宇(yǔ)宙是“人为制造”的(de)？为何会存在科学无法解(jiě)释的“暗(àn)物质”？暗物质又究(jiū)竟是什么？人类为(wèi)了寻找暗物(wù)质存(cún)在的证据，科(kē)学家们(men)在过去(qù)的几十年当(dāng)中进行了超过50次的长期实(shí)验，但是却没有发现任何的有效证据(jù)。除了一个地方，在1687年出版(bǎn)的(de)自然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有引力定律，它揭(jiē)示了宇宙中天体运动的规律。往后(hòu)的几百(bǎi)年(nián)来，当天(tiān)文(wén)学家们发现某些天(tiān)体运行轨道(dào)出现异常(cháng)，不符合(hé)万有引力定律的时候(hòu)，他们(men)就会知道(dào)，周围一(yī)定(dìng)有未知的天体通过(guò)引力在摄动它(tā)的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过(guò)天王星(xīng)运(yùn)行轨道的异常，推(tuī)算并且(qiě)发现(xiàn)了(le)海王星的存在。另(lìng)外，哈雷彗(huì)星、冥王星(xīng)的发现都是应用(yòng)万(wàn)有引(yǐn)力定律所取得重大天文成就的(de)例子(zi)。但是这些(xiē)发现都是在恒星(xīng)系统的尺度当中，可当我们上升到(dào)星系或者是星团(tuán)的(de)尺度(dù)，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里茨兹威基正在研(yán)究和测量后发星系团的质量。这是一个由数千(qiān)个星(xīng)系所组成的巨大星系(xì)团，这些星系被(bèi)引力束缚在(zài)一起。测(cè)量星系(xì)团的质量一般会(huì)使用到两种方法，当两种方法结果一(yī)致，就(jiù)可以确定其质量的范围。

第一种是获得(dé)其"光度(dù)学的质量(liàng)"，需要(yào)的数据是测量各个星系的光度(dù)。

第二(èr)种是动力学质量的计算，是利用光(guāng)谱红(hóng)移测量星系团中的(de)各个星系(xì)相对于星系团的运动速度(dù)。当测量结果出来之后，兹(zī)威基彻底懵了(le)，“动力(lì)学质(zhì)量”竟然是“光度学质(zhì)量”的400倍。这意味着，后发座星系(xì)团(tuán)有(yǒu)99%的质量消失(shī)了，或者说这99%的质(zhì)量并(bìng)不以可见(jiàn)光(guāng)的形式所存在，我(wǒ)们(men)无(wú)法看到。最诡异的是(shì)，在测量(liàng)速度(dù)的(de)过程中，兹威基发现星系(xì)团中(zhōng)很多星系的速度比(bǐ)理论上要快得多，按(àn)照连云港灌南邮编号是多少牛顿的运动(dòng)学定(dìng)律，仅靠(kào)这些可(kě)见星系的质(zhì)量所产生的(de)引(yǐn)力是无法(fǎ)将它(tā)们(men)束缚在星系团内的(de)，它们早就应该被(bèi)抛(pāo)出星系团之外(wài)了，除非有一种神秘的力量(liàng)在(zài)起(qǐ)作用，这种力量来源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提出了这样部分(fēn)不可见(jiàn)的暗质，它不发散(sàn)光、吸(xī)光、反射光，但(dàn)是它们却(què)占据着宇宙中绝(jué)大部分的(de)质量。只(zhǐ)是当时的人(rén)们对这样(yàng)的一(yī)种(zhǒng)说(shuō)法(fǎ)不屑一顾。

直到40年之后，“暗物(wù)质”这个词才(cái)再一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯(kěn)特福特(tè)在观测仙女座星系中的恒星运动。理论上(shàng)来说(shuō)，距离中心越远的(de)恒星在其轨道上的运行速度就会越(yuè)慢(màn)。但是(shì)他们观测的(de)结(jié)果却让人感到不(bù)可思议。

随着与(yǔ)中心(xīn)距离的增(zēng)加，恒星(xīng)的(de)旋转速(sù)度几乎保持不变。可是根(gēn)据牛顿的(de)万有引(yǐn)力定律(lǜ)，在星系当中如(rú)果(guǒ)没有(yǒu)足够大的质(zhì)量来(lái)吸引它们(men)，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基于(yú)这(zhè)种现象，科学家(jiā)们会使(shǐ)用(yòng)一(yī)种相对标准的方(fāng)法来解释暗物质的存在，这种方法就是(shì)测量星(xīng)系当中(zhōng)气体在X轴上距离(lí)星系中心的距离，以及在Y轴上气体的旋(xuán)转速度(dù)。如果出现异常的结果，就认(rèn)为是由(yóu)暗物质的力量进(jìn)入其中。

