宇宙(zhòu)是(shì)“人为制造”的(de)？为何会(huì)存在科(kē)学无法解释的“暗(àn)物(wù)质”？暗(àn)物质又究竟是什(shén)么？人类为了寻找(zhǎo)暗物质存(cún)在的证据，科(kē)学家(jiā)们(men)在过去的几十年(nián)当(dāng)中(zhōng)进行(xíng)了超过50次的长期实验，但(dàn)是(shì)却没有发现任何(hé)的有效证据。除了(le)一个(gè)地方，在1687年出(chū)版的自然哲学数学原理一(yī)书(shū)中，埃萨克牛(niú)顿发(fā)表了万(wàn)有引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙中天体运(yùn)动的规律。往后的几百年来，当(dāng)天文学家们发现某些天体运行轨(guǐ)道出现(xiàn)异常(cháng)，不符(fú)合万有(yǒu)引力定律的时候，他们(men)就会知道，周围一定有(yǒu)未知的天体通(tōng)过引(yǐn)力在摄(shè)动它的轨道。比如在1846年(nián)，奥本勒维(wéi)耶就(jiù)通过天王星运(yùn)行轨道的异常(cháng)，推算并且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发现都是应用万有引力定律(lǜ)所(suǒ)取得重大天文成(chéng)就的例(lì)子。但是这些发现都是在恒星系统的尺度当中，可当我们上升到星系或者(zhě)是星(xīng)团的尺度，事情就开始(shǐ)变(biàn)得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学(xué)家弗里茨(cí)兹(zī)威基正在研究(jiū)和测量后发星系(xì)团的(de)质量。这是一个由数千个星(xīng)系所(suǒ)组成的巨大(dà)星系团，这些星系被(bèi)引力(lì)束缚在一起。测量星系团(tuán)的质量一般(bān)会使用(yòng)到(dào)两种方法，当两种方(fāng)法结果一(yī)致，就(jiù)可以(yǐ)确(què)定其质量的范围。

第(dì)一(yī)种是获得(dé)其哥呀是什么鱼怎么叫 戈雅鱼是淡水鱼吗(qí)"光度学(xué)的质(zhì)量"，需要(yào)的数据是测量各个星系的光(guāng)度。

第二种是(shì)动力学质量的计(jì)算，是利(lì)用光(guāng)谱红移测量星系团中的各个星系(xì)相对于(yú)星(xīng)系团的运动速度。当测量(liàng)结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力(lì)学质量”竟然是“光(guāng)度学(xué)质量”的400倍。这意味着，后发座(zuò)星系团(tuán)有(yǒu)99%的质(zhì)量消(xiāo)失了(le)，或者说(shuō)这99%的质量(liàng)并不(bù)以可(kě)见(jiàn)光的形式所存在(zài)，我们无(wú)法看到。最诡异的是，在测量速(sù)度的过程(chéng)中，兹(zī)威基(jī)发(fā)现星(xīng)系(xì)团中很(hěn)多星系(xì)的速度比理论上要快得多，按照牛顿(dùn)的运(yùn)动(dòng)学定律，仅靠这(zhè)些(xiē)可见星系的质量所(suǒ)产生的引力是无法将它们(men)束缚在星系团内的，它们早就应该被抛出星系团之外了，除非有一种神秘的(de)力量(liàng)在起作用，这种力量来源于(yú)某种隐形的物质(zhì)。

据此，兹维基提出了(le)这(zhè)样部(bù)分不可见的(de)暗质，它不发(fā)散光、吸光(guāng)、反(fǎn)射光，但是(shì)它们却占据(jù)着宇宙中(zhōng)绝大部分(fēn)的(de)质量(liàng)。只是当时的人们对这(zhè)样的(de)一种(zhǒng)说法不屑一(yī)顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物质”这(zhè)个(gè)词(cí)才再(zài)一次(cì)出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座星(xīng)系(xì)中(zhōng)的恒星运动。理论上来(lái)说，距(jù)离中心越远的恒星(xīng)在其(qí)轨道上的运(yùn)行(xíng)速(sù)度就会越慢。但是他(tā)们观测的结果却(què)让人感(gǎn)到不(bù)可思议。

