宇宙是“人(rén)为制造”的？为何会存在科学无(wú)法解(jiě)释的(de)“暗物质”？暗物质又究竟是什么(me)？人(rén)类为了寻(xún)找暗物质(zhì)存(cún)在的证据，科(kē)学家们在过(guò)去的几十年当中(zhōng)进(jìn)行了(le)超(chāo)过50次的长期(qī)实(shí)验，但是却没(méi)有发现任何的(de)有效证据。除了(le)一个地(dì)方，在1687年出版(bǎn)的自然哲学数学原理(lǐ)一(yī)书中(zhōng)，埃萨克牛顿(dùn)发表了(le)万有(yǒu)引力定律(lǜ)，它(tā)揭示了宇宙中天体运(yùn)动的规律。往后(hòu)的(de)几百年(nián)来(lái)，当天文学家们发现某些天体运行轨(guǐ)道出现异常，不符合万有引力(lì)定(dìng)律(lǜ)的时候，他(tā)们就(jiù)会知道，周围一定有未知(zhī)的天(tiān)体通过引力(lì)在摄(shè)动它的(de)轨道(dào)。比如在1846年，奥本勒(lēi)维耶就通(tōng)过天王星运行轨道的异常，推算并且发现了海王星的存(cún)在。另外(wài)，哈雷彗(huì)星、冥王星的发现都是应用(yòng)万(wàn)有(yǒu)引力(lì)定(dìng)律所取得重大天文(wén)成就的例子。但是这(zhè)些发(fā)现都是在恒星系统的尺(chǐ)度当中，可(kě)当我们上升(shēng)到(dào)星系或者(zhě)是星团的(de)尺度，事情就开始(shǐ)变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理学家弗里茨兹威基正(zhèng)在研究(jiū)和测量(liàng)后发星系(xì)团的质量。这是一个(gè)由数千个(gè)星系所(suǒ)组(zǔ)成(chéng)的(de)巨大星系(xì)团，这些星系被引力束缚在一起(qǐ)。测量星系团的(de)质量一般会使用到两种方法，当两种方法结果一致，就可以(yǐ)确定其(qí)质(zhì)量的范围。

第一种是获(huò)得其"光度(dù)学的质量"，需要的数据是(shì)测量各个星系(xì)的光度。

第(dì)二(èr)种是动力(lì)学(xué)质量的计算，是(shì)利用光(guāng)谱红移测量星(xīng)系团(tuán)中的(de)各(gè)个星系相对于星系团的运动速度。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动(dòng)力学(xué)质量(liàng)”竟然是“光度学质量”的400倍(bèi)。这意味着，后(hòu)发勾8是什么意思网络用语，勾8是什么意思？座星系团有(yǒu)99%的质量消(xiāo)失了，或者说这99%的质量并不(bù)以可见光的(de)形式所存在，我们无法看到。最诡异的是，在测(cè)量速度的过(guò)程中(zhōng)，兹威基发现星系(xì)团(tuán)中很多(duō)星(xīng)系的速度比理论上要快得多(duō)，按照(zhào)牛顿的(de)运动学定律，仅靠(kào)这些可见星系的质量所产生的引(yǐn)力是无法将它们(men)束缚在星(xīng)系团内的，它们早就应该被抛出星系(xì)团之外了，除非有一种神(shén)秘的力量在起作用(yòng)，这种力量来源于某种隐形(xíng)的物质。

据此，兹(zī)维基提出(chū)了这样部分不可(kě)见的暗(àn)质，它不(bù)发散(sàn)光、吸(xī)光、反射光，但是它们(men)却占据着(zhe)宇宙(zhòu)中绝(jué)大部分的质量。只是当时(shí)的(de)人们(men)对(duì)这样的一种说法不(bù)屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物质”这个词才再一次(cì)出(chū)现。天(tiān)文(wén)学家维拉鲁宾和(hé)肯特福(fú)特在观测仙女(nǚ)座星系中(zhōng)的恒星运动。理论上来说，距(jù)离中(zhōng)心越远的(de)恒星在其轨道上的运行速度就会越慢。但是他(tā)们观测的结果却让人感到不可(kě)思议。

随着与(yǔ)中(zhōng)心距离的增(zēng)加(jiā)，恒星的旋(xuán)转速(sù)度(dù)几乎保(bǎo)持不变。可是根据牛顿的万(wàn)有引力定律，在星系当中如果没有足够(gòu)大的质量来(lái)吸引它们，这些外围的(de)恒星早(zǎo)就被甩到宇宙当(dāng)中了。基(jī)于这种现象，科学家们会使用一种(zhǒng)相(xiāng)对标(biāo)准的方法来(lái)解释暗物质的存在，这种方法(fǎ)就是(shì)测量(liàng)星系当中气体在X轴上距离星系(xì)中心(xīn)的(de)距(jù)离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如(rú)果出现异常的结果，就认为是由暗物质的力量进入其中。

