宇宙是“人(rén)为制造”的？为何会存在科学无法(fǎ)解释的“暗物(wù)质”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找暗(àn)物质存在的证据，科学家们在过去的几(jǐ)十(shí)年(nián)当中进行了超过50次的(de)长期实(shí)验，但是却没(méi)有发现(xiàn)任何的有效(xiào)证据。除了一个(gè)地方，在1687年(nián)出版的自然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿发表了(le)万有引力定(dìng)律，它揭(jiē)示了宇宙中天体运动的规(guī)律。往(wǎng)后的几百年来，当(dāng)天(tiān)文学家们(men)发(fā)现某些天体运行轨(guǐ)道出(chū)现异(yì)常，不符合万有(yǒu)引力定律的时(shí)候(hòu)，他们就会知道(dào)，周围一定(dìng)有未(wèi)知的天体通过引力(lì)在(zài)摄动(dòng)它的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星(xīng)运(yùn)行轨道(dào)的异(yì)常，推(tuī)算并(bìng)且发现了(le)海王星的(de)存在。另外，哈(hā)雷彗(huì)星、冥王星的发现都(dōu)是应(yīng)用万有引力(lì)定律(lǜ)所取得重大天文成就(jiù)的例子。但是这些发现(xiàn)都是在恒星系统的尺度当中，可当我们(men)上升到星(xīng)系或者是(shì)星团的尺(chǐ)度，事情就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗(fú)里(lǐ)茨(cí)兹威基(jī)正在(zài)研究和测量后发星系(xì)团的质量。这是一个由数千个星系所组成(chéng)的巨大星系团，这(zhè)些星系被引(yǐn)力(lì)束(shù)缚在一起。测量星系团的(de)质量(liàng)一般(bān)会使(shǐ)用(yòng)到两种方法(fǎ)，当两(liǎng)种(zhǒng)方法(fǎ)结果一致，就可(kě)以确定其质量的范围。

第一种是获得其"光(guāng)度学的(de)质量"，需要(yào)的(de)数据是测(cè)量各个星系的(de)光度。

第二种是动(dòng)力学质量的(de)计算(suàn)，是利(lì)用光谱红移测(cè)量星系(xì)团中的各个星系相(xiāng)对于星系(xì)团的(de)运动速(sù)度。当(dāng)测量(liàng)结果(guǒ)出来之后(hòu)，兹威基(jī)彻底懵(měng)了，“动(dòng)力学(xué)质量”竟然是“光度学质量(liàng)”的(de)400倍。这(zhè)意味着，后发座星系(xì)团有99%的(de)质量消失了(le)，或者说这99%的质量并(bìng)不(bù)以可见光的(de)形(xíng)式所存(cún)在，我(wǒ)们无法看到。最诡(guǐ)异的是(shì)，在(zài)测量(liàng)速度的(de)过程中，兹威基发现星(xīng)系团中(zhōng)很多(duō)星系(xì)的速度比理(lǐ)论上(shàng)要快(kuài)得多，按(àn)照(zhào)牛顿的运动学(xué)定律，仅靠这些可见(jiàn)星系的质量所产生的(de)引力是无法将它(tā)们束缚在(zài)星系团内的，它(tā)们早就应该被抛出(chū)星系(xì)团之外(wài)了(le)，除(chú)非(fēi)有一种神秘的力(lì)量在起作用，这种力量来源(yuán)于某种隐形的(de)物质(zhì)。

据此，兹(zī)维基(jī)提出了这样部分不可(kě)见的暗质(zhì)，它不(bù)发(fā)散光、吸光(guāng)、反射光，但是它们却占(zhàn)据着(zhe)宇宙中(zhōng)绝大部分的质(zhì)量。只是当(dāng)时的人们对这样的一种说法不屑一(yī)顾(gù)。

直(zhí)到40年(nián)之(zhī)后(hòu)，“暗物质”这(zhè)个(gè)词才再一次(cì)出现。天文(wén)学家维拉鲁宾和肯特福特在(zài)观测仙女座星系中的(de)恒星运动。理论上来说，距离中(zhōng)心(xīn)越远的恒星在(zài)其(qí)轨道上的运行速度(dù)就(jiù)会(huì)越慢。但是(shì)他(tā)们观测的结果却让人(rén)感到不可思议(yì)。

随着与(yǔ)中心距离的增加，恒星(xīng)的旋转速度几乎(hū)保持不变(biàn)。可(kě)是根据(jù)牛顿的万有引力定(dìng)律，在(zài)星系当中如果没有足够大的质量来吸引它们，这(zhè)些外(wài)围的恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙(zhòu)当中了。基于这(zhè)种(zhǒng)现象，科学家们会使用一(yī)种相对标准的方法来解释暗物质的存在，这种方法就是测量(liàng)星系(xì)当中气体在X轴上距离星系中心的距(jù)离(lí)，以及在(zài)Y轴上气体的(de)旋转速度。如果出现异常的(de)结果，就(jiù)认为是(shì)由暗物质的力量进入(rù)其中。

