宇(yǔ)宙是“人为制造”的？为何(hé)会存在(zài)科学无法解释的“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟是(shì)什(shén)么？人类为了寻找暗(àn)物质存在的证据，科学家们在(zài)过去的几十年当中(zhōng)进行了超过(guò)50次的长期实验，但是却(què)没有发现任何的有效证据。除了一个地方，在1687年出版的自然哲学(xué)数(shù)学原理一书中，埃萨克牛顿发(fā)表了万有引力定律(lǜ)，它揭示了宇(yǔ)宙中天体(tǐ)运动的规律。往(wǎng)后的(de)几百年来，当天文学家(jiā)们发现某(mǒu)些天体运(yùn)行轨(guǐ)道出现异常(cháng)，不符合万(wàn)有引力定律的时候(hòu)，他(tā)们就(jiù)会知道，周围一定有未知的天体通过引力在摄动它(tā)的轨道。比(bǐ)如在1846年(nián)，奥本勒(lēi)维耶就(jiù)通过天(tiān)王星运行轨道的(de)异常，推(tuī)算并且发(fā)现(xiàn)了海王星的存在。另(lìng)外(wài)，哈雷彗(huì)星、冥(míng)王星的发现都是应(yīng)用(yòng)万(wàn)有(yǒu)引力定(dìng)律所取(qǔ)得(dé)重大天文成就的例子。但是(shì)这(zhè)些发现都是在恒星系统的(de)尺(chǐ)度当中，可当我们上(shàng)升到星系或者是星团的尺度，事情就开(kāi)始变得诡异了(le)。

1933年，瑞士(shì)的物理学家(jiā)弗里茨兹威(wēi)基(jī)正(zhèng)在研(yán)究和测量(liàng)后发星系团的质量。这是一个由数千个星系所组(zǔ)成的巨(jù)大(dà)星系团，这些星系被引力束缚在(zài)一起。测量星系团(tuán)的质量一般会使(shǐ)用(yòng)到(dào)两种方法，当两(liǎng)种方法结(jié)果(guǒ)一致(zhì)，就可以确(què)定其质量的范围。

第一种是获(huò)得(dé)其"光度(dù)学的质(zhì)量"，需要的(de)数据(jù)是(shì)测(cè)量各个星(xīng)系的光(guāng)度。

第二种是动力学质量的(de)计算(suàn)，是利用光(guāng)谱红移测量(liàng)星系团中的各个星系相对于星系团的(de)运动速度。当测量结(jié)果出来之(zhī)后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这(zhè)意味着，后(hòu)发座星系(xì)团(tuán)有(yǒu)99%的(de)质量消失(shī)了，或者(zhě)说(shuō)这(zhè)99%的质量并(bìng)不以可(kě)见(jiàn)光的形式所存在，我们无(wú)法看到。最诡异的是，在测量速度的过程(chéng)中(zhōng)，兹威基发现(xiàn)星(xīng)系团中很多星系的(de)速(sù)度比理(lǐ)论上(shàng)要快得多，按照(zhào)牛顿的运(yùn)动(dòng)学定(dìng)律，仅靠(kào)这(zhè)些可见星系(xì)的质量(liàng)所(suǒ)产生的引(yǐn)力是无法将它们束缚(fù)在星系团内(nèi)的，它们早就(jiù)应该(gāi)被(bèi)抛(pāo)出星(xīng)系团之(zhī)外了，除非有一(yī)种神(shén)秘的力(lì)量(liàng)在起作(zuò)用，这(zhè)种力量来源于某种隐形的物(wù)质。

据此，兹(zī)维基提出(chū)了这样部分不可见的暗质，它不发散(sàn)光(guāng)、吸光、反(fǎn)射光，但是它们却占(zhàn)据(jù)着宇宙(zhòu)中(zhōng)绝大部(bù)分(fēn)的质量。只是(shì)当时的人们对这(zhè)样的一种说法不屑一顾。

直到(dào)40年(nián)之后，“暗物质”这个词才再一次(cì)出现。天(tiān)文学家维拉(lā)鲁宾(bīn)和肯特福特在观测仙女(nǚ)座星(xīng)系(xì)中的恒星运动。理论上来说，距(jù)离中心越远的恒星在其轨道上的(de)运行(xíng)速度就会(huì)越慢。但是他们观测(cè)的(de)结(jié)果却让人感到(dào)不可思议(yì)。

