宇(yǔ)宙是“人为制造”的？为何(hé)会存在科学无法解释的(de)“暗(àn)物质”？暗物(wù)质又究竟(jìng)是(shì)什么？人类为了(le)寻找(zhǎo)暗物质存(cún)在的(de)证(zhèng)据，科学家们在过去的几(jǐ)十年(nián)当中进行(xíng)了超(chāo)过50次的(de)长期实验，但(dàn)是却没有发现任(rèn)何的有效证据(jù)。除了一(yī)个地(dì)方，在(zài)1687年出版(bǎn)的自然(rán)哲学数(shù)学(xué)原理一(yī)书中，埃萨克牛顿发表了万有引(yǐn)力定律，它(tā)揭示了(le)宇宙中(zhōng)天体运动(dòng)的规律。往后的几(jǐ)百年来，当天文学(xué)家们(men)发现某些天体运行轨道出(chū)现异(yì)常(cháng)，不(bù)符合万有(yǒu)引力定律的时候，他们就会知道，周围(wéi)一定有未知的天(tiān)体通过引力在摄动它的轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒(lēi)维(wéi)耶(yé)就通过天王星运行轨道的异(yì)常(cháng)，推算并(bìng)且发(fā)现(xiàn)了海王星(xīng)的存在。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星(xīng)的(de)发(fā)现都是应(yīng)用万有引力定律所取得重(zhòng)大天文成就的例子。但是这些发现都是(shì)在恒星系统的尺(chǐ)度当中，可当我们上升到星系(xì)或者是星团的(de)尺度，事(shì)情(qíng)就开(kāi)始变得(dé)诡异(yì)了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗里茨兹威(wēi)基正在研究和测量后发星(xīng)系团的质(zhì)量。这是(shì)一个由数千个星系(xì)所组成的巨大(dà)星系团(tuán)，这些星系被引力束(shù)缚在一起。测量(liàng)星系团的质量一般(bān)会使用到两种(zhǒng)方法(fǎ)，当(dāng)两种方法结果一致，就可以确定其质量的范围(wéi)。

第一种是获得其(qí)"光度(dù)学的(de)质量"，需(xū)要的数据是测量(liàng)各个(gè)星系(xì)的光度。

第二种是动(dòng)力学质量的计算，是(shì)利用(yòng)光(guāng)谱红移(yí)测量(liàng)星系团中的各(gè)个星系相(xiāng)对于星(xīng)系团的(de)运动速度(dù)。当测(cè)量结果出来之后，兹(zī)威基彻底懵了，“动力学质量(liàng)”竟然是“光度学质量(liàng)”的400倍。这意味着(zhe)，后发座星系(xì)团(tuán)有(yǒu)99%的质量消失了，或(huò)者说这99%的质(zhì)量(liàng)并不以可见光的形式所(suǒ)存在，我们(men)无法看(kàn)到。最诡(guǐ)异的是，在测量速(sù)度的过程中，兹威基发现星系团中很多(duō)星(xīng)系的(de)速度比理论(lùn)上要快得多，按照(zhào)牛顿的运动学定律，仅靠这些(xiē)可见(jiàn)星(xīng)系的质量所(suǒ)产生的引力是无(wú)法将(jiāng)它们(men)束缚在(zài)星(xīng)系(xì)团(tuán)内的(de)，它们(men)早(zǎo)就应该被抛出(chū)星系团之(zhī)外了(le)，除非有(yǒu)一种神秘的力量在起(qǐ)作(zuò)用，这种力量来(lái)源于某种隐(yǐn)形(xíng)的物质。

据此，兹(zī)维基提出了这样(yàng)部(bù)分不(bù)可见的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是(shì)它(tā)们(men)却占据着宇宙中绝大部分的质(zhì)量。只(zhǐ)是(shì)当时(shí)的人们对(duì)这样的一种说法(fǎ)不屑一(yī)顾。