于是(shì)科学家们通过射电望(wàng)远镜测量了距离星系中心(xīn)更远距离的氢元素，发现(xiàn)它们(men)的(de)旋转速度并不符合牛(niú)顿的力学定律。我们的(de)太(tài)阳系也不(bù)例外，太阳系位于(yú)银河系(xì)的第三(sān)悬臂之(zhī)上，距离(lí)银河系中(zhōng)心2.6万光年，根据万有(yǒu)引力定律进行计算，太阳系的运(yùn)行速度应该是(shì)160千米/秒，但实际(jì)上，太阳系(xì)正在以220千米/秒(miǎo)的速度围绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实际速度远(yuǎn)远大(dà)于理论速度，那么产(chǎn)生以上(shàng)这种向心加(jiā)速度的(de)原因很可能就是存在着一种我们看不到的物质，是这些暗物质(zhì)的引力效应(yīng)将星(xīng)系聚集在了一(yī)起。

也是从这时开始(shǐ)，越来(lái)越多(duō)的研究人员开始相信暗物质(zhì)的存在(zài)。科学家根据星系外(wài)恒星轨道的速度，估算在星(xīng)系当中暗(àn)物质的质量占整个星系质量的85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯(wéi)一(yī)可(kě)以解释这(zhè)个现象的原因。在(zài)一项(xiàng)新的研(yán)究当中(zhōng)，科学家们发(fā)现，几乎没有引力效应的遥远(yuǎn)恒(héng)星之间(jiān)，也会出现速度上的微(wēi)小差异。另外，天文(wén)学(xué)家还发现了一(yī)个反常的(de)星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系(xì)距离地球大约2.5亿光年，大(dà)小和银河系不多，但(dàn)是星系当中存在(zài)的恒(héng)星数量却(què)只(zhǐ)有银河(hé)系的(de)千分之一。

所以在理论上，该(gāi)星系必(bì)须存在暗物质(zhì)，否则就会分崩离析。但(dàn)是科学家们使用最先进(jìn)的望远镜对其(qí)进行了(le)40个小时的(de)详细测量之(zhī)后，发现星系(xì)中(zhōng)的恒(héng)星运动是(shì)可(kě)以用正常的物质(zhì)和力学定(dìng)律(lǜ)来解释的。那么又(yòu)有人提出，也许该(gāi)星系的暗物质，已经被(bèi)附近的另(lìng)一个大星系剥离了。奇怪(guài)的是，它的附近没有任何星系存在。造成这些现(xiàn)象的除了暗物(wù)质(zhì)的假说之(zhī)外，另一种可能就是人类对引力的理解还不够(gòu)全面，引力很可能在不(bù)同尺度空间中的工作(zuò)方(fāng)式是不同的，这意(yì)味着在行星系尺度中的天(tiān)体会沿着(zhe)它们的轨道，按照我们所理解的方(fāng)式运动。但是上升到(dào)星系(xì)和(hé)星(xīng)团(tuán)的尺度(dù)，引力之间(jiān)的相互(hù)作用则是不同的(de)方式。对于(yú)在星系团之间的相互作用(yòng)，科学家还引入了外部场效应的概念(niàn)，指的是在(zài)数百万(wàn)光年(nián)的(de)规模上，巨(jù)大的质(zhì)量之间会产生对彼此特殊的效果，这(zhè)个(gè)理论(lùn)叫做MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)。如果MOND蒙(méng)德(dé)理论(lùn)成(chéng)立，这意味着我们需要对现在的(de)物理定(dìng)律进行修正(zhèng)，这(zhè)些(xiē)发现也让很多人认为暗物质假说理论就此终结。但是在(zài)宇(yǔ)宙当中还有关于暗物质(zhì)存在的其他的理论(lùn)证据，这些理(lǐ)论证(zhèng)据是蒙德理论所没法解释的“引力透(tòu)镜”。

