宇宙是“人为(wèi)制造”的？为何(hé)会(huì)存在(zài)科学(xué)无(wú)法解释的“暗物质”？暗(àn)物质又(yòu)究竟是什么？人类(lèi)为了寻找暗物质存在的证据，科学家(jiā)们在过(guò)去的几(jǐ)十年(nián)当中进行了超过50次的长期实验，但是却没(méi)有(yǒu)发现任何(hé)的有效证据。除了一个地方(fāng)，在1687年出版的(de)自然(rán)哲(zhé)学(xué)数(shù)学(xué)原理一书中，埃(āi)萨克牛顿发表了万有(yǒu)引(yǐn)力定律，它揭示了宇宙中天体运(yùn)动的规律。往后的(de)几(jǐ)百年来，当天文学家们发现(xiàn)某些(xiē)天体运行轨道(dào)出现异常，不符合万(wàn)有(yǒu)引力(lì)定律的时候，他们就会知道，周围一(yī)定有未知(zhī)的天体(tǐ)通过引(yǐn)力在摄动它的轨道。比如(rú)在(zài)1846年(nián)，奥本(běn)勒维耶就通过天王(wáng)星运行轨道(dào)的异常，推算并且发现了海王星(xīng)的存在。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发现都是应用(yòng)万(wàn)有引力定(dìng)律所取得重大天文成就的例子。但(dàn)是(shì)这些(xiē)发(fā)现(xiàn)都是在恒星系(xì)统的尺度当中，可当我们(men)上升到星(xīng)系或者是星团的尺(chǐ)度(dù)，事情就开始变(biàn)得诡(guǐ)异(yì)了(le)。

1933年，瑞士的(de)物理学家弗(fú)里茨兹(zī)威基(jī)正在研究和测量后发(fā)星系团的质量。这(zhè)是一个由数(shù)千个星系所组(zǔ)成的巨(jù)大星系团，这些星系被引力束缚(fù)在(zài)一起。测量星系团(tuán)的质(zhì)量(liàng)一(yī)般会使用到两种(zhǒng)方(fāng)法，当两种方法(fǎ)结果一致，就可以确定其(qí)质(zhì)量的(de)范围(wéi)。

第(dì)一(yī)种(zhǒng)是(shì)获得(dé)其"光度学的质量"，需要的数据是(shì)测量各(gè)个星系(xì)的光度。

第二种(zhǒng)是动(dòng)力学质量的(de)计算，是利(lì)用光谱红移(yí)测(cè)量星系团中的各(gè)个星系(xì)相(xiāng)对于(yú)星系团的运动速度。当(dāng)测量结果出来之后，兹威基(jī)彻(chè)底懵了，“动力学质量”竟然是(shì)“光度(dù)学质量(liàng)”的(de)400倍。这意味(wèi)着，后发座星系团有99%的质量(liàng)消失了，或者说这99%的质量并不(bù)以(yǐ)可(kě)见光的(de)形(xíng)式所存在(zài)，我们无法看到。最诡异的是，在测量速度(dù)的过程中，兹威基发(fā)现星系团中很多星系的(de)速度比理论上要(yào)快得多，按照牛顿的运动学定律(lǜ)，仅(jǐn)靠这些(xiē)可(kě)见星系的质(zhì)量所产生的引力是无(wú)法将它们(men)束缚在星系团(tuán)内的，它们早就应该被抛出(chū)星系团(tuán)之(zhī)外了，除非有一种神秘的力(lì)量在起作用，这种力(lì)量来源于某种隐形的物质。

据此，兹维基(jī)提出了这样(yàng)部分不(bù)可见的暗质，它(tā)不发散光、吸光、反射光，但是它们却占据(jù)着宇宙中绝大部分的(de)质量。只是(shì)当(dāng)时的人(rén)们(men)对这样(yàng)的(de)一种说(shuō)法不(bù)屑一顾。

直到(dào)40年之(zhī)后(hòu)，“暗物质”这(zhè)个词才再一(yī)次出(chū)现(xiàn)。天(tiān)文学(xué)家维拉鲁宾和肯特福特在观(guān)测仙女(nǚ)座星系中的(de)恒星运动。理(lǐ)论上来(lái)说(shuō)，距离(lí)中心(xīn)越远的恒星在其(qí)轨道上的运(yùn)行(xíng)速度(dù)就(jiù)会(huì)越慢。但是他们观测(cè)的结果却让人感到不可思议。

随着与(yǔ)中心距离的增加，恒星的旋(xuán)转速度几乎(hū)保持不变。可是根据(jù)牛顿的万有引力定律，在星(xīng)系当中如果(guǒ)没有足够大(dà)的质量来吸引它们，这些(xiē)外围的恒星早就被甩到宇宙(zhòu)当中了(le)。基于(yú)这种现(xiàn)象，科学家们(men)会使用一(yī)种相对标准(zhǔn)的方法来解(jiě)释暗物质的存在，这(zhè)种方法就是测量星系当中(zhōng)气体(tǐ)在X轴上(shàng)距离星系(xì)中心的距离，以及在(zài)Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常的结果，就认为是由暗物质的力量进入(rù)其中。

