宇宙是“人(rén)为制造”的(de)？为何会存在(zài)科学(xué)无法解释的(de)“暗物质”？暗物质又究竟是什(shén)么？人类为了(le)寻找暗物质存在的(de)证据(jù)，科学(xué)家们在过(guò)去的几十年当中进行了超过50次的长(zhǎng)期(qī)实验，但是却没有(yǒu)发现任何的有效证据。除(chú)了一个地方，在1687年出版的自然哲学数学原理一书中(zhōng)，埃(āi)萨克牛顿(dùn)发表了(le)万有引(yǐn)力(lì)定律，它(tā)揭示了宇宙中天体运动的(de)规律。往后的(de)几百年来(lái)，当(dāng)天文学家们发现某些天(tiān)体运行轨道出现(xiàn)秋肖是指哪几个生肖，十二生肖北方生肖有哪些异(yì)常，不符合万(wàn)有引力(lì)定律的(de)时候，他们(men)就会知道，周(zhōu)围(wéi)一定(dìng)有未知(zhī)的天体(tǐ)通(tōng)过引力(lì)在摄动它的轨道。比如(rú)在1846年，奥本勒维耶就通过天(tiān)王星运(yùn)行(xíng)轨道的异常，推(tuī)算(suàn)并且发(fā)现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发(fā)现(xiàn)都(dōu)是应用万有引力(lì)定律所(suǒ)取得重大(dà)天文成就(jiù)的(de)例子。但是这(zhè)些发现都是(shì)在恒星系统的尺度当中，可(kě)当(dāng)我(wǒ)们上升到星系(xì)或者是(shì)星团的尺度(dù)，事情(qíng)就(jiù)开(kāi)始(shǐ)变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家弗(fú)里(lǐ)茨兹威基正在(zài)研究和测量后(hòu)发星系团的质量(liàng)。这是(shì)一个(gè)由数千个(gè)星系所组(zǔ)成的(de)巨大(dà)星系(xì)团，这(zhè)些星系被引力束(shù)缚在(zài)一(yī)起。测(cè)量星系(xì)团(tuán)的质量一般会使(shǐ)用到两种方法，当两(liǎng)种(zhǒng)方法结果一致，就可以确(què)定其质量的范围。

第一种是获(huò)得其"光度学的质量"，需要的数据是测量各个星系(xì)的光度。

第二种是动力学质量的计算，是利用光谱红移(yí)测量星系团(tuán)中的(de)各个星系相对于星系团的运动速度(dù)。当测(cè)量(liàng)结果出来之(zhī)后，兹威基彻底懵(měng)了(le)，“动(dòng)力学质量(liàng)”竟然是“光度(dù)学质量(liàng)”的400倍。这意味着，后发(fā)座星系团有99%的质(zhì)量消(xiāo)失了，或者说这99%的质量并不以(yǐ)可见光的形式所存在，我们无法看到。最诡异的是，在测量(liàng)速(sù)度的过(guò)程中(zhōng)，兹威(wēi)基发(fā)现星(xīng)系(xì)团中很多星系的(de)速度比理论上要快得(dé)多，按照牛顿的运动学(xué)定(dìng)律(lǜ)，仅靠(kào)这些可见星系的质量所(suǒ)产生的(de)引力(lì)是无法将(jiāng)它们束(shù)缚在星系团内的，它们(men)早就应该(gāi)被抛出星系(xì)团之外了，除非有一种神秘的力量(liàng)在起作用，这(zhè)种力量来源于某(mǒu)种(zhǒng)隐(yǐn)形的物质。

据(jù)此，兹维基提出了这样部(bù)分不可见的暗(àn)质，它(tā)不发(fā)散光、吸光、反射(shè)光，但是它们(men)却(què)占据着宇(yǔ)宙中绝大部分的质量(liàng)。只是(shì)当时的人们对这样的一种说法不屑(xiè)一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗(àn)物质”这个(gè)词才(cái)再一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特(tè)在观测仙女座星系中的恒星运动。理论(lùn)上来(lái)说(shuō)，距离中心越远(yuǎn)的(de)恒星在(zài)其轨道上的(de)运行(xíng)速度就(jiù)会(huì)越慢(màn)。但是他们观测的结果却让人感到不可思议(yì)。

