宇宙(zhòu)是“人为(wèi)制造”的？为何会存(cún)在科学(xué)无法解(jiě)释的“暗物质”？暗(àn)物质又究竟是什么？人类为(wèi)了寻(xún)找暗物质存在的证据，科学家们在(zài)过去的几十年当中进行了超(chāo)过50次的长(zhǎng)期实验，但是却没有发现任何的(de)有(yǒu)效证据。除了一(yī)个地方，在1687年出版的自然哲学数学原理一书(shū)中，埃萨克(kè)牛顿发表了万(wàn)有引(yǐn)力定律，它(tā)揭示了(le)宇宙(zhòu)中天(tiān)体运动的规律(lǜ)。往后的几百年来，当天文学家们发现某些天体运行轨道(dào)出(chū)现异常(cháng)，不符合万有(yǒu)引力定(dìng)律(lǜ)的时候，他们就(jiù)会知道，周(zhōu)围一定有未知(zhī)的天体通过(guò)引(yǐn)力在摄动(dòng)它的轨道。比如在1846年(nián)，奥本(běn)勒(lēi)维耶(yé)就通过天(tiān)王星运(yùn)行轨道的异常(cháng)，推算并且发现(xiàn)了海王星的(de)存在。另外(wài)，哈雷彗星、冥(míng)王星的发现都是(shì)应用万(wàn)有引力定律所取得重大天文成就的例子。但是这些发(fā)现都是在(zài)恒星系统的(de)尺度(dù)当中，可当我们上升(shēng)到(dào)星系(xì)或者是星团的尺度，事情就开始(shǐ)变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物(wù)理学家弗(fú)里茨兹威基(jī)正在(zài)研究和测量后发(fā)星(xīng)系团的质量。这是一个由数千(qiān)个星系所(suǒ)组成(chéng)的巨大星系团，这(zhè)些星(xīng)系被引(yǐn)力束(shù)缚在一起(qǐ)。测量星系团的质量一般会使用到(dào)两种方(fāng)法，当两种方(fāng)法(fǎ)结(jié)果一致，就可以确定其(qí)质量(liàng)的范(fàn)围。

第(dì)一种是获(huò)得其(qí)"光度(dù)学的质量"，需(xū)要的数据是测量各个(gè)星系的光度(dù)。

第(dì)二(èr)种是(shì)动力学(xué)质量的计算，是(shì)利用(yòng)光谱(pǔ)红移测(cè)量星系(xì)团中的各(gè)个星(xīng)系相对于星(xīng)系团(tuán)的运(yùn)动(dòng)速度。当测量结果(guǒ)出来之后(hòu)，兹(zī)威基彻底懵(měng)了，“动力(lì)学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味(wèi)着，后发座星(xīng)系团有99%的质(zhì)量(liàng)消失了(le)，或者说这99%的质量并不以可见光的(de)形式所存在(zài)，我们无法看到(dào)。最诡异的是，在测量速度(dù)的过程中，兹威基发现星系团中很多星(xīng)系的(de)速(sù)度比(bǐ)理论上要快(kuài)得多，按照牛顿的运动(dòng)学定律，仅靠(kào)这(zhè)些可见(jiàn)星(xīng)系的(de)质量(liàng)所产生的引力(lì)是无法将它(tā)们束缚(fù)在(zài)星系团内的，它们早就应(yīng)该被(bèi)抛出星系团之(zhī)外了，除非有(yǒu)一种神(shén)秘的(de)力量在(zài)起作用，这种力(lì)量来(lái)源于某种隐形的(de)物质(zhì)。

据此，兹维基(jī)提出了这(zhè)样部分(fēn)不可见(jiàn)的暗质，它不发散(sàn)光、吸光、反射(shè)光，但(dàn)是它(tā)们却占据(jù)着宇宙中绝大部分的质(zhì)量。只是当(dāng)时的人们对这样的一种说法(fǎ)不(bù)屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗(àn)物质”这个词才再一(yī)次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座星系中的(de)恒星运动。理论上来说，距离中心越远的恒星在其轨道上的运行速(sù)度就会越慢。但(dàn)是他们观测的结(jié)果却让人感(gǎn)到不可思议。

