宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学无(wú)法(fǎ)解(jiě)释的“暗物质(zhì)”？暗物质(zhì)又究竟(jìng)是什么？人类为了寻(xún)找暗物质存(cún)在的(de)证(zhèng)据，科学家(jiā)们在过去的几十年当中进行了超(chāo)过50次的长(zhǎng)期(qī)实验，但(dàn)是(shì)却没有(yǒu)发现任何(hé)的有效证据(jù)。除(chú)了一个地(dì)方，在1687年(nián)出版(bǎn)的(de)自然(rán)哲(zhé)学数(shù)学(xué)原理(lǐ)一书(shū)中，埃(āi)萨(sà)克(kè)牛顿发表(biǎo)了万有(yǒu)引力定律(lǜ)，它揭(jiē)示(shì)了(le)宇宙中天体运动的规律。往后的几百年(nián)来，当天文学家们(men)发(fā)现某些(xiē)天体运行(xíng)轨道(dào)出现(xiàn)异(yì)常，不符合(hé)万(wàn)有引力(lì)定律(lǜ)的时候，他们就会知道(dào)，周围(wéi)一定有未知的天(tiān)体通过引力(lì)在摄动它的轨(guǐ)道。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行轨(guǐ)道的异常，推算并且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥(míng)王(wáng)星的发现(xiàn)都是应(yīng)用万有引(yǐn)力定(dìng)律所取(qǔ)得(dé)重(zhòng)大天文成就(jiù)的例(lì)子。但是这些发现(xiàn)都是在(zài)恒星系统的尺(chǐ)度当中，可当我们上(shàng)升到星系或者是星(xīng)团的尺(chǐ)度(dù)，事情就开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的(de)物理学(xué)家弗里茨兹威基正在研究和测(cè)量后发星系团的质(zhì)量。这是一(yī)个由数千个星(xīng)系(xì)所(suǒ)组成的(de)巨大星系团，这些(xiē)星系(xì)被引力束(shù)缚(fù)在一(yī)起。测量星系(xì)团的质(zhì)量一般会(huì)使用到两种方(fāng)法(fǎ)，当两种方(fāng)法结果一致，就可以(yǐ)确(què)定其质(zhì)量的范围。

第一种是获(huò)得(dé)其"光(guāng)度学的质(zhì)量"，需要的数据是测量(liàng)各个星(xīng)系的光度。

第二种是动力学质量(liàng)的计算(suàn)，是利用光谱红移(yí)测量星系团中的(de)各(gè)个星系相对于星系团的运动(dòng)速度。当(dāng)测量结果出来之(zhī)后，兹(zī)威(wēi)基彻底(dǐ)懵了，“动力学质量(liàng)”竟(jìng)然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量并不以(yǐ)可见光的形式所(suǒ)存在(zài)，我们(men)无法看(kàn)到。最诡异(yì)的是(shì)，在测量(liàng)速度的过程中，兹威(wēi)基(jī)发(fā)现星系团(tuán)中很多星系(xì)的速度比理论上要快(kuài)得多(duō)，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星系的(de)质量(liàng)所产生的引力是(shì)无法将它们束缚在星系团内(nèi)的，它们早就应该被(bèi)抛出星(xīng)系(xì)团(tuán)之外了(le)，除非有一种(zhǒng)神秘的力(lì)量在起(qǐ)作用，这种力量来源于某种隐形(xíng)的物(wù)质。

据此，兹维(wéi)基提出(chū)了(le)这(zhè)样部分(fēn)不可见的暗(àn)质，它不发散光、吸光、反射光，但(dàn)是它们却占据着宇宙中绝大部分的(de)质量。只是当时的(de)人们对(duì)这样的一种(zhǒng)说法不(bù)屑一顾。

直到(dào)40年之后(hòu)，“暗物质”这个(gè)词(cí)才再一次出现。天文学(xué)家维(wéi)拉鲁宾和肯(kěn)特福(fú)特(tè)在观测仙女座(zuò)星(xīng)系中的恒星运动(dòng)。理论(lùn)上来说，距(jù)离中心越远的恒星在其轨道上的运行速度(dù)就会越慢。但是他(tā)们观(guān)测(cè)的结果却(què)让人感到不可思议。

随着与中(zhōng)心距离的增(zēng)加，恒星的旋转(zhuǎn)速度(dù)几(jǐ)乎(hū)保持不变。可(kě)是根据牛顿的万有引(yǐn)力定律，在星(xīng)系当中如果没有足够大的质量来吸引它们，这些外围的(de)恒星(xīng)早就(jiù)被甩到宇宙当中了。基(jī)于这种(zhǒng)现象，科(kē)学家们会使用一种相(xiāng)对(duì)标准的方法来解释暗物质的(de)存在，这种方法就是(shì)测量(liàng)星(xīng)系当中气(qì)体在(zài)X轴上距离星系中心的距(jù)离，以及在Y轴上气体(tǐ)的旋转(zhuǎn)速度。如果出现异常的结果，就认为(wèi)是由暗物质的力量进入其中。

