宇宙是“人为制造(zào)”的？为何会存在(zài)科学无法(fǎ)解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类为(wèi)了(le)寻找暗物质(zhì)存在的证据，科学家们在(zài)过去(qù)的几十年当中进(jìn)行了超(chāo)过50次的长期实(shí)验，但是却没(méi)有(yǒu)发(fā)现任何的有效证据。除(chú)了一个地方(fāng)，在1687年出版的(de)自然哲学数学原(yuán)理(lǐ)一书中，埃(āi)萨(sà)克牛(niú)顿(dùn)发表了万有引(yǐn)力(lì)定律，它揭示了宇宙中(zhōng)天体(tǐ)运动的规律。往后(hòu)的几百年(nián)来，当天文学(xué)家们(men)发现某(mǒu)些天体(tǐ)运行(xíng)轨道出现(xiàn)异常，不符合万有(yǒu)引力(lì)定律的时候，他们就会知道(dào)，周围一定有未知的天体通过引力在摄动它的轨(guǐ)道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶就通过天王(wáng)星运行轨道的异常(cháng)，推算(suàn)并(bìng)且(qiě)发现了(le)海王星的存在。另外(wài)，哈雷彗星、冥(míng)王星(xīng)的(de)发现都(dōu)是应用万有引力定律(lǜ)所取得重大(dà)天(tiān)文成就的例子。但是这些发现都是在恒星(xīng)系(xì)统的尺度当(dāng)中，可当我们上升到星系或者是星团的尺(chǐ)度，事情(qíng)就开(kāi)始变得(dé)诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家(jiā)弗里茨兹威基(jī)正在(zài)研究(jiū)和(hé)测量后(hòu)发(fā)星系团的(de)质量。这是一个(gè)由数千个星系所组成(chéng)的巨大星系团(tuán)，这些星系被(bèi)引力束缚在(zài)一(yī)起。测量星(xīng)系团的质量一(yī)般会使(shǐ)用到两种方法(fǎ)，当两(liǎng)种方(fāng)法结果一致，就可以(yǐ)确定其质(zhì)量的范围。

第一种是获(huò)得其"光(guāng)度(dù)学(xué)的质量"，需要的数(shù)据是(shì)测量各个星(xīng)系(xì)的光度(dù)。

第二种是(shì)动力学质量的计算，是(shì)利用(yòng)光谱红移测量星系团中的(de)各个星(xīng)系相对(duì)于(yú)星系团的运(yùn)动速度(dù)。当(dāng)测(cè)量结果出来(lái)之后，兹(zī)威基彻(chè)底懵了，“动力学(xué)质量”竟然是“光度学质量”的400倍(bèi)。这意味着，后发座(zuò)星系团(tuán)有99%的(de)质量消(xiāo)失(shī)了，或者说这99%的质(zhì)量并不以可见光的形式所存(cún)在，我(wǒ)们无法看到。最诡异的是，在(zài)测量速度的过程(chéng)中，兹威(wēi)基发(fā)现(xiàn)星系团中(zhōng)很多星系的速度比(bǐ)理论上要快(kuài)得多，按(àn)照牛(niú)顿的运动学定(dìng)律，仅靠这些可见(jiàn)星系的(de)质量所产生的(de)蒙古女人为什么不能碰引力是无(wú)法将它们束缚在星系团内(nèi)的，它们早就应该被抛(pāo)出星系(xì)团之(zhī)外了，除非有一(yī)种神(shén)秘的力量在(zài)起作用，这种力量(liàng)来源于某种隐形(xíng)的物质(zhì)。

据此，兹维基提出了这样部(bù)分不可见的暗质，它不发散光、吸(xī)光(guāng)、反射光，但是它(tā)们(men)却占据着宇宙中(zhōng)绝大部分(fēn)的质量。只是(shì)当时的人们对这样的一种(zhǒng)说法不(bù)屑一顾(gù)。

直到40年之后(hòu)，“暗物(wù)质”这个词才(cái)再一次出现。天文学(xué)家维(wéi)拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在观测仙女座星系中的(de)恒(héng)星运动。理论(lùn)上(shàng)来(lái)说，距离中心越远的(de)恒星在其轨道上的运行(xíng)速(sù)度就会(huì)越慢。但是(shì)他们(men)观测的结果却让人感到不可思(sī)议。

随(suí)着与(yǔ)中(zhōng)心距离(lí)的增加，恒星的(de)旋转速度几乎保(bǎo)持不变。可是(shì)根(gēn)据牛顿(dùn)的万有(yǒu)引力定律，在星(xīng)系当中如果没有足够大的质(zhì)量(liàng)来吸引(yǐn)它们(men)，这些外围的(de)恒星早就(jiù)被甩到宇(yǔ)宙当(dāng)中了。基于这(zhè)种现象，科学(xué)家们会使用一种相对标准的方法(fǎ)来解(jiě)释暗物质的存在，这种方法就是测量星系当中气体在X轴上距离星系中心的(de)距离，以及在Y轴上气体的旋(xuán)转速度。如果出现异(yì)常的(de)结(jié)果，就认为(wèi)是(shì)由暗物质的(de)力量进入(rù)其中。

