宇宙是“人为制造”的(de)？为何会存在科(kē)学无法解(jiě)释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找(zhǎo)暗物质存在的证据(jù)，科学家们在过去的几(jǐ)十年当中(zhōng)进行了超(chāo)过50次的长期实验，但是却(què)没(méi)有发现任何的有(yǒu)效(xiào)证据(jù)。除了(le)一(yī)个地方，在1687年出(chū)版的(de)自然哲学数学原理一(yī)书中(zhōng)，埃萨(sà)克(kè)牛顿发表了万有(yǒu)引力定律，它揭示(shì)了(le)宇宙(zhòu)中天体运(yùn)动的规律(lǜ)。往后的几百年来(lái)，当天(tiān)文(wén)学(xué)家们发现某些天体运行轨道出(chū)现异常，不符合万有引力定律的(de)时(shí)候，他们就会知(zhī)道，周(zhōu)围一(yī)定有未(wèi)知的(de)天体(tǐ)通过引力(lì)在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过天(tiān)王星运行(xíng)轨道特朗普为什么叫懂王吗？ 特朗普为什么称为懂王(dào)的(de)异常，推算并且(qiě)发现(xiàn)了海王星的存在(zài)。另外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的(de)发现都(dōu)是应用万有引力定律(lǜ)所取(qǔ)得重大天文(wén)成(chéng)就(jiù)的例子。但是这些发现(xiàn)都是在恒(héng)星系统(tǒng)的尺度当中，可当我们上升(shēng)到星系或者是星(xīng)团的尺(chǐ)度(dù)，事情就开始变得诡异了(le)。

1933年，瑞(ruì)士的物(wù)理学(xué)家弗里茨兹威基正在研(yán)究和(hé)测(cè)量后发星系团(tuán)的质量。这是一(yī)个由数千个星系所组成的巨大星(xīng)系团，这些星(xīng)系被引(yǐn)力束缚在一起。测量星系团的(de)质量一般会使用到(dào)两种方法，当两种方法(fǎ)结果(guǒ)一致，就可(kě)以(yǐ)确定(dìng)其质量的范围(wéi)。

第一种是(shì)获得其"光(guāng)度学的质量"，需要的数据是测(cè)量各个星(xīng)系的光度(dù)。

第二种是动力(lì)学质量的计算，是利用光谱红移(yí)特朗普为什么叫懂王吗？ 特朗普为什么称为懂王测(cè)量星(xīng)系团中的各个(gè)星系相(xiāng)对于星系团的运动速度。当测(cè)量(liàng)结果出来之后，兹威(wēi)基彻底懵了，“动(dòng)力学质(zhì)量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意(yì)味着，后(hòu)发座星系团有99%的质量消失(shī)了，或者说这(zhè)99%的(de)质量并不以可见光的形式所(suǒ)存在，我们无法看到。最诡异的是，在(zài)测量速度的过(guò)程中，兹(zī)威基发(fā)现星系(xì)团中很多星(xīng)系的速度比(bǐ)理(lǐ)论上要快得多(duō)，按照牛顿(dùn)的运(yùn)动学(xué)定律(lǜ)，仅(jǐn)靠(kào)这些可见星系的质(zhì)量所产生的引力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(xīng)系团之(zhī)外了，除非有一(yī)种神秘(mì)的力(lì)量在起作(zuò)用，这种力(lì)量来源(yuán)于(yú)某种隐形(xíng)的物质。

据(jù)此(cǐ)，兹(zī)维基提出了这(zhè)样部(bù)分不(bù)可见的暗质，它不发散光、吸光、反射(shè)光，但是它们(men)却占据着宇(yǔ)宙(zhòu)中绝大部分的质量。只是当(dāng)时的人(rén)们对这样的一种(zhǒng)说法不(bù)屑一顾(gù)。