随着与(yǔ)中心距离的增加，恒星的旋转(zhuǎn)速度几乎(hū)保持不变。可是(shì)根据牛顿的万有引力(lì)定(dìng)律，在星系(xì)当中如果没有(yǒu)足(zú)够大的质(zhì)量(liàng)来吸(xī)引它们，这些外围的恒星早就被(bèi)甩到宇(yǔ)宙当(dāng)中了。基于(yú)这(zhè)种现(xiàn)象，科学(xué)家们会使用一种相对标准的方(fāng)法来解(jiě)释暗(àn)物质的存(cún)在，这种方法就是测量星系当中(zhōng)气体在X轴上(shàng)距离星系中心的距离(lí)，以及在(zài)Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速度(dù)。如(rú)果出现异常的(de)结果，就认为是(shì)由暗物质的力量进入其中(zhōng)。

于是科(kē)学家(jiā)们(men)通(tōng)过射电望远(yuǎn)镜测量了距(jù)离星系中(zhōng)心更远距离的氢元素，发现它们的(de)旋转速(sù)度并不符合牛顿的力学定(dìng)律。我们的太阳系也不例外，太(tài)阳系位于(yú)银河(hé)系的第三悬臂之上，距离银(yín)河系中心2.6万光年，根据万有引(yǐn)力定律进行计算，太阳(yáng)系的运(yùn)行速度应该是160千米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系(xì)正在以220千米/秒的速度围绕(rào)银河(hé)系旋(xuán)转(zhuǎn)，这个实际速(sù)度(dù)远远大于理论速度，那么产生以上这种向心(xīn)加速(sù)度的原因很可能就是存在着(zhe)一种我们看不到的物质，是这些(xiē)暗物质的引(yǐn)力(lì)效应将星系聚集在了一起。

也是从(cóng)这时开始，越来越多的研究人员开始(shǐ)相信暗物质(zhì)的存在。科(kē)学家根据星系(xì)外恒星轨道的速度(dù)，估算在星系当中暗物质的质量占(zhàn)整个星系质(zhì)量的85%。但是，暗物质(zhì)并不是唯一可(kě)以解释这个现象的原因。在(zài)一项(xiàng)新的研究当中，科(kē)学家们发现(xiàn)，几乎没(méi)有引力效应的遥(yáo)远恒星之间，也(yě)会(huì)出现(xiàn)速度上的微小差异。另外，天(tiān)文学家还(hái)发现(xiàn)了(le)一个反常(cháng)的(de)星系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离(lí)地球(qiú)大约2.5亿光年，大小和银河系不(bù)多，但是星系(xì)当中存在(zài)的恒(héng)星数(shù)量却(què)只(zhǐ)有(yǒu)银(yín)河系的千分之一。

所以在理论上，该星系必须存在暗物质，否则就会分崩离析。但是科学(xué)家们使用(yòng)最(zuì)先进的望远镜对其进行了(le)40个(gè)小时的详细测量之后(hòu)，发现星系(xì)中的(de)恒(héng)星(xīng)运动(dòng)是可以用正常的(de)物质和力学定(dìng)律来(lái)解释(shì)的(de)。那么又有人提出，也(yě)许该星(xīng)系的(de)暗(àn)物质(zhì)，已经被附近的另一个大星系(xì)剥离了(le)。奇怪的是，它的(de)附(fù)近没(méi)有任何(hé)星系(xì)存在。造成这些现(xiàn)象的(de)除了暗(àn)物质(zhì)的假(jiǎ)说(shuō)之外(wài)，另一种(zhǒng)可能就是人类对(duì)引(yǐn)力的理解(jiě)还不够全面，引力很可能在不同(tóng)尺度空间中的工作方式(shì)是不(bù)同的，这意味着在行星系尺(chǐ)度中的天体会沿着它们的轨道，按照我们所(suǒ)理解的方式运(yùn)动。但是上升到星系和星团的尺度(dù)，引力(lì)之(zhī)间的相(xiāng)互作(zuò)用则是不同的方式。对(duì)于(yú)在(zài)星(xīng)系团(tuán)之间的相互作用(yòn46oz爆米花多大万达影城 爆米花会吃胖吗g)，科(kē)学家还(hái)引(yǐn)入了外部场效应的概念，指的(de)是在(zài)数百万(wàn)光年的(de)规模上，巨大的质(zhì)量之间会(huì)产生对彼(bǐ)此(cǐ)特殊的(de)效(xiào)果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理论(lùn)。如果(guǒ)MOND蒙德理论成立，这意味着我们需(xū)要(yào)对现在的物(wù)理定律进行修正，这些发(fā)现也(yě)让很多人认为暗(àn)物质(zhì)假说理论就此终(zhōng)结。但是在宇宙当(dāng)中还有关于暗物质存在的其(qí)他的理论证据，这些理论证(zhèng)据是(shì)蒙德理论所(suǒ)没法解(jiě)释的“引力透镜(jìng)”。

