宇宙是“人(rén)为(wèi)制造”的？为何会存在科学(xué)无法(fǎ)解释的“暗(àn)物(wù)质”？暗物质又究(jiū)竟是(shì)什么？人类为了寻找(zhǎo)暗物质存在的证据(jù)，科学家们在过去的几十年当中进行了(le)超过50次的长期实验，但是却没有发现任何的有效(xiào)证据。除了一(yī)个地方，在1687年出(chū)版的(de)自然哲学数学(xué)原理(lǐ)一书中，埃(āi)萨克牛顿发表了万有引力定(dìng)律，它(tā)揭示(shì)了宇宙中天体(tǐ)运动的规律。往(wǎng)后的几百年来，当天文(wén)学家们发(fā)现某些天体运行轨道出(chū)现异常，不符合万(wàn)有引力(lì)定律的(de)时候，他们(men)就会知道，周围一定有未知(zhī)的天体通过引力在摄动它的轨(guǐ)道。比(bǐ)如在1846年(nián)，奥(ào)本勒维耶就通过天(tiān)王(wáng)星运行轨道的异常，推算(suàn)并且发现(xiàn)了海王星的(de)存在。另(lìng)外，哈雷(léi)彗星、冥(míng)王星的发现都(dōu)是(shì)应(yīng)用万有引(yǐn)力(lì)定律所取得重大天文(wén)成(chéng)就(jiù)的例子(zi)。但是这些发现都是在恒(héng)星(xīng)系统的尺度当中，可当(dāng)我们上升到星系或(huò)者(z桃胶要怎么泡发最好吃，桃胶要怎么泡发最好吃窍门hě)是星团(tuán)的(de)尺度，事情(qíng)就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理学家弗(fú)里茨兹威(wēi)基(jī)正在研究和测(cè)量后发星(xīng)系团的质(zhì)量。这(zhè)是一个由数千个星系所组(zǔ)成的巨大星系团，这些星系(xì)被引力束缚(fù)在一起。测量星系团的(de)质量一般会使用到两种方法，当两种方法结果一致，就(jiù)可(kě)以(yǐ)确定其质量的范围。

第一(yī)种是获得其"光度学(xué)的质量"，需(xū)要的数据是(shì)测量各个星(xīng)系(xì)的光度(dù)。

第二种是动力学质量的计算，是利(lì)用光谱红移测量星系团中的各(gè)个星(xīng)系相(xiāng)对于星(xīng)系团的运动速度。当测量结果出来之(zhī)后，兹威基彻(chè)底懵了，“动(dòng)力(lì)学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着(zhe)，后发座星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量并不以可见光的(de)形(xíng)式所存在，我们无法看到(dào)。最(zuì)诡(guǐ)异的是，在(zài)测量速度的(de)过(guò)程中，兹威基发现星系团中(zhōng)很多星系的速度比理论上要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠(kào)这些可(kě)见星系的质量所产生的引力是无法(fǎ)将它们束缚在星(xīng)系团内的，它(tā)们早(zǎo)就应该被(bèi)抛出星系团之外了，除非有一种神秘的(de)力量在起(qǐ)作用，这种力(lì)量来源于某种(zhǒng)隐形的物(wù)质。

据此，兹(zī)维基提(tí)出了这样部分不(bù)可见的暗质，它(tā)不发散(sàn)光、吸光、反(fǎn)射光，但是它们却占据着宇宙(zhòu)中绝大部分的质量。只是当时的人们对这样(yàng)的一种说法不屑一顾(gù)。

直(zhí)到40年之后(hòu)，“暗物质”这个词(cí)才再一次(cì)出现。天(tiān)文学家维拉鲁(lǔ)宾和(hé)肯特福特(tè)在观测仙女座星系中的恒星运动。理论(lùn)上来说，距离中心越远的(de)恒星在其轨(guǐ)道(dào)上的运行速度就(jiù)会越慢。但是他们(men)观(guān)测(cè)的(de)结(jié)果却(què)让人感到不可思议。

随(suí)着(zhe)与(yǔ)中心(xīn)距离的增加(jiā)，恒星(xīng)的旋转速度几乎(hū)保(bǎo)持(chí)不变。可是(shì)根据(jù)牛顿的万有引力(lì)定律(lǜ)，在星系当中如果没(méi)有足(zú)够大的质量来吸引它们，这些外围(wéi)的(de)恒星早就被甩到宇宙当中了(le)。基于这种(zhǒng)现象，科学家们(men)会使用一种相(xiāng)对标准(zhǔn)的方法来解释暗物质的存在，这种方法就(jiù)是测量星系(xì)当(dāng)中气体在(zài)X轴上距离星系中(zhōng)心的距离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果出现(xiàn)异常(cháng)的结果，就认为是由暗(àn)物质的力(lì)量(liàng)进入(rù)其中。