径(jìng)向距离(lí)为37亿光年(nián)的子(zi)弹星系团，由两个(gè)碰(pèng)撞的星系团所组成，类似这样的星团，它们(men)大部(bù)分的普通质量(liàng)都在星系的气体(tǐ)当中。当星团以1000万(wàn)公里/小时发生碰撞的时候，星际(jì)气(qì)体的相互作用就会导致温度的急(jí)剧升高(gāo)，速(sù)度大幅降低。所以(yǐ)在理(lǐ)论上，在碰撞之后，子弹星(xīng)系团大部分的质(zhì)量将位于(yú)所有这些气体(tǐ)所(suǒ)在的(de)中间(jiān)区域(yù)。那么我们通过(guò)什么来验证(zhèng)它的质(zhì)量区域到底是不(bù)是集(jí)中在中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空(kōn连云港灌南邮编号是多少g)望远镜(jìng)传(chuán)回了宇宙当中第一张全彩的高清照(zhào)片(piàn)，在照片(piàn)中我们(men)可以明显地(dì)看(kàn)到(dào)很多星系似乎(hū)被(bèi)拉伸产生了巨大的形(xíng)变。其实这(zhè)些星系本身(shēn)并不(bù)是真的被扭曲了，也不是韦(wéi)伯望远镜出了什(shén)么问题，而是这(zhè)样(yàng)极遥远(yuǎn)的天(tiān)体和我们地球上的观(guān)测者之间。被一(yī)个质量超级巨大的天体遮(zhē)挡，这个超大质量的(de)东(dōng)西的引力(lì)，会使(shǐ)身(shēn)后更遥远星系的(de)光都(dōu)发生了扭曲。这个(gè)现象(xiàng)就(jiù)是引(yǐn)力透(tòu)镜效应。这个巨大的天体可(kě)能是超大质量的(de)黑洞或者是暗(àn)物质。

所(suǒ)以当人们对子弹星(xīng)系团(tuán)观测的(de)时(shí)候(hòu)，发现(xiàn)它的大质量区域并不是在(zài)中间(jiān)，而是在(zài)两(liǎng)侧。所(suǒ)以最好的解释(shì)方法就是当星团发生全部的碰撞时，可被观测到的质量(liàng)气(qì)体被卡在(zài)了(le)中间，暗物质则直接通过了这个区域，并在两边形成了(le)引力透镜(jìng)。对(duì)子弹星系团(tuán)的(de)引力透镜研(yán)究也(yě)被认为(wèi)是暗物质存在的迄今为(wèi)止(zhǐ)最好(hǎo)的理论证据(jù)。

除此(cǐ)之(z连云港灌南邮编号是多少hī)外，还有来自宇宙当(dāng)中最古老的光。从(cóng)宇(yǔ)宙(zhòu)大爆炸开(kāi)始，38万年之后，可见光终于可以畅通(tōng)无阻(zǔ)地穿越在(zài)宇(yǔ)宙当中(zhōng)了(le)。经过(guò)了130多亿年之后，这(zhè)些光在宇(yǔ)宙空(kōng)间背景上留下了各相同(tóng)性的(de)微波辐射。其中红色的部(bù)分表示温度较高(gāo)的区域，蓝色则表示相对(duì)较冷的区域(yù)，但实际上它们之(zhī)间的温差只有万分之一。

科学家们通过对前景背景分离后的二(èr)值图像进行连通域(yù)提取(qǔ)和标记之后发现，如(rú)果宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中没有暗物质，图形看起来不应该是(shì)这样的(de)，而随着暗物(wù)质的增加，一(yī)些峰值(zhí)的幅度(dù)会减小(xiǎo)，才变得看(kàn)起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微波(bō)背(bèi)景(jǐng)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中恒星运动所(suǒ)需要(yào)的暗(àn)物质比例是一(yī)致的。这就意味着。

用了一(yī)个简单的理论框架，就很好(hǎo)地解释了很多不同的观测(cè)结果(guǒ)。而暗(àn)物(wù)质(zhì)的(de)本质就(jiù)是宇宙当中存在着某种类型的粒子，它们不参与(yǔ)任(rèn)何其他的电磁作(zuò)用，只通过(guò)引力(lì)来相(xiāng)互作用(yòng)。所以如果能够找到这种(zhǒng)粒子的存在，就相当于找到了暗物质存在的实(shí)际证据。这种粒子(zi)到底是什么？科学家们已经提(tí)出了数十种的假想目标(biāo)，而要寻找这(zhè)些(xiē)不(bù)同的目(mù)标粒子所需要的实验方式也不相同。在过(guò)去(qù)的(de)几十年(nián)当中(zhōng)，人类(lèi)为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会与常规物质(zhì)相互作用的“暗物质(zhì)”，科学家们已经(jīng)进行了超过50次的实验(yàn)，却没有任何实(shí)质性的发(fā)现，除了(le)一个地(dì)方，意大利(lì)的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉(mài)。

在山(shān)下1400米(mǐ)处(chù)的地(dì)下矿井(jǐng)当中(zhōng)，藏(cáng)着地(dì)球(qiú)上(shàng)最大(dà)的地学实验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层(céng)楼高的探测器(qì)，一直致力(lì)于寻找(zhǎo)暗物质粒子(zi)的(de)周期(qī)性震荡(dàng)。

