宇宙(zhòu)是“人(rén)为制造”的(de)？为(wèi)何会存(cún)在科学无(wú)法解(jiě)释(shì)的“暗(àn)物(wù)质”？暗物质(zhì)又究(jiū)竟是什么？人类为了寻找暗物质存在的证据(jù)，科学家(jiā)们(men)在(zài)过去的几(jǐ)十年(nián)当(dāng)中进行了超过50次的长期实验(yàn)，但是却没有发(fā)现任何的有效证据。除(chú)了一个地方(fāng)，在1687年出(chū)版(bǎn)的自然哲学数学原理一书中，埃萨(sà)克牛顿(dùn)发(fā)表了万有引力定律(lǜ)，它揭示(shì)了宇宙(zhòu)中天体运(yùn)动的规律。往后的几百年(nián)来，当天文学家(jiā)们发现某些天体运行轨道出现异(yì)常，不(bù)符合(hé)万有(yǒu)引力定律的时候，他(tā)们就(jiù)会知(zhī)道，周围一定(dìng)有未知的天体通过(guò)引(yǐn)力在摄动它的轨道。比如在(zài)1846年(nián)，奥本勒维耶就通过(guò)天王星运行轨(guǐ)道的异常，推算并(bìng)且发现(xiàn)了海王星(xīng)的存在。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发现都(dōu)是应(yīng)用万有引力定(dìng)律(lǜ)所取得重大天文成就(jiù)的例子。但是这(zhè)些发现都是在恒(héng)星系统的尺度(dù)当中，可当我们(men)上升到星系或(huò)者(zhě)是(shì)星团的尺度，事(shì)情就开始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理(lǐ)学家弗(fú)里茨兹(zī)威基正在(zài)研究和测量后发星系团的质量。这(zhè)是一个(gè)由数千个(gè)星系所组成(chéng)的巨大星系团，这些(xiē)星(xīng)系被引(yǐn)力束缚在一(yī)起。测(cè)量星系(xì)团的(de)质量一(yī)般会使用到两种(zhǒng)方(fāng)法，当两种方法结(jié)果一致，就可以确定其质量的(de)范围。

第(dì)一种是(shì)获得其"光度(dù)学(xué)的质量"，需要(yào)的数据是测量各个星系的光度。

第二种是动(dòng)力学质量的计算，是利用(yòng)光谱(pǔ)红移测量星系团(tuán)中的各个星(xīng)系相对于星(xīng)系团的运动速度(dù)。当测量结果(guǒ)出来之(zhī)后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度(dù)学质(zhì)量”的400倍。这意味着，后(hòu)发座星系团有99%的质量消失(shī)了，或者说这99%的质量(liàng)并不(bù)以可见光的形(xíng)式所存在(zài)，我们无法看到。最诡异的是，在测(cè)量速度的过程中，兹威(wēi)基发现星系(xì)团中很(hěn)多星系的速度比理论上要快(kuài)得(dé)多，按照牛顿的运动学(xué)定(dìng)律(lǜ)，仅(jǐn)靠(kào)这些(xiē)可见星(xīng)系的质(zhì)量(liàng)所产生(shēng)的引力是(shì)无法将它们束(shù)缚在星系团内的，它们早就应该被抛出星(xīng)系团之外了，除(chú)非有一种神(shén)秘的力量(liàng)在起作用，这种力量来(lái)源于某种隐形的(de)物质(zhì)。

据(jù)此(cǐ)，兹(zī)维(wéi)基提出了这样(yàng)部分不可见的暗质，它不发散(sàn)光、吸光、反射光(guāng)，但是它(tā)们却(què)占(zhàn)据着宇宙中(zhōng)绝大部(bù)分的质量(liàng)。只是当时的人们对这样的一种说法(fǎ)不(bù)屑(xiè)一顾。

