宇宙是“人为制造”的(de)？为(wèi)何会存在科学无法解释的“暗物质(zhì)”？暗物质又(yòu)究竟是(shì)什么？人(rén)类(lèi)为(wèi)了(le)寻找暗物质存在的证(zhèng)据，科学(xué)家们在过(guò)去的(de)几十年(nián)当中进行了(le)超(chāo)过50次的长期实验，但是(shì)却没有发现任何的有(yǒu)效证(zhèng)据(jù)。除了一个地(dì)方，在1687年出版的自然哲学(xué)数学原(yuán)理一书中，埃萨(sà)克牛顿发表了万(wàn)有引力定律，它揭示了宇(yǔ)宙中天体(tǐ)运动的规律(lǜ)。往后的几百年来，当天文学家们发现(xiàn)某些天(tiān)体运行轨(guǐ)道出现异常，不符合万有引力(lì)定律(lǜ)的(de)时候，他们就(jiù)会知道，周围(wéi)一定(dìng)有未知的天(tiān)体通(tōng)过引力在摄(shè)动它的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就(jiù)通过天王(wáng)星运(yùn)行轨道的异常，推算并且(qiě)发(fā)现了海(hǎi)王星的(de)存在(zài)。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都(dōu)是(shì)应用万有引力定(dìng)律所取得重大天文成(chéng)就的例子。但是这些(xiē)发现都是在恒(héng)星系统的尺度当(dāng)中，可(kě)当我们上升到星系或者是星团的尺度，事情(qíng)就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理(lǐ)学(xué)家弗里茨兹威基正(zhèng)在研究和(hé)测量后发星系团的质量。这(zhè)是一个(gè)由数(shù)千(qiān)个星系(xì)所(suǒ)组成的巨大星系团，这些(xiē)星系被引力束(shù)缚在一(yī)起。测(cè)量星(xīng)系团的质量一(yī)般会使用(yòng)到两种(zhǒng)方(fāng)法，当两种方(fāng)法(fǎ)结(jié)果一致，就可(kě)以确定其质量的范围。

第一种是(shì)获得其"光度学的质量"，需要(yào)的数据是测(cè)量(liàng)各个星系的光(guāng)度。

第(dì)二种(zhǒng)是(shì)动力学质量的计(jì)算，是利用光谱红移测量星系团(tuán)中的各个星系相(xiāng)对于星(xīng)系团的运动速度(dù)。当测量(liàng)结果出来之(zhī)后，兹威基彻(chè)底(dǐ)懵(měng)了，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度(dù)学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量(liàng)消失了，或者(zhě)说(shuō)这(zhè)99%的(de)质量并不(bù)以可(kě)见光的形式所存在(zài)，我们无法看到。最(zuì)诡异的是(shì)，在测量速(sù)度的(de)过程中，兹威(wēi)基发现星系团(tuán)中很多星系的速(sù)度(dù)比理论(lùn)上要快得(dé)多，按照牛顿的(de)运动学定律(lǜ)，仅靠(kào)这些可见星系的(de)质量所产生的引(yǐn)力是(shì)无法将它(tā)们束缚在(zài)星(xīng)系(xì)团(tuán)内的(de)，它们早就应该被抛出星系团之外(wài)了，除非有一种神秘(mì)的力量在(zài)起(qǐ)作用，这(zhè)种力量(liàng)来(lái)源(yuán)于(yú)某种隐形的物质(zhì)。

据(jù)此(cǐ)，兹维基提出了这(zhè)样部分不(bù)可见的暗质(zhì)，它不(bù)发散光、吸(xī)光、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝大部分的质量。只(zhǐ)是当时的(de)人们对(duì)这样的一(yī)种说法不屑一顾。