自1997年(nián)以来，这里的科学家(jiā)声称(chēng)观测到了(le)某种信号。经(jīng)过了20多年的数据收集，人们发现(xiàn)了一个有趣的事情。探测率会在每(měi)年的(de)6月份(fèn)达到峰值(zhí)，然后(hòu)在11月降到(dào)最(zuì)低(dī)，而且在20年当中每年(nián)都是一(yī)样(yàng)。一(yī)些科学家认为这可能是人(rén)类发现暗物质的第(dì)一(yī)个直接证据。

但是(shì)为什(shén)么暗(àn)物(wù)质(zhì)会(huì)产生周期性的年(nián)度信号呢(ne)？刚才我们(men)讲了太阳系(xì)正在以220公里/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕着(zhe)银(yín)河系进行移动，那么(me)如(rú)果暗物质存在宇(yǔ)宙当中，这(zhè)意(yì)味着(zhe)我(wǒ)们(men)也在以(yǐ)这样的速(sù)度在穿(chuān)越着暗物质流(liú)，这个过程(chéng)中会产生相应的振(zhèn)荡，同时地球又以30公(gōng)里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以(yǐ)有半年的(de)时间，地球围绕太(tài)阳的方向(xiàng)与太阳环(huán)绕银河系(xì)的方向(xiàng)是一致(zhì)的，而另(lìng)外(wài)半年(nián)则与之相反。

而在6月份的时(shí)候，地球与太阳(yáng)的方向正好达到完全一致，这是理论上地球(qiú)穿越(yuè)暗物质流最快的(de)时(shí)段。而在11月份，又恰好达到(dào)了最慢值。尽(jǐn)管在实际的(de)情况中(zhōng)，太阳系相对(duì)银河系的平(píng)面呈现了60度的倾斜，但是这并(bìng)不影响这个(gè)理论的(de)有效性。

因此(cǐ)科学家(jiā)认为这可以用(yòng)来解(jiě)释，研究人员们所(suǒ)观测(cè)到的周(zhōu)期性信号。当然也可能有其他的情况(kuàng)，造成这种年度周期信号的差异也可能是温(wēn)度、湿度、土壤中的水分、高山上的积(jī)雪，甚至连意大利游客的数量(liàng)也符合这个周(zhōu)期的规(guī)律。

所以，科学家们(men)又在(zài)南半球建立了(le)一个几乎相(xiāng)同的实验(yàn)室，这(zhè)里的季节与之前的实验室正(zhèng)好相反，而在这里，地(dì)球穿过暗物质流的运动特征和第一个实验室是一(yī)样的。

因此，如果在这里(lǐ)可以得到相同的信号，就可以成为暗物质所存在的非常(cháng)有力的(de)证据了。但是由(yóu)于这个实(shí)验室刚刚建成不久，所以截(jié)至目前(qián)还无法提(tí)供相(xiāng)应的数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将(jiāng)会发(fā)射一(yī)台新的望远镜，这台(tái)太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的(de)主镜大小(xiǎo)跟哈勃望(wàng)远镜相(xiāng)同(tóng)，但它的宽视场(chǎng)仪器(qì)提供的(de)视野(yě)是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼(màn)太空望远(yuǎn)镜其中一个关键的用途就(jiù)是(shì)探索(suǒ)暗物质背(bèi)后的奥秘，对(duì)于(yú)探测的结果，我们只(zhǐ)能拭目以待了。费米实验(yàn)室粒子天体物(wù)理中(zhōng)心的科学家丹琥珀(pò)和贾(jiǎ)森斯特芬研究(jiū)发现，如(rú)果(guǒ)暗物质存在(zài)，它们极(jí)有可能拥有(yǒu)另一种神秘的效应，这(zhè)种(zhǒng)暗物(wù)质(zhì)效应，会支持(chí)宇宙当中(zhōng)生命的诞生(shēng)，或者说是生命进化(huà)的(de)一个重要因素。

如果(guǒ)这(zhè)一(yī)理论得(dé)到进一步的(de)证实，那么遍(biàn)布宇宙当中的(de)暗物质(zhì)会不会意(yì)味着(zhe)人(rén)类并不孤单呢？或(huò)许在(zài)宇宙当中某个(gè)角落的(de)行星上，暗物质正在通过这样的效应创造生命(mìng)。当然，这些推论的大前提是(shì)要先找(zhǎo)到暗物质存在的实际证据(jù)。那么小伙(huǒ)伴们，你们觉(jué)得暗物质到底存不存在呢(ne)？喜欢(huān)请点(diǎn)赞，你(nǐ)的支持是我更新的(de)动(dòng)力(lì)！

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