宇宙是(shì)“人为制造(zào)”的？为何会存在科学无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找暗物质存在的(de)证(zhèng)据，科学(xué)家们(men)在过去的几(jǐ)十年当中进(jìn)行了超过50次(cì)的(de)长期实验，但是却没有发(fā)现任(rèn)何的有效(xiào)证据。除了(le)一个地方，在1687年出版的自然哲学数学原理一书中(zhōng)，埃萨(sà)克牛顿(dùn)发表了万(wàn)有引力定律，它揭示(shì)了宇宙中(zhōng)天体运(yùn)动的规律。往后的几百年(nián)来，当天文学家(jiā)们发(fā)现某些天(tiān)体运行轨道出现异常，不符合万有引力定律的(de)时候(hòu)，他们就会(huì)知道(dào)，周(zhōu)围一(yī)定有未知的天体通过(guò)引力在(zài)摄(shè)动它的轨道。比如(rú)在1846年，奥本(běn)勒维耶就(jiù)通过天王(wáng)星运(yùn)行轨道的异常，推算并且(qiě)发现了海王(wáng)星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发(fā)现都是应(yīng)用万有引力定律所取得重大天文成(chéng)就的例子。但是这些发现都是在恒星系统的尺度(dù)当(dāng)中，可当(dāng)我们上升到星系或者是星团的尺度，事情就开始变(biàn)得诡(guǐ)异(yì)了。

1933年，瑞士的物理学(xué)家(jiā)弗(fú)里茨兹威基正在研(yán)究和测量后发星系团的(de)质量(liàng)。这是一个由(yóu)数千个星系所(suǒ)组成的巨大星系团，这(zhè)些星系被(bèi)引力(lì)束缚在一(yī)起。测量星系团(tuán)的(de)质量一般会使用到两种方法，当两种(zhǒng)方法结果一致，就(jiù)可以确定(dìng)其质(zhì)量的范围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需要(yào)的(de)数(shù)据是(shì)测量各个星系(xì)的光度。

第(dì)二种(zhǒng)是动力学质(zhì)量的计(jì)算，是(shì)利(lì)用光谱红(hóng)移(yí)测量星系团中的各个星系相对于星系团的运动速度。当测量结(jié)果出来之后，兹威基彻(chè)底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这(zhè)意味着，后发座星系团(tuán)有99%的质量消失(shī)了，或者说(shuō)这99%的质量(liàng)并不以可见(jiàn)光的形式(shì)所存在，我们无(wú)法看到。最诡异(yì)的是，在测(cè)量(liàng)速度的(de)过程中，兹(zī)威基发(fā)现星(xīng)系团中(zhōng)很(hěn)多星系的(de)速度比理(lǐ)论上要快(kuài)得(dé)多，按照牛顿(dùn)的运动(dòng)学定律，仅靠这些(xiē)可(kě)见星系(xì)的(de)质量所(suǒ)产生的引力是无法将它们(men)束缚在星系团内的，它们(men)早(zǎo)就(jiù)应该被抛(pāo)出星系团之外了，除非有一(yī)种(zhǒng)神秘的力量在起作(zuò)用(yòng)，这种力(lì)量(liàng)来源于某种隐(yǐn)形的物质。

据(jù)此，兹维基提出了这(zhè)样部分不可见的(de)暗质(zhì)，它不(bù)发(fā)散光、吸光(guāng)、反(fǎn)射光，但(dàn)是(shì)它(tā)们却占据(jù)着宇宙中绝大部(bù)分的质量。只(zhǐ)是当时的人们对这样(yàng)的(de)一种说(shuō)法不(bù)屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个(gè)词(cí)才(cái)再一次出现。天文学家维(wéi)拉(lā)鲁(lǔ)宾和肯特福特在观(guān)测仙女座星系中的恒星运动(dòng)。理论上来说(shuō)，距(jù)离中心越(yuè)远的恒星(xīng)在(zài)其(qí)轨道上的运行速度就会越慢。但是他们(men)观测的(de)结果却让人感到不可思(sī)议。

