宇宙是“人为制造”的(de)？为何会存在科学(xué)无法解释的“暗(àn)物质”？暗物(wù)质又究竟是(shì)什么(me)？人(rén)类为(wèi)了寻找(zhǎo)暗(àn)物质存在的证(zhèng)据，科学(xué)家们(men)在过去的几十年当中(zhōng)进行了超过50次(cì)的长期实验，但是却(què)没有(yǒu)发现(xiàn)任何的(de)有效证据。除了一(yī)个(gè)地方(fāng)，在1687年(nián)出(chū)版的自(zì)然哲(zhé)学数学(xué)原(yuán)理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿(dùn)发表了万(wàn)有引力定(dìng)律，它揭(jiē)示(shì)了宇宙中天体(tǐ)运动的规律(lǜ)。往后的几百(bǎi)年(nián)来，当天文学家们(men)发现(xiàn)某些天体(tǐ)运行轨道(dào)出(chū)现异常，不符合万有引力定律的时候，他(tā)们就会知道，周围一定有未知的天(tiān)体(tǐ)通过(guò)引力在摄动它的轨道。比如在1846年(nián)，奥本勒(lēi)维耶就(jiù)通过天王星运行轨道的异常(cháng)，推算并且发(fā)现了海王星的存在。另外，哈雷彗(huì)星、冥(míng)王星的发现都是(shì)应(yīng)用万有引力(lì)定律所取得重大天文成就(jiù)的例(lì)子。但是这(zhè)些发现(xiàn)都是在恒星系统(tǒng)的(de)尺(chǐ)度当中，可当我(wǒ)们上(shàng)升到星系或者(zhě)是星(xīng)团的(de)尺度，事情就(jiù)开始变得(dé)诡异(yì)了。

1933年，瑞士的(de)物理学(xué)家弗里(lǐ)茨(cí)兹威基正在(zài)研(yán)究和测量后发(fā)星系团的质(zhì)量。这是一个(gè)由数千个星系所组成的巨大星系团(tuán)，这些星(xīng)系(xì)被引力束缚(fù)在一起(qǐ)。测量星系团的(de)质量一(yī)般会使(shǐ)用到(dào)两种(zhǒng)方法，当两种方法(fǎ)结果一致，就可以确(què)定(dìng)其质量的范(fàn)围。

第一种是(shì)获(huò)得(dé)其"光度(dù)学(xué)的质量"，需要的数据是测(cè)量(liàng)各(gè)个(gè)星系的光度(dù)。

第二种是动力学质(zhì)量的计(jì)算，是利用光谱红(hóng)移测量星(xīng)系团(tuán)中的各个星系相(xiāng)对于星系(xì)团的运动速度。当测量结果出(chū)来(lái)之后，兹(zī)威基彻底懵了(le)，“动力学(xué)质(zhì)量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着(zhe)，后发座星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量(liàng)并不以可见(jiàn)光的(de)形式所存在，我们无法(fǎ)看到。最诡异(yì)的是，在测(cè)量速度的过(guò)程中(z吃肉的生肖有哪几肖，吃肉的生肖有哪几肖呢hōng)，兹(zī)威基发现星(xīng)系(xì)团(tuán)中很多星系的速(sù)度比理论上要(yào)快得(dé)多(duō)，按(àn)照牛(niú)顿的运动学定律，仅靠这些(xiē)可见星系的质(zhì)量所产生(shēng)的引(yǐn)力是(shì)无法(fǎ)将(jiāng)它们(men)束缚在星系团内的(de)，它(tā)们早就应该被抛出(chū)星系(xì)团之外了，除非有一种神秘的力(lì)量在起作用，这种力量(liàng)来源于某(mǒu)种隐形的物(wù)质。

据此(cǐ)，兹维基提出了这样(yàng)部分不(bù)可(kě)见(jiàn)的暗质，它不发(fā)散(sàn)光、吸光、反射光，但是它(tā)们却占据着宇(yǔ)宙中绝大部分的质量。只是当时的人们(men)对这样的一种说法不屑一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物质”这个词才(cái)再一(yī)次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座(zuò)星系中的恒(héng)星运动。理(lǐ)论上来说，距离中心越远的恒星在其轨道上(shàng)的运(yùn)行速度就会越慢(màn)。但是(shì)他们(men)观(guān)测的结果(guǒ)却让人感到不可思议。