所(suǒ)以当(dāng)人们对子(zi)弹星系团观测的时(shí)候，发现(xiàn)它的大质量区域并不是在中间，而是在两侧。所以最好的(de)解(jiě)释方法就是当星团发生全(quán)部的碰撞时，可被观测(cè)到的(de)质量气体被卡在了中(zhōng)间，暗物质则直接通过了这个区域，并在两边形成了引力透镜。对子(zi)弹星(xīng)系团(tuán)的引力透(tòu)镜研究也(yě)被认为是暗物质存在(zài)的迄今为止最好的(de)理论证(zhèng)据。

除(chú)此之外，还(hái)有来自宇宙当中最古老的光。从(cóng)宇(yǔ)宙大爆炸开(kāi)始，38万年之后，可见(jiàn)光(guāng)终于可以畅通无阻地穿(chuān)越在宇宙当中了。经过了130多(duō)亿年之后，这(zhè)些光(guāng)在(zài)宇宙(zhòu)空间背景上留下了各相同性的(de)微波辐射。其中红(hóng)色的部分(fēn)表示温度较高的(de)区域，蓝色则表示(shì)相对较冷(lěng)的(de)区域，但(dàn)实(shí)际(jì)上它们之间(jiān)的温差只有(yǒu)万分之一(yī)。

科学家们通(tōng)过对前景背景分离后的二(èr)值(zhí)图像进行(xíng)连通(tōng)域提(tí)取和(hé)标(biāo)记之后发现，如果(guǒ)宇宙当中没有暗物质，图形看起来不应该(gāi)是这样的，而随着(zhe)暗(àn)物质的增加，一些峰(fēng)值的幅度会减小，才变得看(kàn)起来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微波(bō)背景辐射的测量值，我们需要的(de)暗物(wù)质大约是普通物质的(de)5倍(bèi)。这个数字(zì)与(yǔ)解释星系(xì)当中恒星(xīng)运(yùn)动所(suǒ)需要的暗(àn)物质比例(lì)是(shì)一致的。这就意味着。

用了一个简单(dān)的理论框架，就(jiù)很好地(dì)解(jiě)释了很多(duō)不同的观测结果。而暗物质的本质就(jiù)是宇(yǔ)宙(zhòu)当中存在着某种类型的粒子，它们不参与任何其(qí)他(tā)的电(diàn)磁作用，只通过引力来(lái)相互作用。所以如果能够(gòu)找到这种粒子(zi)的(de)存在，就相(xiāng)当于找(zhǎo)到了暗(àn)物质存在的(de)实际证(zhèng)据。这种粒子(zi)到底是什么？科学家们已(yǐ)经提出(chū)了(le)数十种的假想目标，而要寻找(zhǎo)这些不(bù)同的目标粒子所(suǒ)需要的实验(yàn)方式也不相同。在过去的几十年当(dāng)中，人类为了寻(xún)找这些看不(bù)见、摸不到，几乎不会与常规物(wù)质相互作用的“暗(àn)物(wù)质”，科学家们(men)已经进行(xíng)了超过50次(cì)的实验，却没(méi)有任(rèn)何实(shí)质性的发现，除了一个地方，意大利的格(gé)兰萨索(suǒ)山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在(zài)山(shān)下1400米处(chù)的地下矿井(jǐng)当中，藏着地球上(shàng)最大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有一(yī)个三层楼高(gāo)的探测(cè)器，一直致力于寻(xún)找暗(àn)物质粒子(zi)的周期性震荡(dàng)。

自1997年以(yǐ)来，这里(lǐ)的(de)科(kē)学家声称观测到了(le)某种信号。经过了(le)20多年的数据收集(jí)，人(rén)们发现了一个有(yǒu)趣的事情。探测率会在每年的6月份(fèn)达到峰值，然后在11月(yuè)降到最低(dī)，而(ér)且在(zài)20年(nián)当中每(měi)年都是一样(yàng)。一些(xiē)科学家认为这可能是人类发现暗物质的第(dì)一个直接(jiē)证据。

