宇宙是“人(rén)为制造”的？为(wèi)何(hé)会存在(zài)科学无法解(jiě)释的(de)“暗物质”？暗(àn)物质又究竟是(shì)什么？人类(lèi)为了寻找暗物质存在的证据，科学(xué)家们在过去(qù)的几十年当(dāng)中进行了(le)超过50次的长期实验，但是却没有发现任何的(de)有效(xiào商业用电多少钱一度 商业用电跟住宅用电有什么区别)证(zhèng)据。除了一(yī)个地方，在1687年出(chū)版(bǎn)的自(zì)然哲学数学原理一书(shū)中，埃萨克牛(niú)顿发表了万(wàn)有引力定(dìng)律(lǜ)，它(tā)揭(jiē)示了宇(yǔ)宙中天体运动的规(guī)律。往后的几百年来，当天文学家们发现某些天体(tǐ)运行轨道(dào)出现异(yì)常，不符合万有引力定律的时候，他们就会(huì)知(zhī)道，周围一定有未知的天体通过引力在摄动(dòng)它的轨道(dào)。比如在(zài)1846年(nián)，奥本勒(lēi)维(wéi)耶(yé)就通过天王星运行轨道(dào)的(de)异(yì)常，推算并(bìng)且(qiě)发现(xiàn)了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的(de)发现都是应用万有引力定律所取得重大天文成就的例(lì)子。但(dàn)是这些发现都是(shì)在恒星系统的(de)尺(chǐ)度当(dāng)中(zhōng)，可当(dāng)我们上(shàng)升到星系或者(zhě)是星团(tuán)的(de)尺度，事情就(jiù)开(kāi)始(shǐ)变(biàn)得(dé)诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物(wù)理(lǐ)学家弗里茨兹威(wēi)基(jī)正在研(yán)究和(hé)测量(liàng)后发星系(xì)团的质量(liàng)。这是一个由数(shù)千个星系所组(zǔ)成的巨大星系团，这些(xiē)星系被引力(lì)束缚在一起。测量星系(xì)团的质量一般(bān)会(huì)使用到两种方(fāng)法，当两种方法(fǎ)结果一致，就可以确定其(qí)质量的范围(wéi)。

第(dì)一种是(shì)获(huò)得其(qí)"光度学的质量(liàng)"商业用电多少钱一度 商业用电跟住宅用电有什么区别，需要(yào)的数据是测量各个星系(xì)的光度。

第(dì)二种是动力学质量的计算，是利用(yòng)光(guāng)谱(pǔ)红(hóng)移测量星(xīng)系团中的各个星系相对于星系团的运动速度。当测量结果出(chū)来之后，兹威基彻底懵(měng)了，“动(dòng)力学质(zhì)量”竟(jìng)然是“光度学质量”的400倍。这意味(wèi)着(zhe)，后发座星系团有99%的质量消失(shī)了，或者说这99%的质量并不以可见光的形式所(suǒ)存在，我们无法(fǎ)看到。最(zuì)诡异的是，在(zài)测量速度的过(guò)程中，兹威(wēi)基(jī)发(fā)现星系团中很多星系的速度比理(lǐ)论上要快得多，按照(zhào)牛顿的(de)运动学定律，仅靠这些(xiē)可(kě)见(jiàn)星(xīng)系的质量所产生的(de)引力是无法将它们束缚(fù)在星系团(tuán)内的(de)，它们(men)早就应(yīng)该(gāi)被(bèi)抛出星系团之外了(le)，除非有(yǒu)一种神(shén)秘的力量在起作用，这种力量来源于(yú)某(mǒu)种隐形的物质。

据此，兹维基(jī)提出(chū)了(le)这样部分不可(kě)见(jiàn)的(de)暗质(zhì)，它不(bù)发散光、吸光、反射(shè)光(guāng)，但是它们却(què)占据着(zhe)宇宙中绝大部分的质(zhì)量(liàng)。只是当时的人们对这样的一种(zhǒng)说法不屑一(yī)顾。

