宇宙是“人(rén)为制造”的(de)？为何(hé)会存在科学无法(fǎ)解释的“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟(jìng)是什么？人(rén)类为(wèi)了寻找暗物质存在(zài)的证据，科学家(jiā)们在过去的几十(shí)年当中进行了超过50次的长期实验，但(dàn)是却没有发现任何(hé)的有效证(zhèng)据。除了一(yī)个地(dì)方，在1687年出版的自然(rán)哲(zhé)学数学原理一书中，埃萨克牛顿发表了(le)万有引力定(dìng)律，它揭(jiē)示了(le)宇宙中(zhōng)天体运(yùn)动的规律。往后的世态炎凉是什么意思，人心冷暖世态炎凉下一句是什么几百年来，当天文学家们发现某些天(tiān)体运行轨道出(chū)现异常，不符合(hé)万有引力定(dìng)律的时候，他们就(jiù)会知(zhī)道(dào)，周(zhōu)围一(yī)定有未知的(de)天体通过引力在摄动它的轨道(dào)。比(bǐ)如在1846年，奥本(běn)勒(lēi)维(wéi)耶就通过天王星运行(xíng)轨道的异常，推算并且发(fā)现了海(hǎi)王星的存在。另(lìng)外，哈雷彗(huì)星、冥(míng)王星的发现都是应用万有引力定(dìng)律所取得重大天(tiān)文成就的(de)例子。但(dàn)是这些发现(xiàn)都(dōu)是在恒星(xīng)系统的尺(chǐ)度当中，可当我们上升到星系(xì)或者是星团的尺度，事情就开始(shǐ)变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家(jiā)弗里茨(cí)兹威基正在研究(jiū)和测量(liàng)后发(fā)星系团的质(zhì)量(liàng)。这是一个由数千个(gè)星系所组成的巨大星系(xì)团，这(zhè)些星(xīng)系被引力束缚在(zài)一起。测量星系团的质量一般会使(shǐ)用到(dào)两种方(fāng)法，当两种方法结果一(yī)致，就可以确定其质(zhì)量的范围。

第一种是获得(dé)其"光度学的质量"，需要的数(shù)据是测量各个星系的(de)光度。

第二种是动力(lì)学质量的计算，是利(lì)用光谱红移测量星系团中的各个星系(xì)相对于星系团(tuán)的运动速度。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量(liàng)”竟(jìng)然是“光度(dù)学质量(liàng)”的(de)400倍。这意味着，后发(fā)座星系团有99%的质量消失了，或者(zhě)说这99%的(de)质量并(bìng)不以可见光(guāng)的(de)形式所存在，我们无法看(kàn)到。最(zuì)诡异的是(shì)，在测(cè)量(liàng)速度的过程中，兹威基发现星系团(tuán)中很多星系的速度(dù)比理论上(shàng)要快得多，按(àn)照牛(niú)顿(dùn)的运动学定律，仅靠这些可见星系的质量所产生(shēng)的引力是无法将它们束缚在星系团内的(de)，它们早就应(yīng)该(gāi)被抛出星系团之外(wài)了，除(chú)非(fēi)有一种神秘的力量在起(qǐ)作用，这(zhè)种力(lì)量(liàng)来源(yuán)于某种(zhǒng)隐(yǐn)形(xíng)的物质(zhì)。

据此，兹维(wéi)基提出了这(zhè)样部分(fēn)不可(kě)见的暗质，它(tā)不发散光、吸光(guāng)、反(fǎn)射光，但是它们却占据着宇宙(zhòu)中绝大部分的质(zhì)量。只是当时的人们对这样的一种说法(fǎ)不(bù)屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这(zhè)个词才再一(yī)次出现(xiàn)。天文学家维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特(tè)在观测仙女座星系中(zhōng)的恒星运动(dòng)。理论(lùn)上来说(shuō)，距离中心越远(yuǎn)的恒星在其轨道上(shàng)的运行速度(dù)就会越(yuè)慢。但是他们观测的结果却让人感(gǎn)到不可思议。

