宇宙(zhòu)是(shì)“人(rén)为(wèi)制造”的？为何会存在科学无法(fǎ)解释的“暗物质(zhì)”？暗(àn)物质又(yòu)究竟是什么？人类为了(le)寻(xún)找暗物质存(cún)在的证据(jù)，科学家们(men)在过(guò)去的几十年当(dāng)中进(jìn)行了超过50次(cì)的长(zhǎng)期实验(yàn)，但是却(què)没有发(fā)现任何的有效证据。除了(le)一个(gè)地方，在(zài)1687年(nián)出版的自然哲(zhé)学数学原(yuán)理(lǐ)一(yī)书中，埃萨(sà)克牛顿发表了万有引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙中天体运动的规(guī)律。往后的几百(bǎi)年来，当天文(wén)学家们发现某些天体(tǐ)运行轨(guǐ)道出现异常，不符合万有引(yǐn)力(lì)定律的时候，他们就会知(zhī)道，周围一定有未知的天体通过引力在摄动它的轨道(dào)。比如在1846年，奥(ào)本勒维耶(yé)就(jiù)通过天王星(xīng)运行轨(guǐ)道的异常(cháng)，推(tuī)算并(bìng)且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发(fā)现都是应用万有(yǒu)引力(lì)定律(lǜ)所取得重大天文(wén)成就的(de)例子。但是(shì)这些发现(xiàn)都(dōu)是在(zài)恒星系统的(de)尺度当中，可当我们上(shàng)升(shēng)到星(xīng)系或者是星团的尺度，事情就开始变得(dé)诡异(yì)了。

1933年(nián)，瑞士的物理学家弗里茨(cí)兹威基正在研(yán)究和测量(liàng)后发(fā)星系团的(de)质(zhì)量(liàng)。这是一个由数千(qiān)个星系所组成的巨大(dà)星系(xì)团，这些星系被(bèi)引力(lì)束缚(fù)在一起。测量(liàng)星系团(tuán)的(de)质量(liàng)一(yī)般会使用到两(liǎng)种方法，当两种方法(fǎ)结(jié)果一致，就可以确定其(qí)质量的范围(wéi)。

第(dì)一(yī)种(zhǒng)是获得其"光度学(xué)的质量"，需要的数据是测量各个星系的光度(dù)。

第二种是动力学质量的计算，是利用光谱红(hóng)移测量星系团中的各(gè)个星(xīng)系相对于(yú)星系团的(de)运动速度。当测量结果出来之后，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力学质量”竟然是(shì)“光度(dù)学质量”的400倍。这意味着，造梦西游3宠物技能几级领悟后(hòu)发座星系团有99%的质(zhì)量(liàng)消失了(le)，或者说这(zhè)99%的质量并不(bù)以可(kě)见光的(de)形式所(suǒ)存在，我们无法看到(dào)。最诡异的是，在测量速(sù)度的(de)过程中，兹威基发现(xiàn)星系团中很多(duō)星系的(de)速度(dù)比理论上要快得多(duō)，按照牛顿的运动学(xué)定律(lǜ)，仅(jǐn)靠这些可见(jiàn)星系的质量所产生的引力是无法(fǎ)将它们束(shù)缚在(zài)星(xīng)系团(tuán)内的，它们早就应该被抛出星(xīng)系(xì)团之外(wài)了，除非有一种神秘的(de)力(lì)量在起(qǐ)作用，这种力量来(lái)源于某种隐(yǐn)形(xíng)的物(wù)质。

据此，兹维基提出了这样部分不(bù)可见的暗质，它(tā)不发散(sàn)光、吸光、反射光，但(dàn)是它们却占(zhàn)据着宇宙中绝(jué)大(dà)部(bù)分的质量。只是当时(shí)的人们对这样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才(cái)再一次出现。天文学家维拉鲁宾(bīn)和肯(kěn)特福特在观测仙女座星系中的恒星运动(dòng)。理(lǐ)论上来说(shuō)，距离(lí)中(zhōng)心越远的恒(héng)星在其(qí)轨(guǐ)道上的运行(xíng)速度就会(huì)越慢。但是他们观(guān)测的(de)结(jié)果却让(ràng)人感到不(bù)可思议造梦西游3宠物技能几级领悟。

随着与中心距(jù)离的增加(jiā)，恒星的旋(xuán)转速度几(jǐ)乎(hū)保持(chí)不变。可是根(gēn)据牛顿的万有(yǒu)引力定律，在星(xīng)系当中如果(guǒ)没(méi)有足够(gòu)大的质(zhì)量来吸引它(tā)们，这些外围的恒星早(zǎo)就被甩到宇(yǔ)宙当中了。基于这种现象(xiàng)，科学(xué)家(jiā)们会使用(yòng)一种相对标(biāo)准的方(fāng)法来解(jiě)释暗物质的存在，这种方法就(jiù)是测量星系当中气体在(zài)X轴上距离星系中心的距离(lí)，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋转速度(dù)。如果(guǒ)出现异常的结果，就认为是由暗物质的(de)力量进入其中(zhōng)。