直到40年之后，“暗物质”这(zhè)个词才再一次(cì)出现。天文(wén)学家维拉鲁(lǔ)宾和(hé)肯特(tè)福特(tè)在观测(cè)仙(xiān)女(nǚ)座星系(xì)中的恒星(xīng)运动。理论上来说，距离中心越远的恒星在其轨道上的运(yùn)行速度就会越慢(màn)。但是他们观测(cè)的结果却让(ràng)人感到不可思议。

随着与中心(xīn)距离的增加，恒星的旋(xuán)转速度几乎(hū)保(bǎo)持不变。可(kě)是(shì)根据(jù)牛顿的万有引力定律，在星系当中如果(guǒ)没有足够大(dà)的质量来(lái)吸引它们，这些外围的恒(héng)星早就被(bèi)甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于(yú)这种现象，科学家(jiā)们会使用一种相对(duì)标(biāo)准的方法来解(jiě)释暗物质的存在，这种方(fāng)法就是测量星系当中气体(tǐ)在X轴上(shàng)距离星系中心(xīn)的距离，以及在Y轴上气(qì)体的旋转速度。如果出现异常的结果(guǒ)，就认为是(shì)由暗物质(zhì)的力(lì)量进入其中。

于是科学家们(men)通(tōng)过射电望远镜(jìng)测量了(le)距离(lí)星(xīng)系中(zhōng)心更(gèng)远距离的氢(qīng)元素，发现(xiàn)它们的旋转速度(dù)并不(bù)符(fú)合牛顿(dùn)的力学定律。我(wǒ)们的(de)太阳系也不例(lì)外，太(tài)阳系位(wèi)于银河系的第三悬臂之上(shàng)，距离(lí)银河系中心2.6万光年，根据万有引(yǐn)力定律进行计算，太阳(yáng)系的运(yùn)行速(sù)度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒的速(sù)度围绕银(yín)河系旋转，这个(gè)实际速度远远大于理论速度，那么产生以(yǐ)上这种向心加(jiā)速度的(de)原因很可(kě)能就是(shì)存在(zài)着一种我们看不(bù)到(dào)的物质，是这些(xiē)暗物质的(de)引力效应将星系聚集在了(le)一起。

也是从这时(shí)开(kāi)始(shǐ)，越来越多的研究人员开始相信暗物质的(de)存在(zài)。科学家根(gēn)据星系外恒星轨(guǐ)道的(de)速度，估算(suàn)在星系(xì)当(dāng)中暗物质(zhì)的(de)质(zhì)量占(zhàn)整个星系质量的85%。但是，暗物质并不(bù)是唯一可以解释(shì)这个现象的原因。在一项新的研究当(dāng)中，科(kē)学家们(men)发现，几乎没有引(yǐn)力效应的遥远恒星之间(jiān)，也(yě)会(huì)出现速度上的微小差异。另外，天文学家(jiā)还发现了一个反常的(de)星系，叫(jiào)做(zuò)Agc114905。这个星系(xì)距离(lí)地球大约2.5亿(yì)光年，大(dà)小(xiǎo)和银河系不(bù)多，但是星(xīng)系当中(zhōng)存在的恒星(xīng)数量却只(zhǐ)有(yǒu)银河系的千分(fēn)之(zhī)一。

