宇(yǔ)宙是(shì)“人为制造”的(de)？为(wèi)何会存在科(kē)学无法解释(shì)的(de)“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟是什么？人(rén)类为(wèi)了寻(xún)找(zhǎo)暗物质(zhì)存在(zài)的证据，科(kē)学家们在过(guò)去的几十(shí)年当(dāng)中进行了超过50次的(de)长期实验，但是却没有发现任何(hé)的有效(xiào)证据。除了一(yī)个(gè)地方(fāng)，在1687年出版的自然(rán)哲(zhé)学数学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有(yǒu)引(yǐn)力定律(lǜ)，它(tā)揭示了宇宙中天体运(yùn)动的规律(lǜ)。往后的几百年来，当天文学(xué)家们(men)发现某些天体(tǐ)运行轨道出现异(yì)常，不符合万有引力定律的时候，他(tā)们就会知道，周(zhōu)围一定有未知的天体通过引力在摄(shè)动它的(de)轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过(guò)天(tiān)王星运行轨道的异常(cháng)，推算(suàn)并且(qiě)发现了海王星(xīng)的存在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发现都是应用(yòng)万有引力定律所取(qǔ)得重大天文成就(jiù)的例子。但是这(zhè)些发现都是在恒星系统的尺度当(dāng)中，可当我(wǒ)们上(shàng)升到星系或者是(shì)星(xīng)团的尺度，事情就开始变(biàn)得诡异了(le)。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗里茨兹威基正(zhèng)在研究和测量后发星(xīng)系团的质量。这是一个由(yóu)数千个星(xīng)系所组成(chéng)的(de)巨大星系(xì)团，这(zhè)些(xiē)星系被引力(lì)束缚在一起。测量星系团的质量一般会使用到两种方法(fǎ)，当(dāng)两种(zhǒng)方法结果一(yī)致，就可(kě)以确定其质量的范(fàn)围。

第(dì)一种是获得其(qí)"光(guāng)度学的(de)质量"，需要的数据是测量各个(gè)星系的光度。

第(dì)二种是动(dòng)力学质量的计算，是利用光(guāng)谱红移测量星系团中(zhōng)的各个星(xīng)系相对于星(xīng)系团的运动(dòng)速度(dù)。当测量结果出来之后，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动力学质(zhì)量”竟(jìng)然是“光度(dù)学质(zhì)量(liàng)”的400倍。这意味着，后发座星系团(tuán)有99%的(de)质量消失了，或者说这99%的(de)质量并不(bù)以可见(jiàn)光的形式所存在，我们无法看到。最诡异(yì)的是，在测量(liàng)速度的过程中(zhōng)，兹威基发现星系团中很多星系的速度比理论上要快得多，按(àn)照牛顿的(de)运(yùn)动学(xué)定律(lǜ)，仅(jǐn)靠这些可见星系的(de)质量所产(chǎn)生的引(yǐn)力是无法将它们束缚在星系团内的，它(tā)们早就(jiù)应该被(bèi)抛出星系团之外了(le)，除非有一种神秘的力量在起作(zuò)用，这种力量来源于某种隐(yǐn)形(xíng)的物质。

据此，兹维(wéi)基提出了这样(yàng)部(bù)分不(bù)可见的(de)暗质，它不发散光、吸光、反(fǎn)射光，但(dàn)是它们却(què)占(zhàn)据(jù)着宇宙中绝大部分的质量。只是当时的人(rén)们对(duì)这样(yàng)的(de)一种说法(fǎ)不屑一(yī)顾。

直到40年(nián)之后，“暗(àn)物质”这个词才(cái)再(zài)一(yī)次出现。天文(wén)学(xué)家(jiā)维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在观(guān)测(cè)仙女(nǚ)座星系(xì)中的恒星运(yùn)动。理论(lùn)上来(lái)说，距(jù)离(lí)中(zhōng)心越远的恒星在其轨(guǐ)道上的(de)运(yùn)行速度就会越慢。但是(shì)他们观测的(de)结(jié)果却让人感(gǎn)到(dào)不可思(sī)议。