直(zhí)到(dào)40年之后(hòu)，“暗物质”这个词才再一次(cì)出现。天文(wén)学(xué)家维拉鲁宾和肯特福特在观(guān)测(cè)仙女座星系(xì)中的恒(héng)星运动。理论上(shàng)来说，距离中心越远的恒星在其轨道上的运行速度(dù)就会越慢。但(dàn)是他们观测的(de)结果却让(ràng)人感(gǎn)到(dào)不可思议。

随着(zhe)与中(zhōng)心距离的增(zēng)加(jiā)，恒星(xīng)的旋转速度(dù)几(jǐ)乎保持不变。可是根据牛顿的万有引力定(dìng)律，在星系当中如(rú)果没有足够(gòu)大(dà)的质量来吸引它(tā)们，这些外围的(de)恒星(xīng)早就被(bèi)甩到宇宙当中了。基于(yú)这种现象，科(kē)学家们会使用一种相对标(biāo)准的方法(fǎ)来(lái)解(jiě)释暗物质的存(cún)在，这种方法就(jiù)是测量星系当中气体在X轴上距离星系中心的(de)距离，以(yǐ)及在Y轴上(shàng)气体的旋转速(sù)度。如果(guǒ)出现异常的结(jié)果(guǒ)，就认为是(shì)由暗物质的力量进入其(qí)中。

于是科学家们(men)通过射电望远镜(jìng)测量(liàng)了距离星系中心更远距(jù)离的氢元素，发现它们的(de)旋转速度并不符合牛顿(dùn)的力学定律(lǜ)。我们的太阳(yáng)系也不例外，太阳系位(wèi)于银河系的(de)第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光(guāng)年，根据万有引力定律进(jìn)行计算(suàn)，太阳(yáng)系的运行速度应该是160千米/秒，但实(shí)际上，太阳系正(zhèng)在以220千(qiān)米/秒的速度围(wéi)绕(rào)银河系(xì)旋转，这个实(shí)际(jì)速度远远大于(yú)理论速(sù)度，那么产生以上这(zhè)种(zhǒng)向心加速(sù)度的原因很可能(néng)就是存(cún)在着一(y2022中国挖了乌克兰多少人才，中国从乌克兰引进了多少人才ī)种我们(men)看不到(dào)的物质(zhì)，是这(zhè)些暗物质(zhì)的引力效(xiào)应将星系(xì)聚(jù)集在了一(yī)起。

也是从(cóng)这时开始(shǐ)，越来(lái)越多(duō)的研(yán)究人员(yuán)开(kāi)始相信暗(àn)物质的存在。科学(xué)家(jiā)根据星系外恒星(xīng)轨(guǐ)道的速度(dù)，估算在星系(xì)当中暗(àn)物质的(de)质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释(shì)这个(gè)现(xiàn)象的原因。在(zài)一(yī)项新的研(yán)究当中，科(kē)学(xué)家们(men)发现，几乎没有引力效应(yīng)的遥远恒星之间(jiān)，也会出现(xiàn)速度上(shàng)的微(wēi)小差异(yì)。另外，天文学家还(hái)发现(xiàn)了一个反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星(xīng)系距(jù)离地球(qiú)大约2.5亿光年，大小和银河(hé)系不多，但是星系当中(zhōng)存在的恒星数(shù)量却只有银河(hé)系的千分之一。

