宇(yǔ)宙是“人为制造(zào)”的(de)？为(wèi)何(hé)会存在科学无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什(shén)么？人类为(wèi)了寻找暗物质存在的证据(jù)，科学家们在(zài)过去(qù)的几(jǐ)十(shí)年当中进行了超过50次的长(zhǎng)期实验，但是却没有(yǒu)发现任何的有效证据。除了一个(gè)地方，在(zài)1687年(nián)出(chū)版的自然哲学数学原理一书中，埃(āi)萨克牛顿发表(biǎo)了万有引力(lì)定律，它(tā)揭示了宇(yǔ)宙中天体运动(dòng)的规律。往后(hòu)的几百年来，当天(tiān)文学家们发现某些(xiē)天体运行轨道(dào)出现(xiàn)异常，不(bù)符合万(wàn)有引(yǐn)力定律的时候，他们就会知道，周围一定有未知的天体通过(guò)引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥(ào)本(běn)勒(lēi)维耶就通(tōng)过天(tiān)王星运行(xíng)轨(guǐ)道的(de)异常，推(tuī)算并且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发现(xiàn)都是应用万有引力(lì)定律所取得重大天文成就的例(lì)子。但是这些发现(xiàn)都是在恒星系(xì)统的尺度当中，可当我们上(shàng)升到星(xīng)系(xì)或(huò)者是星团的尺度，事(shì)情就(jiù)开(kāi)始变(biàn)得诡(guǐ)异了(le)。

1933年，瑞(ruì)士的物(wù)理学家弗里茨(cí)兹(zī)威基正在研(yán)究和测量后(hòu)发星系(xì)团的(de)质量。这(zhè)是一个(gè)由(yóu)数千个(gè)星系(xì)所组成的(de)巨(jù)大(dà)星系团，这些星系(xì)被引力束缚在一起。测量星系团的质(zhì)量一般会使用到两种方法，当(dāng)两种方法结果一致(zhì)，就可以确(què)定(dìng)其质量的范(fàn)围。

第一种是获得其"光度(dù)学的质量(liàng)"，需要的数据(jù)是(shì)测(cè)量各个星系的(de)光(guāng)度。

第(dì)二种是(shì)动(dòng)力(lì)学质(zhì)量(liàng)的计算，是(shì)利用(yòng)光谱红移测(cè)量星系团中的各个星系相对于星(xīng)系团的运(yùn)动速度(dù)。当测量结果出来之后，兹威(wēi)基(jī)彻底懵了，“动(dòng)力学质量”竟然是“光(guāng)度(dù)学质量”的(de)400倍。这意(yì)味着，后(hòu)发座星系团有99%的质量(liàng)消失了，或(huò)者(zhě)说这99%的(de)质(zhì)量并(bìng)不以可见光的形式所存在，我们(men)无(wú)法(fǎ)看到。最诡异的(de)是，在测(cè)量(liàng)速度(dù)的(de)过(guò)程中，兹威基发现星(xīng)系团中很多星系(xì)的(de)速度比理论上要(yào)快得多(duō)，按(àn)照牛顿的运动(dòng)学定律，仅靠这(zhè)些可见(jiàn)星系(xì)的质量所产生的引力是无法(fǎ)将它(tā)们束(shù)缚(fù)在星系(xì)团内(nèi)的，它们早就(jiù)应(yīng)该被抛出星系团(tuán)之外了(le)，除(chú)非有一种神秘的力量(liàng)在起作用，这种力(lì)量来(lái)源于(yú)某(mǒu)种隐形的(de)物质。

据此(cǐ)，兹维基提(tí)出了这样部分不(bù)可见的暗(àn)质，它不发散光、吸(xī)光、反射(shè)光，但是它(tā)们却占据着宇宙中绝(jué)大部(bù)分(fēn)的质(zhì)量。只是当时的人们对这样的(de)一种(zhǒng)说法(fǎ)不(bù)屑(xiè)一顾。