直到(dào)40年(nián)之后(hòu)，“暗(àn)物质”这个(gè)词才再一次出现。天(tiān)文学(xué)家维拉鲁宾和(hé)肯特(tè)福(fú)特在观测仙女座星系中的恒星运(yùn)动。理论上来说，距离中心越远(yuǎn)的恒(héng)星在其轨道上的运行速度(dù)就会(huì)越(yuè)慢(màn)。但是他们(men)观测的结果却让(ràng)人(rén)感到不(bù)可(kě)思议。

随着与中(zhōng)心(xīn)距离的(de)增(zēng)加，恒星的旋转速(sù)度几(jǐ)乎(hū)保持不(bù)变。可是(shì)根据牛顿的万有引力(lì)定律，在星系当中如果没有足够大(dà)的质量来吸(xī)引它们(men)，这些(xiē)外围(wéi)的恒(héng)星早(zǎo)就(jiù)被甩到(dào)宇宙当中了。基于这种现(xiàn)象，科学家们会(huì)使用一种相对(duì)标准的方法来解释暗物质的存在，这种方法(fǎ)就是(shì)测量星系当中气体(tǐ)在X轴上距离星系(xì)中心的(de)距离，以及在(zài)Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常的结果，就认为是由暗物质的力量进入其中。

于是科学家们通(tōng)过射电望远镜测量了距离星系(xì)中心更(gèng)远距离(lí)的氢元素，发现它们的旋转速度并(bìng)不(bù)符合牛顿(dùn)的力学定律。我们的太(tài)阳系也不(bù)例外，太阳系位于银河系(xì)的第三悬臂(bì)之上，距离银(yín)河系中心(xīn)2.6万(wàn)光年，根据万有引力定(dìng)律进(jìn)行计算(suàn)，太阳系的运行(xíng)速度应该是160千米/秒(miǎo)，但实际(jì)上，太(tài)阳系(xì)正在以220千米(mǐ)/秒(miǎo)的速度围绕银河(hé)系旋转，这个实际速度(dù)远远(yuǎn)大(dà)于理论速度，那么(me)产生以上这种向心加速(sù)度(dù)的原(yuán)因很可能就是存在(zài)着一种我(wǒ)们看不到的物质(zhì)，是这些暗物质(zhì)的引力效应(yīng)将星系(xì)聚集(jí)在了一起。

也是(shì)从这时开始，越(yuè)来越多的(de)研究人员(yuán)开始(shǐ)相(xiāng)信暗物(wù)质的存在。科学家(jiā)根据星系外恒(héng)星轨道的速(sù)度，估算(suàn)在星系当中暗(àn)物质的质量占整个星(xīng)系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以(yǐ)解释(shì)这个(gè)现象的原因。在一项新(xīn)的(de)研究(jiū)当中(zhōng)，科学家们发现，几乎没有(yǒu)引(yǐn)力效应(yīng)的(de)遥(yáo)远恒星之间(jiān)，也会出现速(sù)度上的(de)微小差(chà)异。另外，天文学家(jiā)还发(fā)现了一个反常的星(xīng)系，叫(jiào)做Agc114905。这个星(xīng)系距离地球(qiú)大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星系当(dāng)中存在(zài)的恒(héng)星(xīng)数量却只有(yǒu)银河系的千分(fēn)之一。

