宇宙是“人为制造”的(de)？为何(hé)会存在科学无法解(jiě)释的(de)“暗(àn)物质”？暗(àn)物质又究竟是什(shén)么？人类为(wèi)了寻找暗物质(zhì)存(cún)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(méi)有发(fā)现任何的有效证据。除(chú)了一个地(dì)方，在1687年出版的自(zì)然哲学数学原理一(yī)书(shū)中，埃萨克牛(niú)顿(dùn)发表了万有引力定律，它揭示了宇(yǔ)宙(zhòu)中天(tiān)体运(yùn)动的规律。往后的几百年来，当天(tiān)文(wén)学家们发现某些天体(tǐ)运行轨道出现异常，不符合万有引力(lì)定律的时候，他们(men)就(jiù)会知(zhī)道(dào)，周围一定有(yǒu)未知的天体通过引力在(zài)摄动它(tā)的轨道。比如在(zài)1846年，奥(ào)本勒(lēi)维(wéi)耶就通过(guò)天王(wáng)星运行(xíng)轨道的异常，推算并且发现了(le)海王(wáng)星的存在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星(xīng)的发现都(dōu)是应用(yòng)万有引力(lì)定(dìng)律所取得重大(dà)天文成就(jiù)的例子。但(dàn)是这(zhè)些发现(xiàn)都是在恒星(xīng)系统(tǒng)的尺度当中，可(kě)当(dāng)我们(men)上升到(dào)星系(xì)或者是星团的(de)尺度，事(shì)情就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞(ruì)士的物(wù)理(lǐ)学家(jiā)弗里茨兹威基正(zhèng)在研究和测量后发星系团(tuán)的质量(liàng)。这是一个(gè)由数千个星系所组成的巨大(dà)星系团，这些星系(xì)被引力束缚在一起。测量星系团的质量一般会使(shǐ)用到两种方法，当两种方法结果一致，就可以(yǐ)确定(dìng)其质量(liàng)的范围。

第一种是获得其"光度(dù)学的质(zhì)量"，需要的数据(jù)是测量(liàng)各(gè)个星(xīng)系的光度。

第二(èr)种(zhǒng)是动力(lì)学质量的计(jì)算，是利用光谱红移测量星系团中的各(gè)个星系相(xiāng)对(duì)于星系(xì)团(tuán)的运动速度。当测量(liàng)结(jié)果出来之后，兹威基彻(chè)底懵了(le)，“动(dòng)力学质(zhì)量(liàng)”竟然是“光度学质量”的(de)400倍。这意味(wèi)着(zhe)，后发座星系团有99%的质(zhì)量消失了，或者说这(zhè)99%的质量并不以可见光的形式所存在(zài)，我们无(wú)法看到。最诡异的是，在(zài)测量(liàng)速度(dù)的过程(chéng)中，兹威基发现星(xīng)系团中很多星系的速度比理论上要(yào)快(kuài)得多(duō)，按照牛顿的运(yùn)动学定律，仅靠这些可见(jiàn)星(xīng)系的质量所产生(shēng)的引(yǐn)力是无法(fǎ)将(jiāng)它们束缚在星系团内的，它们(men)早就应该被抛出星系团之外了，除非有(yǒu)一(yī)种(zhǒng)神秘的力量在(zài)起作(zuò)用(yòng)，这(zhè)种力量来源于某(mǒu)种隐(yǐn)形(xíng)的(de)物质。

据(jù)此(cǐ)，兹维基提出了这(zhè)样部分不可(kě)见的暗(àn)质(zhì)，它不发散光、吸光、反射光，但是(shì)它们(men)却占据着宇(yǔ)宙中绝大部分的质量。只是当时的人(rén)们对这样(yàng)的一种说(shuō)法不屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗物(wù)质”这个词才再一次出(chū)现(xiàn)。天文学家维拉鲁(lǔ)宾(bīn)和肯特福特在观测(cè)仙(xiān)女(nǚ)座星系中的恒星运动(dòng)。理论上来说，距离中心越远的恒星(xīng)在其轨(guǐ)道上(shàng)的运(yùn)行(xíng)速(sù)度就会越慢。但是(shì)他们观测的结果却(què)让人感到不可思(sī)议。

随着与中心距(jù)离的增加(jiā)，恒(héng)星的旋转速度几乎保持不变。可(kě)是根据牛(niú)顿的万有引(yǐn)力定律，在星系当中(zhōng)如果没有足够大的(de)质量来吸引它们，这些外围的(de)恒星早就被甩到(dào)宇宙当(dāng)中了。基(jī)于这种现象，科(kē)学家(jiā)们会使用一种相对标(biāo)准(zhǔn)的方法来解释暗物(wù)质的存在(zài)，这种方法就是测(cè)量星系当(dāng)中(zhōng)气体在X轴上距离星(xīng)系中心的距(jù)离，以(yǐ)及(jí)在Y轴上气体的旋转速度。如果出(chū)现异常的(de)结(jié)果(guǒ)，就认为是由暗物质的力(lì)量进入其中。

