宇宙(zhòu)是(shì)“人为制(zhì)造”的？为何会存在科学无法解释(shì)的“暗物质”？暗(àn)物质又究竟(jìng)是什么？人(rén)类(lèi)为了寻找暗物质存在的证据，科学家(jiā)们在(zài)过去的几十年当中进行了(le)超过50次的长期实(shí)验，但是却没(méi)有(yǒu)发现任何的有(yǒu)效证据。除(chú)了一个地(dì)方，在1687年出版的自(zì)然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿(dùn)发表了万有引力定律，它揭示了宇宙中天体运(yùn)动(dòng)的规律。往后的几百年来，当天(tiān)文学家们发现某些(xiē)天体运行(xíng)轨道出现(xiàn)异常，不符(fú)合万有引力(lì)定律的时候，他们就会知(zhī)道，周(zhōu)围一定有未知的天体通过引力在(zài)摄(shè)动它的轨道。比如(rú)在(zài)1846年，奥本勒维耶就通过天王星(xīng)运行(xíng)轨道的(de)异常(cháng)，推算并且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗(huì)星、冥王(wáng)星的发现都是(shì)应用万有引力定律所取得重大天文成就(jiù)的(de)例子。但是这些发(fā)现都是在恒星系统(tǒng)的尺度(dù)当中(zhōng)，可当我们上升(shēng)到(dào)星系(xì)或者是(shì)星团的(de)尺度，事(shì)情就(jiù)开始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威(wēi)基正在研究和测量后发星系团(tuán)的(de)质量。这是一个由数千个星系所组成(chéng)的巨大星(xīng)系团，这些星(xīng)系被引力束缚在一起。测量星系团(tuán)的质量一般会使用到两种方法(fǎ)，当两种方(fāng)法结果一致(zhì)，就可以确定其质(zhì)量的范围。

第一种是获得其"光(guāng)度学的质量"，需要的数据是(shì)测量各(gè)个星系(xì)的(de)光(guāng)度。

第二种是动力学质量(liàng)的(de)计算，是利用光谱红移测量(liàng)星系团中的(de)各个星系相对(duì)于星系团的运(yùn)动速度。当(dāng)测量结果出来之后，兹威基彻(chè)底(dǐ)懵(měng)了，“动力学质量”竟然是(shì)“光(guāng)度学质(zhì)量”的400倍。这意(yì)味着，后发座星系团有99%的(de)质量消失了，或者说这(zhè)99%的质(zhì)量并不以可见光的形式所存在(zài)，我(wǒ)们无法看到(dào)。最诡异的是(shì)，在测量(liàng)速(sù)度的过程中，兹威基发现星系(xì)团中很(hěn)多星系的速(sù)度比理论上要快得多，按照牛(niú)顿的(de)运动学定(dìng)律，仅靠(kào)这些可见星系的质量所产生的(de)引力是(shì)无法将(jiāng)它们束缚(fù)在星(xīng)系团内的，它们早(zǎo)就应(yīng)该(gāi)被抛出星系团之外了，除非有一种神秘(mì)的(de)力(lì)量在(zài)起作(zuò)用，这种力量来源于某(mǒu)种隐形的(de)物质。

据(jù)此，兹维基提出了这样(yàng)部分不可(kě)见(jiàn)的暗质，它不发散光、吸光、反射光(guāng)，但是它(tā)们(men)却(què)占据着宇(yǔ)宙中绝(jué)大部分(fēn)的质量。只是当(dāng)时的人们对(duì)这样的一种(zhǒng)说法不屑一顾。

直到40年(nián)之(zhī)后，“暗物(wù)质”这个词才再(zài)一次出现。天文学家维(wéi)拉鲁宾(bīn)和肯特福特(tè)在观测仙女座星系中(zhōng)的恒星(xīng)运动。理论上来说，距离中心(xīn)越远的恒星在其轨道(dào)上(shàng)的运行速度就会(huì)越慢。但(dàn)是他们观测的结(jié)果却让(ràng)人感到不可思议。

