宇宙是“人为制造”的？为何(hé)会存在科(kē)学(xué)无法解释的“暗物质”？暗物(wù)质又(yòu)究竟是什么？人(rén)类为了寻找暗(àn)物(wù)质存在的证据，科学(xué)家们(men)在(zài)过去的(de)几十年(nián)当中进行了超过50次的长期实验，但是却没有(yǒu)发现(xiàn)任何(hé)的(de)有效(xiào)证据。除了一个(gè)地方，在1687年(nián)出版的(de)自(zì)然哲(zhé)学数学(xué)原(yuán)理一书中，埃(āi)萨克牛顿发表(biǎo)了万有引力(lì)定律，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往(wǎng)后的几百年来(lái)，当天文学(xué)家们发现某些(xiē)天体运行(xíng)轨道出(chū)现异常，不符(fú)合万有(yǒu)引力定律的时候，他们就会(huì)知(zhī)道，周围一定有(yǒu)未知的天体(tǐ)通(tōng)过引力在摄动它的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通过天王星运行轨道的异常，推算并且(qiě)发现了(le)海(hǎi)王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现(xiàn)都是应(yīng)用(yòng)万有引力定(dìng)律所取得重大天文成(chéng)就的例子。但是这(zhè)些(xiē)发现都是在恒(héng)星系统的(de)尺度当中，可当(dāng)我(wǒ)们(men)上升(shēng)到星系或者是星团的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物(wù)理(lǐ)学家弗里(lǐ)茨(cí)兹威基(jī)正在(zài)研究和(hé)测(cè)量后(hòu)发(fā)星系团的质量。这是(shì)一个由(yóu)数(shù)千个(gè)星系所组成的巨大星系团，这些星系被(bèi)引力束缚在一(yī)起。测量星系团的质量一般会使用(yòng)到两种方法(fǎ)，当两种方法结果(guǒ)一(yī)致(zhì)，就可以(yǐ)确定其质量的范围(wéi)。

第一种(zhǒng)是获(huò)得其"光(guāng)度学的质(zhì)量"，需要的(de)数据是测量各个星系(xì)的光度。

第二种是(shì)动力(lì)学质量的(de)计算(suàn)，是利用光谱红移测(cè)量星(xīng)系(xì)团(tuán)中的各个星(xīng)系相对于星系团的(de)运动(dòng)速度。当测量结果出来(lái)之后，兹威基彻(chè)底(dǐ)懵了，“动力学质量(liàng)”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质(zhì)量消失了(le)，或者说这99%的(de)质量并不以(yǐ)可见(jiàn)光(guāng)的形式所存在，我们无法看到(dào)。最诡异(yì)的是，在(zài)测量速度的过程中，兹威基发现星(xīng)系团中(zhōng)很多星系的速(sù)度比理论上要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星(xīng)系的质量(liàng)所产(chǎn)生(shēng)的(de)引力是无法将它(tā)们束(shù)缚在星系(xì)团内(nèi)的，它们(men)早就应该被抛出星系团之外了，除(chú)非(fēi)有一种神(shén)秘的力量在(zài)起作用(yòng)，这种力量来源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提出了这(zhè)样部(bù)分不可见的暗质，它不发散光、吸光、反(fǎn)射光，但是它们(men)却(què)占据着宇(yǔ)宙中绝(jué)大部分的质量。只是(shì)当时的(de)人们对这样的一种(zhǒng)说法不屑一顾(gù)。

直到40年之(zhī)后，“暗(àn)物质”这个词(cí)才再(zài)一(yī)次出现。天(tiān)文学家维拉鲁(lǔ)宾(bīn)和肯(kěn)特福(fú)特(tè)在(zài)观测仙女(nǚ)座星(xīng)系中的(de)恒星运动(dòng)。理论(lùn)上来说，距离中(zhōng)心越远的恒星在其轨道上的运行速度就(jiù)会(huì)越慢(màn)。但是他们(men)观测的结果却(què)让人感到不可思议。

随(suí)着与中(zhōng)心距(jù)离的增加，恒星(xīng)的旋(xuán)转(zhuǎn)速度几乎(hū)保持(chí)不变。可(kě)是根据牛顿的万有引力定律，在(zài)星系当中(zhōng)如果没(méi)有足(zú)够大的质(zhì)量(liàng)来(lái)吸(xī)引它们，这(zhè)些外围的(de)恒(héng)星早就被甩到宇宙当中了。基于这(zhè)种(zhǒng)现象，科学家们会使用一(yī)种(zhǒng)相对标(biāo)准的方(fāng)法来解(jiě)释暗(àn)物质(zhì)的存在，这种方(fāng)法就是测量星系当中气体(tǐ)在(zài)X轴(zhóu)上距离星系中心的(de)距离，以及在Y轴上气体的旋(xuán)转速度(dù)。如果出现异(yì)常的(de)结果，就认为是由暗(àn)物质的力量(liàng)进入其中。