直(zhí)到40年之后，“暗(àn)物质”这(zhè)个词才再一次出现。天文学家维(wéi)拉鲁宾和肯(kěn)特福特(tè)在观测仙女座星系中的恒(héng)星运动。理论上来说，距离中心(xīn)越远的恒星在其轨道(dào)上(shàng)的运行速度就(jiù)会越慢。但是他们观测的结果却让人感(gǎn)到不(bù)可思议(yì)。

随着与中心距离的增(zēng)加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是(shì)根据牛(niú)顿的(de)万有引力定(dìng)律(lǜ)，在星系(xì)当(dāng)中如果(guǒ)没有足够大的质量(liàng)来吸引它们，这(zhè)些(xiē)外围的恒星早就被甩到宇宙当中了(le)。基(jī)于(yú)这种现象，科(kē)学家们会使用一种(zhǒng)相对标准的方法来解(jiě)释暗(àn)物(wù)质(zhì)的(de)存在(zài)，这种方(fāng)法(fǎ)就是测量星(xīng)系当中(zhōng)气体在X轴上(shàng)距离(lí)星系中心的距离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果(guǒ)出(chū)现(xiàn)异常的结果，就认为是由暗物质(zhì)的力量进入其中。

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于是科学家们通过射电望(wàng)远镜测量了(le)距离星系中(zhōng)心更(gèng)远(yuǎn)距(jù)离(lí)的氢元素，发(fā)现它们的(de)旋转速度并不符合牛顿的力学定(dìng)律。我们的太阳系(xì)也不(bù)例外，太阳系位于银河系的(de)第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万(wàn)光(guāng)年(nián)，根据万有引(yǐn)力定律进(jìn)行计算，太阳系的运行速度(dù)应该是160千(qiān)米(mǐ)/秒(miǎo)，但实(shí)际(jì)上，太阳系(xì)正在以220千米/秒(miǎo)的速(sù)度围绕银河系(xì)旋转，这个实际速度远远大(dà)于(yú)理论速度(dù)，那么产生以上这种向心加速度(dù)的原因很可能(néng)就是存(cún)在着一种我(wǒ)们(men)看(kàn)不到的(de)物质，是这些暗物(wù)质(zhì)的(de)引力效应将星系聚集在了一起。

也是从这(zhè)时开始，越来(lái)越(yuè)多的研究人员开(kāi)始相信(xìn)暗(àn)物质的存在(zài)。科学家(jiā)根据星系外恒星轨道的速度，估(gū)算在星(xīng)系(xì)当中暗物质的质量占整个星系质量(liàng)的85%。但是，暗物质(zhì)并(bìng)不是唯一可(kě)以解释这个现象(xiàng)的(de)原因。在一项新(xīn)的研究当中，科学家们发(fā)现(xiàn)，几乎没有引力效应的遥远(yuǎn)恒星之间，也会出(chū)现(xiàn)速度上的微小(xiǎo)差异。另(lìng)外(wài)，天文学家还发(fā)现了一个反(fǎn)常的(de)星(xīng)系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离(lí)地(dì)球大约2.5亿光(guāng)年，大小(xiǎo)和银河(hé)系不多，但是星(xīng)系当中存在的恒(héng)星数量(liàng)却(què)只(zhǐ)有(yǒu)银河系的千分(fēn)之一。