于是科学家们通(tōng)过射电望远镜(jìng)测量了距(jù)离(lí)星(xīng)系中心更远距离的氢元素，发(fā)现它们的旋(xuán)转速度并不符(fú)合(hé)牛(niú)顿的力学定律。我们(men)的太阳系(xì)也(yě)不例(lì)外，太(tài)阳系位(wèi)于银河系的第(dì)三悬臂(bì)之上，距离银(yín)河系中心(xīn)2.6万光(guāng)年，根据万有引(yǐn)力定(dìng)律进行(xíng)计算(suàn)，太阳系的运行速度应该是(shì)160千米/秒，但实际上，太阳(yáng)系(xì)正在以220千米(mǐ)/秒的速度围绕银河系(xì)旋转(zhuǎn)，这个实际速度远远大于理论速度(dù)，那(nà)么(me)产(chǎn)生以上这种向(xiàng)心加速度的原因很可(kě)能就是存(cún)在着一种我们看不到的物质，是这些暗物质的引力效(xiào)应将星系聚集在了一起。

也是从(cóng)这时开(kāi)始，越来越多的研究人(rén)员开始相信暗物质(zhì)的存(cún)在。科(kē)学家(jiā)根据(jù)星(xīng)系外恒星轨道的速度(dù)，估(gū)算在星系当(dāng)中暗物(wù)质的质量(liàng)占(zhàn)整(zhěng)个星(xīng)系质量的85%。但是，暗物质并不是(shì)唯一可以解释这个现象(xiàng)的原(yuán)因。在(zài)一(yī)项新(xīn)的(de)研究当中(zhōng)，科学(xué)家们发现，几乎没有引力效应的遥远恒星之间，也会出现速度上的微小差(chà)异。另外，天文学家还发现了一(yī)个反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距(jù)离地球大(dà)约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河系不多，但是星系当中(zhōng)存在的恒星数量却只有银河(hé)系的千分(fēn)之(zhī)一。

所(suǒ)以在理论上，该星系必须(xū)存(cún)在(zài)暗物质，否则就会分崩离析(xī)。但是(shì)科(kē)学家(jiā)们使用最先进的望远镜对其进行了40个(gè)小时(shí)的(de)详细测(cè)量之(zhī)后，发(fā)现星系中(zhōng)的恒星运动是(shì)可以(yǐ)用正(zhèng)常的物质和(hé)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(bèi)附近(jìn)的另(lìng)一个大星系剥(bō)离了。奇怪的是，它的附近没(méi)有(yǒu)任何(hé)星系存在。造成这些(xiē)现(xiàn)象的除了暗物质的假说之外，另一种可能就是人类对(duì)引力的理解还(hái)不(bù)够(gòu)全面，引力很可能在不同尺度空(kōng)间(jiān)中的工作方式是不同的(de)，这意(yì)味着在行星系尺度中的天体(tǐ)会沿着它们的(de)轨道，按照(zhào)我们所理解的方式运动(dòng)。但是(shì)上升到星系和星团的尺度，引力之(zhī)间的相互(hù)作用则是(shì)不同(tóng)的方式。对于在星系(xì)团之间(jiān)的相互作用，科学家还引入了外部场效应的概念，指的是在数百(bǎi)万光年的规模上，巨大的质量之(zhī)间(jiān)会产生对彼此(cǐ)特殊的效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙(méng)德理(lǐ)论。如(rú)果MOND蒙德(dé)理(lǐ)论(lùn)成立，这(zhè)意味着(zhe)我们需要对现在(zài)的物理定律进行修正，这些发现也让很多人认为暗物质(zhì)假说理论就此终(zhōng)结。但是在(zài)宇宙当中(zhōng)还有关于暗物质什么的阳光填合适的词 阳光恰当的词语有哪些存在的其他的理论(lùn)证据，这些理论证据是蒙德理论所没法解释(shì)的“引力(lì)透镜”。

