宇(yǔ)宙(zhòu)是“人为制(zhì)造”的？为何会(huì)存(cún)在科(kē)学无法解释(shì)的“暗物(wù)质(zhì)”？暗物(wù)质又究(jiū)竟是什么？人类(lèi)为了寻找暗物质(zhì)存在的证据，科学家们在过去的几十年当(dāng)中进行了超过(guò)50次的长期实验，但是(shì)却没有发现任何(hé)的有(yǒu)效证据(jù)。除(chú)了一(yī)个地方，在1687年出版(bǎn)的自然哲学数学原理一书中，埃(āi)萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭示了宇(yǔ)宙中(zhōng)天体运动的规律。往后的几(jǐ)百年(nián)来，当天文学家们发现某些(xiē)天体运行轨道出现异常，不符合万有(yǒu)引力定律的时候，他们(men)就会知道，周围一定有未知(zhī)的天体通过引力在摄动它的(de)轨道。比如在1846年(nián)，奥本勒维(wéi)耶就通过天王星(xīng)运(yùn)行(xíng)轨道的异常，推算并且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发现(xiàn)都是应用万有引力定律所取得重大天文(wén)成就的例子。但是这些发现都是在恒星(xīng)系统的(de)尺度当中，可当我(wǒ)们上升到(dào)星系或(huò)者是星团的尺(chǐ)度(dù)，事情就开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理学家(jiā)弗里茨(cí)兹(zī)威基正在研究(jiū)和测量后发星系(xì)团(tuán)的质量。这是(shì)一个由数千(qiān)个(gè)星系所组(zǔ)成的巨大星(xīng)系团(tuán)，这些星(xīng)系被引力束(shù)缚在一(yī)起(qǐ)。测量星系(xì)团的质量(liàng)一般会使用到(dào)两种方法，当两种方法(fǎ)结(jié)果一(冯石原型人物是谁 冯石陆光达原型yī)致(zhì)，就(jiù)可以确定其质量的范(fàn)围(wéi)。

第一(yī)种是获得其"光度学(xué)的(de)质(zhì)量"，需要的数据是测量各个(gè)星(xīng)系的光度。

第二种(zhǒng)是(shì)动力学质量的计算，是利用光(guāng)谱红移测(cè)量星系团中的各个星系相对于星系团的运动速度。当测(cè)量结果出来之后(hòu)，兹(zī)威基彻底懵了，“动力学质量(liàng)”竟然是(shì)“光度学质量”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星(xīng)系团有99%的质量(liàng)消失了，或者说这(zhè)99%的质(zhì)量并不以可见光的形式所存(cún)在，我们无法看到。最诡异的(de)是，在测量速度(dù)的过程中，兹(zī)威基(jī)发现星系(xì)团中很多星系的速(sù)度(dù)比理论上要快得多，按照牛顿的运(yùn)动学定律，仅靠(kào)这些可见星系的质量所产生(shēng)的引力是无法将它们束缚在星系团内的，它们早就(jiù)应该被(bèi)抛出星系(xì)团之外了，除(chú)非(fēi)有(yǒu)一(yī)种神秘的力量在(zài)起(qǐ)作用(yòng)，这种力(lì)量来源于某种隐形的物(wù)质。

据(jù)此(cǐ)，兹维基提出了这(zhè)样部分不可见的暗质，它不发散(sàn)光(guāng)、吸光、反射光，但是它们却占据着(zhe)宇(yǔ)宙(zhòu)中绝大部(bù)分的质量。只是(shì)当(dāng)时的人们对这样的一种(zhǒng)说法不(bù)屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物质”这(zhè)个(gè)词才再一次出(chū)现。天文(wén)学家维拉鲁宾和(hé)肯特福特在观测仙(xiān)女(nǚ)座星系中的恒星运动。理论(lùn)上(shàng)来说，距离中心越远的恒星(xīng)在其轨道上(shàng)的运行(xíng)速度就会越慢。但是(shì)他们观测(cè)的结(jié)果却(què)让人感到不可思议(yì)。

随着与中心距离的(de)增加，恒星的旋转速度几乎(hū)保持不(bù)变。可是根据牛顿的万有引力定律，在星系当中(zhōng)如果没有(yǒu)足(zú)够大的质量(liàng)来吸引它们，这些外(wài)围的恒星早就(jiù)被甩到宇宙当中了。基于这种现(xiàn)象，科学(xué)家们会使用一种相对标准的方(fāng)法来(lái)解(jiě)释暗物(wù)质的存(cún)在，这(zhè)种方法就是(shì)测量星系当中气体(tǐ)在X轴上(shàng)距离星系中心(xīn)的距离，以及在(zài)Y轴上气体(tǐ)的旋转速度。如果出现(xiàn)异常的结果，就认为是由暗物(wù)质(zhì)的力量进入其中。

