宇宙是“人(rén)为制造”的？为何会存在科学(xué)无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什(shén)么？人类(lèi)为了寻找暗物质(zhì)存在的证据，科学家们在过(guò)去的几十年当中进行了(le)超(chāo)过50次的长(zhǎng)期实验，但是(shì)却没有发(fā)现任何的有(yǒu)效证(zhèng)据。除了(le)一个地方，在1687年出版的自(zì)然哲学数学(xué)原(yuán)理一书(shū)中，埃萨克牛顿发表了万有(yǒu)引(yǐn)力定律(lǜ)，它揭(jiē)示了宇宙中(zhōng)天体运动的(de)规律。往(wǎng)后的(de)几百年来，当天(tiān)文(wén)学家们发现某些天(tiān)体运行轨道出现异(yì)常(cháng)，不符合(hé)万有引力定(dìng)律的时候，他们就(jiù)会知道，周围一定有(yǒu)未知的天体通过引力在摄动它的(de)轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶(yé)就通过天王星(xīng)运(yùn)行轨(guǐ)道的异常，推算并且发(fā)现了海王星的存在(zài)。另外，哈雷彗星、冥(míng)王星的(de)发(fā)现都是应(yīng)用万(wàn)有引(yǐn)力定律(lǜ)所取得重大天文成(chéng)就的例子。但是(shì)这些发现都(dōu)是在恒(héng)星系统(tǒng)的尺度当中(zhōng)，可当我们上升到星系或者是星团的尺(chǐ)度，事(shì)情就(jiù)开始(shǐ)变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家(jiā)弗里茨兹威(wēi)基正在研究和测量后发星(xīng)系团的(de)质量(liàng)。这(zhè)是一个由数千(qiān)个星(xīng)系所组成的巨大星系(xì)团，这(zhè)些(xiē)星系被引力束缚在一起。测量星系团的质量一般会使用到两种(zhǒng)方法，当两种方法(fǎ)结果一致，就可(kě)以确定(dìng)其质量的范(fàn)围(wéi)。

第一种是(shì)获得其(qí)"光度学的质量"，需要的数据是测量(liàng)各(gè)个星系的光度(dù)。

第(dì)二种(zhǒng)是动(dòng)力学质(zhì)量的计算(suàn)，是利用光谱红(hóng)移测量星系团中的各(gè)个星系相对(duì)于星系团的运动速度。当测量病娇是什么意思，病娇是什么意思呀网络用语(liàng)结果出来之(zhī)后，兹威基彻底懵了(le)，“动力学(xué)质量”竟然是“光度学质(zhì)量”的400倍(bèi)。这意味着，后发座(zuò)星系团有99%的质(zhì)量消(xiāo)失了，或者说这99%的质量(liàng)并不以(yǐ)可见光的形式所存在，我们无法看到。最(zuì)诡(guǐ)异的是，在测量速度的过程(chéng)中，兹(zī)威基发现(xiàn)星系(xì)团中很多星系的速度(dù)比理论上要快得多，按照(zhào)牛顿的运(yùn)动学定律，仅靠这(zhè)些可(kě)见星(xīng)系(xì)的质量所产生的引(yǐn)力是(shì)无法将它们束缚在星系团(tuán)内的，它们早就应(yīng)该被抛出星系团之(zhī)外了(le)，除非有(yǒu)一种神(shén)秘的(de)力量在(zài)起作(zuò)用，这种力(lì)量来(lái)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(zhì)，它不发散光(guāng)、吸光(guāng)、反(fǎn)射(shè)光，但是(shì)它们却占据着宇宙中绝大部分的质量。只是当时的人们对这样的一种说法病娇是什么意思，病娇是什么意思呀网络用语不屑一顾。

直(zhí)到(dào)40年之后，“暗物质”这(zhè)个词才再一(yī)次出现。天文学家维(wéi)拉鲁宾和肯特福(fú)特在(zài)观测仙女座星系中(zhōng)的恒星运动(dòng)。理论上(shàng)来说，距离(lí)中心越远的恒(héng)星在其轨道上的运行速(sù)度就会越慢。但是他们观(guān)测的结果却让人感到不可思议。

随着与中心距(jù)离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是根据(jù)牛(niú)顿的万有引(yǐn)力定律，在星系当中如果没有足够大(dà)的质量来吸(xī)引它(tā)们，这(zhè)些外(wài)围的恒星(xīng)早就被甩到宇宙当中了。基于这(zhè)种现象，科学家们会使用一种(zhǒng)相对标准的方法(fǎ)来(lái)解释(shì)暗物质的存(cún)在，这种方法就是测量星系当中气(qì)体在X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴上气体的旋(xuán)转(zhuǎn)速(sù)度(dù)。如(rú)果出现异(yì)常的结果，就认为是由暗物质的力量(liàng)进入(rù)其中。

