宇宙是“人为制造”的？为(wèi)何(hé)会存在(zài)科学无(wú)法解释的“暗(àn)物质”？暗物质又究(jiū)竟(jìng)是(shì)什么(me)？人类为了寻找暗物质(zhì)存在(zài)的证据(jù)，科(kē)学家们在(zài)过去的几十年当中进行了(le)超过(guò)50次(cì)的(de)长期实(shí)验，但是却没有发现任何的(de)有(yǒu)效证(zhèng)据(jù)。除了一(yī)个地方，在(zài)1687年出版的自然(rán)哲学数学原理一书中(zhōng)，埃萨克(kè)牛(niú)顿(dùn)发(fā)表了(le)万有引力定律，它揭示了宇(yǔ)宙(zhòu)中天体运(yùn)动(dòng)的规律。往后(hòu)的几百年来，当天文学家们发现某些(xiē)天体(tǐ)运行轨道(dào)出现异常(cháng)，不符合万有(yǒu)引力定律(lǜ)的时(shí)候，他们就会知道，周(zhōu)围一定有未知的天体通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本(běn)勒(lēi)维耶就通过天王星运行轨道的异常，推算并且发现了海(hǎi)王星的(de)存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王星的发现都是应用万有引力(lì)定律(lǜ)所取得重大天文成就的例子。但是这些发现都(dōu)是(shì)在恒(héng)星系(xì)统的尺度当中，可(kě)当我们上升到星系或者是(shì)星(xīng)团的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理学家弗(fú)里(lǐ)茨(cí)兹威基正在(zài)研究和测(cè)量(liàng)后发星(xīng)系团的(de)质量。这是一个由数千个星系(xì)所组(zǔ)成的巨大(dà)星系团，这些星系被引(yǐn)力束(shù)缚在一(yī)起。测(cè)量(liàng)星(xīng)系团的质量一般会使用到两(liǎng)种方法(fǎ)，当(dāng)两(liǎng)种方(fāng)法结果一致，就可以确定其质量的范吹埙为什么不吉利 吹埙是有氧运动吗(fàn)围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需要的(de)数据是测量各个(gè)星系的光(guāng)度。

第二种(zhǒng)是动力学质量的计(jì)算，是利用光谱红移测量星系团中的各个(gè)星系相(xiāng)对于星系(xì)团(tuán)的运(yùn)动速度。当(dāng)测(cè)量结果(guǒ)出(chū)来(lái)之后，兹威基彻底懵了(le)，“动力学质(zhì)量”竟然是(shì)“光度(dù)学质量”的(de)400倍。这意味着，后发座星系团(tuán)有99%的(de)质量(liàng)消失了，或者说(shuō)这(zhè)99%的质(zhì)量(liàng)并不以可见光(guāng)的形式(shì)所存在(zài)，我们无法看到。最诡异(yì)的(de)是，在测量速度(dù)的过程(chéng)中，兹威基发现星系团中很(hěn)多星(xīng)系的速度比(bǐ)理论上(shàng)要快得(dé)多，按(àn)照(zhào)牛(niú)顿的(de)运动学(xué)定律(lǜ)，仅靠这(zhè)些可见星系的质量(liàng)所产(chǎn)生的引(yǐn)力是(shì)无法将(jiāng)它(tā)们束缚在星(xīng)系团内的(de)，它(tā)们早就应(yīng)该被抛(pāo)出星系团之外(wài)了，除非(fēi)有(yǒu)一种神秘的力量(liàng)在起作用，这种力量来(lái)源(yuán)于某种(zhǒng)隐形(xíng)的物(wù)质(zhì)。

据此，兹维(wéi)基提出了这样部分不可见的(de)暗质，它不(bù)发散光、吸光(guāng)、反射光，但是(shì)它们(men)却占据着宇宙(zhòu)中绝大(dà)部分(fēn)的(de)质(zhì)量(liàng)。只是当时的人们对这样的一种说法不屑一顾。

直到(dào)40年(nián)之后，“暗物质(zhì)”这个词才再(zài)一次出现(xiàn)。天(tiān)文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座(zuò)星系中的(de)恒星运动(dòng)。理(lǐ)论上来说，距离中心越远的(de)恒星(xīng)在其轨道上的运行(xíng)速度就会越慢。但是他们(men)观测的结果却(què)让(ràng)人感到不可思议。

