宇(yǔ)宙是“人为制(zhì)造(zào)”的？为(wèi)何(hé)会存在科(kē)学无法解(jiě)释的“暗(àn)物质(zhì)”？暗物质又究竟是什么？人类为了(le)寻找暗(àn)物质存(cún)在的(de)证据(jù)，科(kē)学家们在过去的几十年当中进行了(le)超过50次的长期实(shí)验(yàn)，但是却没有发现任何的有(yǒu)效证据。除了一个(gè)地方，在1687年出版的自然哲学数学原理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了万有引(yǐn)力定律，它(tā)揭(jiē)示了宇(yǔ)宙中(zhōng)天体运动的规律(lǜ)。往(wǎng)后的几百年来，当天文学(xué)家们发现某些天体运(yùn)行轨道出现(xiàn)异常(cháng)，不符(fú)合(hé)万有引力定律的时候，他(tā)们(men)就会知道，周围一定有未知的天体通过引力在摄动(dòng)它的轨道。比如在1846年(nián)，奥(ào)本勒维(wéi)耶就通(tōng)过天王(wáng)星运行(xíng)轨道的异常(cháng)，推算并且发现(xiàn)了海王星的存在。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发现都(dōu)是应用(yòng)万有引力定律所(suǒ)取得(dé)重大天(tiān)文成(chéng)就(jiù)的例子(zi)。但是这些发(fā)现都是在恒星系统的尺度当中，可当我们上升到星系或者是星团(tuán)的(de)尺(chǐ)度，事(shì)情锻炼身体的练是哪个练字，锻练与锻炼有什么区别锻就开(kāi)始变得诡(guǐ)异了(le)。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨(cí)兹威基正在(zài)研究(jiū)和测量(liàng)后发星(xīng)系团(tuán)的(de)质(zhì)量。这是一个由数千个星系所(suǒ)组成(chéng)的巨大星系团，这些星(xīng)系被引力束缚在一(yī)起。测量(liàng)星系(xì)团的(de)质(zhì)量一般会使用到两种(zhǒng)方(fāng)法，当两种(zhǒng)方法结(jié)果一致，就可以确定其质量的(de)范围。

第一种是获得其"光度(dù)学的(de)质量"，需要的数据是(shì)测(cè)量各个星系(xì)的(de)光度(dù)。

第二种是动力学质(zhì)量的计算，是利用光谱红移(yí)测量星(xīng)系团中的各个星系相对于(yú)星系团的运动速度(dù)。当(dāng)测量结果(guǒ)出来(lái)之(zhī)后，兹威基彻(chè)底懵了(le)，“动力学质量”竟然是“光度学质(zhì)量”的400倍。这意味(wèi)着，后(hòu)发座星系团有99%的质(zhì)量消(xiāo)失(shī)了，或者说(shuō)这99%的(de)质量并(bìng)不以(yǐ)可(kě)见光的形(xíng)式(shì)所存在，我们无法(fǎ)看到。最诡异的是，在测量速度的(de)过程中，兹威基发现星系团中很多星(xīng)系的速度比理论上要快得多，按照牛顿的运动学(xué)定律，仅靠这些可见星系的质(zhì)量所产生(shēng)的引力是无法将它们(men)束缚在(zài)星系团(tuán)内的，它们(men)早就应该被抛出(chū)星系团之外了，除非有(yǒu)一种神秘的力量在起(qǐ)作用，这种(zhǒng)力量来(lái)源于某(mǒu)种隐形的物质。

