宇宙是(shì)“人为制造(zào)”的？为何会(huì)存在科学(xué)无法解释(shì)的“暗物质”？暗物(wù)质(zhì)又究竟是(shì)什么(me)？人(rén)类为了寻找暗物质存(cún)在的(de)证据(jù)，科学家们(men)在(zài)过(guò)去的几十年当中进行了超(chāo)过50次的长期(qī)实验，但是却没有(yǒu)发现任何的有效证据。除(chú)了一个(gè)地方，在1687年(nián)出版的自然哲学数学原理一(yī)书中(zhōng)，埃萨克牛顿(dùn)发表了万(wàn)有(yǒu)引力定律，它揭示了(le)宇宙中天(tiān)体运动的规律。往后(hòu)的几百年(nián)来，当天(tiān)文(wén)学(xué)家们发现某些天体运行轨道出现异常(cháng)，不符合万有引力定(dìng)律的时候(hòu)，他们就会知道，周围(wéi)一定有未知的天体通过(guò)引力在摄动它的轨道(dào)。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过天王星运行轨道(dào)的异常，推你是谁为了谁原唱是谁 你是谁为了谁是什么歌名算并且(qiě)发现了海王(wáng)星(xīng)的存在。另(lìng)外，哈雷(léi)彗星、冥(míng)王(wáng)星的(de)发现都(dōu)是应用万(wàn)有引力定律所取得(dé)重大天文成就(jiù)的(de)例(lì)子。但是这些发现(xiàn)都是在恒星系统的(de)尺度当(dāng)中，可(kě)当我们上升到(dào)星系或者是星团的尺(chǐ)度，事情(qíng)就(jiù)开始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士(shì)的物理学家弗里茨兹威基(jī)正(zhèng)在研究和测量后发星系团的(de)质量。这是一个由数千个(gè)星系所组成的巨大星系团，这些星系被(bèi)引力束缚在(zài)一起。测量星(xīng)系团的质量一般会使用到两种方法，当两种(zhǒng)方法结果一致，就可以确定其质量的范围。

第一种(zhǒng)是获得其"光度学的质量"，需要的(de)数据是测(cè)量各(gè)个星系的光度。

第二种是动(dòng)力学质(zhì)量的(de)计算，是利(lì)用(yòng)光谱(pǔ)红移测量星(xīng)系团中的各个星(xīng)系相(xiāng)对(duì)于星系团(tuán)的运动速度(dù)。当测量结(jié)果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学(xué)质量”竟然(rán)是“光(guāng)度学(xué)质量”的400倍(bèi)。这(zhè)意(yì)味着，后发座星(xīng)系(xì)团有99%的质量消失了，或(huò)者(zhě)说这99%的质量并不以可(kě)见光的形式所存在，我们无法看到。最诡异的是(shì)，在测量速度的(de)过程中，兹(zī)威(wēi)基发现(xiàn)星(xīng)系团(tuán)中(zhōng)很(hěn)多(duō)星系的速度比理论(lùn)上要快(kuài)得多(duō)，按照(zhào)牛顿的运动学定律，仅(jǐn)靠这(zhè)些可见星系(xì)的质量所产生(shēng)的引力是无法(fǎ)将它们(men)束缚在星系团内的，它们(men)早就应(yīng)该(gāi)被抛出(chū)星系(xì)团(tuán)之外了(le)，除非有一种神秘的力量在起作用，这种力(lì)量(liàng)来源于某种隐形的(de)物(wù)质。

据此(cǐ)，兹维基提出(chū)了这样部分不可见的(de)暗质(zhì)，它不发散光(guāng)、吸光、反(fǎn)射光，但是(shì)它(tā)们却(què)占据着宇宙中绝(jué)大部分的质量。只是(shì)当时的人们对这样的(de)一(yī)种(zhǒng)说法(fǎ)不屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物质”这个词才再一次出现(xiàn)。天文学家(jiā)维拉(lā)鲁宾和肯特福特在(zài)观测仙女座星系中的恒星运动。理(lǐ)论上来说，距离中心越远的(de)恒星在其轨(guǐ)道(dào)上(shàng)的(de)运行速度就会(huì)越慢。但(dàn)是他们观测的(de)结果却让人感到不可思议(yì)。

