宇宙是“人为制造”的？为何(hé)会(huì)存在科学无法(fǎ)解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找暗物质存在的(de)证(zhèng)据，科(kē)学家们在过去的几十年当中进行(xíng)了(le)超过50次的长期实验，但是却没有发现任何的有效证据(jù)。除了一个地(dì)方，在1687年(nián)出版的(de)自然(rán)哲学数学原(yuán)理(lǐ)一书中，埃(āi)萨(sà)克(kè)牛(niú)顿(dùn)发表了(le)万有引力定(dìng)律，它揭示了宇(yǔ)宙中天体运动的规律。往(wǎng)后(hòu)的(de)几百年来，当天文学家们(men)发现(xiàn)某些天体运行轨道(dào)出现异(yì)常，不(bù)符合万有引力定律的时候，他们就会知(zhī)道，周围一定(dìng)有(yǒu)未知的天体通过(guò)引力(lì)在摄(shè)动它的轨道(dào)。比如在1846年，奥本勒维耶(yé)就通过天王星运行(xíng)轨(guǐ)道的异常(cháng)，推算并且发(fā)现了海王星的存在。另外(wài)，哈雷彗(huì)星、冥王星(xīng)的(de)发现(xiàn)都是应用万有(yǒu)引力定律所取得重(zhòng)大(dà)天文(wén)成(chéng)就(jiù)的(de)例子。但是这些发现都是在恒星(xīng)系统的尺度当(dāng)中，可当我们上升到(dào)星系或(huò)者(zhě)是星团的尺度，事(shì)情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家弗里(lǐ)茨(cí)兹威基正在(zài)研究和(hé)测量(liàng)后发星系(xì)团的质量。这是一个由(yóu)数(shù)千个星系所组成的巨大(dà)星系(xì)团(tuán)，这些星(xīng)系(xì)被引力束缚在一起。测量星系(xì)团的质量一般会(huì)使用到两种方法，当两种方法结果一致，就可以确定其(qí)质量的范围。

第(dì)一种是获得其"光度学的(de)质量(liàng)"，需要的数据是测(cè)量各(gè)个星系的(de)光度。

第二种是动(dòng)力学质(zhì)量的计算，是(shì)利用光谱(pǔ)红移测(cè)量星系团中的各个星系相对(duì)于(yú)星(xīng)系团的(de)运动速(sù)度(dù)。当测量结果(guǒ)出(chū)来之后，兹威基(jī)彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光(guāng)度学(xué)质量”的400倍。这意味着(zhe)，后发座(zuò)星(xīng)系团(tuán)有99%的质量消失了，或者说这99%的质量并不(bù)以可见(jiàn)光的形(xíng)式所存在，我(wǒ)们(men)无法看到。最诡(guǐ)体校怎么考,上体校需要什么条件呢，体校需要什么条件可以考？异的是，在测量速度(dù)的过(guò)程中，兹威基发现星系团中很多(duō)星系的(de)速度比(bǐ)理论上要快得多，按照(zhào)牛顿(dùn)的(de)运动学定(dìng)律，仅靠这些可见(jiàn)星系的质(zhì)量所(suǒ)产生的引力(lì)是(shì)无法将它们束缚在星(xīng)系团内的，它们早就应该(gāi)被抛(pāo)出星系团之(zhī)外了，除(chú)非有一种神秘的力量在起作用，这种力(lì)量来源于某种隐形的(de)物质。

据此，兹维基提出了这(zhè)样部(bù)分不可见的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们(men)却(què)占据着宇宙中绝(jué)大部分的质量。只是当(dāng)时的人们对这样(yàng)的一种(zhǒng)说法不(bù)屑一(yī)顾。

直到40年(nián)之(zhī)后(hòu)，“暗(àn)物(wù)质”这个词(cí)才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和(hé)肯特(tè)福特在观测(cè)仙女座星系中的恒星(xīng)运动。理论上来说，距(jù)离中(zhōng)心越远(yuǎn)的恒星在其轨道上的运行速度就(jiù)会越慢。但(dàn)是他们观测的结果却让人感(gǎn)到不可思议。

随着与(yǔ)中心(xīn)距(jù)离的增加，恒(héng)星的旋(xuán)转速度(dù)几乎保持(chí)不变。可是(shì)根据牛(niú)顿的万有引力(lì)定律，在(zài)星系当中如果没有足够大的质量来(lái)吸引它们，这(zhè)些(xiē)外(wài)围的恒星早(zǎo)就被甩到宇宙当中了。基于这种现象，科学家们会(huì)使用一(yī)种相对标(biāo)准(zhǔn)的方法来解释(shì)暗(àn)物质的(de)存在，这种(zhǒng)方法就是(shì)测(cè)量星系当中气体在X轴上距离星系中(zhōng)心的(de)距离，以及在(zài)Y轴上气体的(de)旋转速度。如果(guǒ)出(chū)现(xiàn)异常(cháng)的结果，就认(rèn)为是由暗(àn)物质的力(lì)量进(jìn)入其中。

