宇宙是“人为制(zhì)造”的？为何(hé)会存在科(kē)学无法解释的“暗物质”？暗物(wù)质又究(jiū)竟(jìng)是(shì)什么？人类(lèi)为了寻找暗物质存在的证据，科学家们在过去的几十年当中进(jìn)行了超(chāo)过50次的长期实验，但是却没(méi)有发现(xiàn)任何的有(yǒu)效证(zhèng)据。除了一个(gè)地方(fāng)，在1687年出版的自然哲学数学原(yuán)理一书中，埃萨(sà)克牛顿发表了(le)万(wàn)有引力定律(lǜ)，它揭(jiē)示了宇(yǔ)宙(zhòu)中天(tiān)体运(yùn)动的规律。往(wǎng)后的(de)几百年来(lái)，当天文学(xué)家们发现某些天体运行轨道出现异常，不符(fú)合万有引力定律的时候，他们就会知道，周围一定有未知的天体通过引力在摄动它的(de)轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通过(guò)天王星运行轨(guǐ)道(dào)的异常，推算并(bìng)且发现了海王星的存在。另外，哈雷(léi)彗星、冥王(wáng)星的发现都是应(yīng)用万有引力(lì)定律所取得重大天(tiān)文成就的例子。但是(shì)这些(xiē)发(fā)现(xiàn)都是在恒星系统的尺度当中(zhōng)，可(kě)当(dāng)我们上升到星系或者是星团的尺度，事情就开(kāi)始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗(fú)里(lǐ)茨兹威基(jī)正在研究和测量(liàng)后发星系(xì)团的质量。这是一个由数千个(gè)星(xīng)系(xì)所(suǒ)组成的(de)巨大星系(xì)团，这些(xiē)星系被引(yǐn)力束缚在一起。测量(liàng)星系团的质量一般会使(shǐ)用(yòng)到两种(zhǒng)方法，当两种方(fāng)法结果一致，就可(kě)以确定其质量的范围。

第一种是获得(dé)其"光(guāng)度学的质量"，需要的数据(jù)是(shì)测量各个星系的(de)光(guāng)度。

第二(èr)种(zhǒng)是(shì)动力(lì)学(xué)质(zhì)量的计算(suàn)，是利用光谱(pǔ)红移测量(liàng)星(xīng)系(xì)团中的各个星系相对(duì)于星系(xì)团的(de)运动速度。当(dāng)测(cè)量(liàng)结果出来之后，兹(zī)威基彻(chè)底(dǐ)懵了，“动力学(xué)质量”竟然是“光度学质量”的400倍(bèi)。这意(yì)味着，后发座星系团(tuán)有99%的质量消(xiāo)失了，或者说这99%的质量并不以(yǐ)可(kě)见(jiàn)光的形(xíng)式(shì)所存在(zài)，我们无法看到。最诡异的是，在测(cè)量速度的过程中，兹威(wēi)基发现星系团中(zhōng)很多星系的速度(dù)比(bǐ)理论上要快得多(duō)，按照牛顿的运动学(xué)定律，仅靠这些(xiē)可见(jiàn)星系(xì)的质量所产生的引(yǐn)力是无法将它们束(shù)缚在(zài)星(xīng)系团内的，它们早(zǎo)就应该被抛出星系团之外了，除非有一种神秘的力量(liàng)在起作(zuò)用(yòng)，这(zhè)种(zhǒng)力(lì)量来源于某种隐形(xíng)的物(wù)质。

据此(cǐ)，兹维基提出了这(zhè)样(yàng)部分不可见的暗质，它不发散光、吸(xī)光、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝大部分的质量。只是当时的人们对(duì)这样(yàng)的一种说法不屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一(yī)次出(chū)现。天文学家维拉(lā)鲁宾和肯特福特在观(guān)测仙女座星(xīng)系(xì)中的恒(héng)星(xīng)运动。理论(lùn)上来说，距离(lí)中心(xīn)越远的恒星在其轨道上的运行速度就会(huì)越(yuè)慢。但是他们观测的(de)结果却让人感到不可思议。

随着与中心(xīn)距(jù)离的增加，恒星的(de)旋转(zhuǎn)速度几(jǐ)乎(hū)保持不变。可是(shì)根据牛顿的万有引力定(dìng)律(lǜ)，在星系当中如果(guǒ)没有(yǒu)足够大(dà)的质(zhì)量来吸引(yǐn)它们，这些外围的(de)恒(héng)星早就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基(jī)于(yú)这种现象(xiàng)，科学家们会使用一种相(xiāng)对标准的方法来解释(shì)暗物质(zhì)的存在，这种(zhǒng)方法(fǎ)就是测量星系当中气体在X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴上(shàng)气(qì)体的旋转速度。如果出现(xiàn)异常的结果，就认为是由(yóu)暗物质(zhì)的力量进入(rù)其中。

