宇宙是“人为制造”的？为何会存(cún)在(zài)科(kē)学无法(fǎ)解(jiě)释(shì)的“暗物质(zhì)”？暗物质又究(jiū)竟是什么？人类为了寻找暗物质(zhì)存在的证据(jù)，科(kē)学家们在过去的几十年当(dāng)中进(jìn)行了超过50次的(de)长期实验，但是却没有(yǒu)发现任何的有(yǒu)效(xiào)证据。除(chú)了一个地方，在(zài)1687年(nián)出版的自然(rán)哲学(xué)数学原(yuán)理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力(lì)定律(lǜ)，它揭示(shì)了宇宙中天(tiān)体(tǐ)运动的(de)规律。往后的几百年来，当天文学家们(men)发现某些(xiē)天体运行轨道出(chū)现异常，不符合万有(yǒu)引(yǐn)力定律的时候，他们就(jiù)会(huì)知道，周围一定(dìng)有未知的天体(tǐ)通(tōng)过引力在摄动它的(de)轨(guǐ)道。比如在1846年，奥(ào)本勒维耶(yé)就通(tōng)过天王星运(yùn)行轨道(dào)的(de)异常(cháng)，推算并且发(fā)现了海王星的(de)存在。另外，哈(hā)雷(léi)彗星(xīng)、冥王星的发现都是(shì)应用万(wàn)有(yǒu)引力定律所取得重大(dà)天文成就的(de)例子。但是这些发现(xiàn)都是在(zài)恒星系(xì)统的尺度当中，可当我们上(shàng)升到星系(xì)或者是星团(tuán)的尺(chǐ)度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正在研究和测量后(hòu)发星系团的质量(liàng)。这是一个由数千(qiān)个(gè)星系(xì)所组成的巨大(dà)星系团，这些星系被引力束缚在一起。测(cè)量星系团的质量一般(bān)会(huì)使用(yòng)到两种方法，当两种方法结(jié)果一致(zhì)，就可(kě)以(yǐ)确定其质量(liàng)的范围。

第(dì)一种是获(huò)得其"光度(dù)学的质量"，需(xū)要的数据(jù)是(shì)测量各(gè)个星(xīng)系的(de)光度(dù)。

第二种是动(dòng)力学质(zhì)量的计算，是利用光谱红移测量星系团中(zhōng)的各个星系相对于星系团的(de)运动速度。当测量结果(guǒ)出来(lái)之后，兹威基彻底懵了(le)，“动力学质量”竟(jìng)然是(shì)“光度(dù)学质量”的400倍(bèi)。这意味着(zhe)，后发(fā)座星系(xì)团(tuán)有99%的质量消失了，或者说这99%的质量并不以可见光(guāng)的形式所(suǒ)存在，我(wǒ)们无法看(kàn)到。最诡(guǐ)异的是，在测量速度的过程(chéng)中，兹威(wēi)基发现星(xīng)系团中很多星系的速(sù)度比理论上要快得多，按(àn)照牛顿的运动(dòng)学定律，仅靠(kào)这些可见星系(xì)的质量所产生的引力是无法将它们束缚在星系团内的，它们早就应(yīng)该被(bèi)抛出星系团之外了，除非有一种神(shén)秘的力(lì)量在(zài)起(qǐ)作(zuò)用(yòng)，这(zhè)种力量来源(yuán)于某种(zhǒng)隐(yǐn)形(xíng)的物质。

据此(cǐ)，兹维基提(tí)出了这样(yàng)部分不可见的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它(tā)们却占据着(zhe)宇宙中(zhōng)绝(jué)大(dà)部分(fēn)的质(zhì)量。只是当时(shí)的人们(men)对这样的一种说法不屑一顾(gù)。

