宇宙(zhòu)是“人为制造(zào)”的？为(wèi)何会存在科学(xué)无(wú)法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是(shì)什么？人(rén)类为了寻找暗(àn)物质(zhì)存在(zài)的证(zhèng)据，科学家(jiā)们在过去(qù)的几十年当(dāng)中(zhōng)进行了超过(guò)50次的长期实验，但是却没有发现任(rèn)何的有效证据。除了一个地方，在(zài)1687年出版(bǎn)的自然哲学(xué)数学(xué)原理一书中，埃萨克牛顿(dùn)发(fā)表了万有引(yǐn)力(lì)定律，它揭示了宇宙中天体运动的(de)规律。往后的几百(bǎi)年来，当天(tiān)文学家们发现(xiàn)某些天(tiān)体运行轨道出(chū)现(xiàn)异常(cháng)，不符合万有引力定律的时候，他(tā)们就会知(zhī)道(dào)，周围一定有未知的天体通过引力在摄动(dòng)它的轨道。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶(yé)就通过天王星运行轨(guǐ)道(dào)的(de)异常，推算并(bìng)且发现(xiàn)了海王星的存(cún)在(zài)。另外(wài)，哈(hā)雷彗星、冥王星的发现都(dōu)是应(yīng)用万(wàn)有引力定(dìng)律所取得重(zhòng)大天文成就的例(lì)子。但是这(zhè)些发现都是(shì)在(zài)恒星(xīng)系统的尺度当中，可当我们上升(shēng)到星系(xì)或(huò)者是星团的尺度，事(shì)情就开(kāi)始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞(ruì)士的(de)物理学家(jiā)弗(fú)里茨兹(zī)威基正在研究和测量后发星系团的质量。这是一个由数(shù)千个星系所(suǒ)组成的巨大星系团(tuán)，这些星系被引力(lì)束缚在一起(qǐ)。测量星系团的质量(liàng)一般会使用到两种方法，当两种方法结果一致，就(jiù)可以确定其质量的范围。

第一种是获得其(qí)"光度学(xué)的质量"，需要的(de)数据是测量各个星系的光度。

第二种是动(dòng)力(lì)学质量的(de)计算，是利(lì)用光谱红移测量星系团(tuán)中的各个(gè)星系相对于(yú)星系团的运动速度。当测量结果出来之(zhī)后，兹威基彻底懵了，“动力(lì)学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星(xīng)系(xì)团有(yǒu)99%的质量(liàng)消失(shī)了，或者说(shuō)这99%的(de)质量并不(bù)以(yǐ)可见四大哲学流派有哪些 四大哲学流派是什么意思光的形式(shì)所存在(zài)，我们无(wú)法看到。最(zuì)诡异的是(shì)，在测量(liàng)速度的过(guò)程中，兹(zī)威基发现星系团(tuán)中很(hěn)多星系的速度比理论(lùn)上要快(kuài)得多，按照牛顿(dùn)的运动(dòng)学定(dìng)律，仅靠这些可见星(xīng)系的(de)质(zhì)量所产生的(de)引力是无法(fǎ)将它们束缚在星(xīng)系团内的(de)，它们(men)早就应该被抛出星系团之外了，除非有一种神秘的力量在起(qǐ)作用(yòng)，这种力量来(lái)源于(yú)某(mǒu)种隐形的物质。

据此，兹维基提出了这样部分不可见的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却(què)占(zhàn)据着宇宙中(zhōng)绝大部(bù)分(fēn)的质量。只(zhǐ)是当时的人(rén)们对(duì)这样(yàng)的一种说法不屑一(yī)顾(gù)。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一(yī)次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特(tè)在观测仙女(nǚ)座星系中(zhōng)的恒星运动。理论上来(lái)说，距离中(zhōng)心(xīn)越远(yuǎn)的(de)恒星在其轨道上的运行(xíng)速度(dù)就(jiù)会越慢。但(dàn)是他们观测的结果却让人感到(dào)不可思议(yì)。

随着与中心距离的增(zēng)加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可(kě)是(shì)根据牛顿(dùn)的万(wàn)有(yǒu)引(yǐn)力定律，在星系当中如果没有足够大的(de)质量来吸引(yǐn)它们(men)，这些外围的恒星早就被(bèi)甩到宇宙当中了。基于这种现(xiàn)象(xiàng)，科学家们会使用(yòng)一种相对标准的(de)方(fāng)法来解释(shì)暗物质的存(cún)在(zài)，这种方法就是(shì)测量星系当中气体(tǐ)在X轴上(shàng)距离(lí)星系中心的距(jù)离，以(yǐ)及在Y轴上(shàng)气体的旋转速度。如果(guǒ)出(chū)现异(yì)常(cháng)的(de)结果，就认为是由暗(àn)物质(zhì)的力量进(jìn)入其中。