直到40年(nián)之后，“暗物(wù)质”这个词才再(zài)一次(cì)出(chū)现(xiàn)。天文学家维拉鲁宾和肯特(tè)福特在观测仙女(nǚ)座星系中的恒星(xīng)运动。理(lǐ)论(lùn)上来(lái)说，距离中心越远的恒(héng)星在(zài)其轨道上的运行速度(dù)就(jiù)会越慢(màn)。但是他(tā)们观测(cè)的结果却让人感到不(bù)可思议(yì)。

随着与中心距离的增加，恒星的旋(xuán)转(zhuǎn)速度几(jǐ)乎保持不(bù)变。可是(shì)根(gēn)据(jù)牛顿(dùn)的万有(yǒu)引力定律，在(zài)星系(xì)当中如果(guǒ)没有(yǒu)足(zú)够大(dà)的质量来吸引它们，这些外(wài)围(wéi)的恒(héng)星早(zǎo)就被甩到(dào)宇宙当(dāng)中了(le)。基于这种现(xiàn)象，科学家们会(huì)使用一种相对标准的方法(fǎ)来(lái)解释暗物质的(de)存在，这种方法就是(shì)测(cè)量星系(xì)当中气体在X轴上距离星系(xì)中心的距离，以(yǐ)及在Y轴上气体(tǐ)的旋转速度。如果出现异(yì)常的(de)结(jié)果，就认为(wèi)是由暗物质(zhì)的力量进入其(qí)中。

于是科学家们通(tōng)过射(shè)电望远(yuǎn)镜测量了距(jù)离(lí)星(xīng)系中心更远距离的(de)氢元素，发(fā)现它们的(de)旋转速度(dù)并(bìng)不符合牛顿的力学定律。我(wǒ)们的太阳系(xì)也(yě)不(bù)例外(wài)，太阳系位(wèi)于银河系(xì)的第三悬臂之上，距离银(yín)河系中心2.6万光年，根据万有引力(lì)定律(lǜ)进行计算，太阳(yáng)系的运行速度应该是(shì)160千米/秒，但(dàn)实际上，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒的速度(dù)围绕(rào)银河系(xì)旋转，这个实际速(sù)度远远大于(yú)理论速(sù)度，那么产生以上这种向心加(jiā)速(sù)度的原(yuán)因很可能就是存在着(zhe)一种我(wǒ)们看不到的物(wù)质，是这些(xiē)暗物质的引力效应将星系(xì)聚集在了一(yī)起。

也是从这时(shí)开始，越(yuè)来越(yuè)多的研(yán)究人员开(kāi)始相信暗物(wù)质(zhì)的存在。科学家(jiā)根据星系外恒星(xīng)轨(guǐ)道的速(sù)度(dù)，估(gū)算在星系当(dāng)中暗物质的质量(liàng)占(zhàn顺产后宫缩第几天最疼，顺产后宫缩疼的厉害怎么缓解)整个星(xīng)系质量的85%。但是，暗物质(zhì)并不(bù)是唯一可以解释这(zhè)个现象(xiàng)的(de)原因。在一(yī)项(xiàng)新的研究(jiū)当(dāng)中，科学家(jiā)们(men)发现(xiàn)，几乎没(méi)有引力效应的遥远恒星(xīng)之间，也会出(chū)现速度上的微小差异。另外，天文(wén)学家还发(fā)现(xiàn)了一个反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离地球(qiú)大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星系当(dāng)中(zhōng)存(cún)在的(de)恒星数量却只有银河系的千分之一。

