宇宙是(shì)“人为(wèi)制(zhì)造”的？为(wèi)何(hé)会存在科学无法(fǎ)解释的“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟是(shì)什么？人类为了寻找暗(àn)物质(zhì)存在(zài)的证(zhèng)据，科学家们(men)在过去的几十年当中进行了超(chāo)过50次的(de)长期实验，但(dàn)是(shì)却(què)没有(yǒu)发现任何的(de)有效证据(jù)。除(chú)了(le)一个(gè)地方，在(zài)1687年出版的自然哲学(xué)数学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定(dìng)律，它揭示了(le)宇宙中天体运动的规律(lǜ)。往后的几百年来，当天文(wén)学家们发现某些(xiē)天体运行轨道出现异常，不符合万有引力定(dìng)律的(de)时候，他(tā)们就会知道(dào)，周(zhōu)围(wéi)一定(dìng)有未(wèi)知的(de)天体通过引力在摄动它的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过(guò)天(tiān)王(wáng)星运行轨道的异(yì)常，推(tuī)算并且发现了海王星的存在(zài)。另外，哈雷彗星、冥王星的发(fā)现都(dōu)是应(yīng)用万有引力定律所取得重大天文成就的例子。但是(shì)这些发现都是(shì)在恒星系统的尺度(dù)当(dāng)中，可当我们上升到(dào)星系或者是星团的尺度(dù)，事情(qíng)就(jiù)开始变得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里(lǐ)茨兹威基正在(zài)研究和(hé)测量(liàng)后发星系团的(de)质量(liàng)。这是一(yī)个(gè)由(yóu)数千(qiān)个星系所(suǒ)组成的巨(jù)大星系(xì)团，这些星系(xì)被引力束缚在一(yī)起(qǐ)。测量星系团(tuán)的质量一般会使用(yòng)到两种方法，当两种方法(fǎ)结果(guǒ)一(yī)致(zhì)，就可以(yǐ)确定其质量的范(fàn)围。

第(dì)一种(zhǒng)是(shì)获得其"光(guāng)度学的质量"，需要的(de)数据(jù)是(shì)测量各个星系的光(guāng)度。

第(dì)二种是动力(lì)学(xué)质量的(de)计算，是(shì)利(lì)用光谱红移测量星系(xì)团中的各(gè)个星系(xì)相对于(yú)星系团的运动速度。当测量结果出(chū)来(lái)之后，兹威基彻底懵了，“动力学(xué)质量”竟然是“光度学质量”的400倍(bèi)。这意味着(zhe)，后发座星系团有(yǒu)99%的质量(liàng)消失(shī)了，或者(zhě)说这99%的质量(liàng)并不以(yǐ)可见光的形(xíng)式所存在，我们(men)无(wú)法看到。最诡异(yì)的是，在(zài)测量速度的过程中，兹威(wēi)基发(fā)现星系团中很多星系的速度比理论上要快得(dé)多，按照牛(niú)顿(dùn)的女人婚外情会断干净吗，女人婚外情能说断就断吗运动学定(dìng)律，仅靠这些(xiē)可见星系(xì)的质量(liàng)所产生的引力是无(wú)法将(jiāng)它们束(shù)缚(fù)在星系团内的(de)，它们早(zǎo)就(jiù)应该被抛出星(xīng)系团之外了，除非有一种(zhǒng)神秘的力量在起作用，这(zhè)种(zhǒng)力量(liàng)来源于某种隐形的物质。

据(jù)此，兹维基提出了这(zhè)样部分不可(kě)见(jiàn)的暗质，它不(bù)发散(sàn)光、吸(xī)光、反(fǎn)射光，但是它们却占据着(zhe)宇宙中(zhōng)绝大部分的(de)质量。只(zhǐ)是(shì)当时(shí)的人们对这样的一种说法不屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次(cì)出现。天文学(xué)家(jiā)维(wéi)拉鲁宾和肯(kěn)特(tè)福特在观测仙女座(zuò)星系(xì)中的(de)恒星(xīng)运动。理论上来(lái)说，距离中(zhōng)心越远的恒星在其(qí)轨道上(shàng)的运(yùn)行速度就会越慢。但(dàn)是他(tā)们观测的结果却让人感到不(bù)可思议(yì)。

随着(zhe)与中(zhōng)心距(jù)离的增加，恒星的旋转速(sù)度几乎保持不变。可是根(gēn)据牛顿的万(wàn)有引力定律，在星系当(dāng)中如果没有足够大的(de)质量来吸引它(tā)们，这些外围的恒(héng)星早就被甩(shuǎi)到宇宙当(dāng)中了。基于这种(zhǒng)现象，科(kē)学家们会使用一种相对标准的方法来(lái)解释(shì)暗物质的存在，这种方法就是测量星(xīng)系当中(zhōng)气体在X轴上距离(lí)星系中心的距离，以及(jí)在Y轴上气(qì)体的(de)旋转速(sù)度。如果(guǒ)出(chū)现异常的结(jié)果，就(jiù)认为是由暗物质的(de)力量进入其中。

