宇宙(zhòu)是(shì)“人为制造”的？为何会存在(zài)科学无(wú)法解(jiě)释的“暗物质(zhì)”？暗(àn)物质(zhì)又究竟是什么？人类为了寻(xún)找暗物(wù)质(zhì)存在的证据(jù)，科(kē)学家们在(zài)过去的几(jǐ)十(shí)年(nián)当(dāng)中进行了超过(guò)50次的长期(qī)实验，但是却没有发现任(rèn)何(hé)的有效证据。除了(le)一个地方(fāng)，在1687年(nián)出版(bǎn)的自然哲学数学(xué)原(yuán)理一书中，埃萨(sà)克牛(niú)顿发表了万有(yǒu)引力定律，它(tā)揭示了宇宙(zhòu)中天体运动的(de)规(guī)律(lǜ)。往后(hòu)的几百(bǎi)年(nián)来，当天文学家们发现(xiàn)某些天体运行轨道出现异常，不符合万(wàn)有引力定律(lǜ)的时(shí)候(hòu)，他们就会知道(dào)，周围一定有未知的天体通过(guò)引(yǐn)力在摄动(dòng)它的轨道。比如在1846年(nián)，奥(ào)本勒(lēi)维耶就通(tōng)过(guò)天王星运行轨道的异常，推算并(bìng)且(qiě)发现了(le)海王(wáng)星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用万有引力定律所取得重大(dà)天文成就的例子。但是这些发现都是在恒星系(xì)统的(de)尺度当中(zhōng)，可当(dāng)我们上升(shēng)到星系或(huò)者是星(xīng)团的(de)尺度，事情就开始变得诡异了(le)。

1933年，瑞士的物(wù)理学家(jiā)弗(fú)里茨兹威基正在研(yán)究和测量后(hòu)发星系团的质量。这(zhè)是一个由数千个星系所组(zǔ)成(chéng)的巨(jù)大星系团，这(zhè)些星系被引力(lì)束缚在一起(qǐ)。测量星系团的质量一般(bān)会使用到两种(zhǒng)方法，当两(liǎng)种方(fāng)法结(jié)果一致，就(jiù)可以确(què)定其(qí)质(zhì)量的(de)范围。

第一种是获得(dé)其"光度(dù)学(xué)的质量"，需要的数据(jù)是测量各个(gè)星(xīng)系的(de)光度(dù)。

第二种是动力学质量的计算，是利用光谱(pǔ)红移测量星系团中的各个星系(xì)相对于星系团的(de)运动速度。当测量结(jié)果出来(lái)之后，兹威基彻(chè)底懵了，“动力(lì)学质量”竟然是“光度学质(zhì)量(liàng)”的400倍。这意(yì)味着，后发座星系团(tuán)有99%的质量(liàng)消失(shī)了(le)，或(huò)者说这99%的质量并不以可见光的形(xíng)式所存在(zài)，我们无(wú)法看到。最诡异(yì)的是(shì)，在测量速(sù)度(dù)的过(guò)程中(zhōng)，兹(zī)威(wēi)基发现星系团中很多(duō)星系的速度比理论上要(yào)快得多(duō)，按照(zhào)牛顿(dùn)的运动学定律，仅靠这些可见(jiàn)星系的质量所产(chǎn)生的引力是(shì)无法将它们(men)束缚(fù)在星系(xì)团内(nèi)的，它们早就(jiù)应该被(bèi)抛出星系团之(zhī)外了，除非有(yǒu)一(yī)种(zhǒng)神(shén)秘的(de)力量(liàng)在起作(zuò)用，这种力量来源(yuán)于某种隐形的物质。

据(jù)此(cǐ)，兹维基提出了这(zhè)样部(bù)分不可见(jiàn)的暗(àn)质，它不发散光、吸光(guāng)、反射光(guāng)，但是它们(men)却占据着宇宙中绝大(dà)部(bù)分的质量。只是当(dāng)时的人们对(duì)这样的一种说法不屑一顾。

