宇宙是“人为制造”的？为何会存(cún)在科学无法解释的“暗(àn)物质”？暗物质又(yòu)究(jiū)竟是(shì)什么？人类为了寻找(zhǎo)暗物质存(cún)在的证据，科学(xué)家(jiā)们在过去的(de)几(jǐ)十年(nián)当(dāng)中进行了超过50次的长(zhǎng)期实验，但是(shì)却没(méi)有发(fā)现任何的有效证据。除了一个地(dì)方，在(zài)1687年出版的自然(rán)哲学(xué)数(shù)学原(yuán)理一(yī)书中(zhōng)，埃(āi)萨克牛顿(dùn)发表(biǎo)了万有(yǒu)引力(lì)定律(lǜ)，它(tā)揭示了宇宙中天体运动(dòng)的规律。往后的几百年来，当天文学家(jiā)们发现某些天体运行轨(guǐ)道(dào)出现异常，不符(fú)合万有(yǒu)引力(lì)定律的时(shí)候(hòu)，他们就(jiù)会知道，周(zhōu)围一定有(yǒu)未知的天体(tǐ)通(tōng)过引力在摄动它的轨道(dào)。比如在1846年，奥(ào)本勒维耶就通(tōng)过天王星运(yùn)行轨(guǐ)道(dào)的(de)异常(cháng)，推算(suàn)并且发现(xiàn)了海王星的(de)存在。另外，哈雷彗星、冥(míng)王星的发现都是应用万有引力(lì)定律所取(qǔ)得重大天文成(chéng)就的例(lì)子。但是(shì)这(zhè)些发现都(dōu)是在恒(héng)星(xīng)系统的(de)尺(chǐ)度当中，可(kě)当我(wǒ)们上升到星系或者(zhě)是星团(tuán)的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗里茨兹威基(jī)正在研(yán)究和测量后发(fā)星系团的质量。这是(shì)一(yī)个(gè)由数千个星系所组(zǔ)成的(de)巨大星(xīng)系团(tuán)，这些星(xīng)系被引(yǐn)力束(shù)缚在一起。测量星(xīng)系团的质量一(yī)般会使用到(dào)两种方(fāng)法，当两种方法结果(guǒ)一致，就(jiù)可以确定其质量的范围。

第一种是获(huò)得其"光(guāng)度学(xué)的(de)质量"，需要(yào)的数据是测(cè)量各个星系(xì)的光(guāng)度。

第二(èr)种是(shì)动(dòng)力学质量的计算，是(shì)利用光谱红移测量星系(xì)团中的各个星系(xì)相对于星系(xì)团的运动速度。当测量(liàng)结(jié)果(guǒ)出(chū)来之后，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力学质(zhì)量”竟然是“光(guāng)度学质量”的400倍。这意味着，后发座星(xīng)系团有(yǒu)99%的质量消失了，或者说这99%的(de)质量(liàng)并(bìng)不(bù)以可(kě)见光的形式所存在，我(wǒ)们无法看(kàn)到。最诡异的是，在测量(liàng)速度的(de)过程中，兹威基发现(xiàn)星系团(tuán)中很多(duō)星(xīng)系的(de)速度比理论上要(yào)快(kuài)得多，按(àn)照牛顿的运(yùn)动学定律，仅靠这(zhè)些可见星(xīng)系的(de)质量所产生的(de)引力是无法(fǎ)将(jiāng)它们束(shù)缚在星系团内的，它们早就应该(gāi)被抛出星系团之外了，除非有一种神秘的力量在起作用，这种力(lì)量来源于某种隐形的(de)物质。

据(jù)此，兹(zī)维基(jī)提出了(le)这样部分不可见的(de)暗质，它不发散光、吸光(guāng)、反射光(guāng)，但是(shì)它们却占据着(zhe)宇宙中(zhōng)绝大部分的质量(liàng)。只是当(dāng)时的(de)人(rén)们对这样的一(yī)种说法不屑一顾。