随着与中心距(jù)离的增(zēng)加，恒星的旋(xuán)转速度(dù)几乎保持(chí)不变。可是(shì)根据(jù)牛(niú)顿的万有引力(lì)定律，在星系(xì)当中(zhōng)如(rú)果没有足够大的(de)质(zhì)量来吸引它们，这些外围(wéi)的恒星早(zǎo)就被甩到宇宙当(dāng)中了(le)。基于这种(zhǒng)现象，科学家们(men)会使用(yòng)一种相对(duì)标准的方法来解释(shì)暗物(wù)质的存(cún)在，这(zhè)种方(fāng)法(fǎ)就是测量星系当中(zhōng)气体在X轴上距离星(xīng)系中(zhōng)心的距(jù)离，以及在Y轴(zhóu)上气(qì)体(tǐ)的旋转速度。如果出现异常的结果，就认为(wèi)是由暗物质(zhì)的力量进入其中。

于是科(kē)学家们通过射(shè)电(diàn)望远镜测(cè)量了距离星系中心更(gèng)远距离的氢元素，发现它(tā)们的(de)旋转速度并不符(fú)合(hé)牛顿的(de)力学(xué)定(dìng)律。我们的太阳(yáng)系也不例外，太(tài)阳系位于银河系的(de)第三(sān)悬臂(bì)之上，距离银河系中心2.6万光年，根据万(wàn)有引力定(dìng)律进行计(jì)算，太阳系的运(yùn)行速度(dù)应该是160千(qiān)米/秒(miǎo)，但(dàn)实际上，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒的速度围绕银(yín)河系旋转，这(zhè)个实际速度远远大于(yú)理论速度，那么产生以(yǐ)上这种向心(xīn)加(jiā)速(sù)度的(de)原因很可能(néng)就是存在着一(yī)种我们看不到的物质(zhì)，是这些暗物(wù)质的引力(lì)效(xiào)应将星(xīng)系聚集(jí)在了一起。

也(yě)是从这(zhè)时开始，越(yuè)来越(yuè)多的(de)研究(jiū)人员开始(shǐ)相信暗物质的存在。科学家根(gēn)据星系外恒(héng)星轨道(dào)的速度(dù)，估算在星系当中暗物质的质量占整个星系质量(liàng)的85%。但(dàn)是，暗(àn)物质(zhì)并不是唯(wéi)一可(kě)以解释这(zhè)个现象的原因(yīn)。在一项新的研究当中，科学家们发(fā)现(xiàn)，几乎(hū)没有引力效(xiào)应的遥远恒星之间，也会出(chū)现速(sù)度(dù)上的微小(xiǎo)差异。另外，天(tiān)文学(xué)家还(hái)发(fā)现了(le)一个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离地球(qiú)大约(yuē)2.5亿光年，大小和银河系不多(duō)，但是星系当(dāng)中存在(zài)的恒(héng)星(xīng)数量却只有银河(hé)系的千分之一。