随着与中(zhōng)心距(jù)离的增加，恒星的(de)旋(xuán)转速度几乎(hū)保持不变。可是根据牛顿的万有引(yǐn)力定律，在星系当(dāng)中如(rú)果没(méi)有(yǒu)足够大的质量来吸引(yǐn)它们，这些外围的(de)恒(héng)星早就被(bèi)甩到宇宙当中了。基于这(zhè)种(zhǒng)现象，科学家们(men)会使(shǐ)用一(yī)种相对标准的(de)方(fāng)法来解释暗(àn)物质(zhì)的(de)存在，这种(zhǒng)方法就(jiù)是测量星系当中气(qì)体在X轴上距离(lí)星(xīng)系中心的距离，以(yǐ)及(jí)在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常(cháng)的结果，就认为是由(yóu)暗物质的力量进(jìn)入其中。

于是科学家们通过射电望远(yuǎn)镜测量了(le)距(jù)离星系中心更远距离的氢元素，发现(xiàn)它(tā)们的旋转速度并(bìng)不符合牛顿的力学定律。我(wǒ)们的太阳系也不例(lì)外，太阳系位于(yú)银河系的第三悬(xuán)臂之上，距离银河系中(zhōng)心2.6万(wàn)光年(nián)，根据万有(yǒu)引力(lì)定律(lǜ)进(jìn)行计算，太阳系的运行(xíng)速度应该(gāi)是160千米/秒(miǎo)，但实际上，太阳(yáng)系正(zhèng)在以220千米(mǐ)/秒(miǎo)的速度围绕(rào)银(yín)河系旋转，这个实(shí)际速度远远大于理论速度，那么产(chǎn)生以上这(zhè)种向心(xīn)加速(sù)度(dù)的(de)原因很可能(néng)就是存在着一种我们看不到的物质，是这些暗(àn)物质的(de)引力效应将星系(xì)聚集在了(le)一起。

也是(shì)从这(zhè)时开始，越来越多的(de)研究人员开始相信暗物质的存(cún)在。科(kē)学家根据星系外恒星轨道的速度，估算(suàn)在星系当中暗(àn)物质的质(zhì)量占整(zhěng)个(gè)星(xīng)系(xì)质量的85%。但是(shì)，暗物质并不是唯一可以(yǐ)解释这个现象的(de)原因。在一项(xiàng)新(xīn)的研究当中，科学家(jiā)们(men)发(fā)现(xiàn)，几(jǐ)乎没有(yǒu)引力(lì)效应的(de)遥远恒星(xīng)之间，也会出(chū)现速(sù)度(dù)上的(de)微(wēi)小差异。另外，天(tiān)文学家还发现(xiàn)了一个(gè)反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地球大约2.5亿光年，大小和银(yín)河系不(bù)多，但是(shì)星(xīng)系当中存在的恒星(xīng)数(shù)量却只有(yǒu)银(yín)河系(xì)的千分之一。