所以在理论上，该星系(xì)必须存在暗物质，否(fǒu)则就会(huì)分崩离析。但是(shì)科学家们使(shǐ)用最先进(jìn)的望远镜对其(qí)进行了40个小时的详细测量之(zhī)后，发现(xiàn)星(xīng)系中的恒(héng)星运(yùn)动是可以(yǐ)用正常的物质(zhì)和(hé)力(lì)学定律(lǜ)来解释的。那么又有人(rén)提出，也许该星系的暗(àn)物质，已经被附近的另一个大星系(xì)剥离了。奇(qí)怪的是，它的(de)附(fù)近没有任何星系存在。造成这些现(xiàn)象的除了暗物(wù)质的假说之(zhī)外，另一种可能就是人类对引(yǐn)力的理解(jiě)还不(bù)够全面(miàn)，引力很可(kě)能在不(bù)同尺度空间中的工作(zuò)方(fāng)式是(shì)不同的，这意味(wèi)着(zhe)在行星系尺(chǐ)度中的天(tiān)体(tǐ)会沿着它(tā)们的轨(guǐ)道，按照(zhào)我们(men)所(suǒ)理解的方(fāng)式(shì)运(yùn)动。但是上升到星系和星团的尺度，引力之间的相互(hù)作用(yòng)则(zé)是不同(tóng)的方式(shì)。对于在星系团之间(jiān)的(de)相互(hù)作用(yòng)，科学(xué)家还引入了外部场效应的概念(niàn)，指(zhǐ)的是在数百(bǎi)万光(guāng)年的规模上，巨大的质量之间会产生对(duì)彼(bǐ)此特殊的效果(guǒ)，这个理论(lùn)叫(jiào)做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德(dé)理论成立，这(zhè)意(yì)味着(zhe)我(wǒ)们需要对现在的(de)物(wù)理定律进行修正(zhèng)，这些发(fā)现也(yě)让很多人认为暗物(wù)质假(jiǎ)说理论就(jiù)此终结。但是在宇宙当中还有关于暗物质存在的其他的理论证(zhèng)据，这些理论证据是蒙德理(lǐ)论所没(méi)法解释的“引力(lì)透镜”。

径向距(jù)离为37亿光年的子(zi)弹星系(xì)团，由两个碰(pèng)撞的星系(xì)团所组成，类似这样的星团，它们大部分的普(pǔ)通质量都在(zài)星系的气体当(dāng)中。当星团以1000万(wàn)公里/小时(shí)发生(shēng)碰撞的时(shí)候，星际(jì)气体的(de)相互作用就会导(dǎo)致温度的急剧升高，速(sù)度(dù)大幅降低。所以在理论上，在碰撞(zhuàng)之(zhī)后，子弹(dàn)星系团大部分的质量将位于(yú)所有这些气体(tǐ)所在的中间区域。那么我们通过什么来(lái)验(yàn)证它的质(zhì)量区(qū)域到底是不是集(jí)中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传(chuán)回了宇宙当中(zhōng)第一张全彩(cǎi)的(de)高清(qīng)照片，在照片中我们可以明显地看到(dào)很(hěn)多星系(xì)似乎被拉伸(shēn)产生了巨大的形变。其实(shí)这(zhè)些(xiē)星系本身并(bìng)不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了(le)什么问题，而是这样极遥远的天(tiān)体和(hé)我(wǒ)们(men)地(dì)球上的观(guān)测(cè)者之间。被(bèi)一个质量(liàng)超级巨大的天体(tǐ)遮挡，这个超大质(zhì)量(liàng)的东西的引力(lì)，会使身(shēn)后(hòu)更遥(yáo)远星系的(de)光都发生了扭曲。这个现象(xiàng)就(jiù)是(shì)引力透(tòu)镜效应。这个(gè)巨大的天体可(kě)能是超大质量的黑洞或者是暗物质(zhì)。

所以当人们对子弹(dàn)星系团(tuán)观测的时候，发现它的大质量区域并不是在(zài)中间，而是在两侧。所(suǒ)以最好的解释(shì)方法就是当星团发生全部(bù)的碰撞(zhuàng)时，可被观测到的(de)质量气体(tǐ)被卡在了中间，暗物质则直接(jiē)通过了这个(gè)区域，并在两边(biān)形(xíng)成(chéng)了(le)引(yǐn)力(lì)透镜(jìng)。对子弹星系团的引(yǐn)力透镜研究(jiū)也被认为是(shì)暗物(wù)质(zhì)存在的迄今(jīn)为止最好的(de)理(lǐ)论证据。