于是(shì)科学家们通过射电望远镜测量了距离星系中心更远距离的氢(qīng)元(yuán)素，发现它们的旋转速(sù)度并不符合牛顿的力学(xué)定律。我(wǒ)们的太阳系也不(bù)例外，太阳(yáng)系(xì)位于(yú)银(yín)河(hé)系的(de)第三悬臂之上(shàng)，距(jù)离银(yín)河(hé)系中心2.6万光(guāng)年，根据万有引力定律(lǜ)进行计算，太(tài)阳系的运(yùn)行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千(qiān)米/秒(miǎo)的(de)速度围(wéi)绕(rào)银河系旋转，这个实际速度(dù)远远(yuǎn)大于理论速(sù)度(dù)，那么产(chǎn)生(shēng)以上这种向(xiàng)心加(jiā)速度(dù)的原因很(hěn)可(kě)能就(jiù)是存在着一种我(wǒ)们看不(bù)到的物质，是这(zhè)些暗物质的引(yǐn)力效应将星系聚(jù)集在(zài)了(le)一起。

也(yě)是从(cóng)这时(shí)开(kāi)始(shǐ)，越来越多的研究人员开(kāi)始相(xiāng)信暗物质的存(cún)在。科学家根据星系外恒星轨(guǐ)道的速度(dù)，估(gū)算在星系(xì)当(dāng)中(zhōng)暗(àn)物质的质(zhì)量占整个星系(xì)质(zhì)量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解(jiě)释这个现象的原因。在一项新(xīn)的研(yán)究当中(zhōng)，科(kē)学家们发现，几(jǐ)乎(hū)没有(yǒu)引力效应的遥(yáo)远恒星之间，也会出现速度上的微(wēi)小差异。另外，天文学家还发现了一个反常的星(xīng)系(xì)，叫做Agc114905。这个(gè)星系距(jù)离地球大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河系(xì)不多，但是星系当中存(cún)在的恒(héng)星数量却只有银河(hé)系的千分之一。

所(suǒ)以在理论上，该星(xīng)系(xì)必须存(cún)在暗物质，否则就会分崩离析。但是科学家们使用最先进的望远镜(jìng)对其进(jìn)行了40个(gè)小时的详细测量(liàng)之后，发现星系(xì)中的恒(héng)星运动(dòng)是可以用正常的物质和力学定律来解释的。那么又有人提(tí)出，也许该星系的暗物质，已经被(bèi)附近的(de)另一个大星(xīng)系(xì)剥离了(le)。奇怪(guài)的是(shì)，它(tā)的附近没(méi)有任何星(xīng)系(xì)存在。造成这些现(xiàn)象的(de)除了暗物质的假说之外(wài)，另一种可能就(jiù)是(shì)人类(lèi)对引力的(de)理解还不够(gòu)全(quán)面，引(yǐn)力很可能在不同(tóng)尺度空间中的工作方(fāng)式是不同的，这意味着在行星系(xì)尺(chǐ)度中的天体会(huì)沿着它们(men)的轨道，按照我(wǒ)们所理解的方式运(yùn)动。但是上(shàng)升(shēng)到(dào)星系(xì)和星团的(de)尺度，引力之间的(de)相(xiāng)互(hù)作用则是不同的方式(shì)。对于在星系团之间的相互作用，科(kē)学家(jiā)还(hái)引入(rù)了外部(bù)场(chǎng)效应的概念，指的是在数百万光年的(de)规模上，巨大的质量之间(jiān)会产生对彼此特殊(shū)的效果，这个(gè)理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成(chéng)立，这意味着(zhe)我们(men)需要对现在的(de)物理定律进行修正(zhèng)，这(zhè)些(xiē)发现也让很多人认为(wèi)暗物质假说理论就此终结。但是(shì)在宇宙当中还有(yǒu)关于暗物质存(cún)在的其他(tā)的理论证据(jù)，这些理(lǐ)论(lùn)证据是蒙德理论所没法解释的“引(yǐn)力透(tòu)镜”。

