宇(yǔ)宙(zhòu)是“人为制造”的(de)？为(wèi)何(hé)会(huì)存在科(kē)学无法解释(shì)的“暗物质”？暗物(wù)质(zhì)又究竟是什(shén)么？人类为了寻找暗物(wù)质存在的证据，科学家们在(zài)过去的几十年(nián)当(dāng)中进(jìn)行(xíng)了超过50次的长期实验，但(dàn)是却没有发现任何的(de)有效证(zhèng)据。除(chú)了(le)一个(gè)地方，在(zài)1687年出版的自然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭(jiē)示了(le)宇宙中天体(tǐ)运动的(de)规律。往后的几百年来，当天(tiān)文学(xué)家们发(fā)现某些天体(tǐ)运行(xíng)轨(guǐ)道出现异常(cháng)，不符合(hé)万有引力(lì)定律的(de)时(shí)候，他们就会知道(dào)，周围(wéi)一(yī)定有未(wèi)知的天体通过引(yǐn)力在摄动(dòng)它的轨道。比如在1846年，奥本(běn)勒维耶就通(tōng)过(guò)天王星运行轨道的异(yì)常(cháng)，推(tuī)算并且发(fā)现了海王星(xīng)的存在(zài)。另外，哈雷(léi)彗星、冥王(wáng)星的(de)发现都是应用(yòng)万(wàn)有引力(lì)定(dìng)律所取得重大天(tiān)文成就(jiù)的例子。但是这些(xiē)发现都是(shì)在恒(héng)星系(xì)统(tǒng)的尺度当中，可当(dāng)我(wǒ)们上升到星系或(huò)者是星团(tuán)的尺度，事(shì)情就(jiù)开(kāi)始变得(dé)诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物(wù)理学(xué)家弗里茨兹威基正在研究和测量后发(fā)星系团的质量(liàng)。这是一个由数千个星系所组成的巨大星系(xì)团，这些星系被引力束缚在一(yī)起。测量(liàng)星系团的(de)质量(liàng)一般会使用到两种方法，当两种方(fāng)法结果一致，就可(kě)以(yǐ)确定其质(zhì)量的范(fàn)围。

第一(yī)种是(shì)获得(dé)其(qí)"光度学的质量"，需要的数据是测量(liàng)各个星系(xì)的光(guāng)度。

第二种是(shì)动力(lì)学质量的(de)计算，是(shì)利(lì)用光谱红移测量星系团中的各个(gè)星系相对(duì)于星系团的运动(dòng)速度。当(dāng)测(cè)量结果(guǒ)出来之后(hòu)，兹威基(jī)彻底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量(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(zhè)99%的质量并(bìng)不以可(kě)见光的形式所存在，我们无法(fǎ)看到(dào)。最诡异的是，在测量速度的过程中(zhōng)，兹威基发现(xiàn)星系团中很多星(xīng)系的速度比理论(lùn)上要(yào)快得多，按(àn)照牛顿的(de)运动学定律，仅靠这些可见(jiàn)星系的(de)质量所(suǒ)产生的引力是无法将它(tā)们束缚(fù)在星(xīng)系(xì)团内的，它们早就应(yīng)该(gāi)被抛(pāo)出星(xīng)系团之外了，除非有一(yī)种神(shén)秘的力量在(zài)起作(zuò)用(yòng)，这种力量来源于某种(zhǒng)隐(yǐn)形的物(wù)质(zhì)。