于是科学(xué)家们通过射电望远镜测量了距离星系(xì)中心更远(yuǎn)距离的氢元素，发现它们(men)的旋转速度(dù)并(bìng)不符(fú)合牛顿的力(lì)学定律(lǜ)。我们的太阳系也不纯银手镯品牌排行榜前十名，中国纯银首饰十大品牌例(lì)外，太阳(yáng)系(xì)位(wèi)于银河系的第三悬臂之上，距离银河系中(zhōng)心2.6万光(guāng)年，根据万有引力定律进(jìn)行计算，太阳系(xì)的(de)运行速度应该是(shì)160千米(mǐ)/秒，但实际上，太阳系(xì)正在以(yǐ)220千米/秒的(de)速度围绕银河系(xì)旋转，这个实际速度远远大于理论速度，那(nà)么产生以上这种向(xiàng)心加速度的原因(yīn)很可(kě)能就(jiù)是存(cún)在(zài)着一种我(wǒ)们看不到的(de)物质，是这些暗(àn)物质的(de)引(yǐn)力效(xiào)应将星系聚集(jí)在了一起。

也是(shì)从这时开始，越来越(yuè)多的研(yán)究人员开(kāi)始(shǐ)相信暗物质的存(cún)在。科(kē)学家根据星系外(wài)恒(héng)星轨道的速(sù)度(dù)，估算在(zài)星系(xì)当中(zhōng)暗物质的质量占整个星系质量(liàng)的85%。但是，暗物(wù)质(zhì)并不是唯一可以解释这个(gè)现(xiàn)象的(de)原因。在一项新的研究当中(zhōng)，科(kē)学家们发现，几乎没有引力效应的遥远恒星之间，也会出现速(sù)度(dù)上(shàng)的(de)微(wēi)小差异。另外(wài)，天文学家(jiā)还发现(xiàn)了一个反常的星(xīng)系，叫(jiào)做Agc114905。这个(gè)星系距(jù)离地(dì)球大约2.5亿(yì)光年，大小和银河系不(bù)多，但是星(xīng)系当中存在(zài)的恒星数量却(què)只有银河系的千分之一。

所以(yǐ)在理论上，该星系必须存在暗物(wù)质，否则就会(huì)分(fēn)崩(bēng)离析。但是科学家们使用最先进的望远(yuǎn)镜对其进行了40个小时的详细测量之后，发(fā)现星系中(zhōng)的恒星运动是可以(yǐ)用正常(cháng)的物(wù)质和力学(xué)定律(lǜ)来解释的。那么又有人提出，也许该星系的暗物质，已(yǐ)经被附近(jìn)的另一个(gè)大星(xīng)系(xì)剥离了。奇怪(guài)的(de)是，它的附(fù)近没有(yǒu)任何星(xīng)系(xì)存(cún)在。造成这些现象的(de)除了暗(àn)物质的假说之外，另一种可能就(jiù)是人类对引(yǐn)力的理解还不够全(quán)面，引力很可(kě)能在不同(tóng)尺(chǐ)度空间中的(de)工作方式是不(bù)同的，这意味着在行星系尺度中的天体会沿着(zhe)它们(men)的轨道，按照我(wǒ)们所理解的方(fāng)式运动。但是上升到星系和星团的尺度，引力之间(jiān)的相互作用(yòng)则是不同的方式。对于在星系团之间的相(xiāng)互作用，科学家还引入了外部场效应的概(gài)念，指(zhǐ)的(de)是(shì)在数(shù)百万光年的规模上，巨(jù)大的质量之间(jiān)会产生对彼此特殊的(de)效果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙德(dé)理论成立，这意(yì)味着我们(men)需要对现在的(de)物理定律进行修正，这(zhè)些发现也让(ràng)很多人认为暗物质假说理论就此(cǐ)终结。但是在宇宙(zhòu)当(dāng)中还有关于暗物质存在的其他(tā)的(de)理(lǐ)论证据，这些理论证据是(shì)蒙德理论所没法解释(shì)的(de)“引力透(tòu)镜(jìng)”。

