宇宙是“人为(wèi)制造”的？为何会(huì)存在科学无(wú)法(fǎ)解释的“暗(àn)物质(zhì)”？暗物质又究竟是什么？人(rén)类为(wèi)了(le)寻找暗物(wù)质存在(zài)的证(zhèng)据，科学家(jiā)们(men)在过去的几十年当中进行了(le)超过50次的(de)长期实验，但是却没有发现任何的有效(xiào)证据。除了一个地方，在1687年出版(bǎn)的(de)自然哲学数学原理(lǐ)一书中(zhōng)，埃萨克(kè)牛顿发表了(le)万有引力定(dìng)律，它(tā)揭示(shì)了宇宙中天体运动的(de)规律。往后的(de)几(jǐ)百年(nián)来，当(dāng)天文学家们发现某(mǒu)些天体运行(xíng)轨道(dào)出现异常(cháng)，不符(fú)合万有引力定律的时(shí)候，他们就会知(zhī)道，周(zhōu)围一(yī)定有未知的天体通(tōng)过引力(lì)在摄动它(tā)的轨道。比如(rú)在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通过天(tiān)王星运行轨道的异常，推算并且发现(xiàn)了(le)海王(wáng)星(xīng)的存在。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发现都是应(yīng)用万有引力定律所(suǒ)取得(dé)重大天(tiān)文(wén)成(chéng)就的(de)例(lì)子。但是这(zhè)些发现(xiàn)都(dōu)是在恒星系统的尺(chǐ)度当中，可当我们(men)上升到星系(xì)或(huò)者(zhě)是星(xīng)团的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物(wù)理学家弗(fú)里茨兹威基(jī)正在研究(jiū)和测量后发星系(xì)团的质量。这是一(yī)个由数千个星系所组成的巨大星(xīng)系团，这些星(xīng)系被引力束缚在一起(qǐ)。测量星系(xì)团的质量一般会使用到两种(zhǒng)方法，当两种方法结(jié)果一致，就(jiù)可(kě)以(yǐ)确定其质量的范围。

第一(yī)种(zhǒng)是获得其(qí)"光度学(xué)的质量"，需(xū)要的数(shù)据是测量各个星(xīng)系(xì)的(de)光(guāng)度(dù)。

第(dì)二种(zhǒng)是(shì)动力学质量的计算，是(shì)利用光谱(pǔ)红移(yí)测量星系团中的各(gè)个星系相对(duì)于星系团(tuán)的运动速度(dù)。当(dāng)测量结(jié)果出来(lái)之后，兹威基彻底懵了，“动(dòng)力学质量”竟然是“光(guāng)度学质量(liàng)”的400倍。这(zhè)意味(wèi)着(zhe)，后发座(zuò)星(xīng)系团有99%的质量消失了，或(huò)者说这99%的质量并不以可见光的(de)形(xíng)式所(suǒ)存(cún)在，我(wǒ)们无法看(kàn)到。最诡异(yì)的(de)是(shì)，在(zài)测量(liàng)速(sù)度的过程中，兹威基发(fā)现(xiàn)星系团中很多(duō)星(xīng)系的速度比理(lǐ)论(lùn)上要(yào)快得多，按照牛顿的运(yùn)动学定律，仅靠这些可见(jiàn)星系的(de)质量所产生的引力是(shì)无(wú)法将它们束缚在星系(xì)团内的，它们早就(jiù)应该被抛(pāo)出星系团之外(wài)了，除非(fēi)有一种神(shén)秘的力量在起作(zuò)用，这种力(lì)量(liàng)来(lái)源于(yú)某种隐形的物(wù)质。

据(jù)此，兹维基提出了这(zhè)样(yàng)部分不可见的暗质，它不(bù)发(fā)散光、吸光、反(fǎn)射光(guāng)，但(dàn)是(shì)它们(men)却(què)占据着宇(yǔ)宙中绝大部分(fēn)的(de)质量。只是(shì)当时的人们对这样的一种说法不屑一(yī)顾。

直到40年(nián)之后，“暗物质”这个词才再(zài)一次出现。天文学家维拉鲁宾(bīn)和肯特福特在观测仙女座星(xīng)系(xì)中的恒星运动。理(lǐ)论上来说，距(jù)离中心越远的恒(héng)星在其(qí)轨道上的(de)运(yùn)行速度就会越(yuè)慢。但是他们观测的结(jié)果却让人感到不可思议。

随(suí)着与中心距离的增(zēng)加，恒星(xīng)的旋转(zhuǎn)速度几乎保持(chí)不变。可是根据(jù)牛顿的万有引力定律，在(zài)星系当中如果没有(yǒu)足够大的质量来吸引它们，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当(dāng)中了。基于(yú)这种现象(xiàng)，科学家(jiā)们会使用一(yī)种相对(duì)标准的方(fāng)法来解释暗物质(zhì)的存(cún)在，这种方法就(jiù)是测量(liàng)星系当中(zhōng)气体(tǐ)在X轴上距离(lí)星系中(zhōng)心(xīn)的距离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常的(de)结果(guǒ)，就认为是由暗物质(zhì)的力量进(jìn)入其(qí)中。

