宇宙(zhòu)是“人为制造”的？为何会存(cún)在科学无法(fǎ)解释的“暗(àn)物(wù)质”？暗物(wù)质(zhì)又究竟是什(shén)么？人类为了寻找暗物质存在的证据，科(kē)学家们在过去的几十年当中进行(xíng)了超过50次的长(zhǎng)期实验，但是(shì)却没有发现(xiàn)任何的有效证据(jù)。除了一个地方，在1687年出版(bǎn)的自然哲(zhé)学数学原理一书中，埃萨克牛顿发(fā)表了万有(yǒu)引力定(dìng)律，它揭示了宇(yǔ)宙中天体(tǐ)运动(dòng)的规律。往(wǎng)后(hòu)的几百年来，当天文学家们发现(xiàn)某(mǒu)些天(tiān)体运行轨道(dào)出现异(yì)常，不(bù)符合(hé)万有引力(lì)定(dìng)律的(de)时候，他们就会(huì)知道，周围一(yī)定有未知的(de)天体(tǐ)通过引力在摄动(dòng)它的轨道。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶(yé)就(jiù)通(tōng)过天(tiān)王星运行轨道的异常，推算(suàn)并(bìng)且发(fā)现了海(hǎi)王(wáng)星(xīng)的存在。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发现都(dōu)是应用万(wàn)有(yǒu)引力定律所取得重大天文成就的例子。但是这些发现都是(shì)在恒星系统的(de)尺度当(dāng)中(zhōng)，可当(dāng)我们上升到星系或者是(shì)星团的(de)尺度，事情就开始变得诡异了(le)。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗里茨兹威(wēi)基正(zhèng)在研究和测量后发星系(xì)团的质(zhì)量。这是(shì)一个(gè)由数千个星系所组成的巨大星系团，这些星系被引力束缚在一(yī)起。测量(liàng)星系团的质量一般会使用到(dào)两种方法，当两种方(fāng)法结果一(yī)致，就(jiù)可燃气换金属管是骗局吗，燃气需要换金属管吗以确定其质量(liàng)的范围。

第一种是获(huò)得其"光度(dù)学的质(zhì)量(liàng)"，需要的数据是测量各个星系的光(guāng)度。

第二种是动力学质量的计算，是利(lì)用光谱(pǔ)红移测量(liàng)星系团中(zhōng)的各个(gè)星系相(xiāng)对于星系团的(de)运动(dòng)速度(dù)。当测(cè)量结果出来之后，兹威基(jī)彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学(xué)质量”的400倍。这意(yì)味(wèi)着(zhe)，后发座星系团有(yǒu)99%的质量消失了，或者(zhě)说这99%的质量(liàng)并不以可见光(guāng)的(de)形(xíng)式所存在(zài)，我(wǒ)们无法看到(dào)。最(zuì)诡异的是，在测量速度的过程中，兹威基发现星系团中很多星系的速度比理论上要(yào)快得多，按照(zhào)牛顿的(de)运动学定律，仅靠这些可见星系的质量所产生的引力是无法将它(tā)们(men)束缚在星系(xì)团内的(de)，它(tā)们早(zǎo)就(jiù)应(yīng)该被(bèi)抛出星系(xì)团(tuán)之(zhī)外了，除非(fēi)有(yǒu)一种神秘的力(lì)量在起作用，这种力量(liàng)来源于某种隐(yǐn)形的物质。

据此，兹维(wéi)基(jī)提(tí)出(chū)了(le)这样部分不可(kě)见(jiàn)的暗(àn)质，它不发散光(guāng)、吸光、反射光，但是它们却(què)占(zhàn)据着宇宙中绝(jué)大部分的(de)质量。只是(shì)当时的人们对这样的一种说法不(bù)屑(xiè)一顾(gù)。