随着与中心(xīn)距离的增加(jiā)，恒星的旋(xuán)转速度几乎(hū)保持不变。可是(shì)根据牛顿(dùn)的万(wàn)有引力定律，在星(xīng)系当中(zhōng)如(rú)果没有足够(gòu)大的(de)质量来吸(xī)引(yǐn)它(tā)们，这些(xiē)外(wài)围的(de)恒(héng)星早就被甩到宇宙当(dāng)中了。基于这种现(xiàn)象(xiàng)，科学家们会使用(yòng)一种相对标准的(de)方法来解释暗(àn)物质(zhì)的存(cún)在，这(zhè)种方法(fǎ)就是测(cè)量星系(xì)当中气体(tǐ)在X轴上距离星系中心的距离，以及在(zài)Y轴(zhóu)上(shàng)气体的(de)旋转速度(dù)。如(rú)果出现(xiàn)异常的结果，就认为是由暗物质的力量进入其(qí)中。

于(yú)是科学(xué)家们通过(guò)射电望(wàng)远镜测量(liàng)了(le)距离星(xīng)系中心更远(yuǎn)距(jù)离的氢元素，发现它们(men)的旋转速度并(bìng)不(bù)符合(hé)牛顿的力学定律(lǜ)。我们的太阳系(xì)也不(bù)例外，太阳系位于银河系的第三悬臂(bì)之上，距离银(yín)河系中心2.6万光年，根据(jù)万有引力定律进行计(jì)算，太阳系的运(yùn)行速度(dù)应(yīng)该是(shì)160千米/秒(miǎo)，但实际上(shàng)，太阳(yáng)系正在以220千米/秒的速(sù)度围绕银(yín)河系旋转，这个实际速度远远大于理论速(sù)度，那么产生以上这种向心加速(sù)度(dù)的原因很可能就是存在(zài)着一(yī)种(zhǒng)我们看(kàn)不到的(de)物质，是这些暗物质的引力效应(yīng)将星(xīng)系聚集在了一(yī)起(qǐ)。

也是从这时开始，越来越多(duō)的研究人员开始相信暗物质的存在。科学家(jiā)根据星系外恒星轨道的速度，估算在星系当中暗物质的质量占整个(gè)星(xīng)系质(zhì)量(liàng)的85%。但是，暗物质(zhì)并不是唯(wéi)一可以解释(shì)这(zhè)个现(xiàn)象的原因。在一项(xiàng)新的研究当中，科学家(jiā)们发现(xiàn)，几乎没有引力效应的遥(yáo)远恒(héng)星之间，也会出现速(sù)度(dù)上的微小(xiǎo)差异。另外，天文学家还发现了一个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银(yín)河系(xì)不多，但是星系当中存(cún)在(zài)的(de)恒星数(shù)量却只有银河系的千(qiān)分之(zhī)一(yī)。

所以(yǐ)在理论上，该星系必须存在暗物质，否则(zé)就会分崩(bēng)离析。但是科学家(jiā)们(men)使用(yòng)最先进的望远(yuǎn)镜对其(qí)进行(xíng)了40个小时的(de)详(xiáng)细测量之后，发现星系中的恒星运(yùn)动是可以用正常的物质和力学定律来解(jiě)释的。那(nà)么又有(yǒu)人提出，也许该星(xīng)系的(de)暗(àn)物质，已(yǐ)经被附近(jìn)的另一个大星系剥离(lí)了。奇怪的是，它(tā)的附近没有(yǒu)任何星系存在。造成这些现象的除(chú)了(le)暗(àn)物质的(de)假(jiǎ)说(shuō)之(zhī)外，另一种可能就是人类(lèi)对引(yǐn)力(lì)的(de)理解还不够全面(miàn)，引(yǐn)力很可能(néng)在(吹埙为什么不吉利 吹埙是有氧运动吗zài)不同(tóng)尺度空间中(zhōng)的(de)工作(zuò)方(fāng)式是不(bù)同的，这意味着在行星系尺(chǐ)度(dù)中的天(tiān)体会沿着它们的轨道，按照(zhào)我们所(suǒ)理(lǐ)解的方式运动(dòng)。但(dàn)是上升(shēng)到星系和星团(tuán)的尺度(dù)，引力之间(jiān)的相(xiāng)互(hù)作用则是(shì)不同的(de)方式。对(duì)于在星(xīng)系团之间的相互作用(yòng)，科学家还(hái)引入了(le)外(wài)部场效应的概(gài)念，指(zhǐ)的(de)是在数(shù)百万光年的规(guī)模上，巨大(dà)的质量之间会产(chǎn)生对彼此特殊的效果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成(chéng)立(lì)，这意味着我们需要对(duì)现在的物理定律进行修正，这些(xiē)发现也让很多人认(rèn)为暗物质假说理论(lùn)就此终结。但是在宇宙(zhòu)当中还有关于暗物质存(cún)在的其他(tā)的(de)理论证据，这些(xiē)理论证据是蒙德理论所没(méi)法解释的“引力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿(yì)光年(nián)的子弹(dàn)星系团，由两(liǎng)个(gè)碰撞的星系团所组成，类似(shì)这样的星团，它们大部分的普通质(zhì)量都在星系的气体当中。当星团以(yǐ)1000万公里/小时发生(shēng)碰撞的时候(hòu)，星际气体的相(xiāng)互作(zuò)用就会导致(zhì)温度(dù)的(de)急剧升高，速(sù)度(dù)大幅(fú)降低。所以在(zài)理论(lùn)上，在碰撞之后，子弹(dàn)星系团大部分的质(zhì)量将位于所(suǒ)有(yǒu)这些气体(tǐ)所(suǒ)在的(de)中间(jiān)区域。那么我们通过(guò)什(shén)么来验证它(tā)的(de)质量区域(yù)到底是(shì)不(bù)是集中(zhōng)在中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯(bó)太(tài)空望远镜传回了宇宙(zhòu)当中第一张全彩的(de)高清(qīng)照(zhào)片，在照片中我们可以明显(xiǎn)地看到很多(duō)星系似乎被(bèi)拉伸(shēn)产生(shēng)了巨(jù)大的形(xíng)变。其实这些星系本(běn)身并(bìng)不是真的被扭曲了(le)，也不是韦伯望远镜出了什(shén)么问(wèn)题，而(ér)是这样极遥远的(de)天体和我们地球上(shàng)的观测(cè)者之(zhī)间。被一个(gè)质量超级巨(jù)大的天体遮(zhē)挡，这(zhè)个超大质量的(de)东西的引力，会使身后更遥远星系的光都发(fā)生了扭曲。这个现象就是引力透(tòu)镜(jìng)效应。这(zhè)个巨大的(de)天体(tǐ)可能是(shì)超(chāo)大(dà)质量的黑洞或者是(shì)暗物质。

