宇宙是(shì)“人为制造(zào)”的？为何(hé)会(huì)存在(zài)科学无法(fǎ)解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类(lèi)为了寻(xún)找暗物(wù)质存在(zài)的证据，科学家们在(zài)过去的几十年当中进行了超(chāo)过50次的长期(qī)实验(yàn)，但是却没有发现任何(hé)的有效证(zhèng)据。除了(le)一个地方(fāng)，在1687年出(chū)版的自然哲(zhé)学数学原理(lǐ)一书中，埃萨(sà)克牛顿发表了万(wàn)有引力定律，它揭示了宇宙中(zhōng)天体运(yùn)动的规律。往后的几百年(nián)来(lái)，当天文学家们发(fā)现某些天体运行轨道(dào)出现异常，不(bù)符合万有(yǒu)引力定律的时(shí)候，他(tā)们(men)就会知道，周围(wéi)一定有未知的天(tiān)体(tǐ)通过引力(lì)在摄动它的轨道(dào)。比如在1846年，奥(ào)本勒维耶就通过天王星运行(xíng)轨道的异常(cháng)，推算并且发(fā)现了(le)海王(wáng)星的存在。另外，哈(hā)雷(léi)彗星(xīng)、冥王星(xīng)的(de)发现都是应(yīng)用万有引力定(dìng)律(lǜ)所(suǒ)取得(dé)重大天文成就的例(lì)子(zi)。但是这些发现(xiàn)都是在恒星(xīng)系统的尺度当中，可(kě)当(dāng)我们上升到星系或者是星团的尺度，事(shì)情就开(kāi)始(shǐ)变得(dé)诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士(shì)的物(wù)理学家弗里茨兹(zī)威基正在研究和测(cè)量后(hòu)发星系(xì)团的质量。这是(shì)一(yī)个(gè)由数千(qiān)个星系所(suǒ)组成的巨(jù)大星系团(tuán)，这(zhè)些星系被引(yǐn)力束(shù)缚在一起。测量星系团的(de)质量(liàng)一般(bān)会(huì)使(shǐ)用到(dào)两种方法(fǎ)，当(dāng)两(liǎng)种(zhǒng)方法结果(guǒ)一致，就可以确定其质量的范围。

第一(yī)种是(shì)获得其(qí)"光度学的质量"，需(xū)要的数据是测量(liàng)各(gè)个星系的光(guāng)度。

第二(èr)种(zhǒng)是动(dòng)力学(xué)质量的计算，是利用(yòng)光谱(pǔ)红移测量星系团中(zhōng)的(de)各个星(xīng)系相(xiāng)对于(yú)星系团的运动速度。当测量(liàng)结果出来之后，兹威(wēi)基彻(chè)底懵了，“动(dòng)力学(xué)质量”竟(jìng)然是“光度学质(zhì)量”的400倍。这意味着，后(hòu)发座星系团有99%的质量消(xiāo)失了(le)，或者(zhě)说这99%的质(zhì)量并(bìng)不以可见(jiàn)光的形(xíng)式(shì)所存(cún)在，我们无(wú)法看到。最(zuì)诡异(yì)的(de)是，在(zài)测(cè)量速度的(de)过程中(zhōng)，兹(zī)威基发现(xiàn)星系团中很多(duō)星系的速度比理论上(shàng)要快(kuài)得多，按照牛顿的运动(dòng)学定律，仅(jǐn)靠(kào)这些可见星(xīng)系的质(zhì)量所(suǒ)产生的引力是无法将它们束缚在星系团内的，它们(men)早就应该被抛出(chū)星(xīng)系团之(zhī)外了，除非(fēi)有一种神秘的力量在起作(zuò)用，这(zhè)种(zhǒng)力量(liàng)来源(yuán)于(yú)某种隐形的物质。

据此，兹(zī)维基提出了这样部分不(bù)可见(jiàn)的暗(àn)质，它不发(fā)散光(guāng)、吸光、反射光，但是它们却占(zhàn)据着宇宙中(zhōng)绝大(dà)部分(fēn)的质(zhì)量(liàng)。只(zhǐ)是当时(shí)的(de)人们对这样(yàng)的(de)一种说法不(bù)屑一(yī)顾。

