宇宙(zhòu)是(shì)“人为制造”的？为何(hé)会存在科学(xué)无(wú)法解释的“暗物质”？暗物(wù)质又究竟(jìng)是(shì)什么？人类为了寻(xún)找暗物质(zhì)存在的证据，科(kē)学家们在过去的几十年当(dāng)中进行了超过50次的长期实验，但(dàn)是(shì)却没有发(fā)现任(rèn)何的有效证据。除了一个地(dì)方，在1687年出版(bǎn)的自然(rán)哲学(xué)数学(xué)原(yuán)理一书中，埃萨(sà)克(kè)牛顿发表(biǎo)了万有引力(lì)定律，它揭示了(le)宇宙中天(tiān)体(tǐ)运动(dòng)的(de)规律。往后(hòu)的几百(bǎi)年来(lái)，当天文(wén)学家们(men)发现某些天体运行轨道出现异(yì)常，不(bù)符(fú)合(hé)万有引力定律的时候，他们(men)就会知道，周围一定有未(wèi)知的(de)天体通(tōng)过引力在摄动它(tā)的(de)轨道(dào)。比(bǐ)如在(zài)1846年，奥本勒维耶(yé)就通过天王星运行轨道的异(yì)常，推(tuī)算并且(qiě)发现了海(hǎi)王(wáng)星的存(cún)在。另(lìng)外(wài)，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发现都是应(yīng)用万有引力(lì)定(dìng)律所取得重大(dà)天文成就的例子。但是(shì)这些发现都是在恒星系(xì)统(tǒng)的尺度当中，可当我们上升到(dào)星系或(huò)者是星团的(de)尺度(dù)，事情就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理(lǐ)学(xué)家弗(fú)里茨兹威基正(zhèng)在(zài)研究和测量后发星系团的(de)质量。这是一个由数千个星系所组成的巨(jù)大(dà)星系团，这些星系被引(yǐn)力束缚在一起(qǐ)。测量星系团的质量(liàng)一(yī)般会使用到两种(zhǒng)方法(fǎ)，当两(liǎng)种方法结果一致，就可以确定其质量(liàng)的范围。

第一(yī)种是获得其"光度学的(de)质量"，需要(yào)的(de)数据(jù)是测量各个星系的光度(dù)。

第二种是(shì)动力学质量的计算，是利用光谱红移测量星(xīng)系团中的各个星系(xì)相对于星(xīng)系团的运动速度。当测量结果出来之(zhī)后，兹威基彻底(dǐ)懵了(le)，“动力学质量”竟(jìng)然(rán)是“光度学质量”的400倍(bèi)。这(zhè)意味着，后发座星系团有99%的质量消(xiāo)失了，或(huò)者说这99%的质量并不以可见光的形式所存在，我们无法(fǎ)看到。最诡(guǐ)异的(de)是(shì)，在测量速度的过程(chéng)中(zhōng)，兹威(wēi)基(jī)发现星系团中很多星系(xì)的(de)速(sù)度(dù)比理论上(shàng)要快得多，按(àn)照牛顿(dùn)的(de)运动学定律，仅靠这(zhè)些可(kě)见星系的(de)质量(liàng)所产生的引力(lì)是无(wú)法(fǎ)将它们束(shù)缚在星(xīng)系团内的，它们早就(jiù)应(yīng)该被抛出星(xīng)系团之(zhī)外了，除(chú)非(fēi)有一种神秘的力量在起作用(yòng)，这种(zhǒng)力(lì)量来源于某(mǒu)种隐形的物质。

