宇宙是“人为制造”的？为何会存(cún)在科学无法(fǎ)解释的“暗(àn)物(wù)质”？暗物(wù)质(zhì)又究(jiū)竟是什么(me)？人类(lèi)为(wèi)了寻找暗物质(zhì)存在的证据，科学家们在过去的几十年当中进行了超过50次的长(zhǎng)期实验，但是却没有发现任何的(de)有效证据。除了一个地方，在(zài)1687年出(chū)版的(de)自(zì)然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有引(yǐn)力定律，它(tā)揭示了宇宙中天体运动的规律。往后的几百年来，当天文学家们发现(xiàn)某些天体(tǐ)运行轨道出现异常(cháng)，不符合万有引力(lì)定(dìng)律的时候，他们(men)就会知道，周围一定有未知的天体通过(guò)引力在(zài)摄(shè)动它的轨(guǐ)道(dào)。比如在1846年，奥本勒(lēi)维耶就(jiù)通过天王(wáng)星运行轨道的异常，推(tuī)算并且(qiě)发(fā)现了海王星的存在。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发现(xiàn)都(dōu)是应用(yòng)万有引(yǐn)力定律所(suǒ)取得重大天(tiān)文成就的例子。但(dàn)是(shì)这些(xiē)发现(xiàn)都是在恒星系统的尺度当中，可当我们上升到星系或者是星团的尺度，事情就开始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理(lǐ)学家弗里茨兹(zī)威基正在研究和测量(liàng)后发(fā)星系团的质量。这是一(yī)个(gè)由数千个(gè)星系所组成(chéng)的巨大星系团(tuán)，这(zhè)些星(xīng)系被(bèi)引力束缚在一起(qǐ)。测量星系团的质量一(yī)般会使用(yòng)到两种方法，当两种(zhǒng)方法结(jié)果(guǒ)一致，就可以(yǐ)确定(dìng)其质量的范围。

第一(yī)种(zhǒng)是获得其"光(guāng)度学的质量"，需要的数(shù)据是测量(liàng)各个星系(xì)的光度。

第二种是动力学质量的计算，是利用光(guāng)谱红(hóng)移测(cè)量星(xīng)系(xì)团中的各个星(xīng)系相对(duì)于(yú)星系(xì)团的运动速度(dù)。当测量结果出来之(zhī)后，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动力学(xué)质量”竟(jìng)然是(shì)“光度学(xué)质量(liàng)”的400倍。这意味着，后发座(zuò)星(xīng)系团有99%的质(zhì)量消失了，或(huò)者(zhě)说这99%的质(zhì)量并(bìng)不以可见光的形式所(suǒ)存(cún)在，我(wǒ)们无(wú)法看到。最诡异(yì)的是，在(zài)测量速度的过程(chéng)中，兹威基发现星(xīng)系(xì)团中(zhōng)很多星系(xì)的速度(dù)比理论上要快得多(duō)，按照牛顿的(de)运动学定律(lǜ)，仅靠这些(xiē)可见(jiàn)星系(xì)的质量(liàng)所(suǒ)产生(shēng)的引力是(shì)无法(fǎ)将(jiāng)它们束缚在星(xīng)系团内的，它们(men)早就(jiù)应(yīng)该被抛出星(xīng)系团之外了，除非(fēi)有一种神秘的力量(liàng)在(zài)起作(zuò)用(yòng)，这种(zhǒng)力量来(lái)源于某种隐(yǐn)形的物质。

据此(cǐ)，兹维基提出了这(zhè)样部分(fēn)不可见的暗质(zhì)，它不(bù)发(fā)散光、吸(xī)光、反射光，但是它们却占据着(zhe)宇(yǔ)宙中(zhōng)绝大部分的质量。只是(shì)当时的(de)人(rén)们对这(zhè)样的一种说法不屑一顾(gù)。