所以(yǐ)在理(lǐ)论(lùn)上(shàng)，该(gāi)星系必(bì)须存在暗物(wù)质，否则就(jiù)会(huì)分崩(bēng)离析。但是科学家们使用最先(xiān)进的(de)望远(yuǎn)镜对其进(jìn)行了40个小时的详细测量之后，发现(xiàn)星系中的恒星运动是可(kě)以用正(zhèng)常的物质和力学(xué)定(dìng)律来解释(shì)的。那么又有人提(tí)出，也许该星系的暗物质，已经被(bèi)附近的另一个大星(xīng)系剥离了。奇怪的是，它的附近没有任何星系存在。造成(chéng)这些现象的除了暗物(wù)质的假(jiǎ)说(shuō)之外，另(lìng)一种可能就是人类对引力的理(lǐ)解(jiě)还不(bù)够全(quán)面，引(yǐn)力很可能在(zài)不同尺(chǐ)度空(kōng)间中的工作(zuò)方式(shì)是不同的，这(zhè)意(yì)味(wèi)着在行星系(xì)尺度(dù)中的(de)天体会沿着它(tā)们的(de)轨(guǐ)道，按照(zhào)我(wǒ)们所理解的方式(shì)运动。但是上升(shēng)到星系和星团的尺度，引力之间的相(xiāng)互作用则是不同的方式。对于在星(xīng)系团之间(jiān)的(de)相互作用(yòng)，科(kē)学家还引入了外部场效(xiào)应的概念，指的是在数(shù)百(bǎi)万光年的规模上，巨大的质量(liàng)之(zhī)间会产生对彼此特(tè)殊的(de)效果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)。如果MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)成立(lì)，这意味着我(wǒ)们(men)需要对(duì)现(xiàn)在的物(wù)理定律(lǜ)进行修正，这些(xiē)发现也让很多人(rén)认(rèn)为暗物质假说理论(lùn)就此(cǐ)终(zhōng)结。但(dàn)是在宇宙当(dāng)中还有关于暗物质存在的其他的理论证据，这些理论(lùn)证(zhèng)据是(shì)蒙德理(lǐ)论(lùn)所没法解释的“引力透镜”。

径(jìng)向距离(lí)为37亿光年的子(zi)弹星系团，由两个碰(pèng)撞的星系(xì)团所组成，类似这(zhè)样的星团，它们大部(bù)分的(de)普通质量(liàng)都在(zài)星系的(de)气体当中。当星团以1000万公里(lǐ)/小时发生碰撞的(de)时候，星际气体(tǐ)的相(xiāng)互作用就会(huì)导致温度的急剧升高，速(sù)度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之(zhī)后，子弹星系团大部分(fēn)的质量将(jiāng)位于所有(yǒu)这些(xiē)气体所(suǒ)在(zài)的中(zhōng)间区域。那么(me)我们通(tōng)过什么来验证它的(de)质量区域到底是(shì)不是集中在中(zhōng)间呢？前(qián)不久，詹(zhān)姆斯(sī)韦伯太空(kōng)望(wàng)远镜传(chuán)回了宇宙当中第一(yī)张(zhāng)全彩的高清照片，在照片(piàn)中我们可以明显地看到很多星系似乎被拉伸(shēn)产(chǎn)生了巨大的形变(biàn)。其实这些星系本身并不是真的被扭曲了，也不是(shì)韦伯望远镜出了什么问题，而是这样极遥(yáo)远的天体和(hé)我们地球上的观测(cè)者之间。被(bèi)一个质(zhì)量超级巨(jù)大(dà)的天体遮挡，这个超大质量的东(dōng)西(xī)的(de)引力(lì)，会(huì)使(shǐ)身后更遥远星系的光都(dōu)发生了(le)扭曲。这个现象就是引力(lì)透镜效应。这(zhè)个巨大的天(tiān)体(tǐ)可(kě)能是超大质量的(de)黑洞(dòng)或者是暗物质。

所以当人们对子弹(dàn)星系团观测的(de)时候，发(fā)现它(tā)的(de)大质(zhì)量区域并不是在中(zhōng)间(jiān)，而是在(zài)两侧。所以最好的(de)解(jiě)释方(fāng)法就是当星团发(fā)生全部的碰(pèng)撞时，可被观测到的质量气体被卡(kǎ)在了(le)中间，暗物质则直接通过了这个区域(yù)，并在两边(biān)形成了引力(lì)透(tòu)镜。对子弹星系团的引力透镜(jìng)研究也被(bèi)认为是暗物质(zhì)存(cún)在(zài)的迄(qì)今为止最好的(de)理论证(zhèng)据。