据此，兹维基(jī)提出了这样部分不可见(jiàn)的(de)暗质，它(tā)不发(fā)散光、吸光、反(fǎn)射光(guāng)，但(dàn)是它们却(què)占(zhàn)据着宇宙中绝(jué)大部分(fēn)的质(zhì)量。锻炼身体的练是哪个练字，锻练与锻炼有什么区别锻只是当时的人们对(duì)这样的一种说(shuō)法不(bù)屑(xiè)一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗(àn)物质”这个(gè)词(cí)才再一次出现。天文学家(jiā)维(wéi)拉鲁(lǔ)宾和肯特福(fú)特在(zài)观测(cè)仙(xiān)女(nǚ)座星系(xì)中的(de)恒星运(yùn)动(dòng)。理(lǐ)论上来说(shuō)，距离中心越远的恒(héng)星在(zài)其轨道上的(de)运行速度就会越慢。但(dàn)是他们观测的(de)结果(guǒ)却让人(rén)感到不可思议。

随着(zhe)与中心距离(lí)的增加，恒星的旋转(zhuǎn)速度几乎保持不(bù)变。可是(shì)根据牛顿的万有引力(lì)定律(lǜ)，在星系当(dāng)中如(rú)果没有(yǒu)足(zú)够大的质量来(lái)吸引它们，这些(xiē)外围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基于(yú)这(zhè)种(zhǒng)现象，科学家(jiā)们会使用(yòng)一种相对标准的方(fāng)法来(lái)解释暗物质的存在，这种方法就是(shì)测量星系当(dāng)中(zhōng)气体在(zài)X轴上距离星系中心(xīn)的距离，以及在Y轴(zhóu)上(shàng)气体的旋转速度。如果出现(xiàn)异(yì)常的结(jié)果，就认为是由暗物质的力量(liàng)进(jìn)入(rù)其(qí)中。

于(yú)是科学家们(men)通过射电(diàn)望远镜测量(liàng)了距离(lí)星系中心更远距离的氢元素，发现它(tā)们的旋转速度并不符合牛顿的力学定律。我们(men)的太阳(yáng)系也不例外，太阳系位于银河系(xì)的(de)第三(sān)悬臂之上，距(jù)离银河系中(zhōng)心(xīn)2.6万光年，根(gēn)据万(wàn)有引(yǐn)力(lì)定律进行计算，太阳系的(de)运(yùn)行(xíng)速(sù)度应该是160千米(mǐ)/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的(de)速度(dù)围绕银河(hé)系(xì)旋转，这(zhè)个实(shí)际速(sù)度远远大于理论速度，那么(me)产生(shēng)以(yǐ)上(shàng)这种向心加(jiā)速度的原(yuán)因很可能(néng)就是存在着(zhe)一种我们看(kàn)不到的物质，是这些暗物质的(de)引(yǐn)力效应将星系聚集在了一(yī)起。

也是从这时开始，越(yuè)来越多的研究人(rén)员开始相信(xìn)暗物质(zhì)的(de)存在。科学家根据星(xīng)系外(wài)恒星轨(guǐ)道的速(sù)度，估算在星(xīng)系(xì)当中(zhōng)暗物质的(de)质量占整个星(xīng)系质(zhì)量(liàng)的85%。但是，暗物质(zhì)并(bìng)不是唯一可以(yǐ)解(jiě)释这个现象的原因。在(zài)一(yī)项新的研(yán)究当中(zhōng)，科学家们(men)发现(xiàn)，几乎(hū)没(méi)有引力(lì)效应的(de)遥远(yuǎn)恒星之间(jiān)，也会出现速度上的微小差异。另外，天文学家还发现了一个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系距离地球(qiú)大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星系当(dāng)中存在的恒星数量(liàng)却只有银河系(xì)的(de)千分之一。

