宇宙是“人为制造”的(de)？为何会存在科学无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟(jìng)是什么？人类为了寻找暗物(wù)质存在(zài)的(de)证据，科(kē)学家们在过去的几十年当(dāng)中进行了超过50次的长期实验，但是却没有(yǒu)发现(xiàn)任何的有效证据。除了一个地方，在(zài)1687年出版的自然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿发(fā)表(biǎo)了(le)万有引力(lì)定律，它揭示了宇(yǔ)宙中(zhōng)天(tiān)体运动的规(guī)律。往后的几百年来，当天文学家(jiā)们(men)发现某些天体(tǐ)运(yùn)行轨道出现异常，不符合万有引力定律的时候，他们就(jiù)会(huì)知道，周围一定有未知的天体通过引力在摄动它的轨(guǐ)道(dào)。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶(yé)就通过天(tiān)王星运行轨道的异常，推算并且发(fā)现了海王星的存在(zài)。另外，哈(hā)雷彗(huì)星(xīng)、冥王星的发(fā)现都是应用万有引力(lì)定律所取得重大天文成就(jiù)的例子。但是这些发(fā)现都是在恒星系统的尺度(dù)当(dāng)中，可当我(wǒ)们上(shàng)升到星系或者是(shì)星团(tuán)的(de)尺度，事情(qíng)就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学(xué)家(jiā)弗里茨兹威基正在研究和测量后发(fā)星系团的质量。这是一个由数千(qiān)个星(xīng)系(xì)所组(zǔ)成的巨(jù)大星系(xì)团，这些星系被(bèi)引力(lì)束缚在一起。测量星系团的质量一(yī)般(bān)会使用到两种方(fāng)法，当(dāng)两(liǎng)种方法结果一致，就可以确定其质量的(de)范围。

第(dì)一种(zhǒng)是获得(dé)其"光度学的质量"，需要的数据是测量(liàng)各个星系的光度。

第二种是动力学质量的计算，是(shì)利用光谱红移测量星系团中的各个星(xīng)系(xì)相对于星系团(tuán)的运动速度。当测量结(jié)果出来(lái)之(zhī)后，兹威(wēi)基彻底懵(měng)了，“动力学(xué)质量”竟(jìng)然是“光度学质量”的(de)400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量(liàng)消失了，或者(zhě)说这99%的质量并(bìng)不(bù)以可见光的形式所存在，我们无(wú)法看到。最诡异(yì)的是，在测量(liàng)速度的过程(chéng)中，兹威基发(fā)现星系团中很多星系的(de)速度比(bǐ)理论(lùn)上要快得多(duō)，按照牛顿的(de)运(yùn)动学定律，仅靠(kào)这些(xiē)可(kě)见星系的质量所产生的引力(lì)是无法将它们束缚在星系团内的，它们早(zǎo)就应该(gāi)被(bèi)抛出星系团(tuán)之外了，除非有一(yī)种神(shén)秘的力量在起作用，这种力量来源于某种隐形(xíng)的(de)物质。

据此，兹维基提(tí)出了(le)这样(yàng)部分不可(kě)见的暗(àn)质，它不(bù)发(fā)散光、吸光、反射光，但是它们却(què)占据着宇宙中绝大部(bù)分(fēn)的质量。只是(shì)当(dāng)时的人们(men)对这样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这个词才再一(yī)次出(chū)现。天文学家维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在观测(cè)仙女座星(xīng)系中的恒星(xīng)运动。理论上来说，距离中心越远的恒星在(zài)其轨(guǐ)道上的运行(xíng)速(sù)度(dù)就会越慢。但是他们观测的结果却让人感到不(bù)可思议。

随着(zhe)与(yǔ)中心距离的增加(jiā)，恒(héng)星的旋转速度(dù)几乎保(bǎo)持(chí)不变。可(kě)是(shì)根(gēn)据牛顿的万有引(yǐn)力定(dìng)律，在(zài)星(xīng)系当中如果没(méi)有(yǒu)足够大的质量来(lái)吸引它们，这(zhè)些外围的恒(héng)星早就(jiù)被甩到宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。基于这种现象，科(kē)学(xué)家们会使用一种相(xiāng)对(duì)标(biāo)准的方法来解释暗物质的存在，这(zhè)种方法就是测量星系当中气体(tǐ)在X轴上距离星系(xì)中心(xīn)的距离，以及(jí)在Y轴上(shàng)气(qì)体(tǐ)的旋转速度。如(rú)果出现异(yì)常的结果，就认为(wèi)是由(yóu)暗(àn)物质(zhì)的力量(liàng)进(jìn)入(rù)其中。