所以在(zài)理论上(shàng)，该星系必(bì)须存在暗物质，否(fǒu)则就会分崩离析(xī)。但是科学家们使用(yòng)最先进(jìn)的望远镜(jìng)对其进行了40个小时的详细测(cè)量之后，发现星系(xì)中的恒星运动是(shì)可以用正(zhèng)常的物质(zhì)和力(lì)学定律来(lái)解释的。那(nà)么(me)又有人提出(chū)，也许该星系的(de)暗物质，已经(jīng)被附近的(de)另一个大星系剥(bō)离了。奇(qí)怪(guài)的是，它的(de)附(fù)近没有任何星系(xì)存在。造成这(zhè)些现(xiàn)象的除了(le)暗物质(zhì)的假说之外(wài)，另一种可能就是人(rén)类对引力的理解(jiě)还(hái)不(bù)够全面，引力(lì)很可(kě)能在不同(tóng)尺度空间中的(de)工作方式是不同的，这(zhè)意味着在行星系尺度中的天体会沿(yán)着它(tā)们的轨道，按照(zhào)我们(men)所(suǒ)理(lǐ)解的方式运动(dòng)。但(dàn)是上升到星(xīng)系和星团的尺度(dù)，引力之间的(de)相互作用则是不(bù)同的方式。对于在星系团(tuán)之(zhī)间的(de)相互作用，科学家(jiā)还(hái)引入了外部场(chǎng)效应的概念，指(zhǐ)的(de)是在数百(bǎi)万光(guāng)年的规模上(shàng)，巨大(dà)的(de)质量之(zhī)间会(huì)产生(shēng)对彼(bǐ)此特殊(shū)的效(xiào)果，这个理论(lùn)叫做(zuò)MOND蒙(méng)德理论。如(rú)果(guǒ)MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要对现在的物理定(dìng)律(lǜ)进行修(xiū)正(zhèng)，这些发现(xiàn)也让很多人认为暗物质假(jiǎ)说理论就此终(zhōng)结。但(dàn)是在宇宙当中还有关于暗物质(zhì)存在的其他的(de)理论证(zhèng)据，这些理论证据是(shì)蒙德理论(lùn)所没法(fǎ)解释的“引力透镜”。

径向距离(lí)为37亿光(guāng)年的子弹(dàn)星系团，由(yóu)两个(gè)碰撞的星系团所(suǒ)组成，类似这样的星(xīng)团，它们大部分的普通质量都贪嗔痴慢疑什么意思啊，贪嗔痴慢疑的对应一句在星系的气体(tǐ)当(dāng)中(zhōng)。当星团以(yǐ)1000万(wàn)公里/小(xiǎo)时(shí)发生碰撞(zhuàng)的时(shí)候，星际气体的相互作用就会导致(zhì)温(wēn)度的急剧升高，速度大(dà)幅降低。所以在理论上，在(zài)碰撞之后，子弹星系团大部(bù)分(fēn)的(de)质(zhì)量将位(wèi)于(yú)所有这些气(qì)体所在的(de)中(zhōng)间区域。那么我(wǒ)们通过什么来验证(zhèng)它的(de)质量(liàng)区域到底是不是(shì)集(jí)中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空(kōng)望远(yuǎn)镜传回了宇宙(zhòu)当(dāng)中第一张(zhāng)全(quán)彩的高清照片，在照片中我们可以明(míng)显地看到很多(duō)星系似乎被拉伸产(chǎn)生(shēng)了巨大(dà)的形变。其实这些星(xīng)系(xì)本身并不是真(zhēn)的被(bèi)扭曲了(le)，也(yě)不是韦伯望远镜出(chū)了什么(me)问(wèn)题，而是这(zhè)样极遥(yáo)远(yuǎn)的天体和我们(men)地球上的观(guān)测者之间。被一个质量超级巨(jù)大的天体遮挡，这个超(chāo)大质量(liàng)的(de)东西的(de)引力(lì)，会使(shǐ)身后更(gèng)遥远星系的光都发生了(le)扭曲(qū)。这个(gè)现象就是引力透镜(jìng)效应。这个巨大的天(tiān)体可能是超大质(zhì)量的黑(hēi)洞或者是暗物(wù)质(zhì)。