于是(shì)科学家们通过射电望远(yuǎn)镜测量(liàng)了距(jù)离星(xīng)系中心更(gèng)远距离的氢(qīng)元素(sù)，发现它们的旋转速度并不符(fú)合牛顿的力学定律。我们的太阳系也不(bù)例外，太(tài)阳(yáng)系(xì)位于银河系的第三(sān)悬臂(bì)之上(shàng)，距离银河系中心2.6万光(guāng)年，根据万有(yǒu)引力定(dìng)律(lǜ)进(jìn)行计算，太(tài)阳系的(de)运行速度应(yīng)该(gāi)是160千米/秒(miǎo)，但(dàn)实际上，太阳系正在(zài)以220千(qiān)米/秒(miǎo)的(de)速(sù)度(dù)围绕(rào)银河(hé)系旋转(zhuǎn)，这个(gè)实际(jì)速(sù)度远远大于理论(lùn)速度，那么产(chǎn)生以上这种向心加速度的原因很(hěn)可能就是存在着一种(zhǒng)我们看不到的物质，是这(zhè)些暗物质的引(yǐn)力效应将星系(xì)聚集在了一起。

也是从这时开始，越来(lái)越多(duō)的研究(jiū)人员开始(shǐ)相信暗物质的存在。科学家根据星系外恒星轨道的速度，估算(suàn)在星系当中暗物质的质量(liàng)占整(zhěng)个(gè)星(xīng)系质量的85%。但(dàn)是，暗物(wù)质并不(bù)是唯(wéi)一(yī)可(kě)以解释这个现(xiàn)象(xiàng)的原因。在一(yī)项新(xīn)的研究当中，科学家们发现，几乎(hū)没有(yǒu)引力效应的遥远(yuǎn)恒星之间，也会出现速度上的微小(xiǎo)差异。另(lìng)外，天文学家还发(fā)现了(le)一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地球大约2.5亿(yì)光年，大小和银河系不(bù)多，但是星系(xì)当中存在的恒星数量却只(zhǐ)有银河系的千分之一。

所以在(zài)理论上(shàng)，该星(xīng)系(xì)必须存在暗(àn)物(wù)质，否则(zé)就会(huì)分崩(bēng)离(lí)析(xī)。但是科学家们使用最(zuì)先(xiān)进的望远镜对其进行(xíng)了40个小时的详细测量之后，发现星系中的恒星运动是(shì)可以用正常的物(wù)质和力学(xué)定律来解释的。那么又有人提出，也许该星(xīng)系(xì)的暗(àn)物(wù)质，已经(jīng)被附(fù)近(jìn)的另一个大星系剥离了(le)。奇怪的是，它的附(fù)近(jìn)没有任(rèn)何星系存在(zài)。造成这些现象的除了(le)暗物(wù)质的(de)假说之外(wài)，另(lìng)一(yī)种可能(néng)就是人类(lèi)对引力的理解(jiě)还不够全面，引力很可能在不同(tóng)尺度空间中的工作方式是不同的(de)，这意味着在行星系尺度中(zhōng)的天体会沿着(zhe)它们的轨道(dào)，按照我们所(suǒ)理解的方式运动。但是上升到(dào)星系和(hé)星团的(de)尺度，引力之间的相(xiāng)互作用则是不同的方式。对于在星系(xì)团之间的相(xiāng)互(hù)作用，科学家还引入(rù)了外部场效应的(de)概(gài)念，指(zhǐ)的是在数百万光年的(de)规(guī)模(mó)上(shàng)，巨大的(de)质(zhì)量之间(jiān)会产(chǎn)生对彼此特殊的效果，这个(gè)理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这意味着(zhe)我(wǒ)们需要对现在的物(wù)理定律(lǜ)进行修(xiū)正，这些(xiē)发现也让(ràng)很多人认为暗物质假说理论就此终结。但是在(zài)宇宙当中还有(yǒu)关于暗(àn)物质存在的其他(tā)的理论证(zhèng)据(jù)，这些理论证(zhèng)据(jù)是蒙德(dé)理论所没法解释的“引力(lì)透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光(guāng)年的子弹星系(xì)团，由(yóu)两个碰撞的星系团所组成，类(lèi)似这(zhè)样的星团，它们大部分(fēn)的普(pǔ)通(tōng)质量都在星系的(de)气体当中。当(dāng)星团(tuán)以1000万公里/小时(shí)发生碰撞的时候(hòu)，星际气体的相互作(zuò)用就会导(dǎo)致温度的(de)急剧升(shēng)高，速度大幅(fú)降(jiàng)低。所以在理论上，在碰撞之后，子(zi)弹星系团大部(bù)分(fēn)的质量将位于所有这些(xiē)气(qì)体所在的中间(jiān)区域(yù)。那么我们通过什么来(lái)验(yàn)证它的质(zhì)量区域到(dào)底是(shì)不(bù)是(shì)集(jí)中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太(tài)空望(wàng)远镜(jìng)传回了(le)宇宙当中第一张全彩的高(gāo)清照片，在照片中(zhōng)我们可以(yǐ)明显(xiǎn)地看到很多星(xīng)系似乎被拉伸产生(shēng)了巨大(dà)的形变。其实这(zhè)些星系本身(shēn)并不是(shì)真的被(bèi)扭曲了，也不(bù)是韦伯望(wàng)远镜出了什(shén)么问题，而是(shì)这样(yàng)极(jí)遥(yáo)远(yuǎn)的天体和(hé)我们地(dì)球上的(de)观(guān)测(cè)者之间。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这个超(chāo)大质量(liàng)的(de)东西的引力，会使身后(hòu)更遥远(yuǎn)星系(xì)的(de)光都(dōu)发生(shēng)了扭曲。这(zhè)个现(x冯石原型人物是谁 冯石陆光达原型iàn)象(xiàng)就是引力透镜效(xiào)应。这个巨大(dà)的天体可能(néng)是超大质量(liàng)的黑洞或者是暗物质。