所以在理论上，该星系必须存在暗物质，否则(zé)就(jiù)会分崩离析。但是科学家(jiā)们使用最(zuì)先进(jìn)的望远镜(jìng)对其进行了(le)40个(gè)小(xiǎo)时的(de)详(xiáng)细测量之后，发现星系中的恒(héng)星运(yùn)动是(shì)可以用正常的物质和力学定律来解(jiě)释的。那么(me)又有人提出，也许该星系(xì)的(de)暗物质，已经被附近的另一(yī)个(gè)大(dà)星系(xì)剥离了。奇怪的是，它(tā)的附近(jìn)没有任何星系存(cún)在。造成这些现(xiàn)象的(de)除了(le)暗(àn)物质的(de)假说之外(wài)，另一(yī)种(zhǒng)可能(néng)就是人类对引力的理解还不够(gòu)全面，引(yǐn)力很(hěn)可能在(zài)不同尺度空间中(zhōng)的工作方式(shì)是不同的，这意味(wèi)着在行(xíng)星系尺度中的天体会沿着它们的轨道(dào)，按照(zhào)我们所理解的方式运动。但是(shì)上升到星系(xì)和星(xīng)团(tuán)的尺度，引力之间的(de)相(xiāng)互(hù)作(zuò)用则是(shì)不(bù)同的方式。对于在星(xīng)系(xì)团之(zhī)间的(de)相互作用(yòng)，科学家还引入了(le)外部(bù)场效应的概念，指的是在数百万(wàn)光年(nián)的规(guī)模上，巨大的质量之间会(huì)产(chǎn)生对(duì)彼此(cǐ)特殊(shū)的效(xiào)果(guǒ)，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德(dé)理论成立(lì)，这意味着我们需要对现在(zài)的物理(lǐ)定律进行修正，这些发现也(yě)让(ràng)很多人(rén)认(rèn)为(wèi)暗(àn)物质假说理论就此终结(jié)。但是在(zài)宇(yǔ)宙当(dāng)中还有关(guān)于暗物(wù)质(zhì)存在的其他的理(lǐ)论证据，这些理论证据是蒙德理论所没法解释的“引力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年的(de)子(zi)弹星系团，由两(liǎng)个碰撞的星(xīng)系(xì)团所组成，类(lèi)似这样的(de)星团，它们大部分的(de)普通质(zhì)量都在星系的气体当(dāng)中。当星团以1000万(wàn)公里/小(xiǎo)时(shí)发生碰撞的时(shí)候，星际气(qì)体的相(xiāng)互作用(yòng)就会导致温度的急(jí)剧升(shēng)高，速度大幅降低。所以在理论上(shàng)，在碰撞之后，子弹星系团大部分(fēn)的质量(liàng)将位于(yú)所(suǒ)有这些气体所在的(de)中间区域。那么我们通过什么(me)来验证(zhèng)它的质(zhì)量区(qū)域到底是不是集中在(zài)中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太空望(wàng)远镜(jìng)传(chuán)回了宇(yǔ)宙当中第一张全(quán)彩的(de)高清(qīng)照片，在照(zhào)片中(zhōng)我们可以(yǐ)明显地看到很多星(xīng)系(xì)似乎被(bèi)拉伸产生了巨大的(de)形变。其实这些星系(xì)本身并不(bù)是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么(me)问题(tí)，而是这样极遥(yáo)远的天体和我(wǒ)们地(dì)球上的观测者之(zhī)间。被(bèi)一个质量超级巨大(dà)的天体遮(zhē)挡(dǎng)，这个超大质量的东西(xī)的(de)引(yǐn)力，会使(shǐ)身后更(gèng)遥远(yuǎn)星系的光都发生了扭曲。这个现象就是(shì)引力透镜效应。这个巨大的天(tiān)体可能是超大质量的黑洞或(huò)者是暗物质(zhì)。

所以当人们对子弹星系团观测的时(shí)候，发现它(tā)的大(dà)质量(liàng)区域并(bìng)不是在(zài)中间，而(ér)是在(zài)两侧(cè)。所(suǒ)以最好的解释(shì)方法就是当(dāng)星团发生全部的(de)碰撞时，可被观测(cè)到的质量气体(tǐ)被卡在(zài)了(le)中间，暗物质则直(zhí)接(jiē)通过了这个区域，并在两边形成了引力透镜。对子弹星系团的引(yǐn)力透镜(jìng)研究(jiū)也(yě)被认为是暗物质(zhì)存在(zài)的迄今(jīn)为(wèi)止最好(hǎo)的理论证据(jù)。