于是科学家们通过射电望远镜测量了距(jù)离星系中心更远(yuǎn)距离的氢元(yuán)素，发现它们(men)的旋转速度并不(bù)符(fú)合牛蒂佳婷属于什么档次，蒂佳婷面膜怎么样顿的力(lì)学定律。我(wǒ)们的太阳系也不(bù)例外(wài)，太阳(yáng)系位于银河系的第三悬臂之上，距离(lí)银河系(xì)中心2.6万光年，根据万有引(yǐn)力定律进行计算，太阳(yáng)系的运行(xíng)速度应该(gāi)是160千米/秒(miǎo)，但实际上(shàng)，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这个实际速度远远大(dà)于理论速(sù)度(dù)，那么(me)产(chǎn)生以上这(zhè)种向(xiàng)心加速(sù)度的原(yuán)因(yīn)很可能(néng)就是存在(zài)着(zhe)一(yī)种我们(men)看不(bù)到的物质，是这些(xiē)暗物(wù)质的引力效应将星系聚(jù)集在了(le)一(yī)起(qǐ)。

也是从(cóng)这时开始，越来越多的研究人员(yuán)开始(shǐ)相信暗物(wù)质的(de)存(cún)在。科学家根据星系外恒星轨道的速度(dù)，估算在星系当中(zhōng)暗物质的质量占整个星系(xì)质量的85%。但是，暗物质并不是唯一(yī)可以解(jiě)释这个现象的原(yuán)因。在一项新的研(yán)究当中，科(kē)学家们发(fā)现(xiàn)，几乎没有引(yǐn)力效应的遥远恒星之间，也会出现速度(dù)上的微小差异(yì)。另(lìng)外，天文学家还发现(xiàn)了一个反常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星(xīng)系(xì)距离地球大约2.5亿光(guāng)年，大小和银河系(xì)不多，但是星系当中存在的恒星数(shù)量(liàng)却只(zhǐ)有(yǒu)银河系的(de)千分(fēn)之一。

所以在(zài)理(lǐ)论上(shàng)，该(gāi)星系必须存在暗物质，否则就(jiù)会(huì)分崩离析。但(dàn)是科学家们使用最先(xiān)进的望远镜(jìng)对其(qí)进行了40个(gè)小时的详(xiáng)细测量之后，发现星系中的(de)恒星运动是可以用正常的物质和力学定律来解(jiě)释的。那么又有人提出，也许该(gāi)星系(xì)的暗物质，已经被附近的(de)另(lìng)一个大星(xīng)系(xì)剥(bō)离了(le)。奇怪的是，它(tā)的附近没有任何星系存在。造成这些现象的除了暗物质的假说之外，另一(yī)种可能就(jiù)是人类(lèi)对引(yǐn)力的理解还不够全面，引力(lì)很可能在(zài)不同尺度空间中的(de)工作方(fāng)式是不同(tóng)的，这意味着(zhe)在行(xíng)星系尺度中的天体(tǐ)会沿着它们的轨道，按照我们所理解的(de)方(fāng)式运动。但是上升到星系和星团的(de)尺度(dù)，引(yǐn)力之间的相(xiāng)互(hù)作用则是不同的(de)方式。对(duì)于(yú)在星系(xì)团之间的相互(hù)作用，科(kē)学家还(hái)引入了外部场效应的概念，指的是在数百万光年的规模(mó)上，巨大(dà)的质(zhì)量之(zhī)间会(huì)产生对彼(bǐ)此特殊的效(xiào)果，这个理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果(guǒ)MOND蒙德理论成(chéng)立，这(zhè)意味着我们需要对现在(zài)的(de)物理定律进行修正(zhèng)，这些发现也让很(hěn)多人(rén)认(rèn)为暗(àn)物(wù)质(zhì)假说理(lǐ)论就此终结。但是在宇宙当中(zhōng)还有关(guān)于暗物质存(cún)在的其他的理论证据(jù)，这些理(lǐ)论证据是蒙德(dé)理论(lùn)所没法解(jiě)释的“引(yǐn)力(lì)透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星(xīng)系团(tuán)，由两(liǎng)个碰(pèng)撞的星系(xì)团所组成(chéng)，类(lèi)似这样的星团，它们大部分的普(pǔ)通质量(liàng)都(dōu)在星系的气(qì)体当中。当星团以1000万公(gōng)里/小(xiǎo)时(shí)发生碰撞的时(shí)候，星际气体的相互作用(yòng)就会导致(zhì)温度的(de)急剧升(shēng)高，速度(dù)大幅降低。所以在理论上(shàng)，在(zài)碰(pèng)撞之后(hòu)，子弹星(xīng)系团大部(bù)分的(de)质(zhì)量将位于所(suǒ)有这些气体所在(zài)的中(zhōng)间区域。那么我(wǒ)们通过什么来验证它(tā)的质量区域到底是不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯(bó)太空(kōng)望远镜传(chuán)回了宇宙(zhòu)当中第一张全彩(cǎi)的高(gāo)清(qīng)照片(piàn)，在照片中我们(men)可(kě)以明(míng)显地看到很多星系似乎被(bèi)拉伸(shēn)产生了巨大的形(xíng)变。其(qí)实这些星(xīng)系本(běn)身并不是真的被扭曲了(le)，也不是韦(wéi)伯望(wàng)远镜出(chū)了什么问(wèn)题，而是这样极遥远(yuǎn)的(de)天体(tǐ)和我们(men)地球上的观测(cè)者之间。被一个质量(liàng)超级巨大的天体遮挡，这个超(chāo)大质量的(de)东西的引(yǐn)力(lì)，会使身后更遥(yáo)远星系的(de)光(guāng)都(dōu)发(fā)生(shēng)了扭曲。这个(gè)现象就是引力透镜效应。这个巨(jù)大(dà)的天体可能是超大质量的黑洞(dòng)或者是(shì)暗物质。

