宇宙是“人为(wèi)制造(zào)”的(de)？为何会(huì)存在科学(xué)无法(fǎ)解释的(de)“暗物质(zhì)”？暗物质(zhì)又究竟是什么？人类为了寻(xún)找暗物质存在的证(zhèng)据，科学(xué)家们在(zài)过(guò)去的几十年当(dāng)中进行(xíng)了超过50次的长期实验，但是(shì)却没有发现任何的有效证据。除(chú)了一个地方，在(zài)1687年(nián)出(chū)版的自然哲学数(shù)学原理一书中，埃萨克牛(niú)顿发(fā)表了万有引力定(dìng)律，它揭示了宇宙(zhòu)中天体运动的(de)规律。往(wǎng)后的几百年来，当天文(wén)学(xué)家们发(fā)现某(mǒu)些天体运行(xíng)轨道(dào)出现异常，不符(fú)合万有引力定(dìng)律的(de)时候，他们(men)就会知道，周围(wéi)一定有未知(zhī)的(de)天体通过引力(lì)在(zài)摄动它的轨道(dào)。比(bǐ)如(rú)在1846年(nián)，奥(ào)本勒维耶就通过(guò)天王星运行轨道的异常，推算并且发现了海(hǎi)王星的存(cún)在。另外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发现(xiàn)都是应用万有(yǒu)引力定律(lǜ)所取(qǔ)得重大(dà)天(tiān)文成就(jiù)的例子。但是(shì)这些(xiē)发(fā)现都是在恒星系统(tǒng)的尺度当中(zhōng)，可当我们上(shàng)升到星(xīng)系或者是星团的尺(chǐ)度，事情(qíng)就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基(jī)正在(zài)研究和测量(liàng)后(hòu)发星(xīng)系(xì)团(tuán)的(de)质量。这是一个(gè)由数千个星系所组成(chéng)的(de)巨大星(xīng)系团(tuán)，这些星系被引力束缚在一(yī)起。测量星(xīng)系团的质量(liàng)一般(bān)会使用到两种方法(fǎ)，当两种方法结果(guǒ)一致，就可以(yǐ)确定其质量的范围。

第一(yī)种是获得(dé)其"光度学(xué)的质(zhì)量"，需要的数据是(shì)测量各个星系的光度(dù)。

第二种是动(dòng)力学质量的计算，是利用(yòng)光谱红移测量星系团中(zhōng)的各个星系相对于星系团的(de)运动(dòng)速度。当测量结果出来之后，兹威基彻(chè)底懵了(le)，“动力学(xué)质量”竟然是(shì)“光度学质量”的400倍。这(zhè)意味着，后发座星系团(tuán)有(yǒu)99%的质量消失了，或者说这(zhè)99%的质量并不以可见光(guāng)的形(xíng)式(shì)所(suǒ)存在，我们无法看到(dào)。最诡(guǐ)异的是，在测(cè)量(liàng)速度的过程中，兹威基发现(xiàn)星(xīng)系(xì)团(tuán)中很多星系的(de)速度比理论(lùn)上要(yào)快(kuài)得(dé)多，按照牛顿(dùn)的运(yùn)动学定律，仅靠这些可见星系的质量所(suǒ)产生的(de)引力是无法将它们(men)束缚在星系团内的，它们早(zǎo)就应该被抛出星系团(tuán)之外了(le)，除(chú)非有(yǒu)一种神秘的力量在起作用，这种力(lì)量来源于某(mǒu)种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹维基提出了(le)这样部分不可见(jiàn)的暗质，它不(bù)发散光、吸光、反射光，但是(shì)它们却占据着(zhe)宇宙中绝(jué)大(dà)部分的质量。只是当时的人们对(duì)这(zhè)样的一种说法(fǎ)不(bù)屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再(zài)一次出现。天(tiān)文学家维拉(lā)鲁宾和肯特福特在观测仙(xiān)女座星系中(zhōng)的恒星运(yùn)动(dòng)。理论上来说(shuō)，距(jù)离(lí)中心(xīn)越远的恒星在其轨道上的运行速度就会越慢。但是他们(men)观测的结果却(què)让人感(gǎn)到(dào)不可思议。

随(suí)着与中心距(jù)离(lí)的增加(jiā)，恒星(xīng)的旋转速度(dù)几(jǐ)乎保持不变。可是根据牛顿的万(wàn)有引力定律，在(zài)星系当中如果没有(yǒu)足够大的(de)质量(liàng)来吸引它们，这些(xiē)外围的恒星早就被甩到宇宙当中了(le)。基(jī)于这种现象，科(kē)学家(jiā)们会使用一种相(xiāng)对标准的方法(fǎ)来(lái)解释(shì)暗(àn)物质春夏秋冬春为首下联是什么，春夏秋冬春为首下联怎么对的(de)存在(zài)，这种方法就是测量星(xīng)系当中气(qì)体在X轴上(shàng)距离星(xīng)系中(zhōng)心(xīn)的距离，以及在Y轴上(shàng)气体的旋转速度。如果出(chū)现异常的结果(guǒ)，就认为是由暗(àn)物(wù)质的力量(liàng)进入(rù)其中。

