宇宙是“人为制造(zào)”的？为何(hé)会存(cún)在科(kē)学无(wú)法解释的“暗物(wù)质”？暗物质又(yòu)究(jiū)竟是什(shén)么？人(rén)类(lèi)为了(le)寻找暗(àn)物质存在的证据，科学(xué)家们在过(guò)去(qù)的几十(shí)年当中进行了超(chāo)过50次(cì)的(de)长(zhǎng)期实验，但是却(què)没有发现任何的有效证据。除了一个地(dì)方(fāng)，在1687年出版的自然哲(zhé)学数学(xué)原(yuán)理一(yī)书中，埃萨克牛顿发表(biǎo)了万有(yǒu)引力(lì)定律，它揭示了(le)宇(yǔ)宙(zhòu)中天体运动的规律。往后(hòu)的(de)几百年来，当天文学(xué)家们(men)发现某些天体运行轨(guǐ)道出现异常，不符合万有引力定律的时候，他们就会知(zhī)道，周围一定有未知的天(tiān)体通过引力在(zài)摄动(dòng)它的轨道。比如在1846年，奥本勒(lēi)维耶就通过天王(wáng)星(xīng)运行轨(guǐ)道(dào)的异常，推算并(bìng)且发(fā)现(xiàn)了海王星(xīng)的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是(shì)应用万(wàn)有(yǒu)引(yǐn)力定(dìng)律所(suǒ)取(qǔ)得重大天(tiān)文(wén)成就的(de)例子。但(dàn)是这(zhè)些发(fā)现都是在恒(héng)星系统的尺(chǐ)度当(dāng)中，可当我(wǒ)们(men)上(shàng)升到星系或者是星团的尺度，事情就开始变(biàn)得(dé)诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理学家(jiā)弗里茨兹(zī)威基正在研(yán)究(jiū)和测量后(hòu)发星系团的质量。这(zhè)是一个由数千个星系所(suǒ)组成的巨大(dà)星(xīng)系团，这些星系(xì)被引力束缚在一(yī)起。测量(liàng)星系团(tuán)的质量一(yī)般会使(shǐ)用(yòng)到(dào)两种(zhǒng)方法，当两(liǎng)种方法结果一(yī)致，就可以确定其质量的范围。

第一种是获得其"光度学的质(zhì)量"，需要(yào)的数据是测量各个星系的光度。

第二种是动力学质量的计算，是利(lì)用光谱(pǔ)红移测量星(xīng)系团(tuán)中的各个(gè)星系相对于星(xīng)系团的运动速度。当测量结果出来之后(hòu)，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力(lì)学(xué)质(zhì)量”竟然是“光度学质量(liàng)”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星系团有(yǒu)99%的质量消失了，或者说这(zhè)99%的质(zhì)量并(bìng)不(bù)以可(kě)见光的形式所(suǒ)存在，我们(men)无法(fǎ)看到。最诡异的是，在测量速度的过程中，兹威基(jī)发现星(xīng)系(xì)团中很多星系的速(sù)度比(bǐ)理(lǐ)论(lùn)上要快得多，按照(zhào)牛顿的运动学定律，仅靠这些(xiē)可见(jiàn)星系的质量所产生的引(yǐn)力是无法(fǎ)将它们束缚在星系团内的，它们早就应该被抛出星系团之外(wài)了，除非有一种神秘的(de)力量(liàng)在起作用，这种(zhǒng)力量(liàng)来(lái)源于某种隐形的(de)物质。

据此，兹维基提出了这样部分不可见(jiàn)的暗质，它不发散光(guāng)、吸光、反射光，但是它(tā)们却占(zhàn)据(jù)着宇宙中绝大部(bù)分的质量(liàng)。只是当时的人们对这样的一(yī)种说法(fǎ)不屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这(zhè)个(gè)词才再一次出现(xiàn)。天文(wén)学(xué)家维拉鲁(lǔ)宾和(hé)肯特福(fú)特在观测仙(xiān)女(nǚ)座(zuò)星系中的(de)恒星运(yùn)动。理(lǐ)论(lùn)上来说(shuō)，距离中心(xīn)越(yuè)远(yuǎn)的(de)恒星在其轨道上的运行速度就会越慢。但是(shì)他们观(guān)测(cè)的结(jié)果却让人感到不可思(sī)议(yì)。

随着与(yǔ)中心距离的(de)增(zēng)加(jiā)，恒星的旋(xuán)转速(sù)度(dù)几乎保持(chí)不变。可是根据牛顿的万有引力定律，在星系当(dāng)中如(rú)果没有足够(gòu)大的质量来吸引它们，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基于这种现象，科学家们会(huì)使用一种相对标准的方法来解释暗物(wù)质的(de)存在，这种(zhǒng)方法就是测(cè)量星系当中气(qì)体在X轴上距(jù)离星系(xì)中心的(de)距离，以及在Y轴上气体(tǐ)的旋转速度(dù)。如果出现异常的(de)结(jié)果，就认为是(shì)由暗(àn)物质的力量进(jìn)入其中。

