宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学(xué)无法(fǎ)解释的“暗物(wù)质”？暗物质(zhì)又(yòu)究竟是什么？人(rén)类为了(le)寻找暗物(wù)质存在的证据，科学家们(men)在过(guò)去的几十年当中进(jìn)行了超(chāo)过50次的长期实验，但是却没有(yǒu)发现任何的有效证据(jù)。除了一个(gè)地方(fāng)，在1687年出(chū)版的(de)自然哲学数学原理一(yī)书中，埃(āi)萨克(kè)牛顿发表了万(wàn)有引力(lì)定律，它(tā)揭示了宇(yǔ)宙(zhòu)中天体运(yùn)动的规(guī)律(lǜ)。往后的几百年来，当天文学(xué)家们发现某些天体运行轨道出现(xiàn)异常，不(bù)符合(hé)万有引力定律的时(shí)候，他们就会知道，周(zhōu)围一(yī)定有未知的天体通过引力(lì)在摄(shè)动它的轨(guǐ)道。比如在1846年(nián)，奥本勒维耶就通过天王星运(yùn)行轨道的(de)异常，推算并且(qiě)发(fā)现了(le)海王星(xīng)的存在。另(lìng)外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发现都是应(yīng)用(yòng)万有(yǒu)引力定律所取得重大天(tiān)文成就的例子(zi)。但是(shì)这些发现都是(shì)在恒星系统的(de)尺度当中，可当我们(men)上升到星系或(huò)者是星团的尺度，事情就(jiù)开始变得诡异了(le)。

1933年，瑞士的物理学家弗(fú)里茨兹威基(jī)正(zhèng)在研究和测(cè)量后发(fā)星系(xì)团的质量。这是一个由(yóu)数千个(gè)星系(xì)所组成的巨大星(xīng)系团，这些星系被引力束缚在(zài)一起。测量星(xīng)系团的质量一般会(huì)使(shǐ)用到(dào)两(liǎng)种方法，当两(liǎng)种(zhǒng)方法结果一致，就可以确定其质(zhì)量的(de)范围。

第一(yī)种是获得(dé)其"光度(dù)学的质(zhì)量(liàng)"，需要(yào)的(de)数据是测量各个星系的(de)光度。

第二种是动力学质量的计算，是利用光谱红(hóng)移测量星系团中的各个星系相(xiāng)对于(yú)星系团的运动速度。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵(měng)了，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度学质量”的(de)400倍。这意(yì)味(wèi)着，后发座星系团(tuán)有99%的(de)质量消失了，或者(zhě)说这99%的质(zhì)量并不以可见光的形式所存在(zài)，我们无(wú)法看到。最诡异(yì)的是，在测量速度的(de)过程(chéng)中，兹威(wēi)基发现星系(xì)团中很多星系的速度比理(lǐ)论上要快(kuài)得多，按照(zhào)牛顿的运动(dòng)学定律，仅靠这些可见星(xīng)系(xì)的质量所产生的(de)引(yǐn)力是(shì)无法将它(tā)们束缚在(zài)星(xīng)系团内的(de)，它们早就应该被(bèi)抛出星系团之外了，除非有一种神秘的(de)力量(liàng)在起(qǐ)作用，这种(zhǒng)力量来源于某种(zhǒng)隐形的(de)物质(zhì)。

据此，兹维(wéi)基(jī)提出了这样部分不可见的暗质，它(tā)不发散光(guāng)、吸光、反射(shè)光，但(dàn)是它们却占据着宇宙中(zhōng)绝大部分的质量。只(zhǐ)是当时的人们对这样的一种说法不(bù)屑(xiè)一(yī)顾(gù)。

直(zhí)到40年之(zhī)后，“暗物(wù)质(zhì)”这个(gè)词才(cái)再一次出(chū)现。天文学家(jiā)维拉(lā)鲁(lǔ)宾和肯(kěn)特福特在(zài)观(guān)测仙(xiān)女(nǚ)座星系中的恒(héng)星(xīng)运动(dòng)。理(lǐ)论上来说，距离中(zhōng)心越远的恒星在其轨道上(shàng)的运行(xíng)速度就会越(yuè)慢。但是他们观测的(de)结果却让人感(gǎn)到(dào)不可思议。

随着与(yǔ)中心距离(lí)的增加(jiā)，恒星的旋转速度(dù)几乎保(bǎo)持不(bù)变。可是根据牛(niú)顿的万有引(yǐn)力定律，在(zài)星系当中如果没有足够大的质量来吸引(yǐn)它们(men)，这些(xiē)外(wài)围的恒星早(zǎo)就被甩到宇(yǔ)宙当中了。基于这种现象，科学(xué)家们会使(shǐ)用一种相对(duì)标准的方法来(lái)解释(shì)暗物质的(de)存在(zài)，这种方(fāng)法(fǎ)就是(shì)测量星系(xì)当中(zhōng)气体在X轴(zhóu)上距离星系中心(xīn)的距离，以及在Y轴上气体(tǐ)的旋转速(sù)度(dù)。如果出现异(yì)常的结果，就认(rèn)为是由暗物质(zhì)的力量(liàng)进(jìn)入其中(zhōng)。