径向距离为37亿光(guāng)年的子弹星系团，由两个(gè)碰(pèng)撞的星系(xì)团所组成(chéng)，类(lèi)似这样的星团，它(tā)们大部(bù)分的普(pǔ)通质(zhì)量都在星系的气体当中。当星(xīng)团以1000万公(gōng)里/小时发生碰撞的(de)时候，星际气体的相互作用就会导致温度的急剧升高，速(sù)度大幅降低。所以在理论上，在(zài)碰撞之后，子弹星(xīng)系团(tuán)大部(bù)分的质(zhì)量将(jiāng)位于所有这些气体所在的中间区域。那(nà)么我们通过什(shén)么来验证它的质量区域到底是(shì)不是(shì)集中在中间(jiān)呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第一(yī)张全(quán)彩的高(gāo)清照(zhào)片，在(zài)照(zhào)片中我们可以明显地看到很多星系(xì)似乎被拉伸产生了巨大的形变。其实(shí)这些星系(xì)本身(shēn)并不(bù)是(shì)真的被扭曲了，也不是韦伯(bó)望远(yuǎn)镜出了什么问题，而是这样极遥远的天体和(hé)我们地球(qiú)上的(de)观测者之间。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这个超(chāo)大质量的(de)东西(xī)的引力(lì)，会使身(shēn)后更遥远(yuǎn)星系的光都(dōu)发生了扭曲。这(zhè)个现象就是引力透镜效应。这(zhè)个巨大的天体可(kě)能是(shì)超大(dà)质量的黑(hēi)洞或者是暗物质。

所以当人(rén)们对子弹星系(xì)团观测(cè)的时候，发现它的大(dà)质量区域(yù)并不(bù)是在中间，而是在两侧(cè)。所(suǒ)以最好的解(jiě)释方(fāng)法就(jiù)是当星团发生全部的碰撞时，可被观(guān)测到的质量气体被(bèi)卡在了中间，暗(àn)物质则直接(jiē)通过了这(zhè)个区(qū)域，并在两边(biān)形成了(le)引力透(tòu)镜。对子弹星(xīng)系团(tuán)的(de)引力透镜研究也被认为(wèi)是暗物质(zhì)存在的迄今为(wèi)止最(zuì)好的理论证据。

除此之外，还有来自宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)最(zuì)古(gǔ)老的光(guāng)。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万年(nián)之后，可见(jiàn)光(guāng)终于可以畅通(tōng)无(wú)阻(zǔ)地(dì)穿越在宇宙当中了。经(jīng)过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景上留(liú)下了各相同性的微波辐射(shè)。其中红色的部(bù)分表示(shì)温度较高的区域(yù)，蓝色则表示相对较冷的区域(yù)，但实际上(shàng)它(tā)们之间的(de)温(wēn)差(chà)只有万分之一(yī)什么的阳光填合适的词 阳光恰当的词语有哪些。

科(kē)学(xué)家们通过对(duì)前景背景分离后的二值图像进行连通域提取和标记之后发现，如果宇(yǔ)宙当中没(méi)有暗物质，图形看起来不应该是这样的，而随着暗物质的增(zēng)加，一(yī)些峰值的幅度会减小(xiǎo)，才变得(dé)看起(qǐ)来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背景(jǐng)辐射的测(cè)量值(zhí)，我们需要的暗物质大约是普通(tōng)物(wù)质的5倍。这个数字(zì)与解(jiě)释(shì)星系当中恒星运动(dòng)所需要(yào)的暗物质比例是一致的(de)。这(zhè)就(jiù)意味(wèi)着。

用(yòng)了(le)一(yī)个简单(dān)的理论框架，就很好地解(jiě)释了很(hěn)多(duō)不(bù)同的(de)观测(cè)结果。而(ér)暗物质(zhì)的本质就是(shì)宇宙当(dāng)中存在着某种(zhǒng)类型的(de)粒(lì)子，它(tā)们(men)不参(cān)与任何其他的电磁作(zuò)用，只通过引力来相互作(zuò)用。所(suǒ)以(yǐ)如果能够找到这种粒(lì)子的存(cún)在，就相当(dāng)于(yú)找到了暗物质存在的实际证据。这种粒(lì)子到底是(shì)什么？科学家们已经提出(chū)了数十种的假想目标(biāo)，而要寻(xún)找这些(xiē)不同的目标(biāo)粒子所需要的实验(yàn)方式也不相同。在过去(qù)的几十年当中(zhōng)，人(rén)类为了寻找这(zhè)些看不(bù)见、摸不到(dào)，几乎不会(huì)与常规物质相互(hù)作用的“暗物质”，科(kē)学(xué)家(jiā)们已经进行了超过(guò)50次的实(shí)验，却没有任(rèn)何实(shí)质性的(de)发现，除了一个地方，意大利的格兰萨索(suǒ)山(shān)，隶属于阿(ā)尔(ěr)卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处(chù)的(de)地(dì)下(xià)矿(kuàng)井(jǐng)当中，藏着地球上(shàng)最(zuì)大的地学实验(yàn)室(shì)，这(zhè)个(gè)实验室(shì)叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼高的探测器，一(yī)直致力于(yú)寻(xún)找暗物质粒子(zi)的(de)周期性(xìng)震荡(dàng)。