随着(zhe)与(yǔ)中心距离(lí)的增加，恒星(xīng)的(de)旋(xuán)转(zhuǎn)速度几乎保持不变。可是根据(jù)牛顿的万(wàn)有引力定律(lǜ)，在星系当中如(rú)果没有足够(gòu)大(dà)的(de)质量来吸引它们，这些外围(wéi)的(de)恒(héng)星早就被(bèi)甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于这种现象，科学家们会(huì)使用一种相对标准(zhǔn)的方法来(lái)解(jiě)释暗物质的存在，这种方(fāng)法就是(shì)测量星(xīng)系当中气(qì)体在X轴(zhóu)上距离星系中心的距离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果出(chū)现异常的(de)结果，就认(rèn)为是(shì)由(yóu)暗物质的力量(liàng)进入其中。

于是科学家(jiā)们通(tōng)过射(shè)电望远镜测量了距离星系(xì)中心更远距(jù)离的氢元素，发现(xiàn)它们(men)的旋转速度并不符合牛顿的力学(xué)定律。我们的太阳系也不(bù)例外(wài)，太阳系位(wèi)于银河系(xì)的第三(sān)悬臂之上，距离银河(hé)系(xì)中(zhōng)心2.6万光年，根(gēn)据万有引力(lì)定律进行计算，太阳系的运行(xíng)速度应(yīng)该是160千米(mǐ)/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正在(zài)以220千米/秒(miǎo)的(de)速度围绕(rào)银(yín)河系旋转(zhuǎn)，这个实际速度(dù)远远大于理论速度，那(nà)么产(chǎn)生以上这种向(xiàng)心加速度的(de)原(yuán)因很(hěn)可(kě)能就是存在着一种我们(men)看不到(dào)的物(wù)质，是(shì)这些暗(àn)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(lái)越多的研究(jiū)人员开始相(xiāng)信暗物(wù)质(zhì)的存在。科学(xué)家(jiā)根据(jù)星系外恒(héng)星轨道的(de)速度，估(gū)算在(zài)星系当中暗物质(zhì)的质量占(zhàn)整(zhěng)个星系质量(liàng)的85%。但(dàn)是，暗物(wù)质并不(bù)是唯一(yī)可(kě)以解释这个现象的(de)原(yuán)因。在一项新的研究(jiū)当(dāng)中，科学家们发现，几(jǐ)乎没有引力效(xiào)应的遥远(yuǎn)恒星之间，也会出现(xiàn)速度上的微小差异。另外，天文学家还(hái)发现了一个(gè)反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约2.5亿(yì)光年，大小和银河(hé)系不多，但是星系当中存在(zài)的(de)恒星(xīng)数量却只有银河系的千分之一(yī)。