直到(dào)40年(nián)之后(hòu)，“暗物(wù)质(zhì)”这个词才再一(yī)次出现。天(tiān)文学家维拉(lā)鲁宾和肯特(tè)福特在观测仙女座(zuò)星系中(zhōng)的恒(héng)星运动。理论上来说(shuō)，距离(lí)中心越远的恒星在其轨道上的运(yùn)行速(sù)度就会(huì)越慢。但是他们(men)观测的结果却让(ràng)人感到不可思议。

随(suí)着与中(zhōng)心距离(lí)的增加，恒星(xīng)的旋转(zhuǎn)速度几(jǐ)乎保持不变。可是根(gēn)据(jù)牛顿的(de)万(wàn)有(yǒu)引力定律，在星系当中如果没有(yǒu)足够(gòu)大的质量来(lái)吸引(yǐn)它们，这(zhè)些(xiē)外围的恒星早(zǎo)就被甩(shuǎi)到宇宙(zhòu)当(dāng)中了。基于这种现象，科学家(jiā)们会使用一种相对标准的方(fāng)法来解(jiě)释(shì)暗物(wù)质的存(cún)在(zài)，这种(zhǒng)方(fāng)法就是测量星(xīng)系当中气体在X轴上距离星系中心的(de)距离，以及在Y轴上气体的(de)旋转(zhuǎn)速度。如果出现异常的结(jié)果，就认(rèn)为是由(yóu)暗物质(zhì)的力量进入其中。

于是科学家(jiā)们通过射电望远(yuǎn)镜测(cè)量了距离星系中心更远距离的氢元素(sù)，发现它(tā)们(men)的旋转速(sù)度并不符(fú)合(hé)牛顿的力学定律(lǜ)。我(wǒ)们的太阳(yáng)系(xì)也(yě)不例(lì)外，太(tài)阳系位于(yú)银河系(xì)的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万(wàn)光年，根据(jù)万有引(yǐn)力定律进行计算(suàn)，太阳系的运行速度(dù)应该是160千米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒的速(sù)度(dù)围(wéi)绕银(yín)河系旋转，这(zhè)个实际速度远远大于(yú)理论速度(dù)，那么产生以上这种(zhǒng)向心加速(sù)度的原因很可(kě)能就是存在着一种(zhǒng)我们看不到(dào)的物质，是这些暗(àn)物质(zhì)的引力效(xiào)应将星系聚(jù)集(jí)在了(le)一起(qǐ)。

也是从这时(shí)开始，越来越(yuè)多的(de)研究(jiū)人(rén)员(yuán)开始相信暗物质的存在(zài)。科学家根据星系外(wài)恒星轨道的速度(dù)，估算在(zài)星(xīng)系当中暗物质(zhì)的质量(liàng)占整个(gè)星系质量的85%。但是，暗(àn)物质并不是唯一可以解释这个现象(xiàng)的原因(yīn)。在(zài)一项新的研究当中，科学家们(men)发现，几乎没有引力效应(yīng)的(de)遥远恒(héng)星之间，也会出现速度(dù)上(shàng)的微小差(chà)异。另外，天文学(xué)家还发现(xiàn)了一个(gè)反常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星(xīng)系距(jù)离(lí)地球大约2.5亿光年，大小和银河(hé)系不多，但是星系当(dāng)中存在的恒星数量(liàng)却(què)只有银河系的千分之一。