直到40年之(zhī)后(hòu)，“暗(àn)物质”这个(gè)词才再(zài)一次出现。天文学家维(wéi)拉(lā)鲁(lǔ)宾和肯(kěn)特福特在观测仙女(nǚ)座(zuò)星(xīng)系中的(de)恒星(xīng)运动。理论上来说，距(jù)离(lí)中心(xīn)越(yuè)远的恒星在其轨道上的(de)运行速度就(jiù)会越慢(màn)。但是他们观测的结果却让人感到不(bù)可思(sī)议。

随着与中心距离的增(zēng)加，恒星的旋转速度几(jǐ)乎保(bǎo)持不变(biàn)。可是(shì)根据(jù)牛顿的万有引力(lì)定(dìng)律，在星系(xì)当中(zhōng)如果(guǒ)没有足(zú)够大的(de)质量来吸(xī)引(yǐn)它(tā)们，这些外围的恒星早就被(bèi)甩到宇宙当中了。基(jī)于这(zhè)种现象，科学家们会使用(yòng)一种相(xiāng)对标准的方(fāng)法(fǎ)来解释暗物(wù)质(zhì)的存在，这种方(fāng)法就(jiù)是测(cè)量(liàng)星系当中(zhōng)气(qì)体在X轴上距(jù)离星系中(zhōng)心的距(jù)离(lí)，以及在(zài)Y轴上(shàng)气体的旋转速度。如果(guǒ)出(chū)现异常(cháng)的(de)结果，就认为是由(yóu)暗物质的力量进(jìn)入其(qí)中。

于是(shì)科学家们(men)通(tōng)过射电望远镜测量了距离星系中(zhōng)心(xīn)更远距离的氢元素，发现它们的旋(xuán)转速(sù)度并不(bù)符合牛(niú)顿的力(lì)学定(dìng)律(lǜ)。我们的太阳系也不例外，太阳系位于银河系(xì)的第三悬臂(bì)之上，距离(lí)银河系中心(xīn)2.6万(wàn)光年(nián)，根据万(wàn)有(yǒu)引力定(dìng)律进行计算，太阳(yáng)系(xì)的运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳(yáng)系(xì)正在以(yǐ)220千米/秒(miǎo)的(de)速度围绕银河系旋转，这个实际速度(dù)远(yuǎn)远大于理论速度，那么产生以上(shàng)这种向心加速(sù)度的原(yuán)因很可(kě)能就是存(cún)在(zài)着一种我们看不到的物质，是这(zhè)些暗物质的引力效应将(jiāng)星系(xì)聚(jù)集在了(le)一起(qǐ)。

也是从这时开始，越(yuè)来(lái)越(yuè)多的研究人员(yuán)开始相信暗物质(zhì)的存在。科学家根(gēn)据星系外恒星轨(guǐ)道的(de)速度，估算在(zài)星(xīng)系当(dāng)中暗物质的质量占(zhàn)整个星系质(zhì)量的85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯(wéi)一可以解(jiě)释这(zhè)个(gè)现(xiàn)象的原因。在一项(xiàng)新的研究当中，科学家(jiā)们发(fā)现，几乎(hū)没有引力效应的遥远恒星之间(jiān)，也(yě)会出现速度上的微小差异。另(lìng)外(wài)，天文学家还发现了一个反(fǎn)常的星系，叫(jiào)做(zuò)Agc114905。这个(gè)星系距离(lí)地(dì)球大约2.5亿(yì)光年，大(dà)小和(hé)银河系(xì)不多，但(dàn)是星系当(dāng)中存在的恒(héng)星数量(liàng)却(què)只有银(yín)河系的千分(fēn)之一。