随(suí)着(zhe)与(yǔ)中心距离的增加(jiā)，恒星的旋转(zhuǎn)速度几乎保持(chí)不变。可是根据牛(niú)顿的万有(yǒu)引力定律(lǜ)，在星系当中(zhōng)如(rú)果(guǒ)没有(yǒu)足够大的质量来吸引它(tā)们，这(zhè)些外围的(de)恒星(xīng)早就被甩到宇宙当中了。基于这种(zhǒng)现(xiàn)象，科学家们会使(shǐ)用一种(zhǒng)相对标准的方法来解释(shì)暗(àn)物质的存在，这种方法(fǎ)就是测量星系当中气体(tǐ)在(zài)X轴上距离星(xīng)系中(zhōng)心的距离(lí)，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋(xuán)转速度。如果(guǒ)出(chū)现异(yì)常的结果(guǒ)，就认(rèn)为是(shì)由暗物质的力(lì)量进入其(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远距离的氢元素(sù)，发现它(tā)们的旋(xuán)转(zhuǎn)速度并不(bù)符合牛顿(dùn)的力学定律。我(wǒ)们的太阳系也(yě)不例外(wài)，太阳(yáng)系(xì)位于银(yí莫衷一是什么意思 莫衷一是是褒义还是贬义n)河(hé)系(xì)的第三悬臂之上，距(jù)离(lí)银河系中心2.6万光(guāng)年(nián)，根据万有引(yǐn)力定(dìng)律进行(xíng)计算，太阳系(xì)的运行速度应(yīng)该是(shì)160千米/秒，但实际上，太阳(yáng)系正在以220千米/秒的速度围绕银河系旋转(zhuǎn)，这(zhè)个(gè)实际速度远(yuǎn)远大于理论速度，那么产生以上这(zhè)种向心(xīn)加速度的原因很可能就是存在着一种我们看不(bù)到的物质，是这些(xiē)暗(àn)物质的引(yǐn)力效(xiào)应(yīng)将星系聚集在了一起。

也是(shì)从(cóng)这(zhè)时开始，越来越多(duō)的(de)研(yán)究人员开始相信暗物(wù)质的存在。科(kē)学家根据星(xīng)系(xì)外恒星轨道的速度，估算在星系(xì)当中暗物质的质量占整(zhěng)个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一(yī)可以解(jiě)释这个现象的原因。在一(yī)项新的研(yán)究当(dāng)中，科(kē)学家们发(fā)现(xiàn)，几乎没有引(yǐn)力效应(yīng)的(de)遥远恒星之间，也会(huì)出现速度(dù)上(shàng)的微小(xiǎo)差异。另外，天(tiān)文学家(jiā)还发现了一个反(fǎn)常(cháng)的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星(xīng)系距离地球(qiú)大约(yuē)2.5亿光年，大小和银河系不多，但是(shì)星系当中存(cún)在的恒(héng)星(xīng)数量却(què)只(zhǐ)有银河系的千(qiān)分之一(yī)。