于是科学家们通(tōng)过(guò)射电望(wàng)远镜(jìng)测量了距离星系中心更远距离(lí)的氢元素，发现它(tā)们的(de)旋转速度并不符合(hé)牛(niú)顿的力学定律。我们(men)的太阳系也(yě)不(bù)例外，太(tài)阳系(xì)位于银河系的第三悬(xuán)臂之(zhī)上(shàng)，距离银河系(xì)中(zhōng)心2.6万(wàn)光年(nián)，根据万有引力定律进行计(jì)算，太阳系的运行(xíng)速度应该是160千(qiān)米/秒(miǎo)，但(dàn)实(shí)际上，太阳(yáng)系正在以220千(qiān)米(mǐ)/秒的速度围(wéi)绕银(yín)河系旋转，这个实际速度远远大于理论速度，那(nà)么产生以(yǐ)上这种(zhǒng)向心(xīn)加(jiā)速度的原因(yīn)很(hěn)可能就是(shì)存在(zài)着一种(zhǒng)我们看(kàn)不到的物质，是(shì)这些暗(àn)物质的引力效应将星(xīng)系聚(jù)集(jí)在了一(yī)起。

也(yě)是从(cóng)这时开(kāi)始，越来越(yuè)多(duō)的(de)研究人员开始相信(xìn)暗物质的存(cún)在。科学家根据星系外恒星轨道(dào)的速(sù)度，估算在星(xīng)系当(dāng)中暗物质的质(zhì)量占整(zhěng)个星(xīng)系质量的(de)85%。但是，暗物质并不是唯一可以(yǐ)解释这个现象(xiàng)的原因。在一(yī)项新的研究当中，科学家们发现，几乎(hū)没有(yǒu)引力效应的遥远恒星之间，也会出现速度(dù)上的微小差异。另外，天(tiān)文学家还发现(xiàn)了一(yī)个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距离地球(qiú)大约(yuē)2.5亿光年，大小和银河(hé)系(xì)不多，但(dàn)是星系当中存在的恒星数量却(què)只有银河(hé)系(xì)的千分之(zhī)一(yī)。

所以在(zài)理(lǐ)论上(shàng)，该星系必须存在暗物质，否则就会分崩离析(xī)。但是科学家们使用最先进的望远镜对其进行了40个小时的详细测量之(zhī)后，发(fā)现星(xīng)系中的恒星运动是可以用正常的物质和力学定律来解释的。那么(me)又有人提出(chū)，也(yě)许该(gāi)星系的暗物质，已经被附近(jìn)的另(lìng)一(yī)个大星(xīng)系(xì)剥离了。奇怪的是(shì)，它的(de)附近没有任(rèn)何星系存在。造成这(zhè)些现象的除了(le)暗物质的假说之外(wài)，另一种可能就是人类对引力的理(lǐ)解还不(bù)够全面(miàn)，引力很(hěn)可能(néng)在不同尺度空间中的(de)工作方式是(shì)不同(tóng)的，这(zhè)意味着在(zài)行星系(xì)尺度中的天(tiān)体(tǐ)会沿着(zhe)它们的(de)轨道，按(àn)照(zhào)我(wǒ)们所理(lǐ)解(jiě)的方式运动。但(dàn)是上升到星系和星团的尺度，引力之(zhī)间的相互作用则是不同的方式。对于在星(xīng)系团之(zhī)间(jiān)的相互作用，科学家(jiā)还引入了(le)外(wài)部场(chǎng)效应的概念(niàn)，指的是在数百万(wàn)光年的规模上(shàng)，巨大的质量之(zhī)间(jiān)会产生对彼(bǐ)此特(tè)殊的(de)效果，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论成立，这(zhè)意味着我(wǒ)们需要对现在的物(wù)理定律进(jìn)行修正，这些发(fā)现也让(ràng)很多人认为暗物质假说理论就此终结。但是在宇宙(zhòu)当中还有关于(yú)暗物质存在的其(qí)他的理论证据，这些理论证据是蒙(méng)德理(lǐ)论所没法解释的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星(xīng)系(xì)团，由两(liǎng)个碰撞的星系(xì)团所组成，类(lèi)似这样的星团，它们大(dà)部分的普通质(zhì)量(liàng)都在星系的气体当中。当(dāng)星团以1000万公里/小时发生(shēng)碰撞的时候，星际气(qì)体的相互作用就会导致温度(dù)的急剧升高(gāo)，速(sù)度(dù)大(dà)幅(fú)降(jiàng)低。所(suǒ)以在理论(lùn)上，在碰撞之后，子(zi)弹星系团大部分的质量(liàng)将位于所(suǒ)有这些气(qì)体所(suǒ)在的(de)中间(jiān)区域。那(nà)么我们通过(guò)什么来(lái)验证它的(de)质(zhì)量(liàng)区域到底是不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯(bó)太空望远镜传回了宇宙当(dāng)中第一张全彩的高(gāo)清照片，在照片中我们(men)可以(yǐ)明显(xiǎn)地看到很(hěn)多星系似(shì)乎(hū)被拉伸产生了巨大的形变(biàn)。其实这些(xiē)星系本身并不是真的被扭(niǔ)曲了，也不(bù)是韦伯望远(yuǎn)镜出(chū)了什么问题，而是这样(yàng)极遥远的天(tiān)体和(hé)我(wǒ)们(men)地球上的观测(cè)者之(zhī)间。被(bèi)一个(gè)质量(liàng)超级巨大(dà)的(de)天体遮挡，这个超大质量的东西(xī)的引力，会使身后更遥远星系的光都(dōu)发生(shēng)了扭曲。这个现象就(jiù)是引力(lì)透镜效(xiào)应。这(zhè)个(gè)巨大的天体可能是超大质量的黑洞(dòng)或者(zhě)是(shì)暗物质。