于是(shì)科学家(jiā)们通过射电望远镜测量了距离(lí)星系中(zhōng)心更远距离的(de)氢(qīng)元(yuán)素，发现它们的(de)旋(xuán)转速(sù)度并不符(fú)合牛顿的力学(xué)定律(lǜ)。我们的太阳系也不例(lì)外，太阳系位于银河系的第三悬(xuán)臂(bì)之上，距(jù)离银河系中心(xīn)2.6万光年，根(gēn)据万有引力定律进行计算，太阳(yáng)系的运(yùn)行速度应该(gāi)是(shì)160千米(mǐ)/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的速(sù)度围绕银河系(xì)旋转，这(zhè)个(gè)实际速度(dù)远远大(dà)于理论速度，那么产生以(yǐ)上这(zhè)种向心加速度的原因很(hěn)可能就(jiù)是存在着一种我们(men)看(kàn)不到的物质，是这(zhè)些暗物(wù)质(zhì)的引(yǐn)力(lì)效应将星系聚集在了一起(qǐ)。

也是从这时(shí)开始，越来(lái)越多的研(yán)究人(rén)员开始相信暗物质的存(cún)在(zài)。科学家根据星系外恒星轨道的速(sù)度，估算(suàn)在星系当中暗物质(zhì)的(de)质量占整个星系质量的85%。但是，暗物(wù)质并不是唯一可(kě)以解(jiě)释(shì)这个现(xiàn)象(xiàng)的原(yuán)因。在一项(xiàng)新的研究(jiū)当中，科学家(jiā)们发现(xiàn)，几(jǐ)乎没有引力效(xiào)应的(de)遥远(yuǎn)恒星之间，也会出现速度上的微小差异。另外，天文学家还发现了(le)一个(gè)反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离(lí)地(dì)球大约2.5亿光(guāng)年，大小和银河(hé)系(xì)不多，但是(shì)星系当中存在的恒(héng)星数量却(què)只有银(yín)河系的千(qiān)分之一。

所以(yǐ)在理(lǐ)论上，该星系(xì)必(bì)须存在暗物质，否则就会分崩离析。但是科学家(jiā)们(men)使用(yòng)最(zuì)先进的望远镜(jìng)对其(qí)进行了(le)40个小时的详细测量(liàng)之后，发现星系中的(de)恒星运动是可以用正常的物(wù)质和力学(xué)定(dìng)律来解释的。那么又(yòu)有人提出，也许该星系(xì)的暗物质(zhì)，已(yǐ)经被(bèi)附(fù)近的另一个大星系剥(bō)离了。奇怪的是，它的附近没(méi)有(yǒu)任何星系存(cún)在。造成这些现象的除(chú)了暗物质的假说之外，另一(yī)种可能就是人类对引力(lì)春夏秋冬春为首下联是什么，春夏秋冬春为首下联怎么对的(de)理解还不够全(quán)面，引力很(hěn)可能在(zài)不同尺度空间中的(de)工(gōng)作(zuò)方(fāng)式是不同的，这意味(wèi)着(zhe)在行星(xīng)系尺(chǐ)度(dù)中的天体会沿着它们(men)的轨道，按照我们所理解的(de)方式运动。但是上升到(dào)星系和星团的尺度，引力之间的相互(hù)作用则是不同的方式。对于在(zài)星系团之间的相互作用，科学家还引入(rù)了外部场效应(yīng)的概念，指(zhǐ)的是在(zài)数百(bǎi)万光年的规模上，巨(jù)大的质量之(zhī)间会产生对彼此(cǐ)特殊的效果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如(rú)果MOND蒙德(dé)理论成立，这意味着我们需要对(duì)现在的物理定律进行修正，这些(xiē)发现也让(ràng)很多人认为暗物质(zhì)假说理论(lùn)就此终结。但是在宇宙当中还有关于暗物质存在的其他的理论证(zhèng)据，这些理论证据是蒙德理论所没法解(jiě)释(shì)的“引(yǐn)力(lì)透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年的子弹星系团(tuán)，由两个碰撞的星系团所组成，类似(shì)这(zhè)样的星(xīng)团，它们大部分的普通质量都(dōu)在(zài)星(xīng)系的气体当中。当(dāng)星团以1000万公里/小时发(fā)生碰撞(zhuàng)的(de)时(shí)候，星际气体的相互(hù)作用就会导致温度的急剧升高，速度(dù)大幅(fú)降(jiàng)低。所以在理(lǐ)论上，在碰(pèng)撞(zhuàng)之(zhī)后(hòu)，子弹星系团大部分的质量(liàng)将位于所(suǒ)有这些气体所在的中间区域(yù)。那么我们通过什么来验证它的质量区域(yù)到(dào)底是不是集中在中(zhōng)间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太空(kōng)望(wàng)远镜传回(huí)了宇宙当(dāng)中(zhōng)第(dì)一张全(quán)彩的(de)高清照片，在照片中我们可以明显地(dì)看到很多星(xīng)系似(shì)乎被拉(lā)伸产生了(le)巨大(dà)的(de)形变。其实这些星(xīng)系(xì)本身并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了(le)什么问(wèn)题(tí)，而是这样极遥远(yuǎn)的天体和我们(men)地球上的观测者之间。被一个(gè)质量超级巨大的天(tiān)体遮挡，这个超大质量的东(dōng)西的引(yǐn)力，会使身后更遥(yáo)远星(xīng)系的光都发生了扭(niǔ)曲。这个现象(xiàng)就是引(yǐn)力(lì)透镜(jìng)效应。这个巨大的天体可能(néng)是(shì)超大(dà)质量(liàng)的黑洞或者是暗物质。