据(jù)此，兹维基提出了这样部分不可见(jiàn)的暗质(zhì)，它不发散光(guāng)、吸光、反(fǎn)射光，但是(shì)它(tā)们却占(zhàn)据着宇(yǔ)宙中绝(jué)大部分的质量。只是(shì)当时的人们(men)对这样的一(yī)种说法不屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这个词(cí)才再一次出现。天文学家维拉(lā)鲁宾和肯特福特在观测仙女座(zuò)星(xīng)系中(zhōng)的(de)恒星运动。理(lǐ)论上(shàng)来说，距离中心(xīn)越远(yuǎn)的恒星在(zài)其轨道(dào)上的运(yùn)行速度就会(huì)越慢(màn)。但是(shì)他们(men)观测(cè)的结果却让人感到不可思议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转速度几(jǐ)乎(hū)保持不变。可是根据牛顿的(de)万有(yǒu)引力定律，在星系(xì)当中如果没有足够大(dà)的质量来吸引它们，这(zhè)些外围(wéi)的(de)恒(héng)星早就被甩到宇(yǔ)宙当中了。基于这(zhè)种(zhǒng)现象，科学家们会使用(yòng)一种相对标准(zhǔn)的(de)方(fāng)法来解(jiě)释(shì)暗物质的存在(zài)，这种方法就是测量(liàng)星(xīng)系当中气体在X轴上(shàng)距离星系中心(xīn)的(de)距离，以及在Y轴上(shàng)气体的(de)旋转速度。如果出(chū)现异(yì)常的(de)结果，就认为是由暗物质(zhì)的力量进入其中。

于是科学家们通过射(shè)电望远(yuǎn)镜(jìng)测量了距(jù)离(lí)星系中心更(gèng)远距离的氢元素(sù)，发(fā)现它们的旋转速度并不(bù)符合(hé)牛顿(dùn)的(de)力学定(dìng)律。我(wǒ)们的(de)太阳系也不例外，太(tài)阳系(xì)位于银河(hé)系的第三悬臂(bì郭晶晶一胎为什么选择鬼节生，郭晶晶一胎什么时候出生的)之上(shàng)，距离(lí)银河系中心2.6万光(guāng)年，根据(jù)万有引力定(dìng)律进(jìn)行计(jì)算，太阳系的运行速度应该是(shì)160千米/秒，但实际(jì)上，太(tài)阳系正在(zài)以220千米/秒的速度围(wéi)绕银河系旋(xuán)转，这个实际(jì)速度远(yuǎn)远大(dà)于(yú)理论速(sù)度，那么产生以上这种向心加速度的原因很可能就是(shì)存在着一种我们看(kàn)不(bù)到的物质，是(shì)这些暗物质的引力(lì)效应(yīng)将星系聚集在了一起。

也是从这时开始，越(yuè)来越多(duō)的研究人员开始相(xiāng)信暗物质的存(cún)在。科学家根据星系外恒(héng)星(xīng)轨道的速度，估(gū)算在星系当中暗物(wù)质的质量占整个星(xīng)系质量的(de)85%。但是，暗(àn)物质并(bìng)不(bù)是唯一可(kě)以解(jiě)释这个现象的原因。在一项新的研究当中(zhōng)，科(kē)学家们发现，几乎(hū)没有引(yǐn)力效应(yīng)的遥远(yuǎn)恒星(xīng)之(zhī)间，也(yě)会出(chū)现(xiàn)速(sù)度上的微小(xiǎo)差异。另外，天文(wén)学家还发现了一个(gè)反常的星(xīng)系，叫(jiào)做Agc114905。这个星(xīng)系距离(lí)地球大(dà)约(yuē)2.5亿光年，大小和(hé)银河系不多，但是星(xīng)系当(dāng)中存在的恒星数(shù)量却只(zhǐ)有银河系的千分之一。