直到40年之(zhī)后，“暗(àn)物(wù)质”这(zhè)个词才再一次出现。天(tiān)文学家(jiā)维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女(nǚ)座星系中(zhōng)的恒星运动。理论上来说(shuō)，距离(lí)中心越远(yuǎn)的恒星在(zài)其(qí)轨道上的运(yùn)行(xíng)速(sù)度就会越慢。但是他们观测的(de)结果却让(ràng)人感到(dào)不可思议。

随着与中心距离的增加(jiā)，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是根(gēn)据牛(niú)顿的万有引力定律，在星系当中(zhōng)如(rú)果(guǒ)没(méi)有足够大的质(zhì)量来吸引它们，这些外围的恒星早就(jiù)被甩(shuǎi)到宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)了。基于这种现象，科学(xué)家们会使用一种相对标准(zhǔn)的方法来解释暗物质的存在，这种方法就(jiù)是测量(liàng)星系当中气体在X轴上距离星系中心的距离(lí)，以及在Y轴(zhóu)上(shàng)气体的旋转速度。如果出(chū)现(xiàn)异常(cháng)的结(jié)果，就认(rèn)为是由暗物质的力量进入(rù)其中(zhōng)。

于是(shì)科学家们通过射电(diàn)望远镜(jìng)测量了距离星系中(zhōng)心(xīn)更远(yuǎn)距(jù)离的氢元(yuán)素，发(fā)现它(tā)们(men)的旋转速(sù)度(dù)并不(bù)符合牛顿的力(lì)学定律(lǜ)。我们(men)的太阳系也不例外，太(tài)阳系位于(yú)银河系的第三(sān)悬臂之(zhī)上，距离银(yín)河系中心2.6万光(guāng)年，根据(jù)万有引(yǐn)力定(dìng)律进行计算，太阳系(xì)的运(yùn)行速度(dù)应该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳系(xì)正在以220千米(mǐ)/秒的速度围绕(rào)银(yín)河系旋转，这(zhè)个实际速度远远大(dà)于理论速度，那么(me)产生以上这种向心加速度的原因(yīn)很可能就是(shì)存在(zài)着一种我们(men)看不到的物(wù)质，是这(zhè)些暗(àn)物质的(de)引力效应将星系聚(jù)集在了(le)一起(qǐ)。

也(yě)是(shì)从这时开始，越来越多的研究人员开始相信暗物(wù)质的存在(zài)。科学家根据星(xīng)系外恒(héng)星(xīng)轨(guǐ)道的速度，估算在(zài)星(xīng)系(xì)当(dāng)中(zhōng)暗物质的质量占(zhàn)整个星系质量的(de)85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯一(yī)可(kě)以解释这(zhè)个现象的原因(yīn)。在一项新的研(yán)究(jiū)当中(zhōng)，科学家(jiā)们(men)发现，几(jǐ)乎没有引力效(xiào)应的遥远恒(héng)星之(zhī)间，也会出(chū)现(xiàn)速度上的(de)微小差异。另外，天文学家还发现了(le)一(yī)个反(fǎn)常的星(xīng)系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光(guāng)年，大小和银河(hé)系不多，但是(shì)星系当(dāng)中存在的恒星数(shù)量却只有银河系(xì)的千分之一。

