宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学无法解释(shì)的(de)“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类为(wèi)了(le)寻找暗物(wù)质存在的证据，科学家们在过去的几十年(nián)当(dāng)中进(jìn)行了超过(guò)50次的长期(qī)实验，但是(shì)却没(méi)有(yǒu)发现任何的有(yǒu)效证据。除(chú)了一个地方，在1687年(nián)出(chū)版的自(zì)然哲学数学原理一书(shū)中，埃萨克牛顿发表(biǎo)了万(wàn)有引(yǐn)力定律，它(tā)揭(jiē)示了宇宙(zhòu)中(zhōng)天(tiān)体(tǐ)运动的规律。往后的几(jǐ)百年来，当天(tiān)文学家们发现某(mǒu)些天体(tǐ)运行轨道出现异常，不符合万有引力定(dìng)律的时候(hòu)，他们就会(huì)知(zhī)道，周围一(yī)定有未知的天体通过引(yǐn)力在摄动它的轨道。比如在(zài)1846年，奥(ào)本勒维耶就通过(guò)天王星运行轨道的(de)异(yì)常，推算并且发现(xiàn)了海王星的存在。另外，哈(hā)雷彗星(xīng)、冥王星的发(fā)现都是(shì)应用万(wàn)有引力定(dìng)律所取得重大天(tiān)文(wén)成就的例子。但是这些发现都是在恒星系统的尺度当中，可当我们上升(shēng)到星系或(huò)者是星团(tuán)的(de)尺度，事情就开始变得诡异(yì)了。

1933年(nián)，瑞(ruì)士的物理学家弗里茨兹威基(jī)正在研究和测量后发星系团的质量。这是一个由数千个星(xīng)系(xì)所(suǒ)组(zǔ)成的(de)巨大星系团，这些星(xīng)系被引力束缚在一起。测量星系团的质量一般会使用到两种方法，当(dāng)两(liǎng)种方法结果(guǒ)一(yī)致，就可以确定其质量(liàng)的范围(wéi)。

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

第(dì)二种是(shì)动(dòng)力(lì)学质量的计算，是(shì)利用光谱红(hóng)移测量(liàng)星系团(tuán)中(zhōng)的各(gè)个星系相对于星系(xì)团(tuán)的运动速(sù)度(dù)。当测量(liàng)结果出来之后，兹(zī)威基(jī)彻(chè)底(dǐ)懵(měng)了，“动力学质量”竟然是“光度学(xué)质量”的400倍。这意味着(zhe)，后发座星系团有99%的质量消(xiāo)失了，或者说(shuō)这99%的(de)质量并不(bù)以可见(jiàn)光的形(xíng)式所存在，我们无法看(kàn)到(dào)。最诡异(yì)的是，在测量(liàng)速(sù)度的过程中，兹威基(jī)发(fā)现星系团中很多(duō)星系(xì)的速(sù)度(dù)比理论(lùn)上要快(kuài)得多，按照牛顿(dùn)的运(yùn)动学定律，仅靠这些可见星系的质量所产生的引(yǐn)力(lì)是无法将它们(men)束缚在星系(xì)团内的，它们早就应该(gāi)被抛出星系团之外了，除(chú)非有一(yī)种神秘的(de)力量在起作用，这种(zhǒng)力量来(lái)源于某种隐(yǐn)形的物(wù)质。

据此，兹维(wéi)基提(tí)出(chū)了这样部分不可见的(de)暗质(zhì)，它(tā)不发散光、吸光、反射光，但是它们却(què)占据着宇宙中绝大部(bù)分(fēn)的质(zhì)量。只是当时的(de)人们对这样的一种说(shuō)法不屑(xiè)一顾。

直到40年(nián)之(zhī)后，“暗物质”这个(gè)词才再一次出现。天文学家维拉鲁宾(bīn)和肯(kěn)特福特在观测仙女(nǚ)座星系(xì)中的恒星运动。理论上来说，距离中心越(yuè)远的恒(héng)星在其轨道上的(de)运行速(sù)度就会越慢。但是他们观测的结果却让人(rén)感到不可思(sī)议。