所以在理论上，该星(xīng)系必须(xū)存在(zài)暗物质，否则(zé)就会(huì)分崩离析。但是科学(xué)家们(men)使(shǐ)用最先进(jìn)的望远镜对(duì)其进行了(le)40个小时的详细测量之后，发现星系中的恒(héng)星运动是可以用正(zhèng)常的物质和力(lì)学定律来解释的(de)。那么又有(yǒu)人提出(chū)，也许该星系的暗物(wù)质，已经被附(fù)近的另一个大星系剥离了(le)。奇怪的(de)是(shì)，它的附近没有任(rèn)何星系存在。造成这些现象(xiàng)的除了暗(àn)物质的(de)假说(shuō)之(zhī)外(wài)，另(lìng)一种(zhǒng)可(kě)能就是人类对引力(lì)的理解还不够全面，引(yǐn)力很可能在不同(tóng)尺度空间中的工作方式是(shì)不同的(de)，这意味着在行星系尺度中的(de)天体会沿(yán)着它们的轨道，按照(zhào)我们所理解的方式运(yùn)动。但是(shì)上升到星(xīng)系和星团(tuán)的尺度，引力之间的相互作用则是不同(tóng)的方式。对于在星(xīng)系团(tuán)之间的相(xiāng)互作用，科学家(jiā)还引入了外(wài)部场效应的概念(niàn)，指的是(shì)在数百(bǎi)万光年(nián)的规模(mó)上，巨大的质量之间(jiān)会产生对彼此(cǐ)特殊的(de)效(xiào)果，这个理论(lùn)叫(jiào)做MOND蒙德(dé)理论(lùn)。如果(guǒ)MOND蒙德理论成立(lì)，这(zhè)意味着(zhe)我们需(xū)要对现在的物理定律进行修正，这(zhè)些发现也(yě)让很多人认为暗物(wù)质假(jiǎ)说理论(lùn)就此终结。但是在宇宙当(dāng)中(zhōng)还有关于暗物质存在的其(qí)他的理论证据，这些理论(lùn)证据(jù)是蒙德(dé)理论所没(méi)法解释的(de)“引力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年的子弹(dàn)星系团(tuán)，由(yóu)两个碰撞的星系团(tuán)所组成，类似这样的(de)星团，它们大部(bù)分的普(pǔ)通质(zhì)量都在星系(xì)的气(qì)体(tǐ)当(dāng)中。当星团以1000万公里(lǐ)/小时发生(shēng)碰撞的时候，星际(jì)气体的相互作用就会导致温度的急剧升高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰撞(zhuàng)之(zhī)后，子弹星系团大部分的质量将(jiāng)位(wèi)于所(suǒ)有(yǒu)这(zhè)些气体(tǐ)所(suǒ)在(zài)的中间区(qū)域(yù)。那(nà)么我们(men)通过什(shén)么来验证它的质(zhì)量区(qū)域到(dào)底是不是集中(zhōng)在中间呢？前(qián)不久，詹姆斯(sī)韦伯太空望远镜传回了(le)宇宙当中第一张全彩的(de)高清照片，在照片中我们可以明显地看到(dào)很多星系似乎被(bèi)拉伸产(chǎn)生了巨大的形变。其实这些星系本身并不是(shì)真的(de)被扭曲(qū)了，也不是韦伯望远镜出了什么问题(tí)，而是这样极遥远的天体和我们地(dì)球上(shàng)的观测者之间(jiān)。被一(yī)个质量超级巨大的天体遮挡(dǎng)，这个超(chāo)大质(zhì)量的东西的引力(lì)，会使身(shēn)后更遥远星系的光(guāng)都发(fā)生了(le)扭曲。这个(gè)现(xiàn)象就是引力透镜效(xiào)应(yīng)。这个巨大的天(tiān)体可能(néng)是(shì)超(chāo)大质量(liàng)的黑洞(dòng)或者(zhě)是暗物质。

