宇宙(zhòu)是(shì)“人(rén)为(wèi)制造(zào)”的？为何会存在科(kē)学(xué)无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么(me)？人类为(wèi)了寻(xún)找(zhǎo)暗物质存(cún)在的证据，科学家们在过去的几十年当中进行(xíng)了超过50次的(de)长(zhǎng)期实验，但是却没有发现任何的有效证据。除了一个地方，在1687年出(chū)版的自然哲(zhé)学(xué)数(shù)学原(yuán)理一书中，埃萨克牛(niú)顿发表了万有引力定律，它揭示了(le)宇宙中天(tiān)体运动的规(guī)律。往后的几百年来，当天文学家们发现某些天体运行(xíng)轨道出现(xiàn)异常，不符合万有(yǒu)引(yǐn)力定律(lǜ)的(de)时候，他(tā)们就会知(zhī)道(dào)，周围(wéi)一定(dìng)有未知的天体(tǐ)通(tōng)过引力在摄动它(tā)的轨道(dào)。比如在(zài)1846年，奥本(běn)勒维(wéi)耶就(jiù)通过天王星(xīng)运行(xíng)轨道的异常，推算(suàn)并且发现了海(hǎi)王星的存在。另外(wài)，哈雷彗星、冥王星的(de)发现都是应用万有引(yǐn)力定律所取得重大天(tiān)文成(chéng)就的例(lì)子(zi)。但是(shì)这些(xiē)发(fā)现(xiàn)都是在(zài)恒星系统的尺度当中，可当我们上升到星系或者(zhě)是星团的尺度，事情就(jiù)开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学(xué)家弗里茨兹威基正在研究和测量后发星系团的质量。这是一个由(yóu)数千个星(xīng)系所(suǒ)组成的巨(jù)大星(xīng)系团，这些星(xīng)系被引力(lì)束缚在一起。测量星(xīng)系团的质(zhì)量一般(bān)会使用到两种方法，当(dāng)两(liǎng)种方法结果一致，就可以确定其质量的范围。

第一种是获得(dé)其(qí)"光度学的质量"，需要的(de)数据(jù)是测量各(gè)个星系的光度。

第(dì)二种(zhǒng)是动力学质量的计(jì)算(suàn)，是(shì)利用光谱红移(yí)测量星系团中的各(gè)个星系相对于星系团的运动速度。当测量结(jié)果出来之后，兹威(wēi)基彻底懵(měng)了(le)，“动力学质量”竟然是“光(guāng)度学(xué)质量”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星系团(tuán)有99%的(de)质(zhì)量消(xiāo)失了，或(huò)者(zhě)说这(zhè)99%的质量并不以可(kě)见光的形式所存在，我们无法看到。最诡异的(de)是，在(zài)测量速度(dù)的过程中，兹威基发(fā)现星系团中很多星系的速度比理(lǐ)论上要(yào)快得(dé)多，按照牛顿的运动学(xué)定律，仅靠这(zhè)些可见星系的(de)质量所(suǒ)产生的引力是无法将它们束缚在星(xīng)系团内(nèi)的，它们早就(jiù)应该被抛出(chū)星系团之外(wài)了(le)，除非有一种神秘的力量(liàng)在起作用，这种力量来源(yuán)于某种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹维(wéi)基提出了这样部分不可见的暗质，它不(bù)发散光、吸(xī)光、反射光，但(dàn)是它们(men)却占据(jù)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。

直到40年之后，“暗物(wù)质”这个词(cí)才再(zài)一次出(chū)现。天文(wén)学(xué)家维拉鲁宾和肯特福特在观测(cè)仙女座星系中(zhōng)的(de)恒星运动。理论上(shàng)来说，距离(lí)中心越远的(de)恒星在其轨(guǐ)道(dào)上的运行速度(dù)就会越慢。但(dàn)是他们观测的结(jié)果却让人感(gǎn)到不可(kě)思议。

随着与中心(xīn)距(jù)离的增加，恒星的旋转速度(dù)几乎保持(chí)不变。可是根据牛顿的万(wàn)有引力定律，在星系(xì)当中如果没有足够大的(de)质量来吸引它们，这些外围(wéi)的恒星早(zǎo)就被(bèi)甩到(dào)宇宙当中(zhōng)了。基(jī)于这种现象，科学家们会使用一种相对标准的方法来解释暗(àn)物质的存在，这种方法就是测量星系当中气体在(zài)X轴上(shàng)距(jù)离星系中心的距离，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋转速(sù)度。如果出(chū)现(xiàn)异常的结果，就(jiù)认(rèn)为是由暗物质(zhì)的力量进(jìn)入(rù)其中(zhōng)。