于是科学家们通过射(shè)电(diàn)望(wàng)远(yuǎn)镜测量了距离星系中心更远距离(lí)的氢元素，发现它们的旋转速度(dù)并不符合(hé)牛顿的力学(xué)定律。我们的太(tài)阳(yáng)系也不例外，太阳系(xì)位于银河(hé)系的第(dì)三(sān)悬臂之(zhī)上，距(jù)离银河系(xì)中心(xīn)2.6万光年，根据万有引力(lì)定律进行计算，太阳系的运(yùn)行速度应(yīng)该是160千米/秒，但实(shí)际上，太阳(yáng)系正在以(yǐ)220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这个实际(jì)速度远远大(dà)于理论速度，那么产(chǎn)生以上这种(zhǒng)向(xiàng)心(xīn)加速(sù)度的(de)原因很可能就是存在着一(yī)种(zhǒng)我们看不到的(de)物质，是这些暗物质的引力效应将星系聚集在了一起。

也(yě)是从这时开始，越(yuè)来(lái)越多的研究人员开始相(xiāng)信暗(àn)物(wù)质的(de)存在(zài)。科(kē)学家根据星系(xì)外恒星轨道的速(sù)度，估(gū)算在(zài)星系(xì)当中暗物(wù)质的(de)质(zhì)量(liàng)占整个星系质量的85%。但是，暗(àn)物质并不是唯一可以解释这个现(xiàn)象的原因。在一项(xiàng)新的研究当中，科学家(jiā)们发(fā)现，几(jǐ)乎没(méi)有引力效应的(de)遥远恒星(xīng)之(zhī)间(jiān)，也会出现速度上(shàng)的微小差异。另外，天(tiān)文学家(jiā)还(hái)发(fā)现(xiàn)了一个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距(jù)离地球(qiú)大约2.5亿光(guāng)年，大小(xiǎo)和银(yín)河系(xì)不多，但是(shì)星系当中(zhōng)存(cún)在的恒星数量(liàng)却只(zhǐ)有银河系的千分之(zhī)一。

所(suǒ)以(yǐ)在理论上，该(gāi)星系(xì)必须存(cún)在(zài)暗物质，否则就会(huì)分崩离(lí)析。但是科学家(jiā)们使用(yòng)最先进的(de)望(wàng)远镜对其进行了40个小(xiǎo)时的详细测量(liàng)之后，发现星系(xì)中的恒星运动(dòng)是可以用正(zhèng)常的物(wù)质和力学定律来解释(shì)的。那么(me)又有人提出，也许该星系的暗(àn)物质，已(yǐ)经被附近的(de)另一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没有(yǒu)任何星系存(cún)在(zài)。造成(chéng)这些现象的除了暗物质的假(jiǎ)说之外，另一种可能就是人类(lèi)对引(yǐn)力的理(lǐ)解(jiě)还不够(gòu)全面，引力(lì)很可(kě)能(néng)在不同尺度(dù)空间中的工(gōng)作方式(shì)是不同的，这(zhè)意味着在行星系(xì)尺度中的天体会沿着它们的轨道，按照我们所理解的方式运动。但是上(shàng)升到(dào)星系和(hé)星团的尺度，引力之间(jiān)的相(xiāng)互作用则是不同(tóng)的方式。对于在星系(xì)团(tuán)之间(jiān)的相互作用，科(kē)学家还引入了外部场(chǎng)效应的概(gài)念，指(zhǐ)的(de)是在数百万光年(nián)的规模上，巨大的质量之间会产(chǎn)生对彼此特殊的效果，这个理(lǐ)论叫做(zuò)MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立，这意(yì)味着我们需要(yào)对现在(zài)的(de)物(wù)理定律进行修(xiū)正，这(zhè)些发现也让很多人(rén)认为暗物质假说理论就(jiù)此终结。但是在(zài)宇宙当中还(hái)有关于暗(àn)物质存(cún)在的(de)其他的(de)理论证据，这些理论证据(jù)是蒙(méng)德(dé)理(lǐ)论所没法解释的(de)“引(yǐn)力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由两个(gè)碰撞的星系团(tuán)所组(zǔ)成，类似这样的星团，它们大部分(fēn)的普通质量都在星系(xì)的气(qì)体当中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞(zhuàng)的时候(hòu)，星际气体的相互(hù)作用(yòng)就会导致温度的急剧升高，速(sù)度(dù)大幅降(jiàng)低。所以在理论上，在碰(pèng)撞之后，子弹星系团大部(bù)分的质量将位(wèi)于(yú)所有这些气(qì)体所在的中间区域。那么我们通过(guò)什么来(lái)验证它的质量(liàng)区域(yù)到底是不是集中在中间(jiān)呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦(wéi)伯太空(kōng)望远镜传回了宇(yǔ)宙当(dāng)中第一(yī)张全彩的(de)高清照(zhào)片，在照(zhào)片中我们(men)可(kě)以明显地看到很多星系(xì)似(shì)乎被拉(lā)伸产生了巨大的形变。其实这些星系本身(shēn)并不是真(zhēn)的被扭曲(qū)了，也(yě)不是韦(wéi)伯望远镜出了什么(me)问题，而是这(zhè)样极(jí)遥(yáo)远(yuǎn)的(de)天体和我们地球上的(de)观测者(zhě)之间。被一(yī)个(gè)质(zhì)量超级(jí)巨大的天体(tǐ)遮挡，这个超大质(zhì)量的东西的引力(lì)，会使身后更遥(yáo)远(yuǎn)星系的光都发生了扭(niǔ)曲(qū)。这个现象就(jiù)是引力透镜效应。这个巨(jù)大的天体可能是超大质量(liàng)的黑(hēi)洞或者是(shì)暗物质。