所以当人们对子(zi)弹(dàn)星(xīng)系团观测的时候，发(fā)现它的大质量区域并不是(shì)在(zài)中(zhōng)间(jiān)，而是在两侧。所以(yǐ)最好的(de)解释方法就是当星团发(fā)生全部的碰撞时，可被观(guān)测到的(de)质量(liàng)气体被卡(kǎ)在(zài)了中(zhōng)间，暗物质则直接(jiē)通过(guò)了这个区域(yù)，并在两边形成了引力透镜(jìng)。对子弹(dàn)星系团的引力透(tòu)镜研究(jiū)也被认为是(shì)暗(àn)物质存在的迄(qì)今为止最(zuì)好的理论(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(nián)之后，可见光终于可以畅(chàng)通无阻地穿越在宇(yǔ)宙当中了。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景上留(liú)下(xià)了各相同性的(de)微波(bō)辐射。其中(zhōng)红色的部分表示温蒂佳婷属于什么档次，蒂佳婷面膜怎么样度(dù)较高的(de)区(qū)域(yù)，蓝(lán)色则表示相(xiāng)对较冷的区域，但实际上它(tā)们之间(jiān)的温(wēn)差(chà)只有万分之一。

科学家(jiā)们通(tōng)过(guò)对前(qián)景背景分(fēn)离后(hòu)的二(èr)值图像进行(xíng)连通(tōng)域(yù)提取和标记之后发现，如果(guǒ)宇宙当(dāng)中没有暗物质，图形看(kàn)起来(lái)不(bù)应该是这(zhè)样的(de)，而随着暗物(wù)质的增加，一些峰(fēng)值的幅度会减小，才(cái)变得看(kàn)起来“和谐”。为(wèi)了(le)匹配宇宙微波背景(jǐng)辐射的测量值，我们需要(yào)的暗物质大约是普通物质的5倍。这个数字与解释(shì)星系当中恒星运动所需要(yào)的(de)暗物质比例是一致(zhì)的。这就意(yì)味着(zhe)。

用(yòng)了(le)一个简(jiǎn)单的理论框(kuāng)架(jià)，就(jiù)很好地解释了很多不同(tóng)的观测结果(guǒ)。而暗物质(zhì)的本质(zhì)就是宇宙当中存在着(zhe)某种类(lèi)型的粒子，它们不参与任何(hé)其他的电(diàn)磁(cí)作用(yòng)，只通过引力来相互作用。所(suǒ)以如(rú)果能(néng)够找到(dào)这种粒子的存在，就相当于找(zhǎo)到了暗物质存在的(de)实际证(zhèng)据。这种(zhǒng)粒(lì)子到底是什么？科学家们已经(jīng)提出了数十种的假想目标，而要寻找这些不同的目标粒子所需要的实验方式也不(bù)相同。在过去(qù)的几十年当中，人(rén)类(lèi)为了寻找这些(xiē)看(kàn)不见、摸(mō)不到，几乎不会与常规物质相(xiāng)互(hù)作用的“暗物质”，科(kē)学家们已经进行了超(chāo)过50次的(de)实(shí)验，却没有任何(hé)实(shí)质性的发现，除了一(yī)个地方，意大利的格兰萨索山(shān)，隶属于阿尔卑斯山脉。

