宇(yǔ)宙是“人为制(zhì)造”的？为(wèi)何会存在科学无法解释(shì)的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类(lèi)为了(le)寻(xún)找(zhǎo)暗物质存在的证据，科学家们(men)在过去的(de)几十年当中进行了(le)超过50次的长期实验，但(dàn)是却没(méi)有发现任何的有(yǒu)效(xiào)证据。除了一个地方，在1687年出版的自然(rán)哲学(xué)数学原理一书中(zhōng)，埃萨克(kè)牛顿发表(biǎo)了万(wàn)有引力定律(lǜ)，它(tā)揭示了宇宙中天(tiān)体运(yùn)动的规律。往后的几百年来，当天文学(xué)家们发现某些(xiē)天体运行轨(guǐ)道(dào)出现异常，不符合万(wàn)有引力定(dìng)律(lǜ)的时(shí)候，他(tā)们就会知道(dào)，周(zhōu)围一(yī)定(dìng)有(yǒu)未知的天体通过引(yǐn)力在摄动它(tā)的轨道。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通过天王星运行轨道(dào)的异(yì)常，推(tuī)算并(bìng)且(qiě)发现(xiàn)了(le)海(hǎi)王星的存在。另外，哈雷(léi)彗(huì)星、冥(míng)王星的发现都是应(yīng)用(yòng)万有引力定律(lǜ)所取得重大天(tiān)文成就的(de)例子。但是这些发现都是(shì)在(zài)恒星系统的尺度(dù)当中，可当我们上升到星(xīng)系或者是(shì)星团(tuán)的(de)尺度(dù)，事情就开始变(biàn)得诡异(yì)了。

1933年，瑞士(shì)的物理学(xué)家弗里茨兹威基正在研究(jiū)和(hé)测量(liàng)后发星(xīng)系团的(de)质(zhì)量(liàng)。这是一(yī)个由数千个(gè)星(xīng)系所组成的巨大(dà)星系(xì)团，这些星(xīng)系被(bèi)引力束缚(fù)在(zài)一起(qǐ)。测量(liàng)星系团的质量一般会使(shǐ)用到(dào)两(liǎng)种方法，当(dāng)两种方法(fǎ)结果一(yī)致，就可以确定其质(zhì)量的范(fàn)围(wéi)。

第一种是(shì)获(huò)得其"光度(dù)学的质量"，需要的(de)数据是测量各个(gè)星系的光度。

第二(èr)种五指毛桃土茯苓牛大力汤功效与作用，四种人不能吃牛大力是动(dòng)力学质量的计算(suàn)，是利用光谱(pǔ)红移测量星系团中的各(gè)个星系相对于星系团的运动速度(dù)。当测量结果(guǒ)出来之(zhī)后(hòu)，兹(zī)威基彻(chè)底懵(měng)了，“动力(lì)学质量”竟(jìng)然是“光度学质量”的400倍。这意味着(zhe)，后发座星系团(tuán)有99%的质量(liàng)消失了(le)，或(huò)者说这99%的质量并(bìng)不以可见光(guāng)的形(xíng)式所存在，我们(men)无法看到。最诡异的是，在测量(liàng)速度的过程(chéng)中，兹威基(jī)发现星系团(tuán)中很(hěn)多星系的(de)速(sù)度比理(lǐ)论(lùn)上(shàng)要快得多，按照牛顿的运动学(xué)定律，仅靠这(zhè)些可见(jiàn)星系的质(zhì)量所产生(shēng)的引力是(shì)无法将它(tā)们束缚在(zài)星系(xì)团内的，它们早就应(yīng)该被(bèi)抛出星系团之(zhī)外了，除非(fēi)有一种神秘的力(lì)量在起作(zuò)用，这种力量来源于(yú)某种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹(zī)维(wéi)基提出了这样部分(fēn)不(bù)可见的暗(àn)质(zhì)，它(tā)不(bù)发散光、吸光、反射光，但是它们却占据着(zhe)宇宙中绝大部分的质量。只是当时(shí)的人们对这样(yàng)的一种(zhǒng)说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个(gè)词才再一次出现。天文(wén)学家维拉鲁宾(bīn)和肯特福特在观测仙(xiān)女座星系中的恒星运动(dòng)。理(lǐ)论上来说，距离中心越远的(de)恒星在其轨道上的(de)运行(xíng)速度就会越慢。但是他们观测的结果却(què)让人感到不可思议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转(zhuǎn)速度(dù)几(jǐ)乎(hū)五指毛桃土茯苓牛大力汤功效与作用，四种人不能吃牛大力保持不变。可是根据(jù)牛顿的(de)万有引力定律，在星系当(dāng)中如果没有足够大的质量来吸(xī)引它们，这(zhè)些(xiē)外(wài)围(wéi)的恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)了。基于这种现(xiàn)象，科学家们会使用一(yī)种(zhǒng)相对标准的方法来解释暗物质的存在，这(zhè)种(zhǒng)方(fāng)法就是测(cè)量(liàng)星系当中气(qì)体在X轴上(shàng)距离星系中心(xīn)的距离(lí)，以(yǐ)及在Y轴(zhóu)上气体的旋转速度。如果出现(xiàn)异常的结果，就认为是由暗物质的力(lì)量进入其(qí)中(zhōng)。

