宇宙是“人为制(zhì)造”的？为何会存在科学(xué)无法解(jiě)释的“暗物质”？暗物质又究竟是什(shén)么(me)？人类为了寻找暗(àn)物质存在的证据，科学家们在过去(qù)的几十年(nián)当中进行了超过(guò)50次的长期实验(yàn)，但是(shì)却没有发现任何(hé)的(de)有效证据。除(chú)了一个地方，在1687年出版的自然哲(zhé)学数学(xué)原理(lǐ)一书中，埃萨克(kè)牛顿(dùn)发(fā)表(biǎo)了万(wàn)有引力(lì)定律，它揭示了宇宙中(zhōng)天体运动(dòng)的规(guī)律。往后(hòu)的几百(bǎi)年来(lái)，当(dāng)天文学家(jiā)们发(fā)现某些天体运行轨(guǐ)道出现异常(cháng)，不符合万(wàn)有(yǒu)引力定律的时(shí)候，他们就会(huì)知道，周围一(yī)定有(yǒu)未知的天体通过引力在摄动它的(de)轨道。比如在1846年(nián)，奥(ào)本勒维(wéi)耶就通(tōng)过天王(wáng)星运行轨道的异常(cháng)，推算并且发现了(le)海(hǎi)王(wáng)星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是(shì)应用(yòng)万有引(yǐn)力定律(lǜ)所取得重(zhòng)大天文成就(jiù)的例子(zi)。但是(shì)这些(xiē)发现都(dōu)是在恒(héng)星系统(tǒng)的尺(chǐ)度当中，可当(dāng)我们上升到星系或者是星(xīng)团的(de)尺(chǐ)度，事情(qíng)就(jiù)开始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理学(xué)家(jiā)弗里茨兹威(wēi)基正在(zài)研究和测量(liàng)后(hòu)发星(xīng)系团的质量。这是一个由数千个星系所组成的巨(jù)大星系团(tuán)，这(zhè)些星系被引力(lì)束(shù)缚在一起(qǐ)。测量(liàng)星系团的质量一般(bān)会(huì)使用(yòng)到两种方(fāng)法(fǎ)，当两种方法(fǎ)结(jié)果一致，就可以确定其质量的范围。

第(dì)一种是获得其"光度学的(de)质量"，需(xū)要的(de)数据是测量各(gè)个星系的光度。

第二(èr)种是动力学质量的计算，是利(lì)用(yòng)光谱红(hóng)移(yí)测量星系团中(zhōng)的各个星系相对于星(xīng)系团的运(yùn)动速(sù)度(dù)。当测量结果(guǒ)出来(lái)之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度(dù)学质量”的400倍。这意味着(zhe)，后发(fā)座星(xīng)系(xì)团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量并不以可见光的形式(shì)所存在，我们无(wú)法看到。最诡异的(de)是(shì)，在测量速(sù)度(dù)的过程中，兹威基发(fā)现星系团(tuán)中很多星系的(de)速度比理论上要快(kuài)得多(duō)，按照牛顿的(de)运动学定律，仅靠(kào)这(zhè)些可见星系的质量(liàng)所产生(shēng)的(de)引力是(shì)无法将它们束缚在星系团内的(de)，它(tā)们早就(jiù)应该被抛(pāo)出星系团之外了(le)，除非(fēi)有一种(zhǒng)神秘(mì)的(de)力量(liàng)在(zài)起(qǐ)作用，这(zhè)种(zhǒng)力量来源于(yú)某种隐(yǐn)形的物质。

据此，兹维基提(tí)出(chū)了这样部分不可见的暗(àn)质，它不发散(sàn)光(guāng)、吸光(guāng)、反射光，但是它们却占据着(zhe)宇宙卯怎么读，卯足劲是什么意思解释中绝大部分的质量。只是当时的人们(men)对这样(yàng)的一种说(shuō)法不屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物质”这个词才再一(yī)次出现。天(tiān)文(wén)学(xué)家维(wéi)拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在观(guān)测仙女座星(xīng)系(xì)中的恒(héng)星(xīng)运动。理论上来说，距离中心越(yuè)远的恒(héng)星在其轨道上的运行速度就会(huì)越慢。但是他们观(guān)测的结果却让(ràng)人感到不可思议。