除此之外(wài)，还有来自宇(yǔ)宙当中最古(gǔ)老的光。从(cóng)宇宙(zhòu)大爆炸开(kāi)始，38万年(nián)之后，可见光终于可(kě)以畅通无(wú)阻地穿越(yuè)在宇宙当中了。经过了130多亿年(nián)之后，这些(xiē)光在宇宙(zhòu)空(kōng)间背景(jǐng)上留下了各(gè)相同(tóng)性的微波(bō)辐射。其(qí)中红色的部分表示温度较高(gāo)的区域，蓝色(sè)则表示相对较冷的区域，但实(shí)际上它(tā)们之间的温差只有万分之一。

科(kē)学家们通过对前景背景分离后的二(èr)值图像(xiàng)进行连通域提取和标记之后发现，如果宇宙当中(zhōng)没(méi)有(yǒu)暗物(wù)质，图(tú)形看起来不应该是这(zhè)样的，而随着暗物质的增加，一些峰(fēng)值的幅(fú)度会(huì)减小，才变得(dé)看(kàn)起来(lái)“和(hé)谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背景辐射的测量(liàng)值，我们需(xū)要的(de)暗物(wù)质大约是(shì)普通物质的5倍(bèi)。这(zhè)个(gè)数字与(yǔ)解(jiě)释星(xīng)系当中恒星运动所需要的暗物(wù)质(zhì)比例(lì)是(shì)一致的。这就意味着(zhe)。

用了一个简单的理论框架，就很好地(dì)解释(shì)了(le)很多(duō)不同(tóng)的观测(cè)结果。而暗(àn)物(wù)质的(de)本(běn)质就是宇宙当中存在着某种类型的粒子，它们不(bù)参与任何其(qí)他的(de)电磁(cí)作用(yòng)，只(zhǐ)通(tōng)过(guò)引(yǐn)力来相互作用(yòng)。所以如果能够找到这种(zhǒng)粒子的(de)存在，就(jiù)相当于(yú)找(zhǎo)到了暗物质存在的(de)实际证据。这(zhè)种粒子到底是什么？科学(xué)家们已经提出了(le)数十种(zhǒng)的假想目标，而要寻找这些(xiē)不同(tóng)的目(mù)标粒子所需要的(de)实验方(fāng)式也不相同。在过(guò)去的(de)几十年当中，人类为了寻找这(zhè)些看不见、摸(mō)不到，几(jǐ)乎不会(huì)与常(cháng)规(guī)物质相互作用的“暗物质”，科学家(jiā)们已经进行了(le)超过50次的实验(yàn)，却没(méi)有任何实质(zhì)性(xìng)的(de)发现，除(chú)了一个地方，意大利的格兰萨索山，隶(lì)属于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿井当中，藏着地(dì)球(qiú)上最大的地学(xué)实验(yàn)室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼(lóu)高的探测器，一(yī)直致(zhì)力于寻(xún)找(zhǎo)暗物质粒子的周期性(xìng)震(zhèn)荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的科学家(jiā)声称(chēng)观测到了(le)特朗普为什么叫懂王吗？ 特朗普为什么称为懂王某(mǒu)种信号。经过(guò)了20多年的数据收集，人们(men)发现了(le)一(yī)个有趣的(de)事情。探测(cè)率会(huì)在每年(nián)的(de)6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而且(qiě)在20年(nián)当中每年都是一样。一些科学家认为(wèi)这可能是人类发现暗物质的第一个直接(jiē)证据(jù)。

但(dàn)是为什(shén)么(me)暗物质会(huì)产(chǎn)生周(zhōu)期性的(de)年度信号呢？刚才我们(men)讲了(le)太阳系(xì)正(zhèng)在(zài)以220公里/秒的速(sù)度围绕着(zhe)银河系进行移(yí)动(dòng)，那么如果暗物质存在宇宙当(dāng)中，这意味着我们也在以这样(yàng)的速度在穿越着暗物(wù)质(zhì)流，这个过程中会产(chǎn)生(shēng)相应的振荡，同时地球又以(yǐ)30公里/秒的(de)速度围绕太阳(yáng)进行旋转。所以有半年的(de)时间，地(dì)球围绕太(tài)阳的(de)方(fāng)向与太阳环绕银河(hé)系的(de)方向是一致的，而另(lìng)外半(bàn)年则与之(zhī)相反(fǎn)。

