宇宙是“人为(wèi)制造”的？为何会(huì)存(cún)在科学(xué)无(wú)法(fǎ)解(jiě)释的“暗物质”？暗(àn)物质又究(jiū)竟是什么？人类为了寻找(zhǎo)暗物(wù)质存(cún)在的证据(jù)，科学家们在过去的几十年当中进行了超(chāo)过50次(cì)的长期实验，但是却没有(yǒu)发现(xiàn)任何的有(yǒu)效证据。除了一个地方(fāng)，在1687年(nián)出版(bǎn)的自然哲学(xué)数学(xué)原(yuán)理(lǐ)一书中，埃萨克(kè)牛顿(dùn)发(fā)表(biǎo)了万有(yǒu)引力定律，它揭示了宇宙中天(tiān)体运动的(de)规(guī)律。往后的几百(bǎi)年来，当天文学家们(men)发现(xiàn)某些天体运行轨道(dào)出现异常，不符合万有引(yǐn)力定律的时候(hòu)，他(tā)们就会知道，周围一定(dìng)有未知的天体(tǐ)通过(guò)引(yǐn)力(lì)在摄动它的轨(guǐ)道。比(bǐ)如在1846年，奥(ào)本勒维(wéi)耶就通过天王星运(yùn)行轨道的(de)异常，推算并且发现(xiàn)了海王(wáng)星的存在。另(lìng)外，哈雷彗星(xīng)、冥王星(xīng)的发现(xiàn)都是应用(yòng)万有引力定(dìng)律所取得重大天文成就(jiù)的(de)例子。但(dàn)是这些发(fā)现都是在恒星系统的尺度(dù)当中，可当我们上升到(dào)星系或(huò)者是星(xīng)团(tuán)的尺度(dù)，事(shì)情就开始变(biàn)得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的(de)物理学(xué)家弗里茨兹威基正在研究和测量后(hòu)发星(xīng)系团的(de)质量。这是一个由数千个星系所组成(chéng)的巨大星系团，这些星(xīng)系被引(yǐn)力束缚(fù)在一起。测量(liàng)星系(xì)团的质量一般会使(shǐ)用到两种方法，当两(liǎng)种方法结果一致，就可以确定其(qí)质量的范(fàn)围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需要的数据(jù)是测(cè)量各个星系的(de)光度。

第二(èr)种是动力学质量(liàng)的计算，是利用光谱红移测祈使句例子英语，祈使句例子10个量星系团中的各个星系(xì)相对于(yú)星系团的运动速(sù)度。当(dāng)测量(liàng)结果出来(lái)之后(hòu)，兹威基彻(chè)底(dǐ)懵了，“动力学(xué)质(zhì)量”竟(jìng)然是“光度学质量”的400倍。这意味着(zhe)，后发座星系(xì)团有99%的(de)质量(liàng)消失了，或者说这99%的质(zhì)量并(bìng)不以(yǐ)可见光的形式所存在，我们(men)无法看到。最(zuì)诡异的(de)是，在测量速度(dù)的(de)过程中(zhōng)，兹威基发现星系团(tuán)中(zhōng)很多(duō)星系的速度比(bǐ)理论上要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠(kào)这些可见星系的(de)质量(liàng)所产生的引力是无法将它们束缚在星系团内(nèi)的，它们早就应(yīng)该被抛出星系团(tuán)之外了，除非有一种神秘的(de)力量在(zài)起作(zuò)用，这(zhè)种(zhǒng)力量(liàng)来(lái)源于某种隐(yǐn)形(xíng)的物质。

据此(cǐ)，兹(zī)维(wéi)基提出了(le)这样部分(fēn)不可见的暗质，它不发(fā)散光、吸(xī)光、反射光(guāng)，但是(shì)它们却占据着(zhe)宇宙中绝大部分(fēn)的(de)质量(liàng)。只是(shì)当(dāng)时(shí)的人们对这样的一种说(shuō)法不屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词(cí)才再(zài)一(yī)次出现。天文学(xué)家(jiā)维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座星系(xì)中的恒星运动。理论上(shàng)来说，距离中心越远的恒星在其轨道(dào)上的运(yùn)行速(sù)度就会(huì)越慢。但是他们(men)观测的结果却让人感到不可思议。

随着与中心距离(lí)的增(zēng)加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是根据牛顿(dùn)的万有引力定律，在星系当中(zhōng)如(rú)果没有足够大的(de)质量(liàng)来吸(xī)引它们，这些外围的恒星早就(jiù)被甩到宇宙当中了。基于(yú)这种现(xiàn)象，科学(xué)家们(men)会使用一种相对标准(zhǔn)的方法(fǎ)来(lái)解释暗(àn)物(wù)质(zhì)的存(cún)在(zài)，这种方法就是测量星系当中气(qì)体在X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常的结果，就认为是(shì)由(yóu)暗物质的力量(liàng)进入其(qí)中。