据此，兹维基(jī)提(tí)出了(le)这样(yàng)部(bù)分(fēn)不可见的暗(àn)质，它不(bù)发散光、吸光、反射光，但是它(tā)们却占(zhàn)据着宇宙中(zhōng)绝(jué)大部分的质(zhì)量。只是当时的(de)人们对这样的(de)一(yī)种说(shuō)法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物(wù)质”这个词才再一次出(chū)现。天文学家维拉(lā)鲁宾和(hé)肯特(tè)福特在(zài)观测仙(xiān)女(nǚ)座星系中(zhōng)的恒(héng)星运动。理论上来说(shuō)，距(jù)离中心越远的恒星在其轨(guǐ)道(dào)上的(de)运行速(sù)度就会(huì)越慢(màn)。但是他们观测的(de)结果却让(ràng)人(rén)感(gǎn)到不(bù)可思议。

随(suí)着(zhe)与中心距(jù)离的增(zēng)加，恒星的旋转速度几乎(hū)保(bǎo)持(chí)不变。可是根据牛顿的(de)万有引力定律，在星系当中(zhōng)如果没(méi)有足够大(dà)的质量来吸引它们，这些(xiē)外围的(de)恒星早就(jiù)被甩到宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。基于这(zhè)种现象，科学家们(men)会使用一种相对标准的方(fāng)法来解(jiě)释暗(àn)物质的存(cún)在，这种方法就是测量星(xīng)系(xì)当中气体在X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴上气体的(de)旋(xuán)转速度(dù)。如(rú)果出(chū)现(xiàn)异(yì)常(cháng)的结果，就(jiù)认为是由暗(àn)物质的力量进入其(qí)中。

于是科(kē)学家(jiā)们通过射电望远镜(jìng)测量了距离星系中心更远距离(lí)的氢元素，发现它们的旋转速度并不符合牛顿(dùn)的力学定律。我们的太(tài)阳系也不例外，太阳系位于银河系的(de)第三悬臂(bì)之上(shàng)，距(jù)离银河系中心2.6万光(guāng)年，根据万(wàn)有引力定律进行(xíng)计算，太阳系(xì)的(de)运(yùn)行速度应该(gāi)是160千米/秒(miǎo)，但实(shí)际(jì)上，太阳系正在以220千米(mǐ)/秒的速(sù)度围绕银河系(xì)旋转，这个实际速度远远大(dà)于理论(lùn)速度，那么产生以上这种(zhǒng)向心加速度(dù)的(de)原因(yīn)很可能(néng)就是存在(zài)着一种我们看(kàn)不到(dào)的物质，是这些暗(àn)物质的引力效应将星系聚(jù)集在了一起。

也是从这时开始(shǐ)，越来(lái)越多的研究人员(yuán)开(kāi)始相(xiāng)信(xìn)暗(àn)物质(zhì)的存(cún)在(zài)。科(kē)学家根据(jù)星系(xì)外恒星轨道的速(sù)度(dù)，估算在星系当中暗物质的质量占整个(gè)星(xīng)系质量的85%。但是(shì)，暗(àn)物(wù)质并(bìng)不是(shì)唯一可以解释(shì)这(zhè)个现象的原因。在(zài)一项新的研(yán)究当中，科学(xué)家(jiā)们发现，几(jǐ)乎没有引(yǐn)力效应的遥远恒星(xīng)之间，也会出现速度上(shàng)的微小差异(yì)。另(lìng)外，天文学家(jiā)还发现了一个反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个(gè)星系距离地球大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银(yín)河系不多，但是星系当中存在(zài)的(de)恒星数(shù)量却只有银河(hé)系的千分之(zhī)一。