所(suǒ)以在(zài)理论上，该星系必须存(cún)在暗物质(zhì)，否则就会分崩离析。但是科学家(jiā)们使用最先(xiān)进(jìn)的望远(yuǎn)镜对其进行(xíng)了40个小时的详细测量(liàng)之(zhī)后(hòu)，发现(xiàn)星系中的恒(héng)星(xīng)运动是可以用正常的物质(zhì)和力学定律来解释的(de)。那么又有(yǒu)人(rén)提出(chū)，也许该星系的暗(àn)物质，已经被附近的另一(yī)个大星系剥离(lí)了。奇怪的是，它的附(fù)近没有任(rèn)何(hé)星系存在。造(zào)成这(zhè)些(xiē)现象(xiàng)的除了暗物(wù)质(zhì)的(de)假说之外，另一(yī)种(zhǒng)可能(néng)就是人类对引力的理解还不够(gòu)全面，引力很可能(néng)在不同尺度空间中的工作方(fāng)式是不同(tóng)的，这意味着在行星系尺度中的天体(tǐ)会沿(yán)着它(tā)们的轨道(dào)，按(àn)照我们所理解的方式运动。但是(shì)上升到(dào)星系和星团的尺(chǐ)度，引力之(zhī)间的相互作用则是不(bù)同(tóng)的(de)方式。对于在星系(xì)团之间的相互作用，科学家(jiā)还引入(rù)了(le)外部场效(xiào)应(yīng)的概念，指的是在数百(bǎi)万光年的规模上，巨大的质量之间会产生对(duì)彼此特殊的效果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立(lì)，这(zhè)意味着我们需要对(duì)现在的物理定律进行修正，这(zhè)些发(fā)现也让很多人认为暗物质假说理论就此终结。但是在(zài)宇宙(zhòu)当中还有关于暗物质存在(zài)的其他的理论(lùn)证据，这些理论(lùn)证据(jù)是(shì)蒙(méng)德理论所(suǒ)没法解释的“引(yǐn)力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光(guāng)年的子弹星系团(tuán)，由两个碰撞的星(xīng)系团所组成(chéng)，类似(shì)这(zhè)样的(de)星(xīng)团(tuán)，它们大部分的普通质(zhì)量都在星系的气(qì)体当中。当星(xīng)团(tuán)以1000万(wàn)公(gōng)里/小时发生碰撞的时候，星际(jì)气体的(de)相(xiāng)互作用就(jiù)会导致温度的(de)急剧升(shēng)高，速度大幅降低。所以在理论上(shàng)，在碰(pèng)撞之后，子弹星系团大部分的质量将位于所有(yǒu)这(zhè)些(xiē)气体所在(zài)的中间区(qū)域。那么我们通(tōng)过什么来(lái)验证它的质量区(qū)域到(dào)底是不是集中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空(kōng)望远镜传回了(le)宇宙当(dāng)中第一张全彩(cǎi)的高清照片，在照片中(zhōng)我们可以明(míng)显地看到很(hěn)多星系似乎被拉伸产生了(le)巨大的形变。其实这些星系本身并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望(wàng)远镜出了什(shén)么问题(tí)，而是这样极纤纤玉手什么意思打一生肖，纤纤玉手什么意思解一生肖(jí)遥(yáo)远的天(tiān)体和我们地(dì)球上的观测者之间。被一(yī)个质量(liàng)超级(jí)巨(jù)大的天体遮挡，这个超大质量的东(dōng)西的引力，会(huì)使身后(hòu)更遥远星系的(de)光(guāng)都发生了扭(niǔ)曲。这个现象就是引力透镜(jìng)效应(yīng)。这个巨大的天(tiān)体(tǐ)可能是超(chāo)大质量的黑(hēi)洞或者是暗物(wù)质。

所以当人们对子(zi)弹星(xīng)系团(tuán)观测的时候，发现(xiàn)它(tā)的(de)大质量区(qū)域并不是在(zài)中(zhōng)间(jiān)，而是在(zài)两侧。所以最(zuì)好的解释方法就(jiù)是当星团发生(shēng)全部的(de)碰撞时，可被观测到的质(zhì)量(liàng)气(qì)体(tǐ)被(bèi)卡在了中(zhōng)间，暗(àn)物质则直(zhí)接(jiē)通(tōng)过了这(zhè)个区域(yù)，并在两(liǎng)边形成了引力透镜(jìng)。对子弹星系团的引力透镜研究也(yě)被认为是暗物质(zhì)存在的迄今为止(zhǐ)最好的理论证据。