所以在理论上，该星系必须存(cún)在(zài)暗物质，否则就会分崩离析。但是科学家们使用最先进(jìn)的望远镜对其进行(xíng)了40个小时的详细(xì)测量(liàng)之后(hòu)，发(fā)现星系中的(de)恒(héng)星运动是可以(yǐ)用正(zhèng)常的物质和(hé)力学(xué)定律来解(jiě)释的。那么又(yòu)有人(rén)提出，也许该(gāi)星系(xì)的暗物(wù)质，已经被附(fù)近(jìn)的另(lìng)一(yī)个大星系剥离了。奇怪(guài)的(de)是，它(tā)的附近(jìn)没(méi)有(yǒu)任何星(xīng)系存在。造成这些现象的除(chú)了暗物质的(de)假(jiǎ)说(shuō)之外(wài)，另一(yī)种可能就(jiù)是(shì)人类对引(yǐn)力的理解还不够全(quán)面，引力很可能(néng)在不同尺度空间中的工作方式是不同的，这意味着在行星系尺度中的(de)天体会(huì)沿着(zhe)它们的轨道(dào)，按照我们所理(lǐ)解的方式运动。但(dàn)是上升到星系和星团的尺度，引力之(zhī)间的相互作(zuò)用则是不同(tóng)的方式。对于(yú)在星系团之间的(de)相互作(zuò)用(yòng)，科(kē)学家还引入了外(wài)部场效应的概念(niàn)，指的是在(zài)数百万光年的规模上，巨大的质量(liàng)之间(jiān)会产生对彼此特殊的效果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德(dé)理(lǐ)论。如果(guǒ)MOND蒙德理论(lùn)成立(lì)，这意(yì)味(wèi)着我们需要对现在的(de)物(wù)理定(dìng世态炎凉是什么意思，人心冷暖世态炎凉下一句是什么)律进(jìn)行修正，这些发现也让很多人认为(wèi)暗物(wù)质假说理论就此终结。但是在宇(yǔ)宙当中还有关于暗物质存在的其他(tā)的理论证(zhèng)据，这些理(lǐ)论证(zhèng)据是蒙(méng)德理论所(suǒ)没法(fǎ)解释(shì)的“引力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿(yì)光年的子弹星系团，由两个碰撞的星系团所组(zǔ)成，类似(shì)这(zhè)样的(de)星团，它们(men)大部分的普通质量(liàng)都在星(xīng)系的气体当中。当星(xīng)团以1000万(wàn)公里/小时(shí)发生碰撞的(de)时候，星际气体(tǐ)的相互作用就(jiù)会(huì)导致温度的急(jí)剧升高，速度大幅(fú)降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系团大部分(fēn)的质量将位于所有这些气体(tǐ)所在的中(zhōng)间区域(yù)。那么(me)我们通过(guò)什么来(lái)验证它的质(zhì)量区(qū)域到底是不是集中(zhōng)在(zài)中(zhōng)间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太(tài)空望远镜(jìng)传回(huí)了宇宙当中第一张全彩的高清照片，在(zài)照片中我们可以明显(xiǎn)地看到很多(duō)星(xīng)系似(shì)乎被拉伸产生(shēng)了巨大的形变。其实这些星(xīng)系本身并不是真的被扭曲了(le)，也不是韦伯(bó)望远镜出了什(shén)么问(wèn)题，而是这样极(jí)遥(yáo)远的天体(tǐ)和(hé)我们地球上的观测(cè)者之间。被一个质量超级巨大的天体遮挡(dǎng)，这个超大质(zhì)量的东西(xī)的引力，会使(shǐ)身后更(gèng)遥远星系的光都(dōu)发生了扭曲。这个现象(xiàng)就是引力透镜效应(yīng)。这个巨大的天体可能是(shì)超大质量(liàng)的黑洞或者是暗物(wù)质。

所以当人们对子弹星系(xì)团(tuán)观(guān)测的时候(hòu)，发现它的大质(zhì)量(liàng)区(qū)域并(bìng)不是在中间，而是在两侧。所以最(zuì)好(hǎo)的解释(shì)方(fāng)法就是当星(xīng)团发生全部的碰撞时，可被观测到的质量气体被卡在了中(zhōng)间，暗物质(zhì)则(zé)直接通过了这个(gè)区域，并在两边(biān)形成了引力透镜(jìng)。对子(zi)弹星(xīng)系团的引力透镜研(yán)究也被认(rèn)为(wèi)是(shì)暗物质存在(zài)的迄今(jīn)为止最好(hǎo)的(de)理论证据(jù)。