所以在理论上，该(gāi)星系必须存(cún)在暗(àn)物质，否则就会分(fēn)崩离析。但是科学家们使用最先进的望远镜(jìng)对(duì)其进(jìn)行(xíng)了40个小(xiǎo)时的(de)详细测量之后(hòu)，发现星系中的(de)恒星运动(dòng)是可以用正常的物质和力学定律来解(jiě)释的。那么又有人提(tí)出(chū)，也许该星系(xì)的暗物(wù)质，已经被附近(jìn)的(de)另(lìng)一个大(dà)星系剥离(lí)了。奇怪的(de)是(shì)，它的附近(jìn)没有任何星系存(cún)在。造(zào)成这些现象的除了暗(àn)物质的假说之外，另一种可(kě)能就是(shì)人(rén)类(lèi)对(duì)引力的理(lǐ)解还不够(gòu)全面，引力很可能在(zài)不同尺度(dù)空间中(zhōng)的工作方式是不同(tóng)的(de)，这意(yì)味(wèi)着在行星系尺度中的天体会(huì)沿(yán)着它(tā)们的轨道，按照我(wǒ)们所理(lǐ)解(jiě)的方式运(yùn)动(dòng)。但是上升(shēng)到(dào)星系(xì)和星团(tuán)的尺度，引力(lì)之间(jiān)的相(xiāng)互(hù)作(zuò)用则是不同的(de)方(fāng)式(shì)。对于在星系团之(zhī)间的相(xiāng)互(hù)作用，科学家还(hái)引(yǐn)入了外部场效应的概念(niàn)，指的(de)是在数(shù)百万光年的规(guī)模上(shàng)，巨大的质量(liàng)之间(jiān)会产生对彼(bǐ)此特殊(shū)的效(xiào)果，这个理论叫做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理论成立(lì)，这意味(wèi)着我们需要(yào)对现在的(de)物(wù)理定律进行修正，这些(xiē)发现也让(ràng)很多人认为(wèi)暗物质假说理(lǐ)论就(jiù)此终结。但是在宇宙(zhòu)当中还有关于暗物质存在(zài)的其他的(de)理论证据，这些理论证据是(shì)蒙德理论所没法解释(shì)的“引力透(tòu)镜”。

径(jìng)向距离(lí)为37亿光(guāng)年的子弹星(xīng)系(xì)团，由(yóu)两个碰撞的星系团所组成，类似这样的星团，它们(men)大部分的普通(tōng)质量都在星系的气体当(dāng)中。当星团以(yǐ)1000万(wàn)公里/小时发生(shēng)碰撞的时(shí)候，星际气体的(de)相互作(zuò)用就会导致温度的(de)急剧升高，速度大幅降低。所(suǒ)以在理论(lùn)上(shàng)，在碰撞之后，子(zi)弹星系团大部分的质(zhì)量将位于所有这些气体所在(zài)的(de)中间区(qū)域。那么我(wǒ)们通过(guò)什么来验证它的(de)质量区域到底是不(bù)是集中在中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太空望(wàng)远镜(jìng)传回(huí)了宇宙(zhòu)当中(zhōng)第一(yī)张全彩(cǎi)的高清照片(piàn)，在(zài)照片中(zhōng)我们可以明显地看到很多星系似乎被拉伸产(chǎn)生了巨大的形变。其实这(zhè)些星系本(běn)身并不是真的被扭曲了，也(yě)不是韦伯望远(yuǎn)镜(jìng)出(chū)了什么问题，而是这样极遥远的天体和我们地球上的观测(cè)者之间。被一个质量(liàng)超级巨(jù)大(dà)的(de)天体遮挡，这(zhè)个(gè)超大质量(liàng)的东(dōng)西的引力(lì)，会使(shǐ)身后(hòu)更遥远(yuǎn)星系的光都发生了扭曲。这个现象就是引(yǐn)力透镜效应。这个(gè)巨大(dà)的天体可能是超大质量的黑洞(dòng)或者是暗物质。

所(suǒ)以(yǐ)当人们对子(zi)弹(dàn)星(xīng)系团观测的时候，发现它的大(dà)质(zhì)量区域并不是在中间，而是在(zài)两侧。所以最好的解释方法就是(shì)当星团发(fā)生全部的碰撞时，可被观测(cè)到(dào)的质量气体被(bèi)卡在(zài)了中间，暗物质则(zé)直接通(tōng)过了这个(gè)区(qū)域，并在两边形成(chéng)了引(yǐn)力透(tòu)镜。对子弹星(xīng)系团的引(yǐn)力透镜(jìng)研究也(yě)被(bèi)认为(wèi)是暗物质存(cún)在(zài)的迄(qì)今(jīn)为止最好的(de)理论证(zhèng)据。