于是科学家们通过射电望(wàng)远镜测量了距(jù)离星系中(zhōng)心(xīn)更远距离的氢元(yuán)素(sù)，发现它们(men)的旋转(zhuǎn)速(sù)度并不(bù)符合牛顿的(de)力学定律。我们的太阳系也不例外(wài)，太阳系位于银河系的(de)第三悬臂之上(shàng)，距离银河系中心2.6万(wàn)光年，根据万有(yǒu)引力(lì)定(dìng)律进行计算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳(yáng)系正在(zài)以(yǐ)220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这个实际速度远远大于理论速度，那么产生以上这种向(xiàng)心加(jiā)速度的(de)原因很可能就(jiù)是存在(zài)着一种(zhǒng)我们看不到(dào)的物质，是这些暗物(wù)质的引(yǐn)力效(xiào)应将星(xīng)系聚集在(zài)了一起。

也(yě)是从这时开始，越来越多的(de)研究人(rén)员开始相(xiāng)信暗物(wù)质的存在。科学(xué)家根据星(xīng)系外(wài)恒星轨道(dào)的速(sù)度，估(gū)算在(zài)星系当中暗物(wù)质的质量占整个星系质(zhì)量的85%。但是，暗物质(zhì)并不(bù)是(shì)唯(wéi)一可以解释这个现象的(de)原(yuán)因。在(zài)一项新的研究(jiū)当中，科学(xué)家们发现(xiàn)，几乎没有引力效应的遥远恒星之(zhī)间(jiān)，也会出(chū)现速度(dù)上的微(wēi)小差异。另外(wài)，天文学家还发(fā)现了一(yī)个反(fǎn)常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离(lí)地球大约2.5亿光年(nián)，大小和(hé)银河系不多(duō)，但是(shì)星系当中存(cún)在的恒(héng)星数量却只有银河系的千(qiān)分之一。

所以在理论上，该星系必须(xū)存(cún)在暗物质，否则就会分(fēn)崩(bēng)离析。但是科学(xué)家们(men)使用最先进的(de)望远镜对其进行了(le)40个小时的详细(xì)测量(liàng)之后，发现星系中(zhōng)的(de)恒星运动是可以用正常的物质和(hé)力(lì)学定律来解释的。那么又有人提(tí)出，也许该(gāi)星系的暗物质，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(fù)近没(méi)有任何星(xīng)系存在。造成这些现象的除了暗物(wù)质的假(jiǎ)说之外(wài)，另一种可能就(jiù)是(shì)人类对引力的理(lǐ)解(jiě)还不够全(quán)面，引力很可(kě)能在(zài)不同尺度空间中(zhōng)的(de)工作方式是不同的，这意味着在行星系尺度中的天体会沿着它(tā)们的轨道(dào)，按照我们所理(lǐ)解(jiě)的(de)方式运动。但是上升(shēng)到星系和星团的尺度，引力之间的相互作用则是不(bù)同的方式。对于在(zài)星系(xì)团之(zhī)间(jiān)的相互作用，科学家还引入了外部场效(xiào)应的概(gài)念(niàn)，指的是在数(shù)百万光(guāng)年的规模上(shàng)，巨大的质量之间会产生对(duì)彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立(lì)，这意(yì)味着我们需要对现在的(de)物理定律进行(xíng)修正，这些发现也(yě)让很多人认为暗物质假说理论就此(cǐ)终结。但(dàn)是在宇宙(zhòu)当中还(hái)有关于暗物质存(cún)在的其他的理论证据(jù)，这些理(lǐ)论证(zhèng)据是(shì)蒙德理(lǐ)论所没法解释的(de)“引力透镜”。

