宇宙是“人为制造”的？为(wèi)何会(huì)存在科学(xué)无(wú)法解释(shì)的“暗物质(zhì)”？暗物质又(yòu)究竟是什么？人类为了寻找暗物质(zhì)存在(zài)的证据，科学家们在(zài)过去的几(jǐ)十年当中进行了超(chāo)过50次的长期实验，但是(shì)却没有发现任何的有效(xiào)证(zhèng)据。除了一个(gè)地方，在1687年出版(bǎn)的自然哲学数(shù)学原(yuán)理一书中(zhōng)，埃(āi)萨克牛顿发表(biǎo)了万有引力定(dìng)律，它揭示了(le)宇宙中天体运动(dòng)的规律。往后的(de)几百年来(lái)，当天文学家们发现某些天体运行(xíng)轨道出现异常，不符合万有(yǒu)引力(lì)定律(lǜ)的时候(hòu)，他(tā)们就会知道，周围一定有(yǒu)未知的(de)天体(tǐ)通过引(yǐn)力在摄动它的轨道。比如在1846年(nián)，奥本勒维(wéi)耶就通过天王星(xīng)运(yùn)行轨道的(de)异常，推(tuī)算并且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的(de)发现都是(shì)应用万有(yǒu)引力(lì)定律所取(qǔ)得重大天文成就的例子(zi)。但(dàn)是(shì)这(zhè)些发现(xiàn)都是在恒星系统的尺度当中，可当我们上升到星系或者是星团的尺(chǐ)度，事情就(jiù)开始变得(dé)诡异(yì)了。

1933年，瑞士(shì)的(de)物理学家弗(fú)里茨(cí)兹(zī)威基正(zhèng)在(zài)研究和测量后发星系团(tuán)的质量。这是一个由数千个星(xīng)系所组成的(de)巨大星系团(tuán)，这些星系(xì)被引力(lì)束缚(fù)在一起。测(cè)量(liàng)星系(xì)团的质(zhì)量一般会使用到两种方法(fǎ)，当两种(zhǒng)方法结果(guǒ)一致，就可以确定其质(zhì)量的范(fàn)围(wéi)。

第一种(zhǒng)是获得(dé)其"光度学的质量(liàng)"，需要的数据是(shì)测量各个星系的光度。

第二种是(shì)动(dòng)力学(xué)质量的(de)计算，是利(lì)用光(guāng)谱红(hóng)移测(cè)量星系团(tuán)中的各(gè)个星系(xì)相对于星(xīng)系团的运动(dòng)速度(dù)。当测量结(jié)果出(chū)来之(zhī)后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着(zhe)，后发座星系团(tuán)有99%的质(zhì)量(liàng)消(xiāo)失了(le)，或(huò)者说这(zhè)99%的质量并(bìng)不以可(kě)见光(guāng)的形(xíng)式所(suǒ)存在，我们无(wú)法(fǎ)看到。最诡异的是(shì)，在测量(liàng)速度的(de)过(guò)程中，兹威基发现星系(xì)团中很多星(xīng)系的速度比理(lǐ)论(lùn)上要快得多，按照牛顿的运动学定(dìng)律，仅靠这些(xiē)可见(jiàn)星系的(de)质量所产(chǎn)生的引(yǐn)力是无法将它(tā)们(men)束(shù)缚在星系团(tuán)内的，它们早(zǎo)就应(yīng)该被抛出星系团之(zhī)外了，除非有(yǒu)一种神秘(mì)的(de)力量在起作(zuò)用，这种力量(liàng)来源于某种隐形的物质。

据此，兹(zī)维基提出了这样部分(fēn)不(bù)可见的暗质，它不发散(sàn)光、吸光(guāng)、反射光，但是它们却占(zhàn)据着宇宙中绝(jué)大部分(fēn)的质量。只是(shì)当时的人们对这样的一(yī)种说法不(bù)屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这个词才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座星系中的恒星运动。理论上(shàng)来说，距离中心越远(yuǎn)的恒星在其轨道上的运(yùn)行速(sù)度就会越慢。但是(shì)他(tā)们观测的结果却让人感到不可思议(yì)。

随着与(yǔ)中心距离的增加(jiā)，恒星的旋转速度(dù)几乎(hū)保持不(bù)变(biàn)。可是根(gēn)据牛顿的万有引力定(dìng)律，在星系当(dāng)中如(rú)果没有足够大的质量来吸引它(tā)们，这些外围的恒星早就被(bèi)甩到宇宙当中了敷蒸馏水对皮肤有用吗，屈臣氏蒸馏水敷脸多久敷一次。基于这种(zhǒng)现(xiàn)象，科学家们会使(shǐ)用(yòng)一种相对标准(zhǔn)的方(fāng)法(fǎ)来解(jiě)释暗(àn)物质的存(cún)在，这种方法就是测量星系当(dāng)中气(qì)体在X轴上距离星系(xì)中心的距离，以及在(zài)Y轴(zhóu)上气体的旋转速度。如果出现异(yì)常的(de)结果，就认为是由(yóu)暗物质的力量进入其(qí)中。