除此之外，还(hái)有来自宇宙(zhòu)当中最古老的(de)光(guāng)。从宇宙大(dà)爆(bào)炸开始，38万年之后，可见光终于可以(yǐ)畅通无(wú)阻地穿越(yuè)在宇(yǔ)宙(zhòu)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相同(tóng)性的微波辐射。其(qí)中红色(sè)的部分表示温度(dù)较(jiào)高(gāo)的区(qū)域，蓝色(sè)则表示相对较冷的区域(yù)，但实际上它们之间的温(wēn)差只有万分之一。

科(kē)学(xué)家(jiā)们通过(guò)对前景(jǐng)背(bèi)景分离后的二值图(tú)像进(jìn)行连通域提取(qǔ)和标(biāo)记之(zhī)后发现(xiàn)，如果宇(yǔ)宙当中没有暗物质，图形看起来不应该是(shì)这(zhè)样的，而随着暗(àn)物质的增(zēng)加，一些峰值(zhí)的幅度会(huì)减(jiǎn)小(xiǎo)，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背(bèi)景辐射的测量值，我们需要的暗物质大约是普通物质的5倍。这个数字与解释星系当(dāng)中恒星运动所需要的暗物质比(bǐ)例是一致的。这就意(yì)味着。

用了一个简单的理论框架，就很(hěn)好地(dì)解(jiě)释(shì)了(le)很(hěn)多不同的观测结(jié)果。而暗(àn)物质的(de)本质就是宇(yǔ)宙(zhòu)当中存(cún)在(zài)着(zhe)某种类型的粒子(zi)，它们不参与任何其(qí)他的(de)电磁作用，只通(tōng)过引力来相互作用。所以如果(guǒ)能够找到这(zhè)种粒(lì)子的存在，就(jiù)相当于找到了暗物(wù)质存(cún)在的实际证(zhèng)据。这种粒子到底(dǐ)是什么？科学家们已经提出了数十种(zhǒng)的(de)假(jiǎ)想目标，而要寻(xún)找这些不同(tóng)的目标粒子所(suǒ)需(xū)要(yào)的实(shí)验方式也不(bù)相同。在过去的几十年当中，人类为了(le)寻(xún)找这些看(kàn)不(bù)见(jiàn)、摸(mō)不到，几乎不会与常规物质相互作用的“暗(àn)物质”，科学家(jiā)们已(yǐ)经进行了超过50次的实验，却(què)没有任(rèn)何(hé)实质性的发现，除了一个地方(fāng)，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯(sī)山(shān)脉。

在山下1400米处(chù)的地(dì)下矿井当中，藏(cáng)着地球上最大的地学实(shí)验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼高的探测器，一直致力于寻找暗(àn)物质粒子的周期性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的科学家声称观测到了某种信号(hào)。经过了20多年(nián)的数据收集，人(rén)们发(fā)现了一个有趣的事情。探测率会在每年的6月份达到峰值，然(rán)后在11月降到最低，而且在(zài)20年当中(zhōng)每年(nián)都是(shì)一样。一些(xiē)科学(xué)家(jiā)认为这可(kě)能是人类发现暗物(wù)质(zhì)的第一个直接证据。

但(dàn)是为什么暗(àn)物(wù)质(zhì)会产(chǎn)生周期性的年(nián)度信(xìn)号(hào)呢(ne)？刚才我们讲了太阳系正在以220公里/秒的(de)速度(dù)围(wéi)绕着银河(hé)系(xì)进行移动，那么如果暗(àn)物质存(cún)在宇(yǔ)宙当中，这意(yì)味(wèi)着我们也在(zài)以(yǐ)这(zhè)样的速度在(zài)穿越着(zhe)暗物质流，这个过程(chéng)中会(huì)产生相应的振荡，同时地球又以30公里(lǐ)/秒的速度(dù)围绕太阳进行旋(xuán)转。所以(yǐ)有半(bàn)年的时间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银河系的方向(xiàng)是一致的(de)韵达快递人工客服电话是多少号 韵达可以寄活体宠物吗，而另(lìng)外(wài)半年则(zé)与之相(xiāng)反(fǎn)。