所以在理(lǐ)论上，该星系必须存在暗物质，否则就会(huì)分崩离析。但是科学家们(men)使用(yòng)最(zuì)先进(jìn)的望远镜对其进行了(le)40个小时的详细(xì)测量之(zhī)后，发现(xiàn)星系(xì)中的(de)恒星(xīng)运(yùn)动是可以用正常的物质(zhì)和(hé)力学定律来解释的。那么又有人提出，也许该星系(xì)的暗物(wù)质，已经被附近的(de)另一个(gè)大星系(xì)剥离(lí)了。奇怪(guài)的是(shì)，它的附(fù)近没(méi)有任何星(xī手机灯可以当美甲灯吗，下载一个紫光灯手电筒ng)系(xì)存(cún)在。造(zào)成这些现象的除了(le)暗物质的假说(shuō)之(zhī)外，另一种可(kě)能就是人类对引力的理解还不(bù)够全面，引(yǐn)力很(hěn)可能在(zài)不同尺度空间中(zhōng)的工作方(fāng)式是不同的，这意味着在(zài)行星系尺度中的天体会沿(yán)着它们(men)的轨道，按(àn)照(zhào)我们所理解(jiě)的方式(shì)运动。但是上升到星系(xì)和星(xīng)团(tuán)的尺(chǐ)度，引(yǐn)力之(zhī)间的相互作(zuò)用则是不同的方式。对于在星系团(tuán)之间的相(xiāng)互作(zuò)用，科学(xué)家(jiā)还(hái)引入了外部(bù)场效应的概念(niàn)，指的是(shì)在数百万光年(nián)的规模(mó)上，巨大(dà)的质量(liàng)之间会(huì)产生(shēng)对彼此特殊的效果(guǒ)，这(zhè)个理(lǐ)论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙德(dé)理论成(chéng)立，这意味着(zhe)我们(men)需(xū)要(yào)对现在(zài)的物理定律进行修正，这(zhè)些发现也让(ràng)很多(duō)人认为暗物质假说理(lǐ)论就此终结(jié)。但是在宇宙当中还有关于暗物质存在的其他的理(lǐ)论证据，这些理论证据(jù)是蒙德理论所没法解释的“引力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由两个碰(pèng)撞的星系团所组成，类似这样的星(xīng)团，它们(men)大(dà)部分的普通质量(liàng)都(dōu)在星系的气体当中(zhōng)。当星团(tuán)以(yǐ)1000万公(gōng)里(lǐ)/小时发生碰撞的时(shí)候，星际气体的相互作(zuò)用就会导致(zhì)温(wēn)度的(de)急剧(jù)升高(gāo)，速(sù)度大幅降低。所以在理论上，在碰(pèng)撞之后，子弹星系(xì)团大部分的质(zhì)量将位于所有(yǒu)这些气(qì)体所(suǒ)在的中(zhōng)间区域。那(nà)么我(wǒ)们通过什么来验(yàn)证它的(de)质量区域到底是不(bù)是(shì)集中在中间呢？前不久，詹姆(mǔ)斯(sī)韦伯太空望(wàng)远镜传回了宇宙当(dāng)中第一张(zhāng)全彩的高清照片，在照片(piàn)中(zhōng)我们可以明显地看到很多星系似(shì)乎被拉伸(shēn)产生了巨大的形变。其(qí)实这些(xiē)星系本身并不是真的被扭曲了，也不是(shì)韦伯望远镜出了什(shén)么问题，而是这样(yàng)极遥(yáo)远的天体和我(wǒ)们(men)地球上的观测者之(zhī)间。被一个质量(liàng)超级巨大的天体遮挡，这个(gè)超大质量的东西的(de)引力，会使身后更遥远(yuǎn)星系的(de)光都(dōu)发生了扭(niǔ)曲。这个现象就是引力透镜效应。这个巨大的天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(xīng)系团观测的时(shí)候，发现它的大(dà)质量区域并不是在中间，而(ér)是在两侧。所以最(zuì)好(hǎo)的解释(shì)方法就是当星团发(fā)生全部的碰(pèng)撞时，可被观测到的质(zhì)量(liàng)气体被卡(kǎ)在了中间，暗物质则直接(jiē)通过了(le)这个区域，并在两边(biān)形成了引力(lì)透镜(jìng)。对子弹(dàn)星(xīng)系团的引力透镜研究也被认(rèn)为是(shì)暗物质存(cún)在(zài)的迄今为止最好(hǎo)的理论(lùn)证据。

