宇宙是(shì)“人为制造”的(de)？为何会(huì)存在科学无法解释(shì)的“暗物质”？暗(àn)物(wù)质又究竟是什么？人类(lèi)为了寻找暗(àn)物质存(cún)在的(de)证(zhèng)据，科学(xué)家们在过去的(de)几十(shí)年当中进行了超过(guò)50次的长(zhǎng)期(qī)实验，但是却没(méi)有发现任(rèn)何的有(yǒu)效证据。除了一(yī)个地方，在1687年出版的自然哲(zhé)学数学原理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿(dùn)发(fā)表了万有引(yǐn)力(lì)定律，它(tā)揭示(shì)了宇宙中天(tiān)体运动的规律。往后的几百(bǎi)年(nián)来，当天文学家(jiā)们发现某些天体运行轨道(dào)出现(xiàn)异常，不符合万有引力(lì)定律的(de)时候，他(tā)们就(jiù)会知道，周围一定有未知的天体通(tōng)过引力在(zài)摄动它的轨(guǐ)道。比如(rú)在(zài)1846年，奥本勒(lēi)维耶就(jiù)通(tōng)过(guò)天王星运行轨道的异常，推算(suàn)并且发现了海王星的(de)存在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发现都是应用万有引力定(dìng)律所取(qǔ)得重大天文成就(jiù)的(de)例子。但是这(zhè)些发现都是在恒(héng)星系统的(de)尺(chǐ)度当中，可当我们上升到星系(xì)或者(zhě)是(shì)星团的尺度，事情(qíng)就开(kāi)始变(biàn)得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家弗里茨(cí)兹威(wēi)基正在研究(jiū)和测量后发星系团(tuán)的质量。这是一个由数(shù)千(qiān)个星系(xì)所组(zǔ)成(chéng)的巨(jù)大星(xīng)系(xì)团，这些(xiē)星系被(bèi)引(yǐn)力束缚在一起。测量星系团的质量一般会使用(yòng)到两(liǎng)种方(fāng)法，当(dāng)两种方法(fǎ)结果一致，就可(kě)以确定其质(zhì)量的范围。

第一(yī)种是(shì)获得(dé)其"光度学的(de)质量(liàng)"，需要的(de)数据是测量各个星系的光度。

第二(èr)种是(shì)动力学质量的计算，是利用(yòng)光谱(pǔ)红移测量星(xīng)系团中的各个星系相对于星系团的运动速度。当测量结果出(chū)来(lái)之后，兹威基彻(chè)底懵了，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座(zuò)星系团(tuán)有99%的质量(liàng)消失(shī)了，或者说这99%的质量(liàng)并不以可见光的形(xíng)式所存在，我们无法看到(dào)。最(zuì)诡异的(de)是，在测(cè)量速度的过程中，兹威(wēi)基(jī)发现星系团中很多星系的速(sù)度比理论上要快得多，按(àn)照牛(niú)顿的运动学定(dìng)律，仅靠(kào)这些(xiē)可见星系的质量所(suǒ)产生(shēng)的引力(lì)是无法将它们束缚在星系团内的，它们早就应该(gāi)被抛出星系团之外(wài)了(le)，除(chú)非(fēi)有一种神秘的力量在起作用，这种力量来源于某种隐形的物质。

据此(cǐ)，兹(zī)维(wéi)基提出了这(zhè)样(yàng)部分不可见的(de)暗质，它不发散光、吸光、反射光(guāng)，但是(shì)它们却(què)占据着(zhe)宇(yǔ)宙中绝(jué)大部分的(de)质量(liàng)。只(zhǐ)是(shì)当时(shí)的(de)人(rén)们对这样的一种(zhǒng)说法不屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词(cí)才(cái)再一(yī)次出现。天文学家维拉鲁(lǔ)宾和肯特(tè)福特在观(guān)测仙女座星系中(zhōng)的恒(héng)星运动。理论(lùn)上来说(shuō)，距离中(zhōng)心越远的恒星在其轨道上的运行(xíng)速度就会越(yuè)慢。但是他们观测的结果却让人感到不可思议(yì)。

随着与中心距离的增加，恒星(xīng)的旋(xuán)转(zhuǎn)速度几(jǐ)乎保持不变。可是根据(jù)牛顿的(de)万(wàn)有引力定律，在星系当中(zhōng)如(rú)果没(méi)有足够大的质量来吸引(yǐn)它们，这些(xiē)外围的(de)恒星(xīng)早(zǎo)就(jiù)被(bèi)甩到宇宙当中了。基(jī)于这种现象，科学家们会使(shǐ)用一(yī)种(zhǒng)相对标准的方法来解(jiě)释暗(àn)物(wù)质的存在(zài)，这种方(fāng)法(fǎ)就是测量星系当中气体在X轴上(shàng)距离星系(xì)中心的距(jù)离，以(yǐ)及在(zài)Y轴上气体的旋转速(sù)度(dù)。如果出现异(yì)常的(de)结(jié)果，就认为(wèi)是由暗物质的力量进入(rù)其(qí)中。

