宇宙是“人为制造(zào)”的？为何会存在(zài)科学无法解(jiě)释(shì)的“暗物质”？暗(àn)物质又究竟是什么？人类为了(le)寻找暗物质存在的证据，科学家们在过去的几(jǐ)十年当中进行了超过50次的长期实验，但(dàn)是(shì)却没(méi)有(yǒu)发现任(rèn)何(hé)的有(yǒu)效(xiào)证(zhèng)据(jù)。除了(le)一个(gè)地方，在1687年出(chū)版的自然(rán)哲学数学原(yuán)理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了(le)万有引力定律，它(tā)揭示了宇宙(zhòu)中天体(tǐ)运动的(de)规律。往(wǎng)后(hòu)的几百年(nián)来，当(dāng)天(tiān)文学家们发现某些天(tiān)体(tǐ)运(yùn)行轨道出现异常，不符合万有(yǒu)引力(lì)定(dìng)律(lǜ)的(de)时候，他们就会知道，周围一(yī)定有未知的(de)天(tiān)体通过引力在摄(shè)动它的轨道。比如(rú)在1846年，奥本勒维耶就通过(guò)天王星运(yùn)行轨道的异(yì)常，推算并且发现(xiàn)了海王星(xīng)的存在。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发现(xiàn)都是应(yīng)用万有引力定(dìng)律(lǜ)所(suǒ)取得(dé)重大天文成(chéng)就(jiù)的例子(zi)。但是(shì)这些(xiē)发现都是在恒星(xīng)系统的(de)尺度当中，可当我(wǒ)们上升到(dào)星系或者是星团的尺(chǐ)度，事情就开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理学家弗(fú)里茨兹威(wēi)基正在研究(jiū)和(hé)测量后(hòu)发星系团的(de)质(zhì)量。这(zhè)是一个由(yóu)数千个(gè)星(xīng)系所组成(chéng)的巨大星系团，这(zhè)些星系被引力束缚在一起。测量星系团的质量一般会使(shǐ)用(yòng)到(dào)两种方法，当两(liǎng)种方法结果一致，就可以(yǐ)确(què)定(dìng)其质量的范围。

第一种(zhǒng)是(shì)获(huò)得(dé)其"光度学的质(zhì)量(liàng)"，需要的(de)数据是(shì)测(cè)量各(gè)个星系(xì)的光(guāng)度。

第二(èr)种是动(dòng)力学(xué)质量的计(jì)算，是利用光谱红(hóng)移(yí)测量星系团中(zhōng)的(de)各个星系(xì)相对于星(xīng)系团的运动速度。当测量(liàng)结果出来之(zhī)后，兹威基(jī)彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度(dù)学质量”的400倍。这意(yì)味着(zhe)，后发座星系团有(yǒu)99%的质量消失了，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(guǐ)大学专业分流什么意思啊，什么叫大学专业分流异的(de)是，在测量速(sù)度(dù)的(de)过(guò)程(chéng)中(zhōng)，兹威(wēi)基发现(xiàn)星系团中(zhōng)很多星系的速度比(bǐ)理论上要快得(dé)多，按(àn)照牛顿的运动学定律(lǜ)，仅靠(kào)这些可见星(xīng)系的质量(liàng)所产生的(de)引力是无法(fǎ)将它们束缚在星(xīng)系团内的，它们早(zǎo)就应该被抛出星系团之外(wài)了，除非(fēi)有一种(zhǒng)神秘的力量在起作用，这种力(lì)量来源于某种隐形的(de)物质。

据此，兹维基提出了这样部(bù)分不可(kě)见的暗质，它(tā)不(bù)发散(sàn)光、吸光、反射光，但是它(tā)们却占据着宇宙中绝(jué)大部分的(de)质量(liàng)。只是(shì)当时的人们对这样的一种(zhǒng)说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗(àn)物(wù)质”这个词才再一(yī)次(cì)出现。天(tiān)文学家(jiā)维拉鲁(lǔ)宾和(hé)肯特(tè)福(fú)特在观测仙女座星系中(zhōng)的恒星运动。理论(lùn)上来说，距离(lí)中心越远的恒星(xīng)在其轨道上的运行速度(dù)就(jiù)会越(yuè)慢(màn)。但是他(tā)们观测的(de)结(jié)果却让人感到不(bù)可思议。

随着与中心距离的增(zēng)加，恒(héng)星的旋转速度几乎(hū)保持不(bù)变。可是根据牛顿的万有引力(lì)定(dìng)律，在星系当(dāng)中如(rú)果没有足够大(dà)的质量来吸引(yǐn)它们，这些外围(wéi)的(de)恒星早就被甩到宇宙当中了。基于这种现象，科学家们会(huì)使用一种相对标准(zhǔn)的方法来解(jiě)释暗(àn)物质的存在，这种方法(fǎ)就是测(cè)量(liàng)星系当中气体在X轴上距离星系中(zhōng)心(xīn)的距(jù)离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常的(de)结(jié)果，就认为是(shì)由暗物(wù)质(zhì)的力(lì)量(liàng)进入其中。

