宇宙是“人为制造”的？为(wèi)何会(huì)存在科学无法解释的“暗物质”？暗物(wù)质又(yòu)究竟(jìng)是什么(me)？人类为了寻找暗物质存在的证据，科学家们在过去的几十(shí)年当中进行(xíng)了超过50次的(de)长期实验，但(dàn)是(shì)却没有发现任何的有效证据。除了一(yī)个地方(fāng)，在1687年出版的自然哲学数(shù)学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引(yǐn)力定律，它(tā)揭示(shì)了(le)宇宙中天体运动的(de)规律。往(wǎng)后的(de)几百(bǎi)年来，当天文学家(jiā)们发现某些天(tiān)体运行轨道出现异(yì)常，不符(fú)合(hé)万有(yǒu)引(yǐn)力定律的时候，他们就会知道(dào)，周围一(yī)定有(yǒu)未(wèi)知的天体通过引力在(zài)摄动它的(de)轨道。比(bǐ)如(rú)在1846年，奥本(běn)勒(lēi)维耶就(jiù)通过(guò)天王星运行轨(guǐ)道的异常(cháng)，推算并(bìng)且(qiě)发现了海王星(xīng)的存在。另外，哈(hā)雷彗星(xīng)、冥王星的发现都(dōu)是(shì)应用万有引(yǐn)力定律所取(qǔ)得重大天文成就的例子。但是这些发现都是在恒(héng)星系统的尺度当中，可当我们上(shàng)升到(dào)星系或者(zhě)是星(xīng)团的尺度，事情(qíng)就开始变(biàn)得诡异了(le)。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学(xué)家弗(fú)里(lǐ)茨兹威基正(zhèng)在(zài)研究和测量后(hòu)发星(xīng)系(xì)团(tuán)的质量(liàng)。这是一个由数千(qiān)个星系所组成的巨(jù)大星(xīng)系团，这些(xiē)星系(xì)被引力束缚在一起。测(cè)量(liàng)星系团的质量一(yī)般会使用(yòng)到两种方法，当两种(zhǒng)方(fāng)法结果一致，就可以确(què)定其质量的范围。

第一种是获得(dé)其"光度学的(de)质量"，需要的数据是测(cè)量各个星系的光度。

第二种是动力学(xué)质(zhì)量的(de)计算，是利用光(guāng)谱红移测(cè)量星系团中的各(gè)个星系相对于(yú)星系团的运动速度。当测量结果出(chū)来(lái)之后(hòu)，兹(zī)威(wēi)基彻(chè)底(dǐ)懵了，“动力(lì)学质量(liàng)”竟然是“光度学质量”的(de)400倍(bèi)。这(zhè)意味着，后发座(zuò)星系团有99%的(de)质量(liàng)消(xiāo)失了，或者说这99%的质(zhì)量并不(bù)以(yǐ)可(kě)见光的形式所存在，我们(men)无法看到(dào)。最(zuì)诡异的是，在(zài)测量速度的过程中，兹威基(jī)发现星系(xì)团中很多星系的速度比(bǐ)理(lǐ)论上(shàng)要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这(zhè)些可见星(xīng)系的质量所产生的引力是(shì)无法将(jiāng)它们(men)束缚在(zài)星系团内(nèi)的，它(tā)们(men)早(zǎo)就应该被抛出星系团之外了，除非(fēi)有一种神秘的(de)力(lì)量在起作用，这种力量来源于某种隐形的物质。

据此，兹维(wéi)基提出了这(zhè)样部分不可(kě)见的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们(men)却占(zhàn)据着宇宙中绝(jué)大部分的质量。只是当时的人(rén)们对这样的(de)一种(zhǒng)说法不屑一顾。

直(zhí)到40年(nián)之后(hòu)，“暗物质”这个词才再一(yī)次出现。天文学家维拉鲁宾和肯(kěn)特福特在观(guān)测仙女座(zuò)星系中的恒星运动。理(lǐ)论上来(lái)说(shuō)，距离(lí)中心越(yuè)远的恒星在(zài)其轨道(dào)上的运(yùn)行速度就会(huì)越慢(màn)。但是他们观(guān)测(cè)的结果(guǒ)却(què)让人感到不可思(sī)议。