随(suí)着与中心距离(lí)的增(zēng)加，恒星的旋转(zhuǎn)速度几乎保(bǎo)持不变(biàn)。可是根据牛(niú)顿的万有引力定律，在星(xīng)系当中如果没有(yǒu)足(zú)够(gòu)大的质(zhì)量来吸引它们，这(zhè)些(xiē)外围的恒星早(zǎo)就被(bèi)甩到宇宙当(dāng)中了(le)。基于这种现象，科(kē)学家们会使用(yòng)一种(zhǒng)相对标准(zhǔn)的方法(fǎ)来解(jiě)释暗物质的存在，这(zhè)种方法(fǎ)就(jiù)是测量(liàng)星系当中(zhōng)气体在X轴上距(jù)离星系中心的距离，以及在Y轴(zhóu)上气(qì)体的(de)旋转速度。如果出(chū)现异常的结(jié)果，就认为是由暗(àn)物质的力量进入其中(zhōng)。

于是科学家们(men)通过射电望远镜测(cè)量(liàng)了(le)距(jù)离星系中心(xīn)更远距离的氢元(yuán)素，发现(xiàn)它们(men)的旋转速(sù)度并不符合牛(niú)顿(dùn)的力学定(dìng)律。我们的太阳(yáng)系也(yě)不例(lì)外，太(tài)阳系位于银河系的第三悬臂之上，距离(lí)银河系中(zhōng)心2.6万光年，根据万(wàn)有(yǒu)引力定律进行计算，太阳系的运行(xíng)速度应该是(shì)160千米/秒，但实际上，太(tài)阳系正在以220千米/秒的(de)速度围绕(rào)银河系(xì)旋转(zhuǎn)，这个(gè)实际速度(dù)远远大于理论速度，那(nà)么产生以(yǐ)上这种向心加速度(dù)的原(yuán)因很(hěn)可能就是存在着一(yī)种我们(men)看不到的物质，是这些(xiē)暗物质的引(yǐn)力效(xiào)应将(jiāng)星(xīng)系聚集在了一起。

也是从这时开始，越来(lái)越多(duō)的研究人员(yuán)开始相(xiāng)信(xìn)暗物质(zhì)的存在。科学家根据星系(xì)外恒星(xīng)轨道的(de)速(sù)度，估算(suàn)在星(xīng)系(xì)当(dāng)中暗(àn)物质的质(zhì)量占整(zhěng)个星系质量的85%。但是，暗物质(zhì)并不是唯(wéi)一可以解释这(zhè)个现象的(de)原(yuán)因。在一项新的研(yán)究当中，科学(xué)家们发(fā)现，几(jǐ)乎没有引力效(xiào)应(yīng)的(de)遥远恒(héng)星之(zhī)间，也(yě)会出现(xiàn)速度(dù)上的微小差异(yì)。另(lìng)外，天文学家还发现了一个反常(cháng)的星(xīng)系，叫(jiào)做(zuò)Agc114905。这个星(xīng)系(xì)距离(lí)地(dì)球大约(yuē)2.5亿(yì)光(guāng)年，大小和(hé)银河系(xì)不多，但是星系(xì)当中存在的恒(héng)星数量却只有银(yín)河(hé)系的千分之一(yī)。