于(yú)是科学家们通(tōng)过射(shè)电望远镜(jìng)测量(liàng)了(le)距(jù)离星(xīng)系中(zhōng)心更远距离的氢元素(sù)，发现它们的旋转速度并不符合(hé)牛顿的力学定律。我们的太阳系(xì)也不例外，太阳(yáng)系位(wèi)于银河(hé)系的第三悬臂(bì)之上，距离银河系中心2.6万(wàn)光年(nián)，根据万有引力定(dìng)律进行计算(suàn)，太阳系的运行(xíng)速度应该是160千(qiān)米/秒，但实际上，太阳(yáng)系正在以220千米/秒的速度围绕(rào)银(yín)河(hé)系旋(xuán)转，这个实际速度远远大于理论速度，那么产生以(yǐ)上这(zhè)种(zhǒng)向心加(jiā)速度的原因很可能就是存在着(zhe)一种我们看不到的物质，是这些(xiē)暗物(wù)质的(de)引力效应将星系聚集在了一起。

也(yě)是从这时(shí)开始，越来越多(duō)的研究人员(yuán)开始相信暗物质(zhì)的存在(zài)。科学(xué)家根(gēn)据星勾8是什么意思网络用语，勾8是什么意思？系(xì)外恒星(xīng)轨道的速度，估算在星(xīng)系当中(zhōng)暗物质的质量(liàng)占整个星系质量(liàng)的(de)85%。但是，暗物质并不是(shì)唯(wéi)一可以解释(shì)这(zhè)个现象的原因。在(zài)一(yī)项新的研究当中，科学家们发现，几(jǐ)乎(hū)没有引力效应的遥远恒星之间(jiān)，也(yě)会出现速度上(shàng)的(de)微小差异。另外，天文学家(jiā)还发现了一个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地球大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银(yín)河系不多，但是星系当中存在(zài)的(de)恒(héng)星(xīng)数(shù)量却只(zhǐ)有银河系的(de)千分(fēn)之一。

所(suǒ)以在理论上(shàng)，该星系必(bì)须存在暗(àn)物质，否则就会分崩离析(xī)。但是科(kē)学家们使用最先进的望远镜对其进行了(le)40个小时的详细(xì)测量之后，发现星系中的恒星运动是(shì)可以用正常的(de)物质和力学定律来解释的。那么又有人提出，也许该星系的暗物质(zhì)，已经被附近的另一个(gè)大星系(xì)剥离了(le)。奇(qí)怪的是，它的附近没(méi)有任(rèn)何星系存在。造成这些(xiē)现象的除了暗物质的(de)假(jiǎ)说之外，另一种可(kě)能就(jiù)是(shì)人类对引力(lì)的理(lǐ)解还不够全面，引力很(hěn)可(kě)能在不同尺度空间中的(de)工作(zuò)方式是不同的(de)，这意味着在行星系尺度中的(de)天体会沿(yán)着(zhe)它们的(de)轨道，按照(zhào)我们所理解的方式运动。但是上(shàng)升到(dào)星系(xì)和星(xīng)团的(de)尺度，引力之间的相互作用(yòng)则是不同的(de)方式。对于在(zài)星系团之间(jiān)的相互作用(yòng)，科学家(jiā)还引入了外部场效应的概念，指的(de)是在(zài)数(shù)百万光年的(de)规(guī)模上，巨大(dà)的(de)质量之间会产生对(duì)彼此(cǐ)特殊的效果，这(zhè)个(gè)理论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意(yì)味着我们(men)需(xū)要对现在的物理定律进行修正，这些发现也让很多人(rén)认为暗物质假说(shuō)理(lǐ)论就此终(zhōng)结。但是在宇宙当中还有关于暗物质存在的其他(tā)的理论证据，这些(xiē)理论证据是(shì)蒙德理论所没法(fǎ)解释的“引力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年(nián)的子弹星系团，由两个碰撞的(de)星(xīng)系团所组成，类(lèi)似这样(yàng)的(de)星团(tuán)，它们(men)大部分的普通(tōng)质量都在星系(xì)的(de)气体当中(zhōng)。当星团以(yǐ)1000万公里/小时(shí)发生碰撞的时候，星际气体(tǐ)的(de)相互作用就会(huì)导致温度的急剧(jù)升高，速度(dù)大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星(xīng)系团大部分的质量将位于所有这些气体所在的中间(jiān)区(qū)域。那么我们通过(guò)什么来验证(zhèng)它的(de)质(zhì)量区(qū)域到(dào)底是不是集中在中间(jiān)呢(ne)？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当(dāng)中第(dì)一(yī)张全彩的高(gāo)清照片，在(zài)照片中我们可(kě)以明显地看到很多星系似(shì)乎被拉(lā)伸产生了(le)巨大的形变。其实这些星系本身并(bìng)不是真的被(bèi)扭曲了，也(yě)不是韦伯(bó)望(wàng)远镜出了(le)什么问题，而是这(zhè)样极遥远的天(tiān)体和我们地球上的(de)观测者之间(jiān)。被(bèi)一(yī)个(gè)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(huì)使身(shēn)后更遥(yáo)远星系(xì)的光都(dōu)发生(shēng)了(le)扭曲。这个现象就是引力透镜效应(yīng)。这个巨大(dà)的天体可能是(shì)超大质量(liàng)的(de)黑洞或者是(shì)暗物质(zhì)。