于(yú)是科学(xué)家们通过射电望远镜测量了距离星系中心更远距离的氢元素(sù)，发现它们的(de)旋转速度并不符合牛(niú)顿(dùn)的力学定律。我们的太阳(yáng)系(xì)也不例外，太阳(yáng)系(xì)位(wèi)于银河系的第(dì)三悬(xuán)臂之(zhī)上，距离银(yín)河系(xì)中心2.6万光年，根据万有(yǒu)引(yǐn)力定律(lǜ)进行计算(suàn)，太阳系的运行速度应该是160千(qiān)米/秒，但实际(jì)上，太(tài)阳系正(zhèng)在以220千(qiān)米(mǐ)/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕银(yín)河(hé)系旋转，这个实际速(sù)度远远大于理论(lùn)速(sù)度，那么产生(shēng)以上这种向心加速(sù)度的原(yuán)因很可(kě)能就是存在着一(yī)种(zhǒng)我们看不到的物质，是这些暗(àn)物质的引力效应将星系聚(jù)集在了一起(qǐ)。

也是从这(zhè)时开始(shǐ)，越来越多的研究(jiū)人员开始相(xiāng)信暗物质的(de)存在。科学家(jiā)根据(jù)星系外恒星轨道的速度，估(gū)算在星系当中暗物质的质量占整个星(xīng)系质量(liàng)的85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯(wéi)一可(kě)以解释(shì)这(zhè)个(gè)现象的原因。在一项(xiàng)新的研究当中，科学家们发现，几乎(hū)没有引力效(xiào)应的遥远(yuǎn)恒星之间，也会出现速度上的微(wēi)小差异。另外，天文学家还(hái)发现了一个反(fǎn)常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系距离地球大约2.5亿光(guāng)年(nián)，大(dà)小和银(yín)河系不多，但(dàn)是星系当中存在(zài)的恒星(xīng)数(shù)量(liàng)却只有银河系的千(qiān)分(fēn)之一。

所以(yǐ)在理论上，该星系必须存在(zài)暗物质(zhì)，否则就会(huì)分崩离(lí)析。但是(shì)科学(xué)家们(men)使用最先进的望远镜(jìng)对其进行了40个小时的详细测量之后，发(fā)现星系中的恒星(xīng)运动是可(kě)以用正常的物(wù)质(zhì)和力学定律(lǜ)来解释(shì)的。那么又(yòu)有(yǒu)人提出(chū)，也许该(gāi)星系的(de)暗物(wù)质，已经被附(fù)近的另(lìng)一(yī)个大星(xīng)系剥离了。奇怪的是(shì)，它的附近没有任何星系存在。造成这些现象的(de)除了暗物质的假说(shuō)之外，另一种可(kě)能(néng)就是人类对引(yǐn)力的理解还不够全面(miàn)，引力很可能在(zài)不同尺度(dù)空间(jiān)中的工作方式(shì)是(shì)不同(tóng)的，这意味着在行星系(xì)尺度中的天体(tǐ)会沿着它们的轨道(dào)，按(àn)照我们所(suǒ)理解的方式运动。但是(shì)上升到星系和星(xīng)团(tuán)的尺度，引力之间的相互作用则是不同的(de)方(fāng)式。对于在星系(xì)团之间的相(xiāng)互作用，科学(xué)家还引入了外部场效应的概念(niàn)，指的是在数百万光年的(de)规模上(shàng)，巨大的质(zhì)量之间会产(chǎn)生(shēng)对彼此特殊的效果(guǒ)，这个(gè)理论(lùn)叫做MOND蒙(méng)德(dé)理论(lùn)。如果MOND蒙(méng)德理论成立，这意味着我们需要对现在的物理定律(lǜ)进行(xíng)修正，这些发现也让很多人认为(wèi)暗物质假说理论就(jiù)此终结。但(dàn)是在宇宙当中还(hái)有关于(yú)暗(àn)物质存在的其他(tā)的理(lǐ)论证(zhèng)据，这些(xiē)理论证据是蒙德理论所没法解释的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的星(xīng)系团所组成，类似这样的星团，它们(men)大部(bù)分的(de)普通质量都(dōu)在星系的气(qì)体当中。当(dāng)星团以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰(pèng)撞的时候，星(xīng)际气体的(de)相互作(zuò)用就(jiù)会(huì)导致温(wēn)度的急剧升高，速(sù)度(dù)大(dà)幅降(jiàng)低。所以在(zài)理论(lùn)上，在(zài)碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团大部分的质量将位于所有这些气体所在的中间区域。那么我们通过(guò)什(shén)么来(lái)验证它的质(zhì)量区域到底是不(bù)是集中在(zài)中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆(mǔ)斯韦(wéi)伯太空望远镜传(chuán)回了宇宙当中(zhōng)第一(yī)张全彩的(de)高清照片(piàn)，在照(zhào)片中我们可以明显地看到很多星系(xì)似乎被拉伸产生了巨大(dà)的(de)形变。其实这些星系本身并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而是这(zhè)样极遥远的天体和我们(men)地球上的(de)观测者之间。被一个质量超级(jí)巨(jù)大的天体遮(zhē)挡，这个超大质量的东西的引力，会使身(shēn)后更(gèng)遥远星系的光都发(fā)生了扭曲。这个现象就是引力透镜效应。这个巨大(dà)的天(tiān)体可能是超(chāo)大质量的黑洞或者是暗(àn)物质。