于是科学家们通过射电望远(yuǎn)镜(jìng)测量了距离星(xīng)系中(zhōng)心更远(yuǎn)距离的氢元素，发现它(tā)们的(de)旋转(zhuǎn)速度(dù)并(bìng)不(bù)符(fú)合(hé)牛顿(dùn)的力学定(dìng)律。我们的(de)太阳系也(yě)不例外，太阳系位于银(yín)河(hé)系的第三悬臂之上，距离(lí)银(yín)河系中心2.6万(wàn)光(guāng)年，根据万有引力(lì)定律进行计算(suàn)，太阳系的运行速度应该是(shì)160千米/秒，但(dàn)实际上(shàng)，太阳系(xì)正在以220千米/秒的速度围(wéi)绕银河(hé)系旋转，这个实际速度远远大(dà)于(yú)理论(lùn)速度，那么(me)产生以(yǐ)上(shàng)这种向心(xīn)加速度的(de)原因(yīn)很可能就(jiù)是存(cún)在着一种我们看不(bù)到的物质，是这些暗物质的引(yǐn)力效(xiào)应将(jiāng)星系聚(jù)集在了一起。

也是从(cóng)这时开始，越来越多的研究人员(yuán)开始相信暗物质的存在。科学家根据星系外恒星(xīng)轨道的速度，估算(suàn)在(zài)星(xīng)系当中暗物质的质量(liàng)占整个星系质量的(de)85%。但是，暗物(wù)质并(bìng)不是唯一(yī)可以解释这(zhè)个现象(xiàng)的原因。在一项新(xīn)的(de)研究当中，科学(xué)家们发(fā)现，几乎没有(yǒu)引力效(xiào)应(yīng)的(de)遥远(yuǎn)恒(héng)星之间，也会(huì)出(chū)现速度上(shàng)的微小差异。另外，天文学家还发现了一个反(fǎn)常(cháng)的(de)星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距(jù)离地球大(dà)约(yuē)2.5亿光年，大小和银河系(xì)不多，但是星系当中存在(zài)的(de)恒(héng)星数量却只(zhǐ)有银河系的(de)千分之一。

所以在理论上(shàng)，该星系(xì)必须存在暗物质，否则(zé)就会分崩离析。但是科学(xué)家(jiā)们使用最先进的(de)望远镜(jìng)对其进行了40个(gè)小时的详细(xì)测量之(zhī)后，发现星系(xì)中的恒(héng)星运(yùn)动(dòng)是可以用(yòng)正常(cháng)的物质和力学定律(lǜ)来解释的。那么又有人提出，也许该星系的(de)暗物质，已经(jīng)被(bèi)附(fù)近的另一个大星系剥离了(le)。奇(qí)怪的是，它(tā)的附近没有任何星系存在(zài)。造成这些现象的除了(le)暗物质的假说之外，另(lìng)一种(zhǒng)可能(néng)就是人(rén)类对引(yǐn)力的(de)理解还不够(gòu)全面，引力(lì)很可(kě)能(néng)在不同尺(chǐ)度空间中的工作方式(shì)是不同的，这意味着在(zài)行星系尺度中的天体会沿着它们的轨道，按照(zhào)我(wǒ)们(men)所理解的(de)方式(shì)运动。但是上(shàng)升(shēng)到星系和星团的(de)尺度，引力(lì)之(zhī)间的相互作(zuò)用则是不同(tóng)的方式(shì)。对于在星系团(tuán)之(zhī)间的(de)相(xiāng)互作用，科学家还引入(rù)了外(wài)部(bù)场效(xiào)应的概(gài)念(niàn)，指的(de)是在数百万光年(nián)的(de)规模上，巨大的质量(liàng)之间(jiān)会产生对彼此特(tè)殊的效果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德(dé)理论(lùn)。如果(guǒ)MOND蒙德理论成立，这(zhè)意味着我们需(xū)要对现在的物理定律进行修正，这(zhè)些发现(xiàn)也(yě)让(ràng)很多人认为暗物质(zhì)假说理论就此终结。但(dàn)是在(zài)宇宙当(dāng)中(zhōng)还有关于暗物质存在的(de)其他的理论证据，这些理(lǐ)论(lùn)证据是蒙德理论所没法解释(shì)的“引力(lì)透镜(jìng)”。