自1997年以来(lái)，这里的科(kē)学家声称观(guān)测到了某(mǒu)种信号。经过了20多年的(de)数(shù)据收(shōu)集，人(rén)们发现了(le)一(yī)个有趣(qù)的事(shì)情。探测率会在每年的6月(yuè)份达(dá)到峰(fēng)值(zhí)，然(rán)后在11月降到最低，而且(qiě)在20年当中(zhōng)每年都(dōu)是一样。一些(xiē)科学家认为这可能是(shì)人类发现暗物质(zhì)的第一个直接证(zhèng)据。

但是为(wèi)什么暗(àn)物质会(huì)产生周(zhōu)期性的年(nián)度信号呢？刚(gāng)才我(wǒ)们讲了太阳系正(zhèng)在以220公(gōng)里(lǐ)/秒(miǎo)的速度围绕(rào)着银河系进行(xíng)移动，那么如果暗(àn)物质存在(zài)宇宙(zhòu)当中，这(zhè)意味着我(wǒ)们(men)也在(zài)以这样的速度(dù)在穿越(yuè)着暗(àn)物质(zhì)流，这(zhè)个过(guò)程中(zhōng)会产生相应(yīng)的振荡，同时地球又(yòu)以30公(gōng)里/秒的(de)速度(dù)围绕太阳(yáng)进行旋(xuán)转。所以有半(bàn)年的(de)时间，地球围(wéi)绕太阳的方向(xiàng)与太阳环(huán)绕银河系的方向是一(yī)致的(de)，而(ér)另(lìng)外(wài)半年(nián)则(zé)与之(zhī)相反。

而在6月份的时候，地球与(yǔ)太阳的方向正好达到完全一致，这是理论上地球(qiú)穿越暗物质流最快(kuài)的时段。而在(zài)11月份，又恰好达到了最慢值。尽(jǐn)管在实际的情(qíng)况中，太(tài)阳(yáng)系相对银河(hé)系的平面呈现了60度(dù)的倾斜，但是这并不影响这(zhè)个理论(lùn)的有效性。

因(yīn)此科学(xué)家认为这可(kě)以用来解释(shì)，研究人员们所观测(cè)到(dào)的(de)周期性信号。当然也(yě)可能有其他(tā)的情况，造成这种年度周期信号的差异也(yě)可能是温度、湿度、土(tǔ)壤中(zhōng)的水分、高山上的(de)积雪，甚至(zhì)连意大(dà)利(lì)游客的数量也符合这个周(zhōu)期的规律。

所以，科学家们(men)又在(zài)南半(bàn)球建立了一(yī)个几乎相同的实验室，这里的季节(jié)与之前的实验室正好(hǎo)相反，而在这里(lǐ)，地(dì)球穿(chuān)过(guò)暗物质流的运动特征和第一个实验室是一样的。

因此，如果在(zài)这里可(kě)以得到(dào)相同的信号，就可以(yǐ)成为暗物(wù)质所存在的非常(cháng)有力的(de)证据了。但是由于这个(gè)实验(yàn)室刚刚建成不久，所(suǒ)以截至目前还无法提供相应(yīng)的数(shù)据(jù)支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射一(yī)台新的(de)望远镜，这台太空望远镜叫做(zuò)“南(nán)希格雷斯(sī)罗曼”，它的(de)主(zhǔ)镜(jìng)大小(xiǎo)跟哈勃望远镜(jìng)相同(tóng)，但它(tā)的宽视(shì)场仪器提供的视野是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南希格(gé)雷斯(sī)罗曼太空望远镜其中一(yī)个关(guān)键的(de)用途就是探索暗物(wù)质背后(hòu)的奥秘，对于探测的结(jié)果，我(wǒ)们只能拭目以待(dài)了(le)。费米实验室(shì)粒(lì)子天体物(wù)理(lǐ)中心(xīn)的科学家丹(dān)琥珀(pò)和贾(jiǎ)森斯特(tè)芬研究发(fā)现(xiàn)，如果暗物质存在(zài)，它们极有可能拥有另一种神秘的效应，这种暗物质(zhì)效应，会支持(chí)宇宙当(dāng)中生(shēng)命的诞生，或者(zhě)说是生命进化的一个(gè)重要因素(sù)。

如果(guǒ)这一理论得(dé)到进一步的证实，那么(me)遍布宇宙当中的暗(àn)物质(zhì)会不会(huì)意味着人类并(bìng)不(bù)孤(gū)单呢？或许在宇宙当(dāng)中(zhōng)某个角落的行星上，暗物质(zhì)正在(zài)通过(guò)这(zhè)样的(de)效应创造生命(mìng)。当然，这些推(tuī)论的大前(qián)提是(shì)要先找到暗物质存在(zài)的(de)实际证(zhèng)据(jù)。那么小伙伴(bàn)们，你们(men)觉得暗物质(zhì)到(dào)底存不存在(zài)呢？喜(xǐ)欢(huān)请点赞(zàn)，你的支持是我更新的动力(lì)！

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