随着与中心距离的增加，恒星(xīng)的(de)旋转速度几乎保持不变。可是根据牛顿的万有引力定(dìng)律，在星系当中如(rú)果没有足够(gòu)大的质量来吸引它们，这(zhè)些外围的(de)恒星早(zǎo)就被甩到宇宙当中了。基于这种现象，科(kē)学家们会使(shǐ)用(yòng)一种相对标准(zhǔn)的方法(fǎ)来解释暗物质的存(cún)在，这种方法就是测量星系当中(zhōng)气体在(zài)X轴(zhóu)上距离星系中心(xīn)的距离，以(yǐ)及(jí)在Y轴上(shàng)气体的旋转速度。如果出现异常的结果，就认为是由暗物质的力量(liàng)进入其(qí)中。

于(yú)是科(kē)学家们(men)通过(guò)射(shè)电望(wàng)远(yuǎn)镜测量了距离星系中心更(gèng)远距(jù)离的氢元(yuán)素，发现它(tā)们的(de)旋(xuán)转(zhuǎn)速度并不符合(hé)牛顿的力学(xué)定(dìng)律。我(wǒ)们(men)的(de)太阳系也不例外，太阳系位于银河系(xì)的(de)第(dì)三(sān)悬臂之上(shàng)，距离银河系中心2.6万光年(nián)，根据万有引力定律进(jìn)行计算，太阳系的(de)运行速度应该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正在以220千米/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕银(yín)河系(xì)旋转，这(zhè)个实际(jì)速度(dù)远远大于理论速度，那(nà)么产生(shēng)以上这种向心加速度的(de)原因很可能就是存在着一(yī)种我们看不到的物质，是这(zhè)些(xiē)暗物质的(de)引力效(xiào)应将星(xīng)系聚集在了一起。

也(yě)是(shì)从这时开始，越来越多的研究人员(yuán)开(kāi)始相信暗物质(zhì)的存在。科学(xué)家根(gēn)据星系外恒(héng)星轨(guǐ)道(dào)的速度，估算(suàn)在星系当中暗(àn)物质(zhì)的(de)质量占整个星系质量(liàng)的(de)85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯一可以解释这个现(xiàn)象的原因。在一项新(xīn)的研究当中，科学(xué)家们发现，几乎没有(yǒu)引力(lì)效应的遥(yáo)远恒星之(zhī)间，也会出现(xiàn)速度上的微小差异(yì)。另外，天文学(xué)家还发现了一(yī)个反常的(de)星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约2.5亿光(guāng)年，大小(xiǎo)和银河系不多(duō)，但是星系当中存在(zài)的恒星数量却只有银河(hé)系的千分(fēn)之一。