所以当人(rén)们对子弹星系团观(guān)测的时候，发现它的大(dà)质量区域并(bìng)不是在中间，而是在两(liǎng)侧。所以最好的解释(shì)方法就是(shì)当星团发生全部的碰撞时，可被(bèi)观测到的质(zhì)量气体被卡在了中间，暗(àn)物(wù)质则直接通过了这(zhè)个区(qū)域，并在两边形成(chéng)了(le)引力透镜。对子弹星系团(tuán)的引力(lì)透(tòu)镜(jìng)研究也被认(rèn)为是(shì)暗(àn)物(wù)质存在的迄今为(wèi)止最好的(de)理论证据。

除此之外，还(hái)有来自宇(yǔ)宙当中最古老的光。从(cóng)宇宙(zhòu)大爆炸开(kāi)始，38万年(nián)之后，可见光终于可以(yǐ)畅通无阻(zǔ)地穿(chuān)越(yuè)在(zài)宇宙当中了。经过了130多(duō)亿年之后，这些光在宇宙空(kōng)间背景(jǐng)上留(liú)下(xià)了(le)各相同性的微波(bō)辐射。其中红色的部分表(biǎo)示(shì)温(wēn)度较高的区域，蓝色(sè)则(zé)表示相(xiāng)对较冷的区(qū)域，但实际上(shàng)它们之间的(de)温差(chà)只有万分之(zhī)一。

科学家们(men)通过对(duì)前景背景分离后(hòu)的二(èr)值图像进行(xíng)连(lián)通域提取和(hé)标记之后(hòu)发现，如果宇宙(zhòu)当中没有暗物质(zhì)，图形(xíng)看起来(lái)不(bù)应该(gāi)是(shì)这(zhè)样的，而(ér)随着暗(àn)物质(zhì)的(de)增(zēng)加(jiā)，一(yī)些峰值的(de)幅度(dù)会减小，才(cái)变(biàn)得看起来“和(hé)谐(xié)”。为了匹配(pèi)宇宙(zhòu)微波背景辐射的(de)测量(liàng)值，我们需要的暗(àn)物质(zhì)大约(yuē)是普通物质(zhì)的5倍(bèi)。这个数字与解释星系当中恒星(xīng)运动(dòng)所(suǒ)需(xū)要的暗(àn)物质比例是一(yī)致的。这就意味着。

用了一个简单的理论框架，就很(hěn)好地解释了很多不(bù)同的观(guān)测结果。而暗物质的(de)本质就(jiù)是宇宙(zhòu)当(dāng)中存在着某种类型的(de)粒子，它们不(bù)参与任何(hé)其他的电磁作用，只通过引力来相互(hù)作用。所以如果能够(gòu)找到这种(zhǒng)粒子的存在(zài)，就相当于找到了暗物质存(cún)在(zài)的(de)实(shí)际证(zhèng)据。这种粒子到(dào)底是(shì)什(shén)么？科(kē)学(xué)家们已经提出了数十种的(de)假想目标，而要寻找这些不同的(de)目标粒子所(suǒ)需要的实验方式也不相同。在过去的几十年当中，人类为了寻(xún)找这(zhè)些看不见、摸(mō)不到(dào)，几(jǐ)乎不会(huì)与常(cháng)规物(wù)质相互作用的“暗(àn)物质”，科(kē)学(xué)家们已(yǐ)经(jīng)进(jìn)行(xíng)了(le)超过50次的实(shí)验，却没有任(rèn)何实质性的发现，除了一(yī)个地方，意大(dà)利的格兰(lán)萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉(mài)。

在(zài)山下(xià)1400米处的地下矿井(jǐng)当中，藏着(zhe)地球上(shàng)最大(dà)的地学实验(yàn)室，这(zhè)个实(shí)验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼(lóu)高的探测器，一直致力(lì)于寻找暗物质粒(lì)子的(de)周期性震(zhèn)荡。