所(suǒ)以当随性是什么意思，女人随性是什么意思人(rén)们对子(zi)弹(dàn)星系团(tuán)观测的时候，发现它的大质量区(qū)域并不(bù)是(shì)在中间，而(ér)是在(zài)两侧(cè)。所以最(zuì)好(hǎo)的解释方法就是当星团发生(shēng)全部的碰撞(zhuàng)时(shí)，可被观测到的质量(liàng)气体(tǐ)被卡在了中间，暗(àn)物质则直接(jiē)通过了这个区域(yù)，并在两边形成了引力透镜(jìng)。对(duì)子弹星系(xì)团的引力(lì)透(tòu)镜研究也被(bèi)认(rèn)为是(shì)暗(àn)物质存在的迄今为止最好的理(lǐ)论证据。

除此之(zhī)外，还有来自宇宙当中最(zuì)古老的(de)光。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万年之后，可见光终(zhōng)于可以畅(chàng)通(tōng)无阻地(dì)穿越在(zài)宇宙当中了(le)。经过了130多亿年之后，这些光在宇(yǔ)宙空(kōng)间背景上留(liú)下了各(gè)相(xiāng)同性(xìng)的微波辐(fú)射。其中红色(sè)的(de)部分表示(shì)温(wēn)度较高(gāo)的区域，蓝色则表示相(xiāng)对较冷的区域，但实(shí)际上(shàng)它们之间的温(wēn)差只有(yǒu)万(wàn)分之(zhī)一。

科学(xué)家们通过对前景背景分离后(hòu)的二值图像进行连通域提取和标(biāo)记之(zhī)后发现，如果宇宙当中没(méi)有暗物质，图形看起来(lái)不应该(gāi)是(shì)这样的(de)，而随着暗物质的增加，一些峰值的幅度会减小，才变(biàn)得看(kàn)起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇(yǔ)宙微波背景辐射的(de)测(cè)量值，我们需要的暗物质大约(yuē)是普通物(wù)质的5倍。这个数字与解释星系当中恒星运动所需(xū)要的暗物质比例是一致的(de)。这就意(yì)味着(zhe)。

用了一(yī)个简单的理论框架，就很(hěn)好地解释了(le)很多不同的观(guān)测结(jié)果。而暗物(wù)质的本质(zhì)就是宇宙当中(zhōng)存在(zài)着(zhe)某(mǒu)种类(lèi)型的粒子，它(tā)们不(bù)参与任何其他的电磁作用，只通过(guò)引力来(lái)相互作用。所以如果能够找到这种粒子的(de)存在，就(jiù)相当于找(zhǎo)到了暗物质(zhì)存在的实际证据。这种粒子到底(dǐ)是什(shén)么？科学家们已经提出了数十种的假(jiǎ)想(xiǎng)目标，而要寻找这些不同的(de)目(mù)标(biāo)粒(lì)子(zi)所需要的实验方式也不(bù)相同(tóng)。在过去的几十年(nián)当中，人类为了寻(xún)找这(zhè)些看(kàn)不(bù)见、摸(mō)不到，几乎(hū)不会(huì)与(yǔ)常(cháng)规物质相互作用的“暗物质(zhì)”，科学家(jiā)们已经进行了超过50次的实验，却没有(yǒu)任何实质(zhì)性(xìng)的发现，除了(le)一(yī)个(gè)地方，意大利的格兰萨索(suǒ)山(shān)，隶属于阿尔(ěr)卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中(zhōng)，藏着(zhe)地球(qiú)上最大的地(dì)学(xué)实(shí)验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个(gè)三层楼高的探测器，一直致力于(yú)寻找暗(àn)物质粒子(zi)的周(zhōu)期性震(zhèn)荡。

