宇(yǔ)宙是“人为(wèi)制(zhì)造”的？为何会存在(zài)科学无法解(jiě)释的(de)“暗物质”？暗物质又(yòu)究竟是什(shén)么？人(rén)类为了寻(xún)找暗物质存(cún)在(zài)的证(zhèng)据(jù)，科学家们在过去的几十(shí)年当中进行了超(chāo)过50次的(de)长期(qī)实验，但是却没有发现(xiàn)任何的有效证据(jù)。除了一个地方，在1687年出版的自(zì)然哲学数学原理一书(shū)中，埃萨克(kè)牛(niú)顿发表(biǎo)了万有引(yǐn)力(lì)定律，它揭示了(le)宇宙中天体(tǐ)运动的规律。往(wǎng)后(hòu)的(de)几百年来(lái)，当(dāng)天文学家们发现某(mǒu)些天体运(yùn)行轨(guǐ)道出现异常(cháng)，不符合万有引力定(dìng)律(lǜ)的(de)时候，他们就会知道，周围一定有未知的天体通过引力在摄动它的轨(guǐ)道。比(bǐ)如在1846年，奥(ào)本勒(lēi)维耶就通过天王星运(yùn)行(xíng)轨道的异常，推算并且发现了海王星的存(cún)在。另(lìng)外，哈雷彗(huì)星(xīng)、冥(míng)王星的发现都是(shì)应用万有引(yǐn)力定(dìng)律所取(qǔ)得重(zhòng)大天文成就的例子。但是(shì)这些发现都是在恒星系统的(de)尺度当中，可当(dāng)我们上升到星(xīng)系或者是星团(tuán)的(de)尺(chǐ)度，事情就开始(shǐ)变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家弗里(lǐ)茨兹(zī)威基正在研究和测量(liàng)后发星系(xì)团的质(zhì)量。这是一个(gè)由数千个星(xīng)系所组成的巨大星系(xì)团，这些(xiē)星系(xì)被引力(lì)束缚在一(yī)起(qǐ)。测量星系(xì)团的质量一般会使用到两种方法，当两种方法结果一致，就可以确定其质量的范围。

第一(yī)种是获得其"光(guāng)度学的质(zhì)量"，需要的数据(jù)是测量各个星系(xì)的光度(dù)。

第二种(zhǒng)是动力学质(zhì)量的(de)计算，是利用(yòng)光谱红(hóng)移测(cè)量星系团中(zhōng)的各个星(xīng)系相对于(yú)星系团的运动速度。当测量(liàng)结果出来之后，兹威基(jī)彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量(liàng)”的400倍。这意味着，后发座(zuò)星系团有99%的质(zhì)量消(xiāo)失了，或者(zhě)说这99%的(de)质量并不(bù)以可见光的形(xíng)式所存在(zài)，我(wǒ)们无(wú)法(fǎ)看到。最诡异的是，在测量(liàng)速度的过程中，兹威基发现星系(xì)团(tuán)中很多星(xīng)系的速度比理论(lùn)上要快得多，按照牛顿的(de)运(yùn)动(dòng)学(xué)定律，仅靠这些可见星系的质(zhì)量(liàng)所产生(shēng)的引力是无法将它们束缚在星系团内的(de)，它(tā)们早就应该(gāi)被抛出星系团之外(wài)了，除非有一种神秘的力量在起作用，这种(zhǒng)力量来源于某种隐形的物质。

据此(cǐ)，兹维基提出(chū)了这样(yàng)部分不可见(jiàn)的(de)暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是(shì)它们却占(zhàn)据着宇宙中绝大部(bù)分的质量。只(zhǐ)是当时的人们对这样的一种说(shuō)法(fǎ)不屑一顾。

直到40年之后，“暗物(wù)质”这个词(cí)才(cái)再一次出现。天(tiān)文学家维拉(lā)鲁宾和肯特福(fú)特在(zài)观测(cè)仙女座星系(xì)中的恒星运动(dòng)。理论上来说，距离中心(xīn)越(yuè)远的恒星在其(qí)轨道上的运行速度(dù)就会越慢。但(dàn)是他们(men)观(guān)测的结果却(què)让人感到不可思议。

随着(zhe)与中心(xīn)距(jù)离的增加，恒星的旋转速度(dù)几乎保(bǎo)持不(bù)变。可是根据牛(niú)顿的万有引(yǐn)力定律，在星系当(dāng)中如(rú)果没有足够大的质(zhì)量来吸(xī)引它们，这些(xiē)外围(wéi)的恒(héng)星早就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于这种现象，科学家们会使(shǐ)用一种相对标准的(de)方法(fǎ)来解(jiě)释暗(àn)物质的存在(zài)，这种方法就(jiù)是测(cè)量星系当(dāng)中(zhōng)气体(tǐ)在X轴上距离星系中心的距(jù)离，以及在Y轴上气体(tǐ)的旋转速度。如果出现异常的结果，就认为(wèi)是(shì)由暗物(wù)质的力量进入其中。