所以在理论上(shàng)，该星系必须存(cún)在暗物(wù)质，否则(zé)就会分崩(bēng)离析。但是(shì)科学家们使用最先进(jìn)的(de)望远(yuǎn)镜(jìng)对(duì)其进行了(le)40个小时的(de)详细(xì)测(cè)量之后，发现星系中的(de)恒星运动是可以用正(zhèng)常的(de)物(wù)质和力学定律来解(jiě)释的。那么又(yòu)有(yǒu)人提(tí)出，也许该星系的(de)暗物质，已(yǐ)经(jīng)被(bèi)附近(jìn)的另一(yī)个大星系(xì)剥离了。奇怪的是，它的附近没有任何星系存(cún)在。造成(chéng)这些现象的除(chú)了暗(àn)物质(zhì)的假说之(zhī)外，另一(yī)种可能就(jiù)是人类对引力的理解还不(bù)够(gòu)全面，引力很(hěn)可能在不同尺度空间(jiān)中的工作方式(shì)是不同的，这意味着在(zài)行星系(xì)尺度中的天体会沿着它们的轨道，按照我们所理解(jiě)的方(fāng)式运动。但是上升到星系(xì)和星团的尺(chǐ)度，引力(lì)之间的相互作用则是不同的(de)方式。对于(yú)在星系(xì)团之(zhī)间的相互作用，科学家还(hái)引入了外部场(chǎng)效应的概念，指的是在数(shù)百万光年(nián)的规模(mó)上，巨大的质量之(zhī)间会(huì)产生对彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如(rú)果MOND蒙(méng)德理(lǐ)论(lùn)成立，这意味着我们需要对现(xiàn)在(zài)的物理定(dìng)律(lǜ)进(jìn)行修正，这些发现也让很多人认为(wèi)暗物质假(jiǎ)说(shuō)理论(lùn)就此终结。但是(shì)在宇宙当中还有关于暗物质存在的其他的(de)理论证据，这些理论证据是蒙德(dé)理论所没法解释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距(jù)离为(wèi)37亿光年的子弹星(xīng)系(xì)团，由两个碰撞的(de)星系团所组(zǔ)成，类似这样(yàng)的星(xīng)团(tuán)，它(tā)们大部分的普(pǔ)通质(zhì)量都在星系的气体(tǐ)当(dāng)中。当星团以(yǐ)1000万公里/小时(shí)发生碰撞的时候，星(xīng)际(jì)气体的相互(hù)作用就(jiù)会(huì)导致温度的(de)急剧升(shēng)高，速度大幅降低(dī)。所以(yǐ)在理(lǐ)论上，在碰撞之后(hòu)，子(zi)弹星(xīng)系(xì)团(tuán)大(dà)部分的质量(liàng)将位于所有(yǒu)这(zhè)些气体所在的(de)中间区域。那么我们通过什么(me)来验(yàn)证它(tā)的质量区域到底是不是集中在中(zhōng)间呢(ne)？前不久，詹姆斯(sī)韦(wéi)伯太空望远镜(jìng)传回了宇宙(zhòu)当(dāng)中第一张(zhāng)全彩的高(gāo)清照片，在(zài)照(zhào)片中我(wǒ)们可以明显地看到很多星系(xì)似乎被拉(lā)伸产生(shēng)了巨大的形(xíng)变。其实这些星系(xì)本身并不是真的被扭曲了，也不是(shì)韦伯望远镜出(chū)了什(shén)么问题(tí)，而是(shì)这样(yàng)极遥(yáo)远的天体和我们地(dì)球上(shàng)的观测者之间。被一个质量超级(jí)巨(jù)大的天体遮挡，这个(gè)超大质量的东西的引力(lì)，会(huì)使身后更遥远星(xīng)系的光都(dōu)发生了扭曲。这个(gè)现象就是(shì)引力透镜效应(yīng)。这个巨大的天体可能是超大质量的(de)黑洞或者是暗物质。

所以(yǐ)当人(rén)们(men)对子弹星系团观测(cè)的(de)时候(hòu)，发(fā)现它(tā)的(de)大质量区(qū)域并不是(shì)在中(zhōng)间(jiān)，而是(shì)在两侧。所以(yǐ)最好的(de)解释方法就是当星团发(fā)生(shēng)全部的碰撞时，可被观测到的质量气体(tǐ)被卡在了中间，暗(àn)物(wù)质则直接通过(guò)了这个(gè)区域，并(bìng)在(zài)两边形成(chéng)了引力(lì)透镜。对(duì)子弹星系团的引(yǐn)力透(tòu)镜研究也被认为是暗物质(zhì)存在的(de)迄今为止最好的理论(lùn)证据。