随着与中心距(jù)离的增加(jiā)，恒星(xīng)的旋(xuán)转速度几乎保持不变(biàn)。可是根据牛顿的万有引(yǐn)力(lì)定律，在星系(xì)当中(zhōng)如果没有足够(gòu)大的质(zhì)量来吸引它们(men)，这(zhè)些外(wài)围的恒星早就被甩到宇宙当中(zhōng)了。基(jī)于这种现象，科学家(jiā)们会使用一(yī)种相对(duì)标准的方法来解释(shì)暗物(wù)质的存在，这(zhè)种方法(fǎ)就是(shì)测量星系当中气(qì)体在X轴上距离星系中(zhōng)心的距离(lí)，以及在Y轴上(shàng)气体的(de)旋转速度。如果出现异(yì)常的结(jié)果，就认为是由暗物质(zhì)的力量进入其中。

于是科学(xué)家(jiā)们(men)通(tōng)过射电(diàn)望远镜测量了距离(lí)星系(xì)中(zhōng)心更远距离的氢元素，发(fā)现它们的旋(xuán)转(zhuǎn)速(sù)度并不符合牛顿的力学定律。我们的太(tài)阳系也不(bù)例外，太(tài)阳系位于(yú)银河系(xì)的第三(sān)悬臂之上，距离银河系(xì)中心(xīn)2.6万光(guāng)年，根据万有引力定律进行计算，太阳系的运行速度应该(gāi)是160千米/秒，但实际(jì)上(shàng)，太(tài)阳系正在以220千米/秒的速(sù)度围(wéi)绕银河(hé)系旋(xuán)转，这个实(shí)际速度(dù)远(yuǎn)远大于(yú)理论速度，那(nà)么产生以(yǐ)上这种向心加速度的原因很可能就(jiù)是存(cún)在着一(yī)种(zhǒng)我们看不到的(de)物(wù)质，是(shì)这些暗物(wù)质的引(yǐn)力(lì)效应将星(xīng)系聚集在(zài)了一起。

也(yě)是从这时开始(shǐ)，越(yuè)来越多的研究人员(yuán)开始(shǐ)相信暗物质的存在。科学家根据星系(xì)外恒星轨道的速度(dù)，估算在星系(xì)当中(zhōng)暗物质的质量(liàng)占整个星(xīng)系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释(shì)这个(gè)现象(xiàng)的原因。在(zài)一项新的研究当中，科(kē)学家们发现，几乎(hū)没有引力效应的(de)遥远(yuǎn)恒星之间，也会出现速度上的微(wēi)小差异(yì)。另外(wài)，天(tiān)文(wén)学(xué)家还发现(xiàn)了一个反常(cháng)的(de)星系，叫做Agc114905。这个(gè)星(xīng)系(xì)距离地球(qiú)大(dà)约2.5亿光年，大小和银河系(xì)不多，但是星系当中存在的恒星(xīng)数量(liàng)却只有(yǒu)银(yín)河系的千分之一(yī)。

所以在(zài)理论上(shàng)，该(gāi)星系(xì)必(bì)须存在暗物质(zhì)，否则(zé)就(jiù)会(huì)分崩离析。但是科(kē)学家(jiā)们(men)使用最先进(jìn)的望远镜对其进行了40个小时的详(xiáng)细测量之后，发现星系中的恒星运(yùn)动(dòng)是可(kě)以(yǐ)用正常的物质(zhì)和力学定律(lǜ)来(lái)解释(shì)的(de)。那么(me)又(yòu)有人提(tí)出，也许该星系的暗物(wù)质，已经被(bèi)附(fù)近(jìn)的另一个大(dà)星系剥离(lí)了。奇怪(guài)的是(shì)，它的附(fù)近没有(yǒu)任何星系存在。造(zào)成这些现象的除了暗物质的(de)假说之外，另一(yī)种可能(néng)就是(shì)人类对引(yǐn)力的(de)理(lǐ)解还不(bù)够(gòu)全面，引力很可(kě)能在不同(tóng)尺度空间中的工作(zuò)方式是不同(tóng)的，这意味着在(zài)行星(xīng)系尺度中的天体会(huì)沿着它(tā)们的轨道，按照(zhào)我(wǒ)们所理(lǐ)解(jiě)的(de)方式运动。但是上(shàng)升到星系和星团的尺度，引力之(zhī)间的相互作用则是不同(tóng)的方式。对(duì)于(yú)在星系团(tuán)之(zhī)间的相(xiāng)互作用，科学家还引入了外部场效应(yīng)的(de)概念，指的是(shì)在数百万光(guāng)年的规模上，巨大的质量之间会产(chǎn)生对(duì)彼此特殊的效果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德(dé)理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要(yào)对现在的(de)物理定(dìng)律(lǜ)进(jìn)行(xíng)修正，这(zhè)些发(fā)现也让很多人认(rèn)为暗(àn)物质假说理论(lùn)就此终结(jié)。但是在宇宙当中还有关于暗物(吃肉的生肖有哪几肖，吃肉的生肖有哪几肖呢wù)质存在的其他的理论证据(jù)，这些理论证(zhèng)据是蒙(méng)德(dé)理(lǐ)论所(suǒ)没法(fǎ)解释的(de)“引力(lì)透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由两个碰(pèng)撞的星系团(tuán)所(suǒ)组成，类似这样的(de)星团，它们大部分的普(pǔ)通质量都(dōu)在星(xīng)系的气(qì)体当中(吃肉的生肖有哪几肖，吃肉的生肖有哪几肖呢zhōng)。当星团以1000万公里/小时(shí)发(fā)生碰撞的时(shí)候，星际气体的相互作用就会导致温度的急剧升(shēng)高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后(hòu)，子(zi)弹(dàn)星(xīng)系团(tuán)大部分(fēn)的(de)质量将位于所有这(zhè)些气(qì)体所在(zài)的中间区域。那么我(wǒ)们通过什(shén)么来验证它的质量区(qū)域到底是不是(shì)集(jí)中在中间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太空望远镜(jìng)传(chuán)回(huí)了宇宙当中(zhōng)第一张全(quán)彩(cǎi)的高清(qīng)照片，在照(zhào)片中我们可(kě)以明显地看到很多星系(xì)似乎被拉(lā)伸产生了(le)巨大的形变。其实这些星系本身并不是真(zhēn)的被扭曲(qū)了，也不(bù)是韦伯望远(yuǎn)镜出(chū)了什么(me)问题，而是这样极遥远的天体和我们地球上的观测者之(zhī)间。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这个超大质量的东西的引力，会使身(shēn)后更(gèng)遥远(yuǎn)星系的光都发生了(le)扭曲。这个(gè)现象(xiàng)就(jiù)是引力透镜效应。这个巨大的(de)天体可(kě)能是超大质量(liàng)的黑(hēi)洞或者(zhě)是暗物质。