随着与中心距(jù)离的增加，恒星的旋(xuán)转速度几(jǐ)乎保持(chí)不变。可是根据牛顿的万有引力定(dìng)律，在(zài)星系当中如(rú)果(guǒ)没有足够(gòu)大(dà)的(de)质(zhì)量来吸引(yǐn)它们，这(zhè)些外围的(de)恒(héng)星(xīng)早就被甩到宇宙当中了。基于这种(zhǒng)现(xiàn)象(xiàng)，科学家们会(huì)使(shǐ)用一种相对标准(zhǔn)的方法来解(jiě)释暗物(wù)质的存在，这(zhè)种方法就是(shì)测量星系当中气(qì)体在X轴上(shàng)距离星系中心的距离，以(yǐ)及(jí)在Y轴上气体的旋(xuán)转(zhuǎn)速度。如果(guǒ)出现异常(cháng)的结果，就认为是由暗物质的力量进入其中。

于(yú)是科学家们(men)通过(guò)射电望远镜测量了(le)距离星系中心更(gèng)远距离的氢元素，发现它们的旋转速度并不符合牛(niú)顿的(de)力(lì)学定(dìng)律。我们的太阳系也(yě)不例外，太阳(yáng)系位于银河(hé)系(xì)的(de)第三悬臂之(zhī)上，距离银河系中(zhōng)心(xīn)2.6万(wàn)光年，根据万有引力定律进行计算，太阳系的运行速度应该是(shì)160千米(mǐ)/秒，但实际上，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒(miǎo)的(de)速(sù)度(dù)围(wéi)绕银河系旋转，这个实际速度(dù)远(yuǎn)远大于理论(lùn)速度，那么产(chǎn)生以上这种向心(xīn)加(jiā)速(sù)度的原(yuán)因(yīn)很可能就是(shì)存在着一(yī)种我们看(kàn)不(bù)到的物(wù)质，是这些暗物质的引力效(xiào)应将星系聚集在了一起。

也是从这时开(kāi)始，越(yuè)来越多(duō)的研究人员开始(shǐ)相(xiāng)信暗物质的(de)存在。科学家根据(jù)星系(xì)外恒星轨道的速(sù)度，估算(suàn)在星(xīng)系当中(zhōng)暗物质的质量占(zhàn)整(zhěng)个星系质(zhì)量的(de)85%。但是，暗物(wù)质并不是唯一可以解释这个现象的原(yuán)因。在一项(xiàng)新的研(yán)究当中，科学(xué)家们发现，几乎没有(yǒu)引力(lì)效(xiào)应的遥远恒(héng)星之间，也会出现(xiàn)速度上的微小(xiǎo)差异。另外，天文(wén)学家还(hái)发现了(le)一个反(fǎn)常(cháng)的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大小和银(yín)河系不(bù)多，但是星系(xì)当中存在的恒星数(shù)量却(què)只(zhǐ)有银河系的(de)千分(fēn)之(zhī)一。