于(yú)是(shì)科学家们通过射电望远镜测(cè)量了距(jù)离(lí)星系中(zhōng)心更(gèng)远距离(lí)的氢元素，发现它们(men)的旋转速度并不符合牛(niú)顿的力学(xué)定(dìng)律(lǜ)。我们的太阳(yáng)系也不例外，太(tài)阳系(xì)位于银河系(xì)的第(dì)三悬臂之(zhī)上，距离银河系中心2.6万(wàn)光(guāng)年，根据(jù)万有引(yǐn)力定(dìng)律进行计算，太阳系的(de)运行速度应(yīng)该是160千(qiān)米/秒，但实际上，太(tài)阳(yáng)系正在以220千米/秒的(de)速度围(wéi)绕(rào)银河系旋转，这个(gè)实(shí)际速度远远大于理论速度，那(nà)么(me)产生以上(shàng)这种向心加速度的原因很可能就是存在(zài)着(zhe)一种我(wǒ)们看不(bù)到的物(wù)质，是这(zhè)些(xiē)暗物质(zhì)的引力(lì)效(xiào)应将星系聚集在了一(yī)起。

也是(shì)从这时开始(shǐ)，越(yuè)来越(yuè)多(duō)的研究人员开(kāi)始相信暗物(wù)质的存在。科学(xué)家(jiā)根据星系外(wài)恒(héng)星轨(guǐ)道的速度，估算在星系当中暗物(wù)质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是(shì)唯(wéi)一可以解释这个现象的原(yuán)因。在一项新(xīn)的研究(jiū)当中，科学家(jiā)们发现(xiàn)，几(jǐ)乎(hū)没有引力效应的(de)遥远恒星之间，也会出现速度上的微小差异。另外(wài)，天文学(xué)家还发现了一个反常的星(xīng)系(xì)，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离地球(qiú)大约2.5亿光年(nián)，大(dà)小(xiǎo)和银河系(xì)不多，但是星系(xì)当中(zhōng)存在的恒星数(shù)量却只有(yǒu)银河系的千分(fēn)之(zhī)一。

所以在理论上，该星系必须存在(zài)暗(àn)物质，否(fǒu)则就会分崩离析。但是科学家(jiā)们使用最先进的望远镜对(duì)其进行了40个(gè)小时(shí)的详细测(cè)量(liàng)之后，发现星系中的恒星运动是可以(yǐ)用正常的(de)物(wù)质和力学定律来解释的。那么又有人提出，也许该星系(xì)的暗物质，已(yǐ)经被附(fù)近(jìn)的另一个大(dà)星系剥离了。奇怪的是，它的(de)附近没有(yǒu)任何星系(xì)存在(zài)。造成这(zhè)些现象的除了(le)暗(àn)物质的假说之外，另一(yī)种可能(néng)就(jiù)是人类对引力的(de)理解(jiě)还(hái)不够全面，引力很可(kě)能在不同尺(chǐ)度空间中的工作(zuò)方式是(shì)不同的，这意味着在(zài)行星(xīng)系(xì)尺度(dù)中的(de)天体会沿着它们的轨道(dào)，按照我(wǒ)们(men)所理(lǐ)解的方式运动。但是上升到星(xīng)系(xì)和星团的尺(chǐ)度，引力之间(jiān)的相(xiāng)互作用则是不同(tóng)的(de)方(fāng)式。对于在星系团之间的相互作用(yòng)，科学(xué)家(jiā)还引入(rù)了外部(bù)场(chǎng)效(xiào)应的概念，指的是在(zài)数百万光(guāng)年(nián)的规(guī)模上，巨大的质量之(zhī)间会(huì)产(chǎn)生对彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成(chéng)立，这意味着我们需要对现在的(de)物理(lǐ)定律进行修正，这些发现(xiàn)也(yě)让很多(duō)人认为暗物(wù)质假(jiǎ)说理论(lùn)就此终(zhōng)结。但是在(zài)宇宙当中(zhōng)还有关于暗物质存(cún)在的其他的理论证据，这些理论证(zhèng)据是(shì)蒙德理论(lùn)所没法解释的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离为37亿光年的(de)子弹星系团，由两个碰撞的星(xīng)系团所组成(chéng)，类似(shì)这(zhè)样的(de)星团，它们大(dà)部分(fēn)的普通质量都在星(xīng)系的气体当(dāng)中。当星团(tuán)以1000万公里/小时发生碰撞的时候(hòu)，星际气体的相互作用就会导致(zhì)温(wēn)度的急剧升(shēng)高，速度大幅降低(dī)。所(suǒ)以在理(lǐ)论上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系(xì)团大部分的质量将位于所(suǒ)有(yǒu)这些气体所在的中间(jiān)区域(yù)。那么我们通(tōng)过什么来验(yàn)证它(tā)的质量区(qū)域到底是不是集中在(zài)中(zhōng)间呢(ne)？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太(tài)空望远镜(jìng)传回了(le)宇宙当中第一张全彩的高清照片，在照片中我们可以明显地看(kàn)到很多星系似乎被拉伸产生了巨大的形变(biàn)。其(qí)实这些星系本身并不(bù)是真(zhēn)的被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯(bó)望远镜出了什么问题，而是这样极(jí)遥远(yuǎn)的天体和我(wǒ)们地球上(shàng)的(de)观测(cè)者(zhě)之间(jiān)。被一(yī)个质量超级(jí)巨(jù)大的天体(tǐ)遮挡，这个超大质(zhì)量的东(dōng)西的(de)引(yǐn)力，会使身后更遥远星(xīng)系(xì)的光都发生(shēng)了(le)扭曲。这(zhè)个现(xiàn)象(xiàng)就是引力透镜效应。这(zhè)个巨(jù)大(dà)的天体可能是(shì)超大质量(liàng)的黑洞或者是暗物质。

