宇宙是“人(rén)为制(zhì)造”的？为何会存在科学(xué)无法解释的“暗物质”？暗物质(zhì)又究(jiū)竟(jìng)是(shì)什么？人(rén)类为(wèi)了寻找暗物(wù)质存(cún)在的证(zhèng)据，科学(xué)家们在过(guò)去的几十年(nián)当中进(jìn)行(xíng)了(le)超过50次的长期实验，但是却(què)没有发现(xiàn)任何(hé)的有效证(zhèng)据(jù)。除(chú)了一个地(dì)方(fāng)，在1687年出版的(de)自然哲(zhé)学数学原(yuán)理一书(shū)中(zhōng)，埃(āi)萨克牛顿发表(biǎo)了万有引(yǐn)力(lì)定(dìng)律，它揭示了宇宙(zhòu)中天体运动的规律。往后的几百年来(lái)，当天文学家(jiā)们(men)发现(xiàn)某些天体运(yùn)行轨道出现异常，不符合万(wàn)有引力定律的时(shí)候，他们就会知道，周围(wéi)一定有(yǒu)未知(zhī)的天体通过引力在摄(shè)动它的(de)轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天(tiān)王星(xīng)运行轨道的异常，推(tuī)算并且发现了海王星的存(cún)在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发现都是(shì)应用(yòng)万有引(yǐn)力定律所取得重(zhòng)大天文(wén)成就的例子。但是这(zhè)些发现都(dōu)是在恒星系统的尺度当中，可当我(wǒ)们上升到星系或(huò)者是星团的尺度，事情就开始变得(dé)诡异(yì)了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里(lǐ)茨兹(zī)威基正在研究和(hé)测量(liàng)后发星系团(tuán)的质量。这是一个由(yóu)数千个星系所组成(chéng)的(de)巨大星系团，这些(xiē)星系被引(yǐn)力束缚在一起。测(cè)量星系团的质量一般会(huì)使用到(dào)两种方法，当两种(zhǒng)方法结(jié)果一(yī)致，就可(kě)以(yǐ)确定其(qí)质量的范围。

第一种是获得其"光度学(xué)的质量"，需要的数据是测量各个星系的(de)光度。

第二种是动力学(xué)质量的计算，是利用光谱(pǔ)红移测量星系团中的各个星系相对于星系(xì)团的运动(dòng)速度。当测量结果出来(lái)之后，兹威基彻底懵了(le)，“动力学质量”竟然是(shì)“光(guāng)度(dù)学(xué)质量”的400倍。这意味着，后发座星(xīng)系团(tuán)有99%的(de)质(zhì)量消(xiāo)失了，或者说这99%的(de)质量(liàng)并(bìng)不以可见光的形(xíng)式(shì)所存在，我(wǒ)们(men)无法看到(dào)。最(zuì)诡异的是，在测量(liàng)速度的过(guò)程中，兹威基(jī)发现星系团中很多(duō)星系的速(sù)度比理论(lùn)上要快得(dé)多，按照牛(niú)顿的运动(dòng)学定(dìng)律，仅靠这些可见(jiàn)星系的质量所产(chǎn)生的引力是(shì)无法将它们束缚(fù)在星系团内的，它们早就应该被抛(pāo)出(chū)星(xīng)系团之外了(le)，除(chú)非(fēi)有一种神秘的力量(liàng)在起(qǐ)作(zuò)用，这种力(lì)量(liàng)来源于某(mǒu)种隐形的物(wù)质。

据此，兹(zī)维基提出了这样部分(fēn)不可见(jiàn)的暗(àn)质，它不(bù)发散光、吸(xī)光、反(fǎn)射光，但(dàn)是它们却占(zhàn)据着宇(yǔ)宙(zhòu)中绝大部(bù)分的质量(liàng)。只是当(dāng)时的(de)人(rén)们对(duì)这样的一种说(shuō)法不屑一顾。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这个词才(cái)再一(yī)次出现。天(tiān)文学家维拉鲁宾和肯(kěn)特福特在观测仙女座星系中的恒星运(yùn)动。理论上(shàng)来说(shuō)，距离中心越远的恒星在其轨道上的(de)运行速度就会越慢(màn)。但是(shì)他(tā)们观(guān)测的结(jié)果(guǒ)却让人感到不可思议。