于是科学(xué)家们(men)通过射电望远镜测(cè)量(liàng)了距离(lí)星系中心更远距离(lí)的氢元素(sù)，发(fā)现它们的旋转(zhuǎn)速度并不符合牛顿的力学定律。我们的(de)太阳系也不例外，太阳系位于银河系的(de)第三悬(xuán)臂(bì)之(zhī)上(shàng)，距(jù)离(lí)银(yín)河系(xì)中心2.6万光年，根据万有引力定律进行计算，太阳系(xì)的(de)运行速度应该是(shì)160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕(rào)银河(hé)系旋转，这个(gè)实际(jì)速度远远大于理论速度(dù)，那么产生(shēng)以上这种(zhǒng)向心加(jiā)速度的(de)原因很可能就是存在(zài)着一种我们看不到的(de)物质，是(shì)这些暗物质的引力效应将星系聚集(jí)在了一起。

也是(shì)从这(zhè)时(shí)开始，越来越多的研究人员开始相(xiāng)信(xìn)暗物质的存在(zài)。科学家根(gēn)据星系外恒星(xīng)轨(guǐ)道的速度(dù)，估算在星系当中暗物质的质量占整个星系(xì)质量的85%。但(dàn)是，暗(àn)物质(zhì)并不(bù)是唯一可以解(jiě)释这(zhè)个现(xiàn)象的原因。在(zài)一项新的研究当(dāng)中(zhōng)，科(kē)学家(jiā)们(men)发现，几(jǐ)乎(hū)没有引力效(xiào)应的遥远恒(héng)星之间，也会出(chū)现速度上的微小差异。另外，天文学家还发现了一个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离地球大(dà)约2.5亿光(guāng)年，大小和银(yín)河系不多，但是星系(xì)当(dāng)中(zhōng)存在的恒(héng)星(xīng)数量却只有银河系的千分之一。

所以在理论上，该星系(xì)必(bì)须(xū)存在(zài)暗物质，否则就会分崩离析。但是科学家(jiā)们使用最先(xiān)进的(de)望远(yuǎn)镜(jìng)对(duì)其(qí)进行了40个小时的详细测量之后，发现(xiàn)星(xīng)系中的(de)恒(héng)星运(yùn)动是可以用正常的(de)物质(zhì)和力(lì)学(xué)定律(lǜ)来解释(shì)的。那么又有人(rén)提(tí)出，也许该星系的暗物质，已经(jīng)被附近的另一(yī)个大星系(xì)剥离了。奇怪的是，它的(de)附近没有任何星系(xì)存在。造成这(zhè)些(xiē)现象的除(chú)了暗物(wù)质的假(jiǎ)说之外，另一种(zhǒng)可能就是(shì)人类对引力的理解还不够(gòu)全(quán)面(miàn)，引力(lì)很可能在不同尺度空(kōng)间中的工(gōng)作(zuò)方式是(shì)不同的，这意味着在行星系尺(chǐ)度中的天体会沿着它们的(de)轨(guǐ)道，按照(zhào)我们所理(lǐ)解的方(fāng)式运动(dòng)。但是(shì)上(shàng)升到星(xīng)系和星团(tuán)的尺(chǐ)度，引力之间的相(xiāng)互作用则是不同的方式。对于在星系团之间的相互作用(yòng)，科学家还引入了外部场(chǎng)效应的概念，指的是在数百万光年的规(guī)模上，巨大的质(zhì)量之间(jiān)会产生对彼此特殊的效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德(dé)理论成立，这意味着(zhe)我们需要(yào)对现在的物理定(dìng)律进行修正，这些发现也(yě)让很多人认为暗物质假说理论就此(cǐ)终结。但是在宇宙当中还(hái)有关于暗物质(zhì)存在的其他的理论证据，这些理(lǐ)论证据是蒙德理(lǐ)论(lùn)所没(méi)法解释的“引力透镜”。

