宇宙是“人(rén)为(wèi)制造(zào)”的？为何会存在科学无法解释的“暗(àn)物质”？暗物质又(yòu)究竟(jìng)是什么？人(rén)类为了寻找暗物质(zhì)存在的证据，科学家们在过去的几十年当中进行了(le)超过50次的(de)长期实验(yàn)，但是却没有发(fā)现任何的有效证据。除了一个(gè)地方(fāng)，在1687年(nián)出(chū)版的自然哲学数学(xué)原(yuán)理(lǐ)一书(shū)中(zhōng)，埃萨克牛顿发表(biǎo)了万有引力定律，它揭示(shì)了(le)宇宙中(zhōng)天(tiān)体运动的(de)规律。往后的(de)几(jǐ)百年来，当天(tiān)文学(xué)家们发现某(mǒu)些天体运行(xíng)轨道(dào)出现异常，不符合万有引力(lì)定(dìng)律(lǜ)的时候(hòu)，他们(men)就会(huì)知道，周围一(yī)定有未知的(de)天体通过引力在摄动它(tā)的轨道。比如在1846年，奥本勒(lēi)维(wéi)耶就通过天王星运(yùn)行(xíng)轨道的异(yì)常(cháng)，推算并且(qiě)发现了海王(wáng)星的存在(zài)。另外，哈(hā)雷彗星(xīng)、冥(míng)王星的发现都是应用万有引力定律所取得重大天文成就(jiù)的例子。但是这些发(fā)现都(dōu)是(shì)在恒星系统的尺(chǐ)度当(dāng)中(zhōng)，可当我们上(shàng)升到星系或者是星团的尺度，事情就开(kāi)始变得(dé)诡异(yì)了(le)。

1933年(nián)，瑞士的物理学家弗里茨(cí)兹威基正在(zài)研究和测量后发星系团的(de)质(zhì)量(liàng)。这是一个(gè)由数千(qiān)个星系(xì)所组(zǔ)成的(de)巨大星系团，这些星系被引力束缚在一起。测量星系(xì)团的(de)质(zhì)量(liàng)一般会使用(yòng)到两种方法(fǎ)，当两种方法结果一致，就可以确定(dìng)其质量的(de)范围(wéi)。

第一(yī)种是获得其"光度(dù)学的质量"，需要的数据(jù)是测(cè)量各个星系的光度(dù)。

第二种是动力学质量的计算(suàn)，是(shì)利用(yòng)光谱红移(yí)测(cè)量星(xīng)系团中(zhōng)的各个星系(xì)相对于星(xīng)系(xì)团的运动速度。当(dāng)测量结果出来之后，兹威基彻底懵了(le)，“动力学质量”竟然是“光(guāng)度(dù)学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量并(bìng)不(bù)以可(kě)见光的形式所存在，我们无法(fǎ)看到(dào)。最诡异的(de)是，在测量(liàng)速(sù)度的过程中，兹威基发现星系团(tuán)中很多星(xīng)系(xì)的速度(dù)比(bǐ)理论上要(yào)快(kuài)得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星系(xì)的质量所产生(shēng)的引力是无法将(jiāng)它(tā)们束缚在星系团内的(de)，它们早就应该(gāi)被抛(pāo)出星(xīng)系(xì)团之外了，除(chú)非有一种神秘的力量在(zài)起(qǐ)作用(yòng)，这(zhè)种力量来源(yuán)于某种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹维基提出了这样部分不可见的暗质，它不发散光(guāng)、吸光(guāng)、反射光，但是它们却(què)占(zhàn)据(jù)着宇宙(zhòu)中绝大部分的质量。只是当时的人们对(duì)这样的(de)一种(zhǒng)说(shuō)法不屑一(yī)顾(gù)。

直(zhí)到40年(nián)之后，“暗物质”这个词才再一次出现。天文(wén)学家维(wéi)拉鲁(lǔ)宾和肯(kěn)特福特在观测仙(xiān)女座星系(xì)中的恒星运动。理论上来说，距离中心越远(yuǎn)的(de)恒星在其轨(guǐ)道(dào)上的运行(xíng)速度就(jiù)会越(yuè)慢。但是他(tā)们(men)观测的(de)结果却让(ràng)人感到(dào)不(bù)可思议。