所以在(zài)理论上，该星系必须存在暗物质，否则就会分崩离析(xī)。但是(shì)科学家们使用最先进的望远镜对其进行了40个小(xiǎo)时的详细测量之后，发现星系中的恒(héng)星运动(dòng)是可(kě)以(yǐ)用正(zhèng)常的物质和力学(xué)定律(lǜ)来(lái)解释的。那么又有人(rén)提出(chū)，也许(xǔ)该星系的(de)暗(àn)物质，已经被附近的另一个大星(xīng)系剥(bō)离了。奇怪的是(shì)，它的附近没有任何星系存(cún)在。造成这些现象的除(chú)了(le)暗物(wù)质(zhì)的假说之外，另(lìng)一种可能就(jiù)是人类对引力(lì)的理解还不够全面，引力很可能在不(bù)同尺度空间中(zhōng)的工作方(fāng)式是不(bù)同的，这意味着在行星系(xì)尺(chǐ)度中的天(tiān)体(tǐ)会沿(yán)着它(tā)们(men)的轨道，按照我们(men)所理(lǐ)解的方式(shì)运(yùn)动(dòng)。但是上升(shēng)到(dào)星(xīng)系和星团的尺度，引(yǐn)力(lì)之间的相(xiāng)互作(zuò)用则(zé)是(shì)不(bù)同的方式(shì)。对于在(zài)星系团之(zhī)间(jiān)的相互作(zuò)用，科(kē)学家(jiā)还(hái)引入了外部(bù)场效应的概(gài)念，指的是在数百万光年的规模(mó)上(shàng)，巨大的(de)质量之间会产生对彼此(cǐ)特殊的效果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理论成(chéng)立，这(zhè)意(yì)味着我们需要对现在的物(wù)理定律(lǜ)进行修正，这(zhè)些发现也让很多人认为暗物(wù)质假说理论就(jiù)此(cǐ)终结(jié)。但是在(zài)宇宙当(dāng)中还有关于暗物质存在(zài)的(de)其他的理论(lùn)证(zhèng)据(jù)，这些理(lǐ)论(lùn)证(zhèng)据是蒙德理论所没(méi)法解(jiě)释的“引(yǐn)力透镜”。

径向(xiàng)距离为37亿光年的(de)子弹星系(xì)团，由(yóu)两(liǎng)个碰(pèng)撞的星系团所组成，类似这样的星团(tuán)，它们大部分的(de)普通(tōng)质(zhì)量都在星系的气体(tǐ)当中(zhōng)。当星团(tuán)以(yǐ)1000万公里/小(xiǎo)时发生碰(pèng)撞的(de)时(shí)候，星际气体的(de)相互作(zuò)用就会(huì)导致温度的急剧升高(gāo)，速度(dù)大幅降低(dī)。所以在理(lǐ)论上，在碰撞之后，子弹星(xīng)系团(tuán)大部分的质量将位于所有这些气体(tǐ)所在(zài)的(de)中间区域。那么我们通(tōng)过什么来验证它的质(zhì)量(liàng)区域到底(dǐ)是(shì)不是集中在(zài)中间呢(ne)？前不(bù)久，詹姆斯(sī)韦(wéi)伯(bó)太空望远镜传回了(le)宇宙当中第一(yī)张(zhāng)全彩的(de)高清(qīng)照片，在照片中我们可(kě)以明(míng)显地(dì)看到很多(duō)星系似乎被拉伸产(chǎn)生了巨大的(de)形变。其实这些(xiē)星系本身并不(bù)是(shì)真(zhēn)的(de)被(bèi)扭曲了，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出(chū)了什(shén)么问题，而是这(zhè)样(yàng)极遥远的天(tiān)体和我们(men)地球上的观测者之间。被一个(gè)质量超级巨大的天体遮挡，这(zhè)个超大质(zhì)量的东(dōng)西的(de)引力，会使(shǐ)身后(hòu)更遥远星(xīng)系的光都发生了扭曲。这个现象就是引力透镜效应(yīng)。这个(gè)巨大的天(tiān)体可能是超大质量的黑(hēi)洞或者是暗物质。

所(suǒ)以(yǐ)当(dāng)人们(men)对子弹星(xīng)系团观测的(de)时候(hòu)，发现它的大(dà)质(zhì)量区(qū)域并(bìng)不是在(zài)中间，而(ér)是在两(liǎng)侧。所以最好的解释方法就是当星团(tuán)发(fā)生全部的(de)碰撞时，可被观测到(dào)的(de)质量气体被卡(kǎ)在了中间，暗物质则直接通过了这个(gè)区域，并在两边形成了引力透镜。对子弹(dàn)星系团(tuán)的引力透镜(jìng)研究也被(bèi)认(rèn)为(wèi)是(shì)暗物质存在的迄今为止(zhǐ)最好的理论(lùn)证据。