直到40年(nián)之后，“暗(àn)物质”这个词才再一次出(chū)现。天文学家维拉鲁(lǔ)宾和肯(kěn)特福(fú)特在观测(cè)仙女座星系(xì)中的恒星运(yùn)动。理论上来(lái)说，距离中心越远的恒星在其(qí)轨道(dào)上(shàng)的运行(xíng)速(sù)度(dù)就会越慢。但是他们(men)观(guān)测的结果却让人感到不可思议。

随着(zhe)与中心(xīn)距离的(de)增加，恒(héng)星的旋(xuán)转速(sù)度几(jǐ)乎(hū)保持不(bù)变。可是根据牛顿的万有引力定律，在(zài)星系(xì)当中(zhōng)如果没有足够大的(de)质量来吸引它们，这些(xiē)外围的恒星(xīng)早就被甩到宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。基(jī)于这种(zhǒng)现象，科学家们会使用一(yī)种相对标准的(de)方(fāng)法来解释(shì)暗(àn)物(wù)质的存(cún)在，这种方法(fǎ)就是测量星系当中(zhōng)气体(tǐ)在X轴上距离星系(xì)中心的距离，以(yǐ)及在Y轴上(shàng)气体的(de)旋转速度。如果出(chū)现(xiàn)异常(cháng)的结(jié)果(guǒ)，就认(rèn)为(wèi)是由暗物(wù)质的力(lì)量(liàng)进入(rù)其中。

于是科学(xué)家们(men)通(tōng)过射电望(wàng)远镜测量了(le)距离星系中心更远距离的氢(qīng)元素，发现它们的(de)旋转速度并不符合牛顿的力学(xué)定律(lǜ)。我们的(de)太(tài)阳(yáng)系也不(bù)例外，太阳系位于银(yín)河(hé)系的第三悬(xuán)臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根据万(wàn)有引(yǐn)力定律进行计算，太阳(yáng)系的(de)运行速度应该(gāi)是160千米/秒(miǎo)，但实(shí)际上，太阳系正在以220千(qiān)米(mǐ)/秒的(de)速度围绕银河系旋转，这(zhè)个实际速度远远大(dà)于理论速度，那么产生(shēng)以上这种向心加(jiā)速度的(de)原因很可能就是(shì)存在(zài)着一种我们看不到的物质(zhì)，是这(zhè)些暗物质的引力效(xiào)应将(jiāng)星系聚集在了(le)一(yī)起。

也是从(cóng)这时开始，越来越多(duō)的研究人员开始相信暗物质的存在。科(kē)学家根据星系外恒(héng)星轨(guǐ)道的速度，估算(suàn)在星(xīng)系当中暗物质的质量占整(zhěng)个星系(xì)质量的(de)85%。但是(shì)，暗(àn)物(wù)质并不是唯一可以(yǐ)解释这个(gè)现(xiàn)象的原(yuán)因。在一项新的研(yán)究(jiū)当中，科(kē)学家们发现，几乎没有(yǒu)引力效应的(de)遥远恒星之间(jiān)，也(yě)会出现速度上的微小(xiǎo)差异。另外，天文学(xué)家还(hái)发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球(qiú)大约2.5亿光(guāng)年，大小(xiǎo)和银河系不多，但是星系当中存在的恒星数量(liàng)却(què)只有银河系的千分之一。