自1997年以来(lái)，这里的科学家声(shēng)称观测到了(le)某种信号。经过了20多年的数据收集，人们(men)发现了(le)一个有趣的事情。探测率会在每年的6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当中每年都是(shì)一样。一(yī)些科学家认为这可能是人类发现(xiàn)暗物质(zhì)的(de)第(dì)一个(gè)直(zhí)接证据。

但是为什(shén)么暗物质会产生周期性的(de)年度信号呢？刚才我(wǒ)们讲了太(tài)阳系正(zhèng)在以220公里/秒的速度围绕着银(yín)河系进行移动，那么如果暗(àn)物质(zhì)存在宇(yǔ)宙当中，这(zhè)意味着我们也在以这样的速度在(zài)穿越着暗(àn)物质流(liú)，这个过(guò)程中会产生(shēng)相应(yīng)的振荡，同(tóng)时(shí)地球又(yòu)以30公里(lǐ)/秒的速度围绕太(tài)阳(yáng)进行(xíng)旋转。所以有半年的(de)时间，地球围绕(rào)太阳的(de)方向与(yǔ)太阳(yáng)环绕(rào)银河系的方向是一致的，而另(lìng)外半(bàn)年(nián)则与之相(xiāng)反。

而在6月(yuè)份的时候，地球与(yǔ)太阳(yáng)的(de)方(fāng)向正好达到(dào)完全一致，这是(shì)理论上地(dì)球(qiú)穿(chuān)越暗物(wù)质流最快的时(shí)段。而在11月份(fèn)，又恰好(hǎo)达到(dào)了最(zuì)慢值。尽管在(zài)实际的情况中(zhōng)，太阳系相(xiāng)对(duì)银(yín)河(hé)系(xì)的平面呈现(xiàn)了60度的(de)倾斜，但是这并不影响(xiǎng)这个理论(lùn)的有(yǒu)效性。

因此科学家认为这可(kě)以用来解(jiě)释，研究人员们所观(guān)测(cè)到的周期(qī)性信号(hào)。当然也(yě)可能有其他的情况，造成这种年度(dù)周期(qī)信号(hào)的差异也可(kě)能(néng)是温度、湿度、土(tǔ)壤中的水分(fēn)、高山(shān)上的(de)积雪(xuě)，甚至连意大利游(yóu)客的数量(liàng)也符合(hé)这个(gè)周(zhōu)期(qī)的规(guī)律(lǜ)。

所以，科学家们又在南(nán)半球建立了(le)一个几乎相同的实验室，这里的季节(jié)与(yǔ)之前的实验室正好(hǎo)相反(fǎn)，而在这里，地球穿过(guò)暗物质(zhì)流的运动特征(zhēng)和第(dì)一个实验室(shì)是一(yī)样的(de)。

因此，如果(guǒ)在这(zhè)里(lǐ)可以得到相同的信号，就可以成为暗(àn)物质所存在的非常(cháng)有力的证(zhèng)据了(le)。但是(shì)由于这个实验室刚刚建成不久，所以截至目前还无法提供(gōng)相(xiāng)应的数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射(shè)一台(tái)新的望远(yuǎn)镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大小跟哈(hā)勃(bó)望远镜(jìng)相同，但它(tā)的宽视(shì)场(chǎng)仪(yí)器提供的(de)视(shì)野是哈勃红外仪器(qì)的100倍。南(nán)希格雷斯罗曼太(tài)空望远镜其(qí)中一个关键(jiàn)的用(yòng)途就是探索暗物质背后的奥秘(mì)，对于探测的结果，我们只能拭目以待了。费(fèi)米实(shí)验室粒(lì)子天体物理中心的科学家(jiā)丹琥珀和(hé)贾(jiǎ)森斯特(tè)芬研究(jiū)发现，如果暗物质存在(zài)，它(tā)们极有可能拥有另一种神秘的效应(yīng)，这(zhè)种暗(àn)物(wù)质(zhì)效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说(shuō)是生命进(jìn)化的一个重要因素(sù)。

如果这一理论得到进(jìn)一(yī)步的(de)证实，那么(me)遍布宇宙当中的暗物质(zhì)会(huì)不会意味着(zhe)人类并不(bù)孤单呢(ne)？或(huò)许在宇宙当中某个角落的(de)行星(xīng)上，暗物质(zhì)正在通(tōng)过这样的效应创(chuàng)造生(shēng)命。当然，这些推论的大前提(tí)是要先找(zhǎo)到(dào)暗(àn)物质存在的实际证据(jù)。那么小(xiǎo)伙伴们(men)，你(nǐ)们觉得暗物(wù)质到(dào)底存不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的(de)支持是我更新(xīn)的动力(lì)！

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