于是科学家们通过射电(diàn)望远镜测量了距离星系(xì)中心更远(yuǎn)距离的氢元(yuán)素，发现它们的(de)旋转(zhuǎn)速(sù)度并不(bù)符合牛顿的(de)力(lì)学定律。我们的太阳系也不例外，太阳系位于银河乾坤未定你我皆是黑马，把人比喻黑马是啥意思系的第三悬臂(bì)之(zhī)上(shàng)，距(jù)离银河系中心2.6万光年，根据万有引力定(dìng)律进行计算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正(zhèng)在(zài)以220千米/秒的速(sù)度围绕银河系(xì)旋转，这个实(shí)际速度远(yuǎn)远(yuǎn)大于理论速(sù)度，那(nà)么产生(shēng)以(yǐ)上这(zhè)种向心加速(sù)度的原因很(hěn)可能(néng)就是存在着一种我们看不到的物质，是这些暗(àn)物质的引力效应(yīng)将星系聚集在了一起。

也是从这时(shí)开始(shǐ)，越来越多的(de)研究人(rén)员开始相信暗物质的存在。科(kē)学家根据(jù)星(xīng)系外恒星轨道的速(sù)度，估(gū)算(suàn)在星(xīng)系当(dāng)中暗(àn)物质的(de)质量占(zhàn)整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一(yī)可以解释这个(gè)现象的原因(yīn)。在一项新的(de)研究当中，科学家们发(fā)现，几乎没有引力效应的遥远恒星之间，也(yě)会(huì)出现(xiàn)速度上的微小(xiǎo)差异。另外，天文学家(jiā)还发(fā)现(xiàn)了一个反常的(de)星系(xì)，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离地球大(dà)约2.5亿光(guāng)年，大小和银河系不多(duō)，但是星系当中存在的恒星(xīng)数量却只(zhǐ)有(yǒu)银河系的千分之(zhī)一。

所以在(zài)理(lǐ)论(lùn)上，该星系必(bì)须存在暗物质，否则就(jiù)会(huì)分崩离(lí)析。但是科学家们使用最先进的(de)望远镜对其(qí)进行(xíng)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)用正常的(de)物质和力学(xué)定律(lǜ)来解释的。那么(me)又有(yǒu)人提出，也许该星(xīng)系的暗物质，已经被附(fù)近的(de)另一个大星系剥(bō)离(lí)了(le)。奇怪(guài)的是(shì)，它(tā)的附近(jìn)没(méi)有任何星系存在。造成这些(xiē)现(xiàn)象(xiàng)的除了暗物质的假说(shuō)之外，另一种可能就是人类对(duì)引力的(de)理解还不够全面，引力(lì)很(hěn)可能在(zài)不同尺度空间中的工作方式(shì)是(shì)不(bù)同的，这意味着在行星系尺度中的(de)天体会(huì)沿着(zhe)它们的轨(guǐ)道(dào)，按照(zhào)我们(men)所理解(jiě)的(de)方式运动。但是上(shàng)升到星系和星(xīng)团(tuán)的尺(chǐ)度(dù)，引力(lì)之间的相(xiāng)互作用则是不同的方式。对于在星(xīng)系团之(zhī)间的相(xiāng)互作用，科学家还引入了外(wài)部场效应(yīng)的概念，指的是在数百(bǎi)万光年(nián)的规模上，巨大(dà)的(de)质量(liàng)之间会产(chǎn)生对彼此特殊的效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意(yì)味着我们需要对现在的(de)物理定律(lǜ)进行修正，这些(xiē)发现也(yě)让很(hěn)多(duō)人认为(wèi)暗物质假说理论(lùn)就此终结。但(dàn)是在宇宙当中还有(yǒu)关于暗(àn)物质(zhì)存在的其他的理论证(zhèng)据，这些理论证据是蒙德(dé)理论所(suǒ)没法解释的“引力透(tòu)镜”。

