宇宙(zhòu)是“人为制(zhì)造”的？为(wèi)何(hé)会存在科学无(wú)法(fǎ)解(jiě)释的(de)“暗(àn)物质”？暗(àn)物质又究竟是什(shén)么？人类为了寻找暗物(wù)质存在的证据(jù)，科学家(jiā)们(men)在过(guò)去的几十年当中(zhōng)进(jìn)行了超过50次的长(zhǎng)期实验，但是却(què)没有发现(xiàn)任何(hé)的(de)有效证据。除了一个地方，在1687年出版的(de)自然哲学数学原理(lǐ)一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它(tā)揭示了宇宙中天体(tǐ)运动(dòng)的规(guī)律(lǜ)。往后的几百年(nián)来(lái)，当天文学家们发现某些(xiē)天体运行(xíng)轨道出现异(yì)常(cháng)，不符合万有引力定律的时(shí)候，他们就会知道，周围一定(dìng)有(yǒu)未知的天(tiān)体(tǐ)通过(guò)引(yǐn)力(lì)在摄动(dòng)它的轨道。比如在1846年，奥本勒(lēi)维耶就通(tōng)过天王星运行轨道的异常，推算并且发现了(le)海王星的存(cún)在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥(míng)王星的发现都(dōu)是应用(yòng)万有(yǒu)引力定律所取得重大天文成就的例子。但是这些发(fā)现都是在恒星系统(tǒng)的尺度当中，可当我们(men)上升(shēng)到星系或(huò)者是星团的尺度，事情就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗里茨(cí)兹威基(jī)正(zhèng)在(zài)研究和测量后发星系团(tuán)的质量(liàng)。这是一个由数千个星系(xì)所组成的巨大(dà)星系团(tuán)，这些星系被引(yǐn)力束缚在(zài)一起。测量星系团的质量一般(bān)会使用到两种方(fāng)法，当两种(zhǒng)方法结果(guǒ)一致，就可以(yǐ)确定其质量的范围。

第(dì)一(yī)种是获得其(qí)"光(guāng)度学(xué)的质量"，需(xū)要的数据是测(cè)量各个(gè)星(xīng)系的光(guāng)度。

第二种是动力学质量的计算，是利用光谱红移测量星(xīng)系团中(zhōng)的各个星系(xì)相对于(yú)星系团(tuán)的(de)运动速度。当测(cè)量结果出(chū)来之后，兹威基彻底懵了，“动力学(xué)质量”竟然(rán)是“光度学质量”的(de)400倍。这(zhè)意味(wèi)着(zhe)，后发座星系(xì)团有99%的质量消(xiāo)失(shī)了，或(huò)者说这99%的质量并不(bù)以可见光的形式所存在，我们(men)无法看到。最(zuì)诡异的是，在测量速(sù)度的(de)过程中，兹威(wēi)基发现(xiàn)星(xīng)系团(tuán)中很多星系的速(sù)度比理论上要快得(dé)多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星系的质量所产生的引(yǐn)力是无(wú)法将它们束缚在星系团内的，它们早就应该(gāi)被抛(pāo)出星(xīng)系(xì)团(tuán)之外了(le)，除非有(yǒu)一种神(shén)秘的力量在起作用，这种力(lì)量来源于某种隐形的物(wù)质(zhì)。

据此，兹维基(jī)提出了这(zhè)样部分(fēn)不可见的暗质，它不发散光(guāng)、吸光(guāng)、反射(shè)光，但(dàn)是它们(men)却占据着宇宙中绝(jué)大部分的质(zhì)量。只是当时的人们对这(zhè)样的一(yī)种说(shuō)法不屑一顾。

直到(dào)40年之(zhī)后，“暗物质”这个词才(cái)再一次(cì)出现。天(tiān)文学家维(wéi)拉鲁宾(bīn)和肯特福特在(zài)观测仙女座星系中(zhōng)的恒星运动。理论上来(lái)说，距离中心越远的恒星在其轨道上(shàng)的运行速度(dù)就会越(yuè)慢。但是(shì)他(tā)们观测(cè)的(de)结果却让人(rén)感到不可思(sī)议。