直到(dào)40年之(zhī)后，“暗(àn)物质”这个词才再(zài)一次(cì)出现。天文学家(jiā)维拉鲁宾和肯特福特(tè)在(zài)观测(cè)仙女座星系中的恒星运动。理论上来(lái)说，距(jù)离中心越远的恒星在(zài)其轨道上(shàng)的运行(xíng)速度就会(huì)越慢。但是他们观(guān)测的结果却让人感到不可思议。

随(suí)着(zhe)与中心距离(lí)的(de)增加，恒星的旋(xuán)转速(sù)度几(jǐ)乎保持不变。可是根(gēn)据(jù)牛顿的万有引力定(dìng)律，在(zài)星系(xì)当中如果没有足够大(dà)的质量来吸引它(tā)们(men)，这些外围的恒星早就被甩到宇(yǔ)宙当中了。基于这种现(xiàn)象，科(kē)学家们会(huì)使用一种相对标(biāo)准的(de)方法来解(jiě)释暗(àn)物质的存在，这种方(fāng)法(fǎ)就是测量星系当中气体在(zài)X轴上距离星系(xì)中(zhōng)心的(de)距离，以及在Y轴上气体的(de)旋转速(sù)度。如(rú)果出现异常(cháng)的结果(guǒ)，就认(rèn)为(wèi)是(shì)由暗物质的力量进入其中。

于是科学家们通(tōng)过射电望(wàng)远镜(jìng)测量了(le)距离星系中心更远距(jù)离的氢元素，发现它(tā)们(men)的旋(xuán)转速度并(bìng)不符合牛顿的力学定(dìng)律。我们(men)的太阳系(xì)也不(bù)例外，太阳系位于银河(hé)系的第三(sān)悬臂之上(shàng)，距离银河系中(zhōng)心2.6万光年(nián)，根据(jù)万有引力定(dìng)律进行计算，太(tài)阳(yáng)系的(de)运行速度应该是(shì)160千米(mǐ)/秒，但实际上(shàng)，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒的(de)速度围绕银(yín)河(hé)系(xì)旋转，这个实际速度(dù)远(yuǎn)远(yuǎn)大(dà)于(yú)理(lǐ)论速度，那(nà)么产生以上这种向心(xīn)加速度的原因(yīn)很(hěn)可能就(jiù)是存在着一(yī)种我们看不(bù)到的物(wù)质，是(shì)这些(xiē)暗物质的引力(lì)效(xiào)应将星(xīng)系(xì)聚集在了一起。

也是从这时开始，越来越多的研究人员(yuán)开始相信暗物质的存在。科学(xué)家根(gēn)据(jù)星系外(wài)恒星轨(guǐ)道的速度，估算(suàn)在(zài)星(xīng)系当中暗物质的质量占(zhàn)整个(gè)星系质(zhì)量的85%。但是，暗物质并不是(shì)唯(wéi)一可以解(jiě)释这个现象的原因。在一项新的研究当中(zhōng)，科学家们(men)发现(xiàn)，几(jǐ)乎(hū)没有(yǒu)引力效应的遥远恒星之间(jiān)，也(yě)会(huì)出现速度上的微(wēi)小(xiǎo)差异。另外，天文学家还(hái)发现了(le)一个(gè)反(fǎn)常的(de)星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星(xīng)系距离(lí)地球大(dà)约2.5亿光年，大(dà)小和银(yín)河(hé)系(xì)不多，但是星系当(dāng)中存在的恒星数量却(què)只有银(yín)河(hé)系的千分之一(yī)。