所以当人们对子弹星系团观(guān)测的时候，发现(xiàn)它的大质量(liàng)区域(yù)并不是在中间(jiān)，而是在两侧。所以(yǐ)最好的解释方法就是(shì)当星团发(fā)生全部的(de)碰撞时，可被观测(cè)到的质(zhì)量气体被卡(kǎ)在了中间(jiān)，暗物质则直(zhí)接通过(guò)了这个区域(yù)，并在(zài)两边形成(chéng)了(le)引力透镜。对子弹星系(xì)团(tuán)的引力(lì)透(tòu)镜(jìng)研究也(yě)被认为(wèi)是(shì)暗物(wù)质存在的(de)迄今为(wèi)止最好的理论证据。

除此(cǐ)之外，还有来(lái)自宇宙当中(zhōng)最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后(hòu)，可见光终于可以(yǐ)畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经过(guò)了130多亿年之(zhī)后，这(zhè)些光在宇(yǔ)宙空间背景上留下了各相同(tóng)性的微波(bō)辐(fú)射。其中红色的部(bù)分表示(shì)温度较(jiào)高的区域，蓝色则(zé)表(biǎo)示相(xiāng)对较冷(lěng)的区域，但实际(jì)上(shàng)它们(men)之间的(de)温差只有万分之一。

科学家们通过(guò)对前景背景分(fēn)离后(hòu)的二(èr)值图像进行连通域提取和(hé)标记(jì)之后发现，如果宇(yǔ)宙(zhòu)当中没(méi)有暗物质，图(tú)形看起来(lái)不应(yīng)该是这样的，而(ér)随着(zhe)暗物(wù)质(zhì)的增加，一些峰(fēng)值的幅(fú)度会(huì)减小，才变(biàn)得看起(qǐ)来“和(hé)谐”。为了匹配(pèi)宇宙(zhòu)微波背景辐射的(de)测量值，我们需要(yào)的暗物(wù)质大约是普通物质的(de)5倍。这(zhè)个数(shù)字与解释星系当(dāng)中恒星运(yùn)动所需要的暗(àn)物质(zhì)比例是一致的。这就意味着。

用了(le)一个简(jiǎn)单的理(lǐ)论框(kuāng)架，就很(hěn)好地解释了很(hěn)多不同的观(guān)测(cè)结果。而暗物(wù)质的本质就是宇宙当中(zhōng)存(cún)在着某(mǒu)种类型的(de)粒(lì)子，它们不参与任何其他的(de)电磁作用，只通过引力来相互(hù)作(zuò)用。所以(yǐ)如果(guǒ)能够找到(dào)这种(zhǒng)粒(lì)子(zi)的存在，就相当于找到了(le)暗物质存在(zài)的实(shí)际(jì)证据。这种粒(lì)子到底是什么(me)？科学(xué)家(jiā)们已经提出了数十种的(de)假想目标，而要寻找这(zhè)些不(bù)同的目(mù)标粒子所需要(yào)的(de)实验方式也不相同。在过去的几十年当中，人(rén)类(lèi)为了寻找这些看不见(jiàn)、摸不到(dào)，几乎(hū)不会与常规物质相(xiāng)互作用的“暗物质”，科学家(jiā)们已(yǐ)经进行了(le)超过50次的(de)实(shí)验，却没有任(rèn)何实质性的(de)发现，除了一个地方，意大利的格兰(lán)萨索山，隶属于阿(ā)尔(ěr)卑斯山脉。

在(zài)山下1400米处的地下矿井当中(zhōng)，藏着地球上最大(dà)的(de)地学实(shí)验室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼高的(de)探测器，一(yī)直致力于寻找暗物质(zhì)粒子(zi)的周期性震荡。

