宇宙是“人为(wèi)制造”的？为何会存在科学无法解(jiě)释的“暗物(wù)质”？暗物(wù)质又(yòu)究竟是什么？人类为了寻找(zhǎo)暗物(wù)质(zhì)存在的证据，科学家们(men)在过(guò)去的几十年当中(zhōng)进行了超过50次的长期实(shí)验，但(dàn)是却没有发现(xiàn)任何的有效(xiào)证据。除了一个地方(fāng)，在1687年出版的自(zì)然哲学数学原(yuán)理一书中，埃(āi)萨(sà)克牛顿发表了万有引力定律，它揭示(shì)了宇宙中天体(tǐ)运动的规律。往后的几百年来(lái)，当天文学家们发(fā)现(xiàn)某些天体(tǐ)运行轨道(dào)出现异常(cháng)，不(bù)符合万有引力(lì)定律的时候，他们(men)就会知道，周围一(yī)定有未知的天体(tǐ)通过引力在摄动它的(de)轨道。比如在(zài)1846年(nián)，奥本勒维耶(yé)就(jiù)通过天王星运行轨道的(de)异常，推算并(bìng)且发(fā)现了海王星的存(cún)在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王星的发现都(dōu)是应(yīng)用万(wàn)有引力定律所取(qǔ)得重大天文成就的例子。但是这些发现都是(shì)在恒星系统的(de)尺度当中，可(kě)当我们上升到星系或者是(shì)星团的(de)尺度，事情(qíng)就开始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士(shì)的物(wù)理学家弗里茨兹威基正在研究和(hé)测(cè)量后发星系团的(de)质量。这是一个(gè)由数千个(gè)星系所组(zǔ)成的巨大(dà)星系团，这些星系被引力束缚(fù)在一起。测量(liàng)星系(xì)团(tuán)的质量(liàng)一般(bān)会(huì)使(shǐ)用到两种方法，当两种方(fāng)法结果(guǒ)一致，就可以确(què)定(dìng)其质量的(de)范围。

第一种是获得其"光度学(xué)的质量"，需要的(de)数据是测量(liàng)各个(gè)星系的光度。

第二(èr)种是动力学质(zhì)量的计算(suàn)，是(shì)利用光谱红移测量星系(xì)团(tuán)中的(de)各(gè)个星系相对于(yú)星系团的(de)运动速度。当(dāng)测量结果(guǒ)出来之后，兹(zī)威基彻(chè)底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意(yì)味着(zhe)，后发座(zuò)星系团有(yǒu)99%的质量消失了，或者说这99%的(de)质(zhì)量并不以可见光的(de)形式所存在，我们无(wú)法(fǎ)看到。最诡异的是，在测量速(sù)度的(de)过(guò)程中，兹威基发现星(xīng)系(xì)团中很(hěn)多(duō)星系的速度比理论上要快得多(duō)，按(àn)照牛顿的运动学定律，仅(jǐn)靠这些可见星系的质量(liàng)所产(chǎn)生(shēng)的(de)引(yǐn)力是无法将它们束缚在星系(xì)团内(nèi)的，它们早就应该被抛出(chū)星(xīng)系(xì)团之外了(le)，除非有一种神秘的力(lì)量在起作用，这种力(lì)量来源于某(mǒu)种隐形(xíng)的(de)物质。

据此，兹维基提出了这样部分不可见的暗质(zhì)，它(tā)不发散光(guāng)、吸光、反射光，但(dàn)是它们却占据(jù)着宇宙中(zhōng)绝大(dà)部(bù)分的(de)质量。只是当时的人们对这(zhè)样的(de)一(yī)种说法不屑一(yī)顾。

直到40年(nián)之后，“暗物质”这(zhè)个词才再(zài)一次(cì)出现。天文(wén)学家维(wéi)拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座星系中的(de)恒(héng)星运动。理论上来说，距离中心越(yuè)远(yuǎn)的恒星在其轨道(dào)上的运行(xíng)速度就会越慢。但是他们观测(cè)的(de)结果却让人感(gǎn)到不可思议。

随着与中心距离的增(zēng)加，恒(héng)星的(de)旋转速度几乎保(bǎo)持不(bù)变。可是根据(jù)牛顿(dùn)的万有引力定律，在星系当中如果没有足够大的质量来吸引它(tā)们，这些外围的(de)恒星早(zǎo)就被甩到宇宙当(dāng)中了(le)。基于这种现(xiàn)象(xiàng)，科学家们会使用一种相(xiāng)对标准的方法来解释暗物质(zhì)的存在，这种方法就是测量星(xīng)系当中气体在X轴(zhóu)上(shàng)距(jù)离星系中心(xīn)的(de)距离，以及在Y轴上气体的旋转速(sù)度。如果出现异常的结(jié)果(guǒ)，就认为是(shì)由暗(àn)物(wù)质的力(lì)量进入(rù)其中。

