宇宙是(shì)“人为制造”的？为何会存在科学无法解释的(de)“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟是什么(me)？人类为了寻(xún)找暗物质存在的证据(jù)，科(kē)学家们在过去的几十年当中进行(xíng)了(le)超过50次(cì)的长期实验，但是却没(méi)有发现任何的(de)有(yǒu)效证据。除了一(yī)个地方，在1687年出版的自然(rán)哲学数(shù)学原理一书中，埃(āi)萨(sà)克牛顿发表了万有引力(lì)定律，它揭示(shì)了宇宙中天体运动的(de)规律(lǜ)。往后的(de)几百(bǎi)年(nián)来，当天文(wén)学家(jiā)们发现某些(xiē)天体运行轨道出现异常，不符(fú)合万有(yǒu)引力定律(lǜ)的(de)时候，他们(men)就会(huì)知道，周围一定有未(wèi)知的天体(tǐ)通过(guò)引力在(zài)摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒(lēi)维耶就通(tōng)过天(tiān)王星运行轨道的(de)异常，推算并且发现了海(hǎi)王星(xīng)的存在。另外(wài)，哈雷彗星(xīng)、冥王(wáng)星的发现都是(shì)应用万有引力定(dìng)律所(suǒ)取(qǔ)得重(zhòng)大天文成就的例子。但是这些发现都是在恒(héng)星系统的尺度当中，可当我们上升(shēng)到星系或者是星团的尺度，事情就开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士(女生摸你头发暗示什么，女生摸你的头发代表什么shì)的物理学家弗里(lǐ)茨(cí)兹(zī)威基(jī)正(zhèng)在研究(jiū)和测(cè)量后发(fā)星系团的质量。这是一个由数(shù)千个星系所(suǒ)组成的巨大(dà)星系(xì)团，这些星系被引力束缚在一(yī)起。测量(liàng)星(xīng)系团(tuán)的质量(liàng)一般会(huì)使用到两种(zhǒng)方法，当两种方法结果一致，就可以确(què)定其(qí)质量的(de)范围。

第一种是获(huò)得其"光(guāng)度学的质量"，需要的数(shù)据(jù)是测(cè)量各个星系(xì)的光度。

第二(èr)种是动力学质量的计(jì)算，是利(lì)用光(guāng)谱红移测量(liàng)星系团中的各个星系相对(duì)于(yú)星系(xì)团的(de)运动速度。当测(cè)量结果(guǒ)出来(lái)之(zhī)后，兹威基彻底懵了，“动力学质(zhì)量”竟然是(shì)“光度学质量(liàng)”的400倍。这(zhè)意味着，后(hòu)发座星系团(tuán)有99%的(de)质(zhì)量(liàng)消失了，或者说(shuō)这99%的质量并不以可见光的形(xíng)式所存在，我们无(wú)法(fǎ)看到(dào)。最诡(guǐ)异的是，在测量速度的过程中，兹威基发现(xiàn)星系团中很多星(xīng)系的速度比(bǐ)理论上要快得多(duō)，按照牛顿的运(yùn)动学定(dìng)律，仅靠(kào)这(zhè)些可(kě)见星系的质量(liàng)所产生(shēng)的引力(lì)是(shì)无法将它们(men)束(shù)缚在星系团内的，它们早就(jiù)应该被(bèi)抛出星系团(tuán)之外了，除非有一(yī)种神秘的力量(liàng)在(zài)起作用(yòng)，这种力量来源于某(mǒu)种隐(yǐn)形的物质(zhì)。

据此(cǐ)，兹(zī)维基提出了这样(yàng)部分不可(kě)见(jiàn)的暗(àn)质，它不发散光(guāng)、吸(xī)光、反射(shè)光，但是它们却占据(jù)着(zhe)宇宙中(zhōng)绝大部分的质量。只是当时的人们对(duì)这样的一种说(shuō)法不屑一顾。