所(suǒ)以在(zài)理论(lùn)上，该(gāi)星系卯怎么读，卯足劲是什么意思解释(xì)必须存在(zài)暗物质，否则(zé)就会分崩(bēng)离析(xī)。但是科(kē)学家们使用最先进的(de)望远镜对其(qí)进行(xíng)了40个小(xiǎo)时的详(xiáng)细测量之后，发现星系中(zhōng)的(de)恒星(xīng)运动是可(kě)以(yǐ)用正常(cháng)的(de)物质(zhì)和力学定律来解释的(de)。那么又有人提出，也许(xǔ)该(gāi)星系的暗物质，已(yǐ)经被附近的另一个大星系剥离了。奇怪(guài)的是，它的(de)附(fù)近没有任何星系存在。造成(chéng)这些现象(xiàng)的除了暗(àn)物质(zhì)的(de)假说之(zhī)外(wài)，另一种(zhǒng)可能(néng)就是人(rén)类对(duì)引力的(de)理解(jiě)还不够全面(miàn)，引力很(hěn)可能(néng)在不同(tóng)尺度(dù)空(kōng)间中的(de)工作方式(shì)是(shì)不同的，这意味着(zhe)在行星系(xì)尺度中的(de)天体会沿着(zhe)它们的轨道，按(àn)照我们所理(lǐ)解的方式运动。但是上升到星系(xì)和星团的尺(chǐ)度，引力之(zhī)间的相(xiāng)互作用则是不同(tóng)的方(fāng)式。对于(yú)在星系团之间的相互作用(yòng)，科学家还(hái)引入了外部场效应的概(gài)念，指(zhǐ)的是(shì)在数(shù)百万光年的规模上，巨大的质量(liàng)之(zhī)间会产生对彼此特殊的(de)效(xiào)果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立(lì)，这意味着我们需要对现在的物理定律进(jìn)行修正，这些发现(xiàn)也(yě)让(ràng)很多人认为暗(àn)物质假(jiǎ)说理论就此终结。但是(shì)在宇(yǔ)宙(zhòu)当中还有关于暗(àn)物质存在(zài)的其(qí)他的理论证据(jù)，这(zhè)些理论(lùn)证据(jù)是蒙德(dé)理(lǐ)论所没法解(jiě)释的“引力透镜(jìng)”。

径向(xiàng)距(jù)离为37亿(yì)光年的子弹星系团，由(yóu)两个碰撞的星系团所(suǒ)组(zǔ)成，类似这样的(de)星团，它们(men)大部(bù)分的(de)普通(tōng)质量都在星系的(de)气体当中。当星(xīng)团以1000万公里/小时(shí)发生碰撞的时(shí)候，星际(jì)气体的相互(hù)作用就会导致温度的急(jí)剧升高(gāo)，速度大幅降(jiàng)低。所以在(zài)理论上，在碰撞之后，子弹星系团(tuán)大部分的(de)质量将位(wèi)于所有这些气体所在(zài)的(de)中间区域(yù)。那么我们通过什(shén)么来验证它的质(zhì)量区(qū)域到底(dǐ)是不是集中(zhōng)在中间呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空(kōng)望远(yuǎn)镜传(chuán)回了(le)宇宙(zhòu)当中第(dì)一张全(quán)彩的高清照片，在照(zhào)片(piàn)中我(wǒ)们可以明显地看到很(hěn)多(duō)星系似乎被(bèi)拉伸(shēn)产(chǎn)生了巨大的形变。其实(shí)这(zhè)些星(xīng)系本身(shēn)并不是真的(de)被扭曲了，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出了什么问(wèn)题，而是这样(y卯怎么读，卯足劲是什么意思解释àng)极(jí)遥远的天体和我们地球上的观(guān)测(cè)者之间(jiān)。被一个质量超(chāo)级巨大的天体遮(zhē)挡，这个超大质(zhì)量的东(dōng)西的(de)引力，会使身(shēn)后更遥(yáo)远星(xīng)系的光都发生(shēng)了扭曲(qū)。这个现象就(jiù)是引力(lì)透(tòu)镜效应(yīng)。这个(gè)巨大(dà)的天体可能是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所以当(dāng)人们对子弹星系团观测(cè)的时候，发现它的大质量区域并不是(shì)在中间，而是(shì)在两(liǎng)侧。所(suǒ)以(yǐ)最好的解释方法(fǎ)就是当星团发生全(quán)部的碰(pèng)撞(zhuàng)时，可被观测到(dào)的(de)质量气体被(bèi)卡(kǎ)在了中间，暗物质则(zé)直接通过了这个区域，并在两边形成了引力透镜(jìng)。对子弹星系团的引力透镜(jìng)研(yán)究也被认为是暗物质(zhì)存在的迄今为止最好的理论证据(jù)。

