宇(yǔ)宙(zhòu)是“人(rén)为制(zhì)造”的(de)？为何会存在科(kē)学(xué)无(wú)法解释的(de)“暗物质”？暗物(wù)质又究竟是什么？人(rén)类为了寻找暗(àn)物(wù)质存在的证(zhèng)据，科学家们在过去的几十年当(dāng)中进行(xíng)了超(chāo)过50次(cì)的(de)长(zhǎng)期实(shí)验，但(dàn)是却(què)没有发现任何的(de)有效证据。除了一个地方，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(biǎo)了万有引力(lì)定律(lǜ)，它(tā)揭示了宇(yǔ)宙中天体(tǐ)运动的规律。往后的几(jǐ)百年来，当天文学家们发现某些天体运行轨道出(chū)现异常，不符合万有引力定律(lǜ)的时候，他们就会知道，周(zhōu)围一定有未知(zhī)的(de)天体通过引力在摄动它的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通过天王星运(yùn)行轨道的异常，推(tuī)算并(bìng)且发(fā)现了海(hǎi)王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都(dōu)是(shì)应用万有引力定(dìng)律所取得重大(dà)天文成(chéng)就的(de)例子。但(dàn)是(shì)这些发现都是在恒星系统的尺度(dù)当中(zhōng)，可当我们上(shàng)升到(dào)星系或者是星(xīng)团的(de)尺度(dù)，事情就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正在研究(jiū)和测量后(hòu)发星系团的质量。这是一(yī)个由(yóu)数千个星系所组成(chéng)的巨大星系团(tuán)，这些星系被(bèi)引(yǐn)力束(shù)缚在(zài)一(yī)起。测量(liàng)星系团(tuán)的(de)质量一般会使用到两(liǎng)种方法(fǎ)，当两种(zhǒng)方法结果一致，就可以(yǐ)确(què)定其质量的范(fàn)围。

第一(yī)种是(shì)获得其"光度学(xué)的质量"，需要的(de)数(shù)据是(shì)测量各个(gè)星(xīng)系的光(guāng)度。

第(dì)二种是(shì)动力(lì)学质量的计(jì)算，是利用(yòng)光谱红移测量星系团中的(de)各个星(xīng)系相对于星系(xì)团的运动速(sù)度。当(dāng)测(cè)量结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量(liàng)”的400倍(bèi)。这(zhè)意味(wèi)着，后发座星系团有99%的(de)质(zhì)量(liàng)消失了，或(huò)者说(shuō)这99%的(de)质(zhì)量并(bìng)不以可见(jiàn)光的(de)形式所存在，我们无法(fǎ)看到。最诡异(yì)的是，在测量速度的过程中，兹(zī)威基发现星系(xì)团中很多星系的(de)速度(dù)比(bǐ)理论上要快得多，按(àn)照(zhào)牛(niú)顿的(de)运动学定(dìng)律，仅靠这些可见星系的质(zhì)量所产生的引力是无法(fǎ)将它们束缚在(zài)星系团内的，它们早(zǎo)就应该被抛出星系团之(zhī)外(wài)了(le)，除非(fēi)有一种神秘(mì)的力量在起作用，这种力量来源于(yú)某(mǒu)种(zhǒng)隐形的物质(zhì)。

据此，兹维基提出了这样(yàng)部分不可见(jiàn)的(de)暗质(zhì)，它不发(fā)散光(guāng)、吸光、反射光，但(dàn)是它(tā)们却占据(jù)着(zhe)宇宙(zhòu)中绝大部(bù)分的质量。只(zhǐ)是(shì)当时的人们(men)对这样的(de)一(yī)种说法(fǎ)不屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物质”这(zhè)个词才(cái)再一次出(chū)现。天(tiān)文(wén)学(xué)家维拉(lā)鲁宾(bīn)和(hé)肯特福(fú)特在(zài)观测仙女座(zuò)星(xīng)系中的(de)恒(héng)星运动。理论上来说，距离中心越远的恒(héng)星在其(qí)轨道上(shàng)的运行速度(dù)就会(huì)越慢。但是他(tā)们观测的结果却让人感(gǎn)到不可思议(yì)。

随着与中心距离的增(zēng)加，恒(héng)星的旋转速度几乎保持孙正义为什么是中国姓 孙正义有中国血统吗不变。可是根据牛顿的(de)万有引力定(dìng)律，在星系(xì)当中如(rú)果没有足够大的(de)质(zhì)量来吸引它们，这(zhè)些外围的恒星早(zǎo)就被甩到宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)了。基于这种现象，科学家们(men)会使(shǐ)用一种相对标准(zhǔn)的(de)方法来解释暗(àn)物质的存在，这(zhè)种方法(fǎ)就(jiù)是测量(liàng)星(xīng)系当中(zhōng)气体在(zài)X轴上距(jù)离星系中心的距离，以(yǐ)及在Y轴上气体(tǐ)的旋转速度。如果出现异常(cháng)的结果，就(jiù)认为是由暗(àn)物质的力(lì)量进入其中。