所以当人们对子弹星系(xì)团观测的时候，发现(xiàn)它(tā)的(de)大质量区域并不(bù)是在中间，而是在(zài)两侧。所以最好的解释方法就是当星团发生(shēng)全部的碰撞(zhuàng)时(shí)，可被(bèi)观测到(dào)的质量气体被卡在了中间(jiān)，暗物(wù)质则直接通(tōng)过了(le)这个(gè)区域，并(bìng)在两边形成了引力透镜(jìng)。对子弹星系(xì)团的引力透镜研究(jiū)也被认为是暗物质存(cún)在(zài)的迄(qì)今为止最好的理论证据。

除此之(zhī)外(wài)，还有(yǒu)来(lái)自宇宙当中(zhōng)最古老的(de)光。从宇宙大(dà)爆(bào)炸开始，38万(wàn)年之后(hòu)，可见光终于可以(yǐ)畅通无阻地穿越(yuè)在宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。经过了130多亿年之后，这些光在宇(yǔ)宙空间背景上留下了各(gè)相同性的微波辐射(shè)。其中红色的(de)部分表示(shì)温(wēn)度较高的区域，蓝色则表示相对较(jiào)冷的区域，但实(shí)际上它们之间的温(wēn)差只有万分(fēn)之一。

科学(xué)家(jiā)们通过对前景背(bèi)景分离后的二(èr)值图像进行连(lián)通域提取和(hé)标(biāo)记之后发现(xiàn)，如果宇宙当(dāng)中没有暗物质，图(tú)形看起来不应该是(shì)这样的，而随(suí)着暗(àn)物质的增(zēng)加，一些(xiē)峰值的幅度会减小(xiǎo)，才变得(dé)看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配(pèi)宇宙微波背景(jǐng)辐射(shè)的测(cè)量(liàng)值，我们需(xū)要的(de)暗(àn)物质大约是普通物质的5倍(bèi)。这个数字与(yǔ)解释星(xīng)系当中恒(héng)星运动所需要的暗物(wù)质比(bǐ)例是一致的。这就意味着(zhe)。

用了一个简单的理论框架，就很好地(dì)解释了(le)很多不同的观测结果(guǒ)。而暗物质(zhì)的(de)本质(zhì)就(jiù)是宇宙当中存在着某(mǒu)种类型(xíng)的粒子(zi)，它(tā)们不参与任(rèn)何(hé)其(qí)他的电磁作用(yòng)，只通过引力来相互作用。所以如(rú)果能够找到这(zhè)种粒子的存在，就相当于找到了暗物质(zhì)存在的(de)实际证据。这(zhè)种粒子到底是什么？科学家们已经提出(chū)了数十种的(de)假想目标，而要(yào)寻找这些不(bù)同的目标粒子(zi)所需要的实验方式也(yě)不相同。在过去(qù)的几十年当中(zhōng)，人类为了寻找这些看不(bù)见、摸不到，几(jǐ)乎(hū)不会与常规物(wù)质相互作用的(de)“暗(àn)物质”，科学家们已经(jīng)进(jìn)行了超(chāo)过50次(cì)的实验，却没有任何实质性(xìng)的发现(xiàn)，除了一个地方(fāng)，意大利的格兰萨索(suǒ)山，隶(lì)属于阿尔(ěr)卑(bēi)斯(sī)山(shān)脉。

在山下1400米处的地下(xià)矿井当中，藏着地球上最大的地学(xué)实(shí)验室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一(yī)个三层楼高(gāo)的探测器，一(yī)直致(zhì)力于(yú)寻找暗物质粒子的周期(qī)性震(zhèn)荡。