随着与中心距离的增加，恒(héng)星的旋转速度几乎保持不变。可是根据牛顿的万有引(yǐn)力定律，在星系当中如果没有足(zú)够大(dà)的质(zhì)量来(lái)吸引它(tā)们(men)，这些外围(wéi)的恒星早就被(bèi)甩(shuǎi)到宇宙当中(zhōng)了。基于(yú)这种现象，科学家们会使用(yòng)一种相对标准的方法(fǎ)来解(jiě)释暗物(wù)质的存(cún)在，这种(zhǒng)方法就是(shì)测(cè)量星系当中(zhōng)气体(tǐ)在X轴(zhóu)上距离星系中心的距离(lí)，以及在Y轴上气体的旋(xuán)转(zhuǎn)速度。如果出现异常(cháng)的结果，就认为(wèi)是由暗(àn)物质(zhì)的力量(liàng)进入其(哥呀是什么鱼怎么叫 戈雅鱼是淡水鱼吗qí)中。

于是科学家们通过(guò)射电望远镜测量了距离星系中心更(gèng)远距离(lí)的氢元素(sù)，发现它(tā)们的旋转(zhuǎn)速度并(bìng)不符(fú)合牛顿的力学定(dìng)律(lǜ)。我们的太(tài)阳系也不例外，太(tài)阳(yáng)系位于银河系(xì)的第三(sān)悬臂之(zhī)上(shàng)，距离银河(hé)系中心(xīn)2.6万光(guāng)年(nián)，根据(jù)万有引力定律(lǜ)进(jìn)行计算，太阳系的(de)运行速度应该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太(tài)阳系(xì)正在以(yǐ)220千(qiān)米(mǐ)/秒的速度围绕银河系(xì)旋转，这个实际速度远远大于理论(lùn)速度，那么产(chǎn)生以(yǐ)上这种向心加速度的原因很(hěn)可能就是存在(zài)着一种我们看不到的物质，是这些暗物质的(de)引力(lì)效应将星系聚集在了一(yī)起。

也是从这时开始，越来越多的(de)研究人员开始(shǐ)相(xiāng)信暗物质的存在。科学(xué)家(jiā)根(gēn)据(jù)星系外(wài)恒星轨道的速度，估算在星系当中(zhōng)暗(àn)物质的质量(liàng)占整个星(xīng)系质量(liàng)的(de)85%。但是，暗物(wù)质并不是唯一可以解(jiě)释这个现象(xiàng)的(de)原因(yīn)。在一项新(xīn)的(de)研(yán)究当中，科学家们发(fā)现，几乎没有引力(lì)效(xiào)应的遥远恒星(xīng)之(zhī)间，也(yě)会出现速度上(shàng)的(de)微小(xiǎo)差异。另外(wài)，天文(wén)学(xué)家还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地(dì)球大(dà)约(yuē)2.5亿光年(nián)，大小和银河系不多(duō)，但是(shì)星系当中(zhōng)存(cún)在的(de)恒(héng)星数量却只有银河系(xì)的千分之一。

