宇宙(zhòu)是“人(rén)为(wèi)制(zhì)造”的？为何会存在科学(xué)无法解释的“暗物(wù)质”？暗物(wù)质又究竟是什么？人类为了寻找暗(àn)物质存在的(de)证据，科学家们在过(guò)去的(de)几十年当中进行了超过(guò)50次的长期实验，但是却没有发现任何的有(yǒu)效证据。除了(le)一个地方，在1687年出版的(de)自然哲学数学原(yuán)理(lǐ)一书中，埃(āi)萨(sà)克牛顿发表了万有引力定律，它揭示了宇宙中(zhōng)天体运动的规律。往后的几百年来，当天文(wén)学家们发(fā)现某(mǒu)些天(tiān)体运行轨(guǐ)道出现异(yì)常，不(bù)符合万有引力定(dìng)律的时候，他(tā)们就会知(zhī)道，周围一定有未知(zhī)的天体通过引力在摄动它的轨道。比如(rú)在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通(tōng)过天王星运行轨(guǐ)道的异常，推算并且发现(xiàn)了海王星(xīng)的存在(zài)。另外，哈雷彗星、冥王星的发现(xiàn)都是应(yīng)用(yòng)万有(yǒu)引力定律所取得重大天文成就(jiù)的(de)例子。但是这些发(fā)现都是在恒星系统的尺度当中，可(kě)当我们上(shàng)升到星系或(huò)者(zhě)是星团的尺度，事情就开始变(biàn)得诡(guǐ)异(yì)了(le)。

1933年，瑞士的物(wù)理学(xué)家弗里茨(cí)兹威基正在研究和测量后发(fā)星系团的质量。这是(shì)一(yī)个由数千个星系所组成的巨大星系团，这(zhè)些(xiē)星系被引力束缚在一起(qǐ)。测(cè)量星系(xì)团的质量一般会使用到两种方法，当两种方法结果一致，就可以确定其质量的(de)范围。

第一(yī)种是(shì)获得其"光度学(xué)的质量"，需要(yào)的数据是测量(liàng)各个(gè)星系的光度。

第二种是动力学质量的计算(suàn)，是利用光(guāng)谱红移测量星(xīng)系团中的各个星(xīng)系相(xiāng)对(duì)于星系团的运动速(sù)度。当(dāng)测量(liàng)结(jié)果出(chū)来之(zhī)后，兹威基彻底(dǐ)懵(měng)了(le)，“动力学质量(liàng)”竟然是(shì)“光度学质(zhì)量”的400倍。这意味着(zhe)，后发(fā)座星系团有99%的质量消失了，或者说这(zhè)99%的(de)质量并不(bù)以(yǐ)可见(jiàn)光的形式(shì)所存在，我们无(wú)法看到。最诡异的是(shì)，在测(cè)量(liàng)速度的(de)过程中，兹威(wēi)基发现星系团(tuán)中(zhōng)很多星系的(de)速度比理论上要(yào)快得多，按照牛(niú)顿(dùn)的运动(dòng)学定律，仅靠这些可见星系的(de)质(zhì)量(liàng)所产生的引力是无(wú)法将它们束缚在星系团(tuán)内的，它们早就应(yīng)该被(bèi)抛出(chū)星系(xì)团之(zhī)外(wài)了，除非有一种(zhǒng)神(shén)秘的力(lì)量在起作用，这种(zhǒng)力量来源于某种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹维基(jī)提出了(le)这样(yàng)部分不可见的暗质，它不发散光、吸光、反(fǎn)射光，但(dàn)是它们却(què)占据着宇(yǔ)宙中绝大(dà)部分的质量。只(zhǐ)是(shì)当时的人(rén)们(men)对这样的一(yī)种(zhǒng)说(shuō)法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物(wù)质”这个词才再一次出现。天文学家(jiā)维拉鲁(lǔ)宾和肯(kěn)特福(fú)特在观测(cè)仙女座星(xīng)系中的恒星(xīng)运(yùn)动。理论上来说，距(jù)离中心越远的(de)恒(héng)星(xīng)在其轨道上的运行速度就(jiù)会越慢。但是他们观测的结果却(què)让人感到(dào)不可思议。

随着与(yǔ)中心距(jù)离的增加，恒星的旋转速度几乎保持(chí)不(bù)变。可是根据牛顿的万有(yǒu)引力定律(lǜ)，在星(xīng)系当中如果(guǒ)没有足(zú七点钟指什么生肖 七点钟是什么时辰)够大的质(zhì)量(liàng)来吸引它们(men)，这(zhè)些外围的恒星早就被甩到宇宙当中了(le)。基于这种现象，科学(xué)家(jiā)们会使用一种(zhǒng)相对(duì)标准(zhǔn)的(de)方(fāng)法来解释(shì)暗物质的(de)存在(zài)，这(zhè)种方(fāng)法就是测(cè)量星系(xì)当中(zhōng)气体(tǐ)在(zài)X轴上距离星系(xì)中心(xīn)的(de)距离，以及在Y轴上气体的旋转速度(dù)。如果(guǒ)出现异常的结果，就认为是由暗(àn)物质的力量(liàng)进入(rù)其中(zhōng)。