除(chú)此(cǐ)之(zhī)外，还有来自(zì)宇宙当中最(zuì)古老的光。从宇宙大(dà)爆炸开始，38万年之后，可(kě)见光终于(yú)可以畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经过了(le)130多亿年之(zhī)后，这些光在宇宙空间背景(jǐng)上留下了各相同性的微(wēi)波辐(fú)射。其中红色的部分表示温度较高的区域，蓝色则表示相对(duì)较冷的区(qū)域，但实际上它(tā)们之间的温差只有(yǒu)万分之一。

科学家们通过(guò)对前(qián)景(jǐng)背景(jǐng)分离后的二值图像进行连(lián)通域提(tí)取(qǔ)和标记(jì)之后(hòu)发现，如果宇宙(zhòu)当中没有暗物质(zhì)，图形看(kàn)起来不应该是这样(yàng)的，而(ér)随(suí)着(zhe)暗物(wù)质的增加，一些(xiē)峰(fēng)值的幅度(dù)会减(jiǎn)小，才(cái)变得(dé)看起来(lái)“和谐”。为(wèi)了匹(pǐ)配宇宙(zhòu)微波背(bèi)景辐射的测量值(zhí)，我(wǒ)们需(xū)要的暗物质大约是普通物质(zhì)的5倍。这个数字与解释星系当中恒星运动所需要的暗(àn)物质(zhì)比例是(shì)一致的。这就意味着。

用了一个简(jiǎn)单(dān)的理论框(kuāng)架，就很好(hǎo)地(dì)解释(shì)了很多(duō)不(bù)同的(de)观(guān)测结(jié)果。而暗物质的本质就是宇宙当中存在着某种(zhǒng)类型的粒子，它们不参与任何其他的电(diàn)磁(cí)作用，只通(tōng)过引(yǐn)力来相互作(zuò)用。所以如果能(néng)够找到这种粒子(zi)的存在，就相当于找到了暗(àn)物质存(cún)在的实际证据(jù)。这种粒子到底是(shì)什(shén)么？科(kē)学家(jiā)们已(yǐ)经提出(chū)了数十种的(de)假想目标(biāo)，而要寻找这些不同的目标粒子所(suǒ)需(xū)要的实(shí)验方(fāng)式也不相同。在过去的几十(shí)年当(dāng)中(zhōng)，人类为了寻找这些看不见、摸(mō)不到，几(jǐ)乎不会与常规物质相互作用的(de)“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次的实(shí)验，却没(méi)有任(rèn)何实质性(xìng)的发现，除了一(yī)个地(dì)方(fāng)，意大利的(de)格兰(lán)萨(sà)索山，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在(zài)山下1400米处的(de)地下矿井当中，藏(cáng)着地球上最大(dà)的地(dì)学实验室，这个实(shí)验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼高(gāo)的探(tàn)测器(qì)，一直(zhí)致力(lì)于(yú)寻找暗物质粒子的周期(qī)性震荡(dàng)。

自1997年以来，这里的科学家(jiā)声(shēng)称观测(cè)到了(le)某(mǒu)种信号。经过了20多(duō)年(nián)的数据收集，人们发现了一个(gè)有趣的事情。探(tàn)测(cè)率(lǜ)会在每年的6月份(fèn)达到峰值，然后在11月降到最低，而且在(zài)20年当中(zhōng)每年都是一样。一(yī)些(xiē)科(kē)学家(jiā)认(rèn)为这可能是(shì)人类发(fā)现(xiàn)暗物质的(de)第一个直接证据。