直到40年之后，“暗物质”这(zhè)个词才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观(guān)测仙(xiān)女座星系中(zhōng)的恒星运(yùn)动。理论(lùn)上来说，距离中(zhōng)心越远的恒星在(zài)其轨(guǐ)道上的运(yùn)行速度(dù)就会越慢。但是他(tā)们观(guān)测的结果却让人感(gǎn)到不可(kě)思议。

随(suí)着与中心(xīn)距离的增加，恒星(xīng)的旋转速度几乎保持不变。可(kě)是(shì)根(gēn)据牛顿的万有引力定(dìng)律，在星系当中如果没有足够大(dà)的质(zhì)量来吸引(yǐn)它们(men)，这些外围(wéi)的恒(héng)星早(zǎo)就被甩到(dào)宇宙(zhòu)当中了。基于这种现象，科学(xué)家们会使(shǐ)用一种相(xiāng)对标准(zhǔn)的方法来(lái)解释暗物质的存(cún)在(zài)，这种方法就是测量(liàng)星系当中气体在X轴上(shàng)距(jù)离(lí)星系中心的距(jù)离(lí)，以及在Y轴上气体的(de)旋转速(sù)度。如果(guǒ)出(chū)现异常的结果，就(jiù)认(rèn)为是由暗(àn)物质的力量进入其中。

于(yú)是科学(xué)家(jiā)们通过射电望远镜(jìng)测量了(le)距(jù)离星系(xì)中心(xīn)更远距离的氢元素，发现(xiàn)它们的旋转速(sù)度并不符合牛顿的(de)力学定律。我们的太阳系也不例外，太阳系位于银河系的第三悬臂之(zhī)上，距离银(yín)河(hé)系中心(xīn)2.6万光年，根(gēn)据(jù)万有引(yǐn)力定律进行计(jì)算(suàn)，太阳系的运(yùn)行速度(dù)应该是160千米/秒，但(dàn)实(shí)际上(shàng)，太(tài)阳系正在以220千米/秒的速(sù)度围绕银河系旋转，这个实(shí)际速度远远(yuǎn)大于(yú)理论速度，那么产生以上这种向心加速(sù)度的原因很可能就是存在着(zhe)一种(zhǒng)我们看不(bù)到的(de)物质，是这些暗物(wù)质的(de)引力效应将星系聚集在了一起。

也是从(cóng)这(zhè)时开(kāi)始，越来越多的研究人员开(kāi)始相信(xìn)暗物(wù)质的存在。科学家根据(jù)星系外恒星轨(guǐ)道的速度(dù)，估算在星系当(dāng)中(zhōng)暗物质的质量(liàng)占整个星系质量(liàng)的(de)85%。但是(shì)，暗物质并不(bù)是唯一可(kě)以解(jiě)释这个现象的(de)原因。在一(yī)项新的研(yán)究当(dāng)中(zhōng)，科学家们发现(xiàn)，几乎(hū)没有引力(lì)效应(yīng)的遥远恒星之间，也会(huì)出(chū)现速度上的微小差异。另外，天文学(xué)家(jiā)还发现了一个反常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿(yì)光年，大小(xiǎo)和(hé)银河系不多，但是(shì)星系当(dāng)中存在(zài)的恒星数(shù)量(liàng)却只有银河(hé)系的(de)千分(fēn)之一。