于是(shì)科学(xué)家们通过射电望远镜(jìng)测量(liàng)了距离星系中心更远距离的氢元素，发现(xiàn)它(tā)们(men)的旋转速度(dù)并不符(fú)合牛顿的力学定律。我们的太阳系也(yě)不例外，太(tài)阳系位于(yú)银河系的第三悬臂之上，距离(lí)银河系彩礼可以转账吗，彩礼一般用什么方式给女方中心2.6万光年，根据万有引力(lì)定律(lǜ)进行计算，太阳系的运行速度应该是160千米(mǐ)/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的速度(dù)围绕银(yín)河系(xì)旋转，这个实际速度(dù)远远大(dà)于理论速(sù)度，那么产(chǎn)生以上(shàng)这种向心(xīn)加速度的原因(yīn)很可(kě)能就是存在着一种我们看不(bù)到(dào)的物质，是这(zhè)些暗物质(zhì)的(de)引力效(xiào)应(yīng)将星系聚集在了一起(qǐ)。

也是从这(zhè)时开始，越来越多的(de)研究人员开(kāi)始相(xiāng)信暗物质的(de)存在。科学(xué)家根据星(xīng)系外恒星(xīng)轨道的速度(dù)，估算在星系当(dāng)中暗物质的质(zhì)量(liàng)占(zhàn)整个星系(xì)质量(liàng)的85%。但是，暗物质并不是唯(wéi)一(yī)可以解释(shì)这个现象的原(yuán)因。在一项新(xīn)的研究当(dāng)中，科学家们发(fā)现，几(jǐ)乎没有引力效(xiào)应的遥远恒星(xīng)之间，也会出现(xiàn)速度上的(de)微小差异。另外，天文学家还发现了(le)一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球(qiú)大约2.5亿(yì)光年(nián)，大(dà)小和银河系不多，但是星系(xì)当中(zhōng)存在(zài)的恒星数(shù)量却只有银河系的千分之一。

所(suǒ)以在理论上，该(gāi)星系(xì)必须存在(zài)暗物质(zhì)，否(fǒu)则就会分崩离析。但是科(kē)学家们使用最先进的(de)望远镜对其进行了40个小时的(de)详细测(cè)量之后，发现星系中的恒星运动是可以(yǐ)用正常(cháng)的物(wù)质和力学(xué)定律来解(jiě)释的(de)。那么(me)又有人提出，也许该星系的暗(àn)物质，已经被附近的另一个大星系剥离(lí)了。奇怪的是，它的(de)附近没(méi)有任(rèn)何星系存在。造成(chéng)这些现象的除了(le)暗物质的假说之外，另(lìng)一种可能就是人类对引力的理(lǐ)解还(hái)不够全面(miàn)，引力很可能在不同尺度空间中的工作方式是不同的，这意味着在行星系尺(chǐ)度中的天(tiān)体会沿着它(tā)们的(de)轨道，按(àn)照我们所理解的方式运动(dòng)。但是上升到星系和星团的尺度，引力(lì)之间的相互(hù)作用则是不同(tóng)的方(fāng)式。对于在星系团之间的(de)相互作用，科学家还引入了(le)外部场效应的(de)概(gài)念，指的是(shì)在数(shù)百万光(guāng)年的规模(mó)上(shàng)，巨大(dà)的质量之间会产生对(duì)彼此(cǐ)特殊的效(xiào)果，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我(wǒ)们需要对现(xiàn)在的(de)物理定律进行修正，这些发(fā)现也让(ràng)很(hěn)多人认为暗物质(zhì)假(jiǎ)说理论就此终结。但是(shì)在(zài)宇(yǔ)宙当中还有关(guān)于暗物质存在的其(qí)他的理论证据，这些理论(lùn)证据是蒙德理论所没法解释(shì)的“引力透(tòu)镜”。