径向距(jù)离(lí)为37亿光年的子弹星系团(tuán)，由两个(gè)碰(pèng)撞的(de)星系团所(suǒ)组成，类似这样的星团(tuán)，它们大(dà)部(bù)分的普通质量都在星系的(de)气体当中(zhōng)。当星团以(yǐ)1000万公里/小时发生碰(pèng)撞(zhuàng)的(de)时候，星(xīng)际(jì)气(qì)体(tǐ)的相(xiāng)互作用就会导致(zhì)温(wēn)度的急剧升高，速度(dù)大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系团大部(bù)分的质(zhì)量将(jiāng)位于(yú)所(suǒ)有这(zhè)些(xiē)气体所在的中间区域。那(nà)么我们通过什么来验证它(tā)的(de)质量区域到底是不是集中在中间呢？前不(bù)久(jiǔ)，詹(zhān)姆斯韦伯(bó)太空望远(yuǎn)镜传(chuán)回了宇宙当中(zhōng)第一张全彩(cǎi)的高清照(zhào)片，在照片中我们可以(yǐ)明显地看到(dào)很多星系似(shì)乎被拉伸产生了巨大(dà)的(de)形变(biàn)。其实这些星(xīng)系(xì)本身并不是真的被扭曲(qū)了，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出了什么问题，而是这样(yàng)极遥远的天体和我(wǒ)们地球上的观测者之间。被一(yī)个质量(liàng)超级巨大的天体遮挡，这个(gè)超大(dà)质量的东西的引力(lì)，会使身后(hòu)更遥远星系(xì)的光都发(fā)生(shēng)了扭(niǔ)曲。这个现象就是引力(lì)透镜效应。这(zhè)个(gè)巨大的(de)天(tiān)体(tǐ)可能(néng)是(shì)超大(dà)质量的黑洞(dòng)或者是暗物质。

所以(yǐ)当人们(men)对子(zi)弹星系团观测(cè)的时候(hòu)，发(fā)现它的大质量区(qū)域并不(bù)是在中(zhōng)间(jiān)，而是在两侧。所以最好的解释方(fāng)法就是当星团发生(shēng)全部的碰撞时，可被观测(cè)到(dào)的质量气体被(bèi)卡在(zài)了中间，暗物质则直(zhí)接通过(guò)了这(zhè)个区域，并在两边形成了引力透镜。对子(zi)弹星系团的引(yǐn)力透镜研究也(yě)被认为是(shì)暗物质存在(zài)的(de)迄(qì)今为止最(zuì)好的(de)理(lǐ)论(lùn)证据。

除此之(zhī)外，还有来(lái)自(zì)宇宙(zhòu)当中最古老(lǎo)的光。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万年(nián)之后，可见光(guāng)终于可以畅通无阻地穿越在(zài)宇宙当(dāng)中了。经(jīng)过了130多亿年之后，这些光在(zài)宇宙空(kōng)间背景(jǐng)上留下了各(gè)相同性的微波辐射。其中红(hóng)色的(de)部分(fēn)表示温度较高的(de)区域，蓝(lán)色(sè)则表示(shì)相对较冷的区域，但实际上它们之间的温差只有万分之(zhī)一。

科学(xué)家们通过(guò)对前景背(bèi)景(jǐng)分离后(hòu)的二(èr)值图像(xiàng)进行连(lián)通域提取和标(biāo)记之后发现，如果宇宙当中没有暗(àn)物质，图形看起(qǐ)来不应该是这样的，而(ér)随着(zhe)暗物质的(de)增加，一些(xiē)峰值的幅度(dù)会(huì)减小，才变得看起来(lái)“和谐(xié)”。为了匹配宇宙(zhòu)微波(bō)背景辐射的测量值(zhí)，我们需(xū)要的暗物质大约是普通物质(zhì)的5倍(bèi)。这个数字与解释星(xīng)系(xì)当中恒(héng)星运动所需要的暗(àn)物质比例是(shì)一致的。这(zhè)就意味着(zhe)。

用了(le)一个简单的理论框架，就(jiù)很好地解(jiě)释了很(hěn)多不(bù)同(tóng)的(de)观(guān)测结果。而(ér)暗物质的(de)本质(zhì)就(jiù)是宇宙当中存在着某种类型的粒子，它(tā)们不参与(yǔ)任(rèn)何其他(tā)的(de)电磁作用，只(zhǐ)通过引力(lì)来相互作用。所以如(rú)果(guǒ)能(néng)够找到这种(zhǒng)粒(lì)子的存在，就相当于找(zhǎo)到了暗(àn)物质存在的(de)实际(jì)证据。这种粒子到(dào)底是什(shén)么？科学家们已经(jīng)提出了数(shù)十种的(de)假想(xiǎng)目标(biāo)，而要(yào)寻找这(zhè)些不同的目标粒(lì)子所需要的实验方式也不相(xiāng)同。在(zài)过去的几十(shí)年(nián)当中，人(rén)类(lèi)为(wèi)了寻找(zhǎo)这些看不(bù)见、摸(mō)不到(dào)，几乎不会(huì)与常规物质相互作用(yòng)的“暗(àn)物(wù)质”，科学家们已经进行了超过50次的实验，却没有任(rèn)何实质性的发现，除了一个(gè)地方(fāng)，意大利(lì)的格兰萨索山，隶(lì)属于阿尔(ěr)卑(bēi)斯(sī)山脉(mài)。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最大(dà)的地学(xué)实验室(shì)，这个实(shí)验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的(de)探测(cè)器，一直致力于寻找暗物质粒子的周期性(xìng)震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里的科学家声称(chēng)观测到(dào)了某种信号。经过(guò)了(le)20多(duō)年(nián)的(de)数据收集，人们发现了(le)一个有(yǒu)趣的(de)事情。探测率会(huì)在每年的6月份达到峰值，然后在11月降到(dào)最低，而且在20年当(dāng)中每年都是一样。一些(xiē)科学家认(rèn)为(wèi)这可能是人类发现暗物质的第一个直(zhí)接证据。

