宇宙是“人为(wèi)制造我们人类属于什么动物，人类属于什么动物门(zào)”的(de)？为(wèi)何(hé)会存在科学无法解释(shì)的“暗(àn)物质”？暗物(wù)质又(yòu)究竟是(shì)什么？人(rén)类为了(le)寻找暗物(wù)质存在的(de)证据，科学家们(men)在过去的(de)几十年当中(zhōng)进行了超(chāo)过50次的长期实验，但是却没有发现任何的有效证据(jù)。除了一个地方(fāng)，在(zài)1687年出版的自然哲学(xué)数学(xué)原理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有引力定律，它揭示了宇宙中天体运动的规(guī)律。往(wǎng)后的几百年来，当天文学(xué)家们发现某(mǒu)些天(tiān)体运行轨道出现异常，不符合万(wàn)有(yǒu)引(yǐn)力定律的时候，他(tā)们就会知道，周围一(yī)定(dìng)有(yǒu)未知的天体(tǐ)通过引(yǐn)力在摄动(dòng)它的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行轨道的异常(cháng)，推算并且发(fā)现了海王星的存在(zài)。另(lìng)外，哈雷(léi)彗星、冥王(wáng)星(xīng)的发现都是应用万有引力定律所取得重大天文(wén)成就的例子。但是这些发现都(dōu)是在恒(héng)星系统的尺度当中，可当我们上升到星(xīng)系或者是星团的尺度，事情就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正在研究和测量后发星系(xì)团的质(zhì)量。这是一个(gè)由数千个星系所组成的巨大星系团，这些(xiē)星系被引(yǐn)力(lì)束缚在一起。测量星系(xì)团的质量一般会使用到两种方(fāng)法，当两种方(fāng)法结(jié)果(guǒ)一致(zhì)，就(jiù)可以确(què)定其质量的范围。

第一种是获得其"光(guāng)度(dù)学的质量"，需(xū)要的(de)数据是测量各个星系的光度。

第二(èr)种是(shì)动力学质量(liàng)的计算，是利用(yòng)光(guāng)谱红移测(cè)量(liàng)星系团中的各个星系(xì)相对于星系团(tuán)的运(yùn)动速度。当测量结果出来(lái)之后，兹威基(jī)彻(chè)底懵了，“动力学(xué)质量(liàng)”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味(wèi)着，后发座星系团有99%的质量消失(shī)了(le)，或者说(shuō)这99%的质量并(bìng)不以可见光的形式所存在，我们无(wú)法看到。最诡(guǐ)异的是，在测量速度的过程中，兹威基发现星(xīng)系团(tuán)中(zhōng)很多星(xīng)系的速(sù)度比理论上要快得多，按照牛顿的运动学(xué)定律(lǜ)，仅靠这些可见星系的质(zhì)量(liàng)所(suǒ)产生的引力是(shì)无法将它们束缚在星系(xì)团(tuán)内的，它(tā)们早就应该被抛出星系团之外了(le)，除非有(yǒu)一种(zhǒng)神秘的力量在起作用，这种力量来(lái)源于某种隐形的物质。

据(jù)此，兹维基提(tí)出了这样(yàng)部分不可(kě)见的暗质，它不(bù)发散光、吸光、反射光，但是它(tā)们(men)却占(zhàn)据着宇宙中绝大部分的质量。只是当时的人们对这样的一种(zhǒng)说法不屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物(wù)质(zhì)”这(zhè)个词(cí)才再一次出现。天文学(xué)家维拉鲁宾(bīn)和(hé)肯特福特在观测(cè)仙女座星(xīng)系中的恒星(xīng)运(yùn)动(dòng)。理论上来说，距离中(zhōng)心越远的(de)恒星(xīng)在其轨道上的运行(xíng)速度就会(huì)越慢。但是他们(men)观测的(de)结果(guǒ)却(què)让(ràng)人感(gǎn)到不可思(sī)议(yì)。

随着(zhe)与中心距离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是根据牛顿的(de)万(wàn)有引力定律，在星系当中如(rú)果没(méi)有足够大的质(zhì)量(liàng)来吸引(yǐn)它们，这些外(wài)围的(de)恒星早就(jiù)被甩到宇宙当(dāng)中了。基(jī)于这种(zhǒng)现象(xiàng)，科学家们会使用一种相(xiāng)对(duì)标准的(de)方(fāng)法来解释(shì)暗物质的存在(zài)，这种方法就是(shì)测量(liàng)星系当(dāng)中气体在X轴上距离(lí)星系中心(xīn)的距离(lí)，以及在Y轴上(shàng)气体的旋转速度。如果出现异常的结果，就认(rèn)为是由(yóu)暗物质的(de)力(lì)量进入(rù)其中。