所以(yǐ)在理论上，该星系(xì)必须存在暗物(wù)质，否则就会(huì)分崩(bēng)离析。但(dàn)是(shì)科学家(jiā)们使用最先进(jìn)的望远镜对其(qí)进行了40个小时的(de)详细测量之后，发(fā)现星系中的恒(héng)星运动是可以用正常的物质和(hé)力(lì)学(xué)定(dìng)律来解释的(de)。那(nà)么(me)又有(yǒu)人提出(chū)，也许(xǔ)该星(xīng)系的暗物质，已经被附近的另一个(gè)大星(xīng)系剥离了。奇怪的是，它的附(fù)近没(méi)有任何(hé)星系存在。造成这些(xiē)现象(xiàng)的除了暗物(wù)质的假说之(zhī)外，另(lìng)一种可能就是(shì)人类对引力的理(lǐ)解还不(bù)够全面，引(yǐn)力很可(kě)能在(zài)不(bù)同尺度空间中的工作方式是不同的(de)，这意(yì)味着在行星系尺(chǐ)度中的天体(tǐ)会沿着它们的(de)轨道，按照我(wǒ)们所理(lǐ)解(jiě)的方(fāng)式运动。但是上升到星系和星团(tuán)的尺度，引力之间(jiān)的(de)相(xiāng)互作用则是不同的方式。对于在星(xīng)系团之间的相互作用，科学(xué)家还引入了外部场效应的概(gài)念，指的是在数(shù)百万(wàn)光年(nián)的(de)规模上(shàng)，巨大的质量之间会产生对彼此特殊的(de)效果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立，这意(yì)味着我(wǒ)们需要对现在的(de)物理定律进(jìn)行修(xiū)正，这些发现(xiàn)也让很多人认(rèn)为暗物(wù)质(zhì)假说(shuō)理论就此(cǐ)终结。但是在宇(yǔ)宙当中(zhōng)还(hái)有关于暗(àn)物质存在的其他的(de)理论证据，这些理(lǐ)论证据是蒙(méng)德(dé)理(lǐ)论所没法解释的“引(yǐn)力透(tòu)镜”。

径(jìng)向距(jù)离为37亿光年的子弹星系团，由两个碰(pèng)撞的星系团所(suǒ)组成，类似这样的星团(tuán)，它们(men)大(dà)部分的普通质量都在星系的气体当中。当星团以1000万公里/小时(shí)发生碰(pèng)撞的时候，星际气体的相(xiāng)互作用就会导(dǎo)致温(wēn)度的(de)急剧升高，速度大幅降低。所以在理论上，在(zài)碰撞(zhuàng)之后，子弹(dàn)星系(xì)团大部分的质量将位(wèi)于(yú)所有这(zhè)些气体(tǐ)所在(zài)的(de)中(zhōng)间(jiān)区域(yù)。那(nà)么我们通过(guò)什么来验证它的质量区域到底是不是集中在(zài)中间呢？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了(le)宇宙当中第一张全彩的高清(qīng)照(zhào)片，在(zài)照片(piàn)中我(wǒ)们可以明(míng)显地看到很多星系似乎(hū)被拉伸产生(shēng)了巨大的形(xíng)变。其实这些星系本身(shēn)并不是真的被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯望远镜(jìng)出(chū)了(le)什么问(wèn)题，而(ér)是这(zhè)样极(jí)遥(yáo)远的天体和我们(men)地(dì)球(qiú)上的观测(cè)者之间。被一个(gè)质量超级巨大的天(tiān)体遮(zhē)挡，这(zhè)秋肖是指哪几个生肖，十二生肖北方生肖有哪些个超(chāo)大(dà)质量的东西的引(yǐn)力(lì)，会使(shǐ)身(shēn)后更遥远星系的光(guāng)都(dōu)发生(shēng)了扭(niǔ)曲。这(zhè)个现象就是引力透镜效应(yīng)。这个(gè)巨大的(de)天体可能是超大质(zhì)量的黑洞或者(zhě)是暗物质(zhì)。

所以当人们对子弹星(xīng)系团观测的(de)时候，发现它的大(dà)质量区域并不是(shì)在中间，而(ér)是在两侧(cè)。所以(yǐ)最好的解释方法就是当(dāng)星(xīng)团发(fā)生全部的碰撞时(shí)，可被观测到的质量气(qì)体被卡(kǎ)在了中间，暗物(wù)质则直接(jiē)通(tōng)过了(le)这个区域，并在两(liǎng)边形成了引力透镜。对子(zi)弹星系团的(de)引力(lì)透镜(jìng)研究(jiū)也被认为是暗物质(zhì)存在的迄今(jīn)为(wèi)止最(zuì)好的理论证据。

