宇宙是“人为制(zhì)造”的？为何(hé)会存在(zài)科学(xué)无法解释的“暗(àn)物质(zhì)”？暗物质又究竟是(shì)什么？人类(lèi)为了寻找(zhǎo)暗物质存(cún)在(zài)的(de)证据(jù)，科学家们在过(guò)去的(de)几十年当中进行了(le)超过(guò)50次的长期(qī)实验(yàn)，但(dàn)是却没有发现任何的(de)有效证(zhèng)据。除(chú)了一个地方，在1687年(nián)出版的自然哲学数学(xué)原理一书中，埃萨克牛顿发(fā)表了(le)万有引力定律，它揭示(shì)了(le)宇宙中天体(tǐ)运动的规律。往后的几百年来，当(dāng)天文学家(jiā)们发(fā)现某些(xiē)天体运行轨道出现(xiàn)异(yì)常，不(bù)符(fú)合万有引力定律(lǜ)的时候(hòu)，他们就会知道，周围一定有(yǒu)未知的(de)天体通过(guò)引力在摄动(dòng)它的(de)轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶(yé)就(jiù)通过天王(wáng)星(xīng)运行轨道(dào)的异常(cháng)，推算并且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发现(xiàn)都(dōu)是应用万有(yǒu)引力定律所取(qǔ)得(dé)重大天文成就的(de)例子。但(dàn)是(shì)这些发(fā)现都是在恒(héng)星系统的尺度当中，可(kě)当我们上升到星(xīng)系或者(zhě)是星团的尺度(dù)，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家弗里(lǐ)茨兹威基正在研(yán)究和测量后发星系团的质量。这是一个由数千个(gè)星系所组成的(de)巨大星系团，这(zhè)些星(xīng)系(xì)被(bèi)引力束缚(fù)在一起。测量(liàng)星系(xì)团的质量(liàng)一般会使用到两种方法，当两(liǎng)种方法结(jié)果一致(zhì)，就可以确定其质量的(de)范围。

第一种是获(huò)得其"光度学的质量"，需(xū)要的数(shù)据(jù)是测(cè)量各个(gè)星(xīng)系(xì)的光度。

第(dì)二种(zhǒng)是动力(lì)学质量的(de)计算，是利用光(guāng)谱红移测量星(xīng)系团(tuán)中(zhōng)的各(gè)个(gè)星系相(xiāng)对(duì)于星系团的运(yùn)动(dòng)速度(dù)。当测量结果出来之后，兹威基(jī)彻(chè)底懵(měng)了，“动(dòng)力学(xué)质量”竟然是“光(guāng)度学(xué)质量(liàng)”的400倍。这(zhè)意味(wèi)着，后发座星系团(tuán)有99%的(de)质(zhì)量消失了(le)，或者说(shuō)这99%的质量(liàng)并不以可见(jiàn)光的形式所存在，我们无法看到。最诡异的(de)是，在测量速度(dù)的(de)过程中，兹威基(jī)发(fā)现星(xīng)系团(tuán)中很多星系的速(sù)度比理(lǐ)论上(shàng)要快得多，按照牛顿(dùn)的运动学定律(lǜ)，仅靠这些可(kě)见(jiàn)星系的(de)质(zhì)量所(suǒ)产生的(de)引力(lì)是无法将它们束缚在星系团内的(de)，它(tā)们早(zǎo)就应该被(bèi)抛出星系团之外(wài)了(le)，除非有一种神秘的力(lì)量(liàng)在起(qǐ)作用，这种力量来源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提(tí)出了这样(yàng)部分不(bù)可见(jiàn)的暗(àn)质，它不发散光、吸光、反射(shè)光，但(dàn)是它们却占据着宇宙中绝大(dà)部(bù)分的质量(liàng)。只是当时的人们对(duì)这(zhè)样的一种说法不屑一顾。