随着与中心距离的增加，恒星的(de)旋转速(sù)度几乎保持不(bù)变。可是根(gēn)据牛(niú)顿的万有引力(lì)定律，在(zài)星系当中如果没有(yǒu)足(zú)够大的质量来吸引它们(men)，这些(xiē)外围的恒星早就(jiù)被(bèi)甩到宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。基于这(zhè)种(zhǒng)现象，科学(xué)家们(men)会使用一种相对标(biāo)准的方(fāng)法来解(jiě)释暗物质的存在，这种(zhǒng)方(fāng)法就(jiù)是测量星系当中气体在X轴上距离星(xīng)系中心(xīn)的距(jù)离，以及在Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速度。如(rú)果出现(xiàn)异(yì)常的结果，就认(rèn)为(wèi)是由暗物质的力量进(jìn)入其中。

于是科(kē)学家们通过射电望远镜测量了距离星系中心(xīn)更远距离的氢元素，发现它们的旋(xuán)转(zhuǎn)速度并(bìng)不符合牛顿的力学定律。我们的太阳系也不(bù)例外(wài)，太阳系位(wèi)于(yú)银河系的(de)第(dì)三(sān)悬臂之上，距离(lí)银河系中心2.6万光年，根(gēn)据万有(yǒu)引力(lì)定(dìng)律(lǜ)进行计(jì)算，太阳系的运行速度应(yīng)该是160千米/秒(miǎo)，但实际上，太(tài)阳系(xì)正在以(yǐ)220千米/秒的(de)速度围(wéi)绕(rào)银河系旋转，这个实(shí)际速度远远大于理论速度，那么产生以上(shàng)这种(zhǒng)向心(xīn)加(jiā)速度(dù)的原因(yīn)很可能(néng)就是存在着一种(zhǒng)我们看不到的物质，是这些暗(àn)物质的(de)引力效应将星系聚集在了一起。

也是从这时开始(shǐ)，越来越多的研究人员开始(shǐ)相信暗物质(zhì)的存在(zài)。科学家根(gēn)据星系外恒星轨道的速度，估算在星系当中暗物质的质量占(zhàn)整(zhěng)个星(xīng)系质量的85%。但(dàn)是，暗(àn)物质(zhì)并不(bù)是唯一可以解释这个现象的原因。在一项新的研(yán)究当(dāng)中(zhōng)，科学家们发现，几乎没有引力效应(yīng)的遥(yáo)远恒星(xīng)之间，也会(huì)出(chū)现速度上(shàng)的微小差异(yì)。另(lìng)外，天文学家(jiā)还发现了一个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距(jù)离地球大约(yuē)2.5亿光(guāng)年(nián)，大小和银河系不多，但是星(xīng)系当中存在的恒星(xīng)数量(liàng)却(què)只有银河系的千分之一。

所以(yǐ)在理论上，该星系必须存在暗物(wù)质(zhì)，否则就会分(fēn)崩离析。但(dàn)是科学家们使用(yòng)最先进的望远镜对其进行了(le)40个小时(shí)的(de)详细测量之后，发现星系中的恒星运动是可以用正常的(de)物质和力学定律来解释的。那(nà)么又有人提出，也(yě)许(xǔ)该星系的暗物质，已经被附近的另(lìng)一(yī)个大星系剥离了。奇怪(guài)的是(shì)，它的(de)附近没有任何星系存(cún)在。造成这些现象(xiàng)的(de)除了暗物质的假说之外，另(lìng)一种可能(néng)就是人类对(duì)引力的理解还不够(gòu)全(quán)面，引力(lì)很可能在(zài)不同尺度(dù)空间中的工作(zuò)方式是不同的，这意味(wèi)着(zhe)在行星(xīng)系尺(chǐ)度(dù)中的(de)天体会(huì)沿着(zhe)它们(men)的轨道，按(àn)照我们所理(lǐ)解的方式运动。但是上升到星系和星团(tuán)的(de)尺(chǐ)度，引力之间的相互作用则是不同的(de)方式(shì)。对于(yú)在星(xīng)系团之间的(de)相互(hù)作用，科(kē)学家还(hái)引(yǐn)入了外部(bù)场效(xiào)应的(de)概(gài)念，指的是在数百万光年的规模上，巨大的质量之间(jiān)会产生对彼此特殊的效(xiào)果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果(guǒ)MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要对现在的物(wù)理定律进行(xíng)修正，这些发现也让很多人认为暗物质假说理(lǐ)论就此终结。但(dàn)是在宇(yǔ)宙当中还(hái)有关于(yú)暗(àn)物质存(cún)在的(de)其他的理论证(zhèng)据，这些理论(lùn)证(zhèng)据是蒙(méng)德理论所没法解释的“引力透镜”。