所以在理论上，该(gāi)星系必须存在(zài)暗物质，否则就(jiù)会分(fēn)崩离析。但是科学家们使(shǐ)用最先进(jìn)的望远镜对其进行了40个(gè)小时的详(xiáng)细(xì)测量(liàng)之后，发(fā)现星系中的恒(héng)星运动是可以用正常(cháng)的物质(zhì)和(hé)力学定律来解(jiě)释(shì)的。那(nà)么又有人提出(chū)，也许该星(xīng)系的暗物质(zhì)，已经(jīng)被附近(jìn)的(de)另一个大星系(xì)剥离了(le)。奇怪的是，它的附近没(méi)有任何星系存在。造成这些现象(xiàng)的(de)除了暗(àn)物质的(de)假说之外，另一种可能就是人类对引力的理(lǐ)解还不够全(quán)面，引(yǐn)力很可能(néng)在不同(tóng)尺度空间中的工作方式(shì)是不同(tóng)的，这(zhè)意味着在行(xíng)星系(xì)尺度中(zhōng)的天体会沿着它们的轨道，按照(zhào)我们所理解的方式(shì)运动(dòng)。但是上升到星系(xì)和星(xīng)团(tuán)的尺(chǐ)度，引(yǐn)力之间(jiān)的相互作用则(zé)是不(bù)同的方式(shì)。对于在(zài)星系团之间的相(xiāng)互作用，科学家还引入了外部(bù)场效应的概念，指(zhǐ)的是在数百万光年(nián)的规模上，巨(jù)大的(de)质量之间会(huì)产生(shēng)对彼此特殊(shū)的效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙(méng)德理论成立，这意(yì)味着我们(men)需(xū)要对现在的(de)物(wù)理(lǐ)定(dìng)律进(jìn)行修正，这些发现也(yě)让很多人(rén)认(rèn)为(wèi)暗物质假说理论就此终结。但(dàn)是在宇宙当(dāng)中(zhōng)还有关于暗物质存在的(de)其他(tā)的理论证(zhèng)据，这些理论证(zhèng)据是蒙德理论所没法解释的(de)“引力(lì)透镜(jìng)”。

径(jìng)向距离为37亿光年的子弹星(xīng)系(xì)团，由两(liǎng)个碰撞的星(xīng)系团所(suǒ)组成，类(lèi)似这样的星团(tuán)，它们大部分(fēn)的普通质量(liàng)都(dōu)在星系的气体当中。当星团以(yǐ)1000万公里(lǐ)/小时发生碰(pèng)撞的(de)时候(hòu)，星(xīng)际气体的(de)相互作用就会导致温(wēn)度的(de)急(jí)剧升高，速度大(dà)幅(fú)降低(dī)。所以在(zài)理论上，在碰撞之后，子弹星系团大(dà)部分的质量将位于所有这些气体所(suǒ)在的(de)中(zhōng)间区域。那(nà)么我们通过什么来验证它的(de)质量区域到(dào)底是不是集中(zhōng)在中间呢？前(qián)不久，詹姆(mǔ)斯(sī)韦伯太空(kōng)望远(yuǎn)镜传回了宇宙(zhòu)当中第一张(zhāng)全彩的(de)高(gāo)清照片，在照片中我们可以明显(xiǎn)地看到(dào)很多星系(xì)似乎被拉伸产(chǎn)生了巨大的(de)形变。其实这些星系(xì)本身并(bìng)不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出(chū)了什(shén)么问题，而是(shì)这样极遥远的天(tiān)体和我(wǒ)们(men)地球上的观测者之间(jiān)。被(bèi)一个质量超级巨大的天体遮挡，这个超(chāo)大质量的东西(xī)的引力，会使身后更(gèng)遥远星系的光都发(fā)生(shēng)了(le)扭(niǔ)曲。这个现(xiàn)象就(jiù)是引力透(tòu)镜效应。这个巨大的天体可能是超大(dà)质量(liàng)的黑(hēi)洞或者是暗物质。

所以当人们(men)对子弹星系团观(guān)测的时(shí)候，发现它的大(dà)质量区域并不是在中间(jiān)，而是在两(liǎng)侧。所以最好的解释方法(fǎ)就是当星团发郭晶晶一胎为什么选择鬼节生，郭晶晶一胎什么时候出生的生全(quán)部的(de)碰撞时(shí)，可被观(guān)测到的质(zhì)量气体被卡在(zài)了中(zhōng)间，暗物质则直接(jiē)通过(guò)了这个区域，并在(zài)两边形成(chéng)了(le)引(yǐn)力(lì)透(tòu)镜。对子弹(dàn)星系(xì)团的(de)引力(lì)透(tòu)镜研究也被认为是暗物质存在的迄今(jīn)为止(zhǐ)最好的(de)理论证据。