随着与中心距离(lí)的增加，恒星的旋转速度(dù)几乎(hū)保持不变(biàn)。可是根据牛顿(dùn)的(de)万有引力定律，在星(xīng)系当中如果(guǒ)没有足够(gòu)大的质量来吸(xī)引它们(men)，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基(jī)于这种(zhǒng)现象，科学(xué)家们(men)会使(shǐ)用一(yī)种相对标准的方法来解释暗物质的存在(zài)，这种方法就是测量星系当中气体在X轴(zhóu)上距(jù)离星系中心的距离，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速度(dù)。如(rú)果出现异常的(de)结果(guǒ)，就认为是由暗物质的力量(liàng)进(jìn)入其(qí)中(zhōng)。

于是(shì)科学家们通过射电(diàn)望远镜(jìng)测量了距(jù)离(lí)星系中(zhōng)心更远(yuǎn)距离(lí)的氢元素，发现它们的旋转(zhuǎn)速度并(bìng)不符合(hé)牛顿(dùn)的力学定律。我们的太(tài)阳系(xì)也不例外(wài)，太阳系位(wèi)于银河系(xì)的第三悬(xuán)臂之(zhī)上，距离银(yín)河系中心2.6万光年，根据万有引力定律进行计算，太阳系的运(yùn)行速度应该是160千米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系(xì)正在(zài)以220千米/秒的(de)速度(dù)围(wéi)绕银河系旋转，这个实(shí)际速度(dù)远远大于理论(lùn)速度，那么产生(shēng)以(yǐ)上(shàng)这种向(xiàng)心加速(sù)度的原因很可能就是存在着一种我们看(kàn)不到(dào)的物(wù)质(zhì)，是这些暗(àn)物质(zhì)的引(yǐn)力(lì)效应将(jiāng)星系聚集在了(le)一起。

也是从这时开始，越来越多的研究人员开(kāi)始相信暗物质(zhì)的存在(zài)。科学家根(gēn)据(jù)星系外恒(héng)星轨道的(de)速度(dù)，估算在星系当中暗物质的质(zhì)量占整个(gè)星(xīng)系质(zhì)量的85%。但是(shì)，暗物质并不是唯一(yī)可以(yǐ)解释这个现象的原(yuán)因。在一项新的(de)研(yán)究当中，科(kē)学家们发(fā)现，几乎没有引力效应的(de)遥远恒星之间(jiān)，也(yě)会出现(xiàn)速度上的微小(xiǎo)差异。另外(wài)，天(tiān)文学(xué)家还发现了一个反(fǎn)常的星系(xì)，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离(lí)地球(qiú)大(dà)约2.5亿光(guāng)年，大小和银河系不多，但是星系当中存在的恒星数量却(què)只有银河系的(de)千分之一。