所以在理论上，该星系必(bì)须存在暗物(wù)质，否则就(jiù)会分崩离析。但是科(kē)学(xué)家们使用最先进(jìn)的望远镜对其进行(xíng)了40个小时的详细测量之后，发现(xiàn)星系(xì)中的恒星运动是可以用(yòng)正常(cháng)的物(wù)质和力学定律(lǜ)来解(jiě)释的。那(nà)么(me)又(yòu)有人提出(chū)，也(yě)许(xǔ)该(gāi)星系的(de)暗物质，已经被附(fù)近(jìn)的(de)另一个大星系剥离了。奇怪的是，它(tā)的附(fù)近(jìn)没有任何(hé)星系(xì)存在。造成这些现(xiàn)象(xiàng)的(de)除了暗物质的假说之外，另一种可能就(jiù)是人类对引力的理(lǐ)解还不够全面，引(yǐn)力(lì)很可能在不同尺度空间中的(de)工作方式(shì)是(shì)不同的，这意味着在行星系尺(chǐ)度中的天体会(huì)沿着它们的轨(guǐ)道，按照我们所理解的方(fāng)式(shì)运动。但(dàn)是(shì)上升(shēng)到星(xīng)系和星(xīng)团的尺度，引(yǐn)力之间(jiān)的相(xiāng)互作(zuò)用则(zé)是不同的方(fāng)式(shì)。对于(yú)在星系(xì)团之间的相互(hù)作用，科(kē)学(xué)家还引入(rù)了外部场效应的概念，指的是(shì)在数百万光年(nián)的(de)规模(mó)上，巨大的质量之(zhī)间会(huì)产(chǎn)生对彼此特(tè)殊的(de)效(xiào)果(guǒ)，这个理论叫(jiào)做(zuò)MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立(lì)，这意味(wèi)着我们需要对现在的物理定律进行(xíng)修正，这些(xiē)发(fā)现也(yě)让(ràng)很多人(rén)认为暗物(wù)质(zhì)假说理论就此终结。但是在宇宙当(dāng)中还有关(guān)于暗物质(zhì)存(cún)在的其他的理论证据(jù)，这些理(lǐ)论证(zhèng)据是蒙(méng)德(dé)理论所没法解释的(de)“引力透镜”。

径(jìng)向距离(lí)为37亿光年(nián)的子弹(dàn)星系团，由两个(gè)碰撞(zhuàng)的星系团所组成，类(lèi)似(shì)这(zhè)样的星团，它(tā)们大部分的普通质(zhì)量都在星系(xì)的(de)气体当中(zhōng)。当星(xīng)团以(yǐ)1000万公里/小时发(fā)生碰撞的时(shí)候(hòu)，星际气体的(de)相互作用就(jiù)会导致(zhì)温度的急(jí)剧升高，速度大幅降(jiàng)低。所以在理(lǐ)论(lùn)上(shàng)，在碰撞之后，子弹星(xīng)系团大部分的(de)质量(liàng)将位于所有这(zhè)些气体(tǐ)所(suǒ)在的中(zhōng)间区域。那么我(wǒ)们(men)通(tōng)过(guò)什(shén)么来验(yàn)证它的(de)质量区域(yù)到(dào)底(dǐ)是不(bù)是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太空望远镜传回了宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)第(dì)一张全彩(cǎi)的高清照(zhào)片，在照片中我(wǒ)们可以(yǐ)明显地看到(dào)很多星(xīng)系似乎被拉伸(shēn)产生(shēng)了巨大的形变(biàn)。其实这些(xiē)星系本身并不(bù)是真(zhēn)的被扭曲了，也不是韦伯望远镜(jìng)出了什么(me)问题，而是这样(yàng)极遥远的(de)天体和我们(men)地球上的观测者之(zhī)间。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这(zhè)个超大质量的(de)东西的引力，会使身后更(gèng)遥远星系的光都发(fā)生了扭曲。这个现(xiàn)象就是(shì)引(yǐn)力透镜效应(yīng)。这个巨大的天体(tǐ)可(kě)能(néng)是超大质量的(de)黑(hēi)洞或者是暗(àn)物质。