所以当人们对子弹星系团观(guān)测的时候(hòu)，发现它的(de)大(dà)质量区域并不(bù)是在中间，而是在两侧。所以最好(hǎo)的解释方法就(jiù)是当(dāng)星团发生全部的(de)碰撞时(shí)，可被(bèi)观测(cè)到的质量气体被卡在了中间，暗物质(zhì)则直接通过了(le)这个区(qū)域(yù)，并在两边形(xíng)成了引(yǐn)力(lì)透(tòu)镜。对子弹(dàn)星系(xì)团的引力透镜研究也被认为是(shì)暗物质存在(zài)的迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还有来自(zì)宇宙当中最(zuì)古(gǔ)老的光。从宇宙大爆炸(zhà)开始(shǐ)，38万年之后，可见光(guāng)终于可以畅(chàng)通(tōng)无阻(zǔ)地穿(chuān)越在宇宙当中了。经(jīng)过了130多亿年之(zhī)后，这些光在宇宙空间(jiān)背景上留下了各相同性的微波辐(fú)射。其(qí)中红色的部分表示温度较高(gāo)的区域，蓝色则(zé)表示(shì)相对较(jiào)冷的区域(yù)，但(dàn)实际上它(tā)们之(zhī)间的温差只有万(wàn)分之一。

科学家们(men)通过对前景背景分(fēn)离后(hòu)的(de)二值图像进行连(lián)通域提(tí)取和(hé)标(biāo)记之后发现，如果宇宙(zhòu)当中没有暗物质(zhì)，图(tú)形看起来不(bù)应该是这样(yàng)的，而随着暗物质的增加，一些峰值的幅度会减小(xiǎo)，才变得看起来“和(hé)谐(xié)”。为了匹配宇宙微波(bō)背景辐射(shè)的测量(liàng)值(zhí)，我们需要的暗物质大约(yuē)是普(pǔ)通物(wù)质(zhì)的5倍。这个数字与解(jiě)释星系当中恒(héng)星运动所(suǒ)需(xū)要的暗物质(zhì)比例是一致的(de)。这就意(yì)味着(zhe)。

用(yòng)了一个简单的理论框架，就很(hěn)好地解释了很多不同的(de)观测结果。而暗物质的本质就(jiù)是宇宙(zhòu)当中存在着某种类型(xíng)的(de)粒子，它们不参(cān)与任(rèn)何其他的电磁作用，只通过引(yǐn)力来(lái)相(xiāng)互作用。所以(yǐ)如果能够(gòu)找到这种粒子(zi)的存在，就(jiù)相(xiāng)当于(yú)找到了暗物质(zhì)存在的实际证据(jù)。这种粒(lì)子到底是什么？科学家们已(yǐ)经提(tí)出了(le)数十种(zhǒng)的假(jiǎ)想目标，而要寻(xún)找这些不同的目标粒子所(suǒ)需(xū)要(yào)的实(shí)验(yàn)方式(shì)也不相同。在过去(qù)的(de)几(jǐ)十年当中，人类为了寻找这些看(kàn)不见、摸不到，几乎(hū)不(bù)会(huì)与常(cháng)规物质相互作(zuò)用的“暗物(wù)质”，科学(xué)家(jiā)们(men)已经进行了超过50次的实(shí)验，却(què)没有任(rèn)何(hé)实(shí)质性的发(fā)现，除了一个(gè)地(dì)方，意(yì)大(dà)利的格(gé)兰萨(sà)索山，隶(lì)属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿井当中(zhōng)，藏(cáng)着(zhe)地球上(shàng)最大的地学实(shí)验室，这个实验(yàn)室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层(céng)楼高的(de)探测器，一直致力于寻找(zhǎo)暗物质粒子的周期(qī)性震荡。

自1997年(nián)以来(lái)，这里的科学家声称观测(cè)到(dào)了(le)某种信号。经过了20多年的(de)数据(jù)收集，人们发现了一(yī)个有趣的(de)事情(qíng)。探测(cè)率(lǜ)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(dāng)中每年都是一(yī)样。一些科(kē)学家认(rèn)为(wèi)这可能是人类(lèi)发现暗物质(zhì)的第一(yī)个直接证据(jù)。