所(suǒ)以(yǐ)当人们对子(zi)弹星系(xì)团观测的时候，发现它的大质(zhì)量(liàng)区域并不是在中间，而是在两侧。所以最好的解(jiě)释方法就(jiù)是(shì)当(dāng)星团发生全部的(de)碰撞时(shí)，可被观测到的(de)质(zhì)量(liàng)气体(tǐ)被卡在了中间(jiān)，暗物质则直接通过(guò)了这个区域，并在两(liǎng)边形(xíng)成了引力(lì)透镜。对(duì)子弹星系团的引(yǐn)力透镜研究也被认为是暗物质存在的迄(qì)今为止最好的理论(lùn)证据(jù)。

除(chú)此(cǐ)之外，还有来自(zì)宇(yǔ)宙当中最古老的(de)光(guāng)。从宇宙大爆(bào)炸(zhà)开始(shǐ)，38万年之后，可见光(guāng)终于可以畅通无阻(zǔ)地穿(chuān)越在宇(yǔ)宙当中了。经(jīng)过了130多亿(yì)年之(zhī)后，这些光在宇宙空间(jiān)背景上留下了各相同性的微波辐射。其中(zhōng)红色的部分表(biǎo)示温度较高的区(qū)域(yù)，蓝色则表示相对较冷的区域，但实(shí)际上它们之间的温差只有万分之一。

科学家们通过(guò)对前景(jǐng)背景分离后(hòu)的二值图像进行连(lián)通域(yù)提取(qǔ)和(hé)标记之(zhī)后发(fā)现(xiàn)，如果(guǒ)宇宙(zhòu)当中(zhōng)没有暗(àn)物质，图形看起来(lái)不(bù)应该(gāi)是这样的，而随(suí)着暗(àn)物质的增加，一些峰值的幅度会(huì)减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微波背景辐射的测量(liàng)值(zhí)，我们(men)需要的暗物质大约是普通物质(zhì)的5倍。这个数(shù)字与解释(shì)星系当中恒星(xīng)运动所(suǒ)需要的暗(àn)物质比例是一致的。这就(jiù)意味着(zhe)。

用了一(yī)个简单(dān)的理论框架，就(jiù)很好地(dì)解释了(le)很多(duō)不(bù)同的(de)观测结(jié)果。而暗物质的本质就是宇宙(zhòu)当中存在着(zhe)某种类型的粒子(zi)，它们不参与任何其他的电磁作用，只通过引力来相互作用。所以(yǐ)如果能够找到(dào)这种(zhǒng)粒子的存在，就相当于找到了暗(àn)物(wù)质存(cún)在的实际证据。这种粒子到(dào)底(dǐ)是什么？科学(xué)家们已经提出了(le)数十(shí)种的假(jiǎ)想目标，而要寻找(zhǎo)这些(xiē)不同的目(mù)标粒子所(suǒ)需要(yào)的(de)实验方(fāng)式也不相(xiāng)同。在过去的几十年当中(zhōng)，人类为了寻(xún)找这些看不见、摸不(bù)到，几乎(hū)不会(huì)与常规物质相互作用的“暗物质”，科(kē)学家们已经进(jìn)行了超过50次的(de)实验，却没有(yǒu)任何实质性(xìng)的发现，除(chú)了一个地方，意大利的格兰萨索山(shān)，隶属于阿尔(ěr)卑斯(sī)山(shān)脉。