所以(yǐ)在理论上，该星系必须存(cún)在暗(àn)物质(zhì)，否则(zé)就会(huì)分(fēn)崩离析(xī)。但是(shì)科(kē)学家们使(shǐ)用最(zuì)先进的望远镜对其进行了40个(gè)小时的详细测量之(zhī)后，发(fā)现星系中的恒星运(yùn)动是可以用正常的物质和力学定(dìng)律(lǜ)来解(jiě)释(shì)的。那(nà)么又有人提出，也许(xǔ)该星系的暗(àn)物质，已(yǐ)经被(bèi)附近的另一个大星系剥离了(le)。奇怪的是，它的附近(jìn)没有任(rèn)何星系(xì)存在。造成这些现象的除了(le)暗物(wù)质的假说之外，另一种可能就是人类对引(yǐn)力的理解(jiě)还(hái)不够(gòu)全面，引(yǐn)力(lì)很可能在(zài)不同尺度(dù)空间中的工作方式(shì)是(shì)不同(tóng)的，这意味(wèi)着在行星系尺度中的天体(tǐ)会沿(yán)着它们的轨道，按照我们所理解的方式(shì)运动。但是上升到(dào)星系和星(xīng)团(tuán)的尺(chǐ)度，引力(lì)之间的(de)相(xiāng)互(hù)作(zuò)用则(zé)是(shì)不同的(de)方式。对于在星(xīng)系团(tuán)之间的相互作用(yòng)，科学家还(hái)引入了外部场效应的概念，指的是(shì)在数(shù)百万光年的规模(mó)上(shàng)，巨(jù)大的质量之(zhī)间会产生(shēng)对彼此特殊的(de)效(xiào)果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立(lì)，这(zhè)意味着我们需要对现在的物理定律(lǜ)进行修正，这些发现也让很多人(rén)认为暗物质(zhì)假说(shuō)理论就此终结。但是在宇(yǔ)宙当中还(hái)有关(guān)于暗物质存在的其他的理(lǐ)论(lùn)证据，这(zhè)些理论证据是蒙德理论所没法(fǎ)解释的(de)“引力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年(nián)的子弹星系团(tuán)，由两个碰撞的(de)星系团所(suǒ)组成，类似这(zhè)样的星团，它(tā)们大部分的普通质量都在星系(xì)的气体(tǐ)当中。当星团以1000万(wàn)公里(lǐ)/小(xiǎo)时发(fā)生(shēng)碰(pèng)撞(zhuàng)的时候，星际气(qì)体的(de)相互作用就会导(dǎo)致(zhì)温度的急剧升高，速度大幅(fú)降低(dī)。所以在理(lǐ)论上，在碰撞之后，子弹星(xīng)系团大(dà)部分的(de)质量将(jiāng)位于所有这(zhè)些气体(tǐ)所在的(de)中间区域。那么我们通(tōng)过(guò)什么来验证它(tā)的质量区域到底(dǐ)是不是集中在中间呢？前(qián)不久，詹(zhān)姆斯韦(wéi)伯太空望(wàng)远镜传回了宇宙(zhòu)当中(zhōng)第一张全彩的高清照(zhào)片，在(zài)照片中(zhōng)我们(men)可以(yǐ)明显(xiǎn)地看(kàn)到很(hěn)多(duō)星系(xì)似乎被拉(lā)伸(shēn)产(chǎn)生了巨大(dà)的形(xíng)变。其实这(zhè)些星系本(běn)身并不是真的被扭曲了，也不是韦伯(bó)望远镜(jìng)出了什么问题，而是这样极遥远的天(tiān)体和(hé)我们地(dì)球上的观测者之(zhī)间。被一个质(zhì)量超级巨大的天体遮挡，这个超(chāo)大质量的东西(xī)的引(yǐn)力(lì)，会使身后更遥远星系的光都发(fā)生了扭曲。这个(gè)现象就是引力(lì)透(tòu)镜效应。这个巨大的(de)天体可(kě)能是超大质量的(de)黑(hēi)洞(dòng)或(huò)者是暗物质。

所(suǒ)以当人们对子弹星(xīng)系(xì)团观测的时候，发(fā)现(xiàn)它(tā)的大(dà)质量(liàng)区域(yù)并不是曼妙是什么意思解释，身姿曼妙是什么意思在中间，而是(shì)在(zài)两侧(cè)。所以最好的解释方法就是当星团(tuán)发(fā)生全部的碰撞(zhuàng)时，可被观(guān)测到的质量气体被卡在了(le)中间，暗(àn)物质(zhì)则直接通过了这(zhè)个区域，并在两边形成(chéng)了引力透镜。对子弹星(xīng)系团的(de)引力(lì)透镜研(yán)究(jiū)也被认为是暗物质存在的迄今(jīn)为止最好的理(lǐ)论证据(jù)。