于是科(kē)学(xué)家们通过射电望(wàng)远镜测量(liàng)了距离星系中心更远距离的氢元素，发现它们的(de)旋转速度并(bìng)不符(fú)合(hé)牛(niú)顿(dùn)的(de)力学(xué)定律。我们的(de)太(tài)阳系(xì)也不例外(wài)，太(tài)阳系位于银河系的第三(sān)悬臂之上，距离(lí)银河系中心2.6万光年，根据万(wàn)有引力(lì)定(dìng)律进行计(jì)算，太(tài)阳系的运行(xíng)速度应该是160千(qiān)米/秒，但(dàn)实际上，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒的(de)速度(dù)围绕银河系旋转，这个实际速度远远大于理论速度(dù)，那么产生(shēng)以上这种向心(xīn)加速度的原因(yīn)很可能就(jiù)是存(cún)在着一种我们看不(bù)到的(de)物质，是这些暗物质的(de)引力(lì)效(xiào)应将星系聚集在了(le)一起。

也是从这(zhè)时开始，越来越多(duō)的研究人(rén)员开始相信暗(àn)物(wù)质的存在。科学(xué)家根据星系外恒星轨道的速度，估算在星系(xì)当中暗物质的质量占整(zhěng)个星系质量的85%。但是(shì)，暗物质(zhì)并不是(shì)唯(wéi)一可(kě)以解释这个现象的(de)原因。在一项新的研究当(dāng)中，科学家们发现，几乎没有引力效应的遥远恒星之间，也会出现速度上(shàng)的(de)微(wēi)小差异。另外，天(tiān)文学家还发(fā)现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系距离地(dì)球大(dà)约2.5亿光年，大小和银(yín)河系不(bù)多，但是星(xīng)系当中存(cún)在的恒星数量却只(zhǐ)有银河(hé)系的千分(fēn)之(zhī)一。

所以在理论上，该星系必须存(cún)在暗物(wù)质，否则就会分崩离析。但是科(kē)学家们使用最先进的(de)望远镜(jìng)对其进行(xíng)了(le)40个小时的(de)详细测量之(zhī)后，发现星(xīng)系中的(de)恒星运动是可以用(yòng)正常(cháng)的物质(zhì)和力学定律来解释的。那么又有(yǒu)人(rén)提出，也许(xǔ)该星系的暗(àn)物质，已经被附近(jìn)的另一个(gè)大星系剥(bō)离了(le)。奇(qí)怪(guài)的(de)是，它的附近没有(yǒu)任何星系存(cún)在。造(zào)成这些(xiē)现象的(de)除(chú)了(le)暗(àn)物质的假说之外，另一(yī)种可能就是(shì)人类(lèi)对引(yǐn)力的(de)理解还不(bù)够全(quán)面，引力很(hěn)可(kě)能在不同尺度空(kōng)间中的工(gōng)作方式是不同的，这意味(wèi)着在行星系尺度(dù)中的天体会(huì)沿着(zhe)它们的(de)轨道，按(àn)照我们所理解的(de)方式运动(dòng)。但(dàn)是上升(shēng)到星(xīng)系和星团(tuán)的(de)尺度，引力之间的(de)相互作用则是不同(tóng)的方(fāng)式。对(duì)于在星系(xì)团之间的相(xiāng)互作用，科(kē)学家还引入了外部场效应的(de)概(gài)念，指(zhǐ)的是在数百万光年的规模上(shàng)，巨大(dà)的质量之间(jiān)会产(chǎn)生对彼(bǐ)此(cǐ)特殊的效果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如(rú)果MOND蒙德(dé)理论成立，这意味着我们(men)需要对现在的物理定(dìng)律进行修正，这些发现也(yě)让(ràng)很多人(rén)认为暗物质假说理论就(jiù)此终结。但是在宇宙当中还有关于(yú)暗(àn)物质存在的其他的(de)理论证据(jù)，这些理论证据(jù)是蒙德理论所(suǒ)没法解释(shì)的“引力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光年的子(zi)弹星系团，由两个碰撞(zhuàng)的星系团所组(zǔ)成，类似这样的(de)星(xīng)团，它们(men)大部分的普通质量(liàng)都在星系的气体当中(zhōng)。当星团以1000万公里/小时发(fā)生碰撞的时候，星际(jì)气体的相互作用就会导致温度的(de)急剧升高，速度(dù)大(dà)幅(fú)降低。所以在理论上(shàng)，在碰撞之后，子弹星系团(tuán)大部(bù)分的质量将位于(yú)所(suǒ)有这些气体(tǐ)所(suǒ)在的中间区(qū)域。那么(me)我们通过(guò)什么(me)来验证它的(de)质量区域到底是不是集(jí)中在中间呢(ne)？前不久，詹(zhān)姆(mǔ)斯韦(wéi)伯太空望远镜传回(huí)了宇宙当(dāng)中第(dì)一张(zhāng)全彩的高清(qīng)照片，在照片(piàn)中我们(men)可以明显地看到很多星(xīng)系似乎被拉(lā)伸产生了巨(jù)大(dà)的形变。其实这(zhè)些星系本(běn)身并(bìng)不是真的(de)被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问(wèn)题，而是(shì)这样极(jí)遥远的天体和我(wǒ)们地球上的观测(cè)者(zhě)之(zhī)间。被一(yī)个质量超级巨(jù)大的天体遮挡，这(zhè)个超大质量的东西(xī)的引力(lì)，会使(shǐ)身后更遥远(yuǎn)星系(xì)的光都(dōu)发生了扭曲。这个现象就(jiù)是引力透(tòu)镜(jìng)效应。这个巨(jù)大的天体(tǐ)可能是超大质量的黑洞或者是(shì)暗物质。