除(chú)此之外，还有来自(zì)宇宙当中最(zuì)古(gǔ)老的光。从宇宙大爆炸(zhà)开(kāi)始，38万(wàn)年(nián)之(zhī)后，可见光(guāng)终(zhōng)于可以畅通无阻地穿越在宇宙当中了(le)。经过了(le)130多(duō)亿年(nián)之后，这些光在(zài)宇宙空间背景(jǐng)上留(liú)下了各相同性的(de)微波(bō)辐(fú)射。其中(zhōng)红(hóng)色的部分(fēn)表(biǎo)示温度较高的区域(yù)，蓝色(sè)则表示相对较冷(lěng)的区域(yù)，但(dàn)实际上它们之间的温差只有万分(fēn)之(zhī)一。

科学家们通(tōng)过对前景(jǐng)背景分离(lí)后的二值图(tú)像进行连通域提取和(hé)标记之后(hòu)发现，如果宇宙当(dāng)中(zhōng)没(méi)有暗物(wù)质，图形看起来不应该是这样的(de)，而随着暗(àn)物质的增加，一(yī)些峰值的幅度会减(jiǎn)小，才变(biàn)得(dé)看(kàn)起来“和谐”。为(wèi)了(le)匹配(pèi)宇宙微(wēi)波背景辐射(shè)的(de)测量值，我们需要的暗物(wù)质大(dà)约是普(pǔ)通物质的5倍。这个数字(zì)与解释星(xīng)系当中恒星运动所需要的暗(àn)物质比例是一(yī)致的。这就(jiù)意味着。

用了一个(gè)简单(dān)的理论框架，就(jiù)很好(hǎo)地解释了很多不同的观(guān)测结(jié)果。而暗物质的本(běn)质就是宇宙当中存在(zài)着某(mǒu)种类型(xíng)的(de)粒子，它(tā)们不参与任何其他的电磁(cí)作用(yòng)，只(zhǐ)通(tōng)过引力来相互作(zuò)用。所以如果能够找到这(zhè)种粒子的存(cún)在，就相当于找到了暗物质存在的(de)实际(jì)证(zhèng)据。这(zhè)种(zhǒng)粒子到底是什么？科学家们已经提(tí)出了数十(shí)种的假想目(mù)标，而要寻(xún)找这些(xiē)不(bù)同的目标粒子所需要的实验(yàn)方式也(yě)不相同。在过去(qù)的(de)几十年(nián)当中，人(rén)类(lèi)为了寻找这些(xiē)看不见、摸不到，几乎不(bù)会与常(cháng)规物质相互作用的“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次(cì)的实验，却没有任何实(shí)质性的(de)发现(xiàn)，除了一个地(dì)方，意大利的格兰(lán)萨索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处的(de)地下矿(kuàng)井当(dāng)中，藏(cáng)着地(dì)球(qiú)上(shàng)最大的地学实验室，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼(lóu)高的(de)探测器(qì)，一直致力于寻找(zhǎo)暗(àn)物质粒子(zi)的周期性(xìng)震(zhèn)荡。

自1997年(nián)以来，这里的科学家声称观(guān)测到了(le)某种(zhǒng)信(xìn)号。经过了20多(duō)年的数据收集，人们发现了一个有趣的事情。探(tàn)测率会在每年(nián)的6月份达到峰(fēng)值(zhí)，然后在11月降到最低，而(ér)且在20年当中每年都是一样(yàng)。一些科学家认(rèn)为这可能是人类发(fā)现暗物质的(de)第一个(gè)直接(jiē)证据。