所以在(zài)理(lǐ)论(lùn)上，该星系必须存(cún)在暗物质，否则就会(huì)分(fēn)崩离析。但是科(kē)学家们使用(yòng)最先进的(de)望远镜对其进行了40个小时的详细(xì)测量(liàng)之后，发现(xiàn)星系(xì)中的恒星(xīng)运动是可以用(yòng)正常的物质和力学定律来解释(shì)的。那么又有人提出，也(yě)许该星(xīng)系(xì)的暗物质，已(yǐ)经被(bèi)附近的(de)另一个大星系剥离了。奇(qí)怪的是，它(tā)的附近没(méi)有任何星系存(cún)在。造成这些(xiē)现象的除了暗物(wù)质的假说之外，另一种可能(néng)就(jiù)是人类(lèi)对(duì)引力的理解还(hái)不够全(quán)面(miàn)，引力很可能(néng)在(zài)不同尺度空间中(zhōng)的(de)工作(zuò)方式(shì)是(shì)不同的，这意味着在行(xíng)星系(xì)尺度中的(de)天体会沿着它们的轨道(dào)，按照(zhào)我们所(suǒ)理(lǐ)解的方(fāng)式(shì)运动。但(dàn)是上(shàng)升到(dào)星系和星团的尺度(dù)，引力之间的相互作用则是(shì)不同的(de)方式。对于在星系团之间的相(xiāng)互作用(yòng)，科学家还引入了外部场效应的概念，指(zhǐ)的是(shì)在数百万光年的规(guī)模上，巨大的质量之间(jiān)会产生对(duì)彼此特殊的(de)效果，这个理论叫做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立，这意(yì)味着我们需要对现在(zài)的物理定律(lǜ)进行修(xiū)正(zhèng)，这些发现(xiàn)也让很(hěn)多人认为暗物质假说理论就(jiù)此终结。但是在宇宙当中(zhōng)还有(yǒu)关于暗物(wù)质(zhì)存在的其他的理论证据，这些理(lǐ)论证据是蒙德理论所(suǒ)没法解(jiě)释的(de)“引力透镜”。

径(jìng)向(xiàng)距离(lí)为(wèi)37亿(yì)光年的子弹星系团，由(yóu)两个碰撞的星(xīng)系团所组成，类似(shì)这样的星团，它们大部(bù)分的普通质量(liàng)都在星(xīng)系的(de)气体当中。当星团以1000万公里(lǐ)/小(xiǎo)时发(fā)生碰撞的时候，星(xīng)际气体的相互作用就会(huì)导致温(wēn)度的急剧(jù)升高，速度大幅(fú)降(jiàng)低(dī)。所以在理论上，在碰撞之后，子(zi)弹星系团(tuán)大部(bù)分的(de)质量将位(wèi)于所(suǒ)有(yǒu)这些气体所在的中(zhōng)间区域。那么(me)我们(men)通过什(shén)么来验(yàn)证(zhèng)它(tā)的质(zhì)量区(qū)域到底(dǐ)是不是集中在中间(jiān)呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太(tài)空望远(yuǎn)镜传回了宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)第一张全彩的高清照(zhào)片(piàn)，在照(zhào)片中我们可以明显(xiǎn)地看到很多星系(xì)似乎被拉伸产生了巨大的(de)形变。其实这些(xiē)星(xīng)系本身并不是真(zhēn)的被扭曲了，也不(bù)是韦伯(bó)望(wàng)远镜出了什么(me)问题，而是这(zhè)样极(jí)遥远的天(tiān)体和(hé)我们地(dì)球上的观测者之间(jiān)。被一个质(zhì)量超级巨(jù)大的天体遮挡，这(zhè)个超大质量的东(dōng)西的引力，会使(shǐ)身后(hòu)更遥远(yuǎn)星系的(de)光都发生了(le)扭曲(qū)。这个现象就是(shì)引力(lì)透(tòu)镜效应(yīng)。这个巨(jù)大的天体可(kě)能是超大质量的黑(hēi)洞或(huò)者是暗物质。