于(yú)是科学家们通(tōng)过射电望远镜测量了(le)距离星系中心(xīn)更远(yuǎn)距(jù)离(lí)的氢元素，发现它们(men)的旋转速(sù)度并不符(fú)合牛顿的力学定(dìng)律。我们的太阳系也不例外，太阳系位于(yú)银河系的(de)第三(sān)悬(xuán)臂之上(shàng)，距离银河系中(zhōng)心(xīn)2.6万光年，根据万有引力(lì)定律(lǜ)进行计(jì)算，太(tài)阳系的(de)运行(xíng)速(sù)度应该是160千米(mǐ)/秒，但实际上，太阳(yáng)系正在以(yǐ)220千(qiān)米/秒的速(sù)度围绕银河系旋转，这个(gè)实际速度远远大(dà)于(yú)理论(lùn)速度，那么产生以(yǐ)上(shàng)这种向(xiàng)心加速度的原因很可能就(jiù)是存在(zài)着一种我们看不到(dào)的物质，是这些(xiē)暗物质的引力(lì)效应将(jiāng)星(xīng)系聚集在了(le)一起(qǐ)。

也是从这时开始，越来越(yuè)多(duō)的研究人员(yuán)开始相(xiāng)信暗物质的存在。科学家根(gēn)据(jù)星(xīng)系外恒星(xīng)轨道的速度，估(gū)算在星(xīng)系当(dāng)中暗物质的(de)质量占整个星系质量的(de)85%。但是，暗物质并(bìng)不是(shì)唯一可(kě)以(yǐ)解释这个(gè)现象的原因。在一项新的研究当中，科学家们发现(xiàn)，几(jǐ)乎没有引力效应的遥远恒星之间，也会出现(xiàn)速度(dù)上(shàng)的(de)微小差异。另(lìng)外(wài)，天文学家还发现了一个反常(cháng)的(de)星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离地球(qiú)大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和(hé)银河(hé)系不多，但(dàn)是星系(xì)当中(zhōng)存(cún)在(zài)的恒星数量却(què)只有银河系的千分之一。

所以在理论上，该(gāi)星(xīng)系必须存在暗物(wù)质，否则就会分崩离析。但是科学家们(men)使用最先(xiān)进(jìn)的望远(yuǎn)镜对其进行了40个小时的(de)详细测量之后(hòu)，发现(xiàn)星系(xì)中的恒(héng)星运动是(shì)可以用正常的物(wù)质和(hé)力(lì)学定律来解释的。那么又有人提出，也许该星(xīng)系的暗(àn)物质(zhì)，已经被附近的另一(yī)个大星系(xì)剥离了(le)。奇怪的是，它的(de)附近没有任(rèn)何星系(xì)存在。造(zào)成(chéng)这些现象的除了(le)暗物质(zhì)的(de)假说之外，另一种可能(néng)就是人类(lèi)对引力的理解还不够全(quán)面，引力很(hěn)可能在不同尺度空间中的工作方式是不(bù)同的，这意味着在(zài)行星系尺度中的天体会沿着它(tā)们的轨(guǐ)道，按照我们(men)所理解的(de)方式运动。但是上升到星系和星(xīng)团的尺度，引力(lì)之(zhī)间的相(xiāng)互作用则是(shì)不同(tóng)的方式(shì)。对于在星系团之间的(de)相互作(zuò)用，科学家还引入(rù)了外(wài)部场效应的概念(niàn)，指的是在数百万(wàn)光年的规模上，巨大的质量之间会产生对彼此特殊的效果，这个(gè)理(lǐ)论叫做MOND蒙(méng)德理论。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这意味(wèi)着我们需要对现(xiàn)在的物理定律进行修正，这(zhè)些发现(xiàn)也让很(hěn)多人(rén)认为暗物质(zhì)假说理(lǐ)论就(jiù)此终结。但是在宇宙当中还有关于暗物质存在的其他的(de)理论证据，这(zhè)些理论证(zhèng)据是蒙德理论所没法(fǎ)解释(shì)的“引(yǐn)力透镜”。