径向(xiàng)距离为37亿(yì)光年的子弹星系(xì)团，由两个碰撞的(de)星系团所组成，类似这样的星团，它(tā)们(men)大部分的(de)普通质量都(dōu)在星系的气(qì)体(tǐ)当中。当星团以1000万公(gōng)里/小时发(fā)生(shēng)碰撞(zhuàng)的时(shí)候(hòu)，星际气体的(de)相互作用就会导致温度的急剧升(shēng)高，速(sù)度大(dà)幅降(jiàng)低。所以在(zài)理论上(shàng)，在碰撞(zhuàng)之后(hòu)，子弹星系团大部分(fēn)的质量将(jiāng)位于(yú)所(suǒ)有这(zhè)些气体(tǐ)所在的中间区域。那么(me)我们通过什么来验证它(tā)的质量区域到底(dǐ)是(shì)不(bù)是集(jí)中(zhōng)在中间呢(ne)？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯(bó)太(tài)空望远镜(jìng)传回了宇宙(zhòu)当中第一张全(quán)彩的高(gāo)清照片，在照(zhào)片中(zhōng)我们可以(yǐ)明显地看到很多星系似乎被拉伸(shēn)产生了巨大的形变。其实这些星(xīng)系本(běn)身(shēn)并(bìng)不是真的被扭曲了，也不是韦伯(bó)望远镜出了什么问题，而是这样极遥远(yuǎn)的(de)天体(tǐ)和我们(men)地球(qiú)上的(de)观测者之间。被一个质(zhì)量超(chāo)级巨大的天体遮(zhē)挡，这个(gè)超(chāo)大质量的(de)东西(xī)的(de)引力(lì)，会使身后更遥远(yuǎn)星系的光都发(fā)生了扭曲。这(zhè)个现象(xiàng)就(jiù)是引力透镜效(xiào)应。这(zhè)个巨大的天体(tǐ)可能是超大质量的黑洞或者是暗物质(zhì)。

所以当人们对(duì)子弹(dàn)星系团观(guān)测(cè)的时候(hòu)，发现它的(de)大(dà)质量区域并不是在(zài)中间，而是在两侧。所以最好(hǎo)的(de)解释方法就(jiù)是(shì)当星(xīng)团(tuán)发生全部(bù)的碰撞时(shí)，可被观(guān)测到的(de)质量气体被卡在了中间，暗(àn)物质(zhì)则(zé)直(zhí)接通(tōng)过了这个区域，并在两边形成了引力透镜(jìng)。对(duì)子弹星系(xì)团(tuán)的引(yǐn)力透镜研究也被认为是暗物质存(cún)在的迄今为止最好(hǎo)的理(lǐ)论证据。

除(chú)此(cǐ)之外，还有来(lái)自宇宙当中最(zuì)古(gǔ)老的光。从宇宙大(dà)爆炸开始，38万年之后，可见光终于可以畅通无阻地穿越在(zài)宇宙当中了。经过了130多亿年之后(hòu)，这(zhè)些光在宇(yǔ)宙空间背景上(shàng)留下(xià)了各相同(tóng)性的微波(bō)辐射。其中红色的(de)部分表(biǎo)示温度较高的(de)区域，蓝色则(zé)表示相(xiāng)对较冷的(de)区(qū)域，但实际(jì)上它们之(zhī)间(jiān)的温差只有万分(fēn)之一。

科学家(jiā)们通过对前景背(bèi)景分离后的二值图像(xiàng)进行连通域(yù)提取(qǔ)和标(biāo)记之(zhī)后发现，如(rú)果宇宙(zhòu)当中(zhōng)没有暗物质，图形(xíng)看(kàn)起来(lái)不应(yīng)该是这样(yàng)的，而随着暗物质的增加，一(yī)些峰值的幅度会(huì)减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐(fú)射的(de)测量值，我(wǒ)们需要(yào)的暗物(wù)质大约是普通物质的5倍。这个数字与解释星系当中恒星运动所(suǒ)需(xū)要的暗物(wù)质比(bǐ)例是一致的。这(zhè)就意(yì)味着。

用了一(yī)个简单的理论(lùn)框架(jià)，就很(hěn)好地解释(shì)了很多(duō)不同(tóng)的(de)观测(cè)结果。而暗物(wù)质的(de)本质就是宇宙当中(zhōng)存(cún)在着某种(zhǒng)类(lèi)型的粒子，它们不参与任何其他的(de)电磁作(zuò)用，只(zhǐ)通(tōng)过引力来相互作用(yòng)。所以如果能够找到(dào)这种粒子的存在，就(jiù)相当于(yú)找(zhǎo)到了暗物(wù)质存在的实际证据。这种粒(lì)子到底是什么(me)？科学(xué)家们已经(jīng)提出了数(shù)十种的假想目(mù)标，而要寻找这些不(bù)同(tóng)的目标粒子所需要的实验方式也不相(xiāng)同(tóng)。在(zài)过去的几十年当中(zhōng)，人类为了寻找这些看(kàn)不见、摸不到，几乎不会与常规物(wù)质(zhì)相互作用的“暗物质”，科(kē)学家们(men)已经进行了超过50次的实验，却没(méi)有任何实质性的发(fā)现，除(chú)了一个地方，意大利的格(gé)兰萨索山，隶属于(yú)阿尔(ěr)卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处的(de)地下矿井当中，藏着地球上最大的(de)地学实验室，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层(céng)楼(lóu)高(gāo)的探测器，一直致力(lì)于寻找暗物(wù)质粒子的周(zhōu)期性震荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的科学家声称观(guān)测到了某种信号。经(jīng)过了20多年的数据(jù)收集，人们发(fā)现了(le)一个(gè)有(yǒu)趣的事情。探(tàn)测率会在(zài)每年(nián)的6月份达到峰值(zhí)，然后在11月降到最低，而(ér)且在20年当中每年(nián)都是一(yī)样。一些(xiē)科学家认为这可能是(shì)人类(lèi)发现暗(àn)物质(zhì)的(de)第一(yī)个直接证据。