于是(shì)科(kē)学家们(men)通过(guò)射(shè)电望远镜测量了距(jù)离(lí)星系中心(xīn)更远距离(lí)的氢元素(sù)，发(fā)现它们(men)的(de)旋转速度并不符合牛顿(dùn)的力学(xué)定律。我们(men)的太阳系也(yě)不例外，太(tài)阳(yáng)系位于银河系的第三(sān)悬臂之上，距离(lí)银河系中心2.6万光(guāng)年(nián)，根(gēn)据万(wàn)有引(yǐn)力定律进行(xíng)计算(suàn)，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以(yǐ)220千米(mǐ)/秒的速度(dù)围绕银河系旋转，这个实际速度远(yuǎn)远大(dà)于理论速(sù)度(dù)，那么产生以上这种向(xiàng)心加速度的(de)原因(yīn)很可能(néng)就是存在着一(yī)种我们看不到的物(wù)质(zhì)，是(shì)这些暗物质的引(yǐn)力效应将(jiāng)星系聚(jù)集在了一起。

也(yě)是从这时开(kāi)始，越来越多的研究人员开始(shǐ)相信(xìn)暗物质的存在。科(kē)学家根据星系外恒星轨道的(de)速度(dù)，估算在星系(xì)当中暗(àn)物质的(de)质量占(zhàn)整个星系质(zhì)量(liàng)的85%。但是，暗物质并不是(shì)唯一(yī)可以解(jiě)释这(zhè)个现(xiàn)象的原因。在一(yī)项(xiàng)新(xīn)的(de)研(yán)究当中(zhōng)，科学家们(men)发现，几乎(hū)没有引(yǐn)力效应的遥(yáo)远恒星之间，也会出现速度上的微(wēi)小(xiǎo)差异(yì)。另外，天文学家(jiā)还(hái)发现了(le)一个反常的星系(xì)，叫做(zuò)Agc114905。这(zhè)个星系(xì)距离地球大约2.5亿(yì)光年，大小和银(yín)河系(xì)不多，但是星系当中存(cún)在(zài)的恒星(xīng)数量(liàng)却(què)只有(yǒu)银河系的千(qiān)分之一。

所以在理(lǐ)论上(shàng)，该星系必须存在暗物质，否则就会(huì)分崩离析。但是(shì)科学家们(men)使用最先进的(de)望远镜对(duì)其进(jìn)行了40个(gè)小(xiǎo)时的详细(xì)测量(liàng)之后(hòu)，发现星系中的恒(héng)星(xīng)运动是(shì)可以用(yòng)正常的物(wù)质和力学定律来解释的。那么又有人提出，也(yě)许该星系的暗物(wù)质，已经被附近的另一个大星系(xì)剥离了。奇怪(guài)的是(shì)，它的附(fù)近没有任(rèn)何(hé)星系存在(zài)。造成这些(xiē)现象(xiàng)的除了暗物质的假(jiǎ)说之外，另一(yī)种可能(néng)就是(shì)人类对引力的理(lǐ)解还不够(gòu)全面，引力很可能在不同尺度空间中的(de)工作方式是不同的(de)，这意味着(zhe)在(zài)行星系(xì)尺度中的天体会沿着它们的(de)轨道(dào)，按照我们所理解(jiě)的方式运(yùn)动(dòng)。但是上升到星系和星团(tuán)的尺度，引力之间的相互作用则(zé)是不同(tóng)的(de)方式。对于(yú)在星系团之间(jiān)的相(xiāng)互作用，科学家还引入了外部场(chǎng)效(xiào)应的(de)概念(niàn)，指的是在数百万光年的(de)规(guī)模上(shàng)，巨(jù)大的质量之间会(huì)产(chǎn)生对彼此特殊的效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙(méng)德(dé)理论(lùn)。如果MOND蒙德(dé)理论成立，这意味(wèi)着我(wǒ)们需(xū)要对现(xiàn)在的物理定律进行(xíng)修正，这些发现(xiàn)也让很多人认为暗(àn)物质假说理论就此(cǐ)终结。但(dàn)是在宇(yǔ)宙当中(zhōng)还有关于(yú)暗物质存在的(de)其他的(de)理论证(zhèng)据，这些理论证据是(shì)蒙德理论(lùn)所(suǒ)没(méi)法解释的“引力透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年的子弹星系团，由(yóu)两个(gè)碰(pèng)撞的(de)星系(xì)团(tuán)所(suǒ)组成，类似这样的星团，它们大部(bù)分的(de)普通质量都在星系的(de)气体当中。当(dāng)星团以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星际气体的相互作用就(jiù)会(huì)导致温度的急剧(jù)升高，速度大幅降(jiàng)低。所(suǒ)以在理论上，在碰撞之后，子弹星系(xì)团大部分的(de)质量(liàng)将位于所有(yǒu)这些(xiē)气体所在(zài)的中间区域。那么我们通过什(shén)么来验(yàn)证它的质量区(qū)域(yù)到底是不是(shì)集中在中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太空望远镜传回了宇宙(zhòu)当中第一张全彩的高清照片，在(zài)照(zhào)片(piàn)中我(wǒ)们可以明(míng)显地看(kàn)到很多星系似乎被拉伸产生了巨大的形(xíng)变。其(qí)实这些(xiē)星系本身并不是真的被扭(niǔ)曲(qū)了，也(yě)不是韦伯望远(yuǎn)镜出了什么(me)问题(tí)，而是这样极遥远的天体(tǐ)和我们地球上的观测(cè)者(zhě)之间。被一个质量超级巨大(dà)的天体遮挡，这个(gè)超(chāo)大质量的(de)东(dōng)西的引(yǐn)力，会使身后更遥远(yuǎn)星系的光(guāng)都(dōu)发(fā)生(shēng)了扭曲(qū)。这个现(xiàn)象就是(shì)引力透镜效应。这个巨大的天体可能是超大质量(liàng)的黑洞或者(zhě)是暗物(wù)质。