随着与中心距(jù)离的增加(jiā)，恒星的(de)旋转速(sù)度(dù)几乎保持(chí)不变(biàn)。可是根(gēn)据(jù)牛顿的万有引(yǐn)力定律，在星系当中如果没有足够大的(de)质量(liàng)来吸(xī)引它们，这些外围的(de)恒星(xīng)早就(jiù)被甩(shuǎi)到(dào)宇宙当中(zhōng)了。基于这种现象，科学家们(men)会使(shǐ)用一种相(xiāng)对(duì)标准(zhǔn)的方法来解释(shì)暗物质的(de)存在，这(zhè)种(zhǒng)方法就(jiù)是(shì)测量星系当中气体(tǐ)在X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴(zhóu)上气(qì)体的旋转速度(dù)。如果出现异常的结果，就认为是由暗物质(zhì)的力量进入其中。

于是科学家们(men)通过(guò)射电望远(yuǎn)镜测量(liàng)了距离(lí)星系(xì)中心(xīn)更远距(jù)离的氢元素，发现它(tā)们(men)的旋转(zhuǎn)速度(dù)并不符合(hé)牛(niú)顿的(de)力学定律。我们(men)的(de)太(tài)阳系也不例外，太阳系位于银河系的第(dì)三悬臂之上(shàng)，距离银河(hé)系中心2.6万光(guāng)年，根(gēn)据万(wàn)有(yǒu)引力定律(lǜ)进(jìn)行计算，太(tài)阳(yáng)系的运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以(yǐ)220千(qiān)米/秒的(de)速度围(wéi)绕银河系旋(xuán)转，这个实际速度远远大于理论速度，那(nà)么产(chǎn)生(shēng)以上这种(zhǒng)向心加速度(dù)的原(yuán)因(yīn)很(hěn)可能就是存在着一(yī)种我们看不到的(de)物质，是这(zhè)些(xiē)暗(àn)物质的(de)引力效应将星系聚集在了一起。

也是从这时开始(shǐ)，越来越多的研究人员(yuán)开始相信(xìn)暗物质的存在。科学(xué)家(jiā)根据星系外恒(héng)星(xīng)轨道(dào)的速度，估算在(zài)星系当(dāng)中暗(àn)物质的质(zhì)量占整个分号的用法有哪些词语，分号的用法及作用举例星系质(zhì)量的(de)85%。但是，暗物质(zhì)并(bìng)不(bù)是唯一可以解(jiě)释这(zhè)个(gè)现(xiàn)象的原因。在一项新的研(yán)究(jiū)当中，科学家们(men)发现，几乎(hū)没(méi)有引力效应的(de)遥(yáo)远恒星之间，也会出现速度上的(de)微小差异。另外，天文学家(jiā)还发现了一(yī)个反常的(de)星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离地球(qiú)大(dà)约(yuē)2.5亿光年，大小和(hé)银河系(xì)不多，但(dàn)是星系当中存在的恒星数量却(què)只有银河系(xì)的千分之一。