直(zhí)到40年之后(hòu)，“暗(àn)物(wù)质”这(zhè)个(gè)词才再一次出现。天文学(xué)家维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在观测仙女座(zuò)星(xīng)系(xì)中的恒星运动。理论上来说，距离中心(xīn)越远的恒(héng)星(xīng)在(zài)其轨(guǐ)道上的运行速度就会越慢。但是他们观测的结果却让人(rén)感到不可思议。

随着与中心距离(lí)的增(zēng)加，恒星(xīng)的(de)旋(xuán)转速度几乎保持不变。可是根据牛顿的万(wàn)有引力定(dìng)律，在(zài)星系当(dāng)中(zhōng)如果没有足够大的质量来吸引(yǐn)它们，这些外围的恒星早就被甩到宇(yǔ)宙当中了。基于这种现象，科学家们会使用一种相(xiāng)对(duì)标准的方法来解释暗物质的存在，这种方法就是测量星系当中气体在X轴上距离星系中心的距离(lí)，以(yǐ)及在Y轴上(shàng)气体的旋转速(sù)度(dù)。如(rú)果出现异常(cháng)的结(jié)果，就认(rèn)为是由(yóu)暗物质的力量(liàng)进入其中。

于(yú)是科学家们通过(guò)射(shè)电望远镜测量了(le)距离星系(xì)中心更远距离的氢元(yuán)素，发现它们的旋转速度并不符合牛顿的(de)力学定(dìng)律。我们(men)的(de)太阳系也不(bù)例外，太阳系位于银河系的第三悬(xuán)臂之上，距离银河系(xì)中心2.6万光年，根据万有引力(lì)定律进行计算，太阳系的(de)运(yùn)行(xíng)速度应该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕银河系旋(xuán)转，这个实(shí)际速度(dù)远(yuǎn)远大(dà)于理(lǐ)论速度，那么产(chǎn)生以上这种向心(xīn)加速度的原因很(hěn)可能(néng)就(jiù)是存在着(zhe)一种我们看不(bù)到的物质，是这些暗物质的引力效应将星系聚集在了一起(qǐ)。

也(yě)是从(cóng)这(zhè)时开始，越来(lái)越多的(de)研究(jiū)人员开(kāi)始相信暗物质的存在。科(kē)学家根据星(xīng)系外(wài)恒(héng)星轨道的(de)速(sù)度，估算(suàn)在(zài)星系当中暗(àn)物质的质量占整个星系质量的85%。但(dàn)是，暗物质并不是(shì)唯一(yī)可(kě)以(yǐ)解释这个(gè)现象的(de)原因。在一项新的研究当(dāng)中(zhōng)，科(kē)学家(jiā)们发现，几乎没(méi)有引(yǐn)力效(xiào)应(yīng)的遥远恒(héng)星之间(jiān)，也会出现(xiàn)速度上的微小差异。另外(wài)，天文学家还(hái)发现(xiàn)了一(yī)个反(fǎn)常的(de)星系(xì)，叫做(zuò)Agc114905。这个星系(xì)距离地球大约2.5亿光(guāng)年，大小和银(yín)河系不多，但是(shì)星(xīng)系当中存(cún)在的(de)恒星(xīng)数量却只有银河(hé)系的千分(fēn)之一。