我们人类属于什么动物，人类属于什么动物门

于是科学家们通(tōng)过射(shè)电望远镜测量(liàng)了距离星系中(zhōng)心更远距离的氢(qīng)元素(sù)，发现它们的旋转速度(dù)并不符合(hé)牛顿(dùn)的力学定律。我们的太阳系也(yě)不例外，太阳系位于银河系的第三悬臂之上(shàng)，距离银河系(xì)中心2.6万光年，根据(jù)万有引力定律进行计算，太阳系的运行(xíng)速度应该是160千米/秒，但实际上，太(tài)阳系正在以220千米/秒(miǎo)的速度(dù)围绕银河(hé)系(xì)旋转，这(zhè)个实(shí)际速(sù)度远远大于理论速度，那(nà)么产(chǎn)生以上这种向心加速度的原因很(hěn)可能就是存在着一种我们看不到的物质，是这些(xiē)暗(àn)物质的(de)引力效应将(jiāng)星系(xì)聚(jù)集在了一起(qǐ)。

也是(shì)从(cóng)这时开始，越来越多的研究人员开(kāi)始相信暗物质的存在。科学(xué)家根据星系(xì)外(wài)恒星轨道的(de)速度，估算在星系(xì)当(dāng)中(zhōng)暗物质(zhì)的质(zhì)量占整(zhěng)个星(xīng)系质量(liàng)的85%。但(dàn)是，暗物质(zhì)并不是唯一可以解释这个现象的原(yuán)因。在一项新的研(yán)究当中，科学家(jiā)们发现，几乎没有引力效应的遥远恒星(xīng)之间，也会(huì)出(chū)现速(sù)度(dù)上的微小(xiǎo)差异。另(lìng)外(wài)，天文学家还发现了(le)一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地(dì)球(qiú)大约2.5亿光年，大小和银(yín)河系(xì)不多，但是(shì)星(xīng)系当中(zhōng)存在的恒星数量却(què)只有银河系的(de)千分之一。

所以在理论上(shàng)，该星系必须存在(zài)暗物质，否则(zé)就会分崩(bēng)离(lí)析。但是科学家们使(shǐ)用最先进(jìn)的望(wàng)远镜对(duì)其进行了(le)40个(gè)小时的详细测量之后，发(fā)现星系中的恒星运动是可以(yǐ)用正常的(de)物质和力学定律来解释(shì)的。那(nà)么又有(yǒu)人(rén)提出，也许该星系的暗物质，已经被附近(jìn)的另(lìng)一个大星(xīng)系剥离了。奇怪的是，它的(de)附近没有任何星系存在。造成这些现象的除了暗物质的假说(shuō)之(zhī)外，另一(yī)种(zhǒng)可能就是(shì)人类对引(yǐn)力的理解(jiě)还不够(gòu)全面，引力很可(kě)能在不(bù)同尺度空间中(zhōng)的工(gōng)作方式是不同(tóng)的，这意味着(zhe)在行星系尺度中的天体会(huì)沿着它们(men)的(de)轨(guǐ)道，按照我们(men)所理解的方(fāng)式运动。但是上升到星系(xì)和(hé)星团的尺度，引力之(zhī)间(jiān)的相(xiāng)互作用则是不同(tóng)的方式。对(duì)于在星系团之间的相(xiāng)互作用，科学家还引入(rù)了外部场效应的概念，指的是在数百万(wàn)光年的规模(mó)上，巨大的质量之间会产生对(duì)彼此(cǐ)特殊的效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德理论成立，这意味着(zhe)我们需要对现(xiàn)在的物理(lǐ)定律进行修正，这(zhè)些发(fā)现也让很多人(rén)认为暗物质(zhì)假说理论就此终结。但是在宇宙(zhòu)当中还(hái)有关于暗物质(zhì)存在的(de)其他的(de)理论证据(jù)，这些理论证据是蒙德(dé)理论所(suǒ)没法解(jiě)释(shì)的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由两个(gè)碰撞的星系(xì)团所组成，类似这样的星团，它们大(dà)部分(fēn)的普通质(zhì)量都在星系的气体当中(zhōng)。当(dāng)星(xīng)团以1000万公(gōng)里/小时(shí)发生(shēng)碰(pèng)撞(zhuàng)的时(shí)候，星际气体的(de)相(xiāng)互作用就会导致温度的急剧(jù)升高(gāo)，速度大幅降低。所以在(zài)理论上，在碰(pèng)撞之后，子弹星系团大部分的质量将位于(yú)所有这些(xiē)气体所(suǒ)在的中间区(qū)域。那么(me)我们通过什么来验证它的质量区域到底是不(bù)是集中在中间呢(ne)？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空望远镜传回了宇宙(zhòu)当中第一张全彩的高清照片，在照片中我们(men)可以(yǐ)明显(xiǎn)地看到很多(duō)星系似(shì)乎(hū)被拉伸(shēn)产生了巨大的形变(biàn)。其实这些星系本身并不(bù)是真的被(bèi)扭(niǔ)曲了，也不(bù)是韦(wéi)伯(bó)望远(yuǎn)镜出了什么(me)问(wèn)题(tí)，而是这样极遥远的(de)天体和我(wǒ)们地球上的观测者(zhě)之间(jiān)。被一个质量(liàng)超级巨(jù)大的天体(tǐ)遮挡，这个超大质量的东(dōng)西的引力，会使身后更(gèng)遥(yáo)远星(xīng)系的(de)光都(dōu)发生了(le)扭曲(qū)。这个(gè)现象就是引力透镜效应。这个巨大的(de)天体可能是超大质量的(de)黑(hēi)洞或者(zhě)是暗物(wù)质(zhì)。