径向距(jù)离为37亿光(guāng)年的子弹星系团(tuán)，由两(liǎng)个(gè)碰撞的星系(xì)团所组(zǔ)成，类似这样(yàng)的星团，它们大部(bù)分的普通(tōng)质量都在星(xīng)系(xì)的(de)气体当中(zhōng)。当星团以1000万(wàn)公里/小时发生碰撞的时候，星际气体的(de)相互(hù)作用就会(huì)导致温度的(de)急剧升高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系团大部分(fēn)的质量将位于所有这(zhè)些气体(tǐ)所在的中间区域(yù)。那(nà)么我们通过什么(me)来验证它的(de)质量区域到底是不(bù)是集中在(zài)中间呢(ne)？前不(bù)久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望(wàng)远(yuǎn)镜传回了宇宙(zhòu)当中第一(yī)张(zhāng)全彩的高清照片，在照片中我们可以明显地看到很多(duō)星系似乎被拉(lā)伸(shēn)产生了巨大的形变。其实(shí)这些星系本身并不是(shì)真的被(bèi)扭(niǔ)曲了，也不是韦伯望远镜出了什(shén)么问题(tí)，而是这样(yàng)极遥远(yuǎn)的天体和我们地球上的观测者之(zhī)间。被一个(gè)质量超(chāo)级巨(jù)大的天体遮挡(dǎng)，这个超大质(zhì)量的东西的引力，会(huì)使身后更遥远星系的光都发生了(le)扭曲。这个现(xiàn)象就是引力透镜效应。这个巨(jù)大的天体(tǐ)可能是超(chāo)大质量的(de)黑(hēi)洞或(huò)者是暗物质。

所以当人们对子(zi)弹星系(xì)团观(guān)测的时候，发现(xiàn)它(tā)的大(dà)质量区(qū)域(yù)并(bìng)不(bù)是在中间(jiān)，而是在两侧。所以(yǐ)最好的(de)解(jiě)释方法就是当星(xīng)团发生全部的(de)碰撞时，可被(bèi)观测到(dào)的质量气体被卡(kǎ)在(zài)了中间，暗(àn)物质(zhì)则直接通过(guò)了这个区域，并在两(liǎng)边形成了(le)引(yǐn)力透镜(jìng)。对(duì)子弹(dàn)星系(xì)团(tuán)的引力透镜研究(jiū)也被认为是暗(àn)物质(zhì)存在的迄今(jīn)为止最好的理论证据。

除此之外，还有(yǒu)来(lái)自宇宙(zhòu)当中(zhōng)最古老的(de)光。从宇宙(zhòu)大爆(bào)炸开(kāi)始(shǐ)，38万年之(zhī)后，可见光终于可以(yǐ)畅通无阻地穿越在宇彩礼可以转账吗，彩礼一般用什么方式给女方(yǔ)宙当中(zhōng)了。经过了130多亿年(nián)之后，这些(xiē)光在宇宙空间背景上留下(xià)了(le)各相同性的(de)微波辐射。其中(zhōng)红(hóng)色的(de)部(bù)分表(biǎo)示(shì)温度较高的区域，蓝色则表示(shì)相对较冷的区域，但实际上它(tā)们(men)之间(jiān)的(de)温差只有万分之一。

科学家们(men)通过(guò)对前景背景分离后的二(èr)值图像进(jìn)行连(lián)通域提(tí)取(qǔ)和(hé)标记之后发现，如果宇宙当中没有暗(àn)物质，图形看(kàn)起来不应该是这样的，而随(suí)着暗(àn)物质的(de)增加(jiā)，一些峰值的幅度会(huì)减(jiǎn)小，才(cái)变得看起来“和(hé)谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射(shè)的测量值(zhí)，我们需要的(de)暗物(wù)质大约是(shì)普通物质(zhì)的5倍。这个数字与解释星系当中恒(héng)星运动所(suǒ)需(xū)要的暗物质比例是(shì)一致(zhì)的。这就意味着。

用(yòng)了一个(gè)简单的理论框架(jià)，就很(hěn)好地解释了很(hěn)多不同的观测结果。而暗(àn)物质的本质就(jiù)是(shì)宇宙当中存在着某种类(lèi)型的(de)粒子(zi)，它们(men)不参与任何其他的(de)电磁作用(yòng)，只通(tōng)过引力来相互作(zuò)用。所以如(rú)果能(néng)够找到这种粒子(zi)的(de)存(cún)在，就相当于找到了暗物(wù)质存(cún)在的实际证据。这种粒子到(dào)底是什(shén)么？科学家(jiā)们已经提出了(le)数(shù)十种(zhǒng)的假想目标，而要寻找这些不同(tóng)的目标(biāo)粒(lì)子(zi)所需要的(de)实验方式也(yě)不相同。在过(guò)去(qù)的几十年(nián)当中，人类为了寻找(zhǎo)这(zhè)些看(kàn)不见、摸不到，几乎不会(huì)与常规(guī)物质相互作用(yòng)的(de)“暗物质”，科学家们已经进(jìn)行了超过(guò)50次(cì)的(de)实验，却没有任何实质(zhì)性的发现，除了一个地(dì)方，意大利的格兰萨索山(shān)，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地(dì)下矿井当中，藏(cáng)着地球上最大的地学(xué)实验(yàn)室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高的探测器，一直(zhí)致(zhì)力于寻找暗(àn)物(wù)质(zhì)粒子的(de)周期性震荡。

