宇宙是“人为(wèi)制造”的？为(wèi)何会存在科学(xué)无法解释的“暗物质”？暗物质又(yòu)究(jiū)竟(jìng)是(shì)什么？人类(lèi)为了寻找暗物质存在的(de)证(zhèng)据(jù)，科学家们在(zài)过去的几(jǐ)十年(nián)当中进(jìn)行了超过50次的长期(qī)实验，但(dàn)是(shì)却没有发现(xiàn)任(rèn)何的有(yǒu)效证据。除了一(yī)个地(dì)方(fāng)，在1687年出版(bǎn)的自然哲学(xué)数(shù)学原理一书中，埃萨克牛顿发表(biǎo)了万有(yǒu)引(yǐn)力定律，它揭(jiē)示了宇宙(zhòu)中(zhōng)天体运动的规律。往(wǎng)后的(de)几百年来，当天(tiān)文(wén)学家们发现(xiàn)某(mǒu)些天体(tǐ)运(yùn)行轨(guǐ)道出现(xiàn)异(yì)常，不符合万有引力定律的时(shí)候(hòu)，他们就会知道，周围一(yī)定有未(wèi)知的天体通过引力在摄动它的轨(guǐ)道。比如(rú)在1846年(nián)，奥本勒维耶(yé)就通过天王(wáng)星运行轨道的异常，推算并且(qiě)发(fā)现了海(hǎi)王星(xīng)的存(cún)在。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发(fā)现(xiàn)都(dōu)是应用(yòng)万有(yǒu)引力(lì)定律(lǜ)所取得重(zhòng)大天文成就的(de)例子。但(dàn)是这些(xiē)发现都是在(zài)恒星(xīng)系统的尺度当中(zhōng)，可当我(wǒ)们上(shàng)升到星(xīng)系或者(zhě)是星团的尺度(dù)，事(shì)情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里(lǐ)茨(cí)兹威基正在研究和测量后发星系团的质量。这是(shì)一个由数(shù)千个星系所组成(chéng)的巨(jù)大星系(xì)团(tuán)，这(zhè)些星系被引(yǐn)力束缚在一起。测量星系团(tuán)的质量一般会使用(yòng)到两种方(fāng)法，当两种方法结果一致，就可以(yǐ)确定其质量(liàng)的范围(wéi)。

第一种是获得其"光度学的质量"，需要的数据(jù)是测量各(gè)个星系(xì)的光度。

第二种(zhǒng)是动力学质量(liàng)的计(jì)算，是(shì)利用光谱红移测(cè)量星系团中的各个星(xīng)系相对于星系团(tuán)的(de)运动速度。当(dāng)测量结(jié)果出来之后，兹威基(jī)彻底(dǐ)懵(měng)了，“动(dòng)力学质量”竟(jìng)然(rán)是“光(guāng)度学质(zhì)量”的400倍。这意(yì)味着，后(hòu)发(fā)座星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量并不以可见光(guāng)的形式(shì)所(suǒ)存在，我们无法看到。最诡异(yì)的是，在测量速度(dù)的过程中，兹威(wēi)基发(fā)现星系团中很多星(xīng)系的(de)速度比理论(lùn)上要快得(dé)多(duō)，按照牛顿的运动学(xué)定律，仅(jǐn)靠这(zhè)些(xiē)可(kě)见星系的(de)质量所产生(shēng)的引力是无(wú)法(fǎ)将它们束缚在星系团内的，它们早就应该被(bèi)抛出星(xīng)系团之外(wài)了，除非有(yǒu)一种神(shén)秘的力量在起作用，这种力(lì)量来源于某种隐形的(de)物(wù)质。