径向(xiàng)距离为(wèi)37亿光(guāng)年的子弹(dàn)星系团，由两个碰撞的星系团(tuán)所组(zǔ)成(chéng)，类似这样的(de)星团(tuán)，它们大(dà)部(bù)分(fēn)的普(pǔ)通质量都(dōu)在星系的气体当中。当(dāng)星团以1000万公里/小时发(fā)生碰撞的(de)时(shí)候，星际气体的(de)相互作用就(jiù)会导致温度的急剧(jù)升高，速度大幅降低。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)将位于所有这(zhè)些气体所在的(de)中间区域。那(nà)么我(wǒ)们通过什么来验(yàn)证它的质量区(qū)域到底是(shì)不(bù)是集中在中间呢？前(qián)不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯(bó)太空(kōng)望远镜传回了宇宙当中(zhōng)第一张全(quán)彩的高清照(zhào)片(piàn)，在照片中(zhōng)我们可以明显地看(kàn)到很多星系似乎被拉伸产(chǎn)生了巨大(dà)的(de)形(xíng)变。其(qí)实这(zhè)些星系本身并不是真(zhēn)的(de)被扭曲了，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出了什么问题，而是这样极遥远的天体和我们地(dì)球上的观测者之间(jiān)。被一个质量超级巨大的天(tiān)体遮挡，这个超大质(zhì)量的东(dōng)西(xī)的引力，会(huì)使身后更遥(yáo)远星系的光(guāng)都发生(shēng)了(le)扭曲(qū)。这个现象就是引(yǐn)力透镜效应(yīng)。这个巨大的天体可(kě)能是超大质量的(de)黑洞或者是暗物(wù)质。

所以当人们对(duì)子弹星系(xì)团观测的(de)时候，发现它(tā)的大质量区(qū)域并不(bù)是(shì)在中间，而是在两侧。所以最好(hǎo)的解(jiě)释方法(fǎ)就是(shì)当星团发生全部的碰(pèng)撞时，可被观测(cè)到的质(zhì)量气体(tǐ)被卡在(zài)了(le)中间(jiān)，暗(àn)物(wù)质(zhì)则直接通过了这个区(qū)域，并(bìng)在两边形成(chéng)了引力透镜。对子弹星系团的引力透(tòu)镜研(yán)究也被认(rèn)为(wèi)是暗物质存在的迄今为(wèi)止最好的理(lǐ)论证据。

除(chú)此(cǐ)之外(wài)，还有来(lái)自宇(yǔ)宙(zhòu)当中最古老(lǎo)的光。从宇(yǔ)宙大爆炸开(kāi)始，38万年(nián)之(zhī)后，可见光终于(yú)可以畅(chàng)通无阻地穿越(yuè)在宇宙当中(zhōng)了。经过(guò)了130多亿年之后，这些光在(zài)宇宙空(kōng)间(jiān)背(bèi)景上留下了各(gè)相(xiāng)同(tóng)性的(de)微波辐(fú)射。其中红色的部分表示温度较(jiào)高的区域，蓝色则表示相对较冷的区域(yù)，但实际上它们之间的(de)温差只(zhǐ)有(yǒu)万分之一。

科学家们通过对前(qián)景背(bèi)景分离(lí)后的二值图像进行连通域提取和标记之后发(fā)现，如(rú)果(guǒ)宇宙当中没(méi)有暗(àn)物质，图形(xíng)看起来不应该是这样的，而随着暗(àn)物质的增加，一些峰值的幅(fú)度会减小，才变得看起来“和谐”。为了(le)匹配宇宙微波背景辐射的测量值，我们需要的暗物(wù)质(zhì)大约(yuē)是普通(t府试院试乡试会试殿试顺序，院试乡试会试殿试顺序记忆口诀ōng)物质(zhì)的(de)5倍。这个数字与(yǔ)解(jiě)释星系当中恒(héng)星运动所需要的暗物质比例是(shì)一致的。这(zhè)就意味着。

用(yòng)了(le)一(yī)个简单(dān)的理论框架，就很好地解释了很(hěn)多不同的(de)观测结果(guǒ)。而暗物质的本质就是宇宙当中(zhōng)存在着某种类型的(de)粒(lì)子，它们不参与任(rèn)何其他的(de)电磁作(zuò)用，只通过引力来相互作用。所以如(rú)果能够找到这种粒子的(de)存在，就(jiù)相当(dāng)于找(zhǎo)到了暗物质存在的实(shí)际证据。这(zhè)种粒(lì)子到底是什么(me)？科学家们已经(jīng)提出了数(shù)十种(zhǒng)的假想目标，而要(yào)寻找这(zhè)些不同(tóng)的目标(biāo)粒子所需(xū)要的实验方式也不相同。在过去的(de)几十年当中，人类为了寻(xún)找这些(xiē)看不见、摸不(bù)到，几乎不会与常规物质(zhì)相互(hù)作(zuò)用的“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次的实验，却没有任何(hé)实质性的发现，除了(le)一个地方，意大利的(de)格兰萨索山(shān)，隶属于阿尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处的地下矿井(jǐng)当中(zhōng)，藏(cáng)着地球(qiú)上最大的地学实验室，这个实(shí)验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高(gāo)的探测(cè)器，一直(zhí)致(zhì)力于(yú)寻(xún)找暗物质粒子(zi)的周期性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里的科学家声(shēng)称观测(cè)到了某种信号。经(jīng)过(guò)了(le)20多年的数据收集，人们发(fā)现了一个有趣(qù)的事情。探测率会在每年的6月(yuè)份(fèn)达到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当(dāng)中每年(nián)都是(shì)一样。一(yī)些科学家认为这可能是(shì)人(rén)类(lèi)发现暗(àn)物质的第(dì)府试院试乡试会试殿试顺序，院试乡试会试殿试顺序记忆口诀一个直接证据。