除(chú)此之外，还有来自宇宙当中(zhōng)最古老的光。从宇(yǔ)宙大(dà)爆炸开始，38万年(nián)之后，可见(jiàn)光(guāng)终于可以畅(chàng)通无阻地穿(chuān)越(yuè)在宇(yǔ)宙当中了。经过(guò)了130多亿年(nián)之后(hòu)，这些光在宇宙空间背(bèi)景上留(liú)下了各相同性的(de)微波辐射。其中红色(sè)的部分表(biǎo)示温(wēn)度较高的区域，蓝(lán)色则表示(shì)相对较冷(lěng)的区域，但实际上它们之间(jiān)的温差只有万分之一(yī)。

科学家们(men)通过对前景背景分离后的二(èr)值图(tú)像进行连通(tōng)域(yù)提取和标记(jì)之后发现，如果宇宙当(dāng)中没有暗物质，图形(xíng)看起来不应该是这(zhè)样的，而随(suí)着暗物(wù)质的(de)增加(jiā)，一(yī)些峰值的幅度会减(jiǎn)小(xiǎo)，才变得看起(qǐ)来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测量值，我们需要(yào)的(de)暗物(wù)质大约是普(pǔ)通物质(zhì)的5倍。这(zhè)个数字与解(jiě)释星系(xì)当中恒星运(yùn)动所需(xū)要的暗(àn)物质比例是一(yī)致的。这(zhè)就意(yì)味(wèi)着。

用了一个(gè)简单的(de)理论框架，就很好地(dì)解(jiě)释了(le)很多不同的观测结果(guǒ)。而(ér)暗物(wù)质的本质就(jiù)是(shì)宇宙当(dāng)中存在着某种类型的粒子(zi)，它们不参与任何(hé)其他的电磁(cí)作用(yòng)，只通(tōng)过引(yǐn)力来相(xiāng)互作用(yòng)。所以(yǐ)如果能够找到这种粒子的存(cún)在，就相当于(yú)找到了(le)暗物质存在的(de)实际证据。这种粒(lì)子到底是(shì)什(shén)么？科(kē)学(xué)家们已经(jīng)提出了数(shù)十种的假想(xiǎng)目标(biāo)，而要(yào)寻找(zhǎo)这些不同的(de)目标粒子所需要的实(shí)验方式也不(bù)相同。在过去的几十年当(dāng)中，人类为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会与(yǔ)常规物质(zhì)相互作(zuò)用的“暗物质(zhì)”，科学家们(men)已经(jīng)进行了超过50次(cì)的实验，却没有任(rèn)何实质性(xìng)的(de)发现(xiàn)，除了一个地(dì)方(fāng)，意大(dà)利的格兰萨索山，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿井当中，藏着地球上最大的地学(xué)实验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层(céng)楼高(gāo)的探测器，一(yī)直致力于寻(xún)找暗(àn)物质(zhì)粒子的周期性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的科学家声称(chēng)观测(cè)到了某种信(xìn)号。经过了20多年的数据收(shōu)集(jí)，人们(men)发现了一个有趣的(de)事(shì)情(qíng)。探(tàn)测(cè)率会在每年(nián)的6月(yuè)份达到峰(fēng)值，然后在(zài)11月(yuè)降到最低，而且在(zài)20年当中每年都是(shì)一(yī)样。一些科(kē)学(xué)家认为这可能是人(rén)类发现暗物质的(de)第一个(gè)直接证(zhèng)据。

但(dàn)是(shì)为什么暗(àn)物质会产生周期(qī)性的年度信号呢(ne)？刚才我们讲了太阳(yáng)系正在以(yǐ)220公里/秒的速度围绕着银河系(xì)进行移动(dòng)，那么如(rú)果暗物质存在宇宙(zhòu)当中，这意味着我(wǒ)们也(yě)在以这样的速度在(zài)穿越着暗物质流(liú)，这个过程中会产生相(xiāng)应曼妙是什么意思解释，身姿曼妙是什么意思的振(zhèn)荡，同时(shí)地(dì)球又以30公里/秒的速(sù)度围绕太阳进(jìn)行旋转。所以有半(bàn)年的时间，地(dì)球围绕(rào)太阳的方向与(yǔ)太(tài)阳环绕银河系的方向是(shì)一致的(de)，而另外半(bàn)年则与之(zhī)相反。