径向距(jù)离为37亿光年的子(zi)弹星系团，由两个碰撞的(de)星系团所组成，类似这样的星团，它(tā)们(men)大部(bù)分(fēn)的普通质量都在星(xīng)系的气体当中。当(dāng)星团以(yǐ)1000万公里/小时发生碰撞的时候，星际气体(tǐ)的相互作用(yòng)就会导致温度(dù)的急剧升(shēng)高，速度大幅降低。所以在理论上，在(zài)碰撞之后(hòu)，子(zi)弹星系团大部分的质(zhì)量将位于所有(yǒu)这些气体所(suǒ)在的(de)中间区域。那么我们通(tōng)过(guò)什么来(lái)验证它(tā)的质量区域到底(dǐ)是(shì)不是集(jí)中在(zài)中间(jiān)呢？前不久(jiǔ)，詹(zhān)姆斯韦伯(bó)太空望远镜传回了宇宙(zhòu)当中(zhōng)第一张全彩的高清照片，在照(zhào)片中我们可以明显地(dì)看到很多星系似乎被拉(lā)伸(shēn)产生了巨大的形变(biàn)。其实这些星系本身并(bìng)不(bù)是真的被扭曲了，也(yě)不是韦伯望远(yuǎn)镜出了什么问题(tí)，而是(shì)这(zhè)样极遥远(yuǎn)的天体和我(wǒ)们地球(qiú)上的观测者之间。被(bèi)一个质量超级(jí)巨大的天体遮挡(d纯银手镯品牌排行榜前十名，中国纯银首饰十大品牌ǎng)，这(zhè)个(gè)超大质(zhì)量的东(dōng)西的引(yǐn)力，会使身后更遥远(yuǎn)星(xīng)系(xì)的光都(dōu)发生了扭曲。这个现象就是(shì)引力透镜效应。这个(gè)巨大的天体可能是超大质量(liàng)的黑洞或者(zhě)是暗物质(zhì)。

所以当人们(men)对子弹星系团观测(cè)的时(shí)候，发现它的(de)大(dà)质量区域并不是在(zài)中(zhōng)间(jiān)，而是在两侧(cè)。所以(yǐ)最好的解释(shì)方法就是(shì)当星团发生全部(bù)的碰撞时，可被(bèi)观测到的质量气(qì)体(tǐ)被卡在了中间，暗物(wù)质则直接(jiē)通过了这个区域(yù)，并在两边形成了引力透镜。对子弹星系团的引(yǐn)力透镜研究也(yě)被认(rèn)为是暗物质存在(zài)的迄今为(wèi)止最好的(de)理论证据。

除此(cǐ)之(zhī)外，还有来自宇宙当中最(zuì)古老的光。从宇宙大(dà)爆(bào)炸开始，38万年之后，可见光终于可以(yǐ)畅通无阻(zǔ)地穿越在宇宙当(dāng)中了。经过了(le)130多亿年之后，这些光在宇(yǔ)宙(zhòu)空间背(bèi)景上留下(xià)了各相同(tóng)性的微波辐射。其中红色的(de)部(bù)分表示(shì)温度(dù)较(jiào)高(gāo)的区域，蓝色则表示相对较冷的区域，但实际(jì)上它们之间的温差只有(yǒu)万分之一(yī)。

科(kē)学家们通过对前景背景分离(lí)后的二值(zhí)图像进行连通域提取(qǔ)和标记之(zhī)后发现，如果宇(yǔ)宙当中没有暗物质，图(tú)形(xíng)看起来不应该(gāi)是(shì)这样的(de)，而(ér)随着暗物质的增加，一些峰值(zhí)的幅度会(huì)减小，才变(biàn)得看起来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微波背(bèi)景辐射的测(cè)量值(zhí)，我们需要的(de)暗(àn)物质大约(yuē)是普通物质的5倍。这(zhè)个数字与解释星系当中恒(héng)星运动(dòng)所需要的暗物质比例是(shì)一致的。这就意味着(zhe)。

用了一个简单的(de)理论框架，就很好地解释(shì)了(le)很(hěn)多不同的观(guān)测(cè)结果。而暗物质的本(běn)质就是宇宙当中存在着某种类型的(de)粒子，它们不参与任何其他的电磁作用，只通(tōng)过引力来相(xiāng)互(hù)作用。所以如果能(néng)够找到这种(zhǒng)粒(lì)子的存在，就相当于找(zhǎo)到了暗物质存在的实际证据。这种(zhǒng)粒子到底是什么(me)？科学家(jiā)们已(yǐ)经提出了(le)数(shù)十种的假想(xiǎng)目标，而要寻找这些不同的(de)目标粒(lì)子所(suǒ)需(xū)要的实验方(fāng)式也不(bù)相同。在过去的几十年当中，人类(lèi)为了寻找这(zhè)些看不见、摸不到，几乎不(bù)会与常规物质相互作用(yòng)的“暗(àn)物质”，科学家们已经进行了超过50次(cì)的实验，却没有(yǒu)任何实质性的发现，除了一(yī)个地(dì)方，意大利的格兰(lán)萨索(suǒ)山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在(zài)山下(xià)1400米处的地下矿井当中，藏着地球(qiú)上最大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有(yǒu)一个三(sān)层(céng)楼高(gāo)的探测器(qì)，一直致(zhì)力于寻(xún)找暗(àn)物(wù)质粒子的(de)周(zhōu)期性震荡。