所以在(zài)理(lǐ)论上，该星系必(bì)须(xū)存在暗物(wù)质，否则就会分(fēn)崩离析(xī)。但是(shì)科学家们使(shǐ)用最先进(jìn)的(de)望远镜对(duì)其进行了40个(gè)小时的详细测(cè)量之后，发现星(xīng)系中(zhōng)的恒星运动(dòng)是可以用正常(cháng)的物质(zhì)和(hé)力学定(dìng)律来(lái)解释的。那么又有(yǒu)人提(tí)出，也许该星系的暗物质，已经被附近的另(lìng)一个大星系(xì)剥(bō)离了。奇怪的是，它的附近(jìn)没有任(rèn)何(hé)星系存在。造成这些现象的除了暗(àn)物质的假说(shuō)之外(wài)，另一种可能就是人类(lèi)对(duì)引力的理解还(hái)不够全面，引(yǐn)力很可能(néng)在不同尺度空间(jiān)中的工作方式是不同(tóng)的，这(zhè)意味着在行星系尺(chǐ)度中的天(tiān)体(tǐ)会沿着(zhe)它们(men)的(de)轨道，按照(zhào)我们所理解的(de)方(fāng)式运(yùn)动。但是上(shàng)升到星系和星团的(de)尺度(dù)，引力之间的相互作(zuò)用(yòng)则是不(bù)同的(de)方式。对于在星(xīng)系团之间的(de)相(xiāng)互作用(yòng)，科学家还引入了外部场效应的概念，指的(de)是在(zài)数(shù)百(bǎi)万光年的规模上(shàng)，巨大的(de)质量之(zhī)间(jiān)会产生对彼(bǐ)此特殊的效果，这(zhè)个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德(dé)理论成立，这(zhè)意味着我们需要对现在的物理定律进行(xíng)修正(zhèng)，这些发现也让很多(duō)人认(rèn)为暗物质假说理论就(jiù)此终结。但(dàn)是(shì)在宇宙当中还(hái)有(yǒu)关(guān)于暗物质存在的其他的理论证据，这些理论(lùn)证据是蒙德理论所没法解(jiě)释的“引(yǐn)力透镜”。

径向(xiàng)距离(lí)为37亿光年的(de)子弹星(xīng)系团，由两个碰撞的(de)星系团(tuán)所组成，类(lèi)似这(zhè)样的星团，它们大部分(fēn)的普通质量都在星系的气体当中(zhōng)。当(dāng)星团(tuán)以1000万公里/小(xiǎo)时发生(shēng)碰撞的(de)时候，星(xīng)际(jì)气体的相互(hù)作用就会导致温度的急剧升高，速度大幅降(jiàng)低。所(suǒ)以在理(lǐ)论(lùn)上(shàng)，在碰撞之后(hòu)，子弹星系团大部分的(de)质量(liàng)将位于(yú)所有这(zhè)些气体所(suǒ)在的中间区域。那么我们通(tōng)过什(shén)么来验证它的质量区域到底是(shì)不是集中在中间呢(ne)？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太空望远镜传回了(le)宇宙当中第一张全彩的高(gāo)清照片，在照片(piàn)中我们可(kě)以明显(xiǎn)地看到很多星(xīng)系似(shì)乎(hū)被拉(lā)伸产生了巨大(dà)的形变。其实这些星系本(běn)身(shēn)并不(bù)是真的(de)被扭曲(qū)了，也不(bù)是韦伯望远镜出了什么问(wèn)题，而是这样极遥远的天体(tǐ)和我们地球上的(de)观测者(zhě)之间。被一个质量超级巨大的(de)天体遮挡，这个(gè)超大质(zhì)量(liàng)的东西的(de)引力，会使身后(hòu)更遥远星(xīng)系(xì)的(de)光都发生了扭曲(qū)。这(zhè)个现(xiàn)象(xiàng)就是引力透(tòu)镜(jìng)效应。这个(gè)巨大(dà)的天(tiān)体可能是(shì)超大(dà)质量(liàng)的黑洞(dòng)或者(zhě)是暗物质。