随着(zhe)与(yǔ)中心距离(lí)的增加，恒星的旋转(zhuǎn)速度几(jǐ)乎(hū)保持不(bù)变。可是(shì)根据牛顿(dùn)的万有引(yǐn)力定(dìng)律(lǜ)，在星系当(dāng)中如果没有足够(gòu)大的(de)质量来吸(xī)引它们，这些外围的恒(héng)星早(zǎo)就(jiù)被甩到宇宙当中了。基(jī)于这种现象，科学家(jiā)们会使用一种(zhǒng)相(xiāng)对标准的方法来解释(shì)暗(àn)物(wù)质的存在(zài)，这(zhè)种方法(fǎ)就是测(cè)量星系当中气体在X轴上距离星系中(zhōng)心的距离(lí)，以(yǐ)及(jí)在Y轴上气体的旋转速度。如(rú)果出现(xiàn)异常的结果，就认(rèn)为是由暗物质(zhì)的力(lì)量进入其中(zhōng)。

于(yú)是(shì)科(kē)学家(jiā)们通过射电望远镜测量了(le)距离星系中心更(gèng)远距离的氢(qīng)元素(sù)，发现它们(men)的旋转(zhuǎn)速(sù)度并(bìng)不符合牛顿的力学定(dìng)律。我们(men)的太阳(yáng)系(xì)也不例外，太阳系位(wèi)于(yú)银(yín)河系的(de)第三(sān)悬臂(bì)之上，距(jù)离银河系中心2.6万光年，根据(jù)万(wàn)有(yǒu)引(yǐn)力定律进行计算，太阳(yáng)系的运行(xíng)速度应该是(shì)160千(qiān)米/秒，但实(shí)际上(shàng)，太阳系正在(zài)以(yǐ)220千米/秒的速度围绕(rào)银河(hé)系旋转(zhuǎn)，这个实际速度远远大于(yú)理(lǐ)论(lùn)速(sù)度，那么(me)产生以上这种向心加(jiā)速度(dù)的原因很可(kě)能就是存(cún)在着一种我们(men)看不到的物质，是这(zhè)些暗物质的(de)引力(lì)效应将星系聚集在(zài)了一起(qǐ)。

也是从这时开始，越来越多的研究人(rén)员开始相信暗物(wù)质的存在。科学家根(gēn)据(jù)星系外恒星(xīng)轨(guǐ)道的速度，估算在星系当中暗物质的质量占整个(gè)星系(xì)质(zhì)量的(de)85%。但是，暗物(wù)质并不(bù)是(shì)唯一(yī)可以解释这个现象的原因。在一项新(xīn)的研(yán)究当中，科学(xué)家们发现(xiàn)，几乎没(méi)有引力效应的遥远恒星之间，也会出现(xiàn)速度上的微小差异。另外，天文学(xué)家还(hái)发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系距离地球大(dà)约2.5亿光(guāng)年，大小和银(yín)河系(xì)不多，但(dàn)是星系当中存(cún)在的(de)恒星数量却(què)只有银河(hé)系的(de)千(qiān)分之一。