但是为什么暗(àn)物质会产生(shēng)周期性的年度信号呢？刚才我(wǒ)们(men)讲了太阳系正在(zài)以220公里/秒(miǎo)的(de)速度围绕着银河系进行移动(dòng)，那(nà)么如果(guǒ)暗物质存在宇宙当中，这意味着我们也(yě)在以这(zhè)样的速度(dù)在穿越(yuè)着暗物质流(liú)，这(zhè)个过程中(zhōng)会(huì)产(chǎn)生相(xiāng)应的振荡，同时地球(qiú)又以30公里/秒的速度(dù)围绕太阳进行旋(xuán)转(zhuǎn)。所以有半年的时(shí)间，地球(qiú)围绕太阳的方向与太(tài)阳(yáng)环(huán)绕银河系的(de)方向是一致的，而另外半年(nián)则与之(zhī)相反。

而在6月份的时候，地球与太阳的(de)方向正好达到完(wán)全(quán)一致(zhì)，这是理论上地球穿越暗(àn)物质流(liú)最快的时(shí)段。而在11月份，又恰好达到了(le)最慢值。尽管在实际的情况中，太阳(yáng)系相对银河系的平面(miàn)呈现了(le)60度的倾(qīng)斜，但是这并不影响(xiǎng)这个(gè)理论的有效性。

因此(cǐ)科学(xué)家认(rèn)为这(zhè)可以(yǐ)用来解释，研究人员们所(suǒ)观测到的周(zhōu)期性信号。当然(rán)也(yě)可能有其他的(de)情况，造成这种年度周期(qī)信号(hào)的差异也可能是温度(dù)、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚(shèn)至(zhì)连意大利(lì)游客的数(shù)量也符合这(zhè)个周期的规律。

所以，科学家(jiā)们(men)又在南半(bàn)球建立(lì)了一个几乎相同(tóng)的(de)实验室，这里的季节(jié)与之(zhī)前的实验室正好相反(fǎn)，而(ér)在这里，地球穿过(guò)暗物质流(liú)的运动特(tè)征(zhēng)和第一个实验室(shì)是一样的。

因(yīn)此，如果在这里(lǐ)可以得(dé)到相同的信(xìn)号，就可以成为(wèi)暗物质(zhì)所存在的非(fēi)常有力的证(zhèng)据了。但是由于这(zhè)个实验室刚刚(gāng)建成不久，所以截至目前还无(wú)法提供相应的数据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一台(tái)新的望远镜，这台太空望(wàng)远镜(jìng)叫做“南希格(gé)雷斯(sī)罗曼”，它的主镜(jìng)大小跟(gēn)哈勃望远镜相(xiāng)同，但它(tā)的宽视场仪器提供的视野是哈勃红外(wài)仪器的100倍。南(nán)希(xī)格雷斯罗曼太(tài)空望远镜(jìng)其中(zhōng)一个关键(jiàn)的用途(tú)就是探索暗物质(zhì)背后的奥秘(mì)，对(duì)于探测的结(jié)果，我们只(zhǐ)能拭目以待了。费米实验室粒子天体物(wù)理中心的科(kē)学家丹琥珀和(hé)贾(jiǎ)森(sēn)斯特芬研究(jiū)发现，如(rú)果暗物质存在，它(tā)们极(jí)有可能拥有另一种神秘的效应(yīng)，这种暗(àn)物质效应，会支(zhī)持宇宙当中生命(mìng)的诞生，或者说是生命进化(huà)的一个重(zhòng)要(yào)因素。

如(rú)果(guǒ)这一理论(lùn)得(dé)到进一步的证实，那么(me)遍布宇宙当(dāng)中(zhōng)的暗物质会(huì)不会意(yì)味着(zhe)人(rén)类并不孤(gū)单(dān)呢(ne)？或许在宇宙当中某个(gè)角(jiǎo)落的行星上，暗物质正在(zài)通(tōng)过这样的效应创造生(shēng)命。当然，这些推论的大前提是要先找到暗物质(zhì)存在的实际证(zhèng)据(jù)。那么小伙伴们(men)，你们觉得暗物质到底存不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你(nǐ)的支持是我更新的动力！

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