随着与中心距离的增(zēng)加，恒星(xīng)的旋(xuán)转速度几乎(hū)保持不变(biàn)。可是根据牛顿的万有引(yǐn)力(lì)定律，在星系当中如果没(méi)有足够大的质(zhì)量来吸引它们(men)，这些外围的(de)恒星早就被(bèi)甩到宇宙当中了(le)。基于这种(zhǒng)现象，科学家们会(huì)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，这种方法就是测量星系当中气体在X轴上(shàng)距离星系中心的距离，以及在Y轴上(shàng)气体的旋转速度。如果出现异(yì)常的结(jié)果，就认为是由(yóu)暗(àn)物质的力量进入其中。

于是科学家(jiā)们通过射电望远镜测量(liàng)了距(jù)离星(xīng)系(xì)中心更远距(jù)离(lí)的氢元素(sù)，发(fā)现它们的旋转(zhuǎn)速(sù)度并不(bù)符合(hé)牛(niú)顿的力学定律。我(wǒ)们的太(tài)阳系也(yě)不例外，太阳(yáng)系位于银河系的第三悬臂之上，距离银(yín)河系中心2.6万光年(nián)，根蒂佳婷属于什么档次，蒂佳婷面膜怎么样据万有引力定律进行(xíng)计(jì)算，太阳系的(de)运行速度应(yīng)该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的速度(dù)围绕银河(hé)系旋转，这个实际速度远远大于理(lǐ)论速度，那么产生以上这种向(xiàng)心加速度(dù)的(de)原因很可能就是存在着一种我们看不到的物质，是这(zhè)些(xiē)暗(àn)物质的引力效应将星系(xì)聚集在了一(yī)起。

也是从这时开始(shǐ)，越来(lái)越多的研究人(rén)员开始(shǐ)相信暗物质的存在。科学家根据星系外恒星轨道的速度(dù)，估算在星系当中(zhōng)暗物质的质量占整个星(xīng)系质(zhì)量(liàng)的85%。但是，暗物质并不是唯一(yī)可以解释这个(gè)现象(xiàng)的原(yuán)因。在一项新的研究(jiū)当中，科学(xué)家们发现，几乎(hū)没有引力效应(yīng)的(de)遥远(yuǎn)恒星(xīng)之间，也会出现速度上的微小差(chà)异(yì)。另外，天文学家(jiā)还发现(xiàn)了一个反常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星(xīng)系距(jù)离地球(qiú)大约2.5亿光年，大小和银河(hé)系(xì)不(bù)多，但是星系当中存在的恒(héng)星(xīng)数量却只有银(yín)河系的千分之一。

所以(yǐ)在理论(lùn)上，该星(xīng)系必须存在暗(àn)物质，否则就会分崩离析。但是科学家们使用最先进的望远镜(jìng)对其(qí)进行了40个小时的详细测(cè)量之后(hòu)，发现(xiàn)星系中的恒(héng)星运动是可以用(yòng)正常的物质和力学定律(lǜ)来解释(shì)的(de)。那么又有人提出，也许该星(xīng)系(xì)的暗物(wù)质，已经被附近的另一(yī)个大(dà)星系剥(bō)离了。奇怪的是，它(tā)的附近(jìn)没有任何星(xīng)系存在(zài)。造成这些(xiē)现(xiàn)象的除了(le)暗物(wù)质的假说之外(wài)，另一种可能就是人类对引力(lì)的理解还不够全面，引力(lì)很可(kě)能在不同尺度空间中的工作方式是不同的(de)，这意(yì)味(wèi)着(zhe)在行星系尺度中的天体会沿着它们(men)的(de)轨道，按照我(wǒ)们(men)所理解的方式运动。但是上升到星系和星团(tuán)的尺度，引力之(zhī)间(jiān)的相互作用则是不(bù)同的方式。对于在星系团之间的相(xiāng)互作用(yòng)，科学家还引入了外部场效应的概念(niàn)，指的(de)是在数百万光年的规模上，巨(jù)大(dà)的质(zhì)量之间(jiān)会产生对彼此特殊的(de)效(xiào)果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德(dé)理论成立，这(zhè)意味着我们需要对现在的物理定(dìng)律进行修正，这些发现也让很多人认为暗(àn)物质假说理论就(jiù)此终结。但是在宇宙(zhòu)当中还有关于暗物质存在的其他的理论(lùn)证据(jù)，这些理论证据是蒙德理论所没法解释的(de)“引力透(tòu)镜(jìng)”。