径(jìng)向距(jù)离(lí)为37亿光年的子弹星系(xì)团，由(yóu)两个碰(pèng)撞的星系(xì)团所组成，类似这样(yàng)的(de)星团，它们大部(bù)分的普通质(zhì)量都(dōu)在星系的气体当中。当星(xīng)团以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞的时(shí)候，星际气体的相(xiāng)互作(zuò)用就会导致温度的急剧升高，速度大幅降低(dī)。所以在理论上，在碰(pèng)撞(zhuàng)之后，子弹星系团大部分的质量(liàng)将(jiāng)位于(yú)所有这些气体所在的中间区域。那(nà)么我(wǒ)们(men)通过什么(me)来验证它的质量区域到(dào)底是(shì)不(bù)是(shì)集中在(zài)中间呢(ne)？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太(tài)空望远镜传回了宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)第一张全彩的高(gāo)清照片，在照片(piàn)中我们可以明显地看到(dào)很多(duō)星系似乎被拉伸(shēn)产生了(le)巨(jù)大(dà)的形变。其实这些星(xīng)系本身(shēn)并(bìng)不是(shì)真的被扭曲了(le)，也不(bù)是韦伯望远镜(jìng)出了什(shén)么问题，而是(shì)这(zhè)样极遥(yáo)远的天体和我们(men)地球上的(de)观测者之间(jiān)。被一(yī)个质量超(chāo)级巨大的(de)天体遮挡，这(zhè)个超大质量的东西的(de)引(yǐn)力(lì)，会使身后(hòu)更遥远星系的光都发生了扭曲。这个现象就(jiù)是引(yǐn)力透(tòu)镜效应。这个巨大的(de)天体可能是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所(suǒ)以(yǐ)当(dāng)人们对子弹星(xīng)系(xì)团观测的时候，发现它的大质量区(qū)域并不(bù)是(shì)在中(zhōng)间，而是在两侧。所以最好的解释方法就是当星团发生全部的(de)碰撞时(shí)，可被观测到(dào)的质量气体被卡在(zài)了(le)中间，暗物质则(zé)直接通过了这(zhè)个区域，并在两(liǎng)边形成了引力(lì)透镜。对子弹(dàn)星系团的引力透镜研究也被认为是(shì)暗(àn)物质存在(zài)的迄(qì)今为止(zhǐ)最好的理论(lùn)证据。

除此于令仪不责盗文言文翻译注释，于令仪不责盗古文翻译之外，还有(yǒu)来自宇宙(zhòu)当中最(zuì)古(gǔ)老的光(guāng)。从宇宙大(dà)爆炸(zhà)开始(shǐ)，38万(wàn)年之后，可(kě)见光终(zhōng)于可以畅通无阻地(dì)穿(chuān)越在宇宙当中了(le)。经(jīng)过了130多亿(yì)年之后，这些光在宇宙空(kōng)间背景上留下了各相(xiāng)同性(xìng)的(de)微(wēi)波(bō)辐射。其中(zhōng)红色的部分表示温度较高的区域，蓝色(sè)则(zé)表示相对较冷的区域，但实际上它们之间的温差(chà)只有万分之一。

科学家们通过(guò)对前景背景(jǐng)分(fēn)离(lí)后的二值图像进行连通域(yù)提取和标(biāo)记之(zhī)后发现，如果(guǒ)宇宙当中没有暗(àn)物质，图形(xíng)看(kàn)起来不应该(gāi)是这样的，而随着暗物质的增(zēng)加(jiā)，一(yī)些峰(fēng)值的(de)幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐(fú)射的测量(liàng)值，我(wǒ)们需要的(de)暗物质大(dà)约是普通物质的5倍(bèi)。这个(gè)数字与解(jiě)释星系当中恒星运动(dòng)所需(xū)要的暗物质(zhì)比(bǐ)例是(shì)一致的。这就意味着。

用了一(yī)个简(jiǎn)单的(de)理论框架，就很好地解释了很多不同的(de)观测结果。而暗物质的本质就是宇宙当中存在着某种(zhǒng)类(lèi)型(xíng)的粒子，它们不参与任何其(qí)他的电磁作用，只通过引力来相互作用(yòng)。所以如果能够(gòu)找到(dào)这(zhè)种(zhǒng)粒子(zi)的存在，就相当于找(zhǎo)到了暗物质存在的实际证据。这种粒子到底是什么(me)？科学(xué)家们已(yǐ)经(jīng)提出了数(shù)十(shí)种的假想目标，而要寻找这些不同的目标粒子所需要的(de)实验(yàn)方(fāng)式也不相同。在(zài)过去的几十年当(dāng)中，人类为了寻找这些看(kàn)不见、摸不到，几(jǐ)乎(hū)不(bù)会(huì)与常(cháng)规物(wù)质相互(hù)作用的“暗物质”，科学家们已(yǐ)经进行了超过(guò)50次的(de)实验，却没有任何实(shí)质性的发(fā)现，除了一个地(dì)方，意(yì)大利的格(gé)兰萨索山，隶属(shǔ)于(yú)阿尔卑(bēi)斯山(shān)脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏(cáng)着地球(qiú)上(shàng)最大的地学(xué)实(shí)验室，这个实验(yàn)室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高的探测器，一直(zhí)致力于寻找(zhǎo)暗(àn)物质粒子的周期(qī)性震荡。

