宇(yǔ)宙是“人为制造”的(de)？为何(hé)会存在科(kē)学无法解释的“暗物质”？暗物质(zhì)又(yòu)究竟是什么？人类为了(le)寻(xún)找暗物质存(cún)在的证(zhèng)据，科学家们在过去的几(jǐ)十年当(dāng)中(zhōng)进行了超过50次的(de)长(zhǎng)期实验，但是却没有发现(xiàn)任何的有效证据。除了(le)一个(gè)地方，在1687年出版(bǎn)的(de)自然哲学(xué)数学(xué)原理一书中，埃(āi)萨(sà斯文败类是什么意思网络用语，斯文败类是什么意思网络用语怎么说)克(kè)牛(niú)顿发表(biǎo)了万有引力定(dìng)律，它揭示了宇宙中天体运(yùn)动的规(guī)律。往(wǎng)后的几百年来，当天文学家们发现某些天(tiān)体(tǐ)运行轨道出现异(yì)常，不符合万有引力定律的(de)时候，他们就会知(zhī)道(dào)，周围一(yī)定有未(wèi)知的天体通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过天王星运行(xíng)轨道的异常，推算(suàn)并(bìng)且发现了海(hǎi)王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用万(wàn)有引力定律所取得重大天文成(chéng)就的(de)例子。但是(shì)这些发现都(dōu)是(shì)在恒星系(xì)统的(de)尺度当(dāng)中，可(kě)当我们上升到星系(xì)或者是星团的尺度(dù)，事情就开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物(wù)理学(xué)家弗里茨(cí)兹(zī)威基正在研究和测量后发(fā)星系团的质量。这是(shì)一个由数千个星(xīng)系所(suǒ)组成的(de)巨大星(xīng)系团，这(zhè)些星系被(bèi)引力(lì)束缚(fù)在一起(qǐ)。测量(liàng)星系(xì)团(tuán)的(de)质(zhì)量一(yī)般(bān)会使用到(dào)两种方法，当(dāng)两种方法结果一致，就可以确定其质量的范围。

第一种是获得其"光(guāng)度学的质量"，需(xū)要(yào)的数据是测量各个星系的(de)光度。

第二(èr)种是动力学质(zhì)量的计算，是利用光谱红(hóng)移(yí)测量(liàng)星系(xì)团(tuán)中的各个星系(xì)相对于星系(xì)团的运(yùn)动速度。当测(cè)量结(jié)果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学(xué)质量”竟然是“光度(dù)学质(zhì)量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质(zhì)量(liàng)消失了，或(huò)者说这99%的(de)质量并不以可见(jiàn)光的形式所存在，我们无(wú)法看到。最诡异的(de)是(shì)，在测量速度(dù)的过程中，兹威基发(fā)现星系团中很多星系的(de)速度比理(lǐ)论上要(yào)快得多，按照牛顿的运动学(xué)定律，仅靠这些(xiē)可(kě)见星系的质量所产生的引力(lì)是无法将它们束缚(fù)在星系团内的，它(tā)们早就(jiù)应该被抛出星系团之外了(le)，除非有一种神秘的力量在起(qǐ)作用，这种力量(liàng)来(lái)源于某种隐形的物质(zhì)。

据此，兹维基提(tí)出了这样(yàng)部(bù)分不可见的暗质，它不发散(sàn)光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝大部分的质量(liàng)。只是当时的人们对这样(yàng)的一种说法不屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才(cái)再一次出现。天文学家维拉鲁宾(bīn)和肯(kěn)特福特在(zài)观测仙女座星系中的恒星(xīng)运动。理论上来说，距离中心(xīn)越远(yuǎn)的(de)恒星在其(qí)轨(guǐ)道上的(de)运行速度(dù)就会越慢。但是他(tā)们观测(cè)的结果却让人感到不可(kě)思议。

随着(zhe)与中心距离的(de)增加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可(kě)是根(gēn)据牛顿的万(wàn)有引(yǐn)力定律，在星(xīng)系当中如果没有足(zú)够大的质量(liàng)来吸(xī)引(yǐn)它们，这(zhè)些外围的恒星早就(jiù)被甩到宇宙当中了(le)。基于(yú)这种现象，科学(xué)家(jiā)们(men)会使用一种相对标准的(de)方法(fǎ)来解释暗物质的存在，这种方法就是测(cè)量星系(xì)当中(zhōng)气(qì)体在(zài)X轴(zhóu)上距离星系中心的距离，以及在Y轴上气体(tǐ)的旋转速(sù)度。如果出现异常的(de)结果，就(jiù)认为(wèi)是(shì)由暗物质的力量进入其(qí)中。