除(chú)此之(zhī)外(wài)，还(hái)有来自宇宙当中(zhōng)最古老的光。从宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年之后，可(kě)见光终于(yú)可以畅通无阻地穿越在宇(yǔ)宙当(dāng)中了。经过(guò)了130多亿年之后，这些光(guāng)在宇宙空(kōng)间背景上留下(xià)了各相同性的(de)微波辐射。其中红色的(de)部分(fēn)表示温度(dù)较高的区域，蓝色则表示相对(duì)较冷的(de)区(qū)域(yù)，但(dàn)实际(jì)上它们之间的温差(chà)只有(yǒu)万分之一(yī)。

科学家们(men)通过对前(qián)景(jǐng)背景(jǐng)分离后的二(èr)值图(tú)像进(jìn)行连通域(yù)提取和(hé)标记之后发现，如(rú)果宇宙当中没有暗物质，图形看起来(lái)不应该是(shì)这样的，而随(suí)着暗物质的(de)增加(jiā)，一些峰(fēng)值的(de)幅度会(huì)减小，才变得看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配(pèi)宇宙(zhòu)微波背景辐射的测量值(zhí)，我(wǒ)们需要的暗物质大约(yuē)是(shì)普通(tōng)物质的5倍。这个数字与解释星系当(dāng)中恒星(xīng)运(yùn)动所需(xū)要的暗(àn)物质比例(lì)是一致的。这就意味着(zhe)。

用了一(yī)个(gè)简(jiǎn)单的理论框架，就很(hěn)好地解(jiě)释了很多不同的观测结果。而暗(àn)物(wù)质的本(běn)质就是宇宙当(dāng)中(zhōng)存在着(zhe)某种类型的粒(lì)子，它们(men)不参与任何其他的(de)电磁(cí)作用，只通过引(yǐn)力来相互作用。所(suǒ)以如(rú)果能够找(zhǎo)到这种(zhǒng)粒子的存在，就相(xiāng)当于找到(dào)了暗物质存在的实际证据。这种粒(lì)子到底是什么？科学家们已经提出了(le)数十种的假想目标(biāo)，而(ér)要(yào)寻找这些不(bù)同的目(mù)标粒子(zi)所需(xū)要(yào)的实验(yàn)方式也不相同。在过去的几十年当中，人类为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不(bù)会(huì)与常规物质相互作(zuò)用的“暗(àn)物质”，科学家们(men)已(yǐ)经进行了超(chāo)过50次的实验，却没有任何实质性(xìng)的发现，除了一个地方，意大(dà)利的(de)格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在(zài)山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最大的地学实验室(shì)，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼高的(de)探测(cè)器，一直致力于(yú)寻找暗物质粒子的周期(qī)性震荡(dàng)。

自1997年(nián)以(yǐ)来，这里的科学家(jiā)声称观测到了某种信号(hào)。经过(guò)了20多年的(de)数据收(shōu)集，人们发现了(le)一个有趣的事情。探(tàn)测率(lǜ)会在每年的6月(yuè)份达到峰值，然后(hòu)在11月降(jiàng)到最(zuì)低，而且(qiě)在20年当中(zhōng)每年(nián)都(dōu)是(shì)一样(yàng)。一(yī)些科学家认(rèn)为这可能(néng)是人类发现(xiàn)暗物质的第(dì)一个直(zhí)接证据。

但是为(wèi)什么暗物质会产生周期性的年(nián)度信号呢？刚才(cái)我们讲了(le)太阳系正在以(yǐ)220公里/秒的速度围绕着银河系进(jìn)行移动，那(nà)么(me)如(rú)果暗物(wù)质存在宇宙当中(zhōng)，这意味(wèi)着我们也在以这样的速度在穿(chuān)越着暗物(wù)质流，这(zhè)个(gè)过程(chéng)中会产生相应(yīng)的振荡，同时(shí)地球又(yòu)以30公(gōng)里/秒(miǎo)的速度围绕太(tài)阳进行旋转。所以(yǐ)有半年的时间，地球围(wéi)绕(rào)太阳的方向与太阳环绕银河系的(de)方(fāng)向是一致的，而另(lìng)外半年则与之相反。