但是(shì)为什(shén)么暗物质会产生周期性的(de)年度信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系正(zhèng)在以220公(gōng)里/秒的速(sù)度(dù)围绕着银河系(xì)进行移动，那么如果暗物质存在(zài)宇宙(zhòu)当中，这意(yì)味(wèi)着我们也在以这样的速度在穿(chuān)越着暗物(wù)质流，这个过程(chéng)中会产生相应的振荡，同时(shí)地球又以(yǐ)30公里/秒的速度(dù)围绕太(tài)阳进行旋转。所以有半年的(de)时间，地球围绕太阳的(de)方向与太阳(yáng)环绕银河系的方向是一(yī)致的，而另外半(bàn)年则与之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳的方向正好达到完全一致，这是理论(lùn)上地球穿越暗(àn)物质流最快的时(shí)段。而在11月份，又恰好达到了最(zuì)慢(màn)值。尽管在实际(jì)的情况中，太阳系相对(d十五夜望月古诗意思是什么呢，十五夜望月 诗意思uì)银河系的平面呈(chéng)现(xiàn)了(le)60度的倾斜，但是这并不影(yǐng)响这个(gè)理论(lùn)的有效性。

因(yīn)此科学家认为(wèi)这可(kě)以(yǐ)用来(lái)解释，研(yán)究(jiū)人(rén)员们所(suǒ)观测到的周期性信(xìn)号(hào)。当然也可能(néng)有其(qí)他的情况(kuàng)，造成这种年(nián)度周期信号的差异也可能(néng)是温度、湿度(dù)、土壤中的水分、高山(shān)上的积(jī)雪，甚(shèn)至(zhì)连意大利(lì)游客的数量也符合(hé)这个周期的规律(lǜ)。

所以(yǐ)，科学家们又在南半(bàn)球建立了一个几乎相同(tóng)的实验室，这里的季节与之前的实(shí)验室(shì)正好相反，而在这里，地球穿过暗物质流的(de)运动(dòng)特征十五夜望月古诗意思是什么呢，十五夜望月 诗意思和(hé)第一个实验室是一(yī)样的。

因此，如(rú)果在这里可以得到相同的(de)信号，就可以成为暗物质所(suǒ)存(cún)在的非(fēi)常有力的证据了。但是由于(yú)这个实验(yàn)室刚刚建成不久，所以截至目前还无法提供相应(yīng)的数据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新的望远镜，这台太空望远(yuǎn)镜叫做(zuò)“南(nán)希(xī)格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈勃望远镜相同，但它(tā)的(de)宽视场仪(yí)器提供的视(shì)野(yě)是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南希格雷(léi)斯罗曼太空望远镜其中一个(gè)关键的用途(tú)就是探索暗物质背后的奥秘(mì)，对于探测的结果，我们只能拭目以待(dài)了。费(fèi)米实验室粒子天(tiān)体物理中心的科学(xué)家丹琥珀和贾森斯特(tè)芬研究发现，如(rú)果(guǒ)暗物质存在，它们极有(yǒu)可能(néng)拥有另一种神(shén)秘的效(xiào)应，这种暗物质效应，会(huì)支持宇宙当中生命的诞生，或(huò)者说是生(shēng)命进(jìn)化(huà)的一个重要因素(sù)。

如果这一理论得到进一步的证(zhèng)实，那么遍布(bù)宇宙当中的暗物质会(huì)不(bù)会意(yì)味着人类(lèi)并不孤单呢？或许在宇宙当(dāng)中某个角落的行(xíng)星上，暗物质正在通过这样(yàng)的效应创造生命。当然，这些推论的大(dà)前(qián)提(tí)是要先找到暗物质存在的(de)实际证据。那么小(xiǎo)伙(huǒ)伴们(men)，你(nǐ)们(men)觉得暗物质到底存不存在呢？喜(xǐ)欢请点(diǎn)赞，你的(de)支持是我更新的(de)动力！

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