于是科学家们通过射电(diàn)望远镜测(cè)量了距离星系(xì)中心更远(yuǎn)距离的氢元(yuán)素(sù)，发现它们的旋(xuán)转速度并(bìng)不(bù)符合牛顿的力(lì)学定律。我们的太阳系也(yě)不(bù)例外，太阳系(xì)位(wèi)于(yú)银河系的第三悬臂之上(shàng)，距离银河(hé)系中(zhōng)心2.6万光年，根据万(wàn)有引力定(dìng)律进行计算，太阳系的运(yùn)行速度(dù)应该是160千米/秒，但实际(jì)上，太阳系正(zhèng)在以220千(qiān)米/秒的速度围绕银河系(xì)旋转，这(zhè)个实际(jì)速度远远(yuǎn)大于理(lǐ)论速度，那么产生以上这种(zhǒng)向心加速度的(de)原因很可(kě)能就是(shì)存在(zài)着(zhe)一种我们看不到(dào)的物质，是这(zhè)些暗物质的引力效应(yīng)将星系聚(jù)集在了(le)一(yī)起。

也是从这时开始，越来(lái)越多的研(yán)究人员开始相信暗物质(zhì)的(de)存在。科学家根(gēn)据星系外恒星轨道的(de)速(sù)度，估算在星系当中暗物质(zhì)的质量占整个星系质(zhì)量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以(yǐ)解释(shì)这个(gè)现象(xiàng)的原因。在一项新的研究(jiū)当中，科学(xué)家们发现，几乎(hū)没有引力效(xiào)应的遥远恒星之(zhī)间，也会(huì)出现(xiàn)速度(dù)上的微小差(chà)异(yì)。另外，天(tiān)文学(xué)家还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离地球(qiú)大约2.5亿(yì)光年，大小和银河系不多，但是星系当中存在(zài)的恒星数量却只有银河系(xì)的千分之(zhī)一。

所以在理论上，该星系(xì)必须存在暗物(wù)质，否则就(jiù)会分崩离(lí)析。但是科学家们(men)使用(yòng)最先(xiān)进的(de)望远镜对其(qí)进行了40个小时的(de)详细测(cè)量(liàng)之(zhī)后(hòu)，发现(xiàn)星(xīng)系中的恒星(xīng)运动是可以用正常的物质和力学定律来解释的(de)。那么又(yòu)有人提出，也许该(gāi)星系的暗物质，已经(jīng)被附近的另一个大星(xīng)系剥离了。奇怪(guài)的是，它(tā)的(de)附近(jìn)没有(yǒu)任何星系存(cún)在。造成这些现象(xiàng)的除了(le)暗物质的假说之外(wài)，另一种可(kě)能(néng)就(jiù)是(shì)人(rén)类对引力的理解还不(bù)够全面，引(yǐn)力很可能在(zài)不同尺度空间中的工作(zuò)方(fāng)式(shì)是不同的，这意味着(zhe)在(zài)行星系(xì)尺度中的天体(tǐ)会沿(yán)着它(tā)们的轨道(dào)，按照我们(men)所理(lǐ)解的方式运动。但(dàn)是上升到星系和星团的尺度，引力(lì)之间的相互作用则是(shì)不同的(de)方式。对于在星(xīng)系团之间的相互作(zuò)用，科学家(jiā)还引入了外部(bù)场效(xiào)应的(de)概(gài)念，指(zhǐ)的是在数百万光年的(de)规(guī)模(mó)上，巨大(dà)的质量之间会产生(shēng)对(duì)彼此特殊的效果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德理论成(chéng)立，这意味着我们(men)需要对现在的物(wù)理(lǐ)定律进(jìn)行修正，这些(xiē)发现也让很多人(rén)认为暗物质假(jiǎ)说理(lǐ)论(lùn)就此终结。但(dàn)是在宇宙(zhòu)当(dāng)中还(hái)有(yǒu)关于暗物质存在的其他的理论证(zhèng)据，这(zhè)些理(lǐ)论(lùn)证据是蒙德理论所没法解(jiě)释的“引力(lì)透镜”。