自(zì)1997年以来，这里的科学家声称(chēng)观测到(dào)了(le)某种信号。经过了20多年的数据收集，人们(men)发(fā)现了一个(gè)有趣的事情。探测率(lǜ)会在(zài)每(měi)年的6月份达到峰(fēng)值，然后在11月降到最低(dī)，而且在20年当中每(měi)年(nián)都是一样。一(yī)些(xiē)科学家认(rèn)为这可能是(shì)人(rén)类发现暗物(wù)质(zhì)的第一个直接证据。

但(dàn)是为什么(me)暗物质会产(chǎn)生周期性的年度信号呢？刚才我们(men)讲(jiǎng)了(le)太阳(yáng)系正(zhèng)在以(yǐ)220公(gōng)里(lǐ)/秒的速度围绕(rào)着银(yín)河系进(jìn)行移动，那么如(rú)果(guǒ)暗物(wù)质存在宇(yǔ)宙当中，这(zhè)意味着我(wǒ)们也在(zài)以这样的速度(dù)在穿越着暗(àn)物(wù)质流，这个(gè)过程(chéng)中(zhōng)会产生(shēng)相应的振荡，同时地球又以(yǐ)30公里/秒的速度围绕太阳进(jìn)行旋转。所以(yǐ)有半年的(de)时间，地球围绕太(tài)阳的方向与太(tài)阳环(huán)绕银(yín)河系的(de)方向是(shì)一(yī)致的，而另外半(bàn)年则(zé)与之相反。

而(ér)在6月份的时(shí)候，地(dì)球与太阳的方(fāng)向正好达到完(wán)全一致，这是理论上地球(qiú)穿越暗物质流最(zuì)快的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢(màn)值(zhí)。尽管(guǎn)在(zài)实(shí)际的情况中(zhōng)，太阳系相对银河系(xì)的平面(miàn)呈现了60度的倾斜，但是(shì)这并不影响这个理论的有效性(xìng)。

因此科学家认(rèn)为这可以(yǐ)用来(lái)解(jiě)释，研(yán)究人员们所(suǒ)观测到的周期性信(xìn)号(hào)。当然也可能有其(qí)他的情况(kuàng)，造成(chéng)这种年度周期信(xìn)号的差(chà)异也(yě)可能是温度、湿度、土壤中的水(shuǐ)分、高山上(shàng)的(de)积雪，甚至连意(yì)大利游(yóu)客的数量也(yě)符合这个周期的(de)规律。

所以，科学(xué)家们又(yòu)在南半(bàn)球建立了一个几乎相同的(de)实验室，这里的季节与之前的实(shí)验(yàn)室正好相反，而在这里(lǐ)，地球穿过暗(àn)物质流的(de)运动特征(zhēng)和(hé)第(dì)一(yī)个(gè)实验室是一样的。

因此，如果在这里可以(yǐ)得(dé)到相同的信号，就可(kě)以(yǐ)成(chéng)为暗(àn)物质(zhì)所存在的非常(cháng)有力的(de)证据(jù)了。但是由于这个实验室刚刚建成不久，所以截至目前还无法(fǎ)提(tí)供相应的(de)数据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台(tái)新的望远(yuǎn)镜(jìng)，这(zhè)台(tái)太(tài)空望远(yuǎn)镜叫做(zuò)“南希格雷(léi)斯罗曼(màn)”，它的主镜大小跟哈(hā)勃望远镜相同，但(dàn)它的宽视场仪器提供的视野是(shì)哈(hā)勃红外(wài)仪器的100倍。南希(xī)格雷斯罗(luó)曼太空望(wàng)远镜其中一个关键(jiàn)的用(yòng)途就是探索暗物质背后的奥秘，对于探测的结(jié)果(guǒ)，我们(men)只能拭目以待了。费米实(shí)验室粒子天体物理中心的科(kē)学家(jiā)丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗物质存在(zài)，它们(men)极(jí)有可(kě)能拥有另(lìng)一种神(shén)秘的效应，这种(zhǒng)暗(àn)物质(zhì)效(xiào)应，会支持(chí)宇宙当中生命(mìng)的诞生，或者(zhě)说是生命进(jìn)化(huà)的一(yī)个重要因素。

如果(guǒ)这一理论得(dé)到(dào)进一步(bù)的证实，那么遍布宇宙当(dāng)中的暗(àn)物质会不会(huì)意味着人类并(bìng)不孤(gū)单呢？或许在(zài)宇(yǔ)宙当中某个角落的行(xíng)星上，暗(àn)物(wù)质正在通过这样的效应创(chuàng)造生命。当然(rán)，这些(xiē)推论(lùn)的大(dà)前提(tí)是要先找到暗物(wù)质存在的实(shí)际证据。那么小伙伴们(men)，你(nǐ)们觉(jué)得暗物质到底存不存在呢？喜欢请点赞(zàn)，你的支(zhī)持是(shì)我(wǒ)更新的动(dòng)力！

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