于是科学家们通过射电望(wàng)远镜测量了(le)距离星系中心更远距离的氢元(yuán)素，发现它们的旋转(zhuǎn)速度并不符(fú)合(hé)牛顿的(de)力(lì)学定律(lǜ)。我们的太阳(yáng)系也不例(lì)外，太阳系位于(yú)银河系的第三悬臂之上，距离银河系(xì)中心2.6万(wàn)光年，根据万有(yǒu)引力(lì)定律进行(xíng)计算(suàn)，太阳系的运行(xíng)速度应(yīng)该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳(yáng)系正在以220千米(mǐ)/秒的速度围(wéi)绕银河系旋转，这个实际速度远远大(dà)于(yú)理论速(sù)度，那(nà)么产生以上这(zhè)种向心加(jiā)速度的原因很(hěn)可(kě)能(néng)就是存在着一种(zhǒng)我们看不到的物质(zhì)，是这些暗物(wù)质(zhì)的引力效应将(jiāng)星(xīng)系聚集在了一起(qǐ)。

也是从这时开始，越来越(yuè)多的(de)研究人员开始(shǐ)相信暗物(wù)质的(de)存在。科学家根据(jù)星系外恒星轨道的速度，估算在星(xīng)系当中(zhōng)暗(àn)物(wù)质(zhì)的质量(liàng)占整个星系质量的85%。但是，暗物质并(bìng)不(bù)是(shì)唯一可以(yǐ)解(jiě)释这个现象的原因。在一项(xiàng)新的研究当中，科学(xué)家们(men)发现，几乎没有引力效应的遥(yáo)远恒(héng)星之间，也会(huì)出现速(sù)度(dù)上的微小差异。另(lìng)外，天文学家(jiā)还发(fā)现了一个反常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离地球大约2.5亿(yì)光年，大小和(hé)银(yín)河系不(bù)多，但(dàn)是星系当中存在的恒星数量(liàng)却只有银河系的(de)千分之一。

所以(yǐ)在(zài)理(lǐ)论上，该星系必须存在暗物质，否(fǒu)则就会分(fēn)崩离(lí)析。但是科学(xué)家们使用最先进的望远镜对其进(jìn)行了40个(gè)小时(shí)的详细测量(liàng)之(zhī)后(hòu)，发现星系中的恒星(xīng)运(yùn)动是(shì)可(kě)以用(yòng)正常的物质(zhì)和力学定律来(lái)解释的。那么又有人提出，也许该星系的暗物(wù)质，已经被附近的另一(yī)个大星(xīng)系剥离了(le)。奇怪的是，它(tā)的附近没有任(rèn)何(hé)星系存在。造成这些现(xiàn)象的除(chú)了暗物质的假说之外(wài)，另一种可能就是人类对引力的理解还不(bù)够全面(miàn)，引力很可能在(zài)不(bù)同尺度空间中的工作(zuò)方式(shì)是不同的(de)，这(zhè)意味着在行星系尺度中的天体会沿着它们的轨道，按照我们所理解的方式运动。但是上升到(dào)星系和星团的尺(chǐ)度，引力(lì)之(zhī)间的相互作用(yòng)则是(shì)不同(tóng)的方式。对于(yú)在星系(xì)团之间(jiān)的相互作用，科学家还(hái)引入(rù)了外部场效应(yīng)的概念(niàn)，指的是在数百万光年(nián)的(de)规模上，巨大的(de)质量之间(jiān)会产生对(duì)彼此(cǐ)特(tè)殊(shū)的(de)效果(guǒ)，这个(gè)理(lǐ)论叫(jiào)做(zuò)MOND蒙德理(lǐ)论。如(rú)果MOND蒙德理(lǐ)论成(chéng)立，这意味(wèi)着我们需要对现(xiàn)在(zài)的物理定律进(jìn)行修正，这些发现也(yě)让很多人认为暗物质(zhì)假(jiǎ)说理(lǐ)论就(jiù)此终结。但是在(zài)宇宙当中(zhōng)还有关于(yú)暗物质存在(zài)的其(qí)他的理论(lùn)证(zhèng)据，这些(xiē)理论证据是蒙德理论所没法(fǎ)解(jiě)释(shì)的“引力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿(yì)光年的子弹星系团，由两个碰撞的(de)星(xīng)系团所(suǒ)组成，类似这(zhè)样的星(xīng)团(tuán)，它们(men)大部分(fēn)的普通质量(liàng)都在星系的气(qì)体当中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞(zhuàng)的时候，星际气体的相互作(zuò)用(yòng)就会导致温度的急剧升高，速(sù)度大(dà)幅降低(dī)。所以(yǐ)在理论上，在碰撞之后，子弹星(xīng)系团大部分的(de)质量(liàng)将位(wèi)于(yú)所有这(zhè)些气体所在(zài)的中(zhōng)间(jiān)区域(yù)。那么我们(men)通过什(shén)么来验证它的质(zhì)量区(qū)域到(dào)底是不是集中在中间呢(ne)？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太空望远镜传(chuán)回(huí)了(le)宇宙当中第一张全彩(cǎi)的高清(qīng)照(zhào)片(piàn)，在照片中我们可以明显地看(kàn)到很多星系似(shì)乎被拉(lā)伸(shēn)产(chǎn)生(shēng)了巨大的形变。其实这些星系(xì)本身并不是真的被扭曲(qū)了(le)，也不是韦伯望(wàng)远镜(jìng)出了(le)什么问题，而(ér)是这样极(jí)遥(yáo)远的天体(tǐ)和我们(men)地(dì)球上(shàng)的观测者之间。被一个质量(liàng)超(chāo)级巨大(dà)的天体(tǐ)遮(zhē)挡，这个超大质量的东西的(de)引力，会使身后更遥远星(xīng)系的光(guāng)都发生了扭曲。这个现象就是引(yǐn)力透镜效(xiào)应。这个巨大的天体可能是超大质量的(de)黑洞或者是(shì)暗物质。