于是(shì)科(kē)学家(jiā)们通(tōng)过(guò)射电望远镜测量(liàng)了(le)距离星系中心更远距离的氢元素，发现它们的旋(xuán)转速度并不符合(hé)牛顿的力学(xué)定律。我们的太阳系也不例外，太阳系位于银(yín)河系(xì)的第三悬臂之上，距离(lí)银河(hé)系(xì)中心2.6万光年(nián)，根据万有(yǒu)引力定律进(jìn)行计算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但(dàn)实(shí)际上，太阳系正(zhèng)在(zài)以(yǐ)220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这个(gè)实际速度远远大于理论速度(dù)，那么产生以上(shàng)这种向心加速度的原因很可(kě)能就是(shì)存在(zài)着一种我们看(kàn)不到的物质(zhì)，是这些暗物质的引(yǐn)力效应将星(xīng)系聚(jù)集(jí)在了一(yī)起(qǐ)。

也(yě)是从这时开始(shǐ)，越(yuè)来越多的研究人员开始相信暗物质的存在。科学家根据(jù)星系外恒星轨道的(de)速度(dù)，估算在星系(xì)当中暗物质(zhì)的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解(jiě)释这个现象的原因(yīn)。在一项新的研(yán)究当中，科学家(jiā)们发现，几乎(hū)没(méi)有引力效(xiào)应(yīng)的遥远(yuǎn)恒(héng)星之(zhī)间，也(yě)会出现速度上的微小(xiǎo)差(chà)异。另外，天文学家还(hái)发(fā)现了一(yī)个反常的(de)星系，叫(jiào)做Agc114905。这个(gè)星系(xì)距(jù)离地球大约2.5亿光年，大(dà)小和银河系不多(duō)，但是星系当中存在的恒星(xīng)数量(liàng)却只有银河(hé)系的千分之一。

所(suǒ)以在理论上，该星系必须(xū)存(cún)在(zài)暗物质，否则就会(huì)分崩离(lí)析。但是科学家(jiā)们使用(yòng)最先进的望远镜对其进行了40个小时的详细测量之(zhī)后，发现星系中的恒星运(yùn)动是可以用正常的物质和力(lì)学定(dìng)律来解释的。那么又(yòu)有人提出(chū)，也许该星系(xì)的暗(àn)物质，已经被附近的另一个大(dà)星系剥离了。奇怪的是(shì)，它的附(fù)近没有(yǒu)任何星系存在。造成这些现象的除了暗(àn)物质的假(jiǎ)说(shuō)之外，另一种(zhǒng)可(kě)能(néng)就是人类对引力的理(lǐ)解还不够全面，引力(lì)很可能在不同尺度空间中的工作方(fāng)式是不同(tóng)的(de)，这意(yì)味着在行星系尺度中的(de)天(tiān)体会沿着它们(men)的轨道(dào)，按照我们所理解的(de)方式运(yùn)动。但(dàn)是上升到星系和星团的尺度(dù)，引力之(zhī)间的相互(hù)作用则是不同的方式。对于在星系团之间的相互作用(yòng)，科(kē)学家还引入了外部(bù)场效应(yīng)的概念，指的是在(zài)数百万(wàn)光年的规模上，巨大(dà)的(de)质量之间会产(chǎn)生对彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙(méng)德理论(lùn)成立，这意味着我(wǒ)们(men)需要对现在的物理定律进行修正，这些发现也让很(hěn)多人(rén)认为(wèi)暗物质假说理论就此终(zhōng)结。但是在宇宙当(dāng)中还有(yǒu)关于(yú)暗(àn)物质存在(zài)的(de)其他(tā)的理论证(zhèng)据(jù)，这些理论证据是蒙德理论所没法解释(shì)的“引力透镜”。