所以在理论上，该(gāi)星(xīng)系必须存在暗物质，否则就(jiù)会分崩离(lí)析。但是科(kē)学家们使用最先(xiān)进的(de)望远镜对其进行了(le)40个小时的详细测量(liàng)之后(hòu)，发(fā)现星系中(zhōng)的恒星运动是(shì)可以用(yòng)正常的物质和力学(xué)定律来解释(shì)的。那么又有人提出，也(yě)许该星系的暗(àn)物质(哥呀是什么鱼怎么叫 戈雅鱼是淡水鱼吗zhì)，已经被附近的另一(yī)个大(dà)星系剥离了。奇怪的是(shì)，它的附近(jìn)没(méi)有任何(hé)星系(xì)存在。造成这些现象的除(chú)了(le)暗物质的假(jiǎ)说之(zhī)外，另一(yī)种可能就是人类(lèi)对(duì)引力的(de)理(lǐ)解(jiě)还(hái)不够(gòu)全面，引力很可(kě)能在(zài)不同尺(chǐ)度空间中的工作方式是不同的，这意味着在(zài)行星(xīng)系尺(chǐ)度中的(de)天体(tǐ)会沿着它们的轨道，按(àn)照我们所理解的方式运动。但是上升到星系(xì)和星团的尺度，引(yǐn)力之间的相互作(zuò)用则是不同的方式。对于在星系团之间(jiān)的(de)相互作用，科学家还引入了外部场效(xiào)应的概念，指的是在数百万光年的规模上，巨大(dà)的质(zhì)量之(zhī)间会(huì)产生对彼此特(tè)殊的效(xiào)果(guǒ)，这个理论(lùn)叫做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意味着我们(men)需要对现(xiàn)在的物理定律进行修正(zhèng)，这(zhè)些发现也(yě)让(ràng)很多人认为(wèi)暗物质假(jiǎ)说(shuō)理论就(jiù)此终(zhōng)结。但(dàn)是(shì)在宇宙当中还有(yǒu)关于暗物质存在的其他的理论证据，这些理论证据(jù)是蒙德理(lǐ)论所没(méi)法(fǎ)解(jiě)释的“引力透(tòu)镜”。

径向距(jù)离为37亿光年的(de)子弹星(xīng)系团(tuán)，由两个碰撞(zhuàng)的星(xīng)系(xì)团所组(zǔ)成，类似这(zhè)样的星(xīng)团(tuán)，它(tā)们大部分的(de)普通质(zhì)量(liàng)都在(zài)星系的气体当中。当(dāng)星团以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星际气体的相互(hù)作(zuò)用就会导致温度的急剧升高，速度(dù)大幅降低。所(suǒ)以在理论(lùn)上，在(zài)碰撞之后，子弹星系团大部分(fēn)的质量(liàng)将位于所有这(zhè)些气体所在的中间(jiān)区域。那么我们通(tōng)过什么来(lái)验证它的质量区(qū)域到底是不(bù)是集(jí)中在中间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦(wéi)伯太空望远镜传回(huí)了宇(yǔ)宙当中第一张全彩(cǎi)的高清照片，在照片中(zhōng)我们可以明(míng)显地看到很多星(xīng)系似乎被拉伸产生了巨大的形变。其实这些星(xīng)系本身并不是真的被(bèi)扭(niǔ)曲了，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出(chū)了(le)什么问题，而是这(zhè)样极遥远的天体和我们地(dì)球上的观测(cè)者之间。被(bèi)一(yī)个质量(liàng)超级巨大的天(tiān)体遮挡，这个超(chāo)大质(zhì)量的东西(xī)的引力，会使身后更(gèng)遥远星系的光(guāng)都(dōu)发生了扭曲。这个现象就是引力透镜(jìng)效应。这个巨大的天体可能(néng)是超(chāo)大质量的(de)黑洞或者是暗物质。

所以当人们(men)对(duì)子(zi)弹星系团观测的时候，发现它(tā)的大质(zhì)量区域并不是(shì)在中间，而是在两侧。所以最好的(de)解释方法就(jiù)是当(dāng)星团发(fā)生全部的(de)碰撞时，可被观测到(dào)的(de)质量气体被卡在了中(zhōng)间，暗(àn)物(wù)质则直接通过了这个区域，并在两边形成了引力(lì)透镜。对(duì)子弹星(xīng)系团的引(yǐn)力透镜研究也被(bèi)认为是暗物质(zhì)存在的(de)迄今为(wèi)止(zhǐ)最(zuì)好的理论证据。