于是科学家(jiā)们通过射电望远镜测量(liàng)了距离星系中心更(gèng)远距离的氢元素，发(fā)现它们的旋转速度(dù)并(bìng)不符合牛顿(dùn)的力(lì)学定律。我们(men)的太阳系(xì)也不例(lì)外，太阳系(xì)位于银河系(xì)的第(dì)三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光(guāng)年，根据万有引力(lì)定律进行(xíng)计(jì)算，太阳(yáng)系的(de)运行速度(dù)应该是160千米/秒，但(dàn)实(shí)际上，太阳系正在(zài)以(yǐ)220千米/秒的速(sù)度围绕(rào)银河系旋转，这个实(shí)际速度远远大于理论速度(dù)，那么产生以(yǐ)上这(zhè)种向心加速度的(de)原因(yīn)很(hěn)可(kě)能就是存在着一种我们(men)看(kàn)不(bù)到的物(wù)质，是这些暗物质的引力效应(yīng)将星(xīng)系聚集在了(le)一起。

也是从这时开始，越(yuè)来越多的研究(jiū)人员开始相(xiāng)信暗(àn)物(wù)质的存在(zài)。科学家根(gēn)据星系外恒星轨(guǐ)道的速度，估算在(zài)星系当中暗物(wù)质的(de)质量占整个星系质量的85%。但是(shì)，暗物质并不是唯一可(kě)以解释这个(gè)现象的原(yuán)因。在(zài)一项新的研究当中，科学家们(men)发现，几乎没有引力效应的遥(yáo)远恒星之间，也会出(chū)现(xiàn)速度上的微小(xiǎo)差(chà)异。另外，天文学家还发现了一个(gè)反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离地(dì)球大约(yuē)2.5亿光年，大小和银(yín)河系不多，但是星系当(dāng)中(zhōng)存在(zài)的(de)恒星数量却只有银河系(xì)的千分之(zhī)一。

所以在理论上(shàng)，该星系必须存(cún)在(zài)暗(àn)物(wù)质，否则(zé)就会(huì)分崩离析(xī)。但是科学家们使用最先进的望远镜(jìng)对其进行了40个小时的详(xiáng)细测量之后，发现(xiàn)星系中(zhōng)的恒星运动是(shì)可(kě)以用(yòng)正常的物质(zhì)和力学定律来(lái)解释的。那么(me)又有人提(tí)出，也许该星(xīng)系的暗物(wù)质(zhì)，已(yǐ)经(jīng)被附(fù)近(jìn)的另一个(gè)大星系剥(bō)离了。奇怪的是，它(tā)的(de)附近没有任何星(xīng)系存(cún)在。造成这些现象(xiàng)的除了暗物质的假说之外，另一种可能就是人(rén)类(lèi)对引力的(de)理解还不够全面，引力很可能在不同尺度(dù)空间中(zhōng)的工作方式是不同的，这意(yì)味着在行星系尺度中的天体会沿着它们的轨道，按照我们所理解的方式运动。但是上升到星系(xì)和星(xīng)团的尺度，引(yǐn)力(lì)之间的相互(hù)作用(yòng)则(zé)是不(bù)同的方式。对于在星系团之间的(de)相互作(zuò)用，科学(xué)家还引入了外部场效应的概念，指的是(shì)在(zài)数百万光年的规模上(shàng)，巨(jù)大的质(zhì)量之间会产生对彼此特殊(shū)的效果，这个理论叫做MOND蒙(méng)德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立(lì)，这意味着(zhe)我们需(xū)要对(duì)现在的(de)物理定(dìng)律进行修正，这(zhè)些发现也让很(hěn)多人认(rèn)为暗物质假(jiǎ)说理论就此终结。但是在宇宙当中还有关(guān)于暗物质存在的其他(tā)的理论证据，这些理论证据是蒙德理(lǐ)论(lùn)所没法解(jiě)释的“引力透(tòu)镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年的子弹星系(xì)团(tuán)，由两个碰撞的星系(xì)团所组成，类似这(zhè)样的(de)星(xīng)团(tuán)，它(tā)们大(dà)部分的(de)普通质量都在(zài)星系(xì)的气体(tǐ)当中。当星(xīng)团以(yǐ)1000万公(gōng)里(lǐ)/小时(shí)发生碰撞的时候，星际(jì)气体的相互(hù)作用(yòng)就会导致(zhì)温度的(de)急剧升高，速度大幅(fú)降低。所以在理论(lùn)上，在碰撞之后，子(zi)弹(dàn)星系团大部(bù)分的(de)质量将位于(yú)所有这些气体所在的中间区域。那(nà)么我们(men)通过什么来(lái)验证它的质量区域到底是不是集中在中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太空望远镜(jìng)传回了宇宙(zhòu)当中(zhōng)第一(yī)张全彩的高清照(zhào)片，在(zài)照片中我们可以明显地看到很多(duō)星系似乎被拉伸产(chǎn)生了巨(jù)大的形变。其(qí)实这些(xiē)星(xīng)系本身(shēn)并不(bù)是(shì)真的被扭(niǔ)曲了(le)，也不(bù)是韦伯望远镜出了什么问(wèn)题，而是这(zhè)样极遥远(yuǎn)的天(tiān)体和我们(men)地球上的观(guān)测者之(zhī)间。被一个(gè)质量(liàng)超级巨大的天体遮挡，这个超大质(zhì)量的东西的(de)引力，会使身后更遥远(yuǎn)星系的光(guāng)都发(fā)生了扭曲。这个现象就是引力透镜效应。这个巨(jù)大(dà)的天体(tǐ)可能是超大质量的黑洞或者是暗物质(zhì)。