所(suǒ)以在理论(lùn)上，该星系必须存在暗物(wù)质(zhì)，否则就会分崩离析。但是科学家们使用(yòng)最(zuì)先进的望远镜对其进行了40个(gè)小时的详细(xì)测量之后(hòu)，发现星系中(zhōng)的恒星(xīng)运动是(shì)可(kě)以用正常的物质和力学定律来解释的。那么(me)又有人提出，也(yě)许该星系的暗物(wù)质，已经(jīng)被附近的(de)另一(yī)个大星系剥离(lí)了。奇(qí)怪的(de)是(shì)，它的附(fù)近(jìn)没有任(rèn)何(hé)星系(xì)存在。造(zào)成这些现象(xiàng)的除了暗(àn)物质的假说之(zhī)外，另一种可能就(jiù)是人类对引力的理解(jiě)还不够全面，引力很可能在(zài)不(bù)同尺度空间中的工作方式是(shì)不同(tóng)的，这意味着在行(xíng)星系尺(chǐ)度(dù)中的天体(tǐ)会沿着它们的轨道，按照我们所理解的方(fāng)式(shì)运动。但是(shì)上升(shēng)到(dào)星(xīng)系和星团的尺(chǐ)度(dù)，引力之间的相(xiāng)互作(zuò)用则是不同的(de)方(fāng)式。对于(yú)在星系团之(zhī)间的相互作用(yòng)，科(kē)学家(jiā)还引入了(le)外(wài)部场(chǎng)效应的概念，指(zhǐ)的是在数百万光(guāng)年的(de)规模(mó)上，巨大(dà)的质量之间会产生(shēng)对彼(bǐ)此特殊(shū)的效果，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如(rú)果MOND蒙(méng)德理论成立(lì)，这意味着我(wǒ)们需要(yào)对现在的物理定(dìng)律进行修(xiū)正，这些发现也让(ràng)很多人认为(wèi)暗物(wù)质假(jiǎ)说(shuō)理论(lùn)就(jiù)此终结。但(dàn)是在宇宙当(dāng)中还有(yǒu)关于(yú)暗(àn)物(wù)质存(cún)在的(de)其(qí)他(tā)的理论证据，这(zhè)些理(lǐ)论证据是蒙德理论所没法(fǎ)解释(shì)的“引力透(tòu)镜”。

径向距离(lí)为37亿光年的子弹星系团(tuán)，由(yóu)两个碰撞的星系(xì)团所组成，类似这样的星团(tuán)，它们大部分的普通质(zhì)量都在星系的气体当中。当(dāng)星团以(yǐ)1000万公里/小时(shí)发(fā)生(shēng)碰撞的时候，星(xīng)际气体的相互作用就会导(dǎo)致温度的(de)急剧(jù)升高，速度大(dà)幅降低。所以(yǐ)在理论上，在(zài)碰撞之(zhī)后，子弹星系团(tuán)大(dà)部分的质量(liàng)将位于所有这些(xiē)气体(tǐ)所在的中间区(qū)域。那(nà)么(me)我们通过什(shén)么来验证它的质量区域到(dào)底是不是集中在中(zhōng)间呢？前(qián)不久，詹姆斯韦伯(bó)太空望远镜传回了宇宙当中第一(yī)张全彩的高清照片(piàn)，在照片中我们可以明显(xiǎn)地看(kàn)到很多(duō)星系似乎被拉伸产生了巨大的形(xíng)变。其实这些星(xīng)系本身并不是真(zhēn)的被(bèi)扭曲(qū)了，也不(bù)是韦伯望远镜出了什(shén)么问题，而是这样极遥远的天体和我们地球上的观测者之间。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这个(gè)超大质量(liàng)的东西(xī)的引力，会使身后更(gèng)遥远星系的光(guāng)都(dōu)发(fā)生了(le)扭曲。这个现象就是(shì)引(yǐn)力透镜效(xiào)应。这个巨大的天体(tǐ)可能是超(chāo)大(dà)质量的黑洞或者是暗物质(zhì)。

所(suǒ)以当人们对子(zi)弹(dàn)星(xīng)系团(tuán)观测的时候，发现它(tā)的(de)大质(zhì)量区域并不是在(zài)中(zhōng)间，而是(shì)在两侧。所以最好的解释方法就是当星(xīng)团发(fā)生全部的(de)碰撞时，可(kě)被(bèi)观(guān)测到的质(zhì)量气体(tǐ)被卡在(zài)了中(zhōng)间，暗物质则直接通过了这个区域，并在(zài)两(liǎng)边形(xíng)成(chéng)了引力(lì)透镜。对子(zi)弹(dàn)星(xīng)系(xì)团的引力(lì)透镜研究(jiū)也(yě)被认(rèn)为(wèi)是暗(àn)物质存在的(de)迄今(jīn)为止最好的理论证据。