于(yú)是科(kē)学家(jiā)们通(tōng)过射电(diàn)望远镜测(cè)量了距离星系中心更远距离的氢元素，发(fā)现(xiàn)它们(men)的旋转速度并不符合牛(niú)顿的(de)力学定(dìng)律(lǜ)。我(wǒ)们(men)的太阳系也不例外，太阳系位于银河(hé)系的第(dì)三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根据万有引力(lì)定(dìng)律进(jìn)行(xíng)计算，太(tài)阳系的(de)运行速(sù)度应该是160千(qiān)米/秒，但(dàn)实际上(shàng)，太(tài)阳系正在以220千米(mǐ)/秒(miǎo)的速度围绕银(yín)河系旋转，这个(gè)实(shí)际速度远远大于理论速度，那么产生(shēng)以上这种向心加速度(dù)的原因很可能(néng)就是存在着一种我们看不(bù)到(dào)的物质，是(shì)这些暗物质(zhì)的(de)引(yǐn)力效应将星系(xì)聚集(jí)在了一(yī)起。

也是从这时开始，越来越多(duō)的研究(jiū)人员开(kāi)始相信暗(àn)物质的存在(zài)。科学家根据星系外恒星轨道的(de)速度(dù)，估算(suàn)在星系当中暗物质的(de)质量(liàng)占整个星系质量的(de)85%。但是，暗物(wù)质并不是唯(wéi)一可以解释这个现象(xiàng)的原(yuán)因。在一项新(xīn)的(de)研究当中，科学家(jiā)们发现，几乎没有引力效应(yīng)的遥远恒星之间，也会(huì)出现速度(dù)上的微小差异。另外，天文学家还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地球大约(yuē)2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星系当中存在的恒(héng)星(xīng)数量却(què)只有银(yín)河(hé)系的千分之一。

所以(yǐ)在(zài)理论(lùn)上，该星系(xì)必(bì)须存在暗物质，否则就会分崩离析。但是(shì)科学家们(men)使用最先进的望远(yuǎn)镜对其进行了40个小时的详细测量之后，发现星系中的恒星运(yùn)动是(shì)可以用正(zhèng)常的物质和力学定律(lǜ)来(lái)解释(shì)的。那么又有人提出，也许该星系(xì)的暗物质，已(yǐ)经被附近的另(lìng)一个大星系剥离了。奇怪(guài)的是，它的附近没有任何星系存在。造成(chéng)这(zhè)些现象的(de)除(chú)了暗物质的假说(shuō)之外，另一(yī)种可能就是人(rén)类对引力的理(lǐ)解还(hái)不够全面，引力很可能在不同尺度空间中的工(gōng)作(zuò)方式是不(bù)同的，这意味(wèi)着(zhe)在行星系尺(chǐ)度中的天体会沿(yán)着它(tā)们的轨(guǐ)道，按(àn)照我们所(suǒ)理(lǐ)解的方(fāng)式运(yùn)动。但是上升到(dào)星系和(hé)星(xīng)团(tuán)的(de)尺度，引(yǐn)力之(zhī)间的相互作用则是不(bù)同的方式。对(duì)于在(zài)星系团之间(jiān)的(de)相(xiāng)互作用，科学家还引入了外部场(chǎng)效(xiào)应(yīng)的概(gài)念，指的是在数(shù)百万光年的规模上，巨大的质量之间会产(chǎn)生对彼此特(tè)殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着(zhe)我(wǒ)们需要对(duì)现(xiàn)在的物(wù)理定律进行修正，这些发现也(yě)让很多人认为暗物质假说理论就(jiù)此(cǐ)终结。但(dàn)是(shì)在宇(yǔ)宙当中还有关于暗物质(zhì)存(cún)在的其(qí)他(tā)的理论证据，这(zhè)些理论证(zhèng)据是蒙德(dé)理论(lùn)所没法解(jiě)释的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光(guāng)年的(de)子弹星系团，由两个碰(pèng)撞的星系(xì)团所(suǒ)组成(chéng)，类似这样的星(xīng)团，它们大部分的普通质量都在星系的(de)气体当中。当(dāng)星团以1000万公(gōng)里/小时发生碰撞的(de)时候，星际(jì)气体的相(xiāng)互作用(yòng)就会导致温度的急剧升高，速度大幅降低。所以(yǐ)在理论上(shàng)，在碰撞之后，子弹星系团大部分的(de)质量将位于所有这些(xiē)气体所在的中(zhōng)间区域。那(nà)么我们通过(guò)什么来验证(zhèng)它(tā)的质量区域到底是不是集中在中间呢？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传(chuán)回了(le)宇宙当(dāng)中第一(yī)张全(quán)彩的高(gāo)清照片(piàn)，在照片中我们可以明显地看到很多星系似乎被(bèi)拉伸(shēn)产生了巨大(dà)的形变。其实这些星系本身并不是真的(de)被扭(niǔ)曲(qū)了(le)，也不是韦伯(bó)望远镜出了什么问题，而(ér)是这(zhè)样极遥远的天体和我们地球上的(de)观测者之间。被一个(gè)质(zhì)量超级巨大的天(tiān)体遮挡，这个超大质量的东(dōng)西的(de)引力，会(huì)使身(shēn)后(hòu)更遥远(yuǎn)星系的光都发(fā)生了扭曲。这个现象就(jiù)是引(yǐn)力透镜效应。这个巨(jù)大的(de)天体(tǐ)可能是超大(dà)质量的黑洞或者是暗(àn)物质。