所以当人们对子弹星系团观(guān)测的(de)时候，发现它的(de)大质量区域(yù)并(bìng)不是在中间，而是在两侧(cè)。所以最好的解释方法就是当星团(tuán)发(fā)生全部的碰(pèng)撞时，可被观(guān)测到(dào)的质量(liàng)气体被卡(kǎ)在了中间(jiān)，暗物(wù)质则直接通过了这(zhè)个区域，并在两边形成(chéng)了引力透镜。对子弹星系团(tuán)的引力透(tòu)镜(jìng)研究也(yě)被(bèi)认为是暗物(wù)质存在的迄今为(wèi)止最好的(de)理论证据(jù)。

除此之(zhī)外，还有来自宇宙(zhòu)当中最古老的光。从(cóng)宇(yǔ)宙大(dà)爆炸开始，38万(wàn)年之(zhī)后，可见光(guāng)终于可(kě)以畅(chàng)通(tōng)无阻地穿越在宇(yǔ)宙当中了。经过了130多亿年之后(hòu)，这些光在宇(yǔ)宙空(kōng)间(jiān)背景上(shàng)留下(xià)了各相(xiāng)同性的微波(bō)辐射。其中红色的部分表示温度较高的(de)区域，蓝(lán)色则表(biǎo)示相对较(jiào)冷的(de)区域，但实际(jì)上它们之间(jiān)的温差只有万(wàn)分之一。

科学家们通过对(duì)前(qián)景背景(jǐng)分离后的(de)二值图像进行连(lián)通(tōng)域提取(qǔ)和(hé)标记之后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形看(kàn)起来不应该是这样的，而随(suí)着暗物质的(de)增加，一些(xiē)峰值的幅度会减小，才变得看起来(lái)“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙(zhòu)微波(bō)背(bèi)景辐射的测量值(zhí)，我们需(xū)要的暗物(wù)质(zhì)大约是普通(tōng)物质的5倍。这(zhè)个(gè)数字与(yǔ)解释(shì)星系(xì)当中恒星运动所需(xū)要的暗物质比例是一致的。这就意味着。

用(yòng)了一(yī)个简单的理论(lùn)框架(jià)，就很好地(dì)解(jiě)释了很(hěn)多(duō)不同的观测结果。而(ér)暗物质的本(běn)质就是宇(yǔ)宙当中存在着某种类型的粒子，它们不参与任何其他的电磁作(zuò)用(yòng)，只通(tōng)过(guò)引力来(lái)相互作用(yòng)。所(suǒ)以如(rú)果能(néng)够找到这种粒子(zi)的存在(zài)，就相当于找到了暗物质存在的实(shí)际证据。这(zhè)种粒子(zi)到(dào)底是什么？科(kē)学家(jiā)们已经(jīng)提出了(le)数十种的(de)假想目标，而要寻找(zhǎo)这些不同的(de)目(mù)标粒子所(suǒ)需要的实验(yàn)方(fāng)式(shì)也不相同(tóng)。在过去的几(jǐ)十年(nián)当中，人类为了寻找这些看不(bù)见、摸(mō)不到，几乎不会与常规物质相(xiāng)互作用的“暗物(wù)质”，科学家们已经进行了超过50次的实(shí)验，却没有任(rèn)何实质(zhì)性的(de)发现，除了一(yī)个(gè)地方(fāng)，意大(dà)利(lì)的格兰萨索山，隶属于阿(ā)尔卑斯(sī)山(shān)脉。