所(suǒ)以当人们对子弹星系(xì)团观测(cè)的时候，发现它的大质(zhì)量区域并不是(shì)在中间，而是(shì)在两侧。所以最好的解(jiě)释方法就(jiù)是当星团发生全部的(de)碰撞时，可被观测到(dào)的(de)质量气(qì)体被卡在了中(zhōng)间，暗物质则直接通过了这个区域(yù)，并在两边形(xíng)成了(le)引力(lì)透镜。对子弹星系(xì)团的引力(lì)透镜(jìng)研究也(yě)被认为是暗物质存在的迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老的光。从(cóng)宇(yǔ)宙(zhòu)大(dà)爆炸开始，38万年之后(hòu)，可见光(guāng)终于(yú)可(kě)以畅(chàng)通无阻地穿(chuān)越在宇(yǔ)宙当(dāng)中了。经过了(le)130多(duō)亿年(nián)之后，这(zhè)些光在宇宙(zhòu)空间背景(jǐng)上留(liú)下(xià)了各相同性的(de)微波辐射(shè)。其中(zhōng)红色的部分表(biǎo)示温度较高的区域(yù)，蓝色则(zé)表示相对较冷的(de)区(qū)域，但实际上它们之间的温差只(zhǐ)有万分之一。

科学家们通过对(duì)前景(jǐng)背景分离后(hòu)的二值(zhí)图像进行连通域提取和标记之(zhī)后发现，如果宇宙(zhòu)当中没(méi)有暗物质，图形看起来不应该是这样的，而随着(zhe)暗物质的增加，一些峰值(zhí)的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波背(bèi)景(jǐng)辐射的测量(liàng)值，我们需要的(de)暗物质大约是普通物质(zhì)的5倍。这个数字与(yǔ)解(jiě)释星系当(dāng)中恒星运动所需要的暗物质比例是一致的。这就意(yì)味着。

用(yòng)了一(yī)个(gè)简单的(de)理论框架，就很好地(dì)解释(shì)了很多(duō)不(bù)同的观(guān)测结果。而(ér)暗(àn)物质云肖是哪几个生肖 云属于什么生肖(zhì)的本质就是宇宙当中存在着(zhe)某(mǒu)种(zhǒng)类型(xíng)的(de)粒子，它(tā)们(men)不参(cān)与(yǔ)任何(hé)其他的电磁(cí)作用，只通过引力(lì)来相(xiāng)互作用。所以如果能够找到这种(zhǒng)粒子(zi)的存在，就相当于找到了暗(àn)物质存在(zài)的实际(jì)证据(jù)。这(zhè)种粒子到(dào)底是什么？科学家们已经提出了数(shù)十种的假想目标，而要寻找这些不同的目标粒子所需要的实验方式也(yě)不(bù)相同。在过去(qù)的(de)几十(shí)年当中(zhōng)，人类为了寻找这些看不见、摸不到，几乎(hū)不会与常(cháng)规物(wù)质相互作(zuò)用的“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次的实(shí)验，却没有任何实质性的发现，除了一(yī)个地方，意大利(lì)的格兰萨(sà)索山，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处(chù)的地下矿井当中(zhōng)，藏(cáng)着地球上(shàng)最大的地学实验(yàn)室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼(lóu)高的探测器，一直致力于寻找暗物质粒(lì)子(zi)的周期性(xìng)震荡。

自1997年(nián)以来，这(zhè)里的(de)科学家声(shēng)称观(guān)测到了某种信(xìn)号。经过了20多年的数据收集，人(rén)们发现了(le)一个有(yǒu)趣(qù)的事情。探测率会在每年的(de)6月份达到峰值(zhí)，然后(hòu)在11月(yuè)降到最低，而且(qiě)在(zài)20年当中每年都是一样。一些科学家(jiā)认(rèn)为这(zhè)可能是人类(lèi)发现暗物质(zhì)的第一个直接证据。

但是为什么暗物质会产生周(zhōu)期(qī)性的年度信号呢？刚才(cái)我们讲了太阳(yáng)系正在以220公(gōng)里/秒的速度(dù)围绕(rào)着银河系进行移云肖是哪几个生肖 云属于什么生肖动，那么如(rú)果暗物质存(cún)在宇宙(zhòu)当中，这意味(wèi)着我们也在以这样的速度(dù)在(zài)穿越(yuè)着暗物(wù)质(zhì)流，这个过程中会产生相应(yīng)的振荡，同时地球(qiú)又以(yǐ)30公里(lǐ)/秒的(de)速度围(wéi)绕太阳进(jìn)行(xíng)旋转。所以有(yǒu)半(bàn)年(nián)的时间(jiān)，地球围绕太阳的方向(xiàng)与(yǔ)太(tài)阳环绕银河系(xì)的方(fāng)向(xiàng)是一致的，而另外半年(nián)则与之相反。