所(suǒ)以在理(lǐ)论上(shàng)，该(gāi)星系必须存在暗物质，否(fǒu)则就会分崩(bēng)离析。但是(shì)科学(xué)家们使(shǐ)用最先进的望远镜对其进行了40个小时的详细测量之后，发现星系中的恒(héng)星(xīng)运动是可(kě)以(yǐ)用(yòng)正常(cháng)的物质和力学定律来解释(shì)的。那么(me)又有人提(tí)出，也许该(gāi)星(xīng)系的暗(àn)物质，已经被附近的(de)另一个大星系剥离(lí)了。奇怪的是，它(tā)的(de)附近没有任何(hé)星系存在(zài)。造成这些现(xiàn)象的(de)除了暗物质(zhì)的假说之外，另一种(zhǒng)可能就是人类对引力的理解(jiě)还不够全(quán)面，引力(lì)很可(kě)能在不同尺度空间中的工作方式是不同的，这意味着(zhe)在行星系尺度(dù)中(zhōng)的天体(tǐ)会沿着它们的轨道，按照我们所理解的方式(shì)运(yùn)动。但是(shì)上升(shēng)到星系和星团(tuán)的(de)尺(chǐ)度(dù)，引力之间的相互作用则是不(bù)同的方(fāng)式。对于在(zài)星系团之间的相互(hù)作用，科学家还引入了(le)外(wài)部场效应(yīng)的概念，指的是在数(shù)百万光年(nián)的规模上，巨大(dà)的质量之间会(huì)产生对彼此特殊的效果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要对现在的物(wù)理定律进(jìn)行修正，这些发现也让很(hěn)多人(rén)认为暗物质假说(shuō)理论就此(cǐ)终结。但是(shì)在宇宙当中还有关(guān)于暗物质存在(zài)的其他的理论证据(jù)，这些理论证(zhèng)据是(shì)蒙德理论(lùn)所没法(fǎ)解释的(de)“引力(lì)透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年的子弹星系(xì)团，由(yóu)两(liǎng)个碰(pèng)撞(zhuàng)的(de)星系团所组(zǔ)成(chéng)，类似这(zhè)样的星团(tuán)，它们大(dà)部分(fēn)的普通(tōng)质量都在星系的气体当中。当(dāng)星团(tuán)以(yǐ)1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞的时(shí)候(hòu)，星际气体的(de)相(xiāng)互作用就会导致温度的急剧升(shēng)高(gāo)，速度大幅降(jiàng)低。所以(yǐ)在理论(lùn)上，在碰撞(zhuàng)之后(hòu)，子弹星系团大部(bù)分的质量将(jiāng)位于所有这些气体所(suǒ)在的(de)中间区域。那(nà)么我们(men)通(tōng)过什么来验(yàn)证它的(de)质量区域到(dào)底是不(bù)是集中在中间(jiān)呢？前(qián)不久(jiǔ)，詹姆斯韦(wéi)伯太空(kōng)望远镜传回了宇宙当(dāng)中(zhōng)第(dì)一张全彩的高清(qīng)照片(piàn)，在照片中我们可以明显(xiǎn)地看到很(hěn)多(duō)星系似乎被拉伸产(chǎn)生了(le)巨大的形变。其(qí)实(shí)这些(xiē)星系本(běn)身并不是真(zhēn)的被扭曲了，也(yě)不是(shì)韦伯望远镜(jìng)出了什(shén)么问题(tí)，而是这样极(jí)遥远(yuǎn)的天(tiān)体和我(wǒ)们(men)地球上的观(guān)测者之间。被一个质量(liàng)超级巨大的天体遮挡，这个超大质量的东(dōng)西的引力，会使身后更遥远(yuǎn)星系的光都发生了扭曲(qū)。这个现象(xiàng)就(jiù)是(shì)引力透镜效应(yīng)。这个巨大的天体可能(néng)是(shì)超大质量的黑洞或者是暗物质。

所(suǒ)以当人们对子弹星系团观测的时候，发现(xiàn)它(tā)的大质量区域并不是(shì)在中间，而是在两(liǎng)侧。所以最(zuì)好的解释方法就是(shì)当星团发(fā)生全部的碰撞时，可被(bèi)观测到的质量气(qì)体(tǐ)被(bèi)卡在了中间(jiān)，暗物质则(zé)直(zhí)接(jiē)通过了(le)这个(gè)区域，并在(zài)两边形(xíng)成了引力透镜(jìng)。对子(zi)弹星(xīng)系团的(de)引力透镜研究也被认为是暗物质(zhì)存在的(de)迄今为(wèi)止最好的理论(lùn)证据。