自1997年以来(lái)，这(zhè)里的科学(xué)家声称(chēng)观测到了某种(zhǒng)信号(hào)。经过了20多年(nián)的数据(jù)收集，人们发现了一个有(yǒu)趣的(de)事情。探测(cè)率会在每(měi)年(nián)的(de)6月份(fèn)达到峰值，然后(hòu)在(zài)11月(yuè)降到最低(dī)，而且在20年当中每(měi)年都是一(yī)样。一些科学家认为这可能是人(rén)类发现暗物质的(de)第一个直接证据。

但是为(wèi)什(shén)么暗物质会产生(shēng)周期性的年度信号(hào)呢？刚才我们讲了太阳系(xì)正在以(yǐ)220公(gōng)里/秒的速度围绕着银河系进行移动，那么(me)如果暗物质(zhì)存在(zài)宇(yǔ)宙当中，这(zhè)意(yì)味着我们也在以这样的速度在穿越着(zhe)暗物质流，这(zhè)个过程中会产生相应(yīng)的振(zhèn)荡，同(tóng)时地球又以30公(gōng)里/秒(miǎo)的(de)速度围绕太(tài)阳进行旋(xuán)转。所以(yǐ)有半(bàn)年(nián)的时(shí)间，地球围(wéi)绕太阳的(de)方向与(yǔ)太阳环绕(rào)银河系的(de)方(fāng)向是一致的，而另外半年则(zé)与之相反。

而在(zài)6月(yuè)份的时候，地球与太阳的(de)方向正好达到完全一致，这是理(lǐ)论上地(dì)球穿越暗物质流(liú)最快(kuài)的(de)时(shí)段。而在11月(yuè)份，又恰好达到了最慢值(zhí)。尽管(guǎn)在实(shí)际的情况中(zhōng)，太阳系相(xiāng)对银(yín)河系的平面呈(chéng)现了60度的倾斜，但是这并不(bù)影响这个(gè)理论的(de)有效性(xìng)。

因此科学(xué)家认为这(zhè)可以用来解释，研(yán)究人员们(men)所观测到的周期性信号。当然也可能有(yǒu)其他的情况，造成这种年度周期信号的差异也可能是温(wēn)度、湿度、土(tǔ)壤中的水分、高(gāo)山上的积雪，甚至(zhì)连意(yì)大利游客的数量也符合这(zhè)个周(zhōu)期的(de)规律。

所以，科学家们又在南半球建立(lì)了一(yī)个几(jǐ)乎相(xiāng)同的实验室，这里的季(jì)节与之前(qián)的实(shí)验室正(zhèng)好相反，而在这里(lǐ)，地(dì)球穿过暗物质(zhì)流的运(yùn)动特征和第一个实验室是一样(yàng)的(de)。

因此，如果在这里可以(yǐ)得到(dào)相同(tóng)的信号，就可以成为(wèi)暗(àn)物质所存在的非常有力的证据了。但是由(yóu)于(yú)这个实(shí)验(yàn)室刚刚建(jiàn)成(chéng)不(bù)久，所以截至目前还无法提供相应的数(shù)据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会(huì)发射(shè)一台新(xīn)的望远镜(jìng)，这台太空望远镜叫做“南希(xī)格雷斯(sī)罗(luó)曼(màn)”，它的主镜大小跟哈勃(bó)望远镜相同，但(dàn)它的宽视场(chǎng)仪器(qì)提供的(de)视野(yě)是哈勃红外仪器的(de)100倍。南希格雷斯(sī)罗(luó)曼太空望远镜(jìng)其中一个关键(jiàn)的用途就(jiù)是探索暗物质背后(hòu)的奥秘，对于探测的结果(guǒ)，我们只(zhǐ)能拭目以待了(le)。费米实验室粒子天体(tǐ)物理中心的(de)科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究(jiū)发现，如果暗物质存在，它们极有可能拥(yōng)有另一种神(shén)秘(mì)的效应(yīng)，这种暗物质效应，会支(zhī)持宇(yǔ)宙当中生命(mìng)的(de)诞生，或者说是生命进化的一个重要因素。

如(rú)果这一理论得(dé)到(dào)进一步的证实，那么(me)遍(biàn)布宇宙(zhòu)当中的(de)暗物质会不会意(yì)味着人类并不孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当(dāng)中某个角落的行星上，暗物质正在通过(guò)这样的效应创造生命。当然，这些推论的大前提是(shì)要先找到(dào)暗物质存在的实际证据。那么(me)小伙伴(bàn)们，你们觉得暗(àn)物质到底存不(bù)存在呢(ne)？喜(xǐ)欢(huān)请点赞，你的支持是(shì)我更(gèng)新的动力(lì)！

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