直(zhí)到(dào)40年之后(hòu)，“暗物质(zhì)”这个词才再(zài)一次(cì)出现。天文(wén)学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座星系中的恒星运(yùn)动。理论上(shàng)来说，距离中心越远的(de)恒(héng)星在其轨道上的(de)运行速度(dù)就(jiù)会越慢。但是他们观测的结(jié)果(guǒ)却(què)让人感到(dào)不(bù)可思议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转速度几乎保(bǎo)持(chí)不变。可是根据牛(niú)顿的万有引力定(dìng)律，在(zài)星(xīng)系当中如(rú)果没有足够大的质量来吸(xī)引它们，这些外围(wéi)的恒星早就被(bèi)甩到宇宙当中了。基于这(zhè)种现象，科学家(jiā)们会使用(yòng)一种相(xiāng)对标准的(de)方法来解释暗物质(zhì)的存在(zài)，这(zhè)种(zhǒng)方法就是测量星系当中气(qì)体在X轴上距离(lí)星系中心(xīn)的距离，以(yǐ)及在Y轴上(shàng)气体的旋(xuán)转速度(dù)。如果(guǒ)出现异常的结(jié)果，就认为是由暗物质(zhì)的力量进入其(qí)中(zhōng)。

于是科学家(jiā)们通过射电望远镜测量了(le)距离星系(xì)中(zhōng)心更远距离的氢元素，发(fā)现它们(men)的旋转速度并不符合牛(niú)顿(dùn)的力(lì)学定律。我们的太阳系(xì)也不(bù)例外(wài)，太阳系(xì)位于银(yín)河(hé)系(xì)的(de)第三悬臂之上，距离银(yín)河系中心(xīn)2.6万光年，根据(jù)万有引(yǐn)力定律(lǜ)进行计(jì)算，太阳系的运行(xíng)速度应(yīng)该(gāi)是160千米(mǐ)/秒，但(dàn)实际上，太阳系(xì)正在以220千(qiān)米(mǐ)/秒的(de)速度围(wéi)绕(rào)银河系旋转，这个实际(jì)速度远远大于理论(lùn)速(sù)度，那么产生以(yǐ)上(shàng)这种向(xiàng)心加速度的原因(yīn)很可(kě)能(néng)就是存在着一种(zhǒng)我(wǒ)们(men)看不到的物(wù)质(zhì)，是这些暗物(wù)质(zhì)的引力效(xiào)应将星系(xì)聚集在了一起。

也是从这时(shí)开(kāi)始，越(yuè)来越多的研究人员开(kāi)始相信暗物(wù)质的存在(zài)。科学家根据星系外(wài)恒(héng)星轨道的速度(dù)，估算(suàn)在(zài)星系(xì)当中暗物质(zhì)的(de)质量占(zhàn)整个星系质(zhì)量的(de)85%。但是(shì)，暗物质并不是唯一可以解(jiě)释这个现象的原(yuán)因。在一项新的研究当中(zhōng)，科(kē)学家们(men)发现(xiàn)，几乎没有(yǒu)引力(lì)效应(yīng)的遥远恒星之间，也会出现速度上的微小差(chà)异。另外，天(tiān)文学家(jiā)还(hái)发(fā)现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离地球(qiú)大约2.5亿光年(nián)，大小(xiǎo)和银河系不多(duō)，但是星系当(dāng)中(zhōng)存(cún)在的恒(héng)星数量(liàng)却只(zhǐ)有银(yín)河(hé)系的千(qiān)分之一。