除(chú)此之外，还有来自宇宙当中最古老的光(guāng)。从宇(yǔ)宙大(dà)爆炸(zhà)开始，38万年之后，可见光终于(yú)可(kě)以畅通无阻地穿越在(zài)宇宙当中(zhōng)了。经过了130多亿年(nián)之后，这些(xiē)光在宇宙空(kōng)间背景(jǐng)上(shàng)留(liú)下了各相同性的(de)微(wēi)波(bō)辐射。其(qí)中红色的部分表示温(wēn)度较高的(de)区域(yù)，蓝色则表示相对较冷的区(qū)域(yù)，但实际(jì)上它(tā)们之间的温差只有(yǒu)万分之一。

科学家们通过对前景背景分离后的二值图像进行连通域提取和标记之(zhī)后发(fā)现，如果宇宙当中(zhōng)没有暗物质(zhì)，图(tú)形看起来不应(yīng)该是这样的(de)，而随着暗(àn)物质(zhì)的增加，一些峰(fēng)值的幅(fú)度会(huì)减小，才(cái)变(biàn)得看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配(pèi)宇宙微(wēi)波背景辐射的(de)测量值(zhí)，我们需要的暗(àn)物质大(dà)约(yuē)是普通(tōng)物质的5倍。这个数(shù)字与解释(shì)星(xīng)系(xì)当中恒星运动所需要的(de)暗物(wù)质(zhì)比(bǐ)例是一致(zhì)的。这就意味(wèi)着。

用了一(yī)个简单的(de)理论框架，就很好地解释了很多不(bù)同的(de)观(guān)测结果。而暗物(wù)质的本质就是宇宙(zhòu)当中存在着某种类型的粒子，它(tā)们不参与(yǔ)任何其他的(de)电磁(cí)作(zuò)用，只(zhǐ)通过引(yǐn)力(lì)来(lái)相(xiāng)互作用。所以如果(guǒ)能够找到这种粒子的(de)存(cún)在，就(jiù)相当于找到了暗物质(zhì)存在(zài)的实际证据(jù)。这种粒子(zi)到底是(shì)什么(me)？科学家们已经提(tí)出(chū)了数十(shí)种(zhǒng)的(de)假想目标(biāo)，而要寻找这些不同(tóng)的目标粒子所(suǒ)需要的实验方式也(yě)不相同(tóng)。在(zài)过去的几十年当中，人类为(wèi)了寻找(zhǎo)这些看不见、摸不到(dào)，几乎不会与常规物质相互(hù)作用的“暗物质”，科(kē)学家们已经进行(xíng)了超过50次的(de)实(shí)验(yàn)，却没有任何实(shí)质性的(de)发现，除了(le)一(yī)个(gè)地方，意大利的格(gé)兰萨索山，隶(lì)属于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处的地(dì)下矿井当中，藏着地球上最大的(de)地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一(yī)个(gè)三层楼高的探测器(qì)，一直(zhí)致力(lì)于寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年(nián)以来，这里的科学(xué)家(jiā)声(shēng)称(chēng)观测(cè)到了某种(zhǒng)信号。经过了20多年的(de)数据收集，人们发现了(le)一个有趣的事(shì)情。探(tàn)测(cè)率会在每(měi)年的6月份达(dá)到峰值(zhí)，然后在11月降到最低，而且在20年(nián)当中每年都是一样。一些科学家认(rèn)为这可能(néng)是人类发现暗物质(zhì)的第一(yī)个(gè)直接证据。

但(dàn)是为(wèi)什(shén)么(me)暗(àn)物质会产生周期性的年度(dù)信(xìn)号(hào)呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公(gōng)里/秒的(de)速度围(wéi)绕着银河系(xì)进(jìn)行(xíng)移动，那么如果暗物质存在宇宙当(dāng)中，这意(yì)味着我们也在以这样的(de)速度在穿越着暗物质(zhì)流，这个过程中会产生(shēng)相应(yīng)的振荡，同时(shí)地球又以30公(gōng)里/秒的速度围(wéi)绕太阳进(jìn)行旋转(zhuǎn)。所(suǒ)以有半(bàn)年的时间(jiān)，地球围(wéi)绕(rào)太(tài)阳(yáng)的(de)方向与太阳环绕银(yín)河系(xì)的方向是一(yī)致的，而另外(wài)半(bàn)年则(zé)与之相反。

