宇宙是“人(rén)为制造”的(de)？为何会存(cún)在科学无法解释的“暗(àn)物质”？暗物质(zhì)又究竟是什么(me)？人类为了寻(xún)找暗物质存在的证据，科(kē)学家们在过去(qù)的几十年(nián)当(dāng)中进行了超过50次的(de)长期(qī)实验，但是却没(méi)有(yǒu)发现任(rèn)何的有效证据。除了一个地方，在1687年出版(bǎn)的自然哲(zhé)学数学(xué)原(yuán)理一书中，埃萨(sà)克牛顿发表了(le)万有引力定律，它揭示了宇宙中天(tiān)体运动的规律。往后的几百年(nián)来，当天文学(xué)家们发现某些天体运行轨道出现异常，不符合万有引力定律的时候，他(tā)们就会(huì)知道，周(zhōu)围一定有未知(zhī)的天体通过引(yǐn)力在(zài)摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒(lēi)维(wéi)耶(yé)就通过(guò)天王星运行轨道(dào)的异常，推算并且发现了海王星的(de)存在。另(lìng)外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发现(xiàn)都是应用万有引力定律所取得重大天(tiān)文成就的例(lì)子(zi)。但是这些发现都(dōu)是在恒星系统的尺(chǐ)度当中，可当我们上(shàng)升到星系或(huò)者是星团(tuán)的尺度，事情(qíng)就开始变得诡(guǐ)异了(le)。

1933年(nián)，瑞士的物理学家(jiā)弗里(lǐ)茨兹威基正在(zài)研究和测量后(hòu)发星(xīng)系团的质量。这(zhè)是(shì)一个由数千个(gè)星系所组(zǔ)成的巨大(dà)星(xīng)系团，这些星(xīng)系被(bèi)引力束缚在(zài)一(yī)起(qǐ)。测量星系团的质量一般会使用到两(liǎng)种(zhǒng)方法(fǎ)，当两(liǎng)种(zhǒng)方法结果一致(zhì)，就可(kě)以(yǐ)确定其(qí)质量的范(fàn)围。

第一种是获得(dé)其"光度学的质量"，需(xū)要的数据是(shì)测量(liàng)各个星系的光度。

第(dì)二种是(shì)动力(lì)学质量(liàng)的计算，是利用光谱(pǔ)红移(yí)测量(liàng)星系团(tuán)中(zhōng)的(de)各(gè)个星系相对于星系团的运动速度。当测量(liàng)结果(guǒ)出(chū)来(lái)之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量(liàng)”竟然是“光度学质(zhì)量”的400倍。这意味(wèi)着，后(hòu)发座星系团有99%的质量(liàng)消失了，或者说这99%的质量并不以可见光的形式所存在，我们无法看到。最诡异(yì)的(de)是，在测量(liàng)速度的过程中，兹威基发现星(xīng)系团中很多星系的速度(dù)比理论上要快得多，按照牛顿的运动学(xué)定律，仅(jǐn)靠这些(xiē)可(kě)见星系(xì)的质量所产生的引力是无法将它们束缚(fù)在星(xīng)系团内的，它们早就(jiù)应该被抛(pāo)出星系(xì)团之外了，除(chú)非(fēi)有一(yī)种神(shén)秘(mì)的力量在起作用，这(zhè)种力量来源于某种(zhǒng)隐形(xíng)的物(wù)质(zhì)。

据此，兹维基提(tí)出了(le)这样部(bù)分不可见的(de)暗(àn)质，它不发散(sàn)光、吸光、反射(shè)光，但是它(tā)们却占据着宇宙中绝(jué)大部分的质量。只是当时的人们对这样的一种说法(fǎ)不屑一顾。

直到40年(nián)之(zhī)后，“暗物质”这(zhè)个词才(cái)再一(yī)次出(chū)现(xiàn)。天文学(xué)家(jiā)维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在观测(cè)仙女座星系中的(de)恒星(xīng)运(yùn)动(dòng)。理论上(shàng)来说，距离中心(xīn)越(yuè)远(yuǎn)的恒星在其(qí)轨道上的运行速度就会越慢。但(dàn)是他们观测的结果却(què)让人感到(dào)不可思议。

随(suí)着与中(zhōng)心距离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是根据牛顿(dùn)的万有引力定律，在星系(xì)当中如果没(méi)有足够大的质量来吸引(yǐn)它们(men)，这些外围的(de)恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于这种现象，科学家们(men)会使(shǐ)用一种(zhǒng)相对标准(zhǔn)的方法(fǎ)来解(jiě)释暗(àn)物质的(de)存在(zài)，这种方法就(jiù)是测量星系当中气(qì)体(tǐ)在(zài)X轴上距离(lí)星系中心的距离，以及在Y轴上(shàng)气体的旋转速度。如(rú)果出现(xiàn)异常的结果，就认为是由暗物质的力量进入其中。