所以当人们对子(zi)弹(dàn)星系团观(guān)测的(de)时(shí)候(hòu)，发现它的(de)大质量区域并不是(shì)在(zài)中间，而是(shì)在两(liǎng)侧。所以(yǐ)最好的解(jiě)释方法就(jiù)是当星团发生全部的碰(pèng)撞时，可被(bèi)观测到的质量(liàng)气体被卡在了中间，暗物质则直(zhí)接通过了(le)这个区域，并在两边(biān)形(xíng)成了引力(lì)透镜。对子弹星系团的引力(lì)透镜研(yán)究(jiū)也被认为是(shì)暗(àn)物质存在的迄今为(wèi)止(zhǐ)最(zuì)好的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当(dāng)中最古(gǔ)老的光。从(cóng)宇宙大(dà)爆炸开始，38万年之后，可见光(guāng)终于(yú)可以畅通(tōng)无阻(zǔ)地穿越在宇(yǔ)宙当(dāng)中了。经过(guò)了130多(duō)亿(yì)年(nián)之后，这些光在宇宙空间背景上留下了各相同性的(de)微波辐(fú)射(shè)。其中(zhōng)红色的部(bù)分表示温度较高的(de)区(qū)域(yù)，蓝色则(zé)表示相对较冷(lěng)的区域，但实际上(shàng)它(tā)们之间的温(wēn)差只(zhǐ)有万分之(zhī)一。

科学(xué)家们通过对前景背(bèi)景分离后(hòu)的二值图(tú)像进行连通域提取和标(biāo)记(jì)之后发现(xiàn)，如果宇(yǔ)宙当中没有(yǒu)暗物质，图形看起来不应(yīng)该是这样的(de)，而随(suí)着暗物质的增加，一些峰值的(de)幅(fú)度会减(jiǎn)小，才变得看起来“和谐(xié)”。为了(le)匹配宇(yǔ)宙(zhòu)微波背景辐(fú)射的测量值，我们需要(yào)的暗(àn)物质(zhì)大(dà)约(yuē)是普通物质的5倍(bèi)。这(zhè)个数字与解释星(xīng)系当中(zhōng)恒星运动(dòng)所需要的暗(àn)物质比例是一致(zhì)的。这就意味着。

用(yòng)了一个简(jiǎn)单的理论框架(jià)，就很(hěn)好地解释了很多不同的(de)观(guān)测结果。而(ér)暗物质的(de)本质(zhì)就是(shì)宇宙当中存在(zài)着某种类型的粒子，它们不参与任何其他的电磁作用(yòng)，只通过引力来相互(hù)作用。所以如(rú)果能够找到这种粒子的存(cún)在，就相(xiāng)当(dāng)于找到了暗物质存在的实际证据(jù)。这种(zhǒng)粒子(zi)到底(dǐ)是什么？科学(xué)家们(men)已经提出了(le)数十种的(de)假想(xiǎng)目标(biāo)，而要(yào)寻找这(zhè)些不(bù)同的目(mù)标粒(lì)子(zi)所需要(yào)的实验方式也(yě)不相同(tóng)。在过(guò)去的几十年当中，人类为了寻(xún)找这些看不见、摸不到，几乎不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科(kē)学家们已经进行了超(chāo)过(guò)50次的实验(yàn)，却没有(yǒu)任何实(shí)质性(xìng)的(de)发现，除了一个地方，意大(dà)利的(de)格兰萨索山，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处的地下矿井当中(zhōng)，藏着(zhe)地球上最大(dà)的地学实验室，这个实验(yàn)室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼高的探测器，一直致力(lì)于寻找暗物质粒子(zi)的周期性震荡。

自(zì)1997年以来，这里的科学家声(shēng)称观测到了(le)某种信号。经过了(le)20多(duō)年的(de)数据(jù)收集，人们(men)发(fā)现了一(yī)个有趣的事情。探测率会在每年的6月份达到峰值，然后在(zài)11月(yuè)降到最(zuì)低(dī)，而(ér)且(qiě)在20年当中每年都是一样。一(yī)些(xiē)科(kē)学家认为这可(kě)能是(shì)人类发现暗物(wù)质的第一个(gè)直接证据(jù)。