所以当人(rén)们对子弹星系团观测(cè)的时候(hòu)，发现它的(de)大质量区域并不是在中(zhōng)间，而是在两侧(cè)。所以最(zuì)好的解释方法就是当(dāng)星团发生全(quán)部的(de)碰撞(zhuàng)时，可被观(guān)测(cè)到的质量气体被卡在了中间，暗物质则直接通过(guò)了(le)这个(gè)区域(yù)，并在两边形成了引力透镜。对子弹星系团(tuán)的引力透镜研(yán)究也(yě)被认为是暗物质存(cún)在(zài)的迄今为止最好的理论证据。

除(chú)此之外，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年(nián)之后(hòu)，可见光终于可(kě)以(yǐ)畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经(jīng)过了130多亿年(nián)之后，这(zhè)些光在宇宙空间背景(jǐng)上留下了各相同性的微(wēi)波辐射(shè)。其中红色的(de)部分(fēn)表示温(wēn)度较高(gāo)的区域，蓝色则(zé)表示相对较冷的(de)区(qū)域，但实际上它(tā)们之间(jiān)的(de)温差(chà)只(zhǐ)有(yǒu)万分之(zhī)一。

科学家(jiā)们(men)通过(guò)对前(qián)景背景分(fēn)离后的二值图(tú)像进(jìn)行连通(tōng)域提取和标记之后(hòu)发(fā)现，如果(guǒ)宇宙(zhòu)当中(zhōng)没有暗物(wù)质(zhì)，图形看起来不应该(gāi)是(shì)这样的，而随着(zhe)暗物(wù)质(zhì)的增加(jiā)，一些峰(fēng)值的幅度会减小，才变得(dé)看起来“和谐”。为了(le)匹配宇宙微波背(bèi)景辐射(shè)的测量值，我们需要(yào)的(de)暗物质大约是(shì)普(pǔ)通物质的5倍。这个(gè)数(shù)字与解释星系当中(zhōng)恒星运动所需要的暗(àn)物(wù)质(zhì)比例是一致的。这就意味着。

用了一(yī)个简单的理(lǐ)论框(kuāng)架，就很好地解释了很多不同的观(guān)测结果。而(ér)暗(àn)物质的(de)本质就是宇宙(zhòu)当(dāng)中存在着(zhe)某种类型(xíng)的粒子，它们(men)不(bù)参与任何其他的电磁作用，只通过引(yǐn)力来相(xiāng)互作(zuò)用。所以如果能够找到这种粒子的(de)存在，就(jiù)相当(dāng)于找到(dào)了(le)暗物质存(cún)在的实际(jì)证据。这种粒子到底是(shì)什么？科学家们已经提出(chū)了数十种的假想目标(biāo)，而要寻(xún)找这些不同的目标粒子所需要的(de)实验方式也(yě)不相同。在过去的几十年当中，人类为了寻找(zhǎo)这些(xiē)看(kàn)不见、摸(mō)不(bù)到，几乎(hū)不会与常规物(wù)质(zhì)相(xiāng)互作用(yòng)的“暗物质”，科(kē)学家们已经进行(xíng)了超过50次的实验，却没有任何实质性(xìng)的(de)发现，除(chú)了一个(gè)地方，意大利(lì)的格兰萨(sà)索山(shān)，隶属(shǔ)于阿(ā)尔卑斯(sī)山脉。