除此之外，还(hái)有来自宇宙当(dāng)中最古(gǔ)老的光。从宇宙大爆炸开(kāi)始(shǐ)，38万年之后，可见光终于可以(yǐ)畅(chàng)通无阻地(dì)穿越(yuè)在宇宙当中了。经(jīng)过(guò)了130多亿(yì)年之后，这些光在(zài)宇宙(zhòu)空间背景上(shàng)留下了各(gè)相同性的微波(bō)辐射。其中红(hóng)色(sè)的部(bù)分表示温度较(jiào)高的区域，蓝色则表示相对(duì)较冷的区域，但实际上它(tā)们之间的温差只有万分之(zhī)一。

科(kē)学家们通过对(duì)前景背景(jǐng)分离后的二值(zhí)图像进行连通域提取(qǔ)和(hé)标记之后发现，如(rú)果宇宙当(dāng)中没有暗物质，图形看(kàn)起来(lái)不应该是这(zhè)样的，而随着暗物质的(de)增加，一(yī)些峰(fēng)值的幅度(dù)会减小，才(cái)变得(dé)看起来“和谐”。为了(le)匹配宇(yǔ)宙微波背景辐射的(de)测(cè)量值，我们需要的暗物质大约是普通物质的(de)5倍。这个数(shù)字与(yǔ)解释星系当中恒星运动所(suǒ)需要的(de)暗物质(zhì)比例是一(yī)致的。这(zhè)就意味(wèi)着。

用了一个(gè)简(jiǎn)单的理(lǐ)论框(kuāng)架，就很好地解释了很多不同的观测(cè)结果(guǒ)。而暗物(wù)质的(de)本(běn)质就(jiù)是宇宙当(dāng)中存在着某种类型的粒(lì)子，它(tā)们不参与任何其他的电磁作用，只(zhǐ)通过引力来(lái)相互(hù)作用。所以如果能够找到这种粒子的存在，就相当于找到了暗(àn)物质存(cún)在(zài)的实(shí)际证据。这(zhè)种(zhǒng)粒(lì)子(zi)到(dào)底是(shì)什么？科学家们已经提出了数十种的(de)假想(xiǎng)目标(biāo)，而(ér)要寻找这些不同的(de)目标(biāo)粒(lì)子(zi)所需要的实验(yàn)方(fāng)式(shì)也不(bù)相同。在过去(qù)的几十年当中，人类为了寻找这些看不见、摸不到，几(jǐ)乎不会与常规物质(zhì)相互作(zuò)用的“暗物质”，科学(xué)家(jiā)们(men)已经进行了超过50次的实验，却没有任何实质性的(de)发现，除了一个地方，意大利的格兰(lán)萨索(suǒ)山，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处的地下矿井当(dāng)中，藏着地球上最大的地学(xué)实验室，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三(sān)层楼高的探测器，一(yī)直致(zhì)力于寻找(zhǎo)暗(àn)物质粒子的周期性震(zhèn)荡。

自(zì)1997年以来，这里(lǐ)的科学家声称观测(cè)到(dào)了某种信号。经过了(le)20多年的数据收集，人们发现了一个有趣的事情。探测率会在每年的6月(yuè)份达(dá)到(dào)峰值，然后在11月(yuè)降到最低，而且在20年当(dāng)中每年都是一(yī)样。一些科学家认为这可能是人(rén)类发现暗物(wù)质(zhì)的(de)第一个直接证据。