于是科学家(jiā)们通过(guò)射电望远镜测量了(le)距离星系中心更(gèng)远距离的氢元素，发现它们的旋转速度(dù)并不符合牛顿的(de)力学定律。我们的(de)太阳系也(yě)不例外，太(tài)阳(yáng)系(xì)位于银河系(xì)的第三悬臂之上，距(jù)离银河系中心2.6万光年(nián)，根据万(wàn)有引力定律进行计算，太阳系(xì)的运行速度(dù)应该是160千米(mǐ)/秒，但实际上(shàng)，太(tài)阳系正在以220千米/秒的速(sù)度围绕银河系旋(xuán)转(zhuǎn)，这个实际速(sù)度远远大于(yú)理论速(sù)度，那么产生(shēng)以上这种(zhǒng)向心(xīn)加速度(dù)的原因(yīn)很(hěn)可能就是存在着一种我们看不到的物质，是这些暗物质(zhì)的引力(lì)效应将星(xīng)系聚集在(zài)了一起。

也是从这时开始，越来越多的研究人员开始相信暗物(wù)质的存在(zài)。科学家根据星系(xì)外恒(héng)星轨(guǐ)道的速度，估(gū)算在星系当中暗物质(zhì)的质(zhì)量占整(zhěng)个星(xīng)系质(zhì)量的(de)85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯一可以(yǐ)解释(shì)这个现象的原因(yīn)。在一项新(xīn)的研(yán)究当中，科学家们发现，几乎(hū)没有引力(lì)效应的遥远恒(héng)星(xīng)之(zhī)间，也会出现(xiàn)速度上的微(wēi)小(xiǎo)差异。另(lìng)外，天文学家还发(fā)现了(le)一个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系(xì)距离地球大约2.5亿(yì)光年(nián)，大小和银河系不多，但(dàn)是星系当中存(cún)在(zài)的(de)恒星数(shù)量却只有银河系的千分之一。

所以在理论上，该星系必须(xū)存在暗(àn)物质(zhì)，否则就会分崩离析。但(dàn)是(shì)科学家们使用最先(xiān)进的望远镜(jìng)对其进行了40个小时的(de)详细测量(liàng)之后(hòu)，发现星系中的恒(héng)星运动是可以用正(zhèng)常的物质和力学定律来(lái)解释的。那么又有(yǒu)人提出，也(yě)许该星系的暗物(wù)质，已经被附近的另一个大(dà)星系剥离了。奇怪的是，它的(de)附(fù)近没(méi)有任何星(xīng)系存(cún)在。造(zào)成这些现象的除了暗物质(zhì)的假说(shuō)之外，另一种可能就是(shì)人类对(duì)引(yǐn)力的理解还不(bù)够全面，引(yǐn)力很可能(néng)在(zài)不(bù)同尺度空间中的工作(zuò)方式是不同(tóng)的，这意味着在行(xíng)星(xīng)系(xì)尺度中的天体会沿着它们的轨道，按(àn)照我们(men)所理解的方式运动。但是上(shàng)升到(dào)星系和星团(tuán)的尺度，引力之间的相互作(zuò)用(yòng)则是不同的方(fāng)式(shì)。对于在星(xīng)系团之间的相互作用，科(kē)学家(jiā)还引入了(le)外部场效(xiào)应(yīng)的概念，指的是在数(shù)百万光年的规模(mó)上，巨(jù)大的质(zhì)量之间会(huì)产生(shēng)对彼(bǐ)此特殊的(de)效果，这个(gè)理(lǐ)论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙德(dé)理论成(chéng)立，这意味着(zhe)我(wǒ)们需要对现在的(de)物理定律(lǜ)进(jìn)行修正，这些发(fā)现(xiàn)也让很(hěn)多人认为暗物质(zhì)假说理(lǐ)论就此(cǐ)终结。但(dàn)是在宇宙(zhòu)当中还(hái)有关于暗物质存在的其(qí)他的理论证(zhèng)据，这些理论证据是蒙德理论(lùn)所没法解释的“引力透(tòu)镜”。

径向(xiàng)距(jù)离为37亿光年的子弹星系团(tuán)，由两个(gè)碰撞(zhuàng)的星系(xì)团所(suǒ)组(zǔ)成，类似这样的(de)星团(tuán)，它们大部分的(de)普通质量都在星系的气(qì)体当中(zhōng)。当星(xīng)团以1000万(wàn)公里/小时发生碰撞(zhuàng)的时候，星际气(qì)体的相互(hù)作用就会导致温度的急剧(jù)升高，速度大幅降低。所以在(zài)理论上，在碰撞之(zhī)后，子弹星系团大部分的质量将(jiāng)位于所有这(zhè)些气(qì)体所在的(de)中间区域。那么我们通(tōng)过什么来验证它(tā)的质量区(qū)域到底是不是集中在中(zhōng)间呢(ne)？前(qián)不久，詹姆斯韦伯(bó)太空望远(yuǎn)镜传(chuán)回(huí)了(le)宇(yǔ)宙(zhòu)当中第一(yī)张全彩(cǎi)的高清(qīng)照片(piàn)，在照片中我们可以明显地看(kàn)到(dào)很多星系似乎(hū)被拉伸(shēn)产生了巨大(dà)的(de)形变。其实(shí)这些星系本身并不是真的被(bèi)扭曲了，也不是韦(wéi)伯望远镜出了(le)什么(me)问题，而是这样极遥远的天体(tǐ)和我(wǒ)们地(dì)球(qiú)上(shàng)的(de)观(guān)测(cè)者(zhě)之间。被一个质量超级巨(jù)大的(de)天体遮挡，这个超大质(zhì)量的东西的引(yǐn)力，会使身(shēn)后更遥远星系(xì)的光都发生了扭曲。这个现象就是引力透(tòu)镜效应。这(zhè)个巨大的天体可(kě)能是超大质量的黑洞(dòng)或者是暗物(wù)质。