所以当人们对子弹星系团观(guān)测(cè)的(de)时候，发现它的大(dà)质量区域并不是在中间，而是在两侧。所(suǒ)以(yǐ)最好的解释方法(fǎ)就(jiù)是(shì)当(dāng)星(xīng)团发生全部的碰撞时，可被观测(cè)到的质量气体被卡在了(le)中间，暗物质则直接通过了这个区域，并(bìng)在两边形成了引力(lì)透镜。对子弹星系(xì)团的引力透(tòu)镜研究也被(bèi)认为是暗物质存在(zài)的(de)迄今为止最(zuì)好的理论证据(jù)。

除(chú)此之外，还有(yǒu)来(lái)自宇宙当中(zhōng)最古(gǔ)老的光(guāng)。从宇宙大爆(bào)炸开始(shǐ)，38万年之后，可(kě)见光(guāng)终(zhōng)于可以畅(chàng)通无阻地穿越在宇宙(zhòu)当中了(le)。经过(guò)了130多亿年(nián)之后，这些光在(zài)宇宙空间背(bèi)景上留下了各相(xiāng)同性的微波辐射。其(qí)中红色的(de)部分表示(shì)温度较高的区域，蓝色则表示相对较冷(lěng)的区域，但实际上它们之(zhī)间(jiān)的温(wēn)差(chà)只(zhǐ)有万分(fēn)之一。

科学(xué)家们通(tōng)过对前景背景(jǐng)分离后(hòu)的二值图(tú)像进行(xíng)连通域提取(qǔ)和标记(jì)之后发(fā)现，如果宇宙当中没有(yǒu)暗物质，图形看起(qǐ)来不应该是这样(yàng)的，而随着暗物质的(de)增加，一些(xiē)峰值的幅度会减(jiǎn)小，才变得看起来“和(hé)谐”。为了匹(pǐ)配宇(yǔ)宙微波背景辐射(shè)的测(cè)量值，我(wǒ)们需要的暗物质大约是普通物质(zhì)的5倍。这个数字(zì)与解释星系当中恒星(xīng)运(yùn)动所(suǒ)需要的暗物质比例是一致(zhì)的。这就意(yì)味(wèi)着(zhe)。

用了(le)一个简单(dān)的理论(lùn)框(kuāng)架，就很好地解释了很多(duō)不同的观测结果(guǒ)。而暗物(wù)质(zhì)的本(běn)质(zhì)就是宇宙当(dāng)中(zhōng)存在(zài)着某种类(lèi)型的粒(lì)子，它们不参与(yǔ)任何其他的电磁(cí)作(zuò)用(yòng)，只(zhǐ)通过(guò)引力来相互(hù)作(zuò)用。所以如(rú)果(guǒ)能够找到这种粒子(zi)的存在，就相当(dāng)于找到了暗(àn)物质存在的实(shí)际证据。这种(zhǒng)粒子到(dào)底是什么(me)？科学(xué)家们已(yǐ)经提出了(le)数十种(zhǒng)的假想目四大哲学流派有哪些 四大哲学流派是什么意思标，而要寻(xún)找这(zhè)些不同的目标粒(lì)子所需要(yào)的实验方式也不(bù)相(xiāng)同。在过去的几十(shí)年当中，人(rén)类为(wèi)了(le)寻找(zhǎo)这(zhè)些看(kàn)不(bù)见、摸不到(dào)，几乎不会与常规物质相互作(zuò)用的“暗物(wù)质”，科(kē)学家们(men)已(yǐ)经进行了超过50次的实验，却没有任(rèn)何实(shí)质性的发现，除(chú)了(le)一个地方，意(yì)大利的格兰萨索(suǒ)山(shān)，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下(xià)1400米处(chù)的地下矿井当中，藏(cáng)着(zhe)地球上最(zuì)大的地学实验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三(sān)层楼高的探(tàn)测器，一直致力于寻找(zhǎo)暗物质粒子的(de)周期性震荡。