所以在理论上，该星系必须(xū)存在(zài)暗物质，否(fǒu)则就会分崩离析(xī)。但是科学家们使用最(zuì)先进(jìn)的望远镜对其进行了40个(gè)小时(shí)的详细测量之后，发现星系中的恒(héng)星运动是可以用正常的物质(zhì)和(hé)力学定(dìng)律来解释的。那么(me)又有人提出，也许该星系的暗(àn)物质，已经被附(fù)近的另一个大星(xīng)系(xì)剥(bō)离了。奇怪(guài)的是，它的附近没(méi)有任(rèn)何(hé)星系存在。造(zào)成这些现象(xiàng)的(de)除(chú)了暗(àn)物质的假说之外，另(lìng)一种可能就是人类对引力的理(lǐ)解(jiě)还不(bù)够(gòu)全面，引力很可能在不同尺(chǐ)度空间中的(de)工作方式是不同的(de)，这意(yì)味(wèi)着在(zài)行星(xīng)系(xì)尺度中的天体会(huì)沿着它们的(de)轨道(dào)，按照我(wǒ)们(men)所理解的(de)方式运动。但(dàn)是上升(shēng)到星(xīng)系和星(xīng)团(tuán)的尺度(dù)，引力之间的相(xiāng)互作用(yòng)则是不同的方式。对于(yú)在星系团之间(jiān)的(de)相互(hù)作用(yòng)，科学家还(hái)引入了外部场(chǎng)效应(yīng)的(de)概念，指的是在(zài)数百万光(guāng)年(nián)的规模上，巨(jù)大的质量之间会产(chǎn)生对(duì)彼(bǐ)此特殊的效果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德(dé)理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论(lùn)成(chéng)立，这意味着我们需要对现在的物理(lǐ)定律(lǜ)进行修正，这些发现(xiàn)也让很多人认(rèn)为暗物质假说理论就此终结(jié)。但(dàn)是在宇宙当中还有关(guān)于暗物质(zhì)存(cún)在(zài)的其他的理论证据，这些理论证(zhèng)据(jù)是(shì)蒙德理论(lùn)所没法解释的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离(lí)为(wèi)37亿(yì)光年的(de)子弹(dàn)星(xīng)系团，由两个碰撞(zhuàng)的星(xīng)系(xì)团所组成，类似这样的星团，它(tā)们大部分的(de)普通质量都在(zài)星系的气体当中。当星(xīng)团以1000万公里/小时(shí)发生碰撞(zhuàng)的时候，星际气体(tǐ)的相互作(zuò)用就会导致温(wēn)度的急剧升高，速(sù)度大幅(fú)降低。所以在理论上(shàng)，在碰(pèng)撞之后(hòu)，子(zi)弹(dàn)星系(xì)团大部分的质(zhì)量将位于所有这些气(qì)体所在新联会是事业编制吗 加入新联会很厉害吗的中间区域(yù)。那么我(wǒ)们通过什么来验证它的(de)质(zhì)量(liàng)区域到底是(shì)不(bù)是集中在中间(jiān)呢(ne)？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯(bó)太空望远镜传回了宇宙(zhòu)当中第(dì)一(yī)张全(quán)彩的高清照片，在照片中我们可(kě)以明显地看到很多星系似乎被拉伸(shēn)产生了巨大的形变。其实这些星系本身并不是(shì)真(zhēn)的被(bèi)扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而是这样极(jí)遥远的天体和我们地(dì)球上的(de)观测者之间。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这个超大质量的东西的引(yǐn)力，会使身后更(gèng)遥(yáo)远(yuǎn)星系的光都发生了扭曲。这个现象就(jiù)是(shì)引力透镜效应(yīng)。这(zhè)个(gè)巨(jù)大(dà)的天(tiān)体可能是超大(dà)质量的黑洞或者是暗物质。

所以当人们对子(zi)弹星系(xì)团观测的时候(hòu)，发(fā)现它(tā)的大质量区域并不是在(zài)中间，而(ér)是(shì)在(zài)两侧。所以最(zuì)好的解(jiě)释方(fāng)法就是当星团发生全部(bù)的(de)碰撞时(shí)，可被观测到的质量(liàng)气体被卡在(zài)了(le)中间，暗物(wù)质则直(zhí)接通过了这个区域，并(bìng)在两(liǎng)边形(xíng)成了引力(lì)透(tòu)镜。对子弹星系团(tuán)的引(yǐn)力透镜研究(jiū)也(yě)被认为是暗物质存(cún)在的迄今为止最好新联会是事业编制吗 加入新联会很厉害吗的理论(lùn)证(zhèng)据。