自(zì)1997年(nián)以(yǐ)来，这里的(de)科(kē)学家声称观(guān)测到了(le)某种信(xìn)号。经过(guò)了20多年的数据收集，人们(men)发现了一(yī)个有趣的事情。探(tàn)测(cè)率会在每年的6月份达到峰值，然后在11月(yuè)降到(dào)最低，而(ér)且在20年当中(zhōng)每年都是一(yī)样。一些科学(xué)家认为这可(kě)能是(shì)人类发现(xiàn)暗物(wù)质的第(dì)一个直接证据。

但(dàn)是为什么暗物质会产生周期性(xìng)的年度信号呢？刚(gāng)才我们讲了太阳(yáng)系(xì)正在以220公里/秒的(de)速度围绕着银河系(xì)进行移动，那(nà)么(me)如果暗物质(zhì)存在宇宙当中，这意味着我们也在以这样的(de)速度在穿越着暗(àn)物质(zhì)流，这个过程中会产生相(xiāng)应的(de)振荡，同时地球又以30公里/秒的速(sù)度(dù)围绕太阳进行旋转。所以有半年的时间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银河系的方向是(shì)一致的，而另外半年(nián)则(zé)与之相反。

而(ér)在6月份的时(shí)候，地球与太(tài)阳的方向正(zhèng)好达到完全(quán)一致，这(zhè)是理论上(shàng)地球穿(chuān)越暗物质流最快的(de)时段(duàn)。而在11月份，又(yòu)恰(qià)好达(dá)到了最慢值。尽管在实(shí)际的情况中，太阳系(xì)相对银(yín)河系的平面呈(chéng)现了(le)60度(dù)的(de)倾(qīng)斜，但是(shì)这并不影响这个(gè)理论的有效性。

因此科学家认为(wèi)这可以用来(lái)解(jiě)释，研(yán)究人员们(men)所观测(cè)到的周期(qī)性信号。当(dāng)然(rán)也可(kě)能有(yǒu)其他的情况(kuàng)，造成这种年度周期信号纯银手镯品牌排行榜前十名，中国纯银首饰十大品牌的(de)差异(yì)也可(kě)能是温度、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高山上的(de)积(jī)雪，甚至连意大利游客的数量(liàng)也符合这个周期(qī)的(de)规(guī)律。

所以，科(kē)学(xué)家们又在南(nán)半球(qiú)建立了一个几乎相同(tóng)的实验(yàn)室，这里的季节与(yǔ)之前的实验室正好(hǎo)相反，而在这里，地球穿(chuān)过暗物质流的运动特(tè)征和第(dì)一(yī)个实验室是一样的(de)。

因此，如果(guǒ)在(zài)这里可以得到相同(tóng)的信号(hào)，就(jiù)可以成(chéng)为暗物(wù)质所存在的(de)非常有力的证据(jù)了。但是(shì)由(yóu)于这(zhè)个(gè)实验(yàn)室刚(gāng)刚(gāng)建成不久，所以截至目(mù)前还无法提供(gōng)相应的(de)数(shù)据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发(fā)射一(yī)台新的望(wàng)远镜，这台太(tài)空望(wàng)远镜叫做(zuò)“南(nán)希格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大小跟哈(hā)勃望远镜相同，但(dàn)它的(de)宽视(shì)场仪器提供的视野是哈勃红外仪器的(de)100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中一(yī)个关键的用途就(jiù)是探索暗物质背后的奥(ào)秘，对于探测的结果，我们只能(néng)拭目(mù)以待了(le)。费(fèi)米实验室(shì)粒子天(tiān)体(tǐ)物(wù)理中(zhōng)心的(de)科学家(jiā)丹琥(hǔ)珀(pò)和贾森斯特芬研究(jiū)发(fā)现，如果(guǒ)暗物(wù)质存在，它们(men)极有(yǒu)可能(néng)拥有另(lìng)一种(zhǒng)神秘的(de)效(xiào)应(yīng)，这(zhè)种暗物质效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或(huò)者(zhě)说是生命进化的(de)一个重要因素。

如果这一理论得(dé)到进一(yī)步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物(wù)质会(huì)不会意(yì)味着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中某(mǒu)个角(jiǎo)落(luò)的(de)行星(xīng)上，暗(àn)物(wù)质正在通过这样的(de)效应(yīng)创造生(shēng)命。当然，这些推论的大(dà)前提是要先找到暗(àn)物(wù)质存在的实际(jì)证据。那么小伙伴(bàn)们，你(nǐ)们觉得暗物质到底存不存在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你的支持是我更新的(de)动力！

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