除(chú)此之外(wài)，还有来自宇宙(zhòu)当中(zhōng)最(zuì)古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见(jiàn)光终于可以畅(chàng)通无阻(zǔ)地穿越在宇(yǔ)宙当中了。经(jīng)过(guò)了130多亿年之后，这些光在宇宙空间(jiān)背景上(shàng)留下了各相同性的微波辐射。其中红色的部分表示温(wēn)度较高的区域，蓝色则表示相(xiāng)对较冷的区域，但实际上(shàng)它(tā)们之间(jiān)的(de)温差只有万(wàn)分之一。

科学家们通过对(duì)前景背景分(fēn)离后的二值(zhí)图(tú)像进行连(lián)通域提(tí)取和标记之(zhī)后发现，如果宇宙当中没有暗物质(zhì)，图(tú)形看起来不应该是这样的，而随着暗物(wù)质的增(zēng)加(jiā)，一些峰值的幅度会减小，才变得看(kàn)起来“和谐”。为了匹配(pèi)宇(yǔ)宙微波背景辐射的测量值，我(wǒ)们需要的暗物(wù)质大约(yuē)是普(pǔ)通物质的5倍。这个(gè)数字与解释星(xīng)系(xì)当中(zhōng)恒星运动所需要的暗物质比例是一致(zhì)的。这就(jiù)意味着。

用了一(yī)个简单的理论框架，就很好地解(jiě)释了(le)很多不同的观测结果。而(ér)暗(àn)物质的(de)本质就是(shì)宇宙(zhòu)当(dāng)中存在着某种类型的(de)粒子，它们不参(cān)与任何其他的电磁作用，只通过引力来相互作用。所以如果(guǒ)能够找到这(zhè)种粒子的存在，就相当于找到(dào)了暗物(wù)质(zhì)存在的实(shí)际证据。这种(zhǒng)粒(lì)子到底是什么？科学家们已经提(tí)出了(le)数十(shí)种的(de)假想目标，而要(yào)寻(xún)找这些不同(tóng)的(de)目(mù)标粒子所需要(yào)的实(shí)验方式也(yě)不相同。在过(guò)去的几十年当中，人类为(wèi)了寻找(zhǎo)这些看不见、摸(mō)不到，几乎不(bù)会与常规物质相互作用的(de)“暗物质”，科(kē)学家(jiā)们(men)已经进(jìn)行了超过(guò)50次的实验，却没有(yǒu)任何(hé)实质性的(de)发现(xiàn)，除了一个地(dì)方，意大利的格兰萨(sà)索山，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米(mǐ)处(chù)的地下矿井当中，藏着地(dì)球上(shàng)最大的地学实验室，这(zhè)个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个(gè)三层楼高的探测器，一直致力于寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自(zì)1997年(nián)以来，这里的科学家(jiā)声称观测到了某种信号。经过了20多年的数据(jù)收集，人们(men)发现了(le)一个有趣的事情(qíng)。探测率会在每年的6月份达(dá)到峰(fēng)值，然(rán)后在11月降到最低，而且在(zài)20年当(dāng)中每年都(dōu)是一样。一些科学家(jiā)认(rèn)为这(z世态炎凉是什么意思，人心冷暖世态炎凉下一句是什么hè)可能是人类发现暗物(wù)质的第一个直接证据。

但(dàn)是为(wèi)什么暗物(wù)质会产生(shēng)周(zhōu)期性(xìng)的(de)年度信号(hào)呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公里/秒的速(sù)度围绕着银(yín)河系(xì)进行移动(dòng)，那么如果暗物质存(cún)在宇宙当中，这(zhè)意(yì)味(wèi)着我们也在以这样(yàng)的速(sù)度(dù)在穿越着暗物质流，这个过程(chéng)中会产生相应(yīng)的振荡(dàng)，同时地球又以(yǐ)30公里/秒的速(sù)度围绕太阳进(jìn)行(xíng)旋转(zhuǎn)。所(suǒ)以有半年(nián)的时间，地球(qiú)围绕太阳(yáng)的方向与(yǔ)太阳(yáng)环绕银河系的方向是一致(zhì)的，而(ér)另外(wài)半(bàn)年则(zé)与之相反(fǎn)。