所以在理论上，该星系(xì)必须存在暗物质，否则(zé)就(jiù)会分(fēn)崩离(lí)析。但是科学家们使用最先进的望远(yuǎn)镜对其进行了40个(gè)小时(shí)的详细(xì)测量之后(hòu)，发(fā)现(xiàn)星(xīng)系中的恒星运动是(shì)可以(yǐ)用正常的物质和力(lì)学定律(lǜ)来(lái)解(jiě)释的。那么又有人提出，也许该星(xīng)系的暗物质，已经被附近的另一个大星(xīng)系剥离了。奇怪(guài)的是，它的附近没有任(rèn)何星系存在。造(zào)成这些(xiē)现象的除了暗物质的假说之外，另一种可(kě)能就(jiù)是(shì)人类对引力的理解还(hái)不(bù)够全(quán)面，引(yǐn)力很可能在不同尺(chǐ)度空间中的工作方式(shì)是不同的(de)，这意(yì)味着(zhe)在行(xíng)星系(x左右结构相同的字有哪些，左右结构相同的字大全ì)尺度(dù)中(zhōng)的天体会沿(yán)着它们的轨道，按照(zhào)我们所理解的方式(shì)运动。但是上升(shēng)到星系(xì)和星团的尺度，引(yǐn)力之间的相互(hù)作用则(zé)是不同的方(fāng)式。对(duì)于在星系(xì)团之间(jiān)的相(xiāng)互作用(yòng)，科学家还引入了外(wài)部(bù)场效应的概(gài)念，指的(de)是在数(shù)百万光年的规(guī)模上(shàng)，巨大的质量之间会产(chǎn)生对彼此特(tè)殊(shū)的效果，这个(gè)理(lǐ)论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着(zhe)我(wǒ)们需(xū)要对现在的物理(lǐ)定律进行修(xiū)正，这些发现也让很(hěn)多(duō)人认为暗物(wù)质假说理论就此终结。但(dàn)是在宇宙当中还有关于暗物质存在的其他的理论证据，这些理论证据是蒙德理论所没法解释的“引力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年的子弹星系(xì)团，由(yóu)两个碰(pèng)撞(zhuàng)的星系团(tuán)所组成，类似这(zhè)样的星团，它(tā)们(men)大部分(fēn)的(de)普通质量都在星系的气(qì)体当中(zhōng)。当(dāng)星团(tuán)以(yǐ)1000万公里/小(xiǎo)时发生碰(pèng)撞的时候，星(xīng)际气体的(de)相(xiāng)互作用就(jiù)会导致温(wēn)度的急剧升高，速度大幅降(jiàng)低(dī)。所以在理论上，在碰(pèng)撞(zhuàng)之后，子(zi)弹星系团大部分的(de)质量(liàng)将位(wèi)于所有(yǒu)这些气体所(suǒ)在(zài)的(de)中间区域。那么我们通过什么来验证它的质量(liàng)区域到(dào)底是不是集中在中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空望远镜传回了宇宙当中第一张全彩的高(gāo)清照片，在照片中我们(men)可以明显地(dì)看到(dào)很(hěn)多星系似乎被拉伸产生了巨(jù)大的形变。其实这些星系本(běn)身(shēn)并不是(shì)真的被扭曲了，也不(bù)是韦(wéi)伯望(wàng)远镜出了什么问题(tí)，而是这样极遥远的天(tiān)体(tǐ)和我们(men)地球(qiú)上的观测(cè)者之(zhī)间。被(bèi)一个(gè)质量(liàng)超(chāo)级(jí)巨大的天体遮挡(dǎng)，这个超大(dà)质量的东西(xī)的引(yǐn)力，会使(shǐ)身后(hòu)更(gèng)遥远(yuǎn)星(xīng)系的光都发生了扭曲。这个(gè)现象就是引力透镜(jìng)效应。这(zhè)个巨大的天体可能是超大(dà)质量的黑(hēi)洞(dòng)或者是(shì)暗物(wù)质。

所以当人(rén)们对子弹星系团观测的时(shí)候(hòu)，发现它的大质(zhì)量区域(yù)并不(bù)是在中间，而是在两(liǎng)侧(cè)。所以(yǐ)最好的解释方法就是当星团发生全(quán)部的碰(pèng)撞时，可被(bèi)观测到(dào)的质量气体被卡在了(le)中间，暗(àn)物质则(zé)直接(jiē)通过了这个区域，并(bìng)在两边(biān)形(xíng)成了引力透(tòu)镜。对子弹星系团的引力(lì)透镜研究也被认为是(shì)暗物质存(cún)在(zài)的迄(qì)今为止最(zuì)好的理论证据。