于(yú)是科学家们通过射电望远镜测量(liàng)了距(jù)离星系中(zhōng)心更远距离的氢元素，发(fā)现它们的旋转(zhuǎn)速度并不(bù)符合牛顿(dùn)的(de)力学(xué)定律。我们的太阳系也不例(lì)外(wài)，太(tài)阳系位(wèi)于银河系的第(dì)三悬臂(bì)之上，距离银河系中心2.6万(wàn)光年，根据万有引力定(dìng)律进行计算，太阳系的运行速(sù)度应该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正在以220千米(mǐ)/秒(miǎo)的(de)速度围绕银河系旋转，这个(gè)实际速度远远(yuǎn)大于理论速度，那么产生(shēng)以上这种向心加(jiā)速度的(de)原因很可能就是存在着(zhe)一(yī)种我(wǒ)们看不到(dào)的物质，是这(zhè)些暗物质(zhì)的引力效(xiào)应将星(xīng)系聚(jù)集在了一起。

也是从这时开始，越来(lái)越多的研究(jiū)人员开(kāi)始相信暗物质的存在。科学家根据星(xīng)系外恒(héng)星轨道的速度，估算(suàn)在星(xīng)系当中(zhōng)暗物质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以(yǐ)解释这个现象(xiàng)的原因(yīn)。在一项(xiàng)新的研究(jiū)当中，科学(xué)家们(men)发(fā)现，几乎(hū)没有(yǒu)引(yǐn)力效应的(de)遥(yáo)远恒星之间(jiān)，也会出现速度上的微小(xiǎo)差异。另(lìng)外，天文(wén)学威尔士首都是哪个城市 威尔士是哪个国家家还发现了一(yī)个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离地球大约(yuē)2.5亿光年，大小和银河系不多，但是(shì)星系当中(zhōng)存(cún)在的恒星数量(liàng)却只有银(yín)河系的(de)千分(fēn)之一。

所以在理论上，该星系必(bì)须存在暗物质(zhì)，否则就会分(fēn)崩离析(xī)。但是科学家们使用(yòng)最先进的(de)望远(yuǎn)镜对其进行了40个小(xiǎo)时的详细测量之(zhī)后，发现星系中(zhōng)的恒(héng)星运动是可以用正常的(de)物质和力学定律来解释的。那么又有人提出，也许(xǔ)该星(xīng)系的暗物质，已经被附(fù)近(jìn)的另一个大星系剥(bō)离了。奇(qí)怪的是，它的附(fù)近(jìn)没有任何星系(xì)存在。造(zào)成这些现象(xiàng)的除了暗物(wù)质(zhì)的假说之外，另一种可能就是人类对引力的理解还不够(gòu)全面，引(yǐn)力很可能(néng)在不同尺度空(kōng)间中的(de)工作方式是(shì)不同的，这意味着在行(xíng)星(xīng)系尺(chǐ)度(dù)中的天体会沿着(zhe)它们的(de)轨(guǐ)道，按照我们(men)所理解(jiě)的方式运动。但是上升(shēng)到星系(xì)和星团的尺度，引力之(zhī)间的相互作用则是不同的方式(shì)。对(duì)于在星系团之间的相互作用，科学家还引入了(le)外部(bù)场效应的概念，指的(de)是(shì)在数百(bǎi)万光年的规模(mó)上，巨(jù)大的质量之(zhī)间(jiān)会产生对彼此特殊的效果，这个理(lǐ)论叫做(zuò)MOND蒙德(dé)理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论成立，这(zhè)意(yì)味着我(wǒ)们需要对现在的物理定律(lǜ)进(jìn)行修正，这些发现也(yě)让很多(duō)人认为(wèi)暗物质假说理论就此终结。但是在宇宙当中还有关于暗物(wù)质(zhì)存在的其他的(de)理论证据，这些理论证据是蒙德理论所没(méi)法解释的“引力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年的子弹星系团，由(yóu)两(liǎng)个碰撞的星系团(tuán)所组成，类似(shì)这样的星团，它们(men)大(dà)部分(fēn)的普通质量都在星系的(de)气体(tǐ)当中。当星团以1000万公里(lǐ)/小时发生(shēng)碰撞的时候，星际气体的(de)相互作(zuò)用(yòng)就会(huì)导(dǎo)致(zhì)温度的(de)急剧升高(gāo)，速(sù)度(dù)大幅降低。所(suǒ)以(yǐ)在理论(lùn)上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系(xì)团大(dà)部(bù)分的质量将(jiāng)位于所有(yǒu)这些(xiē)气体所(suǒ)在的中间区域。那么我们通过(guò)什么来(lái)验证它的质量区域到底是(shì)不(bù)是集中在(zài)中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太空望远镜(jìng)传回了宇宙当中(zhōng)第一张全(quán)彩的高清照片，在照(zhào)片中我们(men)可(kě)以明显地看(kàn)到很(hěn)多星系似乎被拉(lā)伸产生了(le)巨大的形变。其实这些星系本身并不(bù)是(shì)真(zhēn)的被扭曲(qū)了，也不(bù)是(shì)韦(wéi)伯(bó)望远镜出了什么问题(tí)，而是这样极遥远的(de)天(tiān)体和(hé)我们地球上的(de)观测者(zhě)之间(jiān)。被(bèi)一个质量超级(jí)巨大的天体遮挡，这(zhè)个(gè)超(chāo)大质(zhì)量的东西的引力，会使(shǐ)身后更遥远星系的(de)光都发生了扭曲(qū)。这个现象就(jiù)是(shì)引(yǐn)力透镜(jìng)效应。这个巨(jù)大(dà)的天体可能是超大质量的黑洞或者是暗(àn)物(wù)质。