所以在理论(lùn)上，该(gāi)星系必须存在暗物质，否则(zé)就会分崩离析。但是科(kē)学家们使用(yòng)最先进的望远镜对其(qí)进(jìn)行了40个小时的详细(xì)测量(liàng)之后，发现星系中的恒星运动是可以用正常的(de)物(wù)质(zhì)和力(lì)学定律来解释(shì)的。那么又(yòu)有人(rén)提出，也许该星(xīng)系的暗物质，已经(jīng)被附近的另一个(gè)大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没有任何星系(xì)存(cún)在。造(zào)成这些(xiē)现象的除了暗物质的假说之(zhī)外，另(lìng)一种(zhǒng)可能就是人类对(duì)引力(lì)的理解还不够全(quán)面，引力(lì)很可能在不同尺(chǐ)度空间中(zhōng)的工(gōng)作方式是不同的，这意味(wèi)着在行星系尺度中的天(tiān)体会沿着它们的轨道，按照(zhào)我们所理解的方式运动。但是上升到星系和星团的尺度，引力之间的(de)相互作用则是不同的(de)方式。对于在(zài)星系(xì)团之间(jiān)的相互作用(yòng)，科学家还引入了外部场(chǎng)效应的概念，指的是(shì)在数(shù)百(bǎi)万光年(nián)的规模(mó)上(shàng)，巨大的(de)质量之间会产生对彼此特殊的效(xiào)果，这(zhè)个理论叫(jiào)做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德理(lǐ)论成立，这意味(wèi)着我们需要对现在的(de)物理定律(lǜ)进行修(xiū)正，这(zhè)些(xiē)发现也(yě)让很多(duō)人认为暗物质(zhì)假说(shuō)理(lǐ)论(lùn)就此终结(jié)。但是在宇宙当中还有(yǒu)关于暗物质存在(zài)的其他的理论证据，这些(xiē)理论证据是蒙德理论所没(méi)法解释的(de)“引力透镜”。

径向距离为37亿光年(nián)的子(zi)弹星系团，由两个碰撞的星系团所(suǒ)组成，类似这样的星团，它们大部(bù)分的(de)普通质量(liàng)都在星系(xì)的气体(tǐ)当中。当星团以1000万(wàn)公(gōng)里(lǐ)/小时发生碰撞的时(shí)候，星际气体的相(xiāng)互作(zuò)用就会导致温度(dù)的急剧升高，速(sù)度大幅降低。所(suǒ)以在理论上，在碰(pèng)撞之后(hòu)，子弹星系(xì)团大(dà)部分的(de)质量将位(wèi)于所有这些气体(tǐ)所在的中(zhōng)间(jiān)区(qū)域。那么(me)我们通过(guò)什么(me)来验(yàn)证它(tā)的(de)质量区(qū)域(yù)到底是不是集(jí)中在中间(jiān)呢？前(qián)不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空望远镜传回(huí)了宇宙当中(z李子园牛奶比AD钙奶有营养吗，李子园牛奶和ad钙奶hōng)第一张全彩(cǎi)的高清(qīng)照片，在(zài)照片(piàn)中我(wǒ)们可以明显地看到(dào)很(hěn)多星系(xì)似乎(hū)被拉伸(shēn)产(chǎn)生(shēng)了(le)巨大的形变。其实这些(xiē)星系本(běn)身并不是(shì)真的被(bèi)扭曲了(le)，也不是韦伯(bó)望远镜出了什么(me)问(wèn)题，而是这样极遥远的天体(tǐ)和我们地球上(shàng)的观测(cè)者(zhě)之间。被一个(gè)质量超(chāo)级巨大的天体遮挡，这个超大质量的东(dōng)西(xī)的(de)引力，会使身后(hòu)更遥远星系的光都发生了(le)扭(niǔ)曲。这(zhè)个(gè)现象就是(shì)引力(lì)透镜效应。这个巨大的(de)天体(tǐ)可能是超大质量的黑(hēi)洞或者是暗物质。

所(suǒ)以(yǐ)当人们对子弹星系团观测的时候(hòu)，发现它的大质量区域(yù)并不是在中间，而是在(zài)两侧。所以最(zuì)好的解释(shì)方法就是(shì)当星团发生(shēng)全(quán)部(bù)的碰撞时，可(kě)被观测到的质量气体被卡在了中(zhōng)间，暗物质则直接通(tōng)过了这个区域，并(bìng)在两(liǎng)边形(xíng)成(chéng)了引(yǐn)力透镜(jìng)。对子弹星(xīng)系团的引力透镜研究也被认为是暗物(wù)质(zhì)存(cún)在的迄今为(wèi)止(zhǐ)最好(hǎo)的理论(lùn)证据。