除此之(zhī)外，还有来自(zì)宇宙当(dāng)中最古老的光(guāng)。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万年之(zhī)后，可(kě)见光终(zhōng)于可(kě)以畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年(nián)之(zhī)后，这些光在宇宙空间背(bèi)景上留下(xià)了(le)各相同性的微波辐(fú)射。其中(zhōng)红色的部分表(biǎo)示温度较高的区域，蓝色(sè)则表示(shì)相对较冷的区域，但实(shí)际上它(tā)们之间的温(wēn)差只(zhǐ)有(yǒu)万分之(zhī)一。

科学家们通过对前景背景(jǐng)分离后的二值图像进行连通域(yù)提(tí)取和标记之后发现，如果宇宙当中没有(yǒu)暗物质(zhì)，图形看(kàn)起来不应该是这样的，而随着(zhe)暗物质的(de)增加(jiā)，一些峰值的幅度会减(jiǎn)小，才变得看起来“和(hé)谐”。为了匹配宇宙微波背景(jǐng)辐射的测(cè)量值，我(wǒ)们需(xū)要的暗物质大约(yuē)是普通物质的5倍。这个(gè)数字与解释星系当中恒星(xīng)运动所需要(yào)的暗物质比例是一致的。这(zhè)就意(yì)味着。

用了(le)一个(gè)简单的理(lǐ)论框架，就很好地解释了很多不同的观(guān)测结(jié)果。而暗物质的本质就是(shì)宇(yǔ)宙当中(zhōng)存在着某种(zhǒng)类型的粒子，它们不参与任何其他的电磁作(zuò)用(yòng)，只通过(guò)引(yǐn)力来相互作用(yòng)。所(suǒ)以如(rú)果能够找到(dào)这(zhè)种粒子的存在(zài)，就相当于找到了暗(àn)物质存在的(de)实际(jì)证(zhèng)据。这种粒子到底是什(shén)么？科学家们已经提出(chū)了(le)数十种的(de)假(jiǎ)想(xiǎng)目标，而要寻找这些(xiē)不同的目标粒子所(suǒ)需要(yào)的(de)实验方式也不相同。在过去的(de)几十年当中，人类为(wèi)了寻找这些看不见、摸不到(dào)，几乎不会与常规物(wù)质(zhì)相互作用的“暗物质”，科学(xué)家们已(yǐ)经进行了(le)超过50次的实验，却(què)没(méi)有任何实(shí)质性的发现，除了一个地(dì)方，意(yì)大利的格(gé)兰萨索山，隶(lì)属于阿尔卑斯山脉。

在(zài)山(shān)下1400米处的(de)地(dì)下矿井(jǐng)当中，藏(cáng)着地球上最大(dà)的地(dì)学实验室，这个实(shí)验室(shì)叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高的探测器，一直致(zhì)力于寻找暗物(wù)质粒(lì)子(zi)的周期性震荡。

自(zì)1997年以来，这里的科(kē)学(xué)家声称观(guān)测到了某(mǒu)种信(xìn)号。经过了20多年(nián)的数据(jù)收集，人们发现了一个有趣的事情。探测(cè)率会在每(měi)年的(de)6月份达到峰值，然后(hòu)在11月(yuè)降到最(zuì)低，而且在20年(nián)当中每(měi)年都是一样。一(yī)些科学家认(rèn)为这可能(néng)是人类发(fā)现暗物质的第一个(gè)直接证(zhèng)据。