除此之外，还有来自宇宙(zhòu)当中(zhōng)最古老的(de)光。从宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年之后(hòu)，可见(jiàn)光终于可以(yǐ)畅(chàng)通无阻(zǔ)地穿越在宇宙当(dāng)中了。经过(guò)了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景上留下了各相同性的微波(bō)辐射。其中(zhōng)红色的(de)部分(fēn)表示(shì)温度(dù)较高的区域(yù)，蓝色则表示相对较冷(lěng)的区域，但实际(jì)上它(tā)们(men)之(zhī)间的温(wēn)差只有万分之一。

科学家们通过对前景背景分离后的(de)二值(zhí)图(tú)像进行连通域提取和(hé)标记之后(hòu)发现，如果宇宙当中没(méi)有暗物质，图形看起来(lái)不应该是这样(yàng)的，而随着暗物质的增(zēng)加(jiā)，一(yī)些峰值的(de)幅度会减小，才变得看起(qǐ)来“和谐”。为(wèi)了匹配(pèi)宇宙微波背(bèi)景辐射(shè)的测量值，我(wǒ)们需(xū)要的暗物质(zhì)大约是(shì)普通物质的5倍。这个数字与解释星系当中恒星运动(dòng)所(suǒ)需要的暗(àn)物质比例是一致(zhì)的(de)。这就意(yì)味着。

用了一个简单的理论框架，就很好地解释了(le)很多不同的观测结果。而暗物质的本质就是宇宙当中(zhōng)存在(zài)着某种类型的粒子，它们不参与任何其(qí)他的电磁作用，只(zhǐ)通过(guò)引(yǐn)力来相互(hù)作用。所(suǒ)以如果能(néng)够找到这种粒(lì)子的存在，就相当于找到了(le)暗物(wù)质存在的实际证据。这种粒子到底是什么？科学家们已经提出(chū)了数十种的假(jiǎ)想目标(biāo)，而要寻找(zhǎo)这些(xiē)不(bù)同的目标(biāo)粒子所(suǒ)需要的(de)实(shí)验方(fāng)式也(yě)不相同(tóng)。在(zài)过去的(de)几十(shí)年当中(zhōng)，人类为(wèi)了寻找这(zhè)些看不见、摸(mō)不到(dào)，几(jǐ)乎不(bù)会与常规物质(zhì)相互作用的“暗物(wù)质”，科学家们(men)已经进行了(le)超过50次(cì)的实验，却没有(yǒu)任何(hé)实质(zhì)性的(de)发现，除了一(yī)个地方(fāng)，意大(dà)利(lì)的(de)格(gé)兰萨(sà)索(suǒ)山，隶(lì)属于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球(qiú)上最大的地(dì)学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个(gè)三(sān)层楼(lóu)高的探测器，一(yī)直致力于寻(xún)找暗物质粒(lì)子的周期性震荡。

自1997年以来，这(zhè)里的科学家声称观测到了某(mǒu)种信号。经过了20多(duō)年的(de)数据收集，人(rén)们发现(xiàn)了(le)一个有趣的事情。探测率会在每(měi)年(nián)的(de)6月份达到峰值，然(rán)后在11月降到(dào)最低，而且在20年当中每年(nián)都是一样(yàng)。一些(xiē)科学家认(rèn)为(wèi)这可能是人(rén)类发现(xiàn)暗(àn)物质的第一个直接证据。