所以在理论上(shàng)，该(gāi)星系必须(xū)存(cún)在(zài)暗物质(zhì)，否则就会分崩(bēng)离析(xī)。但(dàn)是科学家们使(shǐ)用最先进的望远(yuǎn)镜对其(qí)进行了40个小时(shí)的详细(xì)测(cè)量之后(hòu)，发(fā)现星系(xì)中的恒(héng)星运动是可以用(yòng)正常的物质和力学定律来解(jiě)释的。那么又(yòu)有人提出，也(yě)许该星(xīng)系的暗物质，已(yǐ)经(jīng)被附近的另(lìng)一个大星(xīng)系剥离了。奇怪的是，它的附近没有任何(hé)星系存在。造成这些现象(xiàng)的除了暗物质的假说之(zhī)外，另一(yī)种可能就是人(rén)类(lèi)对引力的理(lǐ)解还(hái)不够全面(miàn)，引力(lì)很(hěn)可(kě)能在(zài)不同尺度空(kōng)间(jiān)中(zhōng)的工作(zuò)方式(shì)是不同的，这意(yì)味(wèi)着在行星系尺度中的(de)天体会沿着它(tā)们(men)的(de)轨道(dào)，按照我们所理解的方式运动(dòng)。但是上升(shēng)到星系(xì)和星(xīng)团的尺度，引力之间的相互作用则是不同的方式。对于在星系团(tuán)之间的相互作(zuò)用，科学家还引入了外(wài)部场效应的概念(niàn)，指的是(shì)在数百万光年的规模上，巨大的质量之间会(huì)产生对彼(bǐ)此特殊的效果，这个理(lǐ)论叫做(zuò)MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙(méng)德理论(lùn)成立，这(zhè)意(yì)味(wèi)着我们需要对现在的物理定律(lǜ)进(jìn)行(xíng)修正(zhèng)，这些(xiē)发现也(yě)让(ràng)很多人(rén)认为(wèi)暗物质假说(shuō)理(lǐ)论就(jiù)此终结。但是在宇(yǔ)宙当中还有关于(yú)暗(àn)物质存在的(de)其他的理论证(zhèng)据，这些理论(lùn)证据是蒙(méng)德理论(lùn)所没法解释的“引力(lì)透镜”。

径向距离(lí)为37亿(yì)光年的子弹星系团，由两个碰撞的星(xīng)系(xì)团所(suǒ)组成，类似这样的星团(tuán)，它们大(dà)部分的普通(tōng)质(zhì)量都(dōu)在星系的气体当中(zhōng)。当(dāng)星团以1000万公里/小时发生碰撞(zhuàng)的时候，星际气体(tǐ)的相互作(zuò)用就会导致温度的急剧升高，速度(dù)大幅降(jiàng)低(dī)。所以在理论上(shàng)，在碰(pèng)撞之(zhī)后，子弹星系团大(dà)部分(fēn)的质量将位(wèi)于所有(yǒu)这些气体(tǐ)所(suǒ)在的中间区(qū)域。那么我们通过什么来验证它的(de)质量区(qū)域到底是不是(shì)集中在中间呢？前不(bù)久(jiǔ)，詹(zhān)姆斯韦伯(bó)太空望远镜传回(huí)了宇(yǔ)宙当中第一张(zhāng)全(quán)彩的高清照片，在照片中我们可(kě)以(yǐ)明显地看到很多星系似乎被拉伸(shēn)产生了巨大的形变(biàn)。其实这些星系本身并不是(shì)真的被扭曲了，也不是韦(wéi)伯望远镜出了(le)什么问题，而是这样极遥远的(de)天(tiān)体和(hé)我们(men)地球上(shàng)的观测者(zhě)之(zhī)间(jiān)。被一个质量(liàng)超(chāo)级巨大的天(tiān)体(tǐ)遮挡，这个超大质量的东西的引力，会使身后更遥远星系的光都发生了扭曲。这(zhè)个现象(xiàng)就(jiù)是(shì)引力透镜效应(yīng)。这个巨大的天体可能是(shì)超大(dà)质量(liàng)的(de)黑洞或(huò)者是(shì)暗物(wù)质。