所以(yǐ)当人们对子弹星系团观测的(de)时候，发现它的大(dà)质量区(qū)域并不是在中间，而是(shì)在两侧。所以最好的解释(shì)方法(fǎ)就(jiù)是当星(xīng)团发生全部的(de)碰(pèng)撞时，可被观测(cè)到(dào)的质量气体被卡在了中(zhōng)间，暗物质则直接通过(guò)了这个区域，并在两边形成(chéng)了引(yǐn)力透镜(jìng)。对(duì)子弹星系团的引力(lì)透镜研(yán)究也被认为是暗物质存(cún)在的(de)迄(qì)今为止最(zuì)好的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当(dāng)中(zhōng)最(zuì)古老(lǎo)的光。从宇宙大爆炸(zhà)开(kāi)始，38万年之后，可见光终于可以畅通无(wú)阻(zǔ)地穿越(yuè)在宇宙(zhòu)当中了。经过了130多亿(yì)年之(zhī)后，这些光在宇宙空间背(bèi)景上留(liú)下了(le)各(gè)相(xiāng)同性(xìng)的微波辐射。其中红色(sè)的部分表示温度较高(gāo)的区域(yù)，蓝色则(zé)表示相对较(jiào)冷的(de)区(qū)域，但实际上它们(men)之间的温差只有万分(fēn)之一。

科学(xué)家们通过对前景(jǐng)背景分离后的二值图像(xiàng)进行连通(tōng)域提(tí)取和标记(jì)之(zhī)后发现，如果宇宙当(dāng)中(zhōng)没有暗物质(zhì)，图形(xíng)看起来(lái)不(bù)应该是(shì)这样的，而随(suí)着暗物(wù)质(zhì)的(de)增(zēng)加，一些峰值的幅度会减小，才变得(dé)看起来“和(hé)谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微波背(bèi)景辐射的测量值，我们需(xū)要的(de)暗物质大约是普通物质的5倍。这个数字与解释(shì)星系当中(zhōng)恒星运动(dòng)所需要(yào)的暗物质(zhì)比例是一致的。这就(jiù)意味着。

用了(le)一个简单(dān)的理论(lùn)框架(jià)，就很好地解(jiě)释了很多不同的(de)观测(cè)结果(guǒ)。而暗物质的本质就是宇宙当中存在(zài)着某(mǒu)种类(lèi)型(xíng)的粒子，它(tā)们(men)不参与任何其他的(de)电磁(cí)作用，只通过引力来相互作用。所(suǒ)以如果能够(gòu)找到这种粒(lì)子(zi)的存在，就相当于找到了暗物(wù)质存在的实际证据。这种粒子到(dào)底是什么(me)？科学(xué)家们(men)已经提出了数十(shí)种的假(jiǎ)想目标(biāo)，而(ér)要寻找这些不同的(de)目标粒子所需(xū)要的(de)实验方式(shì)也不(bù)相同。在过(guò)去的几十年(nián)当中，人类为了(le)寻(xún)找这些看不见、摸不到，几乎(hū)不会与常规物(wù)质相互作用的“暗物质”，科学(xué)家们已经进行(xíng)了超过(guò)50次(cì)的实验，却没(méi)有任何实质性的发(fā)现，除了(le)一个地方，意(yì)大利的格兰(lán)萨索山，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米处(chù)的(de)地下矿井当中(zhōng)，藏(cáng)着地球上最(zuì)大的地学(xué)实验室，这(zhè)个(gè)实验(yàn)室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直致力于(yú)寻找(zhǎo)暗(àn)物(wù)质粒(lì)子的周(zhōu)期性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这(zhè)里的科学(xué)家(jiā)声称观测(cè)到了某种信号(hào)。经过(guò)了20多(duō)年的(de)数(shù)据收集，人(rén)们(men)发现了一个有趣的事情。探测率会(huì)在每年的6月份(fèn)达到峰(fēng)值(zhí)，然后在11月(yuè)降到(dào)最(zuì)低，而且在20年当中(zhōng)每年都是一样。一些科学家认(rèn)为这可能(néng)是人类发现(xiàn)暗物(wù)质的第一(yī)个直接证据。