而在6月份(fèn)的时候，地球与太(tài)阳的方向(xiàng)正好达到完全一致(zhì)，这(zhè)是理论上(shàng)地(dì)球穿越暗(àn)物质流最快的时段。而在11月份(fèn)，又恰好达到了(le)最慢值。尽管在(zài)实(shí)际的情(qíng)况中(zhōng)，太(tài)阳系相(xiāng)对银(yín)河系的平面呈现了60度(dù)的倾斜，但(dàn)是这并不影响这个理(lǐ)论的(de)有效性。

因此科(kē)学家(jiā)认为这(zhè)可以用来解(jiě)释，研(yán)究(jiū)人员(yuán)们所观测(cè)到的周(zhōu)期性信号(hào)。当(dāng)然也可能有其他的(de)情况，造成这种年(nián)度周期(qī)信(xìn)号(hào)的差异(yì)也可能是温(wēn)度(dù)、湿度、土壤(rǎng)中的(de)水分、高(gāo)山上的积(jī)雪，甚(shèn)至连意大利游客的数(shù)量也符合这个周期的规律。

所(suǒ)以，科学家们又在南半球分号的用法有哪些词语，分号的用法及作用举例建立了(le)一个几乎相同的(de)实验室(shì)，这里的季(jì)节与之(zhī)前(qián)的实验室正好相(xiāng)反，而(ér)在这里，地(dì)球(qiú)穿过暗(àn)物质流的运动(dòng)特征和第一个实(shí)验(yàn)室是一样的。

因此，如果在这里可以得到相(xiāng)同(tóng)的信号(hào)，就可以(yǐ)成为(wèi)暗(àn)物质(zhì)所(suǒ)存在的非常有力的(de)证据了。但是由于这个实验室刚刚建(jiàn)成不(bù)久，所以(yǐ)截(jié)至目前还无法提供相应的(de)数据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的望远镜，这台太(tài)空望(wàng)远镜叫(jiào)做(zuò)“南(nán)希格雷斯罗(luó)曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望远镜相同，但(dàn)它的宽(kuān)视场仪器(qì)提供的视野(yě)是哈(hā)勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其(qí)中一个关键的用(yòng)途就是探索暗物质(zhì)背后的奥秘(mì)，对于探测(cè)的结果，我们只能(néng)拭目以待了。费米实验室粒子天体物理中心(xīn)的科学家丹(dān)琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究发现，如(rú)果(guǒ)暗物质(zhì)存(cún)在，它们极有可能拥(yōng)有另一种神秘的效应，这种暗物质效(xiào)应，会支持宇宙(zhòu)当中生命(mìng)的(de)诞生，或者说是(shì)生命进(jìn)化的(de)一个重要(yào)因素。

如果(guǒ)这一理论(lùn)得(dé)到(dào)进一(yī)步的(de)证实，那么遍(biàn)布(bù)宇宙(zhòu)当中的暗(àn)物质(zhì)会(huì)不会(huì)意(yì)味(wèi)着(zhe)人类(lèi)并(bìng)不孤(gū)单呢？或许在宇宙当中(zhōng)某(mǒu)个角落的行星(xīng)上，暗物质正在通过(guò)这样的效应(yīng)创造(zào)生命(mìng)。当然，这些(xiē)推论(lùn)的(de)大前提是要先找(zhǎo)到暗物质存在(zài)的实(shí)际(jì)证据(jù)。那么(me)小伙(huǒ)伴(bàn)们，你(nǐ)们(men)觉得暗物质到底存(cún)不存在呢？喜欢请点赞(zàn)，你的(de)支持是(shì)我更新的动(dòng)力(lì)！

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