于(yú)是科学家(jiā)们通过射电望远镜测量了距离星系中心更远(yuǎn)距(jù)离的氢元素，发(fā)现它(tā)们的旋转速度并(bìng)不符合牛顿的力学定(dìng)律。我(wǒ)们的太(tài)阳系也不(bù)例外，太阳系位于银河(hé)系的第三悬臂之上(shàng)，距离银河系中心2.6万光(guāng)年，根据万有引力(lì)定律进行(xíng)计(jì)算，太阳系的运行速(sù)度(dù)应该是160千米/秒，但(dàn)实际上，太阳(yáng)系正在(zài)以220千米/秒的(de)速度围绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实际速度远远大于理论(lùn)速度(dù)，那(nà)么(me)产生以上这(zhè)种向心加速度的原因很可能就(jiù)是(shì)存在着一种我们看(kàn)不到的物质，是这(zhè)些暗物(wù)质(zhì)的引力效(xiào)应将(jiāng)星系(xì)聚集在了一起(qǐ)。

也是从这(zhè)时开始，越来越多的研究人员开(kāi)始(shǐ)相信暗物质的存在。科(kē)学家根据星系外恒星(xīng)轨道的速度(dù)，估算在星系(xì)当中暗(àn)物质(zhì)的质量占整个(gè)星系(xì)质量的85%。但是(shì)，暗物质并不是唯(wéi)一可以解释这个现象的原因。在一项新的研(yán)究(jiū)当中，科学家(jiā)们发现，几乎(hū)没有引力效应的遥远恒星之间(jiān)，也(yě)会(huì)出现(xiàn)速度(dù)上的微(wēi)小差异。另外，天文学家(jiā)还(hái)发现(xiàn)了一个反常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系距离地球大约(yuē)2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星(xīng)系当中存在的恒星数(shù)量却只有(yǒu)银河系的千分(fēn)之一。

所(suǒ)以在理论(lùn)上，该星系必须(xū)存在暗物质，否则就会分崩离析。但是科学家(jiā)们使用最先进的望远(yuǎn)镜对(duì)其进行了40个小时的详细测量(liàng)之后，发现(xiàn)mbb是什么公司，mbb是什么意思缩写星(xīng)系中的恒星(xīng)运动是可以用正常的物质(zhì)和力学定(dìng)律来(lái)解释的(de)。那(nà)么又有(yǒu)人提出(chū)，也(yě)许该星系的暗物质(zhì)，已经被(bèi)附近的(de)另一(yī)个大星系剥离了。奇怪(guài)的(de)是(shì)，它的附近没有任何星系存(cún)在。造成(chéng)这(zhè)些现象的除了暗物(wù)质的假说之外，另(lìng)一种(zhǒng)可能就是人类对引力的理解(jiě)还(hái)不够全面，引力很可能(néng)在不(bù)同尺度空间中的工作(zuò)方式是不同的(de)，这意味着在行(xíng)星(xīng)系尺度中的(de)天体会(huì)沿着它(tā)们的轨道(dào)，按照我们所理解(jiě)的方式运动。但(dàn)是上升到(dào)星(xīng)系和星团的尺度，引力之间的相互作用则是不同的方式。对于在星系(xì)团(tuán)之间的相互作用，科学家还引入了外部(bù)场效(xiào)应的(de)概念，指的是在数(shù)百(bǎi)万光年的规模上，巨(jù)大的质(zhì)量之(zhī)间会产生对彼此特殊的效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙(méng)德理论(lùn)成立，这意味着我们需要对现(xiàn)在(zài)的物理定律进行修正，这(zhè)些发现也让很多人认为(wèi)暗物质假说理论就此终结(jié)。但是在宇(yǔ)宙当(dāng)中还有(yǒu)关于暗(àn)物质存(cún)在的其他的(de)理论(lùn)证(zhèng)据，这些理论证(zhèng)据是(shì)蒙德理论所没法解释的(de)“引力透镜”。