径向距离为37亿(yì)光年的子(zi)弹星系团，由两个碰撞的星(xīng)系团所(suǒ)组(zǔ)成，类(lèi)似(shì)这样的星团，它们大部分的普通(tōng)质(zhì)量(liàng)都在(zài)星系的(de)气体当中。当星(xīng)团以1000万(wàn)公里/小时发生(shēng)碰撞的时(shí)候，星际气体的(de)相互作用就会(huì)导致温度的(de)急(jí)剧升高，速(sù)度大(dà)幅降(jiàng)低。所以在理论上，在(zài)碰(pèng)撞之后，子弹星(xīng)系团大部分的质量将位于(yú)所有这些气(qì)体所在的中(zhōng)间区域(yù)。那么我(wǒ)们通(tōng)过(guò)什(shén)么来验证(zhèng)它的质量区域(yù)到底是不是集中(zhōng)在中间呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空(kōng)望(wàng)远镜传回了宇宙当(dāng)中第一张(zhāng)全彩的高清照片，在照(zhào)片中我(wǒ)们(men)可(kě)以明显地看到很多星系似乎(hū)被拉(lā)伸产(chǎn)生(shēng)了巨大的形变。其实(shí)这些星(xīng)系(xì)本身(shēn)并不是真的(de)被扭曲(qū)了(le)，也(yě)不是韦伯望远镜出(chū)了什么问题，而是(shì)这样极(jí)遥(yáo)远的天(tiān)体和(hé)我们地球(qiú)上的观(guān)测(cè)者之间。被一个质量(liàng)超级巨大的(de)天体遮挡，这个超大质(zhì)量的东西的引力，会使身后更(gèng)遥(yáo)远(yuǎn)星系的光都发生(shēng)了扭曲。这个现象就(jiù)是引力透镜效应。这个巨大的天体可能是超大质(zhì)量的黑(hēi)洞或(huò)者是暗物(wù)质(zhì)。

所以当人们对子弹星(xīng)系(xì)团观测的时候，发(fā)现它(tā)的大质量区域并不(bù)是(shì)在中(zhōng)间，而是在两侧。所以(yǐ)最(zuì)好(hǎo)的解释方法就(jiù)是(shì)当星团(tuán)发生全(quán)部的碰撞时，可被观测到的质量气(qì)体被卡(kǎ)在了中间，暗(àn)物质则(zé)直接通过了这个区域(yù)，并在两边形成了引力透镜。对子(zi)弹(dàn)星系团的引力透(tòu)镜研究也被(bèi)认为(wèi)是暗物质存在的(de)迄今为(wèi)止最好的(de)理论证据(jù)。

除此之(zhī)外，还有来(lái)自宇宙当(dāng)中最古老的光。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万年之后(hòu)，可(kě)见(jiàn)光终于可(kě)以畅通无阻地穿越(yuè)在宇宙当中了(le)。经过了130多亿年(nián)之后(hòu)，这些光(guāng)在宇宙(zhòu)空间背景上留(liú)下了各相同(tóng)性(xìng)的微(wēi)波辐射。其中红色(sè)的部(bù)分表示温度较高的(de)区域，蓝色(sè)则表示相对较冷的区域，但(dàn)实(shí)际上它们之间的温(wēn)差(chà)只有万分(fēn)之一。