所以当人们对子(zi)弹星系团观测的时候，发现它的大质量(liàng)区域并不是在中间，而是在两侧。所以最好的解释方法就(jiù)是当(dāng)星团发生(shēng)全部的碰撞时，可(kě)被观测(cè)到(dào)的质(zhì)量(liàng)气体被卡在了中间，暗物质则(zé)直接通过了(le)这个区(qū)域，并在两边形成了引力透镜。对(duì)子弹星系团的引力透镜(jìng)研究也被认为是(shì)暗物质存在的迄今为止(zhǐ)最(zuì)好的理论证据(jù)。

除此(cǐ)之(zhī)外，还有(yǒu)来(lái)自宇宙当(dāng)中(zhōng)最古(gǔ)老的光。从宇宙大(dà)爆炸开始，38万年(nián)之(zhī)后，可见光终于可以畅通无阻地穿越在宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)了。经过了(le)130多亿年之后，这(zhè)些光在宇(yǔ)宙空间(jiān)背(bèi)景上留下了各相(xiāng)同性的微(wēi)波辐射(shè)。其中(zhōng)红色的部分表示温(wēn)度较(jiào)高的(de)区(qū)域(yù)，蓝色则表示相对较冷的区域，但(dàn)实际上它(tā)们之间的温差只有万分之(zhī)一。

科学(xué)家们通过对前景背景分离后的(de)二值图像进行连通域提取和(hé)标记之后发现，如果宇(yǔ)宙当中没有暗物(wù)质，图形看起来不(bù)应该是这样的，而随(suí)着(zhe)暗物质的增加，一些(xiē)峰值的幅度(dù)会(huì)减小，才(cái)变得看(kàn)起来(lái)“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微波背景(jǐng)辐射的测量值，我们(men)需要的暗物质大约是普通物质的(de)5倍。这个数字与解释星系(xì)当中(zhōng)恒星运动所需要的暗物质(zhì)比例是一致的(de)。这就意味着。

用(yòng)了一个简单(dān)的理(lǐ)论框架，就(jiù)很(hěn)好地(dì)解(jiě)释(shì)了很多不同的观测结果。而暗物质的本质就(jiù)是宇宙当中存在着某种类型的粒子，它们不参(cān)与任(rèn)何其他的电磁作(zuò)用，只通过引力来相互作用。所以如果(guǒ)能够找到这种(zhǒng)粒(lì)子的存在，就相(xiāng)当于找到了暗物质存在的实际证据。这种粒子到(dào)底是什么？科学(xué)家们已经(jīng)提出(chū)了数十种的(de)假(jiǎ)想目标，而要寻找(zhǎo)这些不同的(de)目标(biāo)粒子所需要的实(shí)验(yàn)方(fāng)式(shì)也(yě)不相(xiāng)同。在过去的几十年当中，人类为了寻(xún)找这(zhè)些看不见、摸不(bù)到，几(jǐ)乎不(bù)会与常规物质相互作用的“暗物(wù)质”，科学家(jiā)们(men)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(chú)了(le)一个(gè)地方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米处的地下矿井当(dāng)中，藏着地球上最(zuì)大(dà)的地学实验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼高(gāo)的探测器，一(yī)直致力于寻找(zhǎo)暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观测到(dào)了某种(zhǒng)信(xìn)号。经过了20多年(nián)的(de)数据收(shōu)集，人们发现了一个有趣(qù)的事情。探测率会在每(měi)年(nián)的(de)6月份达到峰值(zhí)，然后(hòu)在11月降到最低(dī)，而且(qiě)在20年当中每(měi)年都是(shì)一样。一(yī)些科学家认为(wèi)这可能(néng)是(shì)人类发(fā)现暗物(wù)质(zhì)的第一个(gè)直接证据。