除此之外，还有来自宇宙当中(zhōng)最古老的光。从(cóng)宇宙大爆炸(zhà)开始，38万年之后(hòu)，可见(jiàn)光终于可以畅通无阻(zǔ)地穿越在宇(yǔ)宙当(dāng)中了。经(jīng)过了130多亿年之后，这些光在宇宙空(kōng)间背景上留下(xià)了各相同性的微波(bō)辐(fú)射。其(qí)中红色的部分表示温度较高的区域，蓝色则(zé)表示(shì)相对较冷的区域，但(dàn)实际上它(tā)们(men)之间的温差只有(yǒu)万分之一。

科学(xué)家们通过对(duì)前景(jǐng)背景分离后的(de)二(èr)值图像进行连通域(yù)提取和(hé)标记之后发现，如(rú)果宇(yǔ)宙(zhòu)当中没有暗物质，图(tú)形看起(qǐ)来不应(yīng)该(gāi)是这样的，而随着(zhe)暗物质的增加，一(yī)些峰(fēng)值(zhí)的(de)幅度(dù)会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙微波(bō)背景辐射的测(cè)量值，我们需要的(de)暗(àn)物质大约是普(pǔ)通(tōng)物质的5倍。这个数(shù)字与(yǔ)解释星系当(dān莫衷一是什么意思 莫衷一是是褒义还是贬义g)中(zhōng)恒(héng)星运(yùn)动(dòng)所需要(yào)的暗物质比例(lì)是一致的。这就(jiù)意味着。

用(yòng)了一(yī)个简(jiǎn)单的理(lǐ)论框架，就很(hěn)好地解(jiě)释了很多(duō)不同的(de)观测结果(guǒ)。而暗物质的本质(zhì)就(jiù)是(shì)宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)存在着某种(zhǒng)类型(xíng)的粒子(zi)，它们不参与任何其他(tā)的电磁作用，只通过(guò)引力(lì)来(lái)相互(hù)作用。所以如果能够找(zhǎo)到这种粒子的存在，就相当于找(zhǎo)到了暗(àn)物质(zhì)存(cún)在的实际证据。这种粒子到底(dǐ)是什么(me)？科学家(jiā)们(men)已经提出了(le)数(shù)十(shí)种的假(jiǎ)想(xiǎng)目标，而(ér)要(yào)寻找(zhǎo)这些不(bù)同的目标粒子所需要的(de)实验方式也不相同(tóng)。在(zài)过(guò)去的几十(shí)年当中，人类为(wèi)了寻找(zhǎo)这些看不见、摸(mō)不到，几乎不会与常规(guī)物质(zhì)相互作(zuò)用的(de)“暗物(wù)质”，科学家们(men)已经进(jìn)行了超过(guò)50次(cì)的实验，却没有任何实质性的发现，除了(le)一个地方，意大利的格兰萨索山(shān)，隶属(shǔ)于阿尔(ěr)卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿井当中，藏着地球上最大的地学(xué)实验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一(yī)个三层楼高的探(tàn)测器(qì)，一直(zhí)致力于寻(xún)找暗物质粒子(zi)的(de)周期(qī)性震荡。

自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多年的数据收集(jí)，人们发现了一(yī)个有趣(qù)的事情。探(tàn)测(cè)率(lǜ)会在每年的6月(yuè)份(fèn)达到峰值(zhí)，然后(hòu)在11月降到最(zuì)低，而(ér)且在(zài)20年当中每(měi)年都是一样(yàng)。一些科学家认为这可(kě)能是人类发现(xiàn)暗物质(zhì)的第(dì)一个直(zhí)接证据。

但是为什么暗物质会产生周期(qī)性(xìng)的年度信号(hào)呢？刚才我们(men)讲了(le)太阳系正在以220公里/秒的速(sù)度围绕着(zhe)银河系进(jìn)行移(yí)动，那么如(rú)果暗物(wù)质存(cún)在宇宙(zhòu)当(dāng)中，这意味(wèi)着(zhe)我们也在以(yǐ)这样的(de)速度在(zài)穿越(yuè)着暗物质流，这个过程中(zhōng)会产生相(xiāng)应(yīng)的(de)振荡，同时地球又以30公里/秒的速度(dù)围绕太阳(yáng)进行旋转。所以有半(bàn)年的(de)时间，地球围绕太阳(yáng)的方向(xiàng)与(yǔ)太(tài)阳环绕(rào)银河系的方(fāng)向是一致(zhì)的，而另外半年则(zé)与之相反。