而在6月(yuè)份的时候，地球与太阳的(de)方向正(zhèng)好达到完全一致，这(zhè)是(shì)理(lǐ)论上地球穿越(yuè)暗物质流最快的(de)时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值(zhí)。尽管在(zài)实际的情况中(zhōng)，太(tài)阳系相(xiāng)对银河(hé)系的平面(miàn)呈现了(le)60度(dù)的倾斜，但是这(zhè)并(bìng)不影响这个理(lǐ)论的有效性。

因此科学家(jiā)认为这可以(yǐ)用来解释，研究人(rén)员们所观测到的(de)周期性信号(hào)。当然(rán)也可能有其他的情(qíng)况，造(zào)成这种年度周期信(xìn)号的(de)差异也可能是温度、湿度(dù)、土壤中的水分、高山上的积(jī)雪，甚至连意大利(lì)游客(kè)的数量也符合这个周期的(de)规律。

所以(yǐ)，科学(xué)家们(men)又在(zài)南半球建立了一个几乎相同的实验(yàn)室，这里的季(jì)节与(yǔ)之前的(de)实验(yàn)室正好(hǎo)相反，而在这里，地球穿过(guò)暗(àn)物质流(liú)的(de)运动特(tè)征和(hé)第一个实验室是一样的。

因此，如果在这里可以(yǐ)得到相同的(de)信号(hào)，就可以成为暗(àn)物质所存在的非(fēi)常有(yǒu)力(lì)的证(zhèng)据(jù)了(le)。但是(shì)由于这个实(shí)验室刚刚建成不久，所以截至(zhì)目前(qián)还无(wú)法提(tí)供(gōng)相应的数据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射(shè)一台(tái)新的望远(yuǎn)镜，这台太空(kōng)望(wàng)远(yuǎn)镜叫做“南希格(gé)雷斯(sī)罗曼”，它的(de)主镜(jìng)大小跟哈勃望(wàng)远镜相同，但它的(de)宽视场(chǎng)仪器提供(gōng)的(de)视(shì)野是(shì)哈勃(bó)红外仪器的(de)100倍。南(nán)希(xī)格雷斯罗曼太空望远(yuǎn)镜其中一(yī)个关键的用途就(jiù)是(shì)探(tàn)索(suǒ)暗物质背后的奥秘，对于(yú)探测的结果，我们只(zhǐ)能拭目(mù)以待了。费米实(shí)验室粒子天体物理中(zhōng)心的科学家丹琥珀(pò)和贾森斯(sī)特芬(fēn)研究发现，如果暗(àn)物质(zhì)存在，它们极有可能拥有另一种神(shén)秘的效应，这(zhè)种暗(àn)物质效应，会支持(chí)宇宙当中生命(mìng)的诞生，或(huò)者说是生(shēng)命进(jìn)化的一个重要因素。

如(rú)果(guǒ)这一理论得到进一(yī)步的证(zhèng)实，那么遍布宇(yǔ)宙当中的(de)暗物质(zhì)会不会意味着(zhe)人类(lèi)并不(bù)孤单呢？或(huò)许在宇宙(zhòu)当中(zhōng)某个角落(luò)的行(xíng)星上，暗物质正在通过这(zhè)样的效应创造(zào)生命。当然，这些推论的大(dà)前提是要先找到暗物质存在的实际证据(jù)。那么小伙(huǒ)伴们，你(nǐ)们觉得(dé)暗物质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支(zhī)持是我(wǒ)更新(xīn)的动力！

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