但(dàn)是为什么(me)暗物质会(huì)产(chǎn)生(shēng)周期性的(de)年度(dù)信号呢？刚才我们讲了太(tài)阳(yáng)系正(zhèng)在以220公里/秒(miǎo)的(de)速度围(wéi)绕着(zhe)银河系进行移(yí)动，那么如(rú)果暗(àn)物质存在宇宙(zhòu)当中(zhōng)，这意味着我(wǒ)们(men)也在以这样的(de)速(sù)度在穿越着暗物质流(liú)，这个过程中会产(chǎn)生相应的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围(wéi)绕太阳进(jìn)行旋转。所以(yǐ)有(yǒu)半年的时间，地球围(wéi)绕太(tài)阳的方向(xiàng)与(yǔ)太阳环(huán)绕(rào)银河系的方向(xiàng)是(shì)一致的，而(ér)另外半(bàn)年则(zé)与之(zhī)相反。

而在6月份的时候，地球与太阳的方向正好(hǎo)达到(dào)完全一致，这是理论上地球穿越暗物质流最快的(de)时(shí)段(duàn)。而在11月份，又恰好(hǎo)达(dá)到(dào)了最慢值。尽管在实际的情况中，太(tài)阳系相对银河系的平面呈(chéng)现了(le)60度(dù)的倾斜，但(dàn)是(shì)这并不影响这个理(lǐ)论(lùn)的有效性。

因此科学(xué)家(jiā)认为这(zhè)可(kě)以用来解释(shì)，研究人(rén)员们所观测到的周期(qī)性信号。当然也(yě)可能有其他的情况，造(zào)成(chéng)这种年度周期信号的差(chà)异(yì)也可能是温度、湿度(dù)、土壤中的(de)水分(fēn)、高山上(shàng)的积雪，甚至连(lián)意大利(lì)游客的数量(liàng)也符(fú)合这(zhè)个(gè)周(zhōu)期(qī)的规(guī)律。

所以，科学家们又在南半球建立了一个(gè)几乎(hū)相(xiāng)同的实验室(shì)，这里的(de)季节(jié)与之(zhī)前(qián)的(de)实验室正好相(xiāng)反，而(ér)在这里，地(dì)球穿过(guò)暗(àn)物质流的运动特征和第(dì)一个(gè)实验室是(shì)一(yī)样的。

因此，如果在这里可(kě)以得到相(xiāng)同的信号，就可以成为暗物质所存在的非(fēi)常有力的证据了(le)。但是由于这个实验室刚刚建成(chéng)不久，所以截至(zhì)目前还(hái)无法提供(gōng)相应的数据支持。另(lìng)外，在2025年(nián)，NASA将会发射(shè)一台新(xīn)的望远镜，这台太空望(wàng)远镜叫做(zuò)“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜大(dà)小跟哈(hā)勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提供的(de)视野是哈(hā)勃红外(wài)仪(yí)器的100倍(bèi)。南希(xī)格雷斯罗曼太空望远(yuǎn)镜其中一个关(guān)键的用途(tú)就(jiù)是(shì)探索暗物(wù)质(zhì)背后的奥(ào)秘，对于探测的结果，我们只能(néng)拭目以待了。费米实验室(shì)粒子天体物理中心(xīn)的科学家丹琥珀和贾森斯特(tè)芬(fēn)研究(jiū)发现，如果暗物(wù)质存(cún)在，它们极(jí)有可能(néng)拥有(yǒu)另一(yī)种神秘的(de)效(xiào)应(yīng)，这种暗物质效应，会支持宇宙(zhòu)当中生(shēng)命(mìng)的诞生，或者说是生命进(jìn)化的(de)一个重(zhòng)要因素。

如果这一理论得到进一步的证实，那么遍布(bù)宇宙(zhòu)当中(zhōng)的暗物质会不会(huì)意(yì)味(wèi)着人类并不孤(gū)单呢？或许(xǔ)在宇宙当中(zhōng)某个角落(luò)的行星(xīng)上(shàng)，暗物(wù)质正在(zài)通过这样的效应创造生命。当(dāng)然，这些推论(lùn)的大(dà)前提是(shì)要先找(zhǎo)到暗物质存(cún)在的实际证据。那么小伙(huǒ)伴们，你们觉得(dé)暗物(wù)质到底存(cún)不(bù)存在呢(ne)？喜欢(huān)请点赞，你的支持是我(wǒ)更(gèng)新的动力(lì)！

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