但是为(wèi)什么(me)暗物质会(huì)产(chǎn)生周期性的年度信(xìn)号呢(ne)？刚(gāng)才我们讲了太(tài)阳(yáng)系正(zhèng)在以220公里/秒的速度(dù)围(wéi)绕着银河系进行(xíng)移动，那(nà)么如果暗物质存在宇宙当(dāng)中，这意(yì)味(wèi)着我们也在以这样(yàng)的速度(dù)在穿越着暗物质流，这(zhè)个过程中会产(chǎn)生(shēng)相应的振荡(dàng)，同时(shí)地球又(yòu)以30公(gōng)里/秒的(de)速度围绕太阳进行旋(xuán)转。所以有半年的(de)时间(jiān)，地球围绕太阳的方向与太阳环绕(rào)银河系的方向(xiàng)是(shì)一致的，而另外半年则与之相反。

而在6月份的时候，地(dì)球与太阳(yáng)的方向正好达到完全一(yī)致，这是理论上地球(qiú)穿越暗物(wù)质流最快(kuài)的时段。而在11月(yuè)份，又恰好达(dá)到了最慢值。尽管在实(shí)际的情(qíng)况(kuàng)中，太阳系相对银河系(xì)的平面呈现了60度(dù)的倾(qīng)斜(xié)，但是这(zhè)并不影响这(zhè)个理论的(de)有效性。

因此科学(xué)家认为这可以用来解释(shì)，研究人员(yuán)们(men)所观(guān)测(cè)到的周期性信号(hào)。当然也可(kě)能有其他的情况(kuàng)，造(zào)成这种年度(dù)周期信号的差异也可(kě)能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的(de)积雪(xuě)，甚(shèn)至连意大利(lì)游(yóu)客的数量(liàng)也符合这个周期(qī)的规律。

所以，科学家们又在南半(bàn)球(qiú)建(jiàn)立(lì)了(le)一个几(jǐ)乎相同的实验室，这里的(de)季节与之前(qián)的实(shí)验室正(zhèng)好相反，而在(zài)这(zhè)里，地(dì)球(qiú)穿过暗物(wù)质流(liú)的运(yùn)动特征和第一个实(shí)验(yàn)室(shì)是一样的。

因此，如果在这里可以(yǐ)得到相(xiāng)同的信号，就可(kě)以成(chéng)为(wèi)暗物质(zhì)所存在的非常有力的(de)证据了。但是由(yóu)于这个(gè)实验室刚刚建成不久，所以截至目前还无法提供相应的数据(jù)支(zhī)持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射(shè)一台(tái)新的望远(yuǎn)镜，这台(tái)太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟(gēn)哈勃(bó)望远镜相(xiāng)同，但它的(de)宽视场仪器提供的视野是哈(hā)勃红(hóng)外仪(yí)器的100倍。南希格雷(léi)斯(sī)罗曼太空望(wàng)远(yuǎn)镜其中一个关键(jiàn)的用途就是(shì)探(tàn)索(suǒ)暗物质背后的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目以(yǐ)待(dài)了。费(fèi)米实验室粒子(zi)天体物理(lǐ)中心的科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特(tè)芬研究发现(xiàn)，如果暗物质存(cún)在，它(tā)们极有可能拥(yōng)有(yǒu)另一种神秘的效应，这种暗物(wù)质效应，会支持(chí)宇宙当中生命的诞(dàn)生，或者说是生命进化的一个(gè)重要因素。

如果这一(yī)理论得到进(jìn)一步(bù)的证实，那么遍布宇宙当中的暗(àn)物质会不(bù)会意味着人(rén)类并不孤单呢？或(huò)许在宇宙当中某个角落(luò)的行星上，暗物质正在通过这样的效(xiào)应创造生命。当然，这些推论的(de)大前提是要先找到暗物质存(cún)在(zài)的实际证(zhèng)据。那么小伙伴们，你们觉得(dé)暗(àn)物质到底存不(bù)存在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支持是我更(gèng)新的(de)动力(lì)！

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