但(dàn)是为什么暗物质会产生(shēng)周(zhōu)期性的年(nián)度信号呢(ne)？刚才我(wǒ)们讲(jiǎng)了太阳系正在以220公里/秒的(de)速度围绕(rào)着银(yín)河系进(jìn)行移动，那么如果暗(àn)物(wù)质存在(zài)宇宙当中，这意味着我们也(yě)在(zài)以这(zhè)样的速度在穿(chuān)越着暗物质(zhì)流，这(zhè)个过程(chéng)中会产(chǎn)生相应(yīng)的振(zhèn)荡，同时地球又(yòu)以(yǐ)30公里/秒的速度围绕(rào)太阳进行旋转。所(suǒ)以有半年的时间，地球围绕太阳的方(fāng)向与太(tài)阳(yáng)环绕银河系的方向(xiàng)是一致(zhì)的，而另外半(bàn)年则与之相反。

而在(zài)6月份(fèn)的时候，地球(qiú)与太阳的方向正(zhèng)好达(dá)到(dào)完(wán)全一致，这是理论上地球穿越暗物质流最快的时段。而在11月份(fèn)，又恰好(hǎo)达到了最慢值。尽管在(zài)实际的情况中，太阳(yáng)系相对银河系的平(píng)面呈现(xiàn)了60度(dù)的倾斜(xié)，但是这并(bìng)不影响这个理论(lùn)的有(yǒu)效性。

因此科学家认为这可以用(yòng)来解释(shì)，研究人员(yuán)们所(suǒ)观测到的周期(qī)性(xìng)信号。当(dāng)然也可能有其他的情况，造成这(zhè)种年度周(zhōu)期信(xìn)号(hào)的差异也可能是(shì)温度、湿度、土(tǔ)壤(rǎng)中的水分(fēn)、高山上的积雪，甚至连意大利游客的数量也(yě)符合(hé)这个周期的规律。

所以(yǐ)，科学家们又在南半(bàn)球建(jiàn)立了一个几乎相(xiāng)同的实(shí)验室，这里的季(jì)节与之前的实(shí)验室正好相反，而在(zài)这里，地(dì)球穿(chuān)过(guò)暗物质流的运动(dòng)特征和第一个实验室是一样(yàng)的(de)。

因(yīn)此，如(rú)果在这里可以(yǐ)得到相(xiāng)同的信号，就可以成为暗(àn)物(wù)质(zhì)所(suǒ)存(cún)在的非常(cháng)有力的证据(jù)了。但是(shì)由于这(zhè)个实验室刚刚建成不久，所以截至目前还无法提供相应的数据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的(de)望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)，这(zhè)台太空(kōng)望远镜(jìng)叫做“南(nán)希格雷斯(sī)罗曼(màn)”，它(tā)的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它(tā)的宽视场仪器提供的视野是哈勃红外(wài)仪(yí)器的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼(màn)太空望(wàng)远镜其中一个关(guān)键的用途就(jiù)是探(tàn)索暗物质背后的奥秘，对于探测的(de)结果，我(wǒ)们只(zhǐ)能拭目以待(dài)了。费(fèi)米(mǐ)实验室(shì)粒子天体(tǐ)物理中心的科(kē)学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如(rú)果暗(àn)物(wù)质(zhì)存在，它(tā)们(men)极有(yǒu)可能拥有另一种神(shén)秘的效应，这(zhè)种暗物(wù)质效(xiào)应，会支持宇宙当中生(shēng)命的诞(dàn)生，或者说是生命进化的一个(gè)重要因素。

如果这(zhè)一理论得(dé)到进一步的证实，那么遍布(bù)宇宙当中的暗物(wù)质(zhì)会不会意味着人类(lèi)并不孤单呢？或许在宇宙(zhòu)当(dāng)中某(mǒu)个角落的(de)行星上，暗物质正(zhèng)在通过(guò)这样的效应创(chuàng)造生命。当然，这(zhè)些推论(lùn)的大前提是要先找到暗物质存在的实际证据。那(nà)么小伙伴们，你们觉得暗物质到(dào)底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是(shì)我更新的动力(lì)！

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