于是科学家们通过射电望远镜测量了距离星系(xì)中(zhōng)心更远距离的氢元素(sù)，发现它(tā)们的旋(xuán)转速(sù)度并桂l车牌是哪里 桂L车牌号城市代号不符合牛顿的力学定律。我们的太阳系也不例外(wài)，太阳系位于银(yín)河(hé)系的第三悬(xuán)臂之上，距(jù)离银河系(xì)中心2.6万光年，根据(jù)万有引力(lì)定律(lǜ)进行计(jì)算，太阳(yáng)系的运行(xíng)速度应(yīng)该是(shì)160千米/秒，但实(shí)际上，太(tài)阳系正在以220千(qiān)米/秒的速度围绕银河系旋转，这个实际速(sù)度远远大于理(lǐ)论速(sù)度，那么(me)产生以上这种(zhǒng)向心加速度的原因(yīn)很可能就是存在着(zhe)一种我们看不到的(de)物质，是这些暗(àn)物质的引力效应将星(xīng)系(xì)聚集在(zài)了一起(qǐ)。

也是从这时开始，越来越多的研(yán)究人员开始相信暗物质的存在。科(kē)学(xué)家根(gēn)据星系外(wài)恒(héng)星轨道的速(sù)度，估算在星系当中暗(àn)物质的(de)质(zhì)量占整个星系质量的(de)85%。但是，暗物(wù)质并(bìng)不是唯(wéi)一可以解释这个现(xiàn)象(xiàng)的(de)原因。在一项新的(de)研究当中，科(kē)学家(jiā)们发现，几乎没(méi)有引力效应的遥远恒(héng)星之(zhī)间，也会出(chū)现速度上的(de)微小(xiǎo)差异(yì)。另(lìng)外，天(tiān)文学家(jiā)还发现了一(yī)个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河(hé)系(xì)不多，但是星系当中(zhōng)存在的恒(héng)星(xīng)数量(liàng)却只有银河系的千分之一。

所以(yǐ)在理论上，该星系必须存在暗物(wù)质，否(f桂l车牌是哪里 桂L车牌号城市代号ǒu)则就会分崩离(lí)析。但是科学家们使用最(zuì)先进的望远镜对其进行了40个小时的详(xiáng)细测量之后，发现星系(xì)中的恒星运动是可以用(yòng)正(zhèng)常的物质和力学定(dìng)律来解释的。那么又有人提出，也许该星系的暗物质，已(yǐ)经(jīng)被附近的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近(jìn)没有任何星系存在(zài)。造成这些现(xiàn)象的除了暗物质的假说(shuō)之外，另一种可能就是人类对引力的理解还(hái)不够全面，引力很(hěn)可能在(zài)不同尺度空间(jiān)中的工作方式是不同的，这意(yì)味着在行星(xīng)系尺(chǐ)度(dù)中(zhōng)的天体会沿着它们(men)的轨道，按(àn)照我们所理解(jiě)的方式运动。但是上升到(dào)星(xīng)系和星团的尺度，引力(lì)之间的相互作用则是(shì)不同的方式。对(duì)于在星系(xì)团之间(jiān)的相互作用，科学家还(hái)引入了外部(bù)场效应的概念(niàn)，指的是在(zài)数百万光年的规模上(shàng)，巨大的质量之间会产生对彼此特(tè)殊的效(xiào)果(guǒ)，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意味着我们需(xū)要(yào)对现在的物理定律进行(xíng)修正(zhèng)，这些发现也让(ràng)很多人认为暗物质假说理论(lùn)就此终(zhōng)结。但是在宇宙当中(zhōng)还(hái)有(yǒu)关于(yú)暗物质存在(zài)的其他的(de)理论证据，这些理论证据(jù)是蒙德(dé)理论所没法解释的“引力透(tòu)镜”。