但是(shì)为什么暗(àn)物质会产生周(zhōu)期(qī)性(xìng)的(de)年度信(xìn)号(hào)呢？刚才我们讲了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒的速度围绕(rào)着银(yín)河(hé)系进行移动，那(nà)么如果暗物质存在宇宙(zhòu)当中，这意(yì)味(wèi)着我们也在(zài)以这样的(de)速(sù)度在穿越着暗物质流，这个(gè)过(guò)程中会产(chǎn)生相(xiāng)应的振荡，同(tóng)时地球(qiú)又(yòu)以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有半年(nián)的时间，地球围绕(rào)太阳的(de)方向(xiàng)与太阳环(huán)绕(rào)银河系的方(fāng)向是一(yī)致的，而另外(wài)半年(nián)则与之相反。

而在6月份的时候，地球(qiú)与太阳的方向(xiàng)正好(hǎo)达到(dào)完全一致(zhì)，这是理论上地(dì)球(qiú)穿越暗物(wù)质(zhì)流最快的时段。而在11月份，又恰(qià)好达(dá)到了最慢值。尽管在(zài)实(shí)际的情况(kuàng)中，太阳(yáng)系(xì)相(xiāng)对银河系的平面呈现了60度(dù)的倾斜，但是这并不(bù)影(yǐng)响这个理论的(de)有效性。

因此科学家认为这可以用来解释，研(yán)究人员们所观测(cè)到的周期性信号。当然也可能有其他(tā)的情况，造成这种年度周期信号的差异也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高(gāo)山上的积(jī)雪(xuě)，甚至(zhì)连意大利(lì)游客的数量也符(fú)合这个周期的规律。

所以，科学家(jiā)们又在南半球建立了(le)一(yī)个几乎(hū)相同的实验室(shì)，这里的(de)季节与(yǔ)之前(qián)的实(shí)验室正好相反，而在这里，地球(qiú)穿(chuān)过暗物(wù)质流(liú)的运动特征和(hé)第一个实验室(shì)是一样的。

因此，如(rú)果在这里可(kě)以(yǐ)得到(dào)相同的信(xìn)号(hào)，就可以成为(wèi)暗物质(zhì)所存(cún)在的非常有力的证据了(le)。但是(shì)由于这个实(shí)验室(shì)刚刚(gāng)建成不久(jiǔ)，所(suǒ)以截至目前还(hái)无法提供相应的数据(jù)支(zhī)持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜(jìng)，这台(tái)太空望远(yuǎn)镜(jìng)叫做“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它的宽视场仪(yí)器提供的视野(yě)是哈勃(bó)红外仪(yí)器的100倍。南希(xī)格雷斯罗(luó)曼太空望远镜其中一个关键的用途就是探(tàn)索暗物质背(bèi)后(hòu)的奥秘，对(duì)于探测的(de)结(jié)果，我们(men)只能拭目(mù)以(yǐ)待了。费米实验(yàn)室(shì)粒子天体(tǐ)物理中心(xīn)的(de)科(kē)学家丹(dān)琥(hǔ)珀和(hé)贾森斯(sī)特芬研究发现，如果(guǒ)暗物质存(cún)在，它们极有可能(néng)拥有另一种神秘的(de)效应(yīng)，这种暗物质(zhì)效应，会支(zhī)持(chí)宇宙(zhòu)当中(zhōng)生(shēng)命的诞生，或者说是生命进(jìn)化的一(yī)个重要因素。

如果这一理论得到进(jìn)一步的证实，那么遍布(bù)宇宙当中的暗物(wù)质会不会(huì)意味着人类并不孤(gū)单呢？或许(xǔ)在(zài)宇宙(zhòu)当中(zhōng)某(mǒu)个(gè)角(jiǎo)落的(de)行星上，暗物质正在通过这样的效(xiào)应创造生命。当然(rán)，这些推论的(de)大前(qián)提是(shì)要先找(zhǎo)到暗物质存(cún)在(zài)的实际证据。那么小伙伴们，你们(men)觉得暗物质到底存不存在呢？喜欢(huān)请点赞，你(nǐ)的支持是(shì)我(wǒ)更新的动力！

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