所以(yǐ)当人们(men)对子弹星(xīng)系团观测的时候，发(fā)现它的大(dà)质量区域并不是(shì)在中(zhōng)间，而是(shì)在两侧。所以最好的解释方法就(jiù)是(shì)当(dāng)星团发生全部的碰(pèng)撞时(shí)，可(kě)被观测(cè)到的质量气(qì)体被卡在了中间(jiān)，暗物质则直接通过了这个区域(yù)，并在两边形成了引力透镜。对子弹星系团的引力透镜研(yán)究也被认为(wèi)是暗物质存在的迄今(jīn)为止最好(hǎo)的理论证(zhèng)据。

除(chú)此之外，还有(yǒu)来自宇宙(zhòu)当中最古老的光(guāng)。从宇宙大爆炸(zhà)开始，38万年之(zhī)后，可见光终(zhōng)于可以(yǐ)畅通(tōng)无阻地穿越在宇(yǔ)宙当中了。经过(guò)了130多亿年之后，这些光在(zài)宇(yǔ)宙空间背景(jǐng)上留下了各相同性的微波辐射(shè)。其中红色的部(bù)分表示温度较(jiào)高(gāo)的区域，蓝色则表示相对较冷的区域，但实际(jì)上(shàng)它们之(zhī)间的温(wēn)差只有万分之一(yī)。

科学(xué)家们通过对前景背景分离后(hòu)的二值图(tú)像进行连(lián)通域提取(qǔ)和(hé)标(biāo)记(jì)之后(hòu)发现，如果(guǒ)宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中没有暗物质，图形看起(qǐ)来不应该(gāi)是这样的，而随着(zhe)暗物质的(de)增(zēng)加(jiā)，一些峰值(zhí)的幅度会(huì)减小，才变得看起来(lái)“和谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波背景辐射的测量值，我们需要的暗物质大约是(shì)普通(tōng)物(wù)质(zhì)的(de)5倍。这(zhè)个数字与解释星系当中恒星(xīng)运动所(suǒ)需要的暗物质比例是一致的(de)。这就(jiù)意味着。

用了一(yī)个简单的理论框架，就很好地(dì)解释了(le)很多不同的观(guān)测结果。而暗物质的本质就是(shì)宇宙当中存在着(zhe)某种(zhǒng)类型的粒(lì)子，它们不参与任何其他(tā)的电磁作(zuò)用，只通过引力来相互作用(yòng)。所以如(rú)果(guǒ)能够找到这种粒子的存在，就相当于找到(dào)了暗(àn)物(wù)质存在(zài)的(de)实际证据(jù)。这种粒(lì)子到底是什么？科学家(jiā)们已经提出了数(shù)十种(zhǒng)的假想(xiǎng)目标，而要寻找这些不同的(de)目(mù)标(biāo)粒(lì)子(zi)所需(xū)要的实验(yàn)方式也不相同。在过去的几十年当中，人类为了(le)寻找这(zhè)些看不见、摸不到(dào)，几乎不(bù)会与常规物质(zhì)相互作(zuò)用的“暗物质(zhì)”，科学家们(men)已(yǐ)经进行了(le)超过50次的实验，却没(méi)有任何实质(zhì)性的发现，除了一(yī)个地(dì)方，意大利的格兰萨索山，隶属于(yú)阿尔(ěr)卑(bēi)斯山(shān)脉。