直(zhí)到40年(nián)之后，“暗物质”这个词(cí)才再一(yī)次(cì)出现。天文学家(jiā)维拉鲁宾和肯特(tè)福(fú)特(tè)在观(guān)测仙女座星(xīng)系中的恒(héng)星运动。理论上(shàng)来说，距离中心(xīn)越远的恒(héng)星在其(qí)轨道上(shàng)的运(yùn)行速度(dù)就(jiù)会(huì)越(yuè)慢(màn)。但(dàn)是(shì)他(tā)们观测(cè)的(de)结果却让人感到不可思议(yì)。

随着与中(zhōng)心距(jù)离的增加，恒(héng)星的旋转速度(dù)几(jǐ)乎保持不变(biàn)。可是根据(jù)牛顿的万有引力定律，在星系(xì)当中如果没有足够大(dà)的质(zhì)量来吸引它们，这些(xiē)外围的(de)恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙当(dāng)中了。基于这种(zhǒng)现象，科学家们会使(shǐ)用一(yī)种(zhǒng)相对标准的(de)方法(fǎ)来解释(shì)暗物质的(de)存(cún)在，这种方(fāng)法就(jiù)是测量星系当中气体在X轴上(shàng)距离星系中心的距离，以及在Y轴上气(qì)体的旋转速(sù)度。如果出现异常的结果，就认(rèn)为是由暗物质的力量进入其中。

于是科学(xué)家(jiā)们通过射电望远(yuǎn)镜测量了距离星(xīng)系中心更远距离的氢(qīng)元(yuán)素，发现它们的旋(xuán)转(zhuǎn)速(sù)度(dù)并不符合牛顿的力(lì)学定律。我(wǒ)们的(de)太(tài)阳系也不例外，太(tài)阳(yáng)系位于(yú)银河系的第三悬(xuán)臂之上，距离银河系中(zhōng)心2.6万光年，根据万有引力定(dìng)律进行(xíng)计算，太阳系的(de)运行速度(dù)应该是160千米(mǐ)/秒，但实(shí)际上，太(tài)阳系正在以220千米/秒的速度围绕(rào)银河系(xì)旋转，这个实际速(sù)度远远大(dà)于(yú)理(lǐ)论速度，那么产生以(yǐ)上这种向(xiàng)心加速度的(de)原(yuán)因很可能就是存在着一种我们看不到的物质，是这些(xiē)暗(àn)物质的引力效(xiào)应将星系聚集在了一起。

也是(shì)从这(zhè)时开始，越来(lái)越多的研究人员开始相信暗物(wù)质(zhì)的存在。科学家根据星系外(wài)恒星轨道(dào)的速度，估算在星系当中暗(àn)物(wù)质的质(zhì)量占整个星(xīng)系(xì)质量(liàng)的85%。但是(shì)，暗(àn)物(wù)质并不是唯一可以解释这个现象的原(yuán)因。在一项新的研究当中，科学家(jiā)们发现，几乎(hū)没有引力效应的遥远恒(héng)星之间，也(yě)会出现速度上的微小(xiǎo)差异。另外，天(tiān)文学家还发(fā)现(xiàn)了一个反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离地(dì)球大(dà)约2.5亿(yì)光年，大小和(hé)银(yín)河(hé)系不多，但是星系当中存在的恒星数量却(què)只(zhǐ)有银(yín)河系的千分之一(yī)。