除此之外(wài)，还有来自宇宙当中最古(gǔ)老的光。从宇(yǔ)宙大爆炸开始(shǐ)，38万年(nián)之后，可见(jiàn)光终(zhōng)于可以畅通无(wú)阻地穿(chuān)越在宇宙当中(zhōng)了。经(jīng)过了130多亿(yì)年之后，这些光在宇宙空间背景上留下了各(gè)相(xiāng)同性的(de)微(wēi)波辐射。其(qí)中红色的部分(fēn)表示温度较高的区域，蓝色则表示相对较(jiào)冷的区域，但(dàn)实际上它们之间的(de)温差只有万分之一。

科学家们通过对前(qián)景背景分(fēn)离后的二值图像进行连(lián)通域提(tí)取和(hé)标记之后发现，如果宇(yǔ)宙当(dāng)中没有暗(àn)物(wù)质，图形(xíng)看起来不(bù)应该(gāi)是这样的，而随着暗(àn)物质的增加，一些(xiē)峰值(zhí)的幅度会减小(xiǎo)，才变(biàn)得(dé)看(kàn)起来“和谐”。为了匹配宇宙微波(bō)背景辐射的测量值，我们需要的(de)暗物质大(dà)约是(shì)普通物质的5倍。这个数(shù)字(zì)与解释星系当(dāng)中恒星运动所(suǒ)需要的(de)暗物质比(bǐ)例(lì)是(shì)一致的。这就意味(wèi)着。

用了一个简单的理论框架，就很好地解(jiě)释(shì)了很多不(bù)同的观测结果(guǒ)。而暗物质(zhì)的本质就(jiù)是宇宙当中存在着某种类型的(de)粒子，它们不(bù)参与任(rèn)何其(qí)他的电磁作用，只(zhǐ)通过(guò)引力来相(xiāng)互作(zuò)用。所以(yǐ)如果能够找到这种粒(lì)子(zi)的存在(zài)，就(jiù)相当于找到了暗物(wù)质存(cún)在的实际证(zhèng)据。这种(zhǒng)粒子(zi)到(dào)底是什么？科学家们已经提出了数(shù)十(shí)种的假想目标，而要寻找这些(xiē)不(bù)同的目标(biāo)粒子(zi)所需要的实验方式也不相同(tóng)。在过去的几十年当中，人(rén)类为了寻找这些看不见、摸(mō)不到，几(jǐ)乎不会与常(cháng)规物质(zhì)相互作(zuò)用的“暗物质”，科学家们已经进行了(le)超过50次的实验，却没有(yǒu)任何实(shí)质性的发(fā)现，除了一个地方，意大利的格兰萨索(suǒ)山，隶属(shǔ)于(yú)阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下(xià)矿井当中，藏(cáng)着(zhe)地球(qiú)上最大的地学(xué)实(shí)验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高(gāo)的探(tàn)测器，一直致(zhì)力于(yú)寻找暗物质粒子(zi)的周(zhōu)期性(xìng)震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的(de)科学家(jiā)声(shēng)称(chēng)观测到了(le)某(mǒu)种(zhǒng)信(xìn)号。经过(guò)了20多年的数据收集，人们(men)发现了(le)一个有趣的事情。探测率会在每(měi)年(nián)的6月份达到峰(fēng)值，然后在11月降到最低，而且在20年当中(zhōng)每年(nián)都是一(yī)样。一些科(kē)学家认为这可(kě)能是人类发现暗物质的(de)第(dì)一个(gè)直接证(zhèng)据。