在山下1400米处的地(dì)下矿井(jǐng)当中，藏着地球上(shàng)最大的地学实(shí)验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高的探测器，一直致力于寻(xún)找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的科学家声称(chēng)观测到了某种信号。经过了20多年的数据(jù)收集，人们发(fā)现了一(yī)个有趣的事情。探测率会在每年的6月份达到峰值，然后在11月降(jiàng)到最低，而(ér)且在20年(nián)当中每年都是(shì)一样。一(yī)些科学家认为这可能(néng)是(shì)人类(lèi)发现(xiàn)暗物质的(de)第一(yī)个直接证据。

但(dàn)是为什么暗物质会(huì)产生周期性的年(nián)度信号呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公里/秒的速(sù)度围绕(rào)着银河系(xì)进行移动，那么如(rú)果暗物质存(cún)在宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)，这意味着我(wǒ)们(men)也在(zài)以这样的速度在穿越着(zhe)暗(àn)物质流，这个过程中会产生相(xiāng)应的振荡，同时(shí)地球又以30公里(lǐ)/秒的速度围绕太(tài)阳进行(xíng)旋转。所以(yǐ)有半(bàn)年(nián)的(de)时间，地球围绕太阳的(de)方(fāng)向与太阳环(huán)绕银河(hé)系(xì)的方(fāng)向是一(yī)致(zhì)的，而另外半年则(zé)与(yǔ)之相反。

而在6月份(fèn)的(de)时(shí)候，地(dì)球与太阳的方(fāng)向(xiàng)正好达到完全(quán)一(yī)致，这是(shì)理论上地球穿越暗物质(zhì)流最快的时段。而在11月份(fèn)，又恰(qià)好(hǎo)达到了最慢值。尽(jǐn)管在实际的情况中，太阳(yáng)系相对(duì)银河系的(de)平(píng)面呈现了(le)60度的倾斜，但是这并不影(yǐng)响这个理论的有效性。

因此科学家(jiā)认为这(zhè)可以(yǐ)用来解释(shì)，研究人员们所观测到的周期性信号。当然也可(kě)能有其他的情况，造成这种(zhǒng)年度周期信号(hào)的差(chà)异也可能是温度、湿度、土壤中的(de)水分、高(gāo)山上(shàng)的积雪，甚至连意(yì)大利游客的数量也符合这个周期的规律。

所以，科学家(jiā)们又在南半球建立了(le)一个几乎相同的(de)实验室，这里的季节与之前的实验室正好相反(fǎn)，而在这里，地(dì)球(qiú)穿过暗物质流(liú)的(de)运动特(tè)征和(hé)第一(yī)个实验室是一样的。

因此，如果在这里可(kě)以得(dé)到相同的信号，就(jiù)可以(yǐ)成为暗物质所存在的非(fēi)常(cháng)有力的证据了。但是由于这个实(shí)验室刚刚建成不久，所以截至(zhì)目(mù)前还无法(fǎ)提供(gōn吹埙为什么不吉利 吹埙是有氧运动吗g)相应的数据支(zhī)持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发(fā)射一台新(xīn)的望远镜，这台太空望远(yuǎn)镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈勃望(wàng)远镜(jìng)相同，但它(tā)的宽视场(chǎng)仪(yí)器(qì)提供(gōng)的视(shì)野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太空望远镜其中(zhōng)一个关键的用途就是(shì)探(tàn)索暗物质背后(hòu)的奥秘(mì)，对(duì)于探测的结果，我们只能拭(shì)目以待了。费(fèi)米实验室粒子天体物理(lǐ)中心的科(kē)学(xué)家丹琥珀和贾森斯(sī)特芬研究(jiū)发现，如果(guǒ)暗物质存在，它(tā)们极有可能拥有另一(yī)种神秘的效应，这(zhè)种暗(àn)物(wù)质效(xiào)应，会支持宇(yǔ)宙当中生命的(de)诞生，或者(zhě)说是生命进化的(de)一个重要因(yīn)素。

如果这一理(lǐ)论得到进一步的证实(shí)，那么遍布宇(yǔ)宙当(dāng)中的暗物质会不会意味着人类(lèi)并不孤(gū)单(dān)呢？或许(xǔ)在宇宙当中某个角落(luò)的(de)行星上(shàng)，暗物质(zhì)正(zhèng)在通过这样的效应(yīng)创(chuàng)造(zào)生(shēng)命。当然，这些推(tuī)论的大前提是要先找到暗物质(zhì)存(cún)在的(de)实际证据。那么小伙伴们(men)，你们觉得(dé)暗物质到底存不(bù)存(cún)在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的(de)动力！

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