据此，兹维(wéi)基提出了这样部分不(bù)可见(jiàn)的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇(yǔ)宙中绝(jué)大(dà)部分的质量(liàng)。只是当时(shí)的人们(men)对这样的一种说法(fǎ)不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个(gè)词才再(zài)一次出现。天(tiān)文学家维拉鲁宾和肯特(tè)福特在观测仙女座星系中(zhōng)的恒(héng)星运(yùn)动(dòng)。理论上来说，距离中心(xīn)越远的(de)恒星在其(qí)轨道上的运行速度(dù)就会越慢。但是(shì)他们(men)观测的结果却让人感到不可思议。

随着(zhe)与中(zhōng)心(xīn)距离的增(zēng)加，恒星的旋(xuán)转速度几乎保持(chí)不变(biàn)。可是(shì)根据牛顿的万有引力定律，在星系(xì)当中如果没有(yǒu)足(zú)够大(dà)的(de)质量来吸(xī)引(yǐn)它们，这些外围的恒(héng)星早(zǎo)就被甩到宇宙当中了。基(jī)于这(zhè)种现象，科学家们会(huì)使用一种相(xiāng)对(duì)标(biāo)准的方法来(lái)解(jiě)释暗物质(zhì)的(de)存在，这(zhè)种方法就是(shì)测(cè)量(liàng)星系当中(zhōng)气体在(zài)X轴上(shàng)距离星系中心(xīn)的距离，以及在Y轴上气体的旋转速(sù)度。如果出(chū)现异常的结(jié)果，就认为是由暗物质的力量进入其中。

于(yú)是(shì)科学家们通过射电望远镜测量了距离星(xīng)系(xì)中心更远距离的氢元素，发现它们的旋转速(sù)度并不符合(hé)牛顿的(de)力(lì)学定律。我(wǒ)们(men)的(de)太阳系也不例外(wài)，太(tài)阳(yáng)系位于银河系(xì)的第三悬臂之上，距离银河系中心(xīn)2.6万光年，根(gēn)据万有引力定律(lǜ)进行计算，太阳系的运行速度应(yīng)该(gāi)是160千米/秒，但实际上，太阳系正在(zài)以(yǐ)220千(qiān)米/秒的速度(dù)围绕(rào)银(yín)河系旋转，这个实际速(sù)度远远大(dà)于理(lǐ)论速度，那么(me)产生以(yǐ)上这种向心加速度的原因很(hěn)可(kě)能就是存在(zài)着(zhe)一种(zhǒng)我们看不到的物质，是这(zhè)些(xiē)暗物质的引力效应将星系聚集在了一(yī)起。

也是从这时开始，越来越多的研(yán)究人员开始相(xiāng)信暗物质的存在。科学家根据(jù)星系外恒星轨道的(de)速度，估算在(zài)星(xīng)系当中暗物质的质(zhì)量(liàng)占整个星系质(zhì)量的(de)85%。但是，暗物(wù)质并拔冗莅临是什么意思boronnijijiao，拔冗莅临是什么意思？ 词语不是唯一(yī)可以解释这个现象的原因。在(zài)一项新的研究当中，科学家们发现(xiàn)，几乎(hū)没有(yǒu)引力(lì)效应的遥远恒星之(zhī)间，也会(huì)出(chū)现速度上的微小差异。另外，天文学家还(hái)发现了一(yī)个反常的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系(xì)距离地球大约2.5亿光(guāng)年，大(dà)小(xiǎo)和(hé)银河系不(bù)多，但是(shì)星系当中存在的恒星数量却只有银河系的千分之一。