于是科学家(jiā)们通过射电望远镜测量了距离星系(xì)中心更远距离的氢元素，发现(xiàn)它们(men)的旋转速度并不符合(hé)牛顿的(de)力学定律。我们的太阳系也不例外，太阳系位于银河(hé)系的第三悬(xuán)臂之上，距(jù)离银河系中(zhōng)心2.6万光年(nián)，根(gēn)据万有引(yǐn)力(lì)定律进(jìn)行计算，太阳系的运行(xíng)速度应该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正在(zài)以220千米/秒(miǎo)的速(sù)度围绕银(yín)河(hé)系旋(xuán)转，这个实际速度远远(yuǎn)大于理论(lùn)速度，那(nà)么产(chǎn)生以(yǐ)上这种向心加速(sù)度的原因(yīn)很可(kě)能就(jiù)是存在着(zhe)一种我(wǒ)们(men)看不到(dào)的(de)物质，是这些暗物质的引(yǐn)力效应将星系(xì)聚集在了(le)一起。

也是从这时开始，越(yuè)来越多的(de)研究人员(yuán)开始相(xiāng)信暗(àn)物质(zhì)的存在(zài)。科学(xué)家根据星系外(wài)恒(héng)星轨道(dào)的速度，估算在星系(xì)当(dāng)中暗物质的(de)质量占整(zhěng)个星(xīng)系质量的85%。但是，暗(àn)物质并(bìng)不(bù)是唯一可以解(jiě)释这个现(xiàn)象的原因。在(zài)一项新(xīn)的研究(jiū)当中(zhōng)，科(kē)学家们发(fā)现，几乎(hū)没有引力效应的遥远恒星之间(jiān)，也会(huì)出现(xiàn)速(sù)度上的(de)微小差异。另外，天文(wén)学(xué)家还(hái)发现(xiàn)了一个反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距(jù)离地(dì)球大约(yuē)2.5亿(yì)光年，大小和(hé)银(yín)河(hé)系不多，但是星(xīng)系(xì)当(dāng)中存在的恒星数量却只(zhǐ)有银(yín)河(hé)系(xì)的千分(fēn)之(zhī)一(yī)。

所以在理论上，该(gāi)星系必须存在暗物质，否则就(jiù)会分崩离析。但是科学家们(men)使用最先进的(de)望(wàng)远镜对其进行了40个(gè)小时的详细测量之后，发现(xiàn)星系中的(de)恒(héng)星运动是(shì)可以用正常(cháng)的物质和(hé)力学(xué)定律来解释的(de)。那么又有人提(tí)出，也许该星系的(de)暗物质，已经(jīng)被附近的另一个大星系(xì)剥离(lí)了(le)。奇怪的是，它(tā)的附(fù)近没有任何星系存在(zài)。造成这些现象的除了暗物质(zhì)的假(jiǎ)说之外，另一种可能就是人类(lèi)对引力的理解还不够全(quán)面，引力很可能在不同尺度(dù)空间中的工作方式是不同的，这意味着在行星(xīng)系(xì)尺度中(zhōng)的天体(tǐ)会沿(yán)着(zhe)它们的(de)轨(guǐ)道，按照我们所理解(jiě)的方式(shì)运动。但是上升(shēng)到星系和星(xīng)团的尺度，引(yǐn)力之间的(de)相互作(zuò)用则是不同的方(fāng)式。对于在星系团之间的相(xiāng)互作用(yòng)，科学(xué)家还引入了外部场效应的概(gài)念，指的是(shì)在数百万(wàn)光年(nián)的规模(mó)上，巨大的质(zhì)量之(zhī)间会(huì)产(chǎn)生对彼(bǐ)此特(tè)殊(shū)的(de)效(xiào)果，这(zhè)个理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论(lùn)成(chéng)立，这意味着我们需要对现在的(de)物理定律进行修正，这些发现也让很(hěn)多人(rén)认为暗物(wù)质假说理(lǐ)论就此终结。但是在(zài)宇宙当(dāng)中还有(yǒu)关于(yú)暗物质存在的其(qí)他的理论证据，这些理(lǐ)论证据(jù)是(shì)蒙德理论所没法解(jiě)释的“引力(lì)透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年的(de)子(zi)弹星系团，由两个(gè)碰(pèng)撞(zhuàng)的星系团所组成，类似(shì)这样的星团，它(tā)们大部(bù)分(fēn)的普通质量都在星系的气(qì)体(tǐ)当中。当星团(tuán)以1000万公里/小时(shí)发(fā)生(shēng)碰(pèng)撞(zhuàng)的时候，星际气(qì)体的(de)相互(hù)作(zuò)用就会(huì)导致温度的(de)急剧升(shēng)高(gāo)，速度大幅降低(dī)。所以在理论上(shàng)，在碰撞之后，子弹星(xīng)系(xì)团大部(bù)分的质量(liàng)将位于(yú)所(suǒ)有这些气体所在的中间区域(yù)。那么我(wǒ)们通过什么来验(yàn)证(zhèng)它的(de)质量区域到底是不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太空望远(yuǎn)镜(jìng)传回(huí)了宇(yǔ)宙当中第一张全彩的(de)高清照片，在(zài)照片中我们可(kě)以明显地(dì)看(kàn)到很多星系似乎被拉伸产生了巨大的形变。其(qí)实这些星(xīng)系本(běn)身并不(bù)是(shì)真的被扭曲(qū)了(le)，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而是(shì)这样极遥远的天体和我们地(dì)球上的观(guān)测者之间。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这个超大质(zhì)量的东西的引力(lì)，会(huì)使身后(hòu)更遥(yáo)远星系(xì)的(de)光都发(fā)生了(le)扭曲。这(zhè)个(gè)现象就(jiù)是引力透镜效(xiào)应。这个巨大(dà)的(de)天(tiān)体可能是超(chāo)大质(zhì)量的黑洞(dòng)或者是暗物质(zhì)。