所以在理论(lùn)上，该(gāi)星系(xì)必(bì)须(xū)存在暗物(wù)质(zhì)，否(fǒu)则就会分崩离析。但是科学(xué)家(jiā)们使用最(zuì)先(xiān)进的望远镜对其进行(xíng)了40个小(xiǎo)时的详细测量之(zhī)后，发现星系(xì)中的恒星运(yùn)动是可以(yǐ)用正(zhèng)常的物质和力学定(dìng)律来解释(shì)的。那么又有人提出，也(yě)许该星(xīng)系(xì)的(de)暗物质，已经被附近的另一个(gè)大星系剥离了。奇怪(guài)的(de)是，它的附近没有任何星系存在(zài)。造成(chéng)这些现象的除了暗物质的假说之外，另一种可(kě)能就是人(rén)类(lèi)对引力(lì)的理解还不(bù)够全面，引(yǐn)力很(hěn)可能在不同(tóng)尺度(dù)空间中的工作(zuò)方式(shì)是不同(tóng)的，这意味着在行(xíng)星系尺度中的天体会沿着它们的轨道，按照我们所(suǒ)理解的方式运动。但是上升到星系(xì)和星(xīng)团(tuán)的尺度，引力之间的相(xiāng)互作用则是(shì)不同的(de)方式。对于在星系团之间的相(xiāng)互(hù)作(zuò)用，科(kē)学家还引(yǐn)入了外(wài)部(bù)场效(xiào)应的概念，指(zhǐ)的是在数百(bǎi)万光年的(de)规模上，巨(jù)大的质(zhì)量之间会产生对(duì)彼此特(tè)殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德(dé)理论成立，这(zhè)意味着我们需要对(duì)现在的物(wù)理定(dìng)律进行修正(zhèng)，这些发现也(yě)让很多(duō)人认为暗(àn)物质假(jiǎ)说理(lǐ)论就此终结。但是在(zài)宇宙当中还有(yǒu)关于(yú)暗物(wù)质(zhì)存在的其他的理论证据，这些理论证(zhèng)据是蒙德理论(lùn)所(suǒ)没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光(guāng)年的子弹星系(xì)团，由两个碰撞的星系团所(suǒ)组(zǔ)成，类似这样(yàng)的(de)星团，它(tā)们大部(bù)分的(de)普通质量都在(zài)星系的(de)气体当中。当星团(tuán)以1000万(wàn)公里/小时发(fā)生碰撞的时候(hòu)，星(xīng)际气(qì)体的(de)相互作(zuò)用(yòng)就会导致温度的急(jí)剧升高，速度(dù)大幅降(jiàng)低(dī)。所以(yǐ)在理论上，在碰撞之后，子弹星(xīng)系团大(dà)部分的(de)质量(liàng)将位于(yú)所有(yǒu)这些气体所在的中(zhōng)间区域。那么我们(men)通过(guò)什么(me)来验证它(tā)的质(zhì)量区域(yù)到底(dǐ)是不是集中在中(zhōng)间呢？前不(bù)久(jiǔ)，詹姆(mǔ)斯韦(wéi)伯太空望远镜传回了宇(yǔ)宙当中第一张全彩的高清照(zhào)片(piàn)，在(zài)照片中我们(men)可以明显地(dì)看到很多(duō)星(xīng)系似乎被拉(lā)伸产生了巨大的形(xíng)变。其实(shí)这些星系本身并不是真的(de)被扭曲了，也不是韦伯望(wàng)远镜出了什(shén)么问题，而是这(zhè)样极遥(yáo)远的(de)天(tiān)体和我们地(dì)球上的观测者之间。被一个质(zhì)量超级巨大的天体遮挡(dǎng)，这个超大质量的(de)东西(xī)的引力，会使(shǐ)身后更遥远星系的光都(dōu)发生(shēng)了扭曲。这个现象就是引力透(tòu)镜效应。这(zhè)个巨大的天(tiān)体可(kě)能是超(chāo)大质(zhì)量的黑(hēi)洞或者是暗物质。

所以当人们对(duì)子弹星(xīng)系团观测(cè)的(de)时(shí)候，发现它的大质(zhì)量区域并不是在中间，而(ér)是在两侧。所以(yǐ)最(zuì)好的(de)解(jiě)释(shì)方法就是当(dāng)星(xīng)团(tuán)发(fā)生全部的碰(pèng)撞(zhuàng)时，可被观测(cè)到的质(zhì)量气(qì)体(tǐ)被卡在(zài)了(le)中间，暗(àn)物质则直接(jiē)通过了这个区域，并在两(liǎng)边形(xíng)成了引力透(tòu)镜。对子弹(dàn)星系团的引力透镜研究也被(bèi)认为是暗物质存在的(de)迄今为止最好(hǎo)的理论证据。