所以(yǐ)在(zài)理(lǐ)论上(shàng)，该(gāi)星系必须(xū)存在(zài)暗物质(zhì)，否则就会(huì)分(fēn)崩离析。但是科学家们使(shǐ)用最先(xiān)进的望远(yuǎn)镜(jìng)对(duì)其进行了40个小时(shí)的(de)详细测量之后，发(fā)现星系中的恒星运动(dòng)是可以(yǐ)用正(zhèng)常的物质和力学定(dìng)律来(lái)解释的。那(nà)么又有人提出，也许该(gāi)星系的(de)暗(àn)物质，已经被附近的另(lìng)一(yī)个(gè)大星系剥离了。奇(qí)怪的是(shì)，它的(de)附近没有任何星系存在。造成这些现象(xiàng)的除(chú)了暗(àn)物(wù)质(zhì)的(de)假说之(zhī)外，另一种可(kě)能就是(shì)人类对引(yǐn)力的理(lǐ)解还不够全面，引力很可能在不同尺度空间中的(de)工作方式(shì)是不同的，这意味(wèi)着在行(xíng)星(xīng)系尺度(dù)中的天体会(huì)沿着它们的轨道，按照我们所理解的方式运动。但(dàn)是上升到星系(xì)和星团的尺度，引力之间(jiān)的相互作(zuò)用则是不同的方式。对于在星(xīng)系团之间的相互作用，科(kē)学家还引入了外部场效应的(de)概(gài)念，指的是(shì)在数百万光年的规模上，巨大的质(zhì)量之间会产生对彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙(méng)德理(lǐ)论成立，这(zhè)意味(wèi)着我们需要(yào)对现在的(de)物理定律进行(xíng)修正(zhèng)，这(zhè)些发现也让很多人认为暗物质假(jiǎ)说理论就此终结。但(dàn)是在宇宙当中还有关于暗物质(zhì)存在的其他的理(lǐ)论(lùn)证据(jù)，这些理论证据是(shì)蒙德理(lǐ)论所没法解释的“引力(lì)透镜”。

径向(xiàng)距离为37亿光年的子弹星系(xì)团，由两(liǎng)个(gè)碰撞的(de)星系团所组(zǔ)成(chéng)，类(lèi)似这样的星团，它们大部(bù)分的普通质量都在星(xīng)系(xì)的气体当中。当(dāng)星团以1000万公里/小(xiǎo)时发(fā)生(shēng)碰撞的时候，星际气体的(de)相互作用就会导致温度的急剧升高，速度大(dà)幅降(jiàng)低。所以在理论上(shàng)，在(zài)碰撞之后，子(zi)弹星系团大部分的质量将(jiāng)位于所有这些气(qì)体所在(zài)的中间区域(yù)。那(nà)么我们(men)通过(guò)什么来验(yàn)证它的质量区(qū)域到底(dǐ)是不是(shì)集中在中间呢？前不(bù)久，詹(zhān)姆斯韦伯太(tài)空望远镜(jìng)传(chuán)回了(le)宇宙当中第(dì)一张(zhāng)全彩的高清(qīng)照(zhào)片(piàn)，在照(zhào)片(piàn)中我们可(kě)以明显地看到(dào)很多星系似乎被(bèi)拉伸产生了巨大(dà)的形(xíng)变。其实这些星(xīng)系(xì)本身并不是真的(de)被扭曲了，也不是韦伯望远镜(jìng)出(chū)了什么问题，而是这样极遥远的天(tiān)体和我们地球上的观(guān)测者之(zhī)间。被一个质量(liàng)超(chāo)级巨大的天(tiān)体遮挡(dǎng)，这(zhè)个(gè)超大质(zhì)量的(de)东(dōng)西的引力，会使身后(hòu)更遥远星系的光都发生(shēng)了扭曲。这(zhè)个现(xiàn)象就(jiù)是引力透镜效应。这(zhè)个巨大的(de)天(tiān)体可能是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所以当人们对子弹星系团观测(cè)的时候，发现它的(de)大(dà)质量区域并不是(shì)在(zài)中间，而是在两侧(cè)。所以最好(hǎo)的解释(shì)方法就是当星团(tuán)发生(shēng)全(quán)部的碰(pèng)撞时，可被观测到(dào)的(de)质量气体被(bèi)卡在(zài)了中间(jiān)，暗(àn)物质则直接(jiē)通过了(le)这个(gè)区域，并在两(liǎng)边形成(chéng)了引(yǐn)力透镜。对(duì)子弹星系团(tuán)的引力透镜研究也(yě)被认为是暗物质存(cún)在的(de)迄今(jīn)为止最(zuì)好的理(lǐ)论证据。