所(suǒ)以(yǐ)当人们(men)对(duì)子(zi)弹(dàn)星系团观测的时(shí)候，发现它的大(dà)质量区(qū)域并(bìng)不是在中(zhōng)间，而是在两(liǎng)侧。所以最好的解释(shì)方法(fǎ)就(jiù)是当星团发生全(quán)部(bù)的碰撞时，可被观测到的质量气体被卡(kǎ)在了中(zhōng)间，暗物质则(zé)直接通过了(le)这个区域，并(bìng)在两边形成了引力透镜。对(duì)子(zi)弹星系(xì)团的引力透镜研(yán)究也被认为是(shì)暗物质(zhì)存(cún)在的(de)迄今(jīn)为止最好(hǎo)的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老的(de)光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光(guāng)终于可以(yǐ)畅通无阻地穿越在(zài)宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些光(guāng)在宇宙(zhòu)空间(jiān)背景上留下了各相同(tóng)性的微波(bō)辐射。其中红色的(de)部分(fēn)表示温度较高的区(qū)域，蓝色则表示相对较冷(lěng)的区域，但实际上它们之间的温差只有万(wàn)分之一。

科学(xué)家们通过对前景背景分(fēn)离(lí)后的二值图像(xiàng)进行连通域提取和标记之后发(fā)现，如(rú)果(guǒ)宇(yǔ)宙当中没有暗物质，图(tú)形看起来(lái)不应(yīng)该是这样的，而随(suí)着暗物(wù)质(zhì)的(de)增加，一些(xiē)峰值(zhí)的幅(fú)度会减(jiǎn)小，才变得看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇(yǔ)宙微波背景辐射(shè)的(de)测量值，我们(men)需要的(de)暗物(wù)质大约是(shì)普通(tōng)物质(zhì)的5倍(bèi)。这个数字与解释星系当中(zhōng)恒(héng)星运动所(suǒ)需(xū)要的暗物质比(bǐ)例是一致(zhì)的。这(zhè)就(jiù)意味(wèi)着(斯文败类是什么意思网络用语，斯文败类是什么意思网络用语怎么说zhe)。

用了一个(gè)简单的理论(lùn)框架，就很好地(dì)解(jiě)释了很(hěn)多(duō)不同(tóng)的观测结果。而暗(àn)物质的本质就(jiù)是宇宙当中存在着某种类型的(de)粒子(zi)，它们不参与(yǔ)任何其他的电(diàn)磁作(zuò)用(yòng)，只通过引力来(lái)相互(hù)作用。所以(yǐ)如果能够找到这种粒子(zi)的存在，就相当于找到了暗物(wù)质存在的实际证据。这种粒(lì)子到底是(shì)什么(me)？科学家们(men)已经(jīng)提出了数十种(zhǒng)的假想(xiǎng)目标，而要寻(xún)找这些不同(tóng)的目标粒子所(suǒ)需要的实验方式也不(bù)相(xiāng)同。在过去的几十年当中，人类为了(le)寻找这些看(kàn)不见(jiàn)、摸不到，几(jǐ)乎不会(huì)与常规物质相互作(zuò)用(yòng)的“暗物质(zhì)”，科学家们已经进行(xíng)了超过50次的实验，却没有任何实质性的(de)发现，除了一个地方，意大利(lì)的(de)格兰萨索山(shān)，隶属(shǔ)于阿尔卑斯(sī)山脉(mài)。

在山下(xià)1400米处的(de)地下矿井当中，藏着(zhe)地球上最大的地学实(shí)验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个(gè)三层(céng)楼高的探测器，一直致力于寻找暗(àn)物质粒子(zi)的周期性震荡。