所以当人(rén)们对子弹星系团观测(cè)的时候，发现它(tā)的大质量区域(yù)并不(bù)是在中间，而是(shì)在(zài)两(liǎng)侧。所以最好的解释方法就(jiù)是当星团(tuán)发生全部的(de)碰撞时(shí)，可(kě)被观(guān)测(cè)到的质量(liàng)气(qì)体(tǐ)被卡在了中间，暗物(wù)质则直接通(tōng)过了这个区域(yù)，并在两边形成了引力透镜。对子弹星系团的引(yǐn)力透镜研究也(yě)被认为是暗物(wù)质存在的迄今(jīn)为止最好的理论证据。

除此(cǐ)之(zhī)外，还(hái)有来自宇(yǔ)宙当(dāng)中最(zuì)古老的光。从宇宙大爆炸(zhà)开始，38万年之(zhī)后，可见(jiàn)光终于可以畅通无阻地穿(chuān)越在宇宙当(dāng)中了。经过了130多亿年之后，这(zhè)些光在宇宙空间背景上留下了各相同性的微波辐射。其中红(hóng)色的部(bù)分表示(shì)温度较高(gāo)的区域，蓝色则表示(shì)相对(duì)较冷的区域，但实际上(shàng)它们之间的温差(chà)只有万分之一。

科学家们通过对前(qián)景(jǐng)背景分离后的二(èr)值图像进行连通域(yù)提(tí)取和标记之后发现，如果宇(yǔ)宙(zhòu)当中没(méi)有暗物质，图形看起来不(bù)应(yīng)该是这样的，而随着暗物质的(de)增加，一些峰值(zhí)的幅度会减(jiǎn)小，才变得(dé)看起(qǐ)来“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙微波(bō)背景辐射的(de)测量值，我们需要的暗物质大约是普(pǔ)通(tōng)物质的5倍(bèi)。这个数字(zì)与解(jiě)释星系(xì)当中(zhōng)恒星运(yùn)动(dòng)所需要的暗物质比例是一致的(de)。这(zhè)就意味着(zhe)。

用了一(yī)个(gè)简威尔士首都是哪个城市 威尔士是哪个国家单的(de)理论框架(jià)，就(jiù)很好地解释了很多不同的观测结果。而暗物质的本质就(jiù)是宇宙(zhòu)当中存(cún)在着某种(zhǒng)类型的粒子(zi)，它(tā)们不参与任何其他的电磁作用，只(zhǐ)通(tōng)过引(yǐn)力来(lái)相互作用。所以(yǐ)如(rú)果能够(gòu)找到这种(zhǒng)粒子(zi)的存在，就相当于找(zhǎo)到了暗物质(zhì)存在的实(shí)际(jì)证(zhèng)据。这种粒子(zi)到底是什么？科(kē)学家们已经(jīng)提出了数十(shí)种的假(jiǎ)想目标(biāo)，而要(yào)寻找这(zhè)些不同的目标粒子所需要的(de)实验方式也不(bù)相同。在过(guò)去的几十年当中，人(rén)类为了(le)寻(xún)找(zhǎo)这些看不见、摸不到，几(jǐ)乎不会与常(cháng)规(guī)物(wù)质相互作(zuò)用的“暗物质(zhì)”，科(kē)学家们已(yǐ)经(jīng)进行了超过50次(cì)的实(shí)验，却没有任何实质(zhì)性的发现，除(chú)了一个(gè)地方，意大利的格兰萨索山，隶(lì)属于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下(xià)矿(kuàng)井当中，藏着(zhe)地球上最大的(de)地学(xué)实验室，这个实(shí)验室(shì)叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个(gè)三层楼高(gāo)的探测器(qì)，一直致力于寻找暗物(wù)质(zhì)粒子的周(zhōu)期(qī)性震荡。