所以在理论上(shàng)，该星系必(bì)须存在暗物质，否则就会(huì)分(fēn)崩(bēng)离析。但是科学(xué)家们使用最(zuì)先进的(de)望远镜(jìng)对其进行了(le)40个(gè)小(xiǎo)时的详(xiáng)细测量之后(hòu)，发现(xiàn)星系中的恒星(xīng)运动是可以用(yòng)正常的物质和力学定(dìng)律来(lái幼儿园晨间谈话内容有哪些小班，幼儿园晨间谈话内容有哪些中班)解(jiě)释的。那么又有人提(tí)出，也许该星(xīng)系的暗(àn)物质，已(yǐ)经被附近的另一个大星系剥离了。奇(qí)怪(guài)的是(shì)，它的附近没有任(rèn)何(hé)星系存在。造成这些现象的除(chú)了暗物质(zhì)的(de)假(jiǎ)说之外，另一种可能就(jiù)是人类(lèi)对引(yǐn)力(lì)的理解还(hái)不(bù)够全(quán)面，引力(lì)很可能在(zài)不同(tóng)尺度(dù)空间中的(de)工作方式是不同的，这意味着(zhe)在行星系尺(chǐ)度中的天(tiān)体会沿(yán)着它们(men)的轨道(dào)，按照我(wǒ)们所理解的(de)方式运动(dòng)。但是上升(shēng)到星系和(hé)星团的尺度，引力(lì)之间的相互作用则(zé)是不同的方式。对于在星系团之间的相互作用，科(kē)学家还引入了外部场效应的概念，指的是在数百万(wàn)光年的规模上，巨大的(de)质量之间会(huì)产生对彼此(cǐ)特殊(shū)的效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)成(chéng)立，这意(yì)味着(zhe)我们(men)需要对现在(zài)的物(wù)理定律进行修正，这些(xiē)发现也让很多人认为暗物质假说理论(lùn)就(jiù)此终结。但是在宇宙当(dāng)中还有关于(yú)暗物(wù)质存在(zài)的其(qí)他的理(lǐ)论证据(jù)，这(zhè)些(xiē)理论(lùn)证(zhèng)据是蒙德理论所没法解(jiě)释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星(xīng)系团(tuán)，由两个(gè)碰撞的(de)星(xīng)系团所组成，类似这样的星团，它们大部分的普(pǔ)通质量(liàng)都在星系的气(qì)体当中。当星(xīng)团以1000万(wàn)公(gōng)里/小时发生碰(pèng)撞(zhuàng)的时候，星际气(qì)体的相互作(zuò)用就会导致温(wēn)度(dù)的急剧升高(gāo)，速度大幅降(jiàng)低。所(suǒ)以在理(lǐ)论上，在碰(pèng)撞之后(hòu)，子弹星系团大部分的(de)质量将位于(yú)所有这(zhè)些(xiē)气体所(suǒ)在的中(zhōng)间区域。那(nà)么(me)我们通过什么来验证它(tā)的(de)质量区域(yù)到(dào)底是不是(shì)集(jí)中在中间(jiān)呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯(bó)太(tài)空(kōng)望远镜(jìng)传回了宇宙当中(zhōng)第一(yī)张(zhāng)全彩的高(gāo)清照片，在照片中(zhōng)我(wǒ)们(men)可以明显地看到很多星(xīng)系似乎被拉(lā)伸产生了巨大的形变。其实这(zhè)些星系本身并不(bù)是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出(chū)了什么问题，而是这样极遥远的(de)天(tiān)体和我(wǒ)们地球上的观测(cè)者(zhě)之间。被一个质量超级(jí)巨大的天体遮挡，这个超大质量的东西的引(yǐn)力(lì)，会使身(shēn)后更(gèng)遥远星系(xì)的光都发(fā)生了扭曲。这个现象就(jiù)是引力透镜效应。这个(gè)巨大的(de)天体(tǐ)可(kě)能是超大质量的黑(hēi)洞或者是暗物质。

所以(yǐ)当人们对(duì)子弹(dàn)星系团观(guān)测的时候，发现它的(de)大质量区域并(bìng)不是在幼儿园晨间谈话内容有哪些小班，幼儿园晨间谈话内容有哪些中班中间，而是(shì)在(zài)两侧。所以最好的(de)解(jiě)释方法(fǎ)就是当星团发(fā)生全部的碰撞时(shí)，可被观测(cè)到的质量气体被卡在(zài)了中间，暗物质则直接(jiē)通过了这个(gè)区(qū)域，并在两边形成了引力(lì)透镜。对(duì)子弹(dàn)星系(xì)团的引力透镜研究也被认为是暗物(wù)质存在(zài)的迄(qì)今为止最好(hǎo)的理论证据。

