伙伴(bàn)们，你们觉得暗物质到(dào)底存(cún)不存(cún)在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支持(chí)是我更新(xīn)的动力！

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