径(jìng)向距离(lí)为(wèi)37亿光年的子(zi)弹星系团(tuán)，由两个碰撞(zhuàng)的星系(xì)团(tuán)所组成，类似这样的星团(tuán)，它们大部分(fēn)的(de)普(pǔ)通质量都(dōu)在星系(xì)的气体当中(zhōng)。当星(xīng)团以1000万公(gōng)里/小(xiǎo)时(shí)发生碰撞的时候，星(xīng)际气体(tǐ)的相互作用就会导致温度的(de)急剧升高，速度大幅降(jiàng)低(dī)。所以在(zài)理论上，在(zài)碰撞之(zhī)后，子(zi)弹星(xīng)系团大部分(fēn)的质量(liàng)将位于所有这(zhè)些(xiē)气体所在的中间区域。那么我们通过什么来验证它的质量(liàng)区域到(dào)底是不是集(jí)中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中(zhōng)第一张全彩(cǎi)的高(gāo)清(qīng)照片(piàn)，在照片中我(wǒ)们可以明显(xiǎn)地看到很多星系似乎被拉伸产生了巨大的(de)形变。其实(shí)这些(xiē)星系本身并不是(shì)真的被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯望远镜出了(le)什么问题，而是这样极遥远的天体和我(wǒ)们地球上的观测者之间(jiān)。被一个质(zhì)量超级巨大的天(tiān)体遮挡，这个超大质量的东西的引(yǐn)力，会使身后更遥远星系的光都发生了(le)扭曲(qū)。这个现象(xiàng)就是引力透镜(jìng)效应。这个巨大的天体可能(néng)是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所以当人们对子弹星系(xì)团观测(cè)的时(shí)候，发(fā)现它的大(dà)质量区域并(bìng)不是在中间，而是在两侧。所以最(zuì)好的解释方法就是当(dāng)星团发生全部的碰撞(zhuàng)时(shí)，可被观测(cè)到的(de)质(zhì)量气体被卡在了(le)中间(jiān)，暗(àn)物质则直接(jiē)通过了(le)这个区域(yù)，并在两边形成了(le)引力透镜。对子(zi)弹星系团(tuán)的引力(lì)透镜(jìng)研(yán)究也(yě)被认为是暗物质存在的迄今为止最好的理论证据(jù)。

除此之外，还(hái)有(yǒu)来自宇宙当(dāng)中(zhōng)最古老(lǎo)的光。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终于可以畅通无阻(zǔ)地穿越在(zài)宇宙当中了。经过了130多亿年之(zhī)后，这些(xiē)光在宇宙空间背景上(shàng)留下了各(gè)相(xiāng)同性的(de)微(wēi)波(bō)辐射。其中红色的部分表示(shì)温(wēn)度较高的区域，蓝色则表示相对较冷(lěng)的(de)区域，但(dàn)实际上它们(men)之间的温差(chà)只有万分之一。

科学家们(men)通过对前景背(bèi)景分(fēn)离后的二值图像进行连通域(yù)提(tí)取和标记之(zhī)后发现，如果宇宙(zhòu)当中没(méi)有暗(àn)物质，图形看(kàn)起来不应该是这样的，而(ér)随着暗物(wù)质的(de)增(zēng)加，一些峰值的(de)幅度会减小，才变得看起(qǐ)来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测量值，我们需要的(de)暗物质大约是普通物质的5倍。这(zhè)个数(shù)字(zì)与解释星系当中恒星运(yùn)动所(suǒ)需要(yào)的暗物质(zhì)比例是一致的。这(zhè)就意味着。

用了(le)一个简单(dān)的理(lǐ)论框架，就很好地解释(shì)了很(hěn)多不同的观测结果。而暗物质的本(běn)质就是宇宙当中存在着(zhe)某种类型的粒(lì)子，它(tā)们不参与任何(hé)其他的电(diàn)磁作用(yòng)，只(zhǐ)通过(guò)引(yǐn)力来相互(hù)作用(yòng)。所以如(rú)果能够找(zhǎo)到这种粒(lì)子的存在(zài)，就相当于(yú)找到了(le)暗物质存在的实际证据。这种粒(lì)子到底是什么(me)？科(kē)学家(jiā)们已经提出了(le)数(shù)十(shí)种的假想目标，而要寻找这些(xiē)不同(tóng)的目标(biāo)粒子所需(xū)要的实(shí)验方式也不相(xiāng)同。在过去的几十(shí)年当(dāng)中，人类为了寻找这(zhè)些看不见、摸不到，几乎不会与(yǔ)常(cháng)规物质(zhì)相互作用的“暗物质”，科学家们(men)已(yǐ)经进行了超过50次的实验，却没有任何实质性的发现(xiàn)，除了一个地方(fāng)，意大利的格兰萨索山，隶属(shǔ)于(yú)阿尔卑斯山脉。

在(zài)山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最(zuì)大的五指毛桃土茯苓牛大力汤功效与作用，四种人不能吃牛大力地学实验室，这(zhè)个(gè)实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高的探(tàn)测器，一(yī)直致力于寻(xún)找暗物质粒(lì)子的(de)周期(qī)性震(zhèn)荡。