径向距离(lí)为(wèi)37亿光年的子(zi)弹星系团，由(yóu)两个碰撞的星(xīng)系(xì)团所组成，类似这样的星团，它们大部分的普通质量都(dōu)在星系(xì)的气体(tǐ)当中。当星团以1000万公里/小时(shí)发生(shēng)碰撞的时候，星际气(qì)体的相互作用(yòng)就会导致温度的(de)急剧升(shēng)高，速度(dù)大(dà)幅降低。所(suǒ)以在(zài)理论(lùn)上，在碰撞之(zhī)后，子(zi)弹星系团大部分(fēn)的(de)质量将位于(yú)所(suǒ)有这(zhè)些气体所在的中(zhōng)间(jiān)区域。那(nà)么我(wǒ)们通过什么来验证它的质量区域(yù)到(dào)底(dǐ)是不(bù)是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太空望远镜(jìng)传回了宇宙当中第一张全彩的高清照片，在照片中我们可以明显地看到很多星系似乎被拉伸产(chǎn)生了巨大(dà)的形变。其实这些(xiē)星系(xì)本身并不是真(zhēn)的被扭曲(qū)了，也不(bù)是韦(wéi)伯望远镜出了什(shén)么问题(tí)，而是这样(yàng)极遥远的天体和我们地球(qiú)上的观测(cè)者之间。被一个(gè)质量(liàng)超级(jí)巨大的天体遮(zhē)挡，这个超大质量的东西的引力，会使身后更遥远星(xīng)系的光(guāng)都发生了扭曲(qū)。这个现(xiàn)象(xiàng)就是引力透镜效应。这个巨(jù)大的天体可能是超大质量的黑洞或者(zhě)是暗物质。

所以当人们对(duì)子弹星系团观测的时(shí)候，发现它的大质(zhì)量区(qū)域并不是在中(zhōng)间，而是在两侧。所以最(zuì)好(hǎo)的解释方法就是当(dāng)星团(tuán)发生全部(bù)的碰撞(zhuàng)时，可被观测(cè)到的质量气体被卡(kǎ)在了(le)中间，暗物质(zhì)则(zé)直接通过了(le)这(zhè)个区域，并在两边形成了引力透镜。对子弹星(xīng)系团的引力透镜研(yán)究也被认为是(shì)暗物质存在的迄今(jīn)为止(zhǐ)最好的(de)理论证据。

除此(cǐ)之(zhī)外(wài)，还有来自宇宙当中最古老的光(guāng)。从(cóng)宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之(zhī)后，可(kě)见光终(zhōng)于(yú)可以(yǐ)畅(chàng)通无阻地穿(chuān)越在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景上留(liú)下了各相同性(xìng)的(de)微波辐射。其中红色的部分表示温度较高的(de)区域(yù)，蓝(lán)色则表(biǎo)示相对(duì)较冷(lěng)的区(qū)域(yù)，但实际上它(tā)们之间(jiān)的温差只有(yǒu)万分之一。

科学家(jiā)们通过对(duì)前(qián)景背景分离后的二值图像进(jìn)行连(lián)通域提取和标记之后(hòu)发现，如(rú)果宇宙当中没(méi)有(yǒu)暗物质(zhì)，图(tú)形(xíng)看起来(lái)不应该(gāi)是这(zhè)样的，而随着(zhe)暗物(wù)质(zhì)的增加，一些(xiē)峰值的幅度会减小，才(cái)变得看(kàn)起来(lái)“和谐”。为了(le)匹(pǐ)配宇宙微波背(bèi)景辐射(shè)的(de)测量值，我们需要(yào)的暗物(wù)质大约是普通物质的5倍(bèi)。这个数字与(yǔ)解(jiě)释星系(xì)当中恒星(xīng)运(yùn)动所(suǒ)需要(yào)的暗物质比例是(shì)一致的。这就意(yì)味着。

用了一个简单的理(lǐ)论框(kuāng)架，就很好(hǎo)地(dì)解(jiě)释了(le)很多不同的(de)观(guān)测结果。而暗物质的本(běn)质(zhì)就(jiù)是宇宙当中存(cún)在(zài)着某种(zhǒng)类型(xíng)的粒子，它们(men)不参与任何其他的(de)电磁作用(yòng)，只通(tōng)过(guò)引力来相互作用(yòng)。所以如果能够找到这(zhè)种粒子的存在，就相当(dāng)于找到了(le)暗物(wù)质存在的(de)实际(jì)证据。这种粒子到底是什(shén)么？科学家们已(yǐ)经提出了数十种的(de)假想目标，而要寻找这些不(bù)同的(de)目标(biāo)粒子(zi)所需要(yào)的(de)实验方式(shì)也不相同。在(zài)过(guò)去的几(jǐ)十年(nián)当(dāng)中，人类为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会与常(cháng)规物质相互作用的(de)“暗物质”，科学家们已(yǐ)经进行了超过50次的实验，却没有任何实质性的发现，除了一个地方，意大利的(de)格兰萨索山，隶属(shǔ)于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处的(de)地下矿井当(dāng)中，藏(cáng)着地球(qiú)上最(zuì)大(dà)的地学实验室，这(zhè)个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高(gāo)的(de)探测器，一直(zhí)致力于寻找暗物质(zhì)粒子的周期性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的(de)科学家声称观测到了某种信(xìn)号。经过了20多年(nián)的数据收集，人们(men)发(fā)现(xiàn)了一(yī)个有(yǒu)趣(qù)的事(shì)情。探测率会在每年(nián)的6月(yuè)份达到峰值，然后在11月降(jiàng)到最低，而(ér)且在(zài)20年当中每(měi)年都是一样。一些科学(xué)家(jiā)认为这(zhè)可能是人类发现暗(àn)物(wù)质(zhì)的第(dì)一个直(zhí)接(jiē)证据。