除此(cǐ)之外，还有来自宇宙(zhòu)当中(zhōng)最(zuì)古老(lǎo)的光。从宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万(wàn)年之后，可见光终(zhōng)于可以畅(chàng)通无阻(zǔ)地穿(chuān)越在宇宙当中了。经(jīng)过了130多亿(yì)年(nián)之(zhī)后，这些光在宇(yǔ)宙空间背景上留下(xià)了各相同性的微波(bō)辐射(shè)。其中(zhōng)红色的部分表示(shì)温度较高的(de)区(qū)域(yù)，蓝色(sè)则表(biǎo)示相(xiāng)对较冷的区域，但实际上它们之(zhī)间的温差只(zhǐ)有万分之一。

科学家们通过对前景(jǐng)背景分(fēn)离(lí)后的(de)二值图像进行连通域提取和标记之后发(fā)现，如果宇宙当中没有(yǒu)暗物(wù)质(zhì)，图手机灯可以当美甲灯吗，下载一个紫光灯手电筒形(xíng)看起来不应该是这(zhè)样的，而随着(zhe)暗物质的增加，一些峰值(zhí)的幅度(dù)会减小，才变得看起(qǐ)来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微波背景(jǐng)辐射的测(cè)量值，我们需要的暗物(wù)质大约(yuē)是普通物质的5倍。这个数字与(yǔ)解释星(xīng)系当中(zhōng)恒星运动所需要的(de)暗物质比(bǐ)例是一致的。这就意味着。

用了一个简单的理(lǐ)论框(kuāng)架，就很(hěn)好地解释了很多(duō)不同的观测结果(guǒ)。而暗物(wù)质的(de)本(běn)质就(jiù)是宇宙当(dāng)中存在着(zhe)某(mǒu)种类型的粒子，它们(men)不参与任(rèn)何其他的电磁作用，只(zhǐ)通过引力来相互作用。所以如(rú)果能够找(zhǎo)到这种粒(lì)子的存在，就相(xiāng)当于找到了暗物质存在的(de)实际证据。这(zhè)种(zhǒng)粒子到底是什么？科学(xué)家们已(yǐ)经(jīng)提(tí)出了数(shù)十种的假想目标，而(ér)要(yào)寻找这(zhè)些(xiē)不同(tóng)的目标(biāo)粒(lì)子(zi)所需(xū)要(yào)的(de)实验方(fāng)式也不相(xiāng)同。在过去的几十年(nián)当(dāng)中，人类为(wèi)了寻找这(zhè)些看不见、摸不到，几乎(hū)不会与常(cháng)规物质相互作(zuò)用(yòng)的“暗物质”，科(kē)学家(jiā)们已经进行(xíng)了超过50次的实验，却没有任何实质性的(de)发现，除了一(yī)个地方，意大利的格兰萨索山，隶属于(yú)阿尔卑斯山(shān)脉。

在山(shān)下1400米处的地(dì)下(xià)矿井当中，藏着地球(qiú)上最大的地学(xué)实验室，这(zhè)个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个(gè)三层楼(lóu)高的探测器，一直致力于(yú)寻找暗物(wù)质粒子的(de)周期性震荡(dàng)。

自(zì)1997年以来，这里(lǐ)的科学家声称(chēng)观测到了某种信号(hào)。经过了(le)20多年的数(shù)据(jù)收集(jí)，人们(men)发现了一个(gè)有(yǒu)趣的事情。探(tàn)测率会在(zài)每年(nián)的6月(yuè)份达到峰值，然后在(zài)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(rèn)为这可能(néng)是人类发现暗物质的第一个直接证据。

但(dàn)是为什么暗物质会产生(shēng)周(zhōu)期(qī)性的年度信号呢(ne)？刚才我们(men)讲了太阳系正在以220公里(lǐ)/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕着银河系进(jìn)行移动(dòng)，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意(yì)味着我(wǒ)们(men)也(yě)在以这样的速(sù)度在穿(chuān)越(yuè)着(zhe)暗物质流(liú)，这个过(guò)程中会产生相应的振荡，同时地(dì)球又(yòu)以30公(gōng)里/秒的速度(dù)围绕太阳进行旋转。所以有半年的时间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银河系(xì)的方向(xiàng)是一致的(de)，而另外半年(nián)则(zé)与(yǔ)之相反。