所以当人们对子弹星系团(tuán)观测(cè)的时候，发现(xiàn)它的(de)大质(zhì)量区域并不是在中间，而是(shì)在两侧。所以最好的(de)解释方法就是当(dāng)星团发(fā)生全(quán)部的碰撞时，可被(bèi)观测(cè)到(dào)的质量气体(tǐ)被(bèi)卡在(zài)了中间，暗物质则直接通(tōng)过了(le)这个区(qū)域，并在两边形(xíng)成了引(yǐn)力(lì)透镜(jìng)。对子弹星(xīng)系团的(de)引力透镜研究也被认为是暗物质(zhì)存在(zài)的迄(qì)今为止最(zuì)好的理论(lùn)证据。

除此(cǐ)之外，还有来自宇宙当中(zhōng)最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后(hòu)，可见光(guāng)终于可以畅通(tōng)无阻地穿越在宇宙当中了。经(jīng)过了130多亿年之(zhī)后，这些光在宇宙(zhòu)空(kōng)间背(bèi)景上(shàng)留下了各相同性的微波辐射。其中红色的部分表示温度较高的区域(yù)，蓝色则表示相对较(jiào)冷的区域(yù)，但(dàn)实际上它们之(zhī)间的(de)温差只有(yǒu)万(wàn)分之一。

科学家们通过对前景背景分离后的二值图像(xiàng)进(jìn)行(xíng)连通域提取和标记之后发现，如(rú)果宇宙(zhòu)当中没有暗物质，图形看起来不应(yīng)该是这样的，而随着暗物质(zhì)的增加，一些峰值(zhí)的幅度(dù)会(huì)减小(xiǎo)，才变(biàn)得(dé)看起来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微波背景辐射的测量(liàng)值，我们(men)需(xū)要的暗物(wù)质大约是普通物质的5倍。这(zhè)个(gè)数字与解释星系当(dāng)中恒星运(yùn)动所需要的暗物质(zhì)比例(lì)是一致的。这就(jiù)意味(wèi)着(zhe)。

用了一个简单的理论框架，就(jiù)很好地解释了很多(duō)不(bù)同的观测结(jié)果。而暗物质的本质就是宇宙当(dāng)中存在(zài)着某种类型的(de)粒子，它们不参与(yǔ)任何其他(tā)的电(diàn)磁作(zuò)用，只通过引力来相互作用。所以如果能够找到(dào)这种粒子(zi)的存在，就相当于找到了暗物(wù)质存(cún)在(zài)的实际(jì)证据(jù)。这(zhè)种粒子到底是什么(me)？科学(xué)家(jiā)们已(yǐ)经提出了数十(shí)种的假想目标(biāo)，而要寻找这些不同的(de)目(mù)标粒子所(suǒ)需要(yào)的实验方式也不相同(tóng)。在(zài)过去的几十年(nián)当中，人类为了寻找这些看(kàn)不见、摸不到，几乎不会与(yǔ)常规物质相互作用的“暗物质”，科学(xué)家们已(yǐ)经进行了超过50次的实(shí)验，却(què)没有(yǒu)任何实质性的发现，除了(le)一个地方，意大利的格兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处的地下矿井当中(zhōng)，藏着(zhe)地球上最(zuì)大的(de)地学实验(yàn)室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼高的探测器，一直(zhí)致力于寻找暗(àn)物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来(lái)，这里的科(kē)学家声称观测到了某种信号。经过(guò)了20多年的数据收集，人们发现了(le)一个(gè)有趣的事情(qíng)。探(tàn)测率会(huì)在每年的(de)6月份达到峰值(zhí)，然后在11月降到最低，而且在20年当中每年(nián)都是一样。一(yī)些科学家(jiā)认为这可能是(shì)人类发现(xiàn)暗(àn)物质的第一(yī)个(gè)直接证据。