于是科(kē)学家们通过射电(diàn)望远镜(jìng)测(cè)量(liàng)了距离星系(xì)中心更远距离(lí)的氢元(yuán)素(sù)，发(fā)现它们的旋(xuán)转(zhuǎn)速度并(bìng)不符合牛顿的力学定(dìng)律(lǜ)。我们的(de)太阳系也不例外，太阳系位于银河系的第三悬(xuán)臂之上，距(jù)离银河系中心2.6万光年，根(gēn)据万(wàn)有引力定律进行(xíng)计算，太阳系的运行(xíng)速(sù)度应(yīng)该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳(yáng)系正在以220千米/秒的速度围绕银河系(xì)旋转，这(zhè)个实际速度远远大于理论速度，那么产生以(yǐ)上这种(zhǒng)向心(xīn)加速度的原因(yīn)很可(kě)能就是(shì)存(cún)在着一种我们(men)看不到(dào)的物质，是这些(xiē)暗物质的引力效应将星系聚(jù)集(jí)在了一(yī)起。

也是从这时开始，越来(lái)越多的研究(jiū)人员开始相信暗物质的(de)存在。科学家(jiā)根据星系外恒星轨道(dào)的(de)速度，估(gū)算(suàn)在星系(xì)当中暗(àn)物质的(de)质量占整个星系质量的(de)85%。但是(shì)，暗(àn)物(wù)质并不是唯一(yī)可以解释这个现(xiàn)象的原因。在一项新的(de)研(yán)究当中，科学家们(men)发现，几乎没有引力效应的遥远(yuǎn)恒星之间，也会出现速(sù)度上的(de)微小差异(yì)。另外，天文学家还发现(xiàn)了一(yī)个(gè)反常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星(xīng)系(xì)距离地球大(dà)约2.5亿光年，大(dà)小和银河(hé)系不多(duō)，但是星系(xì)当中存在的(de)恒星数量(liàng)却只有银(yín)河系(xì)的千分之一。

所以在(zài)理(lǐ)论上(shàng)，该(gāi)星系必须存在暗(àn)物(wù)质，否(fǒu)则(zé)就会分崩离析。但(dàn)是(shì)科学家们使用最先(xiān)进的望远镜对(duì)其进(jìn)行(xíng)了(le)40个小时的详(xiáng)细(xì)测量之后，发现星(xīng)系中的恒(héng)星运动是(shì)可(kě)以(yǐ)用正常的物质和力学定律来解(jiě)释的(de)。那(nà)么又有人提(tí)出，也许(xǔ)该星系的暗物(wù)质，已经被附(fù)近的另一个大星系剥离(lí)了(le)。奇怪的是，它的附近没(méi)有任何(hé)星系(xì)存在。造成(chéng)这些(xiē)现象的除了暗物质的假(jiǎ)说之外，另一(yī)种可能就是人类对引力的理解还不够全面，引力(lì)很(hěn)可能在不同尺度空间中(zhōng)的工作方式是不(bù)同的，这意味(wèi)着在行星系尺度中(zhōng)的天体会(huì)沿着它们的(de)轨道，按照我们(men)所理(lǐ)解的方式运(yùn)动。但是(shì)上升到星系和星团的(de)尺度(dù)，引力之间的(de)相互作用则是不同的方式。对于在星系团之间(jiān)的相互作(zuò)用(yòng)，科学家还引入了外部场效应的概念，指(zhǐ)的(de)是在(zài)数百万光年(nián)的规模上，巨大(dà)的质量之间会产生对彼(bǐ)此特殊的效果(guǒ)，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理论(lùn)。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这(zhè)意味着(zhe)我们需要对现在的物理(lǐ)定(dìng)律进行修正，这些发现也让很多(duō)人认为(wèi)暗物质假说(shuō)理论就此终结。但(dàn)是在宇宙当(dāng)中还有关于(yú)暗物质存(cún)在的其他(tā)的理论证据，这些理论证(zhèng)据是(shì)蒙德(dé)理论(lùn)所没(méi)法解释的“引力透镜”。