但(dàn)是为什么暗物质会(huì)产生周期性的年度信号(hào)呢？刚才我们讲了(le)太阳系(xì)正在(zài)以(yǐ)220公里/秒(miǎo)的(de)速度围绕着银河系(xì)进行移动(dòng)，那(nà)么(me)如果暗(àn)物质存在宇宙(zhòu)当中，这意味着我们也(yě)在以这样(yàng)的速(sù)度在穿越着(zhe)暗(àn)物(wù)质流(liú)，这个(gè)过程中会(huì)产生相应的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围绕(rào)太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有半年(nián)的(de)时间(jiān)，地球围绕太阳的方向与太阳(yáng)环绕银河系的方向是一致的(de)，而(ér)另外半年则(zé)与之相反。

而在(zài)6月份(fèn)的时候(hòu)，地球(qiú)与太阳的(de)方(fāng)向正好达到完全(quán)一致，这是理论上地(dì)球穿越暗(àn)物质流最快的时(shí)段。而在11月份(fèn)，又恰好达到了(le)最慢值。尽管在实际的情况中(zhōng)，太(tài)阳(yáng)系(xì)相对银河系的平面呈现了60度的倾斜(xié)，但是这并不影(yǐng)响这个理论的有效性。

因此科学家认为这可以(yǐ)用来解释，研(yán)究(jiū)人(rén)员们所观(guān)测(cè)到的周(zhōu)期(qī)性信号。当然也可能有其他的情(qíng)况，造成(chéng)这种年度周(zhōu)期信(xìn)号(hào)的差异(yì)也可能是温(wēn)度、湿(shī)度(dù)、土壤中(zhōng)的水分、高(gāo)山上的积雪，甚至(zhì)连意大利游(yóu)客(kè)的数量也符(fú)合这个(gè)周期的规律。

所(suǒ)以，科(kē)学家们又在南半(bàn)球建立了一个几乎(hū)相同的实验室，这里的季节与之(zhī)前(qián)的实(shí)验室正好(hǎo)相反，而(ér)在这里(lǐ)，地球穿过暗物质流的运动特征和(hé)第一个实验室是一样(yàng)的。

因(yīn)此，如果在这里可以得到相同(tóng)的(de)信号，就可以成为暗物(wù)质所存在的非常(cháng)有力的证据了。但是(shì)由(yóu)于这个实验室刚刚建成不久，所以(yǐ)截至目前还无法提供相应的(de)数据支(zhī)持。另(lìng)外，在2025年(nián)，NASA将会发射一(yī)台(tái)新(xīn)的望远镜(jìng)，这台(tái)太(tài)空(kōng)望远镜叫(jiào)做“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈(hā)勃望远镜相同，但(dàn)它的宽视场仪器提(tí)供(gōng)的视野是哈勃红(hóng)外仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太空(kōng)望远镜其中一个关键的用途就是探索暗(àn)物质背后的奥秘，对于探测的(de)结果，我们(men)只能拭目以(yǐ)待了(le)。费米实验室(shì)粒子天体物(wù)理中心的(de)科学家(jiā)丹琥珀和(hé)贾森斯特芬研究(jiū)发现，如(rú)果暗(àn)物质存在，它们(men)极(jí)有可能(néng)拥有另一种神秘(mì)的效应，这种暗(àn)物质效应，会(huì)支持(chí)宇宙当中生命(mìng)的诞生，或者(zhě)说是生命进化的一(yī)个重要因素(sù)。

如果这(zhè)一理论得到进一步的证实，那么(me)遍布宇宙当中的(de)暗物质会不(bù)会意(yì)味着人类(lèi)并不孤单(dān)呢？或许在宇宙当(dāng)中(zhōng)某个角落的行星上，暗物质(zhì)正在通过这样的效应创造(zào)生命。当然(rán)，这些推论的大(dà)前提是要(yào)先找到暗物质存在的实际(jì)证据。那么小伙伴们，你们(men)觉得暗物质到底存不存在呢(ne)？喜欢请点赞，你的(de)支持是我更新的动力！

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