但是为(wèi)什么暗物质会产生周期性的年度信号(hào)呢(ne)？刚(gāng)才我们讲(jiǎng)了(le)太阳(yáng)系正在以220公(gōng)里(lǐ)/秒(miǎo)的速度围绕(rào)着银河系进(jìn)行移动，那么如果暗物质存在宇(yǔ)宙当中(zhōng)，这意味(wèi)着我们(men)也在以这样(yàng)的(de)速度(dù)在(zài)穿越着暗物质(zhì)流，这个过程中会产生相应的振荡(dàng)，同时(shí)地球又以30公(gōng)里/秒的(de)速度围绕太阳进行旋转。所以有半年的时间，地球围绕太(tài)阳的(de)方向(xiàng)与太阳环绕(rào)银河系的方(fāng)向是(shì)一(yī)致的(de)，而另外半(bàn)年则与之相反。

而在6月份的(de)时候，地球与太(tài)阳(yáng)的方向正(zhèng)好达到完(wán)全(quán)一致(zhì)，这是理论上地球(qiú)穿越暗物质流最快的时段。而在11月(yuè)份，又恰(qià)好达到了最慢值。尽(jǐn)管在实际的情况中，太阳(yáng)系(xì)相对银河系(xì)的(de)平面呈现(xiàn)了60度的(de)倾斜，但是(shì)这(zhè)并不(bù)影响这(zhè)个(gè)理论的有效性。

因此科(kē)学家认为这可(kě)以用来解释(shì)，研究人员们所观测到的周期性信号(hào)。当然也(yě)可能有其他的情(qíng)况，造成这种年度(dù)周期信号的差异(yì)也可能是(shì)温度(dù)、湿度、土壤中(zhōng)的水分(fēn)、高山上的积雪，甚至连意(yì)大利游客的(de)数量也符(fú)合(hé)这个(gè)周期的规律。

所以，科学家们(men)又在南半球建立了一个几乎相同的实(shí)验(yàn)室，这里的季节与之前的实验(yàn)室(shì)正好相反，而(ér)在这里，地球穿过暗物质流的运动特(tè)征和(hé)第(dì)一个(gè)实验室是一样的。

因(yīn)此，如(rú)果在这里可以得到相同的信号(hào)，就可以成为暗物质(zhì)所存在的非常有(yǒu)力的证据了。但是由(yóu)于这(zhè)个实验室刚刚建(jiàn)成不(bù)久，所以截(jié)至目前还无(wú)法提(tí)供相(xiāng)应的(de)数据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射(shè)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)小跟(gēn)哈(hā)勃望远镜相同，但它的宽(kuān)视场仪(yí)器提供的视野(yě)是哈勃红外仪器的100倍。南希格(gé)雷(léi)斯(sī)罗(luó)曼太空望(wàng)远(yuǎn)镜其中一(yī)个(gè)关(guān)键的用途就是探(tàn)索暗(àn)物质背后(hòu)的(de)奥(ào)秘，对于探测的结果(guǒ)，我(wǒ)们只能(néng)拭(shì)目以待了。费米实验室粒子天体物理中心的科(kē)学家丹琥珀和贾森斯特芬七点钟指什么生肖 七点钟是什么时辰研(yán)究发现，如果暗物质存在，它们极有可(kě)能拥(yōng)有另一种神秘的(de)效(xiào)应(yīng)，这种暗物质效应，会(huì)支持宇宙当(dāng)中生命的诞生，或者说是生命进化的(de)一个重要因素。

如果这一理论得(dé)到进一(yī)步的(de)证(zhèng)实，那么遍(biàn)布(bù)宇宙当中的暗物质会不(bù)会意(yì)味着(zhe)人类并不(bù)孤(gū)单呢？或许在(zài)宇宙(zhòu)当(dāng)中某个角落的行(xíng)星上，暗物质正在通过(guò)这(zhè)样的效应创(chuàng)造(zào)生命。当(dāng)然，这些(xiē)推论(lùn)的大前提是要先找到暗物(wù)质存在(zài)的实际(jì)证据(jù)。那么小(xiǎo)伙伴们，你们觉(jué)得(dé)暗物(wù)质(zhì)到底存不(bù)存在呢？喜欢请点(diǎn)赞(zàn)，你的支(zhī)持是我更(gèng)新的动力！

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