而(ér)在6月份的时候，地球与太阳的方(fāng)向(xiàng)正好达到完全一致，这是(shì)理论(lùn)上(shàng)地球穿越暗物质(zhì)流最(zuì)快的(de)时段。而在11月份，又恰(qià)好达到了(le)最(zuì)慢值。尽管在实(shí)际(jì)的情况中，太阳(yáng)系相(xiāng)对(duì)银河系的(de)平面呈现了60度的(de)倾斜，但(dàn)是这(zhè)并不(bù)影(yǐng)响这个理论的有效性(xìng)。

因此(cǐ)科学家认为(wèi)这可以用来(lái)解释(shì)，研究人员(yuán)们所(suǒ)观测到的周期性信号。当然也可能有其他的情况，造成这种年度周期信(xìn)号(hào)的差异(yì)也可能(néng)是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的(de)积雪(xuě)，甚至连意大(dà)利(lì)游客(kè)的数量也符合这(zhè)个周期的规律(lǜ)。

所以，科学(xué)家们又在南半球建立了(le)一(yī)个几乎相(xiāng)同的实验室，这(zhè)里的季(jì)节(jié)与之前的实(shí)验室正好(hǎo)相(xiāng)反，而在(zài)这里，地球穿(chuān)过暗(àn)物质流的运动特手机灯可以当美甲灯吗，下载一个紫光灯手电筒征和第一个实(shí)验室是一样的(de)。

因此，如果(guǒ)在这(zhè)里(lǐ)可以得到相(xiāng)同的信号，就(jiù)可以成为暗物质所存(cún)在(zài)的非常有力(lì)的证据了。但是由于(yú)这个(gè)实(shí)验室(shì)刚(gāng)刚(gāng)建成不久，所以(yǐ)截至目前还无法提供相应的数据(jù)支持(chí)。另(lìng)外(wài)，在2025年，NASA将会(huì)发射(shè)一台新的(de)望(wàng)远镜，这台太空望(wàng)远镜(jìng)叫做(zuò)“南希格雷(léi)斯罗曼(màn)”，它的(de)主镜大(dà)小跟哈勃望远镜(jìng)相(xiāng)同，但(dàn)它的(de)宽视场仪器提供的视野是(shì)哈勃红外仪器的100倍。南(nán)希格雷(léi)斯罗曼太空望远镜其中一个关键的用途就是探索暗物质(zhì)背后的奥秘(mì)，对(duì)于探测(cè)的结果，我(wǒ)们只能(néng)拭目以(yǐ)待了。费米实(shí)验(yàn)室粒子天体物(wù)理中(zhōng)心的科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯(sī)特芬研究发现(xiàn)，如果(guǒ)暗物(wù)质(zhì)存在(zài)，它(tā)们(men)极有可能(néng)拥有另一种神秘的效应，这种(zhǒng)暗(àn)物质效(xiào)应(yīng)，会(huì)支持宇宙当(dāng)中生命(mìng)的诞生，或(huò)者说是生命(mìng)进(jìn)化的一(yī)个重要因素。

如果(guǒ)这一(yī)理论(lùn)得到进一步的证实，那么遍布(bù)宇宙当中的暗(àn)物质会(huì)不(bù)会(huì)意味着人类并不孤单呢？或许在(zài)宇宙当(dāng)中某(mǒu)个角落的行星上，暗(àn)物质正(zhèng)在(zài)通(tōng)过这样(yàng)的效应(yīng)创造生命。当然，这些推论的大前提是要先找(zhǎo)到(dào)暗物质存在的实际证(zhèng)据。那么小(xiǎo)伙伴们，你们(men)觉(jué)得暗物质到底存(cún)不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞(zàn)，你的支持是我更新的(de)动力！

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