径(jìng)向距离(lí)为37亿光年(nián)的子(zi)弹星系团，由两个碰撞的星系团所组成(chéng)，类似这样的星(xīng)团，它们大部分的普通质量都在星(xīng)系(xì)的气体(tǐ)当(dāng)中。当星团以(yǐ)1000万(wàn)公里/小时发(fā)生碰撞的时候，星际(jì)气体的(de)相互(hù)作用就会(huì)导致温度的急(jí)剧升高，速度大(dà)幅降低。所以在理论上，在(zài)碰撞之后，子弹星系团大部分(fēn)的质量(liàng)将(jiāng)位于所有这些(xiē)气体所(suǒ)在的中间区(qū)域。那么我们通过(guò)什(shén)么来验证它(tā)的质量区(qū)域到底是不是集(jí)中在中间(jiān)呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦(wéi)伯太空(kōng)望远镜传回(huí)了宇宙当(dāng)中第一张全彩(cǎi)的高清照片，在照(zhào)片中我(wǒ)们可以明显地看到很多星系似(shì)乎被(bèi)拉伸产生了巨大的形(xíng)变。其实这些星系本身并(bìng)不是真的被扭曲了，也不是韦(wéi)伯(bó)望远镜出(chū)了(le)什么问(wèn)题，而是这样极遥远的天体和我们地球(qiú)上的(de)观测者(zhě)之间。被(bèi)一个质量超级巨大的天体遮挡，这个超大质量的(de)东(dōng)西(xī)的引力，会使身(shēn)后更遥远星(xīng)系的光都发生了(le)扭(niǔ)曲。这个现(xiàn)象就是(shì)引(yǐn)力透镜效应。这个巨大的(de)天体可(kě)能是(shì)超大(dà)质量的黑洞或者是暗物质。<蒙古女人为什么不能碰/p>

所以(yǐ)当(dāng)人们对子弹星系团观测的时(shí)候，发现它的大质量区域并(bìng)不是(shì)在中间(jiān)，而是在两侧。所以最好的解释方法(fǎ)就(jiù)是当(dāng)星团发生全部的碰撞时，可被观测到的(de)质量(liàng)气体(tǐ)被卡在了中间，暗物质则直接通过了这个区域(yù)，并在两(liǎng)边形成了引力透镜(jìng)。对子弹星系(xì)团(tuán)的引力透镜研(yán)究也被认为是(shì)暗物(wù)质存在的迄今为止(zhǐ)最好的理论(lùn)证(zhèng)据。

除此之外(wài)，还有来自(zì)宇宙当中最古老的(de)光。从宇宙大爆炸开(kāi)始，38万年之后，可(kě)见(jiàn)光终(zhōng)于可(kě)以畅通无(wú)阻地穿越在宇宙当(dāng)中了。经过了(le)130多亿年(nián)之后，这些光(guāng)在宇宙空间背景上留下了各(gè)相同性(xìng)的微波辐(fú)射。其中(zhōng)红色的(de)部分表(biǎo)示温(wēn)度较高的区域，蓝(lán)色则表(biǎo)示相对(duì)较冷的(de)区域，但实际上(shàng)它们之(zhī)间的温(wēn)差(chà)只有万(wàn)分之一。

科学家们通过对前(qián)景背景分(fēn)离后的二(èr)值图像(xiàng)进行连通域提取和标记(jì)之(zhī)后发现，如果宇宙当中没有(yǒu)暗(àn)物质(zhì)，图(tú)形看起来不应该是这样的(de)，而随(suí)着暗物质的增加，一些峰值的幅度会减小，才变得(dé)看起来“和谐”。为(wèi)了匹(pǐ)配(pèi)宇宙微波(bō)背(bèi)景辐射的测量值，我们需(xū)要的暗物(wù)质(zhì)大约是普通物质(zhì)的(de)5倍(bèi)。这个数(shù)字(zì)与(yǔ)解(jiě)释星系当(dāng)中恒星(xīng)运动所需要的(de)暗(àn)物质比例是一致的。这(zhè)就意味着。

用了一个简单的理论框架，就(jiù)很好地(dì)解释了很多不同的观测结果。而暗物质的本(běn)质就是宇宙当中存(cún)在着某种类型的(de)粒子，它们不参与任何其他(tā)的电磁作用，只通过引力来(lái)相互(hù)作用(yòng)。所以如果能够找到这种粒子(zi)的存在，就(jiù)相(xiāng)当于找到了暗物(wù)质存在的实际证据。这种粒(lì)子到底是什么？科学家们已经提(tí)出了数十种(zhǒng)的假想(xiǎng)目标，而要寻找这些(xiē)不(bù)同的目标粒子(zi)所(suǒ)需要的(de)实验方(fāng)式也不相同。在过去的几(jǐ)十年(nián)当中，人类为了寻找这些看不见、摸(mō)不到，几乎不(bù)会与常(cháng)规物质相互作用的“暗物质”，科学家们已经进(jìn)行了超过50次的实验，却没有任何(hé)实(shí)质性(xìng)的发现，除了(le)一(yī)个(gè)地方，意大利的格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿尔卑斯(sī)山脉。