而在6月份(fèn)的时候(hòu)，地球与太阳的(de)方向正好达到完全一致(zhì)，这是理论上地球穿(chuān)越暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰(qià)好达(dá)到了最(zuì)慢值。尽管(guǎn)在实际的情况中，太(tài)阳系相对(duì)银(yín)河系的平(píng)面呈(chéng)现了(le)60度的倾斜，但是这(zhè)并不影响(xiǎng)这个理论(lùn)的有(yǒu)效性。

因此科学(xué)家认为这可以用来解释，研究人员们所观测到(dào)的周期性信(xìn)号。当(dāng)然(rán)也可能(néng)有其他的情况，造成这种年度周期(qī)信号(hào)的(de)差异(yì)也可能是温度(dù)、湿度、土(tǔ)壤中的(de)水分、高山上的积(jī)雪，甚至连意大利(lì)游客的数(shù)量(liàng)也符(fú)合这个周期的(de)规律(lǜ)。

所(suǒ)以，科(kē)学家们又在南半球建(jiàn)立了一(yī)个几(jǐ)乎相(xiāng)同的实验室，这里的季节(jié)与之(zhī)前的实验室正(zhèng)好相反，而(ér)在这里，地球穿(chuān)过暗(àn)物质流的运动特征和第一个实验室是一(yī)样(yàng)的。

因(yīn)此，如果在这(zhè)里可以得到(dào)相同的信号(hào)，就可(kě)以成为暗物质所存(cún)在的非常有(yǒu)力的证据了。但是(shì)由于(yú)这个实验室刚刚(gāng)建(jiàn)成不久，所以(yǐ)截至目前(qián)还无法(fǎ)提供相应的数据支(zhī)持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射一(yī)台新的望远镜，这台太空望远镜叫(jiào)做“南希格雷斯罗(luó)曼”，它(tā)的主镜大小跟(gēn)哈勃(bó)望(wàng)远镜相同，但它(tā)的(de)宽视场仪(yí)器提供的视野是哈勃红(hóng)外仪器的(de)100倍(bèi)。南希格雷(léi)斯(sī)罗曼太空望(wàng)远镜其(qí)中(zhōng)一个关键的用(yòng)途(tú)就(jiù)是探索暗物质背后的(de)奥秘，对于探(tàn)测的(de)结果(guǒ)，我们只(zhǐ)能拭目(mù)以待了。费(fèi)米(mǐ)实(shí)验(yàn)室粒子天体物理中心的科学家丹(dān)琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果(guǒ)暗(àn)物质存在，它们极(jí)有(yǒu)可能拥(yōng)有另(lìng)一种神秘的效应，这种(zhǒng)暗物质效应，会支(zhī)持宇宙(zhòu)当中生命的诞生，或者说是生命进化的(de)一个重要因素。

如果这(zhè)一(yī)理论(lùn)得到(dào)进(jìn)一步的证实，那么遍布宇(yǔ)宙当中的暗(àn)物质会不会意味(wèi)着人类并不(bù)孤单呢？或许在(zài)宇宙(zhòu)当中(zhōng)某个(gè)角落的行星上，暗(àn)物质正在通过这样的效应创造生命。当(dāng)然，这(zhè)些推论(lùn)的(de)大(dà)前(qián)提(tí)是要(yào)先找到暗物(wù)质存在(zài)的实际(jì)证据。那(nà)么小伙(huǒ)伴们，你们觉得暗(àn)物质到底存不(bù)存(cún)在呢？喜欢(huān)请点赞，你(nǐ)的支持是(shì)我(wǒ)更新的动力！

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