但是(shì)为什(shén)么暗(àn)物质会产生周期性(xìng)的年(nián)度信号呢？刚才我(wǒ)们(men)讲了太阳系(xì)正在以220公(gōng)里(lǐ)/秒(miǎo)的速度围绕着银河系进行移动，那么如果暗物质(zhì)存在宇宙当中，这(zhè)意味着我们也在以这样的速度在穿越着暗物质流(liú)，这(zhè)个过程中会产生(shēng)相(xiāng)应的振荡，同时地球又以30公里(lǐ)/秒的(de)速度围绕太(tài)阳进行旋转。所以有半年(nián)的时间，地(dì)球围绕太阳的方向与(yǔ)太阳环(huán)绕银河(hé)系的方向是一(yī)致的，而另(lìng)外半年则(zé)与之(zhī)相反。

而在6月份(fèn)的时候(hòu)，地球与(yǔ)太阳的方(fāng)向正好达到完全(quán)一(yī)致，这是理论上地球穿越暗物(wù)质流最快的时段。而在(zài)11月(yuè)份，又恰好达到了最慢(màn)值。尽(jǐn)管(guǎn)在(zài)实(shí)际的情(qíng)况中，太阳系相(xiāng)对银河(hé)系的(de)平(píng)面呈现了60度的倾斜，但是这并(bìng)不(bù)影响(xiǎng)这个理(lǐ)论的有(yǒu)效(xiào)性。

因(yīn)此科学家认(rèn)为这可以(yǐ)用来解释，研究人员们所观测到的周期性信号(hào)。当然也(yě)可能有其他的情(qíng)况，造(zào)成这种年度(dù)周(zhōu)期信(xìn)号的差异也可能是(shì)温度(dù)、湿度(dù)、土壤中的水祈使句例子英语，祈使句例子10个分(fēn)、高(gāo)山上的积雪，甚至连意大利游客的数(shù)量也符合(hé)这个(gè)周期的规律(lǜ)。

所(suǒ)以(yǐ)，科学(xué)家们又(yòu)在南半球(qiú)建立了(le)一个几乎相同的实验室，这里的季节(jié)与之前的实验(yàn)室正好相反，而在这里，地球穿(chuān)过暗(àn)物(wù)质流(liú)的(de)运动特征和第一个实验(yàn)室是(shì)一样的。

因此，如果在这里可以得(dé)到相同的信(xìn)号，就可以(yǐ)成为暗(àn)物质(zhì)所存在的非常有力(lì)的证据(jù)了。但(dàn)是由于(yú)这(zhè)个实验室刚刚建(jiàn)成不(bù)久，所以截(jié)至目前还无法提供(gōng)相应的数据(jù)支持(chí)。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射一台新的望远(yuǎn)镜，这(zhè)台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜(jìng)大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它的宽视场仪器提供(gōng)的(de)视(shì)野是哈勃(bó)红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键的(de)用(yòng)途就(jiù)是探索(suǒ)暗(àn)物质背后的奥秘，对于探测的(de)结果(guǒ)，我们只能拭目以待(dài)了(le)。费(fèi)米实验室粒子(zi)天体物理中心的科学家丹(dān)琥(hǔ)珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究发现(xiàn)，如果暗物(wù)质存在，它(tā)们极有可能拥有另一(yī)种神秘(mì)的效应，这种(zhǒng)暗物质(zhì)效应，会支持(chí)宇(yǔ)宙当中生(shēng)命的诞生，或者说是生(shēng)命进化的一个重要因素。

如(rú)果这一(yī)理(lǐ)论(lùn)得到进一(yī)步的证实，那么遍布(bù)宇宙(zhòu)当中的暗物质(zhì)会不会意味着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的(de)行星上，暗(àn)物质(zhì)正在通(tōng)过这样(yàng)的效应(yīng)创造生命。当然，这些推论的大前提(tí)是要先找(zhǎo)到暗(àn)物质存在(zài)的(de)实际证据。那么小伙伴们(men)，你们觉(jué)得暗(àn)物(wù)质(zhì)到底存不存在(zài)呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支持是我更(gèng)新(xīn)的动力！

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