所以当人们对子弹星(xīng)系团观测的时候，发现它的大质量区(qū)域并(bìng)不(bù)是在中间，而是在(zài)两侧。所以最好(hǎo)的解(jiě)释方法就是当(dāng)星(xīng)团发生全部的碰(pèng)撞时，可被观(guān)测到的质量气体被卡在了中(zhōng)间，暗物质则直接通(tōng)过(guò)了这个区域，并在两边形(xíng)成(chéng)了引力(lì)透镜。对子弹星系团的引力透镜(jìng)研(yán)究(jiū)也被(bèi)认为是(shì)暗物(wù)质存在的迄今为止最好的理论证(zhèng)据。

除此(cǐ)之外，还有来自(zì)宇宙(zhòu)当中最古老的光(guāng)。从宇宙大爆炸开(kāi)始，38万年之后，可见光终于(yú)可(kě)以畅(chàng)通无(wú)阻地穿(chuān)越在宇宙当中(zhōng)了。经过了(le)130多亿(yì)年之后，这些光(guāng)在宇(yǔ)宙空间(jiān)背景上留下了各相同(tóng)性的微波辐射(shè)。其(qí)中(zhōng)红(hóng)色的部(bù)分(fēn)表示温度较高的区域，蓝色(sè)则表(biǎo)示相对较冷的区域，但实际上它(tā)们之(zhī)间的(de)温(wēn)差只有万分之(zhī)一。

科(kē)学家们通过对前(qián)景背景(jǐng)分离后(hòu)的二值图(tú)像进行连通域提取和(hé)标(biāo)记之后发现(xiàn)，如果宇宙当中没有暗(àn)物(wù)质(zhì)，图形看(kàn)起来不应该(gāi)是这(zhè)样的，而随着暗物质的增加，一些峰(fēng)值的幅度会减小，才变得看(kàn)起来(lái)“和(hé)谐”。为了匹配宇宙微波背景(jǐng)辐射的(de)测(cè)量(liàng)值，我们需要(yào)的暗物(wù)质(zhì)大(dà)约是普通物质(zhì)的5倍。这个数字与解(jiě)释星系当中恒星(xīng)运动所需要的暗物质比例是一致的(de)。这(zhè)就(jiù)意味(wèi)着。

用了一个简单(dān)的理论框架，就(jiù)很好地(dì)解(jiě)释了很多不同(tóng)的观(guān)测结果。而(ér)暗物质的本质就是宇宙当(dāng)中存(cún)在着(zhe)某种类型(xíng)的粒子，它们不参与任何其他的电磁作用，只(zhǐ)通过引力来相互作用。所以如果能够找到这(zhè)种(zhǒng)粒子的(de)存在，就相当于找到(dào)了暗(àn)物(wù)质(zhì)存(cún)在(zài)的实际证据。这种粒子到底是(shì)什么？科学家们已经提(tí)出了(le)数十种的假(jiǎ)想(xiǎng)目标，而(ér)要寻找(zhǎo)这些不同的目标(biāo)粒子所需要(yào)的实验方式也不(bù)相同。在过(guò)去的(de)几(jǐ)十年当中，人类(lèi)为了寻找这些看不见、摸不到(dào)，几乎(hū)不(bù)会与(yǔ)常规物质(zhì)相互作(zuò)用(yòng)的(de)“暗物质”，科(kē)学家们已经进行了超过50次的实验，却没有任何实(shí)质性的发现，除了(le)一个地方，意(yì)大利的格兰萨(sà)索山(shān)，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下(xià)矿井当(dāng)中，藏着地球上(shàng)最(zuì)大的(de)地(dì)学(xué)实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一(yī)个三层楼高的探测器，一直致力(lì)于(yú)寻找暗物质粒(lì)子的周(zhōu)期性震荡。