在(zài)山下1400米处(chù)的地下矿井当中，藏着地球(qiú)上(shàng)最(zuì)大的(de)地学(xué)实验室，这个实(shí)验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个(gè)三层楼高的探测器，一(yī)直致力(lì)于寻(xún)找暗(àn)物质粒(lì)子的周(zhōu)期性震荡。

自1997年以(yǐ)来(lái)，这(zhè)里的科学家声称观(guān)测(cè)到了某种信号(hào)。经过了20多年的数据(jù)收集，人们发现了一个有趣(qù)的(de)事情。探测(cè)率(lǜ)会在每年的6月份达到峰值，然后在11月(yuè)降到最(zuì)低，而且在20年(nián)当中(zhōng)每年都是一样。一些科(kē)学家认为这可能是(shì)人类发现(xiàn)暗物质(zhì)的第一个直接证据(jù)。

但是为什么暗物质(zhì)会产生(shēng)周期性(xìng)的年度(dù)信(xìn)号呢(ne)？刚(gāng)才我们讲了太(tài)阳系正(zh病娇是什么意思，病娇是什么意思呀网络用语èng)在以220公里/秒的速度围绕着银河系(xì)进行移动，那(nà)么(me)如果暗物质存(cún)在宇宙(zhòu)当中，这意味着我们也在以(yǐ)这(zhè)样的速度在(zài)穿越着暗(àn)物质流，这个过程中会产生相应的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度(dù)围(wéi)绕太(tài)阳进行旋转。所以有半年的时间，地球围绕太(tài)阳的方向与太阳环绕银(yín)河系的方(fāng)向是一致的，而另外半年则与(yǔ)之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳的方向正好达到完全一致，这是理论上地(dì)球穿(chuān)越暗物质流最快的时段。而(ér)在11月份，又(yòu)恰(qià)好达到了(le)最慢值。尽管在实际(jì)的情况中(zhōng)，太阳系相对银河系的平面呈现了60度(dù)的倾(qīng)斜，但是这并不影响这(zhè)个理论的有(yǒu)效性。

因此科学家(jiā)认(rèn)为这可以用来解(jiě)释(shì)，研究人员们(men)所观测到(dào)的(de)周期(qī)性信号。当然(rán)也可能有(yǒu)其(qí)他的(de)情况(kuàng)，造成这种年度(dù)周(zhōu)期信号的差异也可能(néng)是(shì)温(wēn)度、湿度、土壤中的水分、高山上的(de)积雪，甚至连意大利游客的数(shù)量也符合这个周期(qī)的规(guī)律。

所(suǒ)以，科学家们又在南(nán)半(bàn)球建立(lì)了(le)一个几乎相同的(de)实验室，这里(lǐ)的季节与之(zhī)前的(de)实验室正好(hǎo)相反(fǎn)，而在这(zhè)里(lǐ)，地球穿过暗物质流的(de)运动特征和第一个(gè)实验室是(shì)一样的。

因此，如(rú)果在这里可(kě)以得到相同的信号，就可以成为暗物质所存在的非常有力(lì)的证据了。但是由(yóu)于这(zhè)个实验(yàn)室刚刚建成不久，所以截至目(mù)前(qián)还无(wú)法提供(gōng)相(xiāng)应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远(yuǎn)镜，这台(tái)太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃(bó)望(wàng)远镜相同，但它的宽视场仪器提(tí)供(gōng)的视野是(shì)哈勃红外仪器的100倍。南希格(gé)雷斯(sī)罗曼太空(kōng)望远镜其中一个(gè)关键的(de)用途就是(shì)探(tàn)索暗物质背后(hòu)的奥(ào)秘，对于探测的(de)结(jié)果，我们只能拭目以待了。费(fèi)米(mǐ)实验室粒子天体物(wù)理中心的科(kē)学(xué)家(jiā)丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬(fēn)研(yán)究发现，如(rú)果暗物质存在，它们极有可(kě)能拥有另一种神秘的效应(yīng)，这种(zhǒng)暗物质(zhì)效应，会支持宇(yǔ)宙当中生命的诞生，或者说是(shì)生命(mìng)进化(huà)的一(yī)个重要(yào)因素。

如果这一(yī)理论得到进(jìn)一步(bù)的证(zhèng)实，那么遍布宇(yǔ)宙当中的暗物质会不会(huì)意味着人类并(bìng)不孤单(dān)呢(ne)？或许在宇宙当中(zhōng)某(mǒu)个角落的行星(xīng)上(shàng)，暗物质正在通过这样的效应创造生命(mìng)。当(dāng)然(rán)，这些推论的(de)大前提是要(yào)先(xiān)找到暗物质存在的实际证据。那(nà)么小伙伴们，你们觉得暗物(wù)质到底存不(bù)存在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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