径(jìng)向距离为(wèi)37亿光(guāng)年的(de)子弹星系团，由两个碰撞(zhuàng)的(de)星系团所组成，类似这样的星团，它们大部分(fēn)的普通质量都在星(xīng)系的气体(tǐ)当(dāng)中。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞(zhuàng)的时候，星际气体的相互作用就(jiù)会导致温(wēn)度的急剧升高，速度大幅降低。所以在理论上(shàng)，在碰(pmbb是什么公司，mbb是什么意思缩写èng)撞(zhuàng)之后，子弹(dàn)星系团大部分(fēn)的质量将位于(yú)所(suǒ)有这些气体(tǐ)所在(zài)的中(zhōng)间区域(yù)。那么我们通过什么来验(yàn)证它的质(zhì)量区域到(dào)底是不是集中在中间呢？前不(bù)久，詹(zhān)姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传回(huí)了宇宙当中第(dì)一(yī)张全彩的(de)高清照片，在照片中我们(men)可以明显地看到(dào)很多星系(xì)似乎(hū)被拉伸产(chǎn)生了(le)巨大的形变(biàn)。其实这些星系(xì)本身并不是真(zhēn)的被扭曲了，也不是韦伯望远镜(jìng)出了什么问题，而(ér)是这样极遥远的(de)天体和我们地球上(shàng)的观(guān)测者之(zhī)间(jiān)。被(bèi)一个(gè)质量超级巨大的(de)天体(tǐ)遮挡，这个超大质(zhì)量的东西(xī)的(de)引力(lì)，会(huì)使身后更(gèng)遥(yáo)远星系的光都发(fā)生(shēng)了扭(niǔ)曲。这个(gè)现(xiàn)象就(jiù)是引力透镜效应(yīng)。这个巨大的天(tiān)体可能是(shì)超大(dà)质量的黑洞(dòng)或者是(shì)暗物质。

所以当人们对子弹(dàn)星(xīng)系团观测的时候(hòu)，发现它的(de)大质量区域并不是在中间，而是(shì)在两侧。所以最好的解释方法就是当星(xīng)团发生全部的碰(pèng)撞时，可被(bèi)观测到的质量气(qì)体被卡在(zài)了(le)中(zhōng)间，暗物(wù)质则直(zhí)接通过了这(zhè)个区(qū)域，并(bìng)在两边形成了引力透镜。对子弹星系团的引力透(tòu)镜研究也被认为是暗物质(zhì)存在的迄今为止最(zuì)好的理论证据(jù)。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老的光。从(cóng)宇(yǔ)宙大爆炸开(kāi)始，38万年之后，可见(jiàn)光终于(yú)可(kě)以畅通无阻地穿越在宇(yǔ)宙当中了。经过(guò)了(le)130多亿年(nián)之后，这些光在宇(yǔ)宙(zhòu)空间背景上留下了各相(xiāng)同性(xìng)的微波辐(fú)射。其(qí)中红色的部分表示温(wēn)度(dù)较高的区域，蓝色则表示相对较冷的区域，但实际上它们之间的温(wēn)差只有万分之一。

科(kē)学家们通过对前景背(bèi)景分离后(hòu)的二值图像进(jìn)行连通域(yù)提取(qǔ)和(hé)标记之(zhī)后发现，如(rú)果宇(yǔ)宙当中没有暗(àn)物(wù)质，图形看起来不应该(gāi)是这样的，而(ér)随(suí)着暗物(wù)质的(de)增加，一些峰值的幅(fú)度会减小，才(cái)变得看起来(lái)“和谐”。为(wèi)了匹配(pèi)宇宙微(wēi)波(bō)背景辐射的测量(liàng)值，我们需要(yào)的暗物质大约是(shì)普通物(wù)质的5倍(bèi)。这个数字(zì)与解释星系当(dāng)中恒星(xīng)运动(dòng)所(suǒ)需(xū)要的暗物质比例(lì)是一致的。这(zhè)就意味着。

用(yòng)了(le)一个简单的理论框架(jià)，就(jiù)很好地解释(shì)了很多不同的观测结果(guǒ)。而(ér)暗(àn)物质的(de)本质(zhì)就是(shì)宇宙当中(zhōng)存在着某种类型的粒子，它们不参与任何其他(tā)的电磁(cí)作用，只(zhǐ)通过(guò)引力来(lái)相互作用。所(suǒ)以如果能够找到这种粒子的存在，就相当于找到了暗物质存在的(de)实际(jì)证据(jù)。这种粒子到底(dǐ)是(shì)什么？科学家(jiā)们已经提出了数(shù)十种的假想目标，而(ér)要寻找(zhǎo)这些不同的目(mù)标粒子(zi)所(suǒ)需要的实验方式也不相同。在过去的几十年当中(zhōng)，人类为了(le)寻找这(zhè)些看不(bù)见、摸(mō)不到，几(jǐ)乎不会与常规物质相互作(zuò)用的“暗物(wù)质”，科学家们已经进(jìn)行了超过50次的实验，却(què)没有任何(hé)实(shí)质(zhì)性的发现，除了一个地方(fāng)，意大利的(de)格兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山下1400米处(chù)的地下(xià)矿井(jǐng)当中，藏(cáng)着地球上最大(dà)的(de)地学实(shí)验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼(lóu)高的探测(cè)器，一直(zhí)致力于寻找暗物(wù)质(zhì)粒子(zi)的周期性震荡。