除此之外，还有(yǒu)来(lái)自宇宙(zhòu)当中最古老(lǎo)的光。从(cóng)宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之(zhī)后，可见(jiàn)光终于可以(yǐ)畅(chàng)通(tōng)无阻地(dì)穿越在宇(yǔ)宙当(dāng)中了。经过了130多亿年之(zhī)后，这些光在(zài)宇宙空间背景上留下(xià)了各(gè)相同性的微波辐射。其(qí)中红色的部(bù)分表(biǎo)示(shì)温(wēn)度较高(gāo)的(de)区(qū)域(yù)，蓝色则表示相(xiāng)对较冷的区域，但实际上它们之间的温差只有万分之(zhī)一。

科(kē)学(xué)家们通过(guò)对前(qián)景背(bèi)景分离后的二值图像进行连(lián)通域(yù)提取和标记之后发(fā)现，如果宇宙当中(zhōng)没有(yǒu)暗物质，图形看(kàn)起来(lái)不应该是这样的，而随着暗物质的(de)增加，一些峰(fēng)值(zhí)的幅度会减(jiǎn)小，才变得看起来“和谐(xié)”。为(wèi)了匹(pǐ)配宇(yǔ)宙微(wēi)波背景辐射的测量值，我(wǒ)们需(xū)要的暗物(wù)质大约是(shì)普通物质的5倍。这个(gè)数字与(yǔ)解释星(xīng)系当中(zhōng)恒(héng)星运动所需要的暗(àn)物质比例(lì)是一(yī)致(zhì)的。这就意味着。

用了一个(gè)简单的理论框架，就(jiù)很好地(dì)解释了很多不同的观测结果。而暗(àn)物质的本(běn)质就是宇宙当中存(cún)在着某种类型的粒子，它们(men)不参与任何其他的电磁作用，只通过(guò)引力来相互作用。所(suǒ)以如果(guǒ)能够找到(dào)这种粒子的存在(zài)，就相当(dāng)于找到了暗物质存在(zài)的(de)实(shí)际证据。这种(zhǒng)粒子到(dào)底是什么？科学家们已(yǐ)经提出(chū)了数十种的假想目标，而要寻(xún)找这些(xiē)不(bù)同的目标粒子所需要的(de)实验方式也不相同。在过去的几十年(nián)当中(zhōng)，人类(lèi)为了(le)寻找这些看不见(jiàn)、摸不到，几(jǐ)乎不会与常规物质相(xiāng)互作(zuò)用的“暗物质(zhì)”，科学家们已经进行了(le)超过50次的实验(yàn)，却没有任(rèn)何实质性的发现，除了(le)一个地方，意大利的格兰(lán)萨索山，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在(zài)山下1400米处的(de)地下(xià)矿井当(dāng)中，藏(cáng)着地球(qiú)上最大的(de)地学实验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三(sān)层楼(lóu)高的(de)探测器，一(yī)直致力于寻找(zhǎo)暗物质粒(lì)子的周期性震荡。

自(zì)1997年以来，这里的科学家声称观测到(dào)了某(mǒu)种信(xìn)号。经过了20多年的数据收集，人(rén)们发(fā)现了一(yī)个(gè)有趣(qù)的事情。探测率会在每年的6月份达到(dào)峰值(zhí)，然后在(zài)11月(yuè)降到最(zuì)低，而且在20年当中每(měi)年都是(shì)一样。一些(xiē)科(kē)学家认为(wèi)这可能是人类发现(xiàn)暗(àn)物质的(de)第一个直接证据。