所以当(dāng)人们对子弹星系团观测的时候(hòu)，发现(xiàn)它的(de)大质量(liàng)区(qū)域并不是在中间，而是在两侧(cè)。所以最好的解释方法就(jiù)是(shì)当星团发生全部的碰撞时，可(kě)被观测到的质量(liàng)气(qì)体(tǐ)被(bèi)卡在了中间，暗物质则直接通过(guò)了这个区(qū)域，并在两(liǎng)边形成了(le)引力透镜。对子弹星系团(tuán)的引力(lì)透镜研究也被认(rèn)为是暗(àn)物质存在的迄今为(wèi)止最好的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中(zhōng)最古(gǔ)老的光。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之后，可(kě)见光终于(yú)可以畅通无阻地穿越在宇(yǔ)宙当(dāng)中了(le)。经过了130多(duō)亿年之后，这些光在(zài)宇宙空间背景上留下(xià)了(le)各相同(tóng)性(xìng)的微波(bō)辐射。其(qí)中红色的部分表(biǎo)示(shì)温(wēn)度较高的区域，蓝色则表示相(xiāng)对较冷的区域，但(dàn)实(shí)际上它们之(zhī)间的温差只有万分之(zhī)一(yī)。

科学(xué)家们(men)通过(guò)对前景背景分离后(hòu)的(de)二值图像进行连通域提(tí)取和标(biāo)记(jì)之(zhī)后(hòu)发现，如果(guǒ)宇宙当中(zhōng)没(méi)有暗物质，图形看起(qǐ)来不(bù)应该(gāi)是这样的(de)，而随着暗物质的增加(jiā)，一些峰值(zhí)的(de)幅度会减小，才变得看起来“和(hé)谐”。为(wèi)了匹(pǐ)配宇宙微波背景辐射的测量值，我们需(xū)要的暗物(wù)质大约是(shì)普通(tōng)物(wù)质的5倍(bèi)。这(zhè)个数字与解释星系(xì)当中(zhōng)恒星运动所需(xū)要的暗物质比例是一致的。这就(jiù)意味着。

用了一个简单的理论框(kuāng)架，就很好(hǎo)地(dì)解释了很多(duō)不(bù)同(tóng)的(de)观测结(jié)果。而暗物质的本质就是宇宙当中(zhōng)存(cún)在(zài)着(zhe)某种类(lèi)型的粒子，它们不参(cān)与(yǔ)任(rèn)何其(qí)他(tā)的电磁作用，只通过(guò)引(yǐn)力来相互作(zuò)用(yòng)。所以如果能够(gòu)找到这种(zhǒng)粒子的存在，就相当于找(zhǎo)到了暗(àn)物质存在的(de)实际证据。这种粒子到底是什么？科学家们已经(jīng)提出了数(shù)十种的假想目标，而要寻找这(zhè)些不同的目标粒子所需(xū)要(yào)的(de)实验方式也不相同。在过去的几(jǐ)十年当(dāng)中，人类为了寻找这些看不见、摸不到，几(jǐ)乎不会与常(cháng)规物质相互(hù)作用的“暗物(wù)质”，科学家(jiā)们(men)已(yǐ)经进(jìn)行了超过50次的实验，却没(méi)有任何实质(zhì纤纤玉手什么意思打一生肖，纤纤玉手什么意思解一生肖)性的发现，除了一个地(dì)方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山(shān)脉(mài)。

在山下1400米处的地下矿井(jǐng)当中(zhōng)，藏着地(dì)球上最大的地学实(shí)验室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼高的探测器，一(yī)直致(zhì)力于寻找(zhǎo)暗物(wù)质粒子的(de)周(zhōu)期性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里(lǐ)的科学家声称观测到(dào)了某种信(xìn)号。经过了20多年的数据收集(jí)，人们发(fā)现了一个有(yǒu)趣的事(shì)情。探测率会在每年的6月(yuè)份达到峰值(zhí)，然后在11月(yuè)降(jiàng)到最(zuì)低，而且在(zài)20年当中每年(nián)都是一样。一(yī)些(xiē)科学家认为这可能是人类(lèi)发现暗物质的(de)第(dì)一个(gè)直接证据。