于是科学(xué)家(jiā)们(men)通过(guò)射电望远镜测量了距离星系中心(xīn)更(gèng)远(yuǎn)距(jù)离的氢元素，发现它们的旋转速度并(bìng)不符合牛(niú)顿的力(lì)学定律(lǜ)。我们的太阳系也不例外，太阳系位于银河系的(de)第三悬(xuán)臂(bì)之上，距离银河系中(zhōng)心(xīn)2.6万光年，根据万(wàn)有引力(lì)定(dìng)律进行计算，太阳系的运行速(sù)度(dù)应(yīng)该(gāi)是160千米/秒，但(dàn)实(shí)际上，太阳系(xì)正(zhèng)在以220千(qiān)米(mǐ)/秒的速度围(wéi)绕银(yín)河系旋转，这个实(shí)际(jì)速度远远大(dà)于理论速度(dù)，那么产生以上这种(zhǒng)向心加(jiā)速度的原因很可(kě)能就是(shì)存(cún)在着一种我们看不到(dào)的物质(zhì)，是这些暗(àn)物质(zhì)的引力效应将(jiāng)星系聚集在(zài)了(le)一起。

也是从这时开始，越来越多的研(yán)究人员开始相信暗物质(zhì)的(de)存在。科学家根(gēn)据星系外(wài)恒星轨道的速(sù)度，估(gū)算在星系当中暗物(wù)质的(de)质量占整个星系(xì)质(zhì)量的85%。但是，暗物(wù)质并不是唯一可以解(jiě)释这个现象(xiàng)的(de)原(yuán)因。在(zài)一(yī)项(xiàng)新的研究当中，科(kē)学家们发现，几(jǐ)乎没(méi)有(yǒu)引力(lì)效(xiào)应的遥远恒星之(zhī)间，也会出现速度上的(de)微小差异。另外，天(tiān)文学家还发现了一(yī)个(gè)反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系(xì)距离地球大约2.5亿光年(nián)，大小和(hé)银河系不(bù)多，但(dàn)是星系(xì)当(dāng)中存(cún)在的(de)恒星数量却只(zhǐ)有银河系的千分之一。

所以在理(lǐ)论上，该星系(xì)必(bì)须存在暗物(wù)质，否则就会分崩离(lí)析。但是科学(xué)家们使用最先进(jìn)的望远镜对(duì)其进行了40个小时的详(xiáng)细(xì)测(cè)量之(zhī)后，发现(xiàn)星系中的恒星运(yùn)动是可以(yǐ)用(yòng)正(zhèng)常的(de)物质和力学定律来解释的。那么又有(yǒu)人(rén)提出，也许该星系的暗物质，已经被附(fù)近(jìn)的另一个(gè)大(dà)星(xīng)系剥离(lí)了。奇怪的是，它的附(fù)近没有任(rèn)何星系存在(zài)。造成这些现(xiàn)象(xiàng)的除了暗物质的假(jiǎ)说之外，另一种可能就是人类对(duì)引力的理解(jiě)还cac2制取c2h2，cac2形成过程电子式不够全(quán)面，引(yǐn)力很可能在(zài)不同尺度空间中的工作方式是不同(tóng)的，这(zhè)意(yì)味(wèi)着在(zài)行(xíng)星(xīng)系尺度中的天体会沿着它们的轨(guǐ)道，按照我们所(suǒ)理解的方式运动。但是(shì)上(shàng)升到星(xīng)系和星团(tuán)的(de)尺度，引力之间的(de)相互作用则是不同的方式。对于在星系团之间的相互作用(yòng)，科(kē)学家还引入(rù)了外(wài)部场效(xiào)应的概念，指(zhǐ)的是(shì)在数百万光年的规(guī)模上(shàng)，巨大(dà)的质量之间会产生对彼此特殊的(de)效果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果(guǒ)MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意味着我们需(xū)要对(duì)现在(zài)的物理定律进行修正(zhèng)，这些发(fā)现也让很多人(rén)认(rèn)为暗物质(zhì)假说理论就此终结(jié)。但是在宇宙(zhòu)当中还有关于暗物质存在的(de)其他的理论证(zhèng)据，这些理论证据(jù)是蒙德理论所没法解(jiě)释的“引力透(tòu)镜”。