但是(shì)为什么暗物质会产生(shēng)周期性的年度信(xìn)号呢？刚才我(wǒ)们讲了太阳系(xì)正在以(yǐ)220公里/秒的速(sù)度围绕(rào)着银河系进行移动(dòng)，那么如果暗物质存在宇宙当(dāng)中，这意味着(zhe)我(wǒ)们也在(zài)以这样的速度在穿越着(zhe)暗物质流，这个过程中(zhōng)会产生相应(yīng)的振荡，同时地(dì)球(qiú)又以30公(gōng)里(lǐ)/秒(miǎo)的速度(dù)围绕(rào)太(tài)阳进行旋转。所以有(yǒu)半(bàn)年的时间(jiān)，地球围绕太(tài)阳的方向与太阳环(huán)绕银河系(xì)的方向(xiàng)是一致(zhì)的，而另外(wài)半年则与(yǔ)之相反。

而在6月份的时(shí)候，地球与太阳的(de)方向正好达到完全一致，这是理论(lùn)上地球穿越暗(àn)物(wù)质流最快的时段。而在11月份(fèn)，又恰(qià)好达到了最(zuì)慢值。尽管(guǎn)在实际(jì)的(de)情况中(zhōng)，太阳(yáng)系相对(duì)银河(hé)系的平面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是这并不影(yǐng)响这个理(lǐ)论(lùn)的有效性。

因此(cǐ)科学(xué)家认为这可以用来解释，研究(jiū)人员(yuán)们所观测到的(de)周期性信(xìn)号。当然(rán)也可能(néng)有其他的情况，造成这种年度周期信号(hào)的差异也可能是温度(dù)、湿度、土壤中的水分、高山上的积(jī)雪(xuě)，甚至连(lián)意(yì)大利游客(kè)的数量也(yě)符合这个周期的(de)规律(lǜ)。

所以，科学家们又在(zài)南半球建立了一个几乎相同(tóng)的实验(yàn)室，这里的季(jì)节与之(zhī)前的实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗物质流的(de)运动(dòng)特征和第(dì)一(yī)个(gè)实验室是一样的。

因此，如果在这里可(kě)以(yǐ)得到相同的信号，就可(kě)以成(chéng)为(wèi)暗物质所存在的(de)非常有力的(de)证据了。但是由(yóu)于这个实验室刚(gāng)刚建成不久，所以截(jié)至目(mù)前还无法提供相应的数据(jù)支持。另外，在(zài)2025年，NASA将(jiāng)会(huì)发射(shè)一(yī)台新的望(wàng)远镜，这台太空(kōng)望远镜叫(jiào)做“南希格雷斯罗(luó)曼”，它的主镜大小跟(gēn)哈勃(bó)望(wàng)远镜相(xiāng)同，但它的宽(kuān)视场仪(yí)器提供(gōng)的视野是(shì)哈(hā)勃红外仪器的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太空(kōng)望远镜其中一个(gè)关(guān)键的用途就是探(tàn)索暗物质背(bèi)后的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目以待了。费米(mǐ)实验室粒子天(tiān)体物理中心(xīn)的科学(xué)家丹琥珀和(hé)贾森斯特芬(fēn)研(yán)究发现，如果暗物质存在，它们极有可能拥有(yǒu)另一种(zhǒng)神秘的(de)效应，这(zhè)种暗物质效应，会(huì)支(zhī)持宇(yǔ)宙当中生命(mìng)的诞生，或(huò)者说(shuō)是生(shēng)命(mìng)进化的一个重要因(yīn)素。

如果这一理论得到进(jìn)一(yī)步的证实(shí)，那么遍(biàn)布宇宙当中(zhōng)的暗物质会不会意味着人类并不孤单呢？或许在宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)某个角落的行星上，暗(àn)物质正在通过这(zhè)样的效(xiào)应创造(zào)生命。当然(rán)，这(zhè)些推论(lùn)的大前提是要先找到暗物质存在的实(shí)际证据。那么小伙伴(bàn)们，你(nǐ)们(men)觉得暗(àn)物质(zhì)到底存不存在(zài)呢？喜欢请(qǐng)点赞(zàn)，你(nǐ)的支持是我更新的(de)动力！

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