但是为什么暗物(wù)质会产生周期性(xìng)的年度信号(hào)呢？刚才我们讲了太(tài)阳系正在以220公里/秒(miǎo)的(de)速度(dù)围绕着银河系进(jìn)行移动，那(nà)么(me)如果暗物质存在宇宙当中，这意味着我们(men)也在以(yǐ)这样的速(sù)度在穿(chuān)越着(zhe)暗(àn)物(wù)质流，这个过(guò)程中会产生相应的(de)振荡，同(tóng)时地球(qiú)又以(yǐ)30公(gōng)里/秒的(de)速度围绕太阳进行(xíng)旋转。所以有(yǒu)半年(nián)的时(shí)间，地球围绕太阳(yáng)的(de)方向与(yǔ)太阳环绕(rào)银河系的(de)方(fāng)向是(shì)一致(zhì)的，而另(lìng)外(wài)半年则(zé)与之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳的(de)方向正好达到(dào)完全(quán)一致，这是理论上地球穿(chuān)越(yuè)暗物质流(liú)最快的时段。而在11月份(fèn)，又恰好达到了最慢值。尽管在实际的情况中，太阳系(xì)相对银(yín)河(hé)系的平(píng)面呈(chéng)现了60度的(de)倾斜，但是(shì)这并不(bù)影响(xiǎng)这(zhè)个理论的有效(xiào)性。

因此(cǐ)科学家认为这可以(yǐ)用来解(jiě)释，研究人员们所观测到(dào)的(de)周期性信号。当(dāng)然也可能(néng)有其他的情况，造成这种年度周期(qī)信号(hào)的(de)差异也(yě)可能是温(wēn)度、湿度、土(tǔ)壤中的水分(fēn)、高山上的积雪，甚至(zhì)连(lián)意大利游客的数量也(yě)符(fú)合这个(gè)周(zhōu)期的规律(lǜ)。

所以，科(kē)学(xué)家们又在南(nán)半球建立(lì)了一个(gè)几乎相同的实(shí)验室，这里的季节(jié)与之前的实验室(shì)正好(hǎo)相反(fǎn)，而在这(zhè)里，地(dì)球穿过暗物质流的运动特征和第(dì)一个实(shí)验室是(shì)一样的。

因(yīn)此，如果(guǒ)在这里(lǐ)可以得到相同(tóng)的信号(贪嗔痴慢疑什么意思啊，贪嗔痴慢疑的对应一句hào)，就可(kě)以成为(wèi)暗(àn)物质所存在的非(fēi)常有力的(de)证(zhèng)据了(le)。但(dàn)是由于(yú)这个(gè)实验室刚刚(gāng)建成不(bù)久，所以截(jié)至目前(qián)还(hái)无法(fǎ)提(tí)供(gōng)相应的(de)数据支(zhī)持。另外，在(zài)2025年，NASA将(jiāng)会发射一台(tái)新的望远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同(tóng)，但它的宽(kuān)视场仪(yí)器提供的视野是(shì)哈勃红外仪(yí)器(qì)的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太空望远镜其中(zhōng)一个关键的用途就是探索暗物质背后(hòu)的奥(ào)秘(mì)，对于探(tàn)测的(de)结果，我们只能(néng)拭目以待了。费米实验室粒子(zi)天体物理中心(xīn)的科学家丹琥珀(pò)和(hé)贾(jiǎ)森斯(sī)特芬研究发(fā)现，如果暗物质存在，它们极有可(kě)能(néng)拥(yōng)有(yǒu)另一种神秘的效应(yīng)，这(zhè)种暗物质效应，会支(zhī)持宇(yǔ)宙当中生命的诞生，或者说(shuō)是(shì)生命进化的一个重要因素。

如果这一理(lǐ)论得(dé)到进一步的证实，那么遍布宇宙当中的(de)暗(àn)物质会不会意味着人类(lèi)并不孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的行星上(shàng)，暗物质(zhì)正在通(tōng)过这样的效应创造(zào)生命。当然，这(zhè)些(xiē)推论的(de)大前提是(shì)要先(xiān)找到贪嗔痴慢疑什么意思啊，贪嗔痴慢疑的对应一句(dào)暗物质存(cún)在的实际证据。那(nà)么小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗物(wù)质到底存不存在呢？喜欢请点赞(zàn)，你的支持(chí)是我更新的动力！

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