径(jìng)向(xiàng)距离为37亿光年的(de)子(zi)弹星系团(tuán)，由两个碰撞的星系团所(suǒ)组(zǔ)成，类似这样的星团，它们(men)大部分的普通(tōng)质量(liàng)都在星系的气体当中。当(dāng)星团以(yǐ)1000万公里/小时发生碰(pèng)撞的时候(hòu)，星际气(qì)体的相互作(zuò)用就会导致温度的急剧升高，速度大(dà)幅降低(dī)。所以(yǐ)在理(lǐ)论(lùn)上，在碰撞之(zhī)后，子弹星系团大部分的质量将位于所(suǒ)有这些气体所在的中间区(qū)域。那么(me)我们通过什么来验证它的质量区域到底是不是集中在中间呢？前(qián)不(bù)久，詹姆(mǔ)斯(sī)韦伯(bó)太空望远镜传回了宇(yǔ)宙当中第一张(zhāng)全彩(cǎi)的高清(qīng)照片，在(zài)照(zhào)片中(zhōng)我们可以明显(xiǎn)地看到很多星系似乎被拉(lā)伸产生了巨大的形变。其实这些星系本身并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而是这样极遥(yáo)远(yuǎn)的天体(tǐ)和我们(men)地球上的观测(cè)者之间。被一个(gè)质(zhì)量超级(jí)巨大的天体遮挡，这个(gè)超大质量的东西的引(yǐn)力，会使身后更遥(yáo)远星系的光都(dōu)发生了扭曲。这个现象就是引(yǐn)力透(tòu)镜效(xiào)应。这个巨大的天体可能(néng)是超大质量的黑洞或(huò)者是暗物质(zhì)。

所以当(dāng)人们对子(zi)弹星系(xì)团(tuán)观测的(de)时候，发现它的大质量区域(yù)并不是(shì)在中间，而是(shì)在两侧。所以最好(hǎo)的解(jiě)释方(fāng)法就是当星团发生全部的碰撞时(shí)，可被(bèi)观测到的质量气体(tǐ)被卡在(zài)了中间，暗物质则(zé)直接通过了这个区域，并在两边(biān)形(xíng)成了引力(lì)透镜(jìng)。对(duì)子弹(dàn)星系团的引力(lì)透镜研究也被(bèi)认为(wèi)是暗物质存在的迄今为止最好的理论证据。

除(chú)此之(zhī)外，还(hái)有来(lái)自宇宙当中(zhōng)最古老的光。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万(wàn)年之后，可见光终(zhōng)于可以(yǐ)畅通(tōng)无(wú)阻地穿(chuān)越在宇宙当中了(le)。经过(guò)了130多亿年之(zhī)后，这些光在(zài)宇(yǔ)宙空间(jiān)背(bèi)景上(shàng)留下了各相同(tóng)性的(de)微波辐射(shè)。其中红色的(de)部(bù)分表示温度较高的区域，蓝色(sè)则表示相(xiāng)对较(jiào)冷的区域，但实际(jì)上它们之(zhī)间的温差只有(yǒu)万(wàn)分之一。

科学家(jiā)们(men)通过对前景背景分离后的二值图像(xiàng)进行连通域提取和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形(xíng)看起来不应(yīng)该是这(zhè)样的，而随着暗物质(zhì)的增(zēng)加，一些峰值(zhí)的幅(fú)度会减小，才(cái)变得看(kàn)起(qǐ)来“和谐”。为(wèi)了(le)匹(pǐ)配宇(yǔ)宙微波背(bèi)景(jǐng)辐射的测量值，我(wǒ)们需要(yào)的暗(àn)物(wù)质大约(yuē)是普通(tōng)物质的5倍。这个数字与(yǔ)解释星系当中恒(héng)星运动所(suǒ)需要的暗(àn)物质(zhì)比例是一致的。这就意味着。

用了一(yī)个(gè)简单的理论框架，就很好地解释了(le)很(hěn)多不(bù)同的观(guān)测结果(guǒ)。而暗物质的本(běn)质就是宇宙当中存在(zài)着某(mǒu)种类型的粒子，它们不参与任何其他的(de)电磁作用，只通过引力来相互作用(yòng)。所(suǒ)以(yǐ)如(rú)果(guǒ)能够找到这种粒(lì)子的存在，就相(xiāng)当(dāng)于找到了暗物质(zhì)存在的实际(jì)证据。这种粒子到底(dǐ)是什么？科学家们已经提出了数十种的假想目标，而要寻找这些不同的(de)目标粒子所需要的实验方式(shì)也(yě)不相同。在(zài)过去的(de)几十(shí)年当中，人类为了寻找(zhǎo)这些看(kàn)不见、摸不到，几乎不会(huì)与常(cháng)规物质相互作用的“暗物(wù)质”，科学家们已(yǐ)经(jīng)进(jìn)行了(le)超过50次的(de)实(shí)验，却没有(yǒu)任何实质性(xìng)的发现，除了一个地方，意(yì)大利的格兰萨索山，隶(lì)属于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下(xià)1400米处的地(dì)下矿井(jǐng)当中(zhōng)，藏着地球上(shàng)最(zuì)大的地学实验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层(céng)楼高(gāo)的探(tàn)测(cè)器，一直致力于寻找暗物质(zhì)粒子的周期性震(zhèn)荡。