所以当人(rén)们对子弹星系(xì)团观测的时候，发(fā)现它(tā)的大(dà)质量区域(yù)并(bìng)不是在中间，而(ér)是在两侧。所以最(zuì)好的解释方法就是当星团(tuán)发(fā)生全部的碰撞时，可被观测到的质量气(qì)体被卡在了中(zhōng)间，暗(àn)物质则直(zhí)接通过了(le)这个区域(yù)，并在两边形成(chéng)了引力透(tòu)镜。对子弹星系(xì)团的引(yǐn)力透镜研究也被(bèi)认为是(shì)暗物质存在的迄今为止最好的理论(lùn)证据。

除此之外，还有来自宇宙(zhòu)当中最古老的光。从宇宙大爆炸开(kāi)始(shǐ)，38万年之后，可见光终于(yú)可以畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经(jīng)过了130多亿(yì)年(nián)之后，这些(xiē)光(guāng)在(zài)宇宙(zhòu)空间背景上(shàng)留(liú)下了各(gè)相同性的微波辐射。其中(zhōng)红色的(de)部分表示温度较高的区域，蓝色则表示相对(duì)较冷的区域，但实际(jì)上它们之间的温(wēn)差只有万分之一。

科(kē)学家们(men)通(tōng)过对前景背景分(fēn)离(lí)后的二值(zhí)图(tú)像进行连通域提取(qǔ)和标记之后发(fā)现，如果宇宙当(dāng)中没有(yǒu)暗(àn)物质，图形看(kàn)起来不应该(gāi)是(shì)这样的(de)，而(ér)随着(zhe)暗物质的增加，一些峰值的幅度(dù)会减小(xiǎo)，才变得看(kàn)起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背(bèi)景辐射的测量值，我们(men)需要的暗物(wù)质大(dà)约是普通物质的5倍。这个数字与解(jiě)释星系(xì)当中(zhōng)恒星运动所需要的暗物质比(bǐ)例是(shì)一(yī)致的。这就(jiù)意味着。

用了(le)一个(gè)简(jiǎn)单(dān)的理论框架(jià)，就很好(hǎo)地解释了很多不同的观测结(jié)果。而暗物质的本(běn)质就是宇宙(zhòu)当中(zhōng)存在着某种类型的粒子，它们不参(cān)与任何其(qí)他的电磁作用，只通过引力(lì)来(lái)相互作(zuò)用。所以如(rú)果能够找到这(zhè)种(zhǒng)粒子(zi)的存在，就(jiù)相当于找到了暗物质(zhì)存在的实际(jì)证据。这(zhè)种粒子到底(dǐ)是什(shén)么？科学家(jiā)们已(yǐ)经提出了数十(shí)种的假想目标，而要寻找这些不同的目标粒子所(suǒ)需要的实验方式也不相同(tóng)。在过去的(de)几十(shí)年当中(zhōng)，人类为了寻找(zhǎo)这些看不见、摸不(bù)到(dào)，几乎不会与常(cháng)规(guī)物(wù)质(zhì)相互作(zuò)用的“暗物质(zhì)”，科学家们已经进(jìn)行了超过50次的实验，却没有任何实(shí)质性的(de)发现，除了一个地方，意大(dà)利的格兰萨索山(shān)，隶属(shǔ)于阿(ā)尔(ěr)卑斯山脉(mài)。