在(zài)山下1400米处的地下矿井当中，藏着地(dì)球上最大的地学(xué)实验室(shì)，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼(lóu)高的探测器，一直致(zhì)力于寻找暗物质粒子的周(zhōu)期性震(zhèn)荡。

自1997年(nián)以来，这里(lǐ)的(de)科学家声(shēng)称观(guān)测到了某(mǒu)种信号。经过了20多年(nián)的数据(jù)收集，人们发现了(le)一个有趣的事(shì)情。探测率会在(zài)每年的6月份达到峰值(zhí)，然后在(zài)11月(yuè)降(jiàng)到最低(dī)，而且在(zài)20年当中每年(nián)都是一样(yàng)。一些科学家认为这可能是人(rén)类发(fā)现(xiàn)暗物质的第一个直(zhí)接证据。

但(dàn)是为(wèi)什么暗物质会产生周期性的年度信号(hào)呢？刚(gāng)才(cái)我们讲了(le)太阳系(xì)正在以220公里/秒的速度围(wéi)绕着银河(hé)系(xì)进行移动，那么如(rú)果暗物质存在宇宙(zhòu)当中，这意味着我们也在以这样(yàng)的速度在穿(chuān)越(yuè)着暗物质(zhì)流，这个过程中(zhōng)会产生相应的振荡(dàng)，同时地球又以(yǐ)30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有半年(nián)的时间，地球围(wéi)绕太阳(yáng)的方向(xiàng)与太(tài)阳环(huán)绕(rào)银河系的方向是一致的，而另外半年则与之相反。

而在(zài)6月份(fèn)的时候，地球与太(tài)阳(yáng)的方向正好达到完全一致，这是理论上地球穿越暗物质流最快(kuài)的时段。而在11月份，又恰好达(dá)到了最慢值。尽管(guǎn)在(zài)实际(jì)的情况中(zhōng)，太阳系相对银河系的平面呈现了(le)60度的(de)倾(qīng)斜，但是这(zhè)并不影响这个理论的(de)有效性。

因(yīn)此科(kē)学家(jiā)认为这可以用来解释(shì)，研究人员们所(suǒ)观测到(dào)的周期性信号(hào)。当然也可能有其(qí)他的情况，造成(chéng)这(zhè)种年度周(zhōu)期信(xìn)号的(de)差异也可能是温度、湿度(dù)、土(tǔ)壤(rǎng)中(zhōng)的水分、高(gāo)山上的(de)积(jī)雪(xuě)，甚至连意大利(lì)游客(kè)的数量也符合这个周期的规律。

所以，科学家们又(yòu)在南半球(qiú)建立了一个(gè)几(jǐ)乎相同的实验室，这里的季节与之(zhī)前的(de)实(shí)验室正好相反，而在这(zhè)里，地(dì)球穿过暗物质流(liú)的(de)运动(dòng)特征和第一(yī)个实验室是一样(yàng)的。

因此，如果在(zài)这里(lǐ)可以得到(dào)相同(tóng)的信号，就(jiù)可以成(chéng)为暗(àn)物质所(suǒ)存在的非常有力的证据(jù)了(le)。但是由于这(zhè)个(gè)实(shí)验室刚刚建成不久，所以截至目(mù)前还无法提供(gōng)相应的(de)数据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射一台新的望远(yuǎn)镜(jìng)，这台太空望远镜叫(jiào)做“南希格(gé)雷斯(sī)罗曼”，它的主镜大小跟哈(hā)勃望远(yuǎn)镜相同(tóng)，但它的宽视(shì)场(chǎng)仪器提供的(de)视野是哈(hā)勃红外(wài)仪器的100倍(bèi)。南(nán)希格雷斯罗曼太空望(wàng)远镜其中一个关(guān)键的(de)用途(tú)就是探索暗物质背后的奥秘，对(duì)于探测的(de)结果，我们只能拭目以待了。费米实验(yàn)室粒(lì)子(zi)天体物理中心的科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯(sī)特芬研究(jiū)发(fā)现，如果暗物(wù)质存在，它们极(jí)有可能拥有另一种神秘的效应，这种暗物质效应(yīng)，会支(zhī)持宇(yǔ)宙当中生命(mìng)的诞生(shēng)，或者说是生命(mìng)进化的一个重要因素(sù)。

如果这一(yī)理论得到进一步的证实，那么(me)遍(biàn)布宇宙当中的暗物质会(huì)不(bù)会意味(wèi)着人类并(bìng)不(bù)孤单呢？或许在宇宙当(dāng)中某个(gè)角(jiǎo)落的行星上(shàng)，暗物质正在通过这样的效(xiào)应创造生(shēng)命。当然，这些推(tuī)论的大(dà)前提是要先(xiān)找到暗(àn)物质存在的实际证据。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物质到底(dǐ)存不(bù)存(cún)在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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