而在6月份的时(shí)候，地球与太阳的方向正(zhèng)好达到完全一致，这是理(lǐ)论上地球穿(chuān)越暗物质(zhì)流最快的时段。而在11月份，又恰好达(dá)到(dào)了最慢(màn)值。尽管在实际的(de)情况中(zhōng)，太阳系相对银河系的平面呈(chéng)现了60度的倾(qīng)斜，但是(shì)这并不(bù)影响(xiǎng)这(zhè)个理论(lùn)的有效性(xìng)。

因(yīn)此科学(xué)家认为这可以用来解释，研(yán)究人(rén)员们所观测到的周期性信号(hào)。当然也可(kě)能有其他的情况，造成这种年度周(zhōu)期信号的差异也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高(gāo)山上的积雪(xuě)，甚至(zhì)连意(yì)大(dà)利游客的数量也符合(hé)这个周期的规律。

所以，科学家们又在南半球(qiú)建立了一(yī)个几乎相同的实(shí)验室，这里的季节与之前的实验室正好相反，而在这里(lǐ)，地球穿过暗(àn)物质(zhì)流(liú)的运动特征和第一(yī)个实验室是(shì)一(yī)样的。

因此，如果在(zài)这里可以得到相同的信号(hào)，就可以成(chéng)为暗物(wù)质所存在的非(fēi)常(cháng)有力(lì)的(de)证据(jù)了(le)。但是由(yóu)于(yú)这个实验室刚刚建成不久，所以截至(zhì)目前还无法提供相(xiāng)应的(de)数(shù)据支(zhī)持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射一台新的望远镜，这(zhè)台太空望远镜叫(jiào)做“南(nán)希格雷斯(sī)罗曼”，它的(de)主镜大小跟哈勃(bó)望远镜相同，但它的(de)宽视场仪器提(tí)供的(de)视(shì)野是哈勃红外仪器的(de)100倍(bèi)。南(nán)希格(gé)雷斯罗曼太(tài)空望远镜其中一个关键的用途(tú)就(jiù)是探索暗物(wù)质背后的奥秘，对(duì)于(yú)探测的结果(guǒ)，我们只能拭目以(yǐ)待了。费米实验室粒(lì)子天(tiān)体物(wù)理中心的科(kē)学家丹琥珀和贾森斯特(tè)芬研究(jiū)发现，如(rú)果暗物质(zhì)存(cún)在，它们极有可能拥(yōng)有另一种神秘的效应，这种(zhǒng)暗(àn)物质(zhì)效应(yīng)，会(huì)支持宇宙当(dāng)中生命的诞生(shēng)，或(huò)者说是(shì)生命进(jìn)化的一个重要(yào)因素。

如果(guǒ)这(zhè)一(yī)理(lǐ)论得(dé)到进一(yī)步的证实，那么(me)遍布宇(yǔ)宙(zhòu)当中的暗(àn)物质会不会意味着人类并(bìng)不(bù)孤单(dān)呢？或许在宇宙当中(zhōng)某个角落的行星上，暗物质正在通过这样的效应创造(zào)生命。当然(rán)，这些推(tuī)论(lùn)的大前提是要(yào)先找到暗物质存(cún)在的实际证(zhèng)据(jù)。那么(me)小伙伴们，你们觉得暗(àn)物质(zhì)到底存不存在(zài)呢(ne)？喜(xǐ)欢请(qǐng)点(diǎn)赞，你的支持(chí)是(shì)我更(gèng)新的动力！

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