除此之外，还有来自宇宙当中最(zuì)古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终(zhōng)于可以畅通无阻地穿越在宇宙(zhòu)当中了。经过了130多亿(yì)年之(2022中国挖了乌克兰多少人才，中国从乌克兰引进了多少人才zhī)后，这些光在宇宙空间背景(jǐng)上留下了各相同性(xìng)的微波辐(fú)射。其中(zhōng)红色的部(bù)分(fēn)表示温(wēn)度(dù)较(jiào)高的(de)区域，蓝色则表(biǎo)示(shì)相对(duì)较冷的区域，但(dàn)实(shí)际上它(tā)们之(zhī)间的温差只有万分(fēn)之一。

科(kē)学家(jiā)们通过(guò)对(duì)前景背景分离后的二值图像进行(xíng)连通域(yù)提取和标记之后(hòu)发现，如果宇宙当中没(méi)有暗物质，图形看起来(lái)不应该是这样的，而随(suí)着暗物质的增(zēng)加，一些峰(fēng)值的(de)幅度会(huì)减小，才(cái)变得看起(qǐ)来“和(hé)谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微波背景辐射(shè)的测量值，我们(men)需(xū)要(yào)的暗(àn)物质大约是普通(tōng)物(wù)质的5倍。这(zhè)个数(shù)字(zì)与解释星系当(dāng)中恒(héng)星运(yùn)动所需要(yào)的暗物(wù)质比(bǐ)例(lì)是一致的(de)。这就(jiù)意味(wèi)着。

用了一个简(jiǎn)单的(de)理(lǐ)论框架，就很好地解释了很多(duō)不同的观测结果。而(ér)暗物质的本质就是宇(yǔ)宙当中(zhōng)存在着某种类型的粒子(zi)，它(tā)们不参与任何其他的电磁作用，只通过(guò)引力(lì)来相互作用(yòng)。所(suǒ)以如果(guǒ)能(néng)够找(zhǎo)到这种粒子(zi)的存在，就相当于找(zhǎo)到了暗物质存在(zài)的实际证据。这种粒子(zi)到底(dǐ)是什么？科学家们已经提出了(le)数十种的假想目标(biāo)，而要(yào)寻(xún)找这些不同的目标粒子所需要的实验(yàn)方式也(yě)不相同。在过去的几(jǐ)十年当中，人类为了(le)寻找这(zhè)些看不(bù)见、摸(mō)不到，几乎不会与常规物质相互(hù)作用的“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次的实(shí)验，却没有任(rèn)何实质(zhì)性(xìng)的发现，除了一个地方，意大(dà)利(lì)的格兰萨索(suǒ)山，隶属于(yú)阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中(zhōng)，藏着地球上最(zuì)大的地学(xué)实验室(shì)，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测(cè)器，一(yī)直(zhí)致力于寻找(zhǎo)暗(àn)物(wù)质粒(lì)子(zi)的(de)周期(qī)性震荡。

自1997年以来，这(zhè)里的科学家声称观测到了某种(zhǒng)信号。经过了(le)20多年的数据收(shōu)集，人们发现(xiàn)了一个有趣的(de)事情(qíng)。探(tàn)测率会在每年的6月份(fèn)达到峰值，然后在(zài)11月降到(dào)最低，而且在20年(nián)当中每年都是(shì)一(yī)样(yàng)。一些(xiē)科学家认为这(zhè)可(kě)能是人(rén)类发现(xiàn)暗物质的第一个直接证据(jù)。

但是为(wèi)什么(me)暗物(wù)质会产生周期性的年(nián)度信(xìn)号呢？刚才我(wǒ)们(men)讲了太(tài)阳系正在以220公里/秒的速度(dù)围绕(rào)着(zhe)银河系进行(xíng)移动，那么(me)如果暗物质存在宇宙当中，这(zhè)意味着(zhe)我们也在以这(zhè)样的速度(dù)在穿越着暗(àn)物质(zhì)流，这个过程中会产生(shēng)相应(yīng)的振荡，同时地球又以30公里/秒的(de)速度围绕太阳(yáng)进行旋转。所以有半年的时间，地球(qiú)围绕太(tài)阳的方向与(yǔ)太阳(yáng)环绕银(yín)河系的方向是一致的(de)，而另外(wài)半年则与之(zhī)相反(fǎn)。