所以当人们对子弹星系(xì)团(tuán)观测的时(shí)候(hòu)，发现它(tā)的大质(zhì)量(liàng)区域并不(bù)是在中间，而是在两侧(cè)。所(suǒ)以最好的解释方法就(jiù)是当星团(tuán)发生全部(bù)的碰撞时，可被观测到的质量气体被卡在了中间，暗物质则直接通过了(le)这个区域(yù)，并在两(liǎng)边(biān)形成了引力透镜(jìng)。对(duì)子弹星系团的引力透镜研(yán)究也被认(rèn)为(wèi)是暗物质存在的迄今(jīn)为止最好的理论证据(jù)。

除此(cǐ)之外，还有来自宇宙当中最古老(lǎo)的光。从宇(yǔ)宙大爆(bào)炸(zhà)开(kāi)始，38万(wàn)年(nián)之后，可见光终于可(kě)以畅通无阻(zǔ)地穿越在(zài)宇宙当(dāng)中了。经过了130多亿(yì)年(nián)之后(hòu)，这些光在(zài)宇宙空间背景上留下了各相同性的(de)微波(bō)辐(fú)射。其中红色的部分表示温度(dù)较(jiào)高的(de)区(qū)域，蓝色则表(biǎo)示相对较冷的区(qū)域，但(dàn)实际上它们之间的温(wēn)差只有万分(fēn)之(zhī)一。

科学家们通(tōng)过对前景(jǐng)背(bèi)景分离后的二值(zhí)图像进行连通域提(tí)取(qǔ)和标记(jì)之后发现，如果(guǒ)宇宙(zhòu)当中没有暗(àn)物质，图形(xíng)看起(qǐ)来不应该是这(zhè)样的，而(ér)随着暗物质的增加，一些峰值的幅度(dù)会减小，才(cái)变得(dé)看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐(fú)射的(de)测量(liàng)值，我们需要的暗物(wù)质大约是普(pǔ)通(tōng)物质的5倍。这个数字与解(jiě)释(shì)星(xīng)系当中恒星运动(dòng)所(suǒ)需要的暗(àn)物(wù)质比例是一致的。这就意味着。

用(yòng)了一个简(jiǎn)单的理论框架，就很好地解释了(le)很多不同的观(guān)测结果。而暗物(wù)质的本(běn)质就是宇宙当中存(cún)在着(zhe)某种类型的(de)粒(lì)子，它(tā)们不(bù)参与(yǔ)任何其他(tā)的(de)电磁(cí)作用，只通(tōng)过引力来相互作用。所以(yǐ)如果能(néng)够找到这种(zhǒng)粒子的存在，就相(xiāng)当(dāng)于找到了暗物质(zhì)存在的实际证据。这(zhè)种粒子到底是什么？科学家们已经提出了数十种的假想目标，而(ér)要(yào)寻找这些不同的目标粒子所需(xū)要的实验方式(shì)也不相同(tóng)。在过(guò)去的几十年当中，人类为了(le)寻找这些看(kàn)不见、摸不到(dào)，几乎不(bù)会与常规(guī)物(wù)质相互(hù)作用的“暗物(wù)质”，科学(xué)家们已经进行了超过50次的(de)实验，却没(méi)有任何实质性(xìng)的(de)发现，除了(le)一个地方，意大利的格(gé)兰萨索山，隶属于(yú)阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处(chù)的地下矿井(jǐng)当(dāng)中，藏着(zhe)地球(qiú)上最大的地学实验室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三(sān)层楼高的探测器，一直致力于(yú)寻找暗物质粒子的周期(qī)性震(zhèn)荡。