所以当(dāng)人(rén)们对子弹星系团观测的时(shí)候，发现它的大(dà)质量区(qū)域并不是在(zài)中间，而是在两侧。所以最好(hǎo)的解释方法(fǎ)就是当星团发生全部(bù)的碰撞时，可被观测到的(de)质(zhì)量气体被(bèi)卡在了中间，暗物质则直接通过了(le)这个区域，并在两(liǎng)边(biān)形成了引力透镜。对(duì)子弹(dàn)星系团(tuán)的(de)引力透镜研究也被(bèi)认为是暗物质(zhì)存(cún)在(zài)的迄今为止最好(hǎo)的(de)理(lǐ)论(lùn)证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老(lǎo)的光。从(cóng)宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之后(hòu)，可见光你是谁为了谁原唱是谁 你是谁为了谁是什么歌名终于可(kě)以(yǐ)畅通(tōng)无(wú)阻地穿越在宇宙当中了。经过(guò)了130多亿年之(zhī)后，这些光(guāng)在(zài)宇宙空间背景上(shàng)留(liú)下了各相(xiāng)同性的微波辐(fú)射。其中红色的(de)部分表示温度(dù)较高的区域，蓝色(sè)则表示相(xiāng)对较冷的区(qū)域，但(dàn)实际上它(tā)们之间的温差只有万分之一。

科学(xué)家们通过对前景背景(jǐng)分离后的二值(zhí)图像进行连通域(yù)提(tí)取(qǔ)和标(biāo)记之(zhī)后发现，如(rú)果宇宙当中没(méi)有暗物质，图形看起来不(bù)应该是这样(yàng)的(de)，而(ér)随(suí)着暗物质的增加，一些峰值的幅度会(huì)减小，才变得看起来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微(wēi)波背景辐射(shè)的测(cè)量值，我(wǒ)们需(xū)要的暗(àn)物质大约是普通物(wù)质的5倍。这(zhè)个数字(zì)与(yǔ)解释星系当中恒(héng)星运(yùn)动所需要的暗物质比例是(shì)一(yī)致的。这就意味着。

用了(le)一个(gè)简(jiǎn)单的理论框架，就很好(hǎo)地(dì)解释了很多不同的观(guān)测结果。而(ér)暗物质的本(běn)质就是宇(yǔ)宙当中存在着某(mǒu)种(zhǒng)类(lèi)型(xíng)的(de)粒子，它们不参与任何其他的电磁作用，只通(tōng)过引力来相互作用。所(suǒ)以如果能够找(zhǎo)到这种粒子的存(cún)在，就相当于(yú)找到了(le)暗(àn)物质(zhì)存(cún)在的实(shí)际证据。这种(zhǒng)粒子(zi)到底(dǐ)是(shì)什(shén)么(me)？科学家们已(yǐ)经提出(chū)了数十种的假想目标，而要寻找这些不(bù)同的(de)目标粒子(zi)所(suǒ)需要的实验方式也(yě)不相同。在过去(qù)的几(jǐ)十年当中(zhōng)，人类为了(le)寻(xún)找这些看不见(jiàn)、摸(mō)不到，几乎不(bù)会与常规物(wù)质相互作用的(de)“暗(àn)物质”，科学(xué)家们已经(jīng)进行了超过50次的实(shí)验，却没有任何实质性的发现，除了一个地方(fāng)，意(yì)大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的(de)地下矿井当中，藏着地球(qiú)上最大的(de)地学实验室，这(zhè)个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三(sān)层楼高的探(tàn)测器，一(yī)直致力于寻找(zhǎo)暗(àn)物质粒(lì)子的(de)周期性震荡。

自1997年以来，这(zhè)里(lǐ)的科学家声(shēng)称观测到(dào)了某种信号。经过了20多年的数据(jù)收(shōu)集，人(rén)们发现(xiàn)了一个有趣的(de)事情(qíng)。探测率(lǜ)会在每年的6月份达到峰值，然后在11月降到(dào)最低，而且在(zài)20年当中每年都是一(yī)样。一些科学(xué)家认(rèn)为这(zhè)可能是(shì)人类发现(xiàn)暗物(wù)质的第(dì)一个直接证据。

但是为什么暗物质会产生周期性的(de)年度信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了(le)太阳系正在以220公里/秒(miǎo)的速度围绕(rào)着银河系进行移(yí)动，那么如果暗(àn)物质存(cún)在宇宙当中，这(zhè)意味着我(wǒ)们也在以这样(yàng)的速度在(zài)穿越着暗物(wù)质流，这个(gè)过程中会产生相应的振(你是谁为了谁原唱是谁 你是谁为了谁是什么歌名zhèn)荡，同时地球又以30公(gōng)里/秒的速度(dù)围绕太阳进行(xíng)旋转(zhuǎn)。所以有半年的时间，地球围(wéi)绕太阳的方(fāng)向与太阳环绕银河系的方(fāng)向是一(yī)致的，而另外半年则与(yǔ)之相反。