所以在理论上，该星(xīng)系(xì)必须(xū)存在暗物质，否则(zé)就(jiù)会(huì)分崩离析。但是科(kē)学家们使用最先进(jìn)的望(wàng)远(yuǎn)镜对其(qí)进行(xíng)了(le)40个小时的详细测量之后，发现星系中(zhōng)的恒星运动是可以用正常的(de)物质和力学(xué)定律(lǜ)来解释的。那么又有(yǒu)人提出(chū)，也许该星系的暗物(wù)质，已经被附(fù)近的(de)另一个大星系剥离了。奇怪的是，它的(de)附(fù)近没有(yǒu)任何星系(xì)存在。造成这(zhè)些现象的除了暗物质的(de)假说之外，另一种可能就(jiù)是人类对引力的(de)理解还不够(gòu)全面，引力(lì)很(hěn)可(kě)能(néng)在不(bù)同尺度空间中的工作方式是不(bù)同的，这意味着(zhe)在行(xíng)星系(xì)尺度中(zhōng)的天体(tǐ)会沿着它们的轨道(dào)，按照我们所(suǒ)理解的方式(shì)运动。但是(shì)上升到星系和星团的尺度，引力之间的相(xiāng)互作用(yòng)则是不(bù)同的(de)方式。对于在星系团之间的(de)相互作用，科学家还引入了外(wài)部场效应的概念，指的是(shì)在数(shù)百万(wàn)光年的规模上，巨大的质(zhì)量之(zhī)间会产生对彼此特殊的效果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要对现在的物(wù)理定律进行(xíng)修正，这些发现也让很多人认(rèn)为暗物质假说(shuō)理论(lùn)就此终结。但是在宇(yǔ)宙当中还有(yǒu)关于暗(àn)物质存在的其他的理论证据，这些(xiē)理论(lùn)证据(jù)是蒙德(dé)理论所没法(fǎ)解(jiě)释的“引力透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年的子弹星(xīng)系团，由两个(gè)碰撞的星系团所组成，类似这样的星团，它们大部(bù)分的(de)普通质量都在星系的气体当(dāng)中。当星团以1000万公里(lǐ)/小时发生碰(pèng)撞的时候，星际气体的相互作用就会导致(zhì)温度(dù)的急(jí)剧升高，速(sù)度(dù)大(dà)幅(fú)降低。所以在理论上(shàng)，在碰撞(zhuàng)之后(hòu)，子弹星系团大部分(fēn)的质量将位于所有这(zhè)些气(qì)体所在的中间区域。那(nà)么我们通(tōng)过什么来(lái)验证它(tā)的质量(liàng)区域到(dào)底(dǐ)是(shì)不是集中(zhōng)在(zài早鸟票什么意思 早鸟票是最便宜的吗)中(zhōng)间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太空望远镜传(chuán)回了宇宙(zhòu)当中第(dì)一张(zhāng)全(quán)彩的高清照片，在(zài)照片中(zhōng)我(wǒ)们可以(yǐ)明显地看到很多星系似乎被拉伸产生(shēng)了巨大的形变。其实(shí)这(zhè)些星系本(běn)身并不是(shì)真的被(bèi)扭曲(qū)了，也不是韦伯望远镜出(chū)了什(shén)么问题(tí)，而是(shì)这(zhè)样极(jí)遥远的天体和我们地(dì)球(qiú)上(shàng)的观测者之间。被(bèi)一个质量超级巨大的天体(tǐ)遮挡(dǎng)，这个超大质量的东西的引(yǐn)力(lì)，会使身(shēn)后更遥远星系的光都发(fā)生(shēng)了扭(niǔ)曲。这(zhè)个现象就是引力(lì)透镜效应。这个巨大的天体(tǐ)可能是超大(dà)质(zhì)量的(de)黑(hēi)洞或者是暗物质。

所以当人们对子弹星系团观测的时候，发现它的大质量(liàng)区(qū)域并不是在中间，而是在两(liǎng)侧(cè)。所以最好的解释方(fāng)法就是(shì)当星团发(fā)生(shēng)全部(bù)的碰撞(zhuàng)时，可(kě)被观测(cè)到的质量气体被卡在(zài)了中间(jiān)，暗物质则直接通过了(le)这个区(qū)域，并在(zài)两边形成了引(yǐn)力透镜(jìng)。对子(zi)弹星系团的引(yǐn)力透镜(jìng)研究(jiū)也被认为是暗物质(zhì)存在的迄今为止最(zuì)好的(de)理论证据。