自1997年(nián)以来，这里的(de)科学家声称观(guān)测到了某种信号。经过了20多(duō)年的数据收集，人们发现了一个有趣的事(shì)情。探(tàn)测率会(huì)在(zài)每年(nián)的6月(yuè)份达(dá)到峰值，然后在(zài)11月(yuè)降到最低，而且(qiě)在20年当(dāng)中每年(nián)都是一样。一些科学家(jiā)认为(wèi)这可能是人(rén)类发现(xiàn)暗物质的第一个直接证据。

但是(shì)为什么暗物质会产生周期性的年度信号呢？刚才我们讲了太威尔士首都是哪个城市 威尔士是哪个国家(tài)阳(yáng)系正在以220公里(lǐ)/秒的速度围(wéi)绕(rào)着银(yín)河系进(jìn)行(xíng)移(yí)动，那么(me)如果暗物(wù)质存在(zài)宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)，这(zhè)意(yì)味着我(wǒ)们也在以这样(yàng)的速度(dù)在穿(chuān)越着暗(àn)物(wù)质流，这(zhè)个过程中会产生相应的振荡，同时地球又以(yǐ)30公里/秒的速度围绕(rào)太阳进行旋转。所以(yǐ)有半(bàn)年的时间，地球围(wéi)绕太阳(yáng)的方向与太阳(yáng)环绕(rào)银河(hé)系的方向是一致的，而另外半年则与之相反。

而在(zài)6月份(fèn)的(de)时候，地球与太阳的方向正(zhèng)好达(dá)到完全一致，这是理(lǐ)论上地(dì)球穿越暗物质流最快的时(shí)段。而在11月份(fèn)，又恰好(hǎo)达到了最慢值。尽管在实际(jì)的(de)情况中，太阳系相对银(yín)河系的(de)平面呈(chéng)现了(le)60度的倾斜(xié)，但(dàn)是(shì)这并(bìng)不影响这个理论(lùn)的有效(xiào)性。

因此科(kē)学家认为这(zhè)可以用来解释，研究人员们所观测到的周期(qī)性信(xìn)号。当然也可能有其他的情况，造(zào)成这种年度周期信号的差异也(yě)可(kě)能是温度、湿(shī)度、土壤中的水分、高(gāo)山上(shàng)的积雪，甚至连(lián)意(yì)大利游客的数量也(yě)符合这(zhè)个周期的规(guī)律。

所以(yǐ)，科(kē)学家们又在南(nán)半球建立了一(yī)个(gè)几乎相同的实验室，这(zhè)里的季节(jié)与之前的实验室正(zhèng)好相反，而在这里，地球穿过暗物质流(liú)的运(yùn)动特征和(hé)第一(yī)个实(shí)验(yàn)室是一样的。

因此，如(rú)果在这里可以(yǐ)得(dé)到(dào)相同的信号，就可(kě)以成为暗物质所存在的非常有力的(de)证(zhèng)据了(le)。但是由于这个实验(yàn)室(shì)刚(gāng)刚建成不久，所以截(jié)至目前还无法提(tí)供相应的数据支持。另外(wài)，在2025年(nián)，NASA将会发射(shè)一台(tái)新的望远镜，这(zhè)台太空望远镜叫做(zuò)“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提(tí)供的视野是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗(luó)曼(màn)太(tài)空望(wàng)远镜其(qí)中(zhōng)一个关键的(de)用(yòng)途就是探索(suǒ)暗物质背后的奥秘，对于探测的结果，我们只能(néng)拭目(mù)以待(dài)了。费米实(shí)验室(shì)粒子天体物理中心(xīn)的科(kē)学家丹琥珀和贾森斯特芬研(yán)究发现，如果暗物质存在，它(tā)们极(jí)有可能拥有另一(yī)种(zhǒng)神秘的效应，这种暗物质效(xiào)应，会支持宇宙当(dāng)中(zhōng)生命的(de)诞生，或(huò)者说是生命进化的(de)一个重要因(yīn)素。

如果这一理论得(dé)到进一步的证(zhèng)实，那么遍布宇(yǔ)宙(zhòu)当中的(de)暗物质(zhì)会不会(huì)意味着(zhe)人类并(bìng)不孤单呢？或(huò)许在(zài)宇宙(zhòu)当(dāng)中某个角落的(de)行星(xīng)上(shàng)，暗物(wù)质(zhì)正在通(tōng)过这样(yàng)的(de)效应(yīng)创(chuàng)造生命。当然，这些推论的大前提是要先找到暗物质(zhì)存在的实际证(zhèng)据。那么(me)小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗物(wù)质到(dào)底存不存(cún)在(zài)呢(ne)？喜欢(huān)请点赞，你的(de)支持是我(wǒ)更新的动力(lì)！

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