所以当人们对(duì)子弹星(xīng)系团观测的时候，发现它的大质量区(qū)域并不是在中间，而是在两(liǎng)侧(cè)。所(suǒ)以(yǐ)最好的解(jiě)释方法就是当星团发生全部的(de)碰撞(zhuàng)时，可被观测到的质量气体被卡在了中间，暗物质(zhì)则(zé)直接通过了这(zhè)个区(qū)域，并在两边形成了引力透镜。对子弹星系(xì)团的引力(lì)透镜研究(jiū)也(yě)被认为(wèi)是暗物质存在的迄今为止(zhǐ)最好的理论证(zhèng)据。

除此之外(wài)，还有来自宇宙当中最古老的光(guāng)。从(cóng)宇(yǔ)宙大爆炸(zhà)开始，38万(wàn)年之后，可见光终于可以(yǐ)畅通无阻(zǔ)地穿(chuān)越(yuè)在宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)了。经(jīng)过了130多亿年之(zhī)后，这些(xiē)光(guāng)在(zài)宇(yǔ)宙空间背景上留(liú)下了各相同性的微(wēi)波辐射。其中红色的(de)部分表示(shì)温(wēn)度较高的(de)区域(yù)，蓝色则表示相(xiāng)对较冷(lěng)的区域(yù)，但实际上(shàng)它(tā)们之间的温差只(zhǐ)有万分之(zhī)一。

科(kē)学(xué)家们(men)通过对前景背(bèi)景分离后(hòu)的(de)二值(zhí)图像(xiàng)进行连(lián)通域(yù)提(tí)取(qǔ)和标记之(zhī)后发现，如果宇宙(zhòu)当中没有(yǒu)暗物质，图形看起来不应(yīng)该是这(zhè)样的，而(ér)随(suí)着暗物(wù)质的增加，一些峰值的幅度会减小(xiǎo)，才变得看起来“和谐(xié)”。为了(le)匹配宇(yǔ)宙微波背(bèi)景辐射(shè)的测量值，我(wǒ)们(men)需要的暗物质(zhì)大约(yuē)是普通物质的5倍。这个数(shù)字与(yǔ)解(jiě)释星系当中恒(héng)星运(yùn)动所需要的暗物质比(bǐ)例是(shì)一致的(de)。这就意味着。

用了一个简单的理论框架，就很好地解释了(le)很多不同的观(guān)测结果。而(ér)暗物质的本质就是宇宙当中(zhōng)存在着某种类型的粒子，它们不参与任何其他的电磁作用，只通(tōng)过引力来(lái)相互作用(yòng)。所以如(rú)果(guǒ)能够找到这种粒子的存在，就相当于找到(dào)了暗物质(zhì)存在(zài)的实际证据。这种粒子到底是什么？科学家们(men)已经(jīng)提出了数十种的假想目标，而要寻(xún)找这些不(bù)同的目标粒子所需要的实验(yàn)方式也(yě)不相(xiāng)同。在过(guò)去的几(jǐ)十年当(dāng)中，人类为了寻找这些(xiē)看不见(jiàn)、摸不到，几乎(hū)不会与常(cháng)规物质相互作用的“暗物质”，科学家们已(yǐ)经进行了超过50次的(de)实验，却没(méi)有任何(hé)实质性(xìng)的发现，除了一个地方(fāng)，意大(dà)利的(de)格兰萨索山，隶(lì)属于阿尔(ěr)卑(bēi)斯山脉(mài)。