径向距离为(wèi)37亿光年的子弹(dàn)星(xīng)系团(tuán)，由(yóu)两(liǎng)个碰撞的(de)星系团所组成，类似这样的星(xīng)团，它们大部分的普通(tōng)质量都在星系的气体当中。当星团以1000万(wàn)公里/小(xiǎo)时发生碰撞的时(shí)候，星际气体的相互作用就会导致(zhì)温度的急剧升(shēng)高，速度大幅降低(dī)。所以(yǐ)在理论上，在碰撞之后，子弹星系团大部分的(de)质量将位于所有这些气体所在的中间区域。那么我们通过(guò)什么来验证(zhèng)它的(de)质量区域(yù)到底是(shì)不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太(tài)空(kōng)望远镜传回了宇宙当中第一张(zhāng)全彩的(de)高清照(zhào)片，在照片中我们可(kě)以明(míng)显地看(kàn)到很多星(xīng)系似乎被拉伸产(chǎn)生了巨大(dà)的形(xíng)变。其实(shí)这些星系本身并不是真的被扭曲(qū)了，也不是韦伯望远镜出了什么(me)问题，而是这样极遥远(yuǎn)的天体(tǐ)和我们(men)地(dì)球(qiú)上的观测者之(zhī)间。被一个质量超级巨大的天(tiān)体遮挡，这(zhè)个超大质量的东(dōng)西的引力(lì)，会使身后(hòu)更遥远(yuǎn)星系(xì)的光都发生了扭曲。这(zhè)个现象(xiàng)就是引力透镜(jìng)效(xiào)应(yīng)。这(zhè)个巨大的天体(tǐ)可能是超大质量的黑洞(dòng)或者是暗物质。

所以当人们对子弹(dàn)星系(xì)团观测的时候(hòu)，发现它(tā)的大质量区域并不是在中间，而是在两侧。所以最好的解释(shì)方法就是当星(xīng)团发生全部的碰撞(zhuàng)时，可被观测到的质量气体(tǐ)被卡在了中(zhōng)间，暗物质则(zé)直接通过(guò)了这个区(qū)域，并(bìng)在两边形成了(le)引力(lì)透镜。对子弹(dàn)星系团(tuán)的(de)引力透(tòu)镜研(yán)究(jiū)也被认为(wèi)是暗物质(zhì)存在的迄今(jīn)为止(zhǐ)最好(hǎo)的理论(lùn)证(zhèng)据(jù)。

除此(cǐ)之外，还有来自宇宙当(dāng)中(zhōng)最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万(wàn)年(nián)之后，可见光终于(yú)可以畅通(tōng)无阻地穿越在宇宙(zhòu)当中了。经(jīng)过(guò)了130多亿年之后(hòu)，这(zhè)些光在(zài)宇宙空间背景上留(liú)下了各相同(tóng)性的微(wēi)波辐射。其(qí)中红色的部分表示温(wēn)度较(jiào)高的区域，蓝色则表示相对较冷的区域，但实际上它(tā)们之间(jiān)的温差只有(yǒu)万(wàn)分之一。

科学家们通过对前(qián)景背景分离后的(de)二值图(tú)像进行连通域提取和标记(jì)之后发(fā)现，如(rú)果宇宙(zhòu)当中没有暗物(wù)质，图形看起(qǐ)来不应该是这样(yàng)的，而随着暗物质的增(zēng)加，一些峰值的(de)幅度会(huì)减(jiǎn)小，才变得(dé)看起来“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背景辐射的测量值，我们需要的暗物质大(dà)约是普(pǔ)通(tōng)物(wù)质的5倍(bèi)。这个数字与解释(shì)星系(xì)当中恒星运(yùn)动(dòng)所需要的(de)暗物质比例是一致的(de)。这(zhè)就意味着。

用了一个简单的理(lǐ)论框架，就很好地解释了(le)很多不(bù)同的观测(cè)结(jié)果。而暗物质的本(běn)质就是(shì)宇宙当中存(cún)在着(zhe)某种类(lèi)型(xíng)的粒(lì)子(zi)，它(tā)们不参与任何(hé)其他的电磁作用，只(zhǐ)通过引力来相(xiāng)互作用(yòng)。所(suǒ)以如果(guǒ)能够找到(dào)这(zhè)种粒子的存(cún)在，就相当于找到了(le)暗物质(zhì)存在的实(shí)际(jì)证据。这种(zhǒng)粒子到底是什么？科(kē)学家们(men)已经提出了(le)数十种的假(jiǎ)想目标，而(ér)要寻找这些不同的(de)目(mù)标粒子所需要的实验方(fāng)式也不相同(tóng)。在过去的几十年(nián)当中，人类为(wèi)了(le)寻找(zhǎo)这些看不见、摸(mō)不到，几乎不会与(yǔ)常规物质相(xiāng)互(hù)作用(yòng)的“暗物质”，科学家(jiā)们已(yǐ)经进行了超(chāo)过50次的(de)实验，却没(méi)有任(rèn)何实(shí)质性的发(fā)现，除(chú)了(le)一个地方，意(yì)大利(lì)的格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿尔(ěr)卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处(chù)的地(dì)下矿井当中，藏着地球(qiú)上最大的地学实验(yàn)室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有一个三层楼高(gāo)的探测(cè)器(qì)，一(yī)直致力于寻找暗物质粒(lì)子的周期性震荡。