除此之外，还有来自(zì)宇宙当中(zhōng)最(zuì)古老的光(guāng)。从(cóng)宇(yǔ)宙(zhòu)大爆炸开(kāi)始，38万年之后，可见光(guāng)终于可(kě)以畅通(tōng)无阻地(dì)穿越在宇宙当中了(le)。经(jīng)过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间(jiān)背景上留(liú)下了各相同性的(de)微波辐(fú)射(shè)。其中红(hóng)色的部分表(biǎo)示温(wēn)度较(jiào)高(gāo)的(de)区域，蓝色则表示相对较(jiào)冷(lěng)的(de)区域(yù)，但实际上(shàng)它(tā)们之间的温差只(zhǐ)有万分(fēn)之一(yī)。

科(kē)学家(jiā)们(men)通过(guò)对(duì)前(qián)景背(bèi)景分离后的二值图像进(jìn)行(xíng)连通域(yù)提取(qǔ)和标记之(zhī)后发现，如果(guǒ)宇宙当中没有暗物质(zhì)，图(tú)形(xíng)看(kàn)起来不应该是(shì)这样的，而(ér)随着暗物质的增加，一些(xiē)峰值的幅度(dù)会减小(xiǎo)，才变得看起来“和(hé)谐(xié)”。为(wèi)了匹(pǐ)配宇宙微波背(bèi)景(jǐng)辐射的测量值，我们需(xū)要的暗物质大约是(shì)普通物质的5倍。这个数字与解释(shì)星系当中恒星(xīng)运动(dòng)所(suǒ)需要的暗物质(zhì)比例是一致的。这就意味着。

用了一个简单的理论框架，就很好(hǎo)地(dì)解释(shì)了很(hěn)多不同(tóng)的(de)观测结果。而暗物质的(de)本质(zhì)就是(shì)宇宙当中存在(zài)着某种类型的(de)粒子，它们不参与任何其(qí)他的(de)电磁作用，只通(tōng)过引力来相互(hù)作(zuò)用。所以如果能够找到这种粒子(zi)的(de)存在(zài)，就(jiù)相当于找到(dào)了暗物(wù)质(zhì)存在(zài)的实(shí)际证(zhèng)据(jù)。这(zhè)种粒子(zi)到底是什么？科学(xué)家们(men)已经提出(chū)了(le)数(shù)十种的假(jiǎ)想目标，而(ér)要寻找这(zhè)些(xiē)不同(tóng)的目标粒子所需要的实验(yàn)方(fāng)式也不(bù)相(xiāng)同。在过(guò)去的(de)几十年当中，人类为(wèi)了寻找(zhǎo)这(zhè)些看不(bù)见、摸不到，几(jǐ)乎不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科学家们已(yǐ)经进(jìn)行(xíng)了(le)超过50次的(de)实验，却(què)没有任(rèn)何实质性的发现，除了一个(gè)地(dì)方，意大利的格兰(lán)萨(sà)索(suǒ)山(shān)，隶属于(yú)阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下(xià)1400米(mǐ)处的地(dì)下矿井当(dāng)中，藏着地球上(shàng)最(zuì)大的地(dì)学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高的探测器(qì)，一(yī)直致力于(yú)寻找(zhǎo)暗物质粒子的周期性震荡(dàng)。

自(zì)1997年以来，这(zhè)里的科学家声称(chēng)观(guān)测到(dào)了某种信号。经(jīng)过了20多(duō)年的数(shù)据收集(jí)，人们发现了(le)一个有趣的(de)事(shì)情(qíng)。探测率(lǜ)会在每年的(de)6月份达(dá)到峰值，然后在11月降(jiàng)到最低，而且(qiě)在20年当中每年都(dōu)是一样(yàng)。一(yī)些科学家认为这(zhè)可能是人类发现暗物质(zhì)的(de)第一个直接证据。

但(dàn)是为什(shén)么暗物质会(huì)产生周期性的年(nián)度信号呢？刚(gāng)才我们讲了太阳系正在以220公里/秒的速度(dù)围绕着银河系进(jìn)行移动(dòng)，那么如(rú)果(guǒ)暗物质存在宇宙当中(zhōng)，这意味着我们也在以这(zhè)样的(de)速度在穿(chuān)越着暗物质流，这个过程(chéng)中会产生相(xiāng)应的(de)振荡(dàng)，同时地球(qiú)又(yòu)以30公里/秒的(de)速度(dù)围绕(rào)太阳进行旋(xuán)转。所以有半年的时间，地球(qiú)围绕太阳的(de)方向(xiàng)与太阳环绕(rào)银(yín)河系的方(fāng)向是一致的，而另(lìng)外半年则与之相反。