而在6月份(fèn)的时候，地球与太阳的方向正好达到(dào)完(wán)全(quán)一致(zhì)，这是理论(lùn)上地球穿(chuān)越暗物质(zhì)流最(zuì)快的时段。而在11月份，又恰(qià)好达(dá)到了最慢值(zhí)。尽管(guǎn)在实际的情况中，太(tài)阳系相对银河(hé)系的(de)平(píng)面呈现(xiàn)了(le)60度的倾(qīng)斜，但是这并不(bù)影(yǐng)响这个理论的有(yǒu)效性。

因此(cǐ)科(kē)学家认为这可(kě)以(yǐ)用来(lái)解释，研(yán)究(jiū)人员们所观测到的周期性信号。当(dāng)然也(yě)可能(néng)有其他的情况(kuàng)，造成这(zhè)种(zhǒng)年度(dù)周期(qī)信号的差异(yì)也可能(néng)是(shì)温度、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高山上的(de)积雪，甚(shèn)至连意(yì)大(dà)利游(yóu)客的(de)数量(liàng)也符(fú)合这个周期(qī)的规律。

所以(yǐ)，科(kē)学家们又在南(nán)半球建立了(le)一个几(jǐ)乎相同的(de)实(shí)验室，这里的(de)季(jì)节与(yǔ)之前的(de)实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗物质流的运动特征和(hé)第(dì)一个(gè)实验室是一(yī)样的。

因此，如果在这(zhè)里(lǐ)可(kě)以得到相(xiāng)同的信(xìn)号，就可(kě)以成(chéng)为暗物质所存在的非常有力的(de)证据了。但是由于这(zhè)个实验室刚刚(gāng)建成不久，所以截至目前还无(wú)法提供(gōng)相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会(huì)发(fā)射一台新的(de)望远镜(jìng)，这台太空望远(yuǎn)镜叫(jiào)做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它(tā)的主镜大小跟哈勃望远镜相(xiāng)同，但它(tā)的宽视场仪器提供的视野是哈勃红(hóng)外仪器的100倍。南(nán)希格雷斯(sī)罗曼太空望远(yuǎn)镜(jìng)其中一个关键的(de)用途(tú)就(jiù)是探索暗(àn)物(wù)质(zhì)背后的奥(ào)秘，对于(yú)探测的结(jié)果，我们只能拭(shì)目以待了。费米实(shí)验室粒子天(tiān)体物(wù)理中心的科学家(jiā)丹(dān)琥珀和贾(jiǎ)森斯(sī)特芬(fēn)研究发现，如(rú)果(guǒ)暗物质存在，它们极有可能(néng)拥有(yǒu)另一种神秘的效应(yīng)，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生(shēng)命(mìng)的诞生，或者说是(shì)生命进(jìn)化的一个重(zhòng)要因素(sù)。

如果这一理论得到进(jìn)一(yī)步的证实，那么(me)遍布宇宙当中(zhōng)的暗物质(zhì)会不会意味着(zhe)人(rén)类并不孤(gū)单呢？或许在宇宙(zhòu)当中某(mǒu)个角落的行星上，暗物(wù)质正在通过这样的效应创造生命。当然，这(zhè)些推论(lùn)的(de)大前(qián)提是要(yào)先(xiān)找到暗物质存(cún)在的实际证据。那么(me)小伙伴们，你们觉(jué)得暗物质到(dào)底存不存在(zài)呢？喜欢请(qǐng)点赞(zàn)，你的支(zhī)持是我更(gèng)新的动力(lì)！

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