自1997年(nián)以来，这里(lǐ)的科学家声称(chēng)观测(cè)到了某(mǒu)种信号。经(jīng)过了20多年的数据收集，人们发(fā)现了(le)一(yī)个有趣的事情。探测率会(huì)在每年(nián)的6月份(fèn)达到(dào)峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当(dāng)中(zhōng)每年都是一样。一些科(kē)学家认为(wèi)这可(kě)能是人(rén)类(lèi)发现暗(àn)物质的第(dì)一个(gè)直(zhí)接证据。

但是(shì)为什么暗(àn)物质会产生周期性的年度信(xìn)号呢(ne)？刚才(cái)我们讲了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒的速度围绕着(zhe)银河系进行移动(dòng)，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意味着我们也在以这样的速(sù)度在穿(chuān)越着暗物质流，这个过(guò)程中会产生相应的振荡(dàng)，同时(shí)地球又以30公里/秒(miǎo)的速(sù)度围绕(rào)太阳(yáng)进(jìn)行旋转。所以有(yǒu)半年的时间，地球围(wéi)绕(rào)太(tài)阳的方(fāng)向与太阳(yáng)环绕银(yín)河系的方向(xiàng)是一致的，而(ér)另外(wài)半年则与之相(xiāng)反(fǎn)。

而(ér)在6月份(fèn)的时候，地(dì)球与太阳(yáng)的方向(xiàng)正(zhèng)好(hǎo)达(dá)到完全一致(zhì)，这是理论上(shàng)地球穿越暗物(wù)质流最快的(de)时段。而在11月(yuè)份，又恰(qià)好达(dá)到了(le)最慢值。尽管在实际的情(qíng)况中，太阳系相对银河(hé)系的平面呈现了60度的倾斜(xié)，但是(shì)这并不(bù)影(yǐng)响这个理论的有效(xiào)性。

因此科学家认为(wèi)这可以用来解释，研究人员们所观测到的周(zhōu)期性信号。当(dāng)然也可能(néng)有其(qí)他的情况，造成这种年度周(zhōu)期(qī)信(xìn)号的差异也(yě)可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山(shān)上的积雪(xuě)，甚至连意大利游客的(de)数量也(yě)符合这个周期的(de)规(guī)律。

所以(yǐ)，科(kē)学(xué)家(jiā)们又(yòu)在南半球建立了一(yī)个(gè)几(jǐ)乎(hū)相同(tóng)的实验(yàn)室(shì)，这里的季节与之前的实验(yàn)室正好相反，而(ér)在(zài)这(zhè)里，地球穿过暗物(wù)质流(liú)的运(yùn)动特征和第一(yī)个实验(yàn)室是一样的。

因此，如果在这里可以(yǐ)得到相同的(de)信号，就(jiù)可以成为暗(àn)物质所存在的非常(cháng)有力的证据(jù)了。但(dàn)是(shì)由于这个实验室刚刚建(jiàn)成不久，所(suǒ)以截至目前还无法(fǎ)提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一台新的望远镜，这台太空(kōng)望远(yuǎn)镜叫做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它的(de)主镜大小跟(gēn)哈(hā)勃望远镜相同，但(dàn)它的宽视场(chǎng)仪器提供的视野(yě)是(shì)哈勃红(hóng)外仪器的(de)100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太空望远镜(jìng)其(qí)中一个关(guān)键的(de)用(yòng)途就是探索(suǒ)暗物质背后的奥秘，对于探测的(de)结果，我们只能拭目(mù)以待了。费米实验室粒子天体物理中(zhōng)心的科学(xué)家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗物质存在，它(tā)们极有可能拥有另一种神秘(mì)的效(xiào)应，这种(zhǒng)暗物质效应，会(huì)支持宇宙当中生命(mìng)的(de)诞生，或者(zhě)说是生(shēng)命进化的一个重要因素(sù)。

如果这一理(lǐ)论得到进一步的证实，那么(me)遍布宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)的暗物(wù)质会不会(huì)意味着人(rén)类并不(bù)孤单呢？或许在宇(yǔ)宙当中某个角(jiǎo)落的行星上，暗(àn)物质正在通过这(zhè)样的效(xiào)应创造生(shēng)命。当然，这些推(tuī)论的大前提是(shì)要先找到暗(àn)物质存在的实际(jì)证据(jù)。那(nà)么小(xiǎo)伙(huǒ)伴(bàn)们，你们觉得(dé)暗物质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你(nǐ)的支(zhī)持(chí)是(shì)我更新的动力！

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