自1997年(nián)以(yǐ)来，这(zhè)里的科学(xué)家(jiā)声称观(guān)测到(dào)了某种(zhǒng)信号。经过了20多年的数据收(shōu)集，人们发现了一个(gè)有趣的事情。探测(cè)率会在每年的6月份(fèn)达到峰(fēng)值，然后(hòu)在11月(yuè)降(jiàng)到最低(dī)，而且在20年当中每年都是(shì)一样。一些科学(xué)家认为这(zhè)可能是人类发现暗物质的第一个直接证(zhèng)据(jù)。

但是为(wèi)什(春夏秋冬春为首下联是什么，春夏秋冬春为首下联怎么对shén)么(me)暗物质会产生周(zhōu)期性(xìng)的年度(dù)信号呢？刚才我(wǒ)们(men)讲了太阳系正在以220公里/秒(miǎo)的速度围绕着(zhe)银河系(xì)进行移动，那么如(rú)果(guǒ)暗物质(zhì)存(cún)在宇宙当(dāng)中(zhōng)，这意(yì)味着我(wǒ)们(men)也在以(yǐ)这样的速度在(zài)穿越着暗物质流，这个过(guò)程中(zhōng)会产生相(xiāng)应的振荡，同时(shí)地球又(yòu)以(yǐ)30公里/秒的(de)速度围(wéi)绕太(tài)阳进行(xíng)旋转。所以有(yǒu)半年的时(shí)间，地球围绕太阳的(de)方向与(yǔ)太阳环绕银河系的方向是一(yī)致的，而另外(wài)半年则与之相(xiāng)反(fǎn)。

而在(zài)6月份的时候，地球与(yǔ)太阳的方向(xiàng)正好达(dá)到完全一致，这是理论(lùn)上地(dì)球(qiú)穿越暗物(wù)质(zhì)流最快(kuài)的时(shí)段。而在11月份(fèn)，又(yòu)恰好达到了最慢值。尽管在实际的(de)情况中，太阳系相对银河系的平面呈现了60度的倾斜，但(dàn)是这并不影响(xiǎng)这个理论的有效性。

因此(cǐ)科学家(jiā)认为这可以用来解释(shì)，研究(jiū)人员们所观测到的周期性信号。当然也可能有其他的情(qíng)况，造成这种年(nián)度周期信号的差异(yì)也可(kě)能是温(wēn)度、湿度、土壤中的(de)水分(fēn)、高山上(shàng)的积雪，甚至连意大利游客的数量也(yě)符合(hé)这个周期的规律。

所以，科学家(jiā)们又(yòu)在南半球建立了一个几乎相同的(de)实(shí)验室，这(zhè)里的(de)季节(jié)与(yǔ)之前(qián)的实(shí)验室正好相反(fǎn)，而在这里，地球穿过暗物质流的运动(dòng)特(tè)征和第(dì)一个实验室(shì)是一样(yàng)的。

因此，如果在这里可以得到相同(tóng)的信(xìn)号，就可以成为暗物质所(suǒ)存在(zài)的(de)非常有力的(de)证据了。但是由于这(zhè)个实(shí)验室刚刚建成不久，所以截至(zhì)目(mù)前还无(wú)法(fǎ)提(tí)供相应(yīng)的数据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的(de)主镜大(dà)小(xiǎo)跟哈勃望远镜(jìng)相同，但它的宽视场仪器(qì)提供的视野(yě)是哈(hā)勃红外仪器的100倍(bèi)。南(nán)希格雷(léi)斯罗曼太空望(wàng)远(yuǎn)镜其中(zhōng)一个关键的用途就是探索暗(àn)物质背后的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目以待了。费米实验室粒子天(tiān)体物理中心(xīn)的科学家丹琥珀(pò)和(hé)贾森(sēn)斯特芬研究发现，如果(guǒ)暗物质存(cún)在，它们极有可能拥有另一种神秘的效应，这种(zhǒng)暗(àn)物质(zhì)效应，会支持宇宙当中生命(mìng)的诞生(shēng)，或者(zhě)说是生命(mìng)进(jìn)化的(de)一个重要因素。

如果(guǒ)这一理论得到进(jìn)一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物(wù)质会不会意(yì)味着人类并(bìng)不孤单呢(ne)？或(huò)许(xǔ)在(zài)宇宙(zhòu)当中某个角(jiǎo)落的行星上(shàng)，暗物质正在通过这样的效应创(chuàng)造生命。当(dāng)然，这些推(tuī)论的大前(qián)提是要先找到暗物质存在的(de)实际(jì)证据。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物质到(dào)底(dǐ)存(cún)不存(cún)在呢？喜欢请点赞(zàn)，你的支(zhī)持是(shì)我更新的动力！

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