而(ér)在6月份的时候，地球与太(tài)阳的方向正好达到完(wán)全(quán)一致，这是理论上地球穿(chuān)越暗物质流最(zuì)快的时段。而在11月(yuè)份，又恰(qià)好达到(dào)了最慢(màn)值(zhí)。尽管在实际的(de)情况中，太阳系相对银(yín)河系的平面呈(chéng)现了60度的倾(qīng)斜，但(dàn)是(shì)这(zhè)并不影响这个(gè)理论的有效性(xìng)。

因此科(kē)学家认为这可以用来解释，研究(jiū)人(rén)员们所(suǒ)观测到的周期性信号。当然也可能有其(qí)他的情况，造成这种年(nián)度周期信号的差异也可能是温度、湿度、土壤中的(de)水分、高山上的积雪(xuě)，甚(shèn)至连意大利游客的数(shù)量也符合这(zhè)个周期的(de)规律。

所(suǒ)以，科学家们又在(zài)南半球建立(lì)了一个几乎(hū)相同的(de)实(shí)验室，这里的季节(jié)与之(zhī)前(qián)的实验室(shì)正好相反(fǎn)，而在这里，地球穿过(guò)暗物质(zhì)流的运动特征和第一(yī)个实验(yàn)室是一样的。

因此，如果在(zài)这里可以得到(dào)相(xiāng)同的信号，就可以成为暗物质(zhì)所存在的非常有力(lì)的证(zhèng)据(jù)了。但是(shì)由于这(zhè)个(gè)实(shí)验室刚(gāng)刚(gāng)建成不(bù)久，所以截至目前还无法提供相应的(de)数据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发(fā)射(shè)一(yī)台(tái)新的望远镜，这台(tái)太空望远(yuǎn)镜(jìng)叫做“南希格(gé)雷斯罗(luó)曼(màn)”，它的(de)主镜大小跟哈勃(bó)望(wàng)远(yuǎn)镜相同，但它的宽视场仪器提(tí)供(gōng)的视野是(shì)哈勃(bó)红外仪(yí)器的100倍。南希格雷斯罗曼(màn)太空望(wàng)远镜其中一(yī)个关(guān)键的(de)用(yòng)途就(jiù)是探索暗物质背后的奥秘，对于(yú)探测(cè)的(de)结(jié)果，我们只能(néng)拭(shì)目以待了(le)。费(fèi)米实验室粒子天体物(wù)理中心的(de)科学(xué)家丹琥珀(pò)和贾森斯特(tè)芬研究发现，如(rú)果(guǒ)暗物质(zhì)存在，它们(men)极有可能(néng)拥(yōng)有另一种(zhǒng)神(shén)秘的(de)效应(yīng)，这种暗物质效应(yīng)，会支持宇宙(zhòu)当中生命的(de)诞生，或者(zhě)说(shuō)是生(shēng)命(mìng)进化的一个重要因素(sù)。

如(rú)果这(zhè)一理论(lùn)得到进(jìn)一步的证实，那么遍(biàn)布宇宙当中的(de)暗物(wù)质会不会意味着(zhe)人类(lèi)并不孤单(dān)呢？或许在(zài)宇(yǔ)宙当中(zhōng)某个角落的行星上，暗物质正在通过这样的效应创造(zào)生(shēng)命。当然，这些(xiē)推(tuī)论的大前(qián)提是(shì)要先找到暗物质存在(zài)的实际(jì)证据。那(nà)么小伙伴们(men)，你们觉得(dé)暗(àn)物质到底存不(bù)存(cún)在呢(ne)？喜欢请点赞(zàn)，你的(de)支持是我(wǒ)更新的动力！

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