径(jìng)向(xiàng)距离(lí)为(wèi)37亿光年(nián)的(de)子弹星系团，由(yóu)两个碰撞的星系团(tuán)所(suǒ)组成，类似这样的(de)星团(tuán)，它们(men)大部分的普通质量都在星系的气(qì)体当中。当星(xīng)团以1000万公里/小时发生(shēng)碰撞的时(shí)候，星际气体(tǐ)的相互(hù)作用就会导致温度的(de)急(jí)剧升高(gāo)，速(sù)度大幅降(jiàng)低。所以在理(lǐ)论上，在(zài)碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团大部分的质(zhì)量将(jiāng)位于所有这些气(qì)体所(suǒ)在(zài)的(de)中间区(qū)域。那(nà)么(me)我们通(tōng)过(guò)什(shén)么(me)来验证它的(de)质量(liàng)区域到底是(shì)不是集中在中间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第一张全彩(cǎi)的高清(qīng)照片，在(zài)照片中我们可以明显地看到很多星系(xì)似(shì)乎被拉伸产生了巨大的形(xíng)变(biàn)。其实这些(xiē)星系本(běn)身(shēn)并不是(shì)真(zhēn)的被扭曲了(le)，也不是(shì)韦伯望远镜出了什么问题，而是这样极(jí)遥远的天体和我们(men)地球(qiú)上(shàng)的观测者之(zhī)间。被一个质(zhì)量超级巨大(dà)的天体遮挡(dǎng)，这个(gè)超大(dà)质量的东(dōng)西的(de)引力(lì)，会使身(shēn)后更遥远星系的光都发生了扭(niǔ)曲。这个现象就是(shì)引力透镜效应。这个巨大(dà)的天体(tǐ)可能是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所(suǒ)以当(dāng)人们对子(zi)弹星系团观测的时候，发现(xiàn)它的大质量(liàng)区域并不是在中间(jiān)，而(ér)是在两侧。所(suǒ)以(yǐ)最(zuì)好(hǎo)的解(jiě)释方法就是(shì)当星团发生全部的碰撞时，可被观测到的(de)质量(liàng)气体被(bèi)卡(kǎ)在了(le)中间，暗物质则直接通过了(le)这个区域，并在两边形成了引力透镜。对子弹星系团的引力透(tòu)镜(jìng)研究也被认为是暗(àn)物质(zhì)存在的迄(qì)今(jīn)为(wèi)止最好的理论证据(jù)。

除此(cǐ)之外，还有(yǒu)来自宇宙当中最古老的光。从宇(yǔ)宙大爆炸(zhà)开(kāi)始，38万年之后，可见光终俄罗斯语乌拉是什么意思 中国人可以说乌拉吗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上留下了各(gè)相同(tóng)性的微波辐射。其中红色的(de)部(bù)分(fēn)表(biǎo)示温度(dù)较高的区域，蓝色(sè)则表示相对较冷的区域，但实际上它们之间的(de)温差只(zhǐ)有(yǒu)万分之一。

科学家们通(tōng)过对(duì)前景背景(jǐng)分离后的二(èr)值图(tú)像进行连通域(yù)提(tí)取和(hé)标记(jì)之后发现，如果(guǒ)宇(yǔ)宙当中没有(yǒu)暗物质(zhì)，图形看起来不应该(gāi)是这样(yàng)的(de)，而随(suí)着暗物质的增加，一(yī)些峰(fēng)值(zhí)的幅度会(huì)减小，才变(biàn)得看起(qǐ)来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波背(bèi)景辐射的测量值(zhí)，我(wǒ)们需要的(de)暗物质大约是普通(tōng)物(wù)质的5倍。这(zhè)个数字与(yǔ)解释星系当中恒(héng)星运动所需(xū)要的暗物质比例是一致(zhì)的。这就意味着。

用了一个简单的理论(lùn)框架(jià)，就很好地解释了(le)很(hěn)多不同的观测结果。而(ér)暗物质(zhì)的本质(zhì)就是宇宙(zhòu)当中存在(zài)着某种(zhǒng)类(lèi)型(xíng)的粒子，它(tā)们(men)不(bù)参与(yǔ)任(rèn)何其(qí)他(tā)的电(diàn)磁作用，只通(tōng)过引力来相(xiāng)互作(zuò)用。所(suǒ)以如果(guǒ)能(néng)够找(zhǎo)到这种(zhǒng)粒子的存在，就相当(dāng)于(yú)找到了暗物(wù)质存在(zài)的实际(jì)证据。这(zhè)种(zhǒng)粒子到底是什么？科学家们已经提出了数十种的假想(xiǎng)目(mù)标，而要寻找这些(xiē)不同的目标粒子所需要的(de)实验方式也不相(xiāng)同。在过去的几(jǐ)十年当中，人类为了寻(xún)找(zhǎo)这些看不见、摸不到，几乎(hū)不(bù)会与常规(guī)物质相互作用的“暗(àn)物质”，科学家们(men)已经(jīng)进行了超过50次的实验(yàn)，却(què)没有(yǒu)任何实(shí)质性的(de)发现(xiàn)，除了一个地(dì)方，意大利的(de)格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿尔卑斯(sī)山脉(mài)。

在山下1400米处(chù)的地下矿井当中，藏着地球上最(zuì)大(dà)的地(dì)学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有一个三层楼高的探测(cè)器，一直致力(lì)于寻找(zhǎo)暗物(wù)质粒子的周期性震荡。