而(ér)在6月份的(de)时候(hòu)，地球(qiú)与太阳的方向正(zhèng)好(hǎo)达到完全一致(zhì)，这是理论上地球(qiú)穿越暗(àn)物质(zhì)流最快(kuài)的(de)时段。而在(zài)11月份(fèn)，又恰(qià)好达到了最慢(màn)值。尽管在实际的(de)情(qíng)况中，太阳(yáng)系相对银河系的平面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是这并不(bù)影响(xiǎng)这个(gè)理论的有效(xiào)性。

因此科学(xué)家认为这可以用来解(jiě)释，研究人员们所观测到的(de)周期性信号。当(dāng)然也可能有(yǒu)其他的情况，造成这(zhè)种年度周期信号的差异也可能(néng)是温度、湿度(dù)、土(tǔ)壤中的(de)水分、高山上的(de)积雪，甚(shèn)至连意大利游客的数量(liàng)也符(fú)合这(zhè)个(gè)周期(qī)的规律。

所以，科(kē)学(xué)家们又在(zài)南半球建立(lì)了一(yī)个几乎相同的实(shí)验室，这里的季节(jié)与之前的实(shí)验室正(zhèng)好相反，而在(zài)这里(lǐ)，地(dì)球(qiú)穿过暗(àn)物质流的(de)运(yùn)动特征(zhēng)和第(dì)一个实(shí)验室(shì)是一样的。

因(yīn)此，如果在(zài)这里可以得到(dào)相同的信(xìn)号(hào)，就(jiù)可以成为暗(àn)物(wù)质所存在的非常有力(lì)的证(zhèng)据了。但是由于这个实验室刚刚建成(chéng)不久(jiǔ)，所以截至目前(qián)还(hái)无法提(tí)供相应的数据支(zhī)持。另外(wài)，在2025年，NASA将(jiāng)会发射(shè)一台新(xīn)的望远(yuǎn)镜，这(zhè)台(tái)太空望(wàng)远镜叫做“南(nán)希(xī)格雷斯(sī)罗曼”，它的(de)主(zhǔ)镜(jìng)大小跟哈勃望(wàng)远镜相同(tóng)，但它的宽视场仪器提(tí)供的视野是哈(hā)勃红外仪器的100倍。南希(xī)格雷(léi)斯(sī)罗曼太空望(wàng)远(yuǎn)镜其中一个关键的用途就是探索(suǒ)暗物质(zhì)背后的奥秘，对于探测(cè)的(de)结果(guǒ)，我们只能拭目以待(dài)了。费米(mǐ)实验室(shì)粒(lì)子天体物(wù)理(lǐ)中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研(yán)究发现，如果暗物质(zhì)存在，它们极有(yǒu)可能(néng)拥有另一种神秘的效应，这种(zhǒng)暗物质效(xiào)应，会支持宇宙(zhòu)当中生命的诞生(shēng)，或者(zhě)说是生命进化的一(yī)个重要因素。

如果这(zhè)一(yī)理(lǐ)论(lùn)得(dé)到进一步(bù)的证实，那么(me)遍布宇宙当中的暗物质会(huì)不(bù)会意味着人类并不(bù)孤(gū)单呢？或许在宇宙当中某个角(jiǎo)落的(de)行星上，暗(àn)物质正在通过这(zhè)样(yàng)的效应创造(zào)生命。当然，这(zhè)些推论的大前(qián)提是要先找(zhǎo)到(dào)暗物质存在的实际证据(jù)。那么(me)小伙伴们，你们觉得(dé)暗(àn)物质(zhì)到底存(cún)不(bù)存在呢？喜欢请点(diǎn)赞(zàn)，你(nǐ)的(de)支持是我(wǒ)更新的(de)动力(lì)！

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