除(chú)此之外，还有来自(zì)宇宙(zhòu)当中(zhōng)最古老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸(zhà)开始，38万(wàn)年之后，可见(jiàn)光终于(yú)可以畅通无阻(zǔ)地穿越在宇(yǔ)宙当(dāng)中了。经(jīng)过了130多亿(yì)年之后，这(zhè)些光在宇宙空(kōng)间背景上留下了各(gè)相同(tóng)性的微波辐射(shè)。其中红色的(de)部分(fēn)表示温度较高(gāo)的(de)区域，蓝色则表(biǎo)示相(xiāng)对较冷(lěng)的区域，但实际上(shàng)它们(men)之间(jiān)的(de)温差只(zhǐ)有万分(fēn)之一。

科学家(jiā)们通过对前景(jǐng)背景分离后的二(èr)值图像(xiàng)进(jìn)行连通(tōng)域提取和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗(àn)物质(zhì)，图形看起来不应该是这样(yàng)的，而随着暗物质的(de)增加，一些峰值(zhí)的幅(fú)度会减小，才变得看起来“和谐”。为(wèi)了(le)匹(pǐ)配宇宙微波背(bèi)景辐射的测量(liàng)值，我们(men)需要(yào)的(de)暗物质大约是(shì)普(pǔ)通物质的5倍(bèi)。这个数字与解释星(xīng)系当(dāng)中(zhōng)恒(héng)星运动所需要(yào)的暗(àn)物(wù)质比例是一致的。这就意味着。

用了一个(gè)简单(dān)的理论(lùn)框(kuāng)架，就很(hěn)好地解释(shì)了很多(duō)不同的(de)观测结果。而暗物质的本质就是宇(yǔ)宙当中存在着某种类型的粒子，它们不参与(yǔ)任何其他的电磁作用，只(zhǐ)通过引力来相互(hù)作用(yòng)。所以如果能够找到(dào)这(zhè)种(zhǒng)粒子的(de)存在，就相当于(yú)找到(dào)了暗物质(zhì)存(cún)在(zài)的实(shí)际证(zhèng)据。这种粒(lì)子到底是(shì)什么？科学家们(men)已经提出了数十(shí)种(zhǒng)的假想(xiǎng)目标，而要寻找这些不同的目标粒子(zi)所需要的实(shí)验方式(shì)也不相(xiāng)同(tóng)。在过去的几十年当中，人类(lèi)为了(le)寻找这些(xiē)看不见(jiàn)、摸不到，几乎不会与(yǔ)常规物(wù)质(zhì)相互作用的“暗物(wù)质(zhì)”，科学家们已经进行了(le)超过50次的实验，却没(méi)有任何实(shí)质性的发现，除了一个地方，意(yì)大利的(de)格兰萨索(suǒ)山，隶(lì)属于阿尔卑(bēi)斯(sī)山脉。

在山(shān)下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最大的地学实(shí)验室(shì)，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三(sān)层楼高(gāo)的探(tàn)测器(qì)，一(yī)直致(zhì)力于寻(xún)找暗物质(zhì)粒子(zi)的周期性(xìng)震荡。

自(zì)1997年以来，这(zhè)里的科学家声称观测到了某种信(xìn)号(hào)。经过了20多年的数据(jù)收集(jí)，人们发现了一个有趣的事(shì)情。探(tàn)测率会在(zài)每(měi)年的6月份达到(dào)峰值，然后在11月降到最低(dī)，而且在(zài)20年(nián)当中每年都是一样。一些科学家认为(wèi)这可能是(shì)人类发(fā)现(xiàn)暗物质的第一个(gè)直接(jiē)证据。