在(zài)山下(xià)1400米处(chù)的地下(xià)矿井当中，藏(cáng)着(zhe)地球上最大的地学实验室(shì)，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼高的探(tàn)测器，一直(zhí)致力(lì)于寻(xún)找暗(àn)物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来(lái)，这里的科学家声称观(guān)测到了某(mǒu)种信(xìn)号。经过了20多年的数(shù)据(jù)收集，人们发现了一(yī)个有趣(qù)的事情。探(tàn)测率会在每年(nián)的6月份达到(dào)峰值(zhí)，然后在(zài)11月降到最低，而且在20年当中每年都是一样。一些科学(xué)家认(rèn)为这可(kě)能是人类发现暗物质的第一个(gè)直接证据。

但是为什么暗物质会(huì)产生周期性的年(nián)度信(xìn)号呢？刚才(cái)我们讲(jiǎng)了太阳系正在以220公里(lǐ)/秒的速度(dù)围(wéi)绕着银河系进行移动，那么如果(guǒ)暗(àn)物质存在宇宙当中，这(zhè)意味着我们也(yě)在以这样的速度在(zài)穿越(yuè)着暗物质流，这个(gè)过(guò)程中会产生相(xiāng)应的振(zhèn)荡，同时(shí)地球又以30公(gōng)里/秒(miǎo)的速(sù)度围绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所(suǒ)以有半年的时间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银河系的方(fāng)向是一致的，而另外半年则与之相反。

而在6月份的时候，地球(qiú)与太阳的方向正好达到完(wán)全一致，这是理论上(shàng)地球(qiú)穿越(yuè)暗物质流(liú)最快的时段。而在11月份(fèn)，又恰好达(dá)到了最慢值。尽管(guǎn)在实(shí)际的情况中，太阳系相(xiāng)对银(yín)河系(xì)的平面呈现了60度的倾斜，但是这并不(bù)影响这个理论(lùn)的有效性。

因此(cǐ)科学家(jiā)认为这可以用(yòng)来解释，研究人员们所观测到(dào)的(de)周期性信号(hào)。当然也可(kě)能有其他的情况(kuàng)，造成这种(zhǒng)年度周期信号(hào)的差异也可能(néng)是温(wēn)度(dù)、湿(shī)度、土(tǔ)壤中的水分、高(gāo)山上的积雪，甚至(zhì)连意(yì)大(dà)利游客的数量也符合这个周期的(de)规律。

所以，科学家(jiā)们又在南半球建立(lì)了一个(gè)几乎相(xiāng)同的(de)实(shí)验室，这(zhè)里的季(jì)节与之(zhī)前的实验室(shì)正好相反，而在(zài)这里(lǐ)，地球穿过(guò)暗物质流(liú)的运动特征和第一个实(shí)验室是一样的。

因此(cǐ)，如果在这里可以得到相同的(de)信(xìn)号，就可以成为(wèi)暗物质所存(cún)在(zài)的非常有力(lì)的证据了。但是由于这个(gè)实验室(shì)刚刚建成不久(jiǔ)，所以截至目前还无法提供相(xiāng)应的数据(jù)支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会(huì)发(fā)射一台新的望远(yuǎn)镜，这台太空望(wàng)远镜(jìng)叫(jiào)做“南希格雷(léi)斯罗曼”，它(tā)的主镜大小跟哈(hā)勃望远镜相同，但它的宽视(shì)场仪器提供的视野(yě)是哈勃红外仪器的100倍。南(nán)希格(gé)雷(léi)斯罗曼太空望远镜其中一(yī)个关键的用途就是探索暗(àn)物(wù)质背后的奥(ào)秘，对于探(tàn)测的结果，我(wǒ)们只能拭目以待(dài)了。费米实验室粒子天体物(wù)理中心(xīn)的科学家丹琥珀和贾森斯特芬(fēn)研究发现(xiàn)，如果暗(àn)物质存在，它(tā)们(men)极有可能拥有另一种神秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)生命的诞生(shēng)，或者说是生命进化(huà)的一个重要因(yīn)素。

如果这一(yī)理论(lùn)得到进一步的证(zhèng)实，那么(me)遍布(bù)宇宙当中(zhōng)的暗物(wù)质会不(bù)会意味着人(rén)类并不孤单呢(ne)？或许在宇宙当中某(mǒu)个角(jiǎo)落(luò)的行星上，暗物质正(zhèng)在通过这样的效应创造生命。当然，这些(xiē)推论的大前提是要先找到暗物质存在(zài)的(de)实际证据。那么(me)小(xiǎo)伙伴们，你们(men)觉得暗物质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的(de)支持是我更新的动力！

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