但(dàn)是(shì)为什么暗(àn)物(wù)质会产(chǎn)生周期性的年度信号(hào)呢(ne)？刚(gāng)才我们(men)讲了太阳系正在以220公里/秒的(de)速(sù)度围绕着银(yín)河系进行移动(dòng)，那么如果(guǒ)暗物(wù)质存在宇宙当中，这意味着我们也在以(yǐ)这样(yàng)的速度在(zài)穿越着暗物质流，这个过程(chéng)中(zhōng)会(huì)产生相应的振荡(dàng)，同(tóng)时地球又(yòu)以30公里/秒的(de)速度围绕太阳进行旋转。所以有半年的时(shí)间，地球(qiú)围绕太阳的方向与太阳环绕银河系(xì)的方向是一(yī)致的，而(ér)另外(wài)半(bàn)年(nián)则与(yǔ)之相(xiāng)反。

而在6月份的(de)时候，地球与太阳的方向正好达到完全一致，这(zhè)是(shì)理论上地(dì)球(qiú)穿越(yuè)暗(àn)物质流最快的时段。而在(zài)11月份，又恰(qià)好达到了最(zuì)慢值。尽管在实际的情况中，太阳系相对银河系的(de)平面呈现(xiàn)了60度的(de)倾(qīng)斜，但是这并不影响这个理论的有效性。

因此(cǐ)科学(xué)家认为(wèi)这可(kě)以用(yòng)来解释(shì)，研究人员们所观测到的周期性信(xìn)号(hào)。当然也可能有其(qí)他的情(qíng)况(kuàng)，造成这(zhè)种年度周期信(xìn)号的差异也可能是温度、湿度、土壤(rǎng)中的水(shuǐ)分、高山上的(de)积雪，甚(shèn)至连意大利游客的数(shù)量也(yě)符合这个周期的规律。

所以，科学家们(men)又在(zài)南半球建立了(le)一(yī)个(gè)几乎相(xiāng)同的实验室，这里的季节与之前的(de)实验室正(zhèng)好相反(fǎn)，而(ér)在这里，地(dì)球穿过暗物(wù)质流的运动特征和第(dì)一个实(shí)验室是一样的。

因此，如果在(zài)这(zhè)里可以得到相同的信(xìn)号(hào)，就可以成(chéng)为暗(àn)物质所存在的非常有力(lì)的证据了。但是由于(yú)这(zhè)个实验室刚刚(gāng)建(jiàn)成不久，所以截至(zhì)目前还无(wú)法提供(gōng)相应的(de)数据(jù)支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发(fā)射一台新的望(wàng)远镜，这台太空望(wàng)远镜叫做“南希(xī)格(gé)雷斯(sī)罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小(xiǎo)跟哈勃望(wàng)远镜相同，但它的宽视场(chǎng)仪器(qì)提供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷(léi)斯罗曼太空望远镜(jìng)其(qí)中一个(gè)关键的用途就(jiù)是探索(suǒ)暗物(wù)质背后的奥秘，对于探测(cè)的结果(guǒ)，我们只能拭目以待了(le)。费米(mǐ)实验室(shì)粒子天体物(wù)理中心的(de)科学家丹琥珀和贾森(sēn)斯(sī)特芬研究发(fā)现，如果暗(àn)物(wù)质(zhì)存(cún)在，它(tā)们极有可能拥有(yǒu)另一(yī)种神秘的效应，这种暗物(wù)质效应，会支持(chí)宇宙当中(zhōng)生命的(de)诞生，或者说是生命进(jìn)化的一个重要因素(sù)。

如(rú)果这一理论得到进(jìn)一步的证实，那么遍布(bù)宇(yǔ)宙当中(zhōng)的暗物质会(huì)不会意(yì)味着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的行星(xīng)上，暗物质正在(zài)通过(guò)这(zhè)样的效应创(chuàng)造生命。当(dāng)然(rán)，这(zhè)些(xiē)推论的大(dà)前(qián)提(tí)是(shì)要先(xiān)找到(dào)暗(àn)物质存(cún)在的(de)实际证据。那么(me)小伙(huǒ)伴们，你们觉(jué)得暗物质到底存不(bù)存在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支(zhī)持(chí)是我更新的(de)动力！

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