于是(shì)科学家们通过射电望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)测量了距离星(xīng)系中心更(gèng)远距(jù)离的氢元素，发(fā)现它们的旋转速度(dù)并不符合牛(niú)顿(dùn)的力学定律。我们的(de)太阳系也(yě)不例外，太阳系位于银河系(xì)的(de)第三悬臂之上，距离银(yín)河系(xì)中(zhōng)心2.6万光(guāng)年，根据万有引力定律进行计算，太阳系(xì)的(de)运行速度(dù)应该是160千米/秒，但实(shí)际(jì)上，太(tài)阳系正在以220千米/秒的速度围绕银(yín)河系(xì)旋转，这个实际速(sù)度远远大(dà)于理论速度，那么产生以上(shàng)这种向心加速度的原因(yīn)很可能就是存在着一种我们看不到的(de)物质，是这些暗物质的引力效应将星系聚集(jí)在了一起。

也是从这时开始，越来越(yuè)多(duō)的研究人员开(kāi)始相信暗物质(zhì)的存在。科学(xué)家根据星(xīng)系(xì)外恒星轨道的(de)速度，估(gū)算在星系当中暗物质的质量占整个(gè)星系质量的85%。但(dàn)是，暗(àn)物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(dāng)中，科学家们发现，几乎没有引(yǐn)力效应(yīng)的遥远(yuǎn)恒星之间(jiān)，也会(huì)出现速(sù)度(dù)上的微小(xiǎo)差异。另外，天文学家(jiā)还(hái)发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系距离(lí)地球大约2.5亿光(guāng)年，大小和银河(hé)系不多(duō)，但是星系当中存在的(de)恒星数量(liàng)却只有(yǒu)银河系的千分之(zhī)一(yī)。

所以在理论上，该星系必(bì)须(xū)存在(zài)暗物质，否则就会分崩离析。但是科学家们使用(yòng)最先进的望远镜对其进行了(le)40个(gè)小(xiǎo)时的(de)详细(xì)测量之后，发(fā)现星(xīng)系中的恒星运动(dòng)是可以用正(zhèng)常的物(wù)质和(hé)力学定律来(lái)解释的(de)。那么又有人提出，也(yě)许该星系的暗物质，已(yǐ)经被附近的另(lìng)一(yī)个大星系剥离(lí)了。奇怪的是，它(tā)的附近没有(yǒu)任何星系存在(zài)。造成这(zhè)些现象(xiàng)的除了暗物(wù)质的假说之外，另一种可能就是人类对引(yǐn)力的(de)理解还不够(gòu)全(quán)面，引(yǐn)力很可能(néng)在(zài)不同尺度空间中的工作方式(shì)是不同的，这意味着在行星系尺度中(zhōng)的(de)天体会沿(yán)着它们的轨道，按照我们(men)所理解的方(fāng)式运(yùn)动。但(dàn)是上升(shēng)到星系和星团的尺度，引力之间的(de)相互作用则是不(bù)同(tóng)的方式。对(duì)于在星系团之间的相互作用，科(kē)学(xué)家还(hái)引入了(le)外(wài)部场(chǎng)效应(yīng)的概念，指的(de)是在数(shù)百(bǎi)万光年(nián)的规(guī)模上，巨大(dà)的质(zhì)量(liàng)之间(jiān)会产生对彼(bǐ)此(cǐ)特殊的效果，这(zhè)个理(lǐ)论叫(jiào)做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意(yì)味着我们需要对现在(zài)的(de)物理定律进(jìn)行修(xiū)正，这(zhè)些发(fā)现也让很多人(rén)认(rèn)为(wèi)暗物(wù)质(zhì)假说理(lǐ)论就此终结。但是在(zài)宇宙当中还有关于(yú)暗物(wù)质存(cún)在(zài)的其他的理论证据，这(zhè)些理论(lùn)证据是(shì)蒙德(dé)理论所(suǒ)没法(fǎ)解(jiě)释的“引力透镜”。