除此之(zhī)外，还有来自宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)最古(gǔ)老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终于可以畅通(tōng)无(wú)阻地(dì)穿越在宇宙当中(zhōng)了。经过了130多亿年之后，这些(xiē)光在宇宙(zhòu)空间(jiān)背(bèi)景(jǐng)上留下了各相同性的微波(bō)辐射(shè)。其(qí)中红色的部分表示(shì)温(wēn)度较高(gāo)的区(qū)域，蓝色则表示相对较冷的(de)区域，但(dàn)实际上它们之间的(de)温差只(zhǐ)有(yǒu)万(wàn)分之一。

科学(xué)家们通过对前景背景分离(lí)后的(de)二值图像(xiàng)进行(xíng)连通域提取(qǔ)和标记(jì)之(zhī)后(hòu)发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起来(lái)不应该是这(zhè)样的，而随着暗物质的增(zēng)加，一些峰值的幅度(dù)会减小，才变(biàn)得看起(qǐ)来“和(hé)谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微波背景辐射(shè)的(de)测量值，我们需要的暗(àn)物质大约(yuē)是普通物质的5倍。这(zhè)个数字与解(jiě)释星系当中(zhōng)恒星(xīng)运动(dòng)所需要的暗(àn)物质比例是(shì)一(yī)致的。这就意味着(zhe)。

用了一个简(jiǎn)单的理论框架，就很好(hǎo)地(dì)解(jiě)释了很多(duō)不同(tóng)的(de)观测结果(guǒ)。而(ér)暗物质的(de)本质(zhì)就(jiù)是宇宙当中存(cún)在着某种(zhǒng)类型的粒子(zi)，它们不参与任(rèn)何其(qí)他的电磁(cí)作(zuò)用，只(zhǐ)通过引力来相互作用。所以(yǐ)如果能够找到(dào)这(zhè)种(zhǒng)粒子(zi)的存在，就相当(dāng)于找到了暗(àn)物(wù)质存(cún)在的实际证据。这种粒子到(dào)底是什(shén)么？科(kē)学家们(men)已经提(tí)出了数十种的假想目标，而要寻找这些不同的(de)目标粒(lì)子所需(xū)要的实验方(fāng)式(shì)也不(bù)相同(tóng)。在过去的(de)几十(shí)年当中，人类为了寻找这些看(kàn)不见、摸不(bù)到(dào)，几乎不会(huì)与(yǔ)常(cháng)规(guī)物质相互作用的“暗(àn)物(wù)质”，科学家们已(yǐ)经进行了(le)超过(guò)50次的实验，却没(méi)有任何实质性的发现，除了一个地方，意大利的格(gé)兰萨(sà)索山(shān)，隶属于阿尔卑斯(sī)山脉。

在(zài)山下(xià)1400米处的地(dì)下矿井当中，藏着地球上(shàng)最大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高(gāo)的(de)探(tàn)测器，一直致力(lì)于寻(xún)找(zhǎo)暗物质粒(lì)子的周期(qī)性震荡。

自(zì)1997年以来，这里的科学(xué)家(jiā)声称观测到(dào)了某种(zhǒng)信号(hào)。经(jīng)过了20多年的数据收集，人们(men)发现了一个有趣的事(shì)情。探(tàn)测率会在每年的6月份达到(dào)峰值(zhí)，然后在11月降到最低，而且(qiě)在20年当中每年都是一样。一些科学家认为这可能是人类发现暗物质的(de)第一个直接证据。