自(zì)1997年以来，这里的科学家(jiā)声称观(guān)测到了某种信号。经过了20多年(nián)的数据收集，人(rén)们(men)发(fā)现了一个有趣的事情。探测(cè)率会在每年(nián)的6月份达到(dào)峰值(zhí)，然(rán)后在11月降(jiàng)到最低，而(ér)且在20年当中每年(nián)都是一样。一些科学家(jiā)认为(wèi)这可能是人类(lèi)发现暗(àn)物质(zhì)的第一(yī)个(gè)直接(jiē)证(zhèng)据(jù)。

但是为什么暗物质(zhì)会产生(shēng)周期性(xìng)的年度(dù)信号呢？刚(gāng)才我们讲了太阳系正在以(yǐ)220公(gōng)里/秒的速度(dù)围绕着银河(hé)系进行移(yí)动，那(nà)么如(rú)果暗物质存(cún)在宇(yǔ)宙当中，这意味着(zhe)我们也(yě)在以这样(yàng)的速(sù)度在穿越着暗物质流，这个(gè)过程中会(huì)产生(shēng)相应的振荡(dàng)，同时地(dì)球(qiú)又以30公里/秒(miǎo)的速度围绕太阳进(jìn)行(xíng)旋转。所以有半年的时间，地球围(wéi)绕太阳的(de)方向与太阳环绕银河(hé)系的方向是一致(zhì)的，而(ér)另(lìng)外(wài)半年则与之相反(fǎn)。

而在(zài)6月(yuè)份(fèn)的时(shí)候，地球与太(tài)阳的方(fāng)向正好达到完全(quán)一(yī)致(zhì)，这是(shì)理论上(shàng)地球穿越(yuè)暗物质流最(zuì)快的时段。而(ér)在11月份，又恰好达到了(le)最慢(màn)值(zhí)。尽管在(zài)实际的情况中，太(tài)阳(yáng)系相(xiāng)对(duì)银河(hé)系(xì)的平面呈现了60度(dù)的倾斜，但是这并不(bù)影响这个理论的有(yǒu)效性。

因此科(kē)学家(jiā)认为这(zhè)可(kě)以用(yòng)来解(jiě)释，研究(jiū)人(rén)员们所(suǒ)观(guān)测到的周期性信号。当(dāng)然(rán)也可能有(yǒu)其他的(de)情况，造成这种(zhǒng)年度周(zhōu)期信(xìn)号的(de)差异也(yě)可能是(shì)温度、湿度(dù)、土壤中的(de)水分、高山(shān)上(shàng)的(de)积(jī)雪，甚至连(lián)意大利游客的数量(liàng)也符合(hé)这个周期的(de)规律。

所以，科学家(jiā)们(men)又在南(nán)半球(qiú)建立了一(yī)个几乎相同的实验室，这里的季节与之前的(de)实验(yàn)室正好(hǎo)相(xiāng)反，而在这里，地球穿过(guò)暗物质流的运动特(tè)征和第一个(gè)实验室是一样的。

因此，如(rú)果在这里可以得到相同的信号，就可以成为暗(àn)物质所(suǒ)存在的非常有(yǒu)力的证据了。但是由于(yú)这个(gè)实验室刚刚建成不(bù)久(jiǔ)，所以截至目前(qián)还(hái)无法提供相应的数据支持。另外(wài)，在(zài)2025年(nián)，NASA将(jiāng)会发射一台新的望远镜，这台(tái)太空(kōng)望远镜叫做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大小跟哈勃望远镜(jìng)相同，但它的(de)宽视场仪器提供(gōng)的(de)视野(yě)是哈勃红(hóng)外仪器的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太空望远镜斯文败类是什么意思网络用语，斯文败类是什么意思网络用语怎么说其中一个关键的(de)用途(tú)就是探(tàn)索暗物质背后的奥秘，对于探测的(de)结果，我们只能拭(shì)目以待了(le)。费(fèi)米实验室(shì)粒(lì)子天体物(wù)理中心的(de)科学家丹(dān)琥(hǔ)珀和贾森斯特芬(fēn)研究发现，如果(guǒ)暗物质存(cún)在(zài)，它们(men)极(jí)有(yǒu)可能拥有另一(yī)种(zhǒng)神秘(mì)的效(xiào)应，这种暗物质效应，会支持(chí)宇宙(zhòu)当中生命(mìng)的诞生，或(huò)者说(shuō)是(shì)生(shēng)命进化(huà)的一个(gè)重(zhòng)要因素。

如果(guǒ)这一理论得到进一步的证实，那么(me)遍布宇宙当中的暗物质会不会意味着人类(lèi)并不孤(gū)单(dān)呢？或许在宇宙当(dāng)中某个角(jiǎo)落的(de)行星上，暗物质(zhì)正在通过这(zhè)样的效应创造生(shēng)命。当然，这些推论的大前提是要(yào)先(xiān)找到暗(àn)物质存(cún)在的实际(jì)证据(jù)。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到底存(cún)不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的(de)支持是我更(gèng)新的动力！

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