除此之外，还有来(lái)自宇宙当中最古老的(de)光。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万(wàn)年之后，可(kě)见光终(zhōng)于可(kě)以(yǐ)畅(chàng)通无阻地穿越在宇宙当中了。经过了(le)130多亿年之后，这些光在宇宙空(kōng)间(jiān)背(bèi)景上留下了各相同(tóng)性的微波辐射(shè)。其中红(hóng)色的部分表示温(wēn)度(dù)较高(gāo)的区(qū)域，蓝色则表(biǎo)示相对较冷的区域，但实际上(shàng)它们(men)之间的温差只有(yǒu)万分(fēn)之(zhī)一(yī)。

科学家(jiā)们(men)通过(guò)对前景背(bèi)景分离后的二值图像进行连通域提取和标(biāo)记之后(hòu)发(fā)现，如果宇宙(zhòu)当中没有暗物质，图形看起来(lái)不应该是这样的，而随(suí)着暗(àn)物质(zhì)的增加，一(yī)些峰值(zhí)的(de)幅度(dù)会减(jiǎn)小(xiǎo)，才(cái)变得看(kàn)起来(lái)“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙微波背景辐射的(de)测量值，我们需要的暗物质(zhì)大约(yuē)是普通(tōng)物质的5倍。这个数字与解(jiě)释星(xīng)系(xì)当中恒(héng)星(xīng)运动(dòng)所需(xū)要的暗物质(zhì)比例是一致的(de)。这就意味着。

用了一个简单的(de)理论框架(jià)，就很好地解释(shì)了很多不同的(de)观测结果(guǒ)。而暗物质的本质就(jiù)是宇宙当中存在着某种类型的粒子(zi)，它们不参(cān)与任何其(qí)他(tā)的电磁(cí)作(zuò)用，只(zhǐ)通过引力来相互作用。所以如(rú)果能够找到这种粒子(zi)的存在(zài)，就相当于找到了暗物质存在的(de)实际证据。这种粒子到(dào)底是(shì)什么？科学家们已经提出(chū)了数十(shí)种的(de)假想目标(biāo)，而要寻找这些不同的目标粒子所(suǒ)需要(yào)的实验方式也不(bù)相同。在过去的几(jǐ)十年当(dāng)中，人类为了寻(xún)找(zhǎo)这(zhè)些(xiē)看(kàn)不见、摸不(bù)到，几乎不(bù)会与常(cháng)规(guī)物(wù)质相互(hù)作用的“暗物质”，科(kē)学(xué)家们(men)已(yǐ)经(jīng)进(jìn)行了超过(guò)50次(cì)的实验，却没有任何实质性的发现(xiàn)，除了一(yī)个(gè)地方，意大利的格兰(lán)萨索山，隶属于阿(ā)尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最(zuì)大(dà)的地(dì)学(xué)实验室，这个实(shí)验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层(céng)楼高(gāo)的探(tàn)测器，一直致力于寻找暗物质(zhì)粒(lì)子的周期性震荡。

自1997年以来，这(zhè)里的科学家声称(chēng)观测(cè)到了某种信(xìn)号。经过(guò)了20多年的数据收(shōu)集，人们发现了一个(gè)有趣的(de)事情。探测率(lǜ)会在(zài)每年的6月份达到峰(fēng)值，然后在11月(yuè)降到最(zuì)低，而且在20年当中每年都是一(yī)样。一些科(kē)学家认(rèn)为(wèi)这(zhè)可能(néng)是人类发现暗物质的第一个(gè)直(zhí)接证(zhèng)据。

但是为什么暗物中华牙膏是中国品牌吗，中华牙膏是中国品牌还是外国牌子质会产(chǎn)生(shēng)周期(qī)性(xìng)的年度(dù)信号呢？刚(gāng)才我们讲了太阳(yáng)系正在以(yǐ)220公里/秒的速(sù)度围绕着(zhe)银河系(xì)进(jìn)行移动(dòng)，那么如果暗物质存在(zài)宇宙当中(zhōng)，这意味着我们也(yě)在以这样的速度(dù)在穿越着暗物质(zhì)流，这个过(guò)程中会产生相应的(de)振荡，同(tóng)时地球(qiú)又以(yǐ)30公里/秒(miǎo)的速度围绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有(yǒu)半年的时间(jiān)，地球围绕太阳(yáng)的(de)方(fāng)向与(yǔ)太阳(yáng)环(huán)绕银河(hé)系的方向是一致的，而另外(wài)半(bàn)年(nián)则与之相反。