在山(shān)下1400米(mǐ)处的(de)地下矿井当中，藏着地球上最大(dà)的(de)地学实验室(shì)，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器(qì)，一直致(zhì)力(lì)于寻找暗物质粒子(zi)的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观(guān)测到了(le)某(mǒu)种信号。经过了(le)20多年的数据收集，人们(men)发(fā)现(xiàn)了一个有趣的事情(qíng)。探(tàn)测率会在每年的6月份达到(dào)峰值，然后在11月降到最低，而且在20年(nián)当中每年都是(shì)一样。一些科学家认为这可能是人类发现(xiàn)暗物质的第一个直接证(zhèng)据。

但是为什么暗(àn)物质会产生周期性的(de)年度信号呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公(gōng)里(lǐ)/秒(miǎo)的速度(dù)围绕着银河系进行移动，那么如(rú)果暗物质(zhì)存在宇宙当(dāng)中，这意(yì)味着我们(men)也在以(yǐ)这样的速(sù)度在穿越着暗物质流，这个(gè)过程中会产(chǎn)生相应的振荡(dàng)，同时(shí)地(dì)球又(yòu)以30公(gōng)里/秒的速(sù)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(yáng)的方向与太阳环绕银河(hé)系的方向是一致的，而另外半年则与之相反。

而在6月份的时候(hòu)，地球与太(tài)阳的方向正(zhèng)好达到完全一致，这是理论上地(dì)球穿越(yuè)暗物质流(liú)最(zuì)快(kuài)的时段。而在11月份，又(yòu)恰好达到了最慢值。尽管在实(shí)际的情况中，太阳(yáng)系相(xiāng)对银河系的平(píng)面呈现了60度的倾斜(xié)，但是这并不影(yǐng)响(xiǎng)这个理论的有效性(xìng)。

因此科学家认(rèn)为这可以用来解释(shì)，研究人员们所观测(cè)到的周期(qī)性信号。当(dāng)然也可能有其(qí)他的情况，造成这(zhè)种(zhǒng)年度周期信号的(de)差异也(yě)可能是温(wēn)度(dù)、湿(shī)度、土(tǔ)壤中的水分、高山上的积雪(xuě)，甚至连意大利游客的数量也(yě)符合这个周期的规(guī)律。

所以，科学家们(men)又在南(nán)半(bàn)球(qiú)建立了一个几乎相同的实验室，这(zhè)里的季节(jié)与(yǔ)之前的实验室(shì)正好相(xiāng)反(fǎn)，而在这里，地球穿过暗物质流的运动(dòng)特征和第一个实验室是(shì)一样的。

因此，如果在这里可以得(dé)到相同的信号(hào)，就可以成(chéng)为暗物质所存在(zài)的非(fēi)常有(yǒu)力的证据(jù)了。但是(shì)由于这(zhè)个实验(yàn)室(shì)刚刚建成(chéng)不久，所以截(jié)至(zhì)目前还无法提(tí)供相(xiāng)应的数(shù)据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将(jiāng)会发射(shè)一台新的望远镜(jìng)，这台太空望远镜叫(jiào)做“南(nán)希格雷(léi)斯(sī)罗曼”，它的主镜(jìng)大(dà)小(xiǎo)跟(gēn)哈勃望远镜(jìng)相同，但它的宽视场(chǎng)仪(yí)器提供的视(shì)野是哈勃(bó)红外仪器的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太空望远镜其中一(yī)个关键的用途就(jiù)是探索暗物质背后的奥秘，对于探(tàn)测的结(jié)果(guǒ)，我们只能拭目(mù)以(yǐ)待了。费米实(shí)验室粒子天体物理中心的科学(xué)家丹琥珀和贾(jiǎ)森(sēn)斯特芬研究发现，如果暗物(wù)质存在，它们极有可能拥有另(lìng)一种神秘的效应，这种(zhǒng)暗物(wù)质效(xiào)应，会支(zhī)持宇宙当中生命的诞生，或者说是(shì)生命进化的一(yī)个重要因素。

如(rú)果这一理论得到进一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会意味(wèi)着人类并不孤单(dān)呢？或许在宇宙当中某个角(jiǎo)落的(de)行星上，暗物(wù)质正在(zài)通过这(zhè)样的效应创造生命。当然，这些推论的大前提是要先找到(dào)暗物质存在(zài)的(de)实(shí)际证据。那么(me)小伙伴们，你们觉得(dé)暗(àn)物质到底存不(bù)存在呢？喜欢请点(diǎn)赞(zàn)，你的支持是我更新的动(dòng)力(lì)！

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