自(zì)1997年以来，这里的科学(xué)家(jiā)声(shēng)称观测到了(le)某(mǒu)种信号。经(jīng)过了20多年(nián)的(de)数据(jù)收集，人们发(fā)现了一个有(yǒu)趣的事情。探测率会在(zài)每年的6月份达到峰值，然后在(zài)11月降到最低，而且在20年当中每(měi)年都是一样。一些科学家认为这可能是人类发现暗物(wù)质的(de)第一个(gè)直接证据(jù)。

但是为什么暗物质(zhì)会(huì)产生周期(qī)性的年度信号呢(ne)？刚才我们(men)讲了太阳(yáng)系正在(zài)以220公里/秒的速度围(wéi)绕着银(yín)河系进行(xíng)移动，那(nà)么(me)如(rú)果暗物质存(cún)在宇宙当中，这意味(wèi)着我(wǒ)们也在以这样(yàng)的(de)速(sù)度在穿越着暗物质流，这个过程中(zhōng)会(huì)产生相(xiāng)应(yīng)的振荡(dàng)，同时地球又以(yǐ)30公里(lǐ)/秒的速(sù)度围(wéi)绕太阳进行旋转。所以有半(bàn)年的时间，地球(qiú)围绕太(tài)阳的方(fāng)向与太阳环绕银河系的(de)方向是一致的，而另外(wài)半年则与之相反(fǎn)。

而在6月(yuè)份的时候(hòu)，地球与太阳的方向正好(hǎo)达到完全一致，这(zhè)是理(lǐ)论上地球穿(chuān)越暗物(wù)质(zhì)流(liú)最(zuì)快的时段。而(ér)在(zài)11月份，又恰好(hǎo)达到(dào)了最慢值。尽(jǐn)管在实(shí)际的情(qíng)况中，太(tài)阳系相(xiāng)对(duì)银河(hé)系(xì)的平面呈现了60度(dù)的倾斜，但是这并(bìng)不影响这个理(lǐ)论的有(yǒu)效性。

因此科学(xué)家(jiā)认为这可以用来解(jiě)释，研究(jiū)人员们所观(guān)测到的周期性(xìng)信号。当然也可能有其他的(de)情况，造(zào)成这(zhè)种年度周期信(xìn)号的差异(yì)也(yě)可(kě)能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的(de)积雪(xuě)，甚至连意大利游客(kè)的数量也符合这个(gè)周期的规律。

所以，科学家们又在南(nán)半球建立(lì)了一个几乎相同的实验室，这里的季(jì)节与之前(qián)的实验(yàn)室正好相反，而(ér)在这里，地球穿过暗物质流的运动特征(zhēng)和第一个实验室是一(yī)样的(de)。

因此，如果(guǒ)在这里可(kě)以得到相同的信号(hào)，就可以成为暗物质(zhì)所(suǒ)存在的非(fēi)常有(yǒu)力的证据了(le)。但(dàn)是由(yóu)于这(zhè)个实验(yàn)室刚刚建成不久，所以截(jié)至目前(qián)还无法提供相应的(de)数据支(zhī)持。另外，在2025年(nián)，NASA将(jiāng)会发射一台(tái)新的望(wàng)远镜，这台太(tài)空(kōng)望远(yuǎn)镜(jìng)叫做“南(nán)希(xī)格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟(gēn)哈勃(bó)望远(yuǎn)镜相同，但它的宽视场(chǎng)仪器提(tí)供的视野是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太空(kōng)望远镜其中一个关(guān)键的用途就是探索暗物质背后的奥秘，对于探测的结果，我(wǒ)们只能拭目以待了。费米实验(yàn)室粒子天体物理中心的科(kē)学家丹琥珀和贾森斯特(tè)芬研究发现，如果暗物质(zhì)存在，它们极有可能拥有另一种神秘(mì)的效应，这种暗(àn)物质效应，会(huì)支持宇宙当中生命的诞生，或(huò)者(zhě)说(shuō)是生命进化的一个重(zhòng)要因素。

如果这一(yī)理论得到进一步的(de)证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会意味着人类(lèi)并(bìng)不孤单(dān)呢？或许在宇宙当(dāng)中某个角(jiǎo)落(luò)的行星上，暗(àn)物质正在(zài)通过这样(yàng)的效应创造(zào)生命。当然(rán)，这些推论的大前提是要先找到暗物质存(cún)在的实(shí)际证据。那(nà)么小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物(wù)质到底存(cún)不(bù)存在呢(ne)？喜欢请点赞(zàn)，你的支持(chí)是我更新的(de)动力！

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