自(zì)1997年(nián)以来，这里的科(kē)学(xué)家声称观测到了某种信号。经过了20多年的(de)数据收集，人(rén)们发现了一个有(yǒu)趣的事情(qíng)。探(tàn)测率会在每年的6月(yuè)份(fèn)达(dá)到(dào)峰值(zhí)，然后在11月降到最低(dī)，而且在(zài)20年当中(zhōng)每年都是一(yī)样。一(yī)些科(kē)学家认为这可能是人类发现暗物质的(de)第一(yī)个(gè)直接(jiē)证(zhèng)据。

但是为什么(me)暗物质会产生周期性的(de)年度信号呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公里/秒的(de)速度(dù)围绕(rào)着银河系进行移(yí)动，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意(yì)味着(zhe)我们也在以这样的速度在穿越着暗物质(zhì)流，这(zhè)个过(guò)程(chéng)中会产生(shēng)相应的振荡，同(tóng)时地(dì)球又以(yǐ)30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有(yǒu)半年的(de)时间，地球围绕(rào)太(tài)阳的方向与太阳环绕(rào)银(yín)河系(xì)的(de)方向是(shì)一(yī)致的，而另外半年则(zé)与之相反。

而(ér)在6月份的时(shí)候，地球与太阳的方向正好达到完全一致，这是理论上地(dì)球穿越(yuè)暗物质(zhì)流最快(kuài)的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值(zhí)。尽(jǐn)管(guǎn)在实际的情况(kuàng)中，太(tài)阳系(xì)相对银(yín)河系(xì)的(de)平面呈(chéng)现了60度的(de)倾斜，但(dàn)是这并不影响这个理论的有效性(xìng)。

因此科(kē)学家认为这可以用来(lái)解释，研究(jiū)人员们所观测到(dào)的周(zhōu)期(qī)性信号。当然也(yě)可能有(yǒu)其(qí)他的情况(kuàng)，造成这(zhè)种年度周期信号的差异(yì)也(yě)可能是温度、湿度(dù)、土壤中的水(shuǐ)分、高山上的(de)积雪，甚(shèn)至连意(yì)大利(lì)游客的数量(liàng)也符(fú)合(hé)这个(gè)周(zhōu)期的规律(lǜ)。

所以，科学家们(men)又在南半球建立了(le)一个几乎相同的实验室(shì)，这里的季节与之(zhī)前的实验室正好(hǎo)相反，而在这里，地球穿(chuān)过暗(àn)物质流的(de)运动特(tè)征和第一个实验室是(shì)一样的。敷蒸馏水对皮肤有用吗，屈臣氏蒸馏水敷脸多久敷一次

因此(cǐ)，如果(guǒ)在这里可以得(dé)到相同的(de)信号，就可以成为暗物质所存在的(de)非常有(yǒu)力的证据(jù)了。但是由于这个(gè)实验室刚刚建成不久，所以截至(zhì)目前还无法(fǎ)提供相应(yīng)的数据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太空望(wàng)远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大(dà)小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提供(gōng)的视野(yě)是(shì)哈勃红外仪器的100倍。南(nán)希格雷斯(sī)罗(luó)曼太空望远镜其中(zhōng)一个关键的用途就是探索(suǒ)暗(àn)物质背后的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭(shì)目(mù)以待(dài)了(le)。费(fèi)米实验室粒子天体物理(lǐ)中(zhōng)心的(de)科(kē)学家丹(dān)琥珀(pò)和贾森斯特(tè)芬(fēn)研究发现，如(rú)果(guǒ)暗物质存在，它们(men)极有可能拥有另一种(zhǒng)神(shén)秘的效应，这种暗(àn)物质(zhì)效应，会(huì)支持宇(yǔ)宙当中生命的诞生，或者说是生(shēng)命进化的一个重(zhòng)要因素(sù)。

如果这一理(lǐ)论得到进一步(bù)的(de)证(zhèng)实(shí)，那么遍布宇宙当中的暗物(wù)质会不(bù)会意味着人类并不孤单呢(ne)？或(huò)许在宇宙(zhòu)当中某(mǒu)个角落的行(xíng)星上，暗(àn)物(wù)质正(zhèng)在(zài)通(tōng)过这样的效应创造生命。当然，这些推论的大前(qián)提(tí)是要(yào)先找到暗(àn)物(wù)质存在的实(shí)际证据。那么小伙伴们，你们觉得(dé)暗物质到底存不存(cún)在呢？喜(xǐ)欢请(qǐng)点赞，你的(de)支(zhī)持是我更(gèng)新的动力(lì)！

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