径向距离为(wèi)37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的(de)星系(xì)团所组(zǔ)成，类似(shì)这样的星团，它(tā)们大部分的普(pǔ)通质量都在(zài)星(xīng)系的气(qì)体当中。当星团以1000万公里/小时发生碰(pèng)撞的时候(hòu)，星际(jì)气体的相互作用就(jiù)会(huì)导(dǎo)致温(wēn)度的急剧升(shēng)高，速度大(dà)幅降(jiàng)低(dī)。所以(yǐ)在(zài)理论上，在碰撞之(zhī)后，子弹星系团(tuán)大部(bù)分的(de)质量将位于所有(yǒu)这些气体所在(zài)的中(zhōng)间(jiān)区域(yù)。那么我们通过什么来验证它的(de)质量区域到(dào)底是不是(shì)集中在中间呢？前不(bù)久，詹姆斯(sī)韦(wéi)伯太空望(wàng)远镜传回了宇宙当中(zhōng)第一张全彩(cǎi)的高清照片，在照片中(zhōng)我们可以(yǐ)明显(xiǎn)地看到很多星系似乎被拉(lā)伸产生了(le)巨大的形变(biàn)。其实(shí)这些星(xīng)系本身并不(bù)是真的被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯望远镜出(chū)了什么问题，而(ér)是这(zhè)样极遥远的天体和我们地球上的观测者之间(jiān)。被一个(gè)质量(liàng)超级巨大的天体遮挡，这个超大质量(liàng)的东西的(de)引力，会使身后更遥远(yuǎn)星系的光都发生了扭曲。这个现象就是引(yǐn)力透镜效(xiào)应(yīng)。这个巨大(dà)的天体(tǐ)可能是超大质量的黑洞或(huò)者是(shì)暗物质。

所(suǒ)以(yǐ)当(dāng)人们对子弹星系团观(guān)测的时候(hòu)，发现它(tā)的大质量区域并不是在中间，而是(shì)在两侧。所(suǒ)以最好的解释方法就是当星团发(fā)生(shēng)全部的碰(pèng)撞时，可被观(guān)测到的质量气(qì)体被卡(kǎ)在了中间，暗物质则直接(jiē)通(tōng)过了(le)这个区域(yù)，并在(zài)两边形成了(le)引力透镜。对子弹星(xīng)系团的(de)引力透镜研究也被认为是暗物质存在(zài)的迄今(jīn)为(wèi)止最好(hǎo)的理论证据。

除(chú)此之外，还有(yǒu)来自宇宙当(dāng)中最古老的光(guāng)。从宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万年之后，可(kě)见光终(zhōng)于可以畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景(jǐng)上(shàng)留(liú)下(xià)了各(gè)相同性(xìng)的微波(bō)辐射(shè)。其中红色的部分表示温度较高的区域，蓝色则表示相对较冷的区(qū)域，但实际上它们之间的温差只有万(wàn)分之一。

科学家们(men)通过(guò)对(duì)前景背景分(fēn)离后(hòu)的二值(zhí)图(tú)像(xiàng)进行连通域提取(qǔ)和标记之(zhī)后发现，如果宇宙当中没有(yǒu)暗物质，图形看起(qǐ)来不应该是这样的，而随着暗物质的增加，一些峰(fēng)值的幅(fú)度(dù)会减(jiǎn)小(xiǎo)，才变得看起(qǐ)来(lái)“和谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波背景(jǐng)辐射的测(cè)量值(zhí)，我们(men)需要的暗(àn)物质大约是普(pǔ)通物质的5倍。这个数字(zì)与解(jiě)释星系(xì)当中恒星运动所(suǒ)需(xū)要(yào)的暗物质比例(lì)是一(yī)致的。这就意(yì)味着(zhe)。

用了一个简单(dān)的理论框架，就很好地解释(shì)了很(hěn)多(duō)不同的(de)观测结果。而暗物质的本质就是(shì)宇宙当中存在(zài)着某种类型的粒(lì)子，它们不参与任何(hé)其他的(de)电磁(cí)作(zuò)用，只(zhǐ)通(tōng)过引力来相互(hù)作(zuò)用。所以如果能够(gòu)找(zhǎo)到这(zhè)种(zhǒng)粒子的(de)存在(zài)，就相当于找(zhǎo)到了暗物质存(cún)在的实际(jì)证据(jù)。这种(zhǒng)粒(lì)子到底是什么？科学家们(men)已经提(tí)出了数十种的假想(xiǎng)目(mù)标，而要寻找这(zhè)些不(bù)同的目标粒子所需要的实(shí)验(yàn)方式也不(bù)相同。在过去的(de)几(jǐ)十年当中，人类为(wèi)了(le)寻找这些看不(bù)见、摸不(bù)到，几乎不会与常规物质相互作(zuò)用的“暗(àn)物质”，科(kē)学(xué)家们已(yǐ)经进行了超过(guò)50次的实(shí)验(yàn)，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，隶属于阿尔卑斯(sī)山脉。

在山(shān)下1400米(mǐ)处(chù)的地下矿井当中，藏(cáng)着地球上(shàng)最大的地学实(shí)验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三(sān)层楼高的探测器，一直(zhí)致力于寻找暗物(wù)质粒子的(de)周期性震(zhèn)荡。