但是(shì)为什么(me)暗(àn)物(wù)质会产生周(zhōu)期性的年度信(xìn)号呢(ne)？刚(gāng)才我们讲了太阳系正在以220公里(lǐ)/秒的速度(dù)围绕着银河系(xì)进行移动，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意味着我们(men)也在以这样(yàng)的(de)速度(dù)在穿越着(zhe)暗物质流，这个过程(chéng)中会(huì)产生相(xiāng)应的振荡，同时地球又以30公里(lǐ)/秒的速度(dù)围绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所(suǒ)以有(yǒu)半年的时间，地(dì)球围(wéi)绕(rào)太阳的方向(xiàng)与太阳(yáng)环绕银河(hé)系的(de)方(fāng)向(xiàng)是一致的，而另(lìng)外(wài)半(bàn)年(nián)则与(yǔ)之相反。

而在6月份的(de)时候，地球与太阳的(de)方(fāng)向正好达(dá)到完全一致，这是(shì)理论上地球(qiú)穿越暗物质流(liú)最快(kuài)的时段。而(ér)在11月份，又恰好(hǎo)达(dá)到(dào)了最慢(màn)值。尽管在实际的情(qíng)况(kuàng)中，太阳系相(xiāng)对银河系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影响这个理论(lùn)的有(yǒu)效(xiào)性。

因(yīn)此科学(xué)家(jiā)认为这可以用来解(jiě)释，研(yán)究(jiū)人员们所(suǒ)观测到的周(zhōu)期性信(xìn)号。当然(rán)也(yě)可能有(yǒu)其(qí)他的(de)情况(kuàng)，造成(chéng)这(zhè)种(zhǒng)年(nián)度周期(qī)信号(hào)的差异也可能是温(wēn)度、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高山上的积(jī)雪，甚至(zhì)连意大(dà)利游客(kè)的(de)数(shù)量也符合这个(gè)周期的规律。

所以(yǐ)，科(kē)学家们又在(zài)南半球(qiú)建立了一个几乎相同的实验室(shì)，这里的季节(jié)与之前的实验室正好相反，而在这(zhè)里，地球穿过暗物(wù)质流的运(yùn)动特(tè)征和第一个实验(yàn)室(shì)是一(yī)样(yàng)的。

因此(cǐ)，如果在这里可以得到相(xiāng)同(tóng)的信(xìn)号，就(jiù)可以(yǐ)成为暗物质所存在的非常有力的证(zhèng)据了。但是由于这个实(shí)验室刚刚建成不久，所以截至目前还(hái)无(wú)法提供相应的(de)数据支持。另外(wài)，在2025年(nián)，NASA将(jiāng)会发射(shè)一台新的望远(yuǎn)镜，这(zhè)台太空望远镜叫做“南希格雷(léi)斯罗(luó)曼”，它的(de)主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的(de)宽视(shì)场仪器提供的视野(yě)是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗(luó)曼(màn)太空(kōng)望远镜其(qí)中一个关(guān)键的用途就是探索暗物质背后的奥秘(mì)，对于探测的结果，我们只(zhǐ)能拭目以(yǐ)待了。费米实验室(shì)粒子天(tiān)体物理中心的科学家丹琥珀和(hé)贾森(sēn)斯(sī)特(tè)芬研究(jiū)发现，如果暗物质存在，它们极(jí)有可(kě)能拥有另一种神(shén)秘的效应，这种暗物质(zhì)效应(yīng)，会支持宇宙当中生命(mìng)的诞生，或者说(shuō)是(shì)生命进化的一个重要因素。

如果这一理论得到进一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物(wù)质会不会意味着人类(lèi)并(bìng)不孤单呢？或许(xǔ)在(zài)宇(yǔ)宙当中(zhōng)某(mǒu)个(gè)角落的行(xíng)星上，暗物质正在通过这样的效应(yīng)创(chuàng)造生命。当(dāng)然，这些推论(lùn)的大前(qián)提是要先找到暗物质存在(zài)的(de)实际证据。那么(me)小伙伴(bàn)们，你们觉得(dé)暗物质到底存不存在呢？喜欢(huān)请(qǐng)点赞，你的支持是我更新的动力！

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