而(ér)在(zài)6月(yuè)份(fèn)的时候，地(dì)球与(yǔ)太阳(yáng)的(de)方向正好达(dá)到完全一(yī)致，这是理论(lùn)上地球(qiú)穿越暗物质流最快的时段。而在11月份，又(yòu)恰(qià)好达到(dào)了(le)最(zuì)慢值。尽(jǐn)管在(zài)实际(jì)的情况中，太阳系(xì)相对银(yín)河系的(de)平面(miàn)呈现了60度的倾(qīng)斜，但是这并不(bù)影响这(zhè)个(gè)理(lǐ)论的有效性。

因此科学家认为这可以(yǐ)用来(lái)解释，研究人员们所观测到的周期性信号。当然也可能有其他的情况，造成这种(zhǒng)年度周(zhōu)期信(xìn)号的差(chà)异也可(kě)能是温(wēn)度、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高(gāo)山上(shàng)的积雪，甚至连意大(dà)利游(yóu)客的数量也(yě)符(fú)合这个周期的规律。

所(suǒ)以，科学(xué)家们(men)又在(zài)南半球建立了一个(gè)几乎(hū)相同的实验(yàn)室，这里的季节与之(zhī)前的实验室正好相(xiāng)反(fǎn)，而(ér)在这里，地球穿过暗物质(zhì)流的(de)运动特(tè)征和第一个实验室(shì)是一(yī)样(yàng)的。

因此，如果在这里可以得到相同的(de)信号，就可以成为暗(àn)物(wù)质所存在的非常有(yǒu)力(lì)的证据(jù)了(le)。但是(shì)由于这个(gè)实验(yàn)室刚刚(gāng)建成不久(jiǔ)，所以截至目前还无(wú)法提供相应的数据(jù)支持。另(lìng)外(wài)，在2025年(nián)，NASA将(jiāng)会发射一台新的望远镜，这台太空望远镜叫做(zuò)“南(nán)希格雷斯罗曼”，它(tā)的(de)主镜大小(xiǎo)跟(gēn)哈(hā)勃望(wàng)远(yuǎn)镜相(xiāng)同，但它的宽视场仪(yí)器提供(gōng)的(de)视野是(shì)哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太(tài)空望远镜其中一个(gè)关键的(de)用途就是探索暗物质背后的奥秘，对于(yú)探(tàn)测(cè)的结(jié)果，我们只(zhǐ)能拭目以(yǐ)待了(le)。费米实验室粒子(zi)天体物理中心的科学家丹琥珀(pò)和贾森斯(sī)特芬(fēn)研究发现，如果暗(àn)物(wù)质存在，它(tā)们极有可能拥有另一种神秘的效(xiào)应，这(zhè)种暗(àn)物质效(xiào)应，会支持宇宙当中生(shēng)命的诞生，或者(zhě)说是生(shēng)命(mìng)进化的一个重(zhòng)要(yào)因(yīn)素(sù)。

如果这一理论(lùn)得到进一(yī)步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质(zhì)会不(bù)会意味着人类并不孤单呢？或许(xǔ)在宇(yǔ)宙(zhòu)当中某个(gè)角落(luò)的行星上，暗物质(zhì曼妙是什么意思解释，身姿曼妙是什么意思)正在(zài)通过这样的效应创造(zào)生命(mìng)。当然，这些推(tuī)论的大前(qián)提是要先找到暗物质存在的(de)实(shí)际证据(jù)。那么小(xiǎo)伙伴(bàn)们(men)，你们觉得暗(àn)物质到底(dǐ)存不存在呢(ne)？喜欢请点赞，你的支(zhī)持是(shì)我更新的动力(lì)！

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