除此之外，还有来自宇宙(zhòu)当中(zhōng)最古(gǔ)老(lǎo)的光。从宇(yǔ)宙大爆炸开(kāi)始，38万年之(zhī)后，可(kě)见(jiàn)光终于可以畅通无阻地(dì)穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些(xiē)光在宇宙空(kōng)间背景上留下了各相同性(xìng)的微波辐射。其中红色的部(bù)分表示温度较高的(de)区域，蓝色则表示相(xiāng)对较冷的区(qū)域，但实(shí)际上它们之间(jiān)的温差只有万分之一。

科学家们通过对(duì)前景背景分离后(hòu)的二值图像进行连(lián)通域(yù)提取和标记之后(hòu)发现(xiàn)，如果宇宙当中(zhōng)没有暗物质(zhì)，图形看起来不应(yīng)该是这(zhè)样的，而随着暗(àn)物质的增加(jiā)，一些峰(fēng)值的幅度(dù)会(huì)减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微波背景辐(fú)射的测(cè)量(liàng)值，我们需要的暗物质大约是普通物(wù)质(zhì)的5倍。这(zhè)个数字与解(jiě)释星系当中(zhōng)恒星运(yùn)动所需(xū)要(yào)的暗物质比例是一致的。这就意味着。

用了(le)一个简单的理论框架，就很好地(dì)解释了很多不同的观(guān)测(cè)结果。而暗物质的(de)本质就是宇宙当中存在着某种类型(xíng)的粒(lì)子，它(tā)们不(bù)参与任何其他的电(diàn)磁作用，只通过(guò)引力来相互作用(yòng)。所以(yǐ)如果能够找到这种粒子(zi)的存在(zài)，就相(xiāng)当(dāng)于找到了(le)暗(àn)物质(zhì)存(cún)在的实际证据。这种粒子到(dào)底是什么？科学家(jiā)们已经提出(chū)了数(shù)十种(zhǒng)的(de)假想目标，而(ér)要寻找(zhǎo)这些不同的目标(biāo)粒子(zi)所需(xū)要的实验(yàn)方式也(yě)不相同。在过(guò)去的(de)几十(shí)年当中，人类为(wèi)了寻(xún)找这(zhè)些看不见、摸(mō)不(bù)到，几乎不会(huì)与常规(guī)物质(zhì)相互作用的(de)“暗物质(zhì)”，科(kē)学家们已(yǐ)经进行了超(chāo)过50次的实验，却没有任何(hé)实质(zhì)性的发现，除了一个地方，意大(dà)利的格兰(lán)萨(sà)索(suǒ)山(shān)，隶(lì)属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中(zhōng)，藏着地球上(shàng)最(zuì)大的地(dì)学实验(yàn)室(shì)，这(zhè)个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直致力于寻找暗(àn)物质粒子(zi)的周(zhōu)期性震荡(dàng)。

自1997年以(yǐ)来(lái)，这里的科学家声称(chēng)观测到了(le)某种信号。经过(guò)了20多年的数据(jù)收集，人们发现了一个有趣(qù)的事情。探(tàn)测率会(huì)在每年的6月(yuè)份达到峰值，然后(hòu)在11月降到最低，而且在(zài)20年当中每年都是一(yī)样。一些科学家认为这可能(néng)是人(rén)类发现暗(àn)物质的第一个直接证据。

但(dàn)是为什(shén)么暗(àn)物质会产生周期性的年度信(xìn)号(hào)呢？刚才我们讲了太(tài)阳系(xì)正在以220公里/秒的(de)速度围绕(rào)着(zhe)银河系进行移动，那么(me)如果暗物质存在宇宙当中，这(zhè)意(yì)味着我们也在(zài)以这样的速度(dù)在穿越(yuè)着暗物(wù)质流，这个过程中会(huì)产(chǎn)生(shēng)相应(yīng)的振荡，同时地球(qiú)又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有(yǒu)半(bàn)年的时间(jiān)，地球围(wéi)绕(rào)太(tài)阳的方向与太阳环(huán)绕银(yín)河(hé)系的方向是一致的，而另外半年则与之相反(fǎn)。