在山(shān)下(xià)1400米处的(de)地下矿井当中(zhōng)，藏着地球(qiú)上最大的地学实(shí)验室，这个实验室叫“DAMA/L孙正义为什么是中国姓 孙正义有中国血统吗IBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高(gāo)的探测(cè)器，一直(zhí)致力于寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科(kē)学家声(shēng)称(chēng)观测到(dào)了(le)某(mǒu)种信号。经过了20多年的数(shù)据收(shōu)集(jí)，人们发现了一个有趣的事情。探测率会在(zài)每(měi)年的6月份(fèn)达到(dào)峰值，然后在11月降到最低，而且(qiě)在20年当中每年都(dōu)是一样。一(yī)些科学家认为这(zhè)可能是人(rén)类发现暗物质(zhì)的第一个直接证据(jù)。

但是为什么暗物质会产生周期性(xìng)的(de)年(nián)度信(xìn)号呢？刚(gāng)才我们讲了太阳系正在以220公里/秒的速(sù)度围(wéi)绕着(zhe)银(yín)河系进行移(yí)动，那么如果暗物质存(cún)在(zài)宇宙当中(zhōng)，这意(yì)味着我们也在以这样(yàng)的速度(dù)在穿越着暗(àn)物质流，这个(gè)过程中会(huì)产生相应(yīng)的振荡，同时地球又以30公里/秒的(de)速度围绕太阳(yáng)进行旋转。所以有半年的时(shí)间(jiān)，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银(yín)河系的方向(xiàng)是一致(zhì)的，而另外半年则与(yǔ)之(zhī)相反。

而在(zài)6月份的时(shí)候，地球与(yǔ)太(tài)阳的方(fāng)向(xiàng)正好达到完全一致，这是理论上地球穿越暗物(wù)质流最(zuì)快的(de)时段。而在11月份，又恰(qià)好达到了最(zuì)慢值。尽管在实际的情况中，太阳系相对银河系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影响这(zhè)个理(lǐ)论的有效性。

因此科(kē)学家(jiā)认为这可以用(yòng)来解释，研究人(rén)员们所观测到的(de)周(zhōu)期性信号。当然也可能(néng)有其他的(de)情况，造成这种年(nián)度周期信号的差异也可能(néng)是温度、湿度、土壤中的水分(fēn)、高山上的积雪，甚至连意(yì)大利游客的数量(liàng)也符合这个(gè)周(zhōu)期(qī)的规律。

所(suǒ)以，科学(xué)家(jiā)们(men)又在南(nán)半球建立(lì)了一(yī)个(gè)几乎相同的(de)实验室，这里的季节与(yǔ)之前的实验室正好(hǎo)相反(fǎn)，而在这里，地(dì)球穿过暗物质流(liú)的运动特征和第一个实验室是(shì)一样的(de)。

因(yīn)此(cǐ)，如果在这里可以得到(dào)相同的信号，就可以成(chéng)为暗物质(zhì)所(suǒ)存在的非常有力的(de)证(zhèng)据了(le)。但是(shì)由于这个实(shí)验室(shì)刚刚建成不久，所以(yǐ)截(jié)至目前还(hái)无(wú)法提供相应的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的(de)望(wàng)远镜(jìng)，这台太空望(wàng)远(yuǎn)镜叫做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它(tā)的主镜大小跟(gēn)哈勃望远镜相同，但(dàn)它的宽(kuān)视场仪器提供(gōng)的视(shì)野是哈勃红外仪器的(de)100倍。南(nán)希(xī)格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键的用途就是探索(suǒ)暗物质背(bèi)后的奥(ào)秘，对(duì)于探测的结果，我们只能拭目(mù)以待(dài)了。费米实(shí)验室粒子天体物(wù)理中心的科学家丹琥珀(pò)和(hé)贾森斯特芬研究(jiū)发现，如果暗物质存(cún)在，它(tā)们极有(yǒu)可能拥有另一种神秘的效应，这(zhè)种暗(àn)物(wù)质效应，会支持宇(yǔ)宙当中(zhōng)生命的诞生(shēng)，或者说是生(shēng)命进化(huà)的一(yī)个重要因素。

如果这一理论得到进一步(bù)的证实，那么遍布宇宙当中的暗(àn)物质会不会意味着人类并不(bù)孤单呢？或许在宇宙当中某(mǒu)个(gè)角落(luò)的行(xíng)星上，暗物(wù)质正在(zài)通过这样的效(xiào)应创造(zào)生(shēng)命。当然，这(zhè)些推论的大前提是(shì)要先找到暗(àn)物质存(cún)在的实际证据。那么小伙(huǒ)伴们，你们觉得暗(àn)物(wù)质到底存不存在呢？喜欢请点赞(zàn)，你的支(zhī)持是(shì)我更新(xīn)的动(dòng)力！

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