自1997年(nián)以来，这里的(de)科(kē)学(xué)家(jiā)声称观测(cè)到了(le)某(mǒu)种信号。经过了(le)20多年的(de)数(shù)据收(shōu)集，人们(men)发(fā)现了一个有趣的事情。探(tàn)测率会在每年的6月份达到峰值，然(rán)后(hòu)在(zài)11月降到最低，而且在20年当中每年都是一(yī)样。一些科学家认为(wèi)这可能是人类(lèi)发现暗(à大学专业分流什么意思啊，什么叫大学专业分流n)物质的第一个直接证据。

但是为什么暗物质会产生周期性的年(nián)度信(xìn)号呢？刚(gāng)才我们讲(jiǎng)了太阳系正在以220公里(lǐ)/秒(miǎo)的速(sù)度(dù)围绕着银河系进行移(yí)动(dòng)，那(nà)么(me)如(rú)果暗物质存在(zài)宇宙当中(zhōng)，这意(yì)味着我们也(yě)在以这样的速度在穿越(yuè)着暗物质(zhì)流，这个(gè)过程中会(huì)产生(shēng)相应的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度(dù)围绕太阳进行(xíng)旋转。所以有半(bàn)年的时间(jiān)，地球围绕太阳的(de)方向与太阳环绕银河系的方向是一致的，而另外半年则与之相反。

而在6月份(fèn)的时候，地(dì)球与太阳的方向正(zhèng)好达到完(wán)全一致，这是理论上地球穿越暗(àn)物质流最(zuì)快的时段。而在(zài)11月份，又恰好达到了最慢(màn)值。尽管在(zài)实际(jì)的情况中，太阳系相(xiāng)对银河系的(de)平面呈现了60度(dù)的(de)倾斜，但是这并不(bù)影响这个理论的有效(xiào)性。

因此科(kē)学家(jiā)认为这可以用来(lái)解(jiě)释(shì)，研究人(rén)员们所观测到的(de)周期性信号。当然也(yě)可能(néng)有其他的情况，造成这种年度周期信(xìn)号的差异(yì)也可能是温度、湿度、土壤中的水分(fēn)、高(gāo)山(shān)上(shàng)的(de)积雪，甚至连意大(dà)利(lì)游客(kè)的数(shù)量(liàng)也符合这个周(zhōu)期的规律(lǜ)。

所以，科学家们又在(zài)南半球建立了(le)一个几乎相同的实(shí)验室(shì)，这(zhè)里的(de)季节(jié)与之前的实验室(shì)正好相反，而在这里(lǐ)，地球穿过(guò)暗物质流的(de)运动特(tè)征和第(dì)一个(gè)实验室是(shì)一样的。

因此，如果在这里可以得(dé)到相(xiāng)同(tóng)的信号，就(jiù)可(kě)以(yǐ)成(chéng)为暗物质(zhì)所存在的非常有力的证据了。但(dàn)是由(yóu)于这个实验室刚刚建成不(bù)久，所(suǒ)以(yǐ)截至目(mù)前还无(wú)法提供相应的(de)数据(jù)支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新(xīn)的望远镜(jìng)，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈勃(bó)望远(yuǎn)镜相同，但它的宽视场(chǎng)仪器提供的(de)视野是哈勃红外仪(yí)器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远(yuǎn)镜其中一(yī)个关(guān)键的用(yòng)途就是探索暗物(wù)质背后(hòu)的奥(ào)秘，对于(yú)探测的结果，我们只能(néng)拭目以(yǐ)待了。费米实验室粒子(zi)天体物(wù)理中心的科学家丹琥珀(pò)和贾(jiǎ)森(sēn)斯特芬研究(jiū)发现，如(rú)果暗(àn)物质存在，它(tā)们(men)极有可(kě)能(néng)拥(yōng)有(yǒu)另一(yī)种神秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中(zhōng)生命的(de)诞(dàn)生，或者(zhě)说是生命进化(huà)的一个重要因素。

如果这一理(lǐ)论得到进一步的证实，那(nà)么遍布宇宙当中的暗物质会不会意味(wèi)着人类并不孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当(dāng)中某(mǒu)个角落(luò)的行星上，暗物质(zhì)正在通过这样的效应(yīng)创造生命。当然，这些推论的大(dà)前(qián)提是要先找到暗物(wù)质存在的(de)实际证(zhèng)据。那么小伙伴(bàn)们，你们觉(jué)得暗物质到底存不(bù)存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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