在(zài)山(shān)下1400米处的(de)地下矿井(jǐng)当中(zhōng)，藏(cáng)着(zhe)地球上最大(dà)的地(dì)学(xué)实验室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼高的(de)探测器，一直致力于寻找暗物质粒(lì)子(zi)的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观(guān)测到了某种信号。经过了20多年的数(shù)据收集，人们发现了一个有趣(qù)的(de)事情。探(tàn)测率会在每年的6月份达到峰值，然(rán)后在11月(yuè)降到最(zuì)低，而(ér)且(qiě)在(zài)20年(nián)当中每年(nián)都是(shì)一样。一些科(kē)学家认为这可能是人类(lèi)发(fā)现(xiàn)暗物(wù)质的第一个直接证(zhèng)据。

但是为什么暗物质会产生(shēng)周(zhōu)期性(xìng)的年度信(xìn)号呢(ne)？刚才我们讲了太阳系正在以220公(gōng)里(lǐ)/秒的速度围绕(rào)着银河系进行移动(dòng)，那么如(rú)果(guǒ)暗物质存在宇宙当中，这(zhè)意味着我们也(yě)在以这样的速度在穿越着暗物质流，这(zhè)个过程中会产生(shēng)相应的(de)振(zhèn)荡，同时地球又以30公(gōng)里/秒的速度围绕(rào)太阳进行旋(xuán)转。所以有半(bàn)年的时间(jiān)，地球(qiú)围绕太阳(yáng)的方向与太阳环(huán)绕(rào)银河系的(de)方向是一致的，而另(lìng)外(wài)半年则与之(zhī)相反。

而在6月(yuè)份(fèn)的时(shí)候(hòu)，地球与太阳(yáng)的(de)方(fāng)向正好达到完(wán)全(quán)一致，这是理论上(shàng)地球穿越(yuè)暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到了(le)最(zuì)慢(màn)值。尽管在(zài)实际的情况中，太阳系相对银(yín)河系的平面(miàn)呈(chéng)现了(le)60度的倾斜，但是这并(bìng)不(bù)影响这个理论(lùn)的有效性(xìng)。

因此(cǐ)科学家(jiā)认为(wèi)这可以用来解释，研究(jiū)人(rén)员们所观测(cè)到的(de)周期(qī)性信号。当然也可能有其他的(de)情况，造成这种年度周期信(xìn)号的差异也可能是温度、湿度(dù)、土壤中的水分、高山上的(de)积雪，甚至连意大(dà)利游客的数量(liàng)也符(fú)合这个周期的规律(lǜ)。

所以(yǐ)，科学家们又在南半球建立了一个(gè)几乎相同的(de)实验室，这里的季节与之(zhī)前的实验室正好(hǎo)相反，而在这(zhè)里(lǐ)，地球穿过暗物质流的(de)运(yùn)动特征和第一个实验室(shì)是一样的。

因此，如果在这(zhè)里可以得到相同的(de)信号，就可(kě)以成为暗(àn)物质(zhì)所存在的(de)非常有力的证(zhèng)据了。但是由于这个实验(yàn)室刚刚(gāng)建成不久，所(suǒ)以(yǐ)截至目前(qián)还无法提供相应的数据(jù)支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射一(yī)台新的望远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈(hā)勃望远镜(jìng)相同，但(dàn)它的宽(kuān)视(shì)场仪器提供的视(shì)野是哈勃红外仪器的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太空望远(yuǎn)镜(jìng)其中一个关键的用途就(jiù)是探(tàn)索暗物(wù)质(zhì)背(bèi)后的奥秘(mì)，对于(yú)探测的结果，我们只能拭目以(yǐ)待了。费米实验室粒子天体物理中心(xīn)的科学家丹琥(hǔ)珀和贾森(sēn)斯特芬(fēn)研究发现，如(rú)果暗物质(zhì)存(cún)在，它(tā)们极有可能拥有另一种(zhǒng)神秘(mì)的效应，这(zhè)种暗(àn)物质(zhì)效应，会(huì)支持宇宙当(dāng)中生命(mìng)的诞生，或者说(shuō)是生(shēng)命进化的一个重要因素。

如果这(zhè)一理论得到进一步的证(zhèng)实，那么遍(biàn)布宇宙当中的(de)暗(àn)物质会不会意味着人类(lèi)并(bìng)不孤单呢？或许在宇宙(zhòu)当中某个角(jiǎo)落的行星上(shàng)，暗(àn)物质(zhì)正(zhèng)在通(tōng)过这样(yàng)的效应创造生(shēng)命。当然，这(zhè)些推论的大(dà)前提(tí)是要(yào)先找到(dào)暗物质(zhì)存在的实际证据(jù)。那么小伙(huǒ)伴们，你们觉得暗物质(zhì)到底(dǐ)存不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你(nǐ)的支持是我(wǒ)更新的(de)动力！

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