除此之外，还有来自宇宙当(dāng)中最古老的光。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终于可(kě)以畅(chàng)通无阻(zǔ)地(dì)穿(chuān)越在宇宙当中(zhōng)了。经过了130多亿年(nián)之后，这些光在(zài)宇宙(zhòu)空间背景上留下了各相(xiāng)同(tóng)性的微波(bō)辐射(shè)。其(qí)中红色的(de)部分表示温度较(jiào)高的区域，蓝色则表示相对较冷(lěng)的区域，但实际上(shàng)它们之间的(de)温(wēn)差只有万分之一。

科学家们(men)通过对前(qián)景(jǐng)背(bèi)景(jǐng)分(fēn)离后的二值图像进(jìn)行连通域提取和标记之(zhī)后发现，如果(guǒ)宇宙当中(zhōng)没有暗(àn)物质，图形看起来不应该是这样的，而随着暗物质的增加，一些(xiē)峰值的幅度(dù)会(huì)减小，才变(biàn)得(dé)看起来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙(zhòu)微波(bō)背景辐射的测量值，我们需要的暗物质大约是普通物质的5倍。这个数字与解释星系当中恒星运动(dòng)所需要的暗物质(zhì)比例(lì)是一(yī)致的。这就意味(wèi)着。

用了一个简单的理(lǐ)论框架(jià)，就(jiù)很(hěn)好地解释了很多不同的观测结果。而暗物质的本质就(jiù)是宇宙当中存在(zài)着某种类型的粒(lì)子，它们不参与(yǔ)任(rèn)何其他的电(diàn)磁作(zuò)用，只通过引力(lì)来相互作(zuò)用。所以如果能够找到这种粒子的存在(zài)，就相当于找到(dào)了暗物质存(cún)在的实(shí)际证(zhèng)据。这种粒子(zi)到底是(shì)什么？科学(xué)家们已经提出了(le)数十(shí)种的假(jiǎ)想(xiǎng)目标，而要寻找这些不同的目标粒子所需要(yào)的(de)实(shí)验方式也(yě)不相同。在过去的几十年(nián)当中(zhōng)，人类为了(le)寻找这些看不(bù)见(jiàn)、摸不(bù)到，几乎(hū)不会与常规物质(zhì)相互作用的“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次的(de)实验(yàn)，却没有任(rèn)何实质(zhì)性的发现，除了一个地方，意大利的格兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山脉。

在(zài)山(shān)下(xià)1400米处的(de)地下矿井当中，藏着地球上(shàng)最大的地(dì)学实(shí)验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼李子园牛奶比AD钙奶有营养吗，李子园牛奶和ad钙奶高的(de)探测器，一直致力于寻找(zhǎo)暗物(wù)质粒子的(de)周期性震(zhèn)荡。

自(zì)1997年以来，这(zhè)里的(de)科(kē)学家声称(chēng)观(guān)测到了某种信号。经(jīng)过了(le)20多年的数据收集，人们发现了一个有趣的事情。探(tàn)测率(lǜ)会在每年的6月份达(dá)到(dào)峰(fēng)值，然后(hòu)在11月(yuè)降(jiàng)到最低，而且在20年当(dāng)中每年都是一样。一些科学(xué)家认为这可能是(shì)人类发现暗物质的第一个直接证据。

但是为(wèi)什么暗(àn)物质会产生(shēng)周期性的(de)年(nián)度信号呢？刚才我们讲了(le)太阳系正在以220公里(lǐ)/秒的速(sù)度围绕着银河系进行移(yí)动(dòng)，那么如果暗物质存在(zài)宇宙(zhòu)当中，这意(yì)味(wèi)着我(wǒ)们也在以这样的速(sù)度在(zài)穿越(yuè)着暗物质流(liú)，这个过程中会产生相应的(de)振(zhèn)荡(dàng)，同(tóng)时地(dì)球(qiú)又(yòu)以(yǐ)30公里/秒(miǎo)的速度(dù)围绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有半(bàn)年的时间，地球(qiú)围绕太阳的方向与太阳环绕(rào)银河(hé)系的方向是一(yī)致的，而(ér)另(lìng)外(wài)半(bàn)年则(zé)与(yǔ)之相反。