而(ér)在6月份(fèn)的时(shí)候，地球与太阳的方向正好达到完(wán)全一致，这是理论(lùn)上地球穿越暗(àn)物质流最快的时段。而在(zài)11月份，又(yòu)恰好(hǎo)达到(dào)了最(zuì)慢值。尽管在实际(jì)的情(qíng)况(kuàng)中(zhōng)，太(tài)阳系相对银河系的平面呈现了(le)60度的倾(qīng)斜，但(dàn)是这(zhè)并不影响这(zhè)个(gè)理论的有效性。

因此科学家认为这(zhè)可以(yǐ)用来(lái)解释，研究人员们所(suǒ)观测到的周期(qī)性信号(hào)。当(dāng)然也可能有其他(tā)的情(qíng)况，造(zào)成这种年度周期信号的(de)差异也可(kě)能是温度、湿度、土壤(rǎng)中的水(shuǐ)分、高山(shān)上的积雪，甚(shèn)至连意大利游客的数量(liàng)也符合这个(gè)周期的规(guī)律(lǜ)。

所(suǒ)以，科(kē)学(xué)家们又在(zài)南半球建立了(le)一个几(jǐ)乎(hū)相(xiāng)同的实验室，这里(lǐ)的季节(jié)与之(zhī)前的(de)实验室(shì)正(zhèng)好(hǎo)相(xiāng)反(fǎn)，而在这里(lǐ)，地球穿(chuān)过暗物质(zhì)流的运动(dòng)特征和第一(yī)个实验室是一样的(de)。

因此，如果在这里可(kě)以得到相(xiāng)同的信号，就可以成为(wèi)暗物质所(suǒ)存(cún)在的(de)非常有(yǒu)力的证据了。但是(shì)由(yóu)于(yú)这个实验室刚刚(gāng)建成不(bù)久，所以(yǐ)截至目前还无法提供相应的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射(shè)一(yī)台新(xīn)的望远镜，这台太空望远(yuǎn)镜叫做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜(jìng)大小跟哈勃望远镜相同，但它(tā)的宽视场仪器(qì)提供的视(shì)野是哈(hā)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)关键的用途(tú)就是探索(suǒ)暗物(wù)质背后的奥(ào)秘，对于探测的结(jié)果，我(wǒ)们(men)只能拭目以待了。费米实验室粒子天体物(wù)理中心(xīn)的科学家丹(dān)琥(hǔ)珀和(hé)贾森斯特芬研究(jiū)发现，如果暗物(wù)质(zhì)存在，它们(men)极有可能(néng)拥有另(lìng)一种神秘的效应，这种暗(àn)物(wù)质效应，会支持(chí)宇宙当(dāng)中生(shēng)命的诞生，或(huò)者(zhě)说是生命(mìng)进化的一个重要因(yīn)素(sù)。

如果(guǒ)这一理论得(dé)到进一步的(de)证(zhèng)实，那么遍布宇(yǔ)宙当中的暗物质会不会意味着人类(lèi)并不孤(gū)单(dān)呢？或许在宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)某个角落的行星上，暗物(wù)质(zhì)正在通过这样的效(xiào)应(yīng)创(chuàng)造生命。当然(rán)，这(zhè)些推论的大前(qián)提是(shì)要先找到暗(àn)物质存(cún)在的实际证据。那么(me)小伙(huǒ)伴们(men)，你们觉得(dé)暗(àn)物质到底存(cún)不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的(de)支持是我(wǒ)更新(xīn)的(de)动力！

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