自1997年以(yǐ)来(lái)，这(zhè)里的科学家声(shēng)称观测到了某种信号。经过了20多年(nián)的数据收集，人们发(fā)现了(le)一个有趣的事情。探测率(lǜ)会(huì)在每年的6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而(ér)且在20年当(dāng)中每(měi)年(nián)都是一样。一些科学(xué)家认为这可能是人类(lèi)发现(xiàn)暗物(wù)质的第一个直接证据。

但是为什么暗物质会产(chǎn)生周期(qī)性(xìng)的年度信号呢？刚(gāng)才我们讲了(le)太阳(yáng)系正在以220公(gōng)里/秒的速度(dù)围绕着银河系进行移动，那么如(rú)果暗物(wù)质存在宇(yǔ)宙当中，这(zhè)意味着我们也在以这(zhè)样的速度在穿越着(zhe)暗物质(zhì)流，这(zhè)个过程中会产生相应的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围绕太(tài)阳进行旋转。所以有半年的时间，地球围绕太阳的(de)方向(xiàng)与太阳环(huán)绕银河系的方向是一(yī)致(zhì)的，而另外半年则(zé)与(yǔ)之相反。

而在6月份的时候，地(dì)球与(yǔ)太阳(yáng)的方向正好达到完全(quán)一致(zhì)，这是(shì)理(lǐ)论上地(dì)球穿越暗物质流(liú)最(zuì)快(kuài)的(de)时段。而在11月份，又恰(qià)好达到了最慢值(zhí)。尽管(guǎn)在实(shí)际的情况中，太阳系相对银河系的平面(miàn)呈现(xiàn)了60度的倾(qīng)斜，但是这并(bìng)不影(yǐng)响这(zhè)个理论的有效(xiào)性。

因此(cǐ)科学家认为这可(kě)以用(yòng)来解释，研(yán)究人员(yuán)们所观测到的周期性信(xìn)号。当然也可能有其他的(de)情况，造成这(zhè)种(纯银手镯品牌排行榜前十名，中国纯银首饰十大品牌zhǒng)年度周期(qī)信号的差异(yì)也可(kě)能是温度、湿度、土壤中的(de)水分、高山上的积雪，甚至连意大利游客(kè)的数量(liàng)也符合这个周期(qī)的规律。

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所以，科学(xué)家们又在南半球建立了一个几乎相同的实(shí)验室，这(zhè)里(lǐ)的季(jì)节与之(zhī)前(qián)的实验室(shì)正好相反(fǎn)，而在(zài)这里，地球穿过(guò)暗物(wù)质(zhì)流的运动特征和第(dì)一(yī)个实验(yàn)室(shì)是一样(yàng)的。

因(yīn)此(cǐ)，如(rú)果在这里可以(yǐ)得到相同(tóng)的信号，就可以成为暗物(wù)质所存在的非常有力的(de)证据了(le)。但(dàn)是由于这个实验室刚(gāng)刚建成不久，所(suǒ)以截至目前(qián)还无法提(tí)供相应(yīng)的数据(jù)支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新(xīn)的望远镜，这台太空望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)叫做“南(nán)希格(gé)雷斯罗曼”，它的(de)主镜大小跟哈(hā)勃望(wàng)远镜相同(tóng)，但它的宽(kuān)视场仪器(qì)提供的视野是哈勃红外仪器的(de)100倍(bèi)。南希格雷斯(sī)罗(luó)曼太空望远镜其(qí)中(zhōng)一个关键的用途就是探索暗物质背后的(de)奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目以待了。费米(mǐ)实(shí)验室粒子(zi)天体物理(lǐ)中心的科学家丹(dān)琥(hǔ)珀和贾森斯特芬研究发(fā)现，如果暗物质存在，它们极有可能拥有另一种神秘的(de)效(xiào)应(yīng)，这(zhè)种暗物质效应，会支持宇宙当(dāng)中生命的诞(dàn)生(shēng)，或者说是生命(mìng)进化的一个重(zhòng)要因素。

如果(guǒ)这一理(lǐ)论得(dé)到进(jìn)一(yī)步(bù)的证实，那么遍(biàn)布宇宙当(dāng)中的暗物质会不会意(yì)味着人类并不孤单呢(ne)？或许在宇宙当中某个(gè)角落的(de)行星上，暗物(wù)质正在通过这(zhè)样(yàng)的(de)效(xiào)应创造生命。当然，这些推(tuī)论的(de)大前提是要先找到(dào)暗物质存(cún)在(zài)的实际证据。那么小伙(huǒ)伴们，你们觉得(dé)暗(àn)物(wù)质(zhì)到底存不存在(zài)呢？喜(xǐ)欢请点(diǎn)赞，你(nǐ)的支持(chí)是我(wǒ)更新(xīn)的动力(lì)！

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