自(zì)1997年(nián)以来(lái)，这里的科学家(jiā)声称观测到了某(mǒu)种(zhǒng)信(xìn)号。经(jīng)过了20多年的数据(jù)收集，人们发现(xiàn)了(le)一个(gè)有趣的事情。探测率会(huì)在每年的6月份达到峰(fēng)值，然后在11月(yuè)降到最低，而且在20年当中每年都(dōu)是一(yī)样。一些(xiē)科学家(jiā)认为(wèi)这可能是人类发现暗物(wù)质的(de)第一(yī)个(gè)直接证据。

但是为什(shén)么(me)暗物质会产生周期性的年(nián)度信号呢？刚才我(wǒ)们(men)讲了(le)太阳系正在以(yǐ)220公里/秒的速度围(wéi)绕(rào)着银河系进行移动，那么(me)如果暗物质存在宇宙当中，这(zhè)意味着我们也在(zài)以这样的(de)速度在(zài)穿越着暗物(wù)质流，这个过程中(zhōng)会产生相应的振荡(dàng)，同时地球又以30公里(lǐ)/秒的速度(dù)围绕太阳进行旋转。所以有(yǒu)半(bàn)年的时间，地球(qiú)围(wéi)绕太阳的方向(xiàng)与太阳(yáng)环绕(rào)银(yín)河系的方向是一致的，而另外半(bàn)年则与之(zhī)相反。

而在6月份的时候，地球与太阳的方向正好达到完全一致，这是理(lǐ)论上(shàng)地球穿越(yuè)暗物质流最快的时(shí)段。而在11月份，又恰好达到了最(zuì)慢(màn)值。尽管在实际的(de)情况中，太阳系相对银河(hé)系的平面呈现了60度的(de)倾斜，但是这并(bìng)不影响这个理论的有效性。

因此科学家认为这可以(yǐ)用来解(jiě)释，研究(jiū)人员们所观测到(dào)的周期性信号。当然也可能有其他的情况(kuàng)，造成(chéng)这种(zhǒng)年度周期信号的差异也可能(néng)是温度、湿度(dù)、土(tǔ)壤中的水(shuǐ)分、高山上的(de)积雪，甚至连意(yì)大利游客的数量也符合这(zhè)个周期的规律。

所(suǒ)以(yǐ)，科学家(jiā)们又(yòu)在南半球建立了一个(gè)几(jǐ)乎相同的实验室，这里的季节与(yǔ)之(zhī)前的实验室(shì)正好相反，而(ér)在(zài)这里(lǐ)，地球穿过暗物质流的运动特征和第一(yī)个实验室是一样(yàng)的。

因此，如果(guǒ)在这里(lǐ)可以(yǐ)得到相同的信号，就可以成(chéng)为暗物质所(suǒ)存在的非常有力的证据了(le)。但是由于这(zhè)个实(shí)验室刚刚(gāng)建成不久，所以截至目前还无法(fǎ)提供相应的数(shù)据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会(huì)发射(shè)一台新的望远镜，这台太空望(wàng)远镜叫做“南希格(gé)雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪(yí)器提(tí)供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南(nán)希(xī)格雷(léi)斯(sī)罗曼太(tài)空望(wàng)远镜其(qí)中一个关键的用途就是探索暗物质背后的奥秘，对于探测的结果，我们只能(néng)拭目以(yǐ)待了。费米实验室(shì)粒子天(tiān)体物理中心的科(kē)学(xué)家丹琥珀和(hé)贾森斯特芬研究(jiū)发现(xiàn)，如果(guǒ)暗物质(zhì)存(cún)在，它(tā)们极有可(kě)能拥(yōng)有另一种神秘的(de)效(xiào)应，这种(zhǒng)暗物质效应，会支(zhī)持宇宙当中(zhōng)生命的诞生，或者说是生命进化(huà)的一个(gè)重要因素。

如果这一理论得到进一步的证实，那么遍布宇(yǔ)宙当中的暗物质(zhì)会不会意味着人类并(bìng)不孤单呢？或许在(zài)宇宙当中某个角落的行星上，暗物质正(zhèng)在通(tōng)过这样(yàng)的效应(yīng)创造生命。当然，这(zhè)些推论的大前(qián)提是要先找到暗物质存在的(de)实际证据。那么小(xiǎo)伙(huǒ)伴们(men)，你(nǐ)们觉得(dé)暗物(wù)质到底存不存在(zài)呢？喜欢请点赞，你的(de)支持是我(wǒ)更新的(de)动(dòng)力！

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