径向距(jù)离为(wèi)37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞(zhuàng)的星系团所组成，类似这样的星团，它们(men)大部(bù)分的(de)普(pǔ)通质量(liàng)都(dōu)在星系的气(qì)体当(dāng)中。当星团以1000万公里/小时(shí)发(fā)生碰撞的时候，星际气(qì)体的(de)相互作(zuò)用就会导致温(wēn)度的急剧升高，速度大幅(fú)降低。所(suǒ)以在理论上，在(zài)碰撞之后(hòu)，子弹星系(xì)团大部分的质量(liàng)将位于所有这些气体所在的中(zhōng)间区域。那(nà)么我们通过什么来验证它的质(zhì)量区域到底是不是(shì)集(jí)中在中间(jiān)呢(ne)？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太(tài)空望远镜(jìng)传回了宇宙当中第一张(zhāng)全彩的高清照片，在(zài)照(zhào)片中(zhōng)我们可以明显地看(kàn)到(dào)很多星系似乎被拉伸产生(shēng)了巨大的形变。其实这些星系本身并不(bù)是真(zhēn)的被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而是这样极遥远的天体和我们(men)地球(qiú)上的观测者之间。被一(yī)个质量超级巨大的天体遮挡，这个超大质(zhì)量(liàng)的东西的引力，会使身后(hòu)更遥(yáo)远星(xīng)系(xì)的光都发(fā)生(shēng)了(le)扭曲。这个现(xiàn)象就是(shì)引力透镜效应。这(zhè)个巨(jù)大(dà)的(de)天体(tǐ)可能是超大(dà)质量的黑(hēi)洞或者是暗物质。

所以当人们对子弹星(xīng)系团(tuán)观测(cè)的时(shí)候，发现它的大(dà)质量区域并不是在中间(jiān)，而(ér)是在两侧(cè)。所(suǒ)以最好的解释方法就是(shì)当星(xīng)团发生(shēng)全(quán)部(bù)的(de)碰(pèng)撞(zhuàng)时，可被观测到的质量气体被卡(kǎ)在了中(zhōng)间(jiān)，暗(àn)物质则(zé)直接通过(guò)了这个区域，并在两边形成了引力透镜。对子弹星(xīng)系团的引力(lì)透镜研究(jiū)也被认为是暗(àn)物质存(cún)在的迄今(jīn)为(wèi)止最好(hǎo)的理论证据。

除此之(zhī)外，还(hái)有来(lái)自宇宙(zhòu)当中最古老的光(guāng)。从宇宙大爆炸(zhà)开始，38万年之后(hòu)，可见(jiàn)光终于可(kě)以畅通(tōng)无阻地穿越在(zài)宇宙(zhòu)当中了。经过了130多(duō)亿(yì)年之后，这些光在宇宙空(kōng)间背景上留(liú)下了各相同性的微波辐射。其中红色的部分表示温(wēn)度较高的(de)区域，蓝(lán)色则(zé)表示相对(duì)较冷的(de)区域，但实际上它(tā)们之间的温差(chà)只有万分之一。

科学(xué)家们通过(guò)对(duì)前景(jǐng)背(bèi)景分离后的二值图像进(jìn)行连通域提(tí)取和(hé)标记之后发(fā)现，如果宇(yǔ)宙当中没有暗物(wù)质，图形看起来不应该是这样(yàng)的，而随着暗物质的增(zēng)加，一些峰值的幅度会减小(xiǎo)，才变(biàn)得看起来“和谐(xié)”。为(wèi)了匹配宇宙微波背(bèi)景辐射的测量值，我们需要的暗物(wù)质(zhì)大约是普通物(wù)质的5倍。这个数字与解(jiě)释(shì)星系当中恒星运(yùn)动所需要的暗物(wù)质比例(lì)是一致的。这就意味着。

用了一个简(jiǎn)单的理(lǐ)论(lùn)框(kuāng)架(jià)，就很好地解释了很多不同的观(guān)测结(jié)果(guǒ)。而暗物质的(de)本质就(jiù)是(shì)宇宙当中(zhōng)存在着(zhe)某种类(lèi)型的粒子，它们不参与任何其(qí)他(tā)的电磁(cí)作用(yòng)，只通过引力来相互作用(yòng)。所以(yǐ)如(rú)果能够找到(dào)这种(zhǒng)粒子的存(cún)在，就相(xiāng)当于找到(dào)了暗物质存(cún)在的(de)实际证据。这种粒子(zi)到(dào)底是什么？科学家们已经提出(chū)了数十种的假(jiǎ)想目标，而要寻找这些不同的目(mù)标粒子所需要的(de)实验方式也(yě)不相同。在(zài)过去的(de)几十(shí)年当中，人类为了寻找(zhǎo)这些看不见、摸(mō)不到，几乎不会与常(cháng)规物质相互作用的(de)“暗物质”，科学家们已经进行(xíng)了超(chāo)过50次的实验，却(què)没有(yǒu)任何实(shí)质性(xìng)的(de)发现，除了一个地方(fāng)，意大利的(de)格兰萨索山(shān)，隶(lì)属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米处的地(dì)下矿井(jǐng)当中，藏着地(dì)球上最大的地学实验室，这(zhè)个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的(de)探测器(qì)，一直致(zhì)力(lì)于寻找暗(àn)物质粒子的周期性震荡。