所(suǒ)以(yǐ)当(dāng)人(rén)们对子弹星(xīng)系团观测母猪凶如狗是什么动物生肖 母猪凶悍如何处理的时候(hòu)，发(fā)现它(tā)的大(dà)质量(liàng)区域并(bìng)不是在中间，而是在两侧。所以最好的(de)解释(shì)方法就是当(dāng)星团发生全部(bù)的(de)碰撞时(shí)，可被观(guān)测到(dào)的质量气体被卡在(zài)了中间，暗物质则直(zhí)接通过了(le)这(zhè)个区域，并在两(liǎng)边形(xíng)成(chéng)了引力透镜。对(duì)子弹星(xīng)系团(tuán)的引(yǐn)力透镜研究(jiū)也(yě)被认(rèn)为(wèi)是暗物质存(cún)在的迄今为(wèi)止(zhǐ)最好(hǎo)的理论证据。

除此(cǐ)之外，还有(yǒu)来(lái)自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万年之(zhī)后，可见光(guāng)终于可(kě)以畅通无阻地穿越在宇宙当(dāng)中了。经过(guò)了(le)130多(duō)亿年之(zhī)后，这(zhè)些光在(zài)宇宙空间背景上(shàng)留下了(le)各相同性的(de)微(wēi)波辐射。其中红色的(de)部分表示温度较高的区域，蓝色(sè)则(zé)表示相对较冷的区(qū)域，但实际上它们(men)之间的温差只有万分之一(yī)。

科学家们通过对(duì)前(qián)景背景(jǐng)分离后的二值图像进行连(lián)通域(yù)提取和标记之后发现，如果宇宙(zhòu)当(dāng)中没有暗物质，图(tú)形看起(qǐ)来不(bù)应该(gāi)是这样的(de)，而随着暗物(wù)质(zhì)的增(zēng)加，一些峰(fēng)值的幅(fú)度会减小(xiǎo)，才变(biàn)得看起来“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微波(bō)背景辐射的测量(liàng)值，我们需要的暗物质大约是普通(tōng)物质的5倍(bèi)。这个数(shù)字与解释(shì)星(xīng)系当中恒星运动所需要的暗物质比(bǐ)例(lì)是一致(zhì)的。这就意味着。

用(yòng)了一(yī)个(gè)简单(dān)的理论(lùn)框架(jià)，就很好地解(jiě)释了很多不同的观测(cè)结果。而暗物质的(de)本质就(jiù)是宇(yǔ)宙当中存在着某种类型的粒子(zi)，它们(men)不参与任何其(qí)他的电磁作用，只通过(guò)引力来相互作用。所以如果能够(gòu)找到这种粒(lì)子(zi)的(de)存(cún)在(zài)，就相当于(yú)找到(dào)了暗物(wù)质存(cún)在的实际证据。这种粒子到底是什么？科学家们已经提出了数十种的假想目标，而要(yào)寻找这些不同的目标粒子(zi)所需要的实验方式也不相同。在过(guò)去的几(jǐ)十年当中，人(rén)类(lèi)为了寻(xún)找这(zhè)些(xiē)看不见(jiàn)、摸不到(dào)，几乎不会(huì)与(yǔ)常(cháng)规物质相互作(zuò)用的“暗物(wù)质”，科学(xué)家们已经(jīng)进行了超过50次的实验(yàn)，却没有任何实质性(xìng)的发现，除了一个地(dì)方(fāng)，意大利(lì)的格兰萨(sà)索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在(zài)山下(xià)1400米处的(de)地下矿(kuàng)井当中，藏着地球上最大的地(dì)学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼高的探测(cè)器，一直致力(lì)于(yú)寻找暗(àn)物(wù)质粒子(zi)的(de)周期性震荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的(de)科学家声称(chēng)观测到了某种信号。经(jīng)过了20多(duō)年的数据收(shōu)集，人们发现了(le)一个有趣的事情(qíng)。探测率会在每年的6月份达到峰值，然后在11母猪凶如狗是什么动物生肖 母猪凶悍如何处理月降到最低(dī)，而(ér)且在20年当中每年都(dōu)是(shì)一样。一(yī)些(xiē)科学家认为这(zhè)可能是人类发现暗(àn)物质(zhì)的第一个直接证据。