但(dàn)是为(wèi)什(shén)么(me)暗物(wù)质会(huì)产生周期性的年度信号呢？刚才(cái)我(wǒ)们讲了太阳(yáng)系正在以220公里(lǐ)/秒(miǎo)的速度围绕着银(yín)河(hé)系进行移动，那么如果暗物质存在宇宙(zhòu)当中(zhōng)，这(zhè)意味着我(wǒ)们也在以这(zhè)样(yàng)的(de)速度在(zài)穿越着暗(àn)物(wù)质流，这个过程中会产生相应的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度(dù)围绕太阳进行旋转。所以(yǐ)有半年的时间(jiān)，地(dì)球围(wéi)绕(rào)太阳(yáng)的方向(xiàng)与太(tài)阳环绕银河系的方(fāng)向是一致的，而另外(wài)半年则与之相反。

而在6月份的时候，地球与(yǔ)太阳的方向正(zhèng)好达到完全一致，这是理论上地球穿(chuān)越暗物(wù)质流(liú)最(zuì)快的时段。而在11月份，又恰好达到了(le)最慢值。尽管在实际的情况中，太阳系相(xiāng)对银河系的平面呈(chéng)现了60度的倾斜，但是这并不影响这个理论的有效(xiào)性。

因此科学家认(rèn)为这(zhè)可以用来(lái)解释，研究人(rén)员们所观测到(dào)的(de)周(zhōu)期性信号。当(dāng)然(rán)也可(kě)能有其他的情况，造成这种年(nián)度(dù)周(zhōu)期信号(hào)的差(chà)异(yì)也可能(néng)是温度、湿度、土壤中的水分、高(gāo)山上的积(jī)雪，甚至连意(yì)大(dà)利游客(kè)的数量也(yě)符合这(zhè)个周期的(de)规律。

所以(yǐ)，科学家们又在南半球建立了一个几乎(hū)相同的实验室，这里的季节与之前的实验室正好相(xiāng)反，而在这里，地球穿(chuān)过暗物质流的(de)运(yùn)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(dé)到相同的信号，就可(kě)以(yǐ)成为暗物质所存在的(de)非(fēi)常有力的证(zhèng)据了。但是由于这个实验室刚(gāng)刚建成不(bù)久(jiǔ)，所(suǒ)以截至目前还(hái)无法提供相应(yīng)的数据支持。另(lìng)外，在(zài)2025年，NASA将会发射一台(tái)新的望远镜，这(zhè)台太空望远(yuǎn)镜叫做(zuò)“南希格雷斯罗曼(màn)”，它的(de)主镜(jìng)大小跟哈勃望远镜相同，但它(tā)的宽视(shì)场仪器提供的视野是哈(hā)勃红外(wài)仪器的(de)100倍(bèi)。南(nán)希格雷斯罗曼太空望远镜其中一(yī)个关(guān)键的用途(tú)就是探(tàn)索暗物质背后的奥秘(mì)，对于探(tàn)测的(de)结果，我们只能拭目以待了。费米实验室粒(lì)子天(tiān)体物理中心(xīn)的科学(xué)家丹琥珀和贾森斯特(tè)芬(fēn)研究(jiū)发现，如(rú)果暗物(wù)质(zhì)存(cún)在，它们极有可能拥有另一种神秘(mì)的(de)效应(yīng)，这种(zhǒng)暗物(wù)质(zhì)效应(yīng)，会支持宇宙当中(zhōng)生命的诞生，或者说是生命进化的(de)一个(gè)重要因素(sù)。

如果这一(yī)理论得到进一(yī)步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会(huì)不(bù)会意味着人类并不孤(gū)单呢？或许在宇(yǔ)宙(zhòu)当中某个角落的行星上，暗(àn)物质正在通(tōng)过这(zhè)样的效应创造生命。当然，这些推论的大前提是要先找到暗物质存在的实际证据。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉(jué)得(dé)暗(àn)物质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢(huān)请点(diǎn)赞，你的支持是我更新的动力！

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