但是为什么暗物质会产生周期性的年(nián)度信号呢？刚(gāng)才我们(men)讲了(le)太阳(yáng)系正在以220公里/秒的(de)速度围绕(rào)着银河系进行移动，那么如(rú)果暗物质存(cún)在(zài)宇宙当中，这意(yì)味着(zhe)我(wǒ)们也在(zài)以(yǐ)这(zhè)样的速度在(zài)穿越着暗(àn)物质流，这个过程(chéng)中会产生相应的振(zhèn)荡，同时地球又(yòu)以30公里/秒的速度围(wéi)绕太阳进行(xíng)旋转(zhuǎn)。所以(yǐ)有(yǒu)半年的(de)时间，地球围(wéi)绕太阳(yáng)的方(fāng)向与太阳环(huán)绕银河系的方向是一致的(de)，而另外半年则与之(zhī)相(xiāng)反。

而在6月份的(de)时(shí)候，地球与太阳(yáng)的方向正好达到完全一致，这是理论上地球(qiú)穿越暗(àn)物质流(liú)最快(kuài)的时段。而在(zài)11月(yuè)份，又(yòu)恰好达到(dào)了最慢值(zhí)。尽管在(zài)实际的情况中，太阳系相对银河系的平面(miàn)呈现(xiàn)了(le)60度(dù)的倾斜，但(dàn)是这并不(bù)影响这个理论的有效性。

因此(cǐ)科学家认为这可以(yǐ)用来解释(shì)，研究人(rén)员们所观测到的周(zhōu)期性信号(hào)。当然也(yě)可(kě)能有其他的情况，造成(chéng)这种年度周期(qī)信号(hào)的差异也可(kě)能是温度(dù)、湿度、土壤中(zhōng)的水分、高山上的积雪，甚至连(lián)意大利(lì)游客的数(shù)量也符合这个周期的(de)规律。

所(suǒ)以，科(kē)学家们又在南半球建立了一个(gè)几(jǐ)乎(hū)相同(tóng)的实(shí)验室，这里的季节与之(zhī)前(qián)的(de)实验室(shì)正好相(xiāng)反(fǎn)，而在这(zhè)里，地球穿(chuān)过暗物质流的运动特(tè)征和(hé)第一个(gè)实验室是一样的(de)。

因此，如果在这里可(kě)以得(dé)到相同的信号，就可以成为暗物(wù)质所存在的(de)非常(cháng)有力的证据(jù)了。但是由于这个(gè)实验室(shì)刚刚建成不久，所以截至目前还无法提供相(xiāng)应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台(tái)新的望远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相(xiāng)同(tóng)，但它的宽(kuān)视(shì)场仪器提供的视野是哈(hā)勃红(hóng)外(wài)仪器的100倍。南希格雷(léi)斯罗曼太空(kōng)望(wàng)远镜其中(zhōng)一个关键的(de)用途就是探索暗物质(zhì)背(bèi)后的奥(ào)秘，对于探(t纤纤玉手什么意思打一生肖，纤纤玉手什么意思解一生肖àn)测(cè)的(de)结果，我们只能拭(shì)目以待(dài)了。费米实(shí)验室粒子天体(tǐ)物理中(zhōng)心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗物质存(cún)在，它们极有可能拥有另一种神(shén)秘(mì)的效应，这种(zhǒng)暗物(wù)质效应，会支(zhī)持(chí)宇宙当中生(shēng)命的(de)诞生，或(huò)者说(shuō)是生(shēng)命进化的一个重(zhòng)要因素。

如(rú)果这一理论得到进一步的证实(shí)，那么遍布宇宙当中的暗物(wù)质会(huì)不会意味着(zhe)人类并不孤单呢？或许在宇宙当中(zhōng)某个角落的行星上，暗物质正在(zài)通过这(zhè)样的效应创造生(shēng)命。当然，这些推论的(de)大前提是要(yào)先找(zhǎo)到暗物质存在的实际证据。那(nà)么小伙伴(bàn)们，你们觉得暗物质(zhì)到底存不存在呢？喜欢(huān)请点赞，你的(de)支持是我更新的动力(lì)！

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