但是(shì)为什(shén)么暗物质会产生周期性的年度信号呢？刚才我们讲了(le)太阳(yáng)系正在以220公(gōng)里/秒(miǎo)的速度(dù)围绕着银河(hé)系(xì)进(jìn)行移(yí)动，那(nà)么如(rú)果(guǒ)暗(àn)物(wù)质存在宇宙当中，这意味(wèi)着我们也(yě)在(zài)以(yǐ)这样的速(sù)度在穿越着暗物质流，这个过程中(zhōng)会产生(shēng)相应的振荡，同(tóng)时(shí)地球又(yòu)以(yǐ)30公里/秒的速(sù)度围绕太阳进(jìn)行旋转。所以有(yǒu)半年(nián)的时(shí)间，地球围(wéi)绕太阳的(de)方向与太阳环绕银(yín)河系的方向(xiàng)是(shì)一致的，而另外(wài)半年则与(yǔ)之(zhī)相反。

而(ér)在6月份的时候，地球与太阳的方向正好达(dá)到(dào)完全(quán)一致(zhì)，这是理(lǐ)论上地球穿越暗物质流(liú)最快(kuài)的时段。而在(zài)11月份，又恰好达(dá)到了最慢(màn)值。尽管在(zài)实(shí)际的情况中，太阳系相对银(yín)河系的平面呈现了60度的(de)倾斜，但是这并不影响这(zhè)个(gè)理论的有效性(xìng)。

因此科学(xué)家认(rèn)为这可以(yǐ)用(yòng)来解释，研究人员们所观测到的周期(qī)性信号。当然也可能有(yǒu)其他的(de)情况，造成(chéng)这种(zhǒng)年度(dù)周期(qī)信(xìn)号的差异也可能(néng)是(shì)温度、湿度、土壤中的水分、高山上(shàng)的(de)积雪，甚至连意大利游客(kè)的数量(liàng)也符合这(zhè)个周(zhōu)期的(de)规律。

所以，科学家们又在(zài)南燃气换金属管是骗局吗，燃气需要换金属管吗(nán)半球建立了一个(gè)几乎相同的实验(yàn)室，这里的季节与之前的(de)实验室正(zhèng)好相(xiāng)反(fǎn)，而在这里，地(dì)球穿(chuān)过暗(àn)物质流的运动特征和第一个实(shí)验室(shì)是一(yī)样的。

因此，如(rú)果在这里可以(yǐ)得(dé)到相同的(de)信号，就(jiù)可以成为暗物质所存在的非常(cháng)有力(lì)的(de)证据了。但是(shì)由于这个实验(yàn)室刚刚(gāng)建成不久，所以(yǐ)截至目前还无法提供相应(yīng)的数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会(huì)发射(shè)一台新的(de)望远(yuǎn)镜，这台太空望远镜(jìng)叫做(zuò)“南希格雷斯罗曼”，它的(de)主镜(jìng)大小跟哈(hā)勃望远(yuǎn)镜相同，但它的宽视场(chǎng)仪器提(tí)供的视野是哈(hā)勃红外(wài)仪器的100倍。南(nán)希(xī)格雷斯罗曼太空望(wàng)远镜其中一个关键的(de)用途就是探索暗物质背后的奥秘，对(duì)于探测(cè)的结果，我们只能(néng)拭目以待了(le)。费米实验室粒子天体物理中心的(de)科学家丹琥珀和贾森斯(sī)特芬研究(jiū)发现，如果(guǒ)暗物(wù)质(zhì)存(cún)在，它(tā)们极有可能拥有(yǒu)另一种神(shén)秘的效应，这(zhè)种暗物(wù)质效(xiào)应(yīng)，会支持宇宙当(dāng)中生命(mìng)的诞(dàn)生，或者说(shuō)是生命进(jìn)化的(de)一(yī)个重要因素。

如(rú)果这(zhè)一(yī)理论得到进一步的证实，那(nà)么遍布(bù)宇(yǔ)宙(zhòu)当中的暗物(wù)质会不(bù)会意味着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中某个(gè)角落的(de)行星上，暗物质正(zhèng)在通过这样(yàng)的效应创造生命。当(dāng)然，这些推(tuī)论的大前提是(shì)要(yào)先找到暗物质(zhì)存在的实际证(zhèng)据。那么(me)小伙伴们，你们觉得暗物质到底存不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是我更新(xīn)的动(dòng)力(lì)！

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