而(ér)在(zài)6月份的时候，地球与太阳的方向正好达到(dào)完全(quán)一致，这是(shì)理论(lùn)上地球(qiú)穿越(yuè)暗物(wù)质流最(zuì)快(kuài)的时段(duàn)。而在11月份，又恰好达到了最慢值(zhí)。尽管在实际的情况中，太阳系相(xiāng)对银河(hé)系(xì)的平面呈现了(le)60度的倾斜，但是这并不影响这个理论的有(yǒu)效性。

因此科学家认为这(zhè)可(kě)以用(yòng)来解(jiě)释，研究人员们所观测(cè)到的周期性信(xìn)号。当然也可(kě)能有(yǒu)其他的情况，造(zào)成(chéng)这种年(nián)度周期信(xìn)号的差异也(yě)可能是温度、湿度、土壤中的水(shuǐ)分、高山上的积雪(xuě)，甚(shèn)至连意大利游(yóu)客的数量也符合(hé)这个周期的规律。

所以，科学家(jiā)们又(yòu)在(zài)南半(bàn)球建立了一个几乎相(xiāng)同的实验室(shì)，这里的季节与(yǔ)之前的实验室正好(hǎo)相反，而在这里，地球穿过暗(àn)物质流的运动特征和第(dì)一(yī)个(gè)实验室是一样(yàng)的。

因此，如果在这(zhè)里可以得到(dào)相同的信号，就可以成为(wèi)暗物质所存在的非常(chán中华牙膏是中国品牌吗，中华牙膏是中国品牌还是外国牌子g)有力的证据了。但是由于这(zhè)个(gè)实验室(shì)刚(gāng)刚建成(chéng)不久，所以截至目前还(hái)无法提(tí)供(gōng)相应的数据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射一台新(xīn)的望远镜，这台太(tài)空(kōng)望远镜叫做“南希格雷斯(sī)罗(luó)曼(màn)”，它的主镜大小跟哈勃(bó)望远镜(jìng)相同，但它(tā)的宽视(shì)场仪器(qì)提供的(de)视野是(shì)哈勃红外仪器的(de)100倍。南希(xī)格(gé)雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键的用途(tú)就(jiù)是探(tàn)索暗(àn)物质(zhì)背后的(de)奥秘，对(duì)于探测(cè)的结果，我们只能(néng)拭目以待了。费米实验(yàn)室粒(lì)子天体物理(lǐ)中心的科学(xué)家丹琥(hǔ)珀和贾森斯特芬研究发现(xiàn)，如果暗物质存在，它们极有可能拥有另(lìng)一种神秘(mì)的效应，这种(zhǒng)暗物质效应(yīng)，会支持宇宙(zhòu)当中生命的诞生，或(huò)者说(shuō)是生命进(jìn)化(huà)的一个重(zhòng)要(yào)因素。

如果这一理论得到(dào)进一步的证实(shí)，那么(me)遍布(bù)宇(yǔ)宙当中的(de)暗物(wù)质会(huì)不会意味着人类并不(bù)孤单呢？或许在宇宙(zhòu)当(dāng)中某个角落的行星(xīng)上，暗物质(zhì)正在通(tōng)过这(zhè)样(yàng)的效应创造生命(mìng)。当(dāng)然，这(zhè)些推论的大前提(tí)是(shì)要先找到暗物质存(cún)在(zài)的实际(jì)证(zhèng)据。那么小伙伴(bàn)们(men)，你们觉得(dé)暗物(wù)质到底(dǐ)存不存在呢(ne)？喜欢请点赞，你(nǐ)的支(zhī)持是我更新的动力！

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