除此(cǐ)之外，还(hái)有来自宇(yǔ)宙当中最古老(lǎo)的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终于可以畅通无阻地穿越(yuè)在宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。经过了130多(duō)亿年之后，这些光在宇宙空间背(bèi)景(jǐng)上留下了(le)各相同性的微波辐射。其中红色的(de)部(bù)分(fēn)表示温度(dù)较高的区域，蓝(lán)色则表示相对较(jiào)冷的区(qū)域，但实际上它们之间(jiān)的温差只有万分之一。

科学家们通过对前景(jǐng)背景分(fēn)离后的二值图(tú)像进行(xíng)连通域提取和(hé)标记之后(hòu)发现(xiàn)，如果宇宙当中(zhōng)没有(yǒu)暗(àn)物质，图形看起来(lái)不应该是这样的，而(ér)随(suí)着暗(àn)物质的(de)增加，一些峰值的幅(fú)度会减小(xiǎo)，才变得看起来“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙微波背景辐射的测量(liàng)值，我(wǒ)们需要的暗物质大约是普通物质的5倍。这个数字与解(jiě)释星系当中(zhōng)恒(héng)星运动(dòng)所需要的暗物质(zhì)比例是一致的。这就意味(wèi)着。

用(yòng)了一个简单的理(lǐ)论框架，就很好(hǎo)地解(jiě)释(shì)了很多(duō)不同(tóng)的观测结果(guǒ)。而(ér)暗物质(zhì)的本质就(jiù)是宇(yǔ)宙当中存在着某种(zhǒng)类型的粒子，它们不参与(yǔ)任何(hé)其(qí)他的电磁作用，只通过引力来相互作用。所以如果(guǒ)能(néng)够找(zhǎo)到这种粒子的存在，就(jiù)相当于(yú)找(zhǎo)到(dào)了(le)暗物质存在的(de)实际证据。这(zhè)种粒子到底是(shì)什么？科学家们已(yǐ)经提出了数十种的假想目(mù)标，而要寻找这些不同的目标粒子所需要的(de)实验(yàn)方式也不(bù)相(xiāng)同(tóng)。在过去的几(jǐ)十(shí)年当中，人类(lèi)为了寻找这些看不见、摸不到(dào)，几乎不会与常(cháng)规物质(zhì)相(xiāng)互作用的“暗物质(zhì)”，科学(xué)家们已经进行了超过50次(cì)的实验(yàn)，却没有任何实质性的发(fā)现，除(chú)了一个地方，意大利的格(gé)兰(lán)萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地(dì)下矿井(jǐng)当(dāng)中(zhōng)，藏着地球上最大的地学实验室，这(zhè)个(gè)实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层(céng)楼高的探(tàn)测(cè)器，一直致力于寻找暗物质粒(lì)子的周期性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这(zhè)里的科学(xué)家声称观(guān)测(cè)到了某种信(xìn)号(hào)。经过了20多年的(de)数据收集，人们发现了一个有趣(qù)的(de)事情(qíng)。探测率会在(zài)每年的(de)6月份(fèn)达(dá)到峰值，然后(hòu)在11月降到最低，而(ér)且(qiě)在20年当中(zhōng)每年(nián)都是一样。一些科学(xué)家认为这可能是人类发现(xiàn)暗(àn)物质的第一个直(zhí)接证据。