自(zì)1997年以(yǐ)来，这里(lǐ)的科学家声称观测到了某种信号。经(jīng)过了20多(duō)年的数据收(shōu)集，人们发(fā)现了一(yī)个有趣的事(shì)情。探测率(lǜ)会(huì)在(zài)每年的6月份达到峰值，然后在(zài)11月降到最低，而(ér)且在(zài)20年当(dāng)中(zhōng)每(měi)年(nián)都是一样(yàng)。一些科(kē)学家认(rèn)为这可能是人类发现(xiàn)暗(àn)物质的第一个(gè)直(zhí)接(jiē)证据。

但(dàn)是为(wèi)什么暗物(wù)质(zhì)会产(chǎn)生周期性的年度信号(hào)呢(ne)？刚才我们(men)讲了(le)太阳系正在以220公里(lǐ)/秒的速度围绕(rào)着银河系进行移(yí)动，那么如(rú)果暗物质(zhì)存在宇宙当中，这意味着我们也在以这样的速(sù)度在穿越着暗物质流，这个过程中会产生相应的振(zhèn)荡，同(tóng)时地球又以30公里/秒(miǎo)的速度围绕(rào)太阳进(jìn)行旋(xuán)转。所(suǒ)以有(yǒu)半年(nián)的时间，地球围绕太阳的方向与太(tài)阳(yáng)环绕银河系的方(fāng)向是一致的，而另外半年则与之相反(fǎn)。

而在6月(yuè)份的(de)时桃胶要怎么泡发最好吃，桃胶要怎么泡发最好吃窍门候，地球(qiú)与(yǔ)太阳(yáng)的方(fāng)向(xiàng)正好达到(dào)完全一(yī)致，这是理论上地(dì)球(qiú)穿(chuān)越暗物质流最快的时段(duàn)。而在11月份，又恰好达到了最慢值(zhí)。尽管在实际的情况中，太阳系相对(duì)银河(hé)系的平面呈现了60度的倾斜，但是这(zhè)并不影(yǐng)响这个理论的有效性。

因此(cǐ)科学家认为这可以用(yòng)来解(jiě)释(shì)，研究人(rén)员们所(suǒ)观(guān)测到的周期(qī)性信号。当然也(yě)可能有其(qí)他的情况，造成(chéng)这种年度周期信号的差异也可能是温度、湿度、土壤中的(de)水分(fēn)、高(gāo)山上的积雪，甚至连意大(dà)利游(yóu)客的数量也符(fú)合这个周期的规(guī)律。

所以，科学家们又(yòu)在南半(bàn)球建立(lì)了一个几乎相(xiāng)同(tóng)的实(shí)验室，这里的(de)季节与(yǔ)之前的实(shí)验室正(zhèng)好相反，而(ér)在这里，地球穿过(guò)暗物质流的运动特征和第(dì)一个实验室是一样的。

因此，如果在这里(lǐ)可以得到(dào)相同的信号，就(jiù)可以成为暗物质所存在的非常有力的证据了。但是(shì)由于这个实验(yàn)室刚刚(gāng)建成不久，所以截至目前还无(wú)法提供相应的数据支持(chí)。另(lìng)外，在2025年，NASA将(jiāng)会(huì)发射一台新的(de)望远镜，这台太空(kōng)望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的(de)主镜大小跟哈勃(bó)望远镜相同，但它的(de)宽视场仪器提供(gōng)的视野是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼(màn)太空(kōng)望远镜其中(zhōng)一个关键的(de)用途就(jiù)是探索暗物(wù)质(zhì)背后的奥秘，对(duì)于探测(cè)的结果，我们只能拭目以待了。费米实验室粒子天体物理中(zhōng)心(xīn)的(de)科学家丹琥珀(pò)和(hé)贾森斯特芬(fēn)研究发现，如果暗(àn)物质存(cún)在，它们极有可能拥(yōng)有另一(yī)种(zhǒng)神秘的效应，这种暗(àn)物质效应，会支(zhī)持宇宙(zhòu)当中生命的诞(dàn)生(shēng)，或(huò)者说是生(shēng)命(mìng)进化的一(yī)个重要(yào)因素(sù)。

如果这一理论(lùn)得到(dào)进一步(bù)的证实，那么遍布宇(yǔ)宙当中(zhōng)的(de)暗物(wù)质会不会意味着人(rén)类并(bìng)不(bù)孤单呢？或许(xǔ)在(zài)宇宙当中某(mǒu)个角落的行星上，暗(àn)物质正(zhèng)在通过这样的效(xiào)应创(chuàng)造生命。当然，这些推论的大前提是要先(xiān)找到暗(àn)物(wù)质存在的(de)实际(jì)证据。那么(me)小伙(huǒ)伴们，你们(men)觉得暗物(wù)质到底存不存在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支持是我(wǒ)更新的动(dòng)力！

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