在山下1400米处的地(dì)下矿井当中，藏着地球上最大的地(dì)学实验室(shì)，这个实验(yàn)室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一(yī)个三层楼高(gāo)的探测器，一直致力(lì)于寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年(nián)以(yǐ)来，这里的科学家声称(chēng)观测(cè)到了某种信号。经过了20多年的数据(jù)收集，人们发现了一个有趣的事情。探测(cè)率会在每年的6月份达到(dào)峰值，然后在11月降到(dào)最(zuì)低，而(ér)且在(zài)20年当中每年都是(shì)一样。一(yī)些科学家认为这可能(néng)是人类发现暗物质的(de)第(dì)一个直接证据。

但(dàn)是为(wèi)什么暗(àn)物质会产生(shēng)周期性(xìng)的年(nián)度(dù)信号呢(ne)？刚才我们讲了太(tài)阳(yáng)系正在以220公里/秒的速(sù)度围绕着银河系(xì)进行移动，那么如果暗物(wù)质存(cún)在宇宙当中(zhōng)，这意(yì)味着我们也在以这(zhè)样的速度在穿越着暗物质流(liú)，这个过程中会产生相(xiāng)应的(de)振(zhèn)荡，同时地球又以30公里(lǐ)/秒的速(sù)度围(wéi)绕太阳进行旋转。所以有半年的时(shí)间(jiān)，地球围绕太(tài)阳(yáng)的方向与太阳环(huán)绕(rào)银河(hé)系(xì)的方向(xiàng)是一致的，而(ér)另(lìng)外半年(nián)则与(yǔ)之相反。

而在6月(yuè)份(fèn)的时候，地(dì)球与(yǔ)太阳的(de)方向正好达(dá)到(dào)完全一致(zhì)，这是理论(lùn)上地球穿(chuān)越(yuè)暗物质流最快(kuài)的时段。而(ér)在11月(yuè)份(fèn)，又(yòu)恰好达(dá)到了最慢值。尽(jǐn)管在(zài)实际的情况(kuàng)中，太阳系(xì)相对(duì)银河系的平面(miàn)呈现了60度的倾斜(xié)，但(dàn)是这并不(bù)影响(xiǎng)这(zhè)个理论(lùn)的有(yǒu)效(xiào)性。

因此科(kē)学家(jiā)认为这可以用来解释，研究人员们所观测到的周期性信(xìn)号。当(dāng)然也可能(néng)有(yǒu)其他的(de)情况，造(zào)成这种年(nián)度周期信号的(de)差异也可(kě)能是(shì)温度、湿度、土壤中(zhōng)的(de)水分、高山上的积雪，甚至(zhì)连意大(dà)利游客的数(shù)量也符(fú)合(hé)这个周期的规(guī)律。

所以，科(kē)学家们(men)又在南半球建立了一(yī)个(gè)几(jǐ)乎相同(tóng)的实(shí)验(yàn)室，这里的季节(jié)与之前的实验室(shì)正好(hǎo)相反，而在(zài)这里，地(dì)球(qiú)穿(chuān)过暗物(wù)质流的(de)运动特(tè)征和第一个(gè)实(shí)验室是一(yī)样(yàng)的。

因此，如果在这里可以得到相同的信号，就(jiù)可以成为暗物质所存在的非常有力的(de)证据(jù)了。但是由(yóu)于这(zhè)个实(shí)验室刚刚建成不久，所以截至目前(qián)还无法提(tí)供相(xiāng)应的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜(jìng)，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大(dà)小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提供的视野是(shì)哈(hā)勃红外仪(yí)器的100倍。南希格雷斯罗曼太(tài)空望(wàng)远镜(jìng)其中一个关(guān)键的用途就是探索暗物质背后的奥秘，对(duì)于(yú)探测的结果，我们只(zhǐ)能拭目以待(dài)了。费米实验室粒子天体物理中心(xīn)的科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬研(yán)究(jiū)发现，如果暗物质存在，它们极有(yǒu)可能拥有(yǒu)另(lìng)一种(zhǒng)神秘的(de)效应，这种暗物质效(xiào)应，会支(zhī)持宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)生命的诞生，或者说是(shì)生命进化的一个重要因(yīn)素。

如(rú)果(guǒ)这一理(lǐ)论得到进一步的证实，那么(me)遍布宇宙当中的暗(àn)物质会(huì)不会意(yì)味着(zhe)人类并不(bù)孤单呢？或(huò)许在宇(yǔ)宙当中某个(gè)角落的(de)行星上，暗物(wù)质正在通过这样的(de)效应创造生(shēng)命。当(dāng)然，这些推论的大(dà)前提(tí)是要先找到(dào)暗物质存在的实际(jì)证据。那(nà)么小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的支持是我更(gèng)新的动力！

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