但(dàn)是为什(shén)么暗物质会产生周期(qī)性(xìng)的(de)年度信号呢？刚才我们讲了太阳系正(zhèng)在以220公(gōng)里/秒的速度围(wéi)绕着(zhe)银(yín)河系进行移动(dòng)，那么(me)如果暗物质存在宇宙(zhòu)当中，这(zhè)意味着(zhe)我们(men)也(yě)在以这样(yàng)的(de)速度在穿越着暗物质(zhì)流，这个过程中(zhōng)会(huì)产生相(xiāng)应的振荡，同时地球又(yòu)以30公(gōng)里/秒的速度围绕太阳(yáng)进(jìn)行(xíng)旋转。所以有半年(nián)的时间，地(dì)球围绕(rào)太阳的(de)方(fāng)向与太阳环绕银(yín)河系的(de)方向(xiàng)是(shì)一致的(de)，而另外半年则与之相反。

而(ér)在6月(yuè)份的时候(hòu)，地球与太阳的方向(xiàng)正(zhèng)好达到完全一(yī)致，这是理论(lùn)上地(dì)球(qiú)穿(chuān)越暗物质(zhì)流最快的时段(duàn)。而在11月(yuè)份，又(yòu)恰好达到了最慢值。尽管在(zài)实际(jì)的(de)情况中，太阳系相对(duì)银河系的平(píng)面呈现了(le)60度的倾(qīng)斜，但是这并不(bù)影响这个理论的有效性。

因此(cǐ)科(kē)学家认为这可(kě)以(yǐ)用来解释，研究(jiū)人员们所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号的差(chà)异(yì)也可能是温度、湿度、土壤(rǎng)中(zhōng)的水(shuǐ)分、高山上(shàng)的积雪，甚至连意大利(lì)游客的数量也符合这个(gè)周期的(de)规律。

所以(yǐ)，科学(xué)家们(men)又在南半球(qiú)建立了一个几(jǐ)乎相同的实验室(shì)，这里的季节与之(zhī)前的实验室正好相(xiāng)反，而在这(zhè)里，地球穿过暗物质流的运动(dòng)特征和第(dì)一(yī)个(gè)实验室是(shì)一样的。

因此，如(rú)果在(zài)这里可以得到相(xiāng)同的信号，就可以成(chéng)为(wèi)暗物质所(suǒ)存(cún)在的非(fēi)常有力的证据了。但是(shì)由于这个(gè)实验室刚刚(gāng)建成不久，所以截(jié)至目(mù)前(qián)还无法提供相应的数(shù)据支(zhī)持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射一台新的望远(yuǎn)镜，这(zhè)台(tái)太(tài)空望远镜叫做“南希格雷斯罗(luó)曼”，它(tā)的主镜大(dà)小跟哈勃望远镜相同，但(dàn)它的宽(kuān)视场仪器提(tí)供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空(kōng)望(wàng)远镜其中一(yī)个关键的用途就是探索(suǒ)暗物质背后的奥秘，对于探测的(de)结果，我们只能拭(shì)目以(yǐ)待了。费米实验室粒子天体物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特(tè)芬(fēn)研究发现，如(rú)果暗物(wù)质存在，它们极(jí)有可能拥(yōng)有另一种神秘的效应(yīng)，这种暗物质(zhì)效(xiào)应，会支持(chí)宇宙当中生命的诞生(shēng)，或者说是生命(mìng)进(jìn)化的一个(gè)重(zhòng)要因(yīn)素。

如果这(zhè)一理论得到(dào)进一步的证实，那么(me)遍布宇宙当中(zhōng)的暗物(wù)质(zhì)会不(bù)会意味着人类并不孤单呢？或(huò)许在宇(yǔ)宙当(dāng)中某个(gè)角(jiǎo)落的行星上，暗物质(zhì)正在通过这(zhè)样的效应创(chuàng)造生(shēng)命。当然，这些推论的大前提纤纤玉手什么意思打一生肖，纤纤玉手什么意思解一生肖是要先找到暗物质存(cún)在的实际(jì)证据。那(nà)么小(xiǎo)伙(huǒ)伴们，你(nǐ)们觉得暗物质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更(gèng)新的动力！

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