科学家们(men)通过对前(qián)景背景分离后(hòu)的二值图像进行连通域(yù)提取和标(biāo)记(jì)之后发现，如果宇宙(zhòu)当中没有(yǒu)暗物质，图形(xíng)看起来不应该是这样(yàng)的，而随着暗物质的增加，一些峰值(zhí)的幅度会减小，才变(biàn)得看起来“和(hé)谐(xié)”。为了匹配宇宙微(wēi)波背(bèi)景辐射的(de)测(cè)量值，我们需要的暗物质大约(yuē)是普(pǔ)通物(wù)质(zhì)的5倍。这(zhè)个(gè)数字与解释星系当中(zhōng)恒星运动所需(xū)要的暗物质比例是一致的(de)。这就意味着。

用了一个简单的(de)理论框架，就很好地解(jiě)释了很多(duō)不同(tóng)的观测结(jié)果。而暗物质的本质就(jiù)是宇宙当中存在着(zhe)某(mǒu)种(zhǒng)类(lèi)型的(de)粒子(zi)，它们(men)不参与任何其他的(de)电磁作用，只通过引(yǐn)力来(lái)相互(hù)作用。所以如果能够找到这种(zhǒng)粒(lì)子的存在，就(jiù)相当(dāng)于找到(dào)了暗物(wù)质存在(zài)的实际证(zhèng)据(jù)。这种粒(lì)子(zi)到底是什(shén)么(me)？科学家们已经(jīng)提出了数十种(zhǒng)的(de)假想目标，而要寻找(zhǎo)这些不同的目标粒子所(suǒ)需要的实(shí)验方式也(yě)不(bù)相同。在过去的(de)几(jǐ)十年(nián)当中，人类为了寻(xún)找这些看不见、摸(mō)不到，几乎不(bù)会与常规物(wù)质相互(hù)作用的“暗物(wù)质”，科学(xué)家们已经进行了超过50次的实验，却没有任何实质(zhì)性(xìng)的(de)发(fā)现，除了一个地方，意大(dà)利的格(gé)兰萨(sà)索山，隶(lì)属于(yú)阿尔卑斯山脉。

在(zài)山下1400米处(chù)的地下矿井当中，藏(cáng)着地球上(shàng)最大的地学实验室，这个(gè)实验室(shì)叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高的探测器，一(yī)直致力于(yú)寻找暗物质粒(lì)子的周期性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这(zhè)里的科学家声称(chēng)观测到了某种信号。经过了(le)20多年的数(shù)据(jù)收集，人(rén)们(men)发现了一个有趣的(de)事(shì)情。探测率会(huì)在每年的6月份达到峰值，然(rán)后在11月降到最(zuì)低，而且(qiě)在20年(nián)当中每年(nián)都(dōu)是一(yī)样。一些(xiē)科学家认为这(zhè)可能(néng)是人类(lèi)发现暗物质的第一个(gè)直接证据。

但是为什么(me)暗物质会(huì)产(chǎn)生周期性的年度信号呢？刚(gāng)才(cái)我们讲了太(tài)阳系正在以(yǐ)220公里/秒的(de)速(sù)度围绕着银(yín)河系进行移动，那么如(rú)果(guǒ)暗物(wù)质存(cún)在宇宙当中，这意味着我们也在以这(zhè)样的速度在穿(chuān)越着(zhe)暗物(wù)质流(liú)，这个过程中会产生相应(yīng)的振荡(dàng)，同时地球又(yòu)以(yǐ)30公里(lǐ)/秒的速(sù)度围绕太阳进行旋转。所(suǒ)以(yǐ)有半(bàn)年的时(shí)间，地球(qiú)围绕太阳的方向与太阳(yáng)环绕银河系的方向是(shì)一致的，而(ér)蒂佳婷属于什么档次，蒂佳婷面膜怎么样另外半年则与之相反。