但是为什么暗物(wù)质会(huì)产生周期性的年度信号呢？刚(gāng)才我们(men)讲了太(tài)阳系正在以(yǐ)220公里/秒的速(sù)度围绕着银河系(xì)进行移动，那么如(rú)果暗物质存(cún)在宇(yǔ)宙当中(zhōng)，这意味着我(wǒ)们也在(zài)以这样的速度在穿(chuān)越着暗物(wù)质流(liú)，这(zhè)个过程中会产(chǎn)生相应(yīng)的振荡(dàng)，同时地球又以30公(gōng)里/秒(miǎo)的速度围绕太阳进行旋转。所(suǒ)以有(yǒu)半年(nián)的时间(jiān)，地球围绕太阳的方向与太(tài)阳环绕银(yín)河(hé)系的(de)方向是一致(zhì)的，而(ér)另外半(bàn)年则与之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳的方向正好(hǎo)达到完全(quán)一致，这是理论上地球穿越暗物(wù)质流最快(kuài)的时(shí)段。而在(zài)11月份(fèn)，又恰好达到了最慢(màn)值。尽管(guǎn)在实(shí)际(jì)的情(qíng)况中(zhōng)，太阳系相对银河系的平(píng)面呈现了(le)60度(dù)的倾斜，但是(shì)这并不影响(xiǎng)这个理论(lùn)的有效性。

因此科学家认为这可以用(yòng)来解释，研(yán)究人员们(men)所观测到(dào)的周期性(xìng)信号。当然也可(kě)能有(yǒu)其他的情况，造(zào)成这种年度周(zhōu)期信号的(de)差异也(yě)可能是温度、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高山(shān)上的积雪，甚至连意(yì)大利游客的(de)数量也符(fú)合这个周期的规律(lǜ)。

所以(yǐ)，科(kē)学家们又在南半球(qiú)建立(lì)了一个几乎相(xiāng)同(tóng)的实验室，这里(lǐ)的季节与(yǔ)之前的实验室正好相(xiāng)反，而在这里，地球穿过暗物质(zhì)流的(de)运(yùn)动特征和第一个实验室(shì)是一样(yàng)的。

因此，如果在这里可以得(dé)到相同的(de)信号，就(jiù)可(kě)以(yǐ)成为(wèi)暗物质(zhì)所存在的非常有力的证据了。但是由于(yú)这(zhè)个实验室刚刚建成不久，所以截至目前还(hái)无法提供相应的数(shù)据(jù)支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的望远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜(jìng)大小跟哈勃望远镜相(xiāng)同，但它(tā)的宽视场仪器提(tí)供的视野是哈勃红外仪(yí)器的100倍。南希(xī)格(gé)雷斯(sī)罗曼太空望远镜其中一(yī)个关键的用途就是探索暗物(wù)质背后的奥秘，对于(yú)探测的结果，我们只能拭目以待了。费(fèi)米实验(yàn)室粒子天(tiān)体物(wù)理中心的科学家丹(dān)琥(hǔ)珀和贾森斯特芬(fēn)研究发现，如果暗物质存在(zài)，它们极(jí)有可能拥有另一种神秘的效(xiào)应，这种暗物(wù)质效应，会支持宇宙(zhòu)当中生命的(de)诞生，或者说是生命进化的一个重要(yào)因素。

如果(guǒ)这(zhè)一(yī)理论得到进一(yī)步的证实，那么遍布(bù)宇宙当中的(de)暗物质会不会(huì)意(yì)味着人类并不(bù)孤单(dān)呢？或(huò)许(xǔ)在宇宙当(dāng)中某(mǒu)个角落的行星上，暗(àn)物质(zhì)正在通(tōng)过(guò)这样的效(xiào)应(yīng)创造生命(mìng)。当然，这些推(tuī)论的大前提(tí)是要(yào)先(xiān)找到(dào)暗(àn)物质存在的实际证(zhèng)据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到(dào)底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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