但(dàn)是为什(shén)么暗(àn)物质会产生周期(qī)性的年度信号呢？刚才我(wǒ)们(men)讲了太阳系正在以220公(gōng)里(lǐ)/秒的速度围绕着银河系(xì)进行移动，那么如果暗物质存(cún)在宇宙当(dāng)中，这意(yì)味着我们也在以这(zhè)样(yàng)的速度在穿越着暗(àn)物质流，这个过程中会产生相(xiāng)应的振荡(dàng)，同时地(dì)球又以30公里(lǐ)/秒的速度围绕(rào)太阳进行旋转。所以有(yǒu)半年的时间，地球围绕太阳(yáng)的方向与太阳环绕银河系的方向是一致的，而另外半年则与之相反。

而在6月份(fèn)的时候，地球与太阳的方向(xiàng)正好达到完全一致(zhì)，这(zhè)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(dá)到了最慢值。尽管在(zài)实(shí)际的情况中，太阳系相对银河系的平面呈现(xiàn)了(le)60度的倾斜(xié)，但(dàn)是这并不(bù)影响(xiǎng)这个理论的有效性。

因此科学家认为这可以(yǐ)用(yòng)来解释，研究人员们所观(guān)测到的(de)周期性信(xìn)号。当(dāng)然(rán)也可能有其他的情况，造成这种年度周期(qī)信号(hào)的差异也可能是温度、湿度、土壤中的水分(fēn)、高山上的积雪(xuě)，甚至连意大利(lì)游(yóu)客的数量也符合这(zhè)个周期的规律。

所以，科学(xué)家们又在南半(bàn)球建立了一个几(jǐ)乎(hū)相同的实验室，这(zhè)里的季节与之前的实验室正好相(xiāng)反，而在这里，地球穿过暗物质流的运动特征(zhēng)和第一个(gè)实(shí)验(yàn)室是一(yī)样的(de)。

因此，如(rú)果在这里(lǐ)可以得到相同的信号，就可以成(chéng女生摸你头发暗示什么，女生摸你的头发代表什么)为暗(àn)物(wù)质所存(cún)在的(de)非常有力的证据了。但是由(yóu)于(yú)这(zhè)个实验室刚(gāng)刚建成不久，所以(yǐ)截至目前还无法(fǎ)提供相应的数据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的望远(yuǎn)镜，这(zhè)台太空望远(yuǎn)镜(jìng)叫做“南希格雷斯(sī)罗(luó)曼”，它(tā)的主镜大小跟(gēn)哈(hā)勃(bó)望(wàng)远镜(jìng)相同，但它(tā)的宽视场仪器提供(gōng)的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗(luó)曼太空望远镜其中一个关键(jiàn)的(de)用途(tú)就是(shì)探(tàn)索暗物质背后的奥秘，对于探(tàn)测的结(jié)果(guǒ)，我(wǒ)们只能拭目以待了(le)。费米(mǐ)实验(yàn)室粒子天体物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特(tè)芬研究发现，如果暗物质存(cún)在，它们极有可能拥有另(lìng)一种神秘(mì)的效(xiào)应(yīng)，这种暗(àn)物质(zhì)效应，会支持(chí)宇宙当中生命的(de)诞生，或(huò)者说是(shì)生命(mìng)进化的一(yī)个(gè)重要因素。

如(rú)果这一理论得到进一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会意味着人类并不孤(gū)单呢？或许在宇宙当中(zhōng)某个(gè)角落的行星上，暗物质(zhì)正(zhèng)在通过这样的效应创造(zào)生(shēng)命。当然，这些(xiē)推论的大前提是要先(xiān)找到暗物(wù)质存在的实(shí)际证据。那么小伙伴们，你们觉(jué)得暗(àn)物质到底存不存在呢(ne)？喜欢请点赞，你的支持是我更(gèng)新(xīn)的(de)动(dòng)力！

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