而(ér)在6月份(fèn)的时候，地球与太阳的方(fāng)向正好达到完全一(yī)致，这是理论上地(dì)球穿(chuān)越暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰(qià)好达到了最慢值。尽管在实(shí)际的情况中，太阳系(xì)相对银河系的平面(miàn)呈(chéng)现了60度的倾斜，但是这并不影响这个理论的有效性。

因此科(kē)学(xué)家认为(wèi)这(zhè)可以(yǐ)用来解释(shì)，研究人员们所观测(cè)到(dào)的周期性(xìng)信号。当(dāng)然也可能有其他的情况，造(zào)成这种年度(dù)周期信号的(de)差(chà)异(yì)也可能是温度(dù)、湿度、土壤中的水分、高(gāo)山(shān)上的积(jī)雪，甚(shèn)至(zhì)连意大利游(yóu)客的数量也符合这个(gè)周期的规律(lǜ)。

所以，科(kē)学家们又在(zài)南(nán)半球(qiú)建立(lì)了一个几乎相同(tóng)的实(shí)验室，这里的季节与之(zhī)前的实验室正好相反(fǎn)，而在这里，地球穿(chuān)过暗物质(zhì)流的运(yùn)动特征和第一个实验(yàn)室(shì)是(shì)一样(yàng)的。

因此(cǐ)，如(rú)果在(zài)这(zhè)里(lǐ)可以得到相同(tóng)的信号，就(jiù)可以成为(wèi)暗物质所存在的非常(cháng)有力的证据了。但是由于这个(gè)实验室(shì)刚刚建成不久，所以(yǐ)截至目前还无法提供(gōng)相应的数(shù)据支持。另外(wài)，在(zài)2025年，NASA将会发射一(yī)台新的望远(yuǎn)镜，这(zhè)台太(tài)空(kōng)望远镜叫做“南希(xī)格雷(léi)斯(sī)罗曼(màn)”，它的(de)主镜大(dà)小(xiǎo)跟哈勃望(wàng)远(yuǎn)镜相同(tóng)，但它(tā)的宽(kuān)视(shì)场仪器提供的视野是哈勃红外仪器的(de)100倍。南(nán)希格雷(léi)斯(sī)罗曼太空望(wàng)远镜其(qí)中一个关键的(de)用途就(jiù)是探索暗(àn)物质背后的(de)奥(ào)秘(mì)，对于探测的结果，我们只(zhǐ)能拭目以待了。费米实(shí)验室粒子天体物理中心的(de)科学家(jiā)丹琥(hǔ)珀和贾森斯特芬研究发现(xiàn)，如果暗物质存在，它(tā)们极(jí)有可能(néng)拥(yōng)有另一种(zhǒng)神秘的效应(yīng)，这种暗物质(zhì)效应，会支持宇宙当中生(shēng)命的诞生，或(huò)者说是生(shēng)命(mìng)进(jìn)化的一个重要(yào)因(yīn)素。

如果这一理论(lùn)得到进(jìn)一步的证实(shí)，那(nà)么遍布宇宙当中的暗物质会不会意味着(zhe)人类(lèi)并不(bù)孤单(dān)呢？或许在宇宙(zhòu)当中(zhōng)某个角落(luò)的行星上，暗物质正在通过这样(yàng)的(de)效应创造生(shēng)命。当然，这些推论的大(dà)前提是(shì)要(yào)先(xiān)找到暗物质存(cún)在(zài)的实际(jì)证(zhèng)据。那(nà)么小(xiǎo)伙伴们(men)，你们觉(jué)得暗物(wù)质到底存不存在(zài)呢？喜欢请点赞，你的(de)支(zhī)持是(shì)我更新的动力！

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