自(zì)1997年(nián)以(yǐ)来，这(zhè)里(lǐ)的科(kē)学家声称观(guān)测到了某种信(xìn)号(hào)。经过了20多年的数据收集，人们发现了(俄罗斯语乌拉是什么意思 中国人可以说乌拉吗le)一(yī)个有趣的事情。探测率会(huì)在每年的6月(yuè)份达到(dào)峰值，然后在11月降到(dào)最(zuì)低，而且在20年当(dāng)中每年都是(shì)一样(yàng)。一些科学家(jiā)认为这可能是人类发现暗物质的第一个直接证(zhèng)据。

但是为什么暗物质(zhì)会(huì)产生(shēng)周期性的年度信(xìn)号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系正在(zài)以220公里/秒(miǎo)的速(sù)度(dù)围绕着银河系进行(xíng)移动，那么如果暗物质存在宇宙(zhòu)当中，这意味着我们也在(zài)以这(zhè)样的速度在穿越着(zhe)暗物质流，这个(gè)过程中会产生相应的振荡，同时(shí)地球又(yòu)以30公(gōng)里/秒的(de)速度围绕太(tài)阳进行旋转(zhuǎn)。所以有半年(nián)的时间，地球围(wéi)绕太阳的方向与太阳环绕(rào)银河(hé)系(xì)的方(fāng)向是(shì)一致的，而另(lìng)外半年则(zé)与之相反。

而在6月份的(de)时(shí)候，地球与太阳的方向正(zhèng)好达到完全一致，这是(shì)理论上(shàng)地球穿越(yuè)暗物质(zhì)流最快的时(shí)段。而在11月份(fèn)，又恰好达到(dào)了最(zuì)慢值。尽管在(zài)实际的情况中，太阳系相(xiāng)对(duì)银河(hé)系的平面呈现了(le)60度的(de)倾(qīng)斜，但是这并不影响这个理论的(de)有效性。

因此科学(xué)家认(rèn)为(wèi)这(zhè)可以用(yòng)来解释，研究人员们所观测(cè)到(dào)的(de)周期性信号。当然也可(kě)能有其他的情况，造成这种年度(dù)周期信(xìn)号的差异也可能是温度(dù)、湿度、土(tǔ)壤(rǎng)中(zhōng)的水分、高山上的积雪，甚(shèn)至连意大利游客(kè)的数量也符(fú)合这个周期的规律。

所以，科学家们又在南半球建立了一个几乎(hū)相同(tóng)的实验室(shì)，这里的季节(jié)与之前的(de)实验室正(zhèng)好相反，而在这里，地球穿过暗(àn)物质流的运动特征(zhēng)和第一(yī)个实验室是一样的。

因此，如果(guǒ)在这里(lǐ)可以得到相同的信号(hào)，就(jiù)可以(yǐ)成为暗物(wù)质所存(cún)在的非常有力的(de)证据了。但(dàn)是(shì)由于这个(gè)实验室刚刚(gāng)建(jiàn)成不久，所(suǒ)以截至目前还无法提供(gōng)相(xiāng)应的数据支(zhī)持。另(lìng)外，在2025年(nián)，NASA将会发射(shè)一台新的望远镜，这台太(tài)空望远镜叫做“南希格雷(léi)斯罗(luó)曼”，它的主镜大小跟(gēn)哈(hā)勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提供(gōng)的视野是(shì)哈勃红外仪器的100倍。南希格雷(léi)斯罗曼太(tài)空望远(yuǎn)镜其中一个(gè)关键的(de)用途(tú)就是(shì)探索暗物(wù)质背后(hòu)的(de)奥(ào)秘，对于(yú)探测的结(jié)果，我们(men)只能拭目以待了。费米(mǐ)实验室粒子(zi)天体物理(lǐ)中心的科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究(jiū)发现，如果暗物质存(cún)在，它(tā)们极(jí)有可能拥有(yǒu)另一种(zhǒng)神秘的效应，这(zhè)种暗物(wù)质效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说(shuō)是生命进化的(de)一个重要因素。

如果这一理论得到进一步的证实，那么(me)遍布宇宙(zhòu)当(dāng)中的(de)暗物质会不会意(yì)味着(zhe)人(rén)类(lèi)并不孤单呢(ne)？或许在宇宙(zhòu)当(dāng)中某个角落的(de)行(xíng)星上，暗物质正在通过这样的效应(yīng)创造生命(mìng)。当然，这些推论的大前提是要先找(zhǎo)到暗物(wù)质存在的实际证据。那么小伙(huǒ)伴(bàn)们，你们(men)觉(jué)得暗物质到底存(cún)不(bù)存在呢？喜欢请点赞，你的支(zhī)持(chí)是我更新(xīn)的动力！

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