但是(shì)为什么(me)暗物(wù)质会产生(shēng)周期性的(de)年度信号呢(ne)？刚才我们(men)讲了太阳系正在以220公(gōng)里/秒的速(sù)度(dù)围绕着(zhe)银河系(xì)进行移动，那么(me)如果暗物质存在宇宙当(dāng)中，这意味着我们也在以这样的速(sù)度(dù)在穿(chuān)越着暗物(wù)质流，这个过程中会产(chǎn)生相(xiāng)应的振荡，同时(shí)地球又以30公里(lǐ)/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以(yǐ)有半年(nián)的时(shí)间，地球(qiú)围绕太阳(yáng)的方向(xiàng)与太阳环绕银河系的方向是一(yī)致的，而另(lìng)外半年则(zé)与(yǔ)之相反(fǎn)。

而在6月(yuè)份(fèn)的(de)时候，地球(qiú)与(yǔ)太(tài)阳的方向正好(hǎo)达到完全一致，这是理论上地(dì)球穿越(yuè)暗物质流(liú)最快的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢(màn)值。尽管在实(shí)际的情况中，太(tài)阳系相对银河(hé)系的(de)平面呈现了60度的倾斜，但是(shì)这并不影(yǐng)响(xiǎng)这个(gè)理论的(de)有效性。

因此科学家认为这(zhè)可以用来(lái)解释，研究人员们所观(guān)测到的周期性(xìng)信号。当然也(yě)可能(néng)有(yǒu)其他的情况，造(zào)成这种年度周期信号的差(chà)异也可(kě)能是(shì)温(wēn)度、湿(shī)度、土壤中(zhōng)的水分、高山上(shàng)的积(jī)雪(xuě)，甚至连意大利游(yóu)客的数(shù)量也符合(hé)这(zhè)个周期(qī)的规律(lǜ)。

所(suǒ)以，科学家们又在(zài)南半球建(jiàn)立了一个几乎(hū)相同(tóng)的(de)实验室，这里的季节与之(zhī)前的实验(yàn)室(shì)正(zhèng)好相反，而在这里(lǐ)，地(dì)球穿过暗物质流的运动特征和第一个实(shí)验室是一样的。

因此，如(rú)果(guǒ)在这里可(kě)以(yǐ)得到相同的(de)信号，就可以成(chéng)为暗物质所存在(zài)的非常有力的证据(jù)了。但是由于(yú)这个(gè)实验(yàn)室刚刚建成不久，所以截至(zhì)目(mù)前还无法(fǎ)提供相应的数据支(zhī)持(chí)。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射(shè)一(yī)台新的望(wàng)远镜，这台太空望远镜叫做(zuò)“南希(xī)格雷斯罗(luó)曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它(tā)的宽(kuān)视场仪器提供的(de)视野是哈勃红外(wài)仪器的100倍。南希格(gé)雷斯(sī)罗(luó)曼太(tài)空望远镜其中一个(gè)关(guān)键的用(yòng)途就是探索(suǒ)暗物(wù)质背后的奥秘，对于探(tàn)测的结果，我们只能拭目以待了(le)。费(fèi)米(mǐ)实验室粒(lì)子天(tiān)体物理(lǐ)中心的科学(xué)家(jiā)丹琥珀和(hé)贾森斯特芬研究发现，如果暗物质(zhì)存在，它们极(jí)有可能拥有另一(yī)种神(shén)秘的效应，这种暗物质(zhì)效应(yīng)，会支持(chí)宇宙当中生命的诞生，或者说是生命(mìng)进化的(de)一个重要因素(sù)。

如果这一理(lǐ)论得到进一步的证(zhèng)实(shí)，那么遍(biàn)布宇宙当中的暗(àn)物质会不会意味着人类并不孤单(dān)呢？或(huò)许(xǔ)在宇宙当中某(mǒu)个(gè)角落的行星(xīng)上，暗物质正在通过(guò)这样的效应创(chuàng)造生命。当(dāng)然(rán)，这些推论的大前提是要先找到暗物质存(cún)在的实际证据(jù)。那么小伙(huǒ)伴(bàn)们，你(nǐ)们(men)觉得(dé)暗物质到底存不(bù)存在呢？喜欢请点赞(zàn)，你(nǐ)的支持(chí)是(shì)我(wǒ)更新(xīn)的动力！

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