而在6月(yuè)份的时候，地球与(yǔ)太阳(yáng)的方(fāng)向正好达到完(wán)全一致，这是理论上地球穿(chuān)越暗(àn)物质流最快(kuài)的(de)时段。而(ér)在11月(yuè)份，又恰好达(dá)到了最慢值。尽管(guǎn)在(zài)实际的(de)情况中，太阳系相对银(yín)河系(xì)的平(píng)面呈现了60度的倾斜，但(dàn)是这并不影响这个理论的有效性。

因(yīn)此科学家认为这(zhè)可以(yǐ)用来解释，研究人(rén)员(yuán)们(men)所观测到的周期(qī)性信(xìn)号。当然也(yě)可能有其他的情况，造(zào)成这种年度(dù)周期信号的差异也可能是温度、湿度、土(tǔ)壤中的(de)水分、高山(shān)上的积雪，甚至连意大(dà)利(lì)游(yóu)客的数量(liàng)也(yě)符(fú)合(hé)这个(gè)周(zhōu)期(qī)的规律。

所以，科学家们又(yòu)在南半球(qiú)建(jiàn)立了一个(gè)几(jǐ)乎相同的实(shí)验室(shì)，这里(lǐ)的季节与(yǔ)之前的实验室正好相反(fǎn)，而在这里，地(dì)球穿(chuān)过暗物质流的(de)运(yùn)动(dòng)特征和第一个实验室(shì)是一样(yàng)的。

因此，如(rú)果在这(zhè)里(lǐ)可以得到相同的信号，就(jiù)可以成为暗物质所(suǒ)存在的非常(cháng)有力的证据了。但是由于这个实(shí)验室刚(gāng)刚建成不久，所以截至(zhì)目(mù)前(qián)还无(wú)法提供相应的数据支持。另(lìng)外，在2025年(nián)，NASA将会(huì)发射一台(tái)新的望远镜(jìng)，这台太空望(wàng)远镜叫(jiào)做“南希格(gé)雷斯罗(luó)曼”，它的主(zhǔ)镜(jìng)大小跟哈勃望远镜(jìng)相(xiāng)同，但(dàn)它的宽视场仪器提(tí)供(gōng)的(de)视(shì)野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空(kōng)望远镜(jìng)其中一个关键的用(yòng)途(tú)就是探索暗物质背后(hòu)的奥秘，对于探测的结果，我们只能(néng)拭目(mù)以待了。费米实验室粒子天(tiān)体(tǐ)物理中心的科(kē)学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现(xiàn)，如果暗物(wù)质存在，它们极有可能拥有(yǒu)另一种神秘的效(xiào)应，这(zhè)种暗物质效应，会支持(chí)宇宙当(dāng)中(zhōng)生命的(de)诞生，或者说是生(shēng)命进化的一个重要因(yīn)素。

如果这一(yī)理论(lùn)得(dé)到进一步的证(zhèng)实，那么遍(biàn)布宇(yǔ)宙当中的暗物质(zhì)会(huì)不会(huì)意味(wèi)着人类(lèi)并(bìng)不(bù)孤单(dān)呢？或(huò)许在宇宙当早鸟票什么意思 早鸟票是最便宜的吗中某个角落的行星上，暗物质正在通过这样的效应创造(zào)生命。当然，这些(xiē)推论的大前提(tí)是要先找到暗物质存在的实际证据。那(nà)么(me)小伙伴(bàn)们，你们觉(jué)得暗(àn)物(wù)质到底(dǐ)存(cún)不(bù)存在呢(ne)？喜欢(huān)请(qǐng)点(diǎn)赞，你的支持是我更新的(de)动力！

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