径向距离为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(xīng)团，它们大(dà)部分的普通质量都在(zài)星系的气体(tǐ)当中。当星团(tuán)以1000万公(gōng)里/小时发生碰(pèng)撞的时候，星际气体的相互作用就会(huì)导致温度的急剧升高(gāo)，速(sù)度大幅降低。所(suǒ)以在理论上，在(zài)碰(pèng)撞之后，子弹(dàn)星系团大部分(fēn)的质量将位(wèi)于所有(yǒu)这些气体所在(zài)的中间区域。那么(me)我们通(tōng)过什(shén)么(me)来验证它的质量区域到底是(shì)不(bù)是(shì)集(jí)中在(zài)中间呢(ne)？前不(bù)久，詹(zhān)姆斯韦(wéi)伯太空(kōng)望远镜传回了宇宙(zhòu)当中第一张全彩的高清(qīng)照片，在照片(piàn)中我(wǒ)们可以明显地看到很多星系似乎(hū)被拉伸产生了巨大的形变。其实这些星系本(běn)身并不是真的被(bèi)扭曲了，也不是韦伯望远镜(jìng)出了什么问题，而是(shì)这样(yàng)极遥远(yuǎn)的天体和我们地球上的观测者之(zhī)间。被一个质(zhì)量超级巨大的(de)天(tiān)体遮挡，这个超大质量(liàng)的东西的引力，会(huì)使(shǐ)身后更(gèng)遥远星系的(de)光(guāng)都(dōu)发生了(le)扭(niǔ)曲。这个现象就是引(yǐn)力透镜效应(yīng)。这个巨大的天体(tǐ)可能(néng)是超大质量的(de)黑洞或者是(shì)暗物质。

所以当人们对子弹(dàn)星系团观测的(de)时候，发(fā)现(xiàn)它的大质量(liàng)区域(yù)并(bìng)不(bù)是在中间(jiān)，而(ér)是(shì)在两侧。所以最好的解释方法就(jiù)是当星团(tuán)发生(shēng)全部的(de)碰撞时，可被(bèi)观测到的质量气体被卡(kǎ)在(zài)了中间(jiān)，暗物质则直接通过了这个区域，并在两(liǎng)边形成(chéng)了引力透(tòu)镜。对子弹星系团的引力透镜研(yán)究也被(bèi)认为是暗物(wù)质存在的迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还有(yǒu)来(lái)自宇宙(zhòu)当中最古老(lǎo)的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之(zhī)后，可见光(guāng)终于可以畅(chàng)通无阻地穿越(yuè)在宇宙(zhòu)当中了。经(jīng)过了130多亿年之后，这些(xiē)光在宇宙空间背景上留下了各相同性(xìng)的微(wēi)波辐射。其中红色的部分表示温度较高的区域(yù)，蓝色则表示相(xiāng)对较冷的区(qū)域，但(dàn)实际(jì)上它们之间的温差只(zhǐ)有万分(fēn)之一。

科学(xué)家们(men)通过对前景背景分离后的二值图像(xiàng)进行连通域(yù)提(tí)取和标(biāo)记之后(hòu)发现，如(rú)果宇宙当中没(méi)有(yǒu)暗(àn)物(wù)质，图(tú)形(xíng)看(kàn)起来不应该(gāi)是这样的，而随着暗物质的增加(jiā)，一些峰值的幅度会减小，才(cái)变(biàn)得(dé)看(kàn)起来“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微波(bō)背景辐(fú)射的测量值，我们(men)需要的暗物质(zhì)大(dà)约是普通(tōng)物质的5倍。这个数字与解释星系当(dāng)中(zhōng)恒星(xīng)运动所(suǒ)需要的暗物质比例是一致的。这(zhè)就意味着。

用了(le)一个(gè)简单的理论(lùn)框架，就很好地解(jiě)释(shì)了很多不同的观测结果。而(ér)暗物质的本质(zhì)就(jiù)是宇宙(zhòu)当(dāng)中存(cún)在着某种类型的粒子，它们不参与任何其(qí)他的电磁(cí)作用，只通过引(yǐn)力来相互作用。所以如果(guǒ)能够(gòu)找到这种粒子的存在，就相当(dāng)于找到了暗物质存在的(de)实际证(zhèng)据(jù)。这(zhè)种粒子到(dào)底是什么？科学家们已经(jīng)提(tí)出了数(shù)十种的假想(xiǎng)目标(biāo)，而(ér)要(yào)寻(xún)找这些不同(tóng)的目标粒(lì)子(zi)所(suǒ)需要的实验方式(shì)也不相同。在过去(qù)的几十(shí)年当中，人(rén)类为了(le)寻找这些看(kàn)不见、摸(mō)不到(dào)，几乎不会与常(cháng)规物质相互作用的“暗(àn)物质(zhì)”，科学家们已经进行了(le)超过50次的(de)实验，却没有任(rèn)何实质性的发(fā)现，除了一(yī)个地(dì)方，意大利的格(gé)兰萨索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山(shān)下1400米处的地(dì)下矿井当中(zhōng)，藏着地(dì)球上最(zuì)大的地学实验室，这个实(shí)验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼(lóu)高的探测器，一(yī)直致力于(yú)寻找暗物质(zhì)粒(lì)子的(de)周期性震荡。