而在6月(yuè)份的(de)时候，地球与太阳的方(fāng)向正(zhèng)好(hǎo)达(dá)到完全一(yī)致，这是(shì)理论上地球穿越暗物(wù)质流最快(kuài)的时段。而在11月份，又恰好达(dá)到了(le)最慢值。尽管在实际的情(qíng)况中，太阳(yáng)系相(xiāng)对银河系的平面(miàn)呈现了60度的(de)倾斜，但是这并不影响(xiǎng)这(zhè)个(gè)理论的有效性(xìng)。

因此科(kē)学家认为(wèi)这可以(yǐ)用(yòng)来解释，研究人员们(men)所观(guān)测到的周期性信号(hào)。当然也可能有其(qí)他的情况，造成这(zhè)种年(nián)度周期(qī)信号的差异也可(kě)李子园牛奶比AD钙奶有营养吗，李子园牛奶和ad钙奶能是温(wēn)度、湿度(dù)、土壤中的水分、高山上(shàng)的积雪，甚至连意大利(lì)游客的数量也符合这个(gè)周期的(de)规律(lǜ)。

所以，科学家们又在南半球建立了一个几乎相(xiāng)同的实验(yàn)室(shì)，这里(lǐ)的季(jì)节与之前(qián)的实验(yàn)室正好(hǎo)相(xiāng)反，而在(zài)这(zhè)里，地球穿过(guò)暗物质(zhì)流的运动(dòng)特征和(hé)第(dì)一个实验室(shì)是一样的。

因此，如果在这(zhè)里可(kě)以得到相(xiāng)同的(de)信号，就可以成为暗物质(zhì)所存在(zài)的非常有力的证据(jù)了(le)。但是由于(yú)这个实验室刚(gāng)刚(gāng)建(jiàn)成不久(jiǔ)，所以截至(zhì)目前还(hái)无法提供相应(yīng)的数据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射一台新的(de)望远镜，这台(tái)太空望(wàng)远(yuǎn)镜叫做“南希格(gé)雷斯罗曼(màn)”，它(tā)的主镜大小跟哈勃(bó)望远镜相同，但(dàn)它的宽(kuān)视场仪器提供的视野是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南(nán)希格雷斯罗曼太空(kōng)望(wàng)远镜其中(zhōng)一个关键的用途就是探(tàn)索(suǒ)暗(àn)物(wù)质背(bèi)后的奥秘，对于探测的(de)结果，我们只(zhǐ)能拭目以(yǐ)待了。费(fèi)米实验室粒子(zi)天(tiān)体物理(lǐ)中(zhōng)心(xīn)的科学家丹(dān)琥珀(pò)和贾森斯(sī)特芬研究发现(xiàn)，如果暗物质存在，它们(men)极有可能拥有另(lìng)一种神秘的效(xiào)应，这种暗物(wù)质(zhì)效应(yīng)，会(huì)支持宇宙当中生命的诞生(shēng)，或者(zhě)说是生(shēng)命进(jìn)化的一个重要(yào)因素。

如(rú)果这一理论得到进一步的(de)证实(shí)，那么(me)遍布宇宙(zhòu)当(dāng)中的暗(àn)物质会不会(huì)意味(wèi)着人类并不(bù)孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的(de)行星上，暗物质正在通过这样的效应创造生命(mìng)。当然(rán)，这(zhè)些推(tuī)论(lùn)的大前提是要(yào)先(xiān)找到暗物质存在(zài)的(de)实际证(zhèng)据。那么小伙伴(bàn)们，你(nǐ)们觉得暗物(wù)质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的(de)支持是我更新的动力！

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