自(zì)1997年以来，这里的科学家(jiā)声称(chēng)观测到了某种信号。经过了20多年(nián)的数据(jù)收集，人们(men)发现了(le)一个有趣的事情。探测率(lǜ)会在(zài)每年的6月(yuè)份达到(dào)峰值(zhí)，然后在11月(yuè)降到(dào)最低(dī)，而(ér)且在(zài)20年当(dāng)中(zhōng)每年都是一样。一些(xiē)科学家(jiā)认(rèn)为这可能是人(rén)类发(fā)现暗物质的第(dì)一(yī)个直接(jiē)证据。

但是(shì)为什么暗(àn)物质会产生周期性的(de)年度(dù)信(xìn)号(hào)呢？刚才(cái)我(wǒ)们讲了太阳系正在以220公里/秒的速(sù)度围绕着银河系进行移动，那(nà)么(me)如果暗(àn)物质存(cún)在宇(yǔ)宙当中，这意味(wèi)着(zhe)我们(men)也在以这样的速度(dù)在穿越(yuè)着(zhe)暗物质(zhì)流，这个过程中会产生相应的振荡，同时地球又(yòu)以30公里/秒的速度围(wéi)绕太(tài)阳进行旋转。所以有半年(nián)的(de)时间，地球围(wéi)绕太阳的(de)方向与太阳环绕银河系的方向是一致(zhì)的，而另外半年则(zé)与之相反。

而(ér)在6月(yuè)份(fèn)的时候(hòu)，地球与(yǔ)太阳的方向正好达到完全(quán)一致(zhì)，这是(shì)理论上地球穿越暗物质流最快的(de)时段。而在11月份，又恰(qià)好(hǎo)达到了最慢值。尽管在实际的情况中，太阳系相对银河系(xì)的平面呈现了(le)60度的倾斜，但是这并不影响这个理(lǐ)论的有(yǒu)效性。

因此科学(xué)家(jiā)认为这可以(yǐ)用来(lái)解释，研究人员(yuán)们所(suǒ)观测(cè)到的周期(qī)性信号。当然也可能有其(qí)他(tā)的情况，造成这种年度周(zhōu)期信(xìn)号的差异也可能是温度(dù)、湿度、土壤中的(de)水分、高(gāo)山上的积(jī)雪，甚至连意(yì)大(dà)利游客的数量也符合这个周期的规律。

所以，科学家们又在南半球建(jiàn)立了一个几乎相同(tóng)的(de)实验室(shì)，这(zhè)里的季节与之前的(de)实验室正好相(xiāng)反，而在这里，地(dì)球穿过暗(àn)物(wù)质流的运动(dòng)特(tè)征和第一个实验室是(shì)一样的。

因此，如果在这里可以得到相同的信号，就可(kě)以(yǐ)成为(wèi)暗物质所存在的非常有力的(de)证据了。但是由(yóu)于这个实验室刚刚(gāng)建成不久，所(suǒ)以截至目前(qián)还无法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射一(yī)台新的(de)望远镜，这台太空(kōng)望远镜(jìng)叫做(zuò)“南希(xī)格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈勃望远(yuǎn)镜(jìng)相(xiāng)同，但它的宽(kuān)视场(chǎng)仪器提(tí)供(gōng)的(de)视野是哈勃红(hóng)外仪器(qì)的100倍。南希格雷斯罗曼太空(kōng)望(wàng)远镜其中一个关键的用途就是探索暗(àn)物质背后的奥秘，对(duì)于探测(cè)的结果，我们(men)只能拭(shì)目以待了。费米实验室粒子天(tiān)体物(wù)理中心(xīn)的(de)科学家(jiā)丹(dān)琥(hǔ)珀和贾森(sēn)斯(sī)特芬研究(jiū)发现，如果(guǒ)暗物(wù)质存在(zài)，它们极有可能(néng)拥(yōng)有另一种神秘的效应，这种暗物质效应，会支持(chí)宇宙当中生命(mìng)的(de)诞生(shēng)，或者说是生(shēng)命进化的一个重(zhòng)要因(yīn)素。

如果这(zhè)一理论得到进一步的(de)证实，那么(me)遍布宇宙(zhòu乾坤未定你我皆是黑马，把人比喻黑马是啥意思)当中的暗物(wù)质会不(bù)会意味着人类(lèi)并不孤单呢？或(huò)许在(zài)宇(yǔ)宙(zhòu)当中某(mǒu)个角落的行星上，暗物质正在通过这(zhè)样(yàng)的(de)效应创造(zào)生(shēng)命。当然，这些推论的大前提(tí)是要先找到(dào)暗物质存在(zài)的实际证据(jù)。那么小(xiǎo)伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支(zhī)持是我(wǒ)更(gèng)新的动力(lì)！

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