而在6月(yuè)份的时候，地球与太阳的方向正好达到完(wán)全一致，这是(shì)理论上地球穿(chuān)越暗物质流(liú)最快(kuài)的(de)时(shí)段。而在11月(yuè)份，又恰好达(dá)到了最慢值。尽(jǐn)管在(zài)实(shí)际的情况中，太(tài)阳系相对银河系的平面(miàn)呈现了60度的倾(qīng)斜，但是这并不影响这个理论的有效性(xìng)。

因(yīn)此科学家认为这可以(yǐ)用来解释，研究人员(yuán)们(men)所观测到的周期性(xìng)信号(hào)。当然也可能(néng)有其他的情况(kuàng)，造成(chéng)这种年度(dù)周期信号的差异也可能是(shì)温(wēn)度、湿度、土壤中(zhōng)的水分、高(gāo)山上的(de)积雪，甚(shèn)至连意大利游客的数(shù)量也符(fú)合这个周(zhōu)期(qī)的规律。

所以，科学家们又在南半球(qiú)建立了一个(gè)几乎相同的(de)实验(yàn)室，这里的季节(jié)与之前的实验室正好相反，而在(zài)这里，地球穿过暗物质流的运(yùn)动特(tè)征和第(dì)一个实验(yàn)室是一样的。

因此(cǐ)，如果在这里可以得到相同(tóng)的信号(hào)，就可以(yǐ)成为暗(àn)物(wù)质所存(cún)在的非常有力的证据了。但(dàn)是由于(yú)这(zhè)个(gè)实验室刚刚建成不久(jiǔ)，所以截至目前还无法提供相(xiāng)应的数(shù)据(jù)支(zhī)持。另外(wài)，在2025年，NASA将(jiāng)会(huì)发射一台新的望远(yuǎn)镜，这台太空望远镜叫做(zuò)“南希格(gé)雷(léi)斯罗(luó)曼”，它(tā)的主镜大(dà)小跟(gēn)哈勃望远镜相同，但它的(de)宽视场(chǎng)仪器提(tí)供的视(shì)野是哈勃红外仪(yí)器的100倍。南希格雷斯罗(luó)曼(màn)太空望远镜其中(zhōng)一个关键(jiàn)的用途就是探索暗(àn)物质背后(hòu)的奥秘，对(duì)于(yú)探(tàn)测的结果，我们(men)只(zhǐ)能拭(shì)目以待了(le)。费米实(shí)验(yàn)室粒子(zi)天(tiān)体物理中心的科学家丹琥珀(pò)和(hé)贾(jiǎ)森斯特芬研究(jiū)发现，如果暗物(wù)质存在，它们极有可能拥有另(lìng)一种神(shén)秘的效应，这种暗物质效应，会支持(chí)宇宙当(dāng)中生命(mìng)的诞生，或者说是生命进化的(de)一(yī)个重要因素(sù)。

如果这(zhè)一理论(lùn)得到进(jìn)一步的证实(shí)，那么遍布宇(yǔ)宙当中的(de)暗物质会不(bù)会(huì)意味着人类并(bìng)不孤单呢？或(huò)许在宇宙当中某(mǒu)个(gè)角落的行星上，暗(àn)物质(zhì)正(zhèng)在通过这样的(de)效应创造(zào)生命。当然(rán)，这(zhè)些推论的大前(qián)提是要先找到暗(àn)物质存(cún)在的实际(jì)证(zhèng)据。那(nà)么小伙伴们，你们觉(jué)得暗物质到底存不存在呢(ne)？喜欢请点赞(zàn)，你(nǐ)的支(zhī)持是我更新的(de)动(dòng)力！

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