自1997年以来，这(zhè)里的科学家声称观测到了某种信(xìn)号(hào)。经(jīng)过了20多(duō)年的数(shù)据(jù)收集，人们发现了一(yī)个有趣(qù)的事情。探测率会在每年的(de)6月份达到峰值，然(rán)后在11月降到最低，而且在20年当中每年都是一样(yàng)。一些科学家认为这可能是人类(lèi)发现暗(àn)物质的第一个直(zhí)接证据(jù)。

但是为(wèi)什么暗物质会产(chǎn)生周(zhōu)期性的年度信号呢(ne)？刚才我们讲了太(tài)阳系正在以(yǐ)220公里/秒(miǎo)的速度(dù)围绕(rào)着(zhe)银河系进行移动，那么(me)如果暗物质存(cún)在宇(yǔ)宙当中(zhōng)，这意味(wèi)着我们也在(zài)以这样的速度在穿越着暗物质流，这个过程中会产生(shēng)相应(yīng)的振(zhèn)荡，同时地球(qiú)又以30公(gōng)里/秒的(de)速度围绕太(tài)阳进(jìn)行旋转。所以有半年(nián)的时间(jiān)，地球围绕太阳的方向(xiàng)与(yǔ)太阳环(huán)绕(rào)银河系的方向是一致的，而(ér)另外半年则与之相反。

而在6月份(fèn)的时候，地球与太(tài)阳的方向正好达到完全一致(zhì)，这(zhè)是理论上地球穿越暗物质(zhì)流最快的时段。而在(zài)11月份，又恰好达到(dào)了(le)最慢值。尽管(guǎn)在(zmbb是什么公司，mbb是什么意思缩写ài)实际(jì)的(de)情况中，太阳系相(xiāng)对(duì)银河(hé)系(xì)的平面呈现了60度的倾(qīng)斜(xié)，但是这并不影响这个理论(lùn)的有效性。

因(yīn)此科学家认为这(zhè)可以用来解释，研(yán)究人员(yuán)们所观测到的(de)周期性信(xìn)号。当然也可能有其(qí)他的情况，造成这种年度周期信号的差异也可能是温度(dù)、湿(shī)度、土壤中(zhōng)的水分、高山上的(de)积雪，甚(shèn)至连意大利游客的数量也符(fú)合这个周期的规律(lǜ)。

所以，科学家们又在南(nán)半球建立了一(yī)个几乎相同的实验(yàn)室(shì)，这(zhè)里(lǐ)的季(jì)节与之前的实(shí)验(yàn)室正好(hǎo)相反，而在这里，地球穿(chuān)过暗(àn)物质流的(de)运动特征和(hé)第一个实验室是一样的。

因此，如果在这里(lǐ)可以(yǐ)得到相同的(de)信号，就可以(yǐ)成为暗(àn)物质所存在的非常(cháng)有(yǒu)力(lì)的证据了(le)。但是(shì)由于这个实验(yàn)室(shì)刚刚建成不久，所以截至(zhì)目前还无法(fǎ)提供相(xiāng)应的数据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会(huì)发(fā)射一(yī)台新的望远镜，这台(tái)太空望远镜叫做(zuò)“南希格雷斯(sī)罗(luó)曼”，它的(de)主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽(kuān)视场(chǎng)仪器(qì)提供(gōng)的视野是哈勃(bó)红外仪器的100倍(bèi)。南(nán)希格雷斯(sī)罗(luó)曼太空望远(yuǎn)镜其(qí)中(zhōng)一个关(guān)键(jiàn)的(de)用途就是探索(suǒ)暗(àn)物(wù)质背后的奥秘(mì)，对于探测的结果，我们只能拭目以待(dài)了(le)。费米实验室粒子天体物理中心的科学家丹(dān)琥珀(pò)和贾森斯特(tè)芬研究发现，如果(guǒ)暗物(wù)质存在(zài)，它们(men)极有可能(néng)拥有另一种神秘的(de)效(xiào)应，这种(zhǒng)暗物质(zhì)效(xiào)应，会支(zhī)持宇宙当中生命的诞生，或者说是生命进化的一个重要(yào)因素。

如果这一理论得到(dào)进(jìn)一步的证实，那么遍布宇(yǔ)宙当中的(de)暗物质会(huì)不会意(yì)味着人类并不孤单(dān)呢？或(huò)许(xǔ)在宇(yǔ)宙当(dāng)中某个角落(luò)的(de)行星上，暗物质(zhì)正在(zài)通过这样的效(xiào)应创造生命。当然，这些推论的大前(qián)提是要先找(zhǎo)到(dào)暗(àn)物质存在的实际证据。那么小伙(huǒ)伴们，你(nǐ)们觉(jué)得暗物(wù)质(zhì)到底存不存在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你(nǐ)的支持是我(wǒ)更新的动力！

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