而(ér)在6月份(fèn)的时候，地球与太阳(yáng)的方向正好(hǎo)达(dá)到完全一(yī)致，这是理论上地球穿越暗物质流最快的时段。而(ér)在11月份，又恰好达(dá)到了(le)最慢值(zhí)。尽(jǐn)管在实(shí)际的情况中(zhōng)，太阳系相对银(yín)河系的平面呈现了(le)60度的倾斜，但是这并(bìng)不影响(xiǎng)这个理论的有效性。

因(yīn)此科学家(jiā)认(rèn)为这可以用来(lái)解释，研究人员们所观(guān)测到的周期性信号。当然也可能(néng)有其(qí)他的情况，造(zào)成这种年度(dù)周期信号的差异也可能是温度、湿度、土壤(rǎng)中的水(shuǐ)分(fēn)、高山上的积雪，甚至连意大利游客的数量(liàng)也符合这个(gè)周期的规(guī)律。

所以(yǐ)，科学家们又在南半球建(jiàn)立了一个几乎相同的实验(yàn)室(shì)，这里的季节(jié)与之前的实(shí)验室正好相反，而在这里，地(dì)球穿过暗物质流的运动(dòng)特征和第(dì)一个实验(yàn)室是一样的(de)。

因(yīn)此，如果在这里可以得到相同的信号，就可以成为(wèi)暗(àn)物质(zhì)所存在的非常有力(lì)的证据(jù)了。但是由(yóu)于(yú)这(zhè)个实验室刚刚建成不(bù)久，所以截至目前还(hái)无法提供相(xiāng)应的数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一台新的望(wàng)远镜(jìng)，这台太空(kōng)望远镜叫做(zuò)“南(nán)希格雷斯罗曼”，它的主镜(jìng)大小跟哈勃望(wàng)远(yuǎn)镜相同，但它的宽视场仪器提供的(de)视(shì)野(yě)是哈勃(bó)红外仪器的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太空(kōng)望远(yuǎn)镜其(qí)中一个(gè)关(guān)键(jiàn)的用途(tú)就(jiù)是探索暗物质背后(hòu)的奥秘(mì)，对于探测的结果(guǒ)，我(wǒ)们只能(néng)拭目以待了。费米实验室粒子(zi)天(tiān)体物理(lǐ)中心的科学(xué)家(jiā)丹琥珀和贾森斯特芬(fēn)研究发(fā)现，如果(guǒ)暗物质存(cún)在，它们极有可能拥(yōng)有另一(yī)种神秘(mì)的效(xiào)应，这种(zhǒng)暗物质效应，会支(zhī)持宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)生命的(de)诞生，或者说是(shì)生命进化的一(yī)个重要因(yīn)素。

如果(guǒ)这一理论(lùn)得到进一步的证(zhèng)实，那么遍(biàn)布宇宙当(dāng)中(zhōng)的暗(àn)物质会不会意味着人类并不(bù)孤单呢？或(huò)许在(zài)宇宙当中某个角(jiǎo)落(luò)的行星上，暗物(wù)质(zhì)正(zhèng)在通过这样的(de)效(xiào)应创造生(shēng)命。当然(rán)，这些推(tuī)论的(de)大(dà)前提是要先找到(dào)暗(àn)物质存在的实际证据(jù)。那么(me)小(xiǎo)伙伴们，你(nǐ)们(men)觉得暗物质到(dào)底存不存(cún)在(zài)呢？喜欢请(qǐng)点赞(zàn)，你的支持是我更新的动(dòng)力！

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