自1997年(nián)以来(lái)，这里的科学(xué)家声(shēng)称(chēng)观测到(dào)了某种信号。经过了20多年的(de)数据收集(jí)，人(rén)们发(fā)现了一(yī)个有趣的事情。探测率会(huì)在每年(nián)的(de)6月份(fèn)达到(dào)峰值，然后在11月降到(dào)最低，而且在(zài)20年当中每年(nián)都是一样。一(yī)些科学家认为这可能是人类发现暗物质(zhì)的第(dì)一个直接(jiē)证据(jù)。

但是为什么(me)暗物质会产生周期性的年度信号呢(ne)？刚才(cái)我们讲了太(tài)阳系(xì)正(zhèng)在(zài)以(yǐ)220公里/秒的速度(dù)围绕着(zhe)银河系进行移动，那么如果暗(àn)物质存在(zài)宇宙当(dāng)中，这意味(wèi)着我(wǒ)们也在(zài)以这样的(de)速度在穿越着(zhe)暗(àn)物质(zhì)流，这个过(guò)程中会产生相应的振荡，同时地(dì)球又以30公里/秒的速度围绕太阳(yáng)进行(xíng)旋转。所以有半年的(de)时间，地球围绕太阳的方向与太阳环(huán)绕(rào)银河系的(de)方(fāng)向是一致的，而另外(wài)半(bàn)年则与之相反。

而(ér)在(zài)6月(yuè)份的时候，地球与太阳的方向正(zhèng)好达到(dào)完全一致(zhì)，这是理论(lùn)上地球穿越暗(àn)物质流最快的时段(duàn)。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽(jǐn)管在实际的情况(kuàng)中(zhōng)，太(tài)阳(yáng)系相对(duì)银河系的(de)平面呈现了60度(dù)的倾斜，但是这(zhè)并(bìng)不影响这个(gè)理论的有效性。

因(yīn)此科(kē)学家认为这可以用来(lái)解释，研究人员们(men)所观测到的周期(qī)性信(xìn)号。当然也可能有其他的情况，造成这种年度周期信(xìn)号的差异也(yě)可能(néng)是温度、湿度(dù)、土(tǔ)壤(rǎng)中的水分、高山(shān)上(shàng)的积(jī)雪，甚(shèn)至连意大(dà)利(lì)游(yóu)客的(de)数量也符(fú)合这(zhè)个(gè)周期的(de)规律。

所以，科学家们又在南半球建立了一个几乎相同(tóng)的实验室，这里的季节与之前(qián)的实验室正好相(xiāng)反，而在这(zhè)里，地球穿过暗物质(zhì)流的运动特征(zhēng)和(hé)第(dì)一(yī)个实验室是一样的。

因(yīn)此，如果(guǒ)在这里可以(yǐ)得到相同的信号，就可以成为暗物质所存在的非常有力的证(zhèng)据了。但是由于这个实验室刚刚建成不久，所以截至目前还无法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太空(kōng)望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大(dà)小跟(gēn)哈勃望远镜相同，但它(tā)的宽视场仪器提供的视(shì)野是哈勃红外仪(yí)器的100倍。南希格雷斯罗曼(màn)太(tài)空望远镜其中一个关键的用途就是探索暗物质背后的奥秘，对于探测的结果，我们(men)只能拭目(mù)以待了。费米实验室粒子天体物理中(zhōng)心的科学(xué)家丹(dān)琥(hǔ)珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究发现，如果暗物质存(cún)在(zài)，它(tā)们极有可能拥有(yǒu)另一种神秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中(zhōng)生命的诞生，或者说是生(shēng)命进化的一个(gè)重要(yào)因(yīn)素。

如果这一理论得到进一步的证(zhèng)实，那么遍布宇宙当中的暗(àn)物质(zhì)会不(bù)会意味着(zhe)人类并不孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的(de)行星上，暗物质正在(zài)通过这样的效应创(chcac2制取c2h2，cac2形成过程电子式uàng)造生命。当然，这些推论的大(dà)前提是要先找到暗(àn)物(wù)质存在的实(shí)际证(zhèng)据。那么小伙(huǒ)伴们，你们觉得暗物质(zhì)到底存(cún)不存在呢(ne)？喜欢请点赞(zàn)，你的支持是我(wǒ)更新的(de)动力(lì)！

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