但是(shì)为(wèi)什(shén)么(me)暗(àn)物质会产生(shēng)周期(qī)性的年度信(xìn)号呢？刚才我们讲了太(tài)阳系正在以(yǐ)220公(gōng)里(lǐ)/秒(miǎo)的速(sù)度围(wéi)绕着(zhe)银(yín)河系(xì)进行移动(dòng)，那么如果暗物(wù)质存在宇宙(zhòu)当中(zhōng)，这意味着(zhe)我们也在(zài)以(yǐ)这样的(de)速(sù)度在(zài)穿越着暗物质流，这(zhè)个(gè)过程中(zhōng)会产生相应的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有半年的时间(jiān)，地球围(wéi)绕太阳的方(fāng)向与太阳环(huán)绕银(yín)河系的方(fāng)向是(shì)一致(zhì)的，而(ér)另外半年(nián)则与(yǔ)之相反。

而在(zài)6月份的时候，地球与太阳的方向正(zhèng)好达到完全一致(zhì)，这是理(lǐ)论上地球穿越暗物质流最快的(de)时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管(guǎn)在实际(jì)的(de)情况中，太阳系相(xiāng)对银(yín)河(hé)系的平(píng)面呈现了(le)60度的倾斜，但是这并不影响这个(gè)理(lǐ)论的有(yǒu)效性。

因此(cǐ)科学(xué)家(jiā)认(rèn)为这可以用(yòng)来(lái)解释(shì)，研(yán)究人(rén)员们(men)所观测到的(de)周(zhōu)期性信号。当然也(yě)可能有其他(tā)的情(qíng)况，造成这种年度周(zhōu)期信号的差异也可能是温度、湿度、土(tǔ)壤中的水分、高山上的积雪，甚至连意(yì)大利游客(kè)的数(shù)量也(yě)符合这个周期的规(guī)律。

所以，科学家们又在(zài)南(nán)半球建立了(le)一(yī)个几乎相(xiāng)同(tóng)的实验室，这里的季节(jié)与(yǔ)之前的(de)实验室(shì)正(zhèng)好相反(fǎn)，而(ér)在(zài)这里(lǐ)，地球穿过暗物质流的(de)运动特征和(hé)第一(yī)个(gè)实验室(shì)是一样的(de)。

因此，如果在这里可(kě)以得到相同的信(xìn)号，就可以成为暗(àn)物质所存在的非常有力的证据了(le)。但是由于(yú)这个实验室(shì)刚刚(gāng)建成(chéng)不久，所以截至目前还无法提(tí)供相(xiāng)应的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台(tái)新的望(wàng)远镜，这台太空(kōng)望(wàng)远(yuǎn)镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟(gēn)哈勃望远镜(jìng)相同(tóng)，但它(tā)的宽视场仪(yí)器提供的视野是体校怎么考,上体校需要什么条件呢，体校需要什么条件可以考？哈勃(bó)红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太(tài)空望远镜其中(zhōng)一个关键的用(yòng)途就是探索暗物质背后(hòu)的(de)奥秘，对(duì)于探测(cè)的结果，我们(men)只能拭目(mù)以待了。费米实(shí)验室粒子天(tiān)体(tǐ)物理中(zhōng)心的(de)科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗物质(zhì)存在，它们(men)极有可能拥有另(lìng)一种(zhǒng)神秘的效应，这种暗物质效应(yīng)，会支持宇宙当中生(shēng)命的(de)诞(dàn)生，或者说(shuō)是生命进化的一个重要因(yīn)素。

如果这(zhè)一理论(lùn)得到进一步的证(zhèng)实，那么遍布宇宙当中的暗物质会体校怎么考,上体校需要什么条件呢，体校需要什么条件可以考？不会意(yì)味着人类并不(bù)孤单呢？或许在宇宙当中某个(gè)角落(luò)的行星上，暗物(wù)质正(zhèng)在通(tōng)过这样的效应创造(zào)生命。当然，这些推论的大前(qián)提(tí)是要(yào)先找(zhǎo)到暗(àn)物质存在的实际证(zhèng)据(jù)。那么(me)小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗(àn)物质到底存不存在(zài)呢？喜欢(huān)请点赞，你的支持是我更新的动力！

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