但是为什(shén)么暗物质会产生周期性的年(nián)度信号呢？刚才我(wǒ)们(men)讲了太阳系正在(zài)以220公里/秒的速度(dù)围绕着(zhe)银河系进行移动，那么(me)如果暗物质存在宇宙当中，这意味(wèi)着我们也(yě)在以这样的速度在穿越(yuè)着(zhe)暗物质流，这个过程中会(huì)产生相应的振荡，同时地球又(yòu)以30公(gōng)里/秒的速度围绕(rào)太阳进(jìn)行旋(xuán)转。所以有(yǒu)半年的时间，地球围绕太阳的(de)方向与太阳环(huán)绕银河(hé)系的方向是(shì)一致的，而(ér)另外半年则(zé)与之相(xiāng)反。

而(ér)在6月份的(de)时(shí)候(hòu)，地球与太阳的方向正好(hǎo)达到完(wán)全一致，这(zhè)是理论上(shàng)地球穿越(yuè)暗物质流最快的时段。而(ér)在11月份，又(yòu)恰好达到了最慢值。尽管在实(shí)际的情况中(zhōng)，太(tài)阳系(xì)相(xiāng)对银(yín)河(hé)系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影(yǐng)响这个理论(lùn)的有效性。

因此科(kē)学家认(rèn)为(wèi)这可以用(yòng)来(lái)解(jiě)释，研究人员们所观测(cè)到(dào)的周期性信(xìn)号。当(dāng)然也可能有(yǒu)其他的情况，造成这种年度(dù)周(zhōu)期信号(hào)的差异也可能是温度(dù)、湿度、土壤中的(de)水分、高山上的积(jī)雪，甚至(zhì)连意大利游客的数量也符合(hé)这(zhè)个周期的(de)规(guī)律。

所以，科学家们又在南半球建立了一个(gè)几(jǐ)乎相同的(de)实验室，这(zhè)里的季节与之前的实验室正好(hǎo)相反(fǎn)，而在这里，地球穿过暗物(wù)质流的运动(dòng)特征(zhēng)和第一(yī)个(gè)实(shí)验室是一样的(de)。

因此(cǐ)，如果在这(zhè)里可以得到(dào)相同的信(xìn)号(hào)，就可以成(chéng)为暗物质所存在的非常(cháng)有力的证据了。但(dàn)是(shì)由于这个(gè)实验室刚刚建成(chéng)不(bù)久，所以截至目前还无法提(tí)供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台(tái)新的望远镜，这台(tái)太空望远镜叫做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提(tí)供(gōng)的视野是哈勃(bó)红外仪器的100倍。南希格雷(léi)斯罗曼太空望(wàng)远镜(jìng)其中一个关键的用(yòng)途(tú)就是探索暗物质(zhì)背后的奥秘(mì)，对于探测的结(jié)果(guǒ)，我(wǒ)们只能拭目以(yǐ)待了(le)。费(fèi)米实验室(shì)粒子天体物(wù)理(lǐ)中心(xīn)的科学家丹(dān)琥珀和贾森斯特(tè)芬研(yán)究发现，如果暗物质存在，它们极有可(kě)能拥有另一种(zhǒng)神秘的效应，这种暗(àn)物(wù)质效应，会支持宇宙当中生(shēng)命的诞(dàn)生，或者说是生(shēng)命进(jìn)化的一个重要因(yīn)素。

如果这一(yī)理论得(dé)到进(jìn)一步的证实，那(nà)么遍布宇宙当中(zhōng)的暗物质(zhì)会(huì)不(bù)会意味着人(rén)类(lèi)并不孤(gū)单(dān)呢？或(huò)许在(zài)宇宙当中某个角落的行星上，暗(àn)物(wù)质正在通过这样(yàng)的效应创造生命(mìng)。当然，这些(xiē)推论(lùn)的大前提是要先(xiān)找到(dào)暗物质存在的实际证(zhèng)据。那么小伙(huǒ)伴们(men)，你(nǐ)们觉得暗物质到底存不存在(zài)呢？喜(xǐ)欢(huān)请点赞，你的支持是我更新的动力！

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