自1997年以来(lái)，这里的科学(xué)家声称观测到了某种(zhǒng)信号。经(jīng)过了20多年的数据收集，人们发现了一个(gè)有趣的事情。探(tàn)测率会在每年的6月份达到(dào)峰值，然(rán)后在11月降到最(zuì)低，而且在20年(nián)当中每(měi)年(nián)都(dōu)是(shì)一样(yàng)。一(yī)些(xiē)科学家认为这可能是人类(lèi)发现暗物质的第一(yī)个直接证据。

但是为什么暗物质会产生周期性的年度信号呢？刚才我们讲了(le)太阳系正(zhèng)在(zài)以220公里/秒的速度围绕着银河系进行移动(dòng)，那(nà)么如果暗物质存在(zài)宇宙当(dāng)中(zhōng)，这意味着我们也在以这样的(de)速度在(zài)穿越(yuè)着暗物(wù)质流(liú)，这个过(guò)程中会(huì)产生相应(yīng)的(de)振荡，同时地(dì)球又以30公(gōng)里/秒的速度(dù)围绕太阳进行旋转。所以(yǐ)有半年的(de)时间，地球围绕太阳的方向与太阳环(huán)绕银河系的方向(xiàng)是(shì)一致(zhì)的(de)，而(ér)另外(wài)半年则与之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳的方向正(zhèng)好达到(dào)完全一致，这是(shì)理论上地(dì)球穿越暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽(jǐn)管在实际的情况中，太阳系相对(duì)银河系的平面(miàn)呈现了60度的倾(qīng)斜，但是这并不影(yǐng)响这个理论的有(yǒu)效性。

因此科学家(jiā)认为这可以用来解释，研究人(rén)员(yuán)们所观测到(dào)的周期性信号。当然也可能有其他的情况(kuàng)，造(zào)成这(zhè)种年度周(zhōu)期信号(hào)的差异(yì)也可能是温(wēn)度(dù)、湿度、土壤中的水分、高山(shān)上的(de)积雪，甚至连意大利(lì)游客的数量也符合这(zhè)个周期的规律。

所以，科学家(jiā)们又在南半球建立了一个几乎(hū)相同(tóng)的实验室，这里的季节与之前的实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗(àn)物(wù)质流(liú)的运(yùn)于令仪不责盗文言文翻译注释，于令仪不责盗古文翻译动(dòng)特征和第一(yī)个实验(yàn)室是一样的。

因此，如果在这里可以得到相同的(de)信号(hào)，就可以成(chéng)为暗物质所存在(zài)的非常有力(lì)的证据(jù)了。但(dàn)是由于这个实验室刚刚建成不(bù)久，所以截至目前还无法提(tí)供(gōng)相应的数据支持(chí)。另外(wài)，在2025年(nián)，NASA将会发(fā)射一台新的望远镜，这台太空望(wàng)远镜叫(jiào)做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相(xiāng)同，但它的宽视场仪(yí)器(qì)提供的视(shì)野是哈勃红外仪器的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太(tài)空望远镜其中一(yī)个关键的用途就是探索暗物质背(bèi)后的奥秘，对于探(tàn)测的结果(guǒ)，我们(men)只能拭(shì)目以待(dài)了。费(fèi)米实验(yàn)室粒子天体物理中心的科学家丹(dān)琥珀(pò)和贾森(sēn)斯特芬研究发现(xiàn)，如果暗物质存在(zài)，它们极有可能拥有另(lìng)一种神秘(mì)的效应，这种暗物(wù)质效应(yīng)，会支(zhī)持宇宙当(dāng)中(zhōng)生命(mìng)的诞生，或者说是(shì)生命进(jìn)化(huà)的一个重要因素。

如(rú)果这一理论得到进一步(bù)的证实，那么遍布宇(yǔ)宙当中(zhōng)的暗物质会不会意味着(zhe)人类并(bìng)不孤(gū)单(dān)呢？或(huò)许在宇宙当中(zhōng)某个(gè)角落(luò)的行(xíng)星上，暗物质正在通(tōng)过这样的效(xiào)应创造生命。当然，这些推论的大前提是要先找(zhǎo)到暗物质存在的实际证(zhèng)据。那么(me)小伙伴们，你们觉得暗(àn)物(wù)质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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