自1997年以来，这里的(de)科学家声称观测到了某(mǒu)种信号(hào)。经过了20多年的数据收集，人们(men)发现了一个(gè)有(yǒu)趣的事情。探测率会在每年(nián)的(de)6月份达到峰值，然(rán)后在(zài)11月降到(dào)最(zuì)低，而且在20年当中每年都是一样。一些科(kē)学家认为这可(kě)能是人类发现暗(àn)物质(zhì)的(de)第一(yī)个直接证据(jù)。

但是为(wèi)什么暗物(wù)质(zhì)会产生周(zhōu)期性的年度信号呢？刚才(cái)我们讲了太(tài)阳系(xì)正在以220公里/秒的速度(dù)围绕着(zhe)银河(hé)系进行(xíng)移动，那么如果暗物(wù)质存在宇宙当(dāng)中，这意味着我(wǒ)们也在以这样的速(sù)度(dù)在穿越(yuè)着暗物(wù)质流，这个(gè)过程中会产生相应的振荡，同时地球(qiú)又以30公里/秒的(de)速度围绕太阳进(jìn)行旋转。所以有半年的时间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银河系的(de)方向是一致的，而另外半(bàn)年则与之相反。

而在(zài)6月份的时候，地(dì)球与(yǔ)太阳的方向正好(hǎo)达到(dào)完(wán)全一致(zhì)，这(zhè)是理论上地(dì)球穿(chuān)越暗物质流最快的时段。而在11月份(fèn)，又恰(qià)好达到了最慢值(zhí)。尽管在实际的情况(kuàng)中，太阳系相对银河(hé)系的平(píng)面呈现了60度的倾(qīng)斜，但是这(zhè)并不影响这个(gè)理论的有效(xiào)性。

因此科学家认为这可以用来(lái)解(jiě)释，研究(jiū)人员(yuán)们(men)所(suǒ)观(guān)测到的周期性信号。当然(rán)也可能(néng)有其他的(de)情(qíng)况，造成这种年(nián)度周期信号的差异也可能是(shì)温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积(jī)雪，甚至连意(yì)大利游客的数(shù)量也(yě)符合这个周期的规律。

所(suǒ)以，科(kē)学家们(men)又在南(nán)半球(qiú)建立了一个几乎相同的(de)实验室，这(zhè)里的季(jì)节与之前的实验室正好相(xiāng)反，而在这里，地球(qiú)穿过暗物(wù)质(zhì)流的运动特征和第一个实验室是一样的。

因此，如果(guǒ)在这(zhè)里可以得(dé)到相同的(de)信号，就可以成为暗物质(zhì)所存在的非常(cháng)有(yǒu)力(lì)的证据了。但是由于这个实验(yàn)室(shì)刚(gāng)刚建成不久，所以截至目(mù)前(qián)还(hái)无法提供(gōng)相应的数据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射一台新的望远镜，这(zhè)台太空望远镜叫做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它的(de)主镜大小跟哈勃(bó)望远镜相同，但它的宽视(shì)场仪器提(tí)供的视野是哈(hā)勃红外仪器(qì)的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太空(kōng)望远镜其(qí)中(zhōng)一(yī)个关键的用途就是探索暗物质背后的(de)奥秘，对(duì)于探测(cè)的结果，我(wǒ)们只(zhǐ)能(néng)拭目(mù)以待了。费米实验室粒(lì)子天体物理中心的科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森(sēn)斯(sī)特芬研究发现，如果(guǒ)暗物(wù)质存在(zài)，它们极有(yǒu)可(kě)能拥有另一种神秘的效应，这种暗物质效(xiào)应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说是生命(mìng)进(jìn)化(huà)的一个重(zhòng)要因(yīn)素。

如果(guǒ)这一理论得到进(jìn)一(yī)步的证实，那么遍(biàn)布宇宙当(女人婚外情会断干净吗，女人婚外情能说断就断吗dāng)中的暗物质(zhì)会不会(huì)意味(wèi)着人类并不孤单呢？或(huò)许在宇宙当中某个角落的行星上，暗物质正在通过这样的效应创造(zào)生命。当然，这些推论的大前提(tí)是(shì)要先找到(dào)暗物质存(cún)在的实际证据。那么小(xiǎo)伙伴们，你(nǐ)们觉(jué)得暗(àn)物质到底存不存在呢？喜欢请点赞(zàn)，你的支持是(shì)我更新的动力！

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