随着与(yǔ)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(rú)果没有(yǒu)足够大的质量来吸引它们，这(zhè)些外围的恒星(xīng)早(zǎo)就被甩到宇宙(zhòu)当中了。基于这种现象，科学家们(men)会使用一种相(xiāng)对标准的方法来解释暗物质的(de)存在，这种(zhǒng)方法就是测量(liàng)星系当中气体(tǐ)在X轴上距(jù)离星系中心(xīn)的距离，以(yǐ)及(jí)在Y轴上(shàng)气体(tǐ)的旋转速(sù)度。如果出现(xiàn)异常的结(jié)果，就认为是由(yóu)暗物质的力量进(jìn)入其中。

于是科学家们(men)通过射电(diàn)望远(yuǎn)镜(jìng)测量了距离(lí)星系中心更远距(jù)离的氢元素，发现它们的旋转速度并不符合牛顿(dùn)的力(lì)学(xué)定律。我(wǒ)们的太阳系也不例外，太(tài)阳系位于银河系的(de)第三(sān)悬(xuán)臂(bì)之上(shàng)，距离银河系(xì)中心2.6万光年，根据万有引(yǐn)力定律进行计算，太阳系的(de)运(yùn)行速(sù)度应该是160千(qiān)米/秒，但实际上，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒的速(sù)度围绕银河系旋转，这个实(shí)际速度远远大于理论速(sù)度，那么产生以上这种向心加速度的(de)原因很可能就是(shì)存在着一(yī)种我们(men)看不到的物质，是这(zhè)些暗(àn)物质的引力(lì)效应(yīng)将星系聚集在了一(yī)起。

也(yě)是从这时(shí)开始，越来(lái)越多的研究人(rén)员开始相信暗物质的存在。科(kē)学家根据星系外恒(héng)星轨道的(de)速度(dù)，估算在星系当中暗(àn)物质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物(wù)质并(bìng)不是(shì)唯一可(kě)以解释这(zhè)个(gè)现象的原因。在一项新(xīn)水晶有灵性是不是迷信，水晶是辟邪还是招鬼的研究当(dāng)中，科学家们发现(xiàn)，几乎没有引力效应的(de)遥远恒星之间，也会出(chū)现速度上的(de)微小(xiǎo)差异。另外(wài)，天(tiān)文学(xué)家还(hái)发(fā)现了(le)一个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个(gè)星(xīng)系(xì)距离地(dì)球大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和(hé)银河系不多，但是星系(xì)当中存(cún)在的恒星数(shù)量却只有银河系的千分之一。

所以在(zài)理论上，该星系必须(xū)存在暗物质，否(fǒu)则就(jiù)会分崩离析。但是科(kē)学(xué)家们(men)使用最先进的望远镜对其进行了40个小时的(de)详细测(cè)量之后(hòu)，发现星系中的恒星运动(dòng)是可以用(yòng)正(zhèng)常(cháng)的物质和(hé)力学(xué)定律来解释的。那么又有人提出，也许该星系的暗物质，已经被附(fù)近的(de)另一个大(dà)星系剥离了。奇怪(guài)的是，它(tā)的(de)附(fù)近没有任何星系存(cún)在。造(zào)成这些现象(xiàng)的除了(le)暗物质的假说(shuō)之(zhī)外，另(lìng)一种可能就(jiù)是(shì)人(rén)类对引力的理解还不够(gòu)全面，引力(lì)很可能(néng)在不同尺度空间中(zhōng)的工作方式是不同的，这意味着在(zài)行星(xīng)系尺度中的天体会沿着它们(men)的(de)轨道，按照我们所(suǒ)理解的(de)方式运动(dòng)。但(dàn)是上升到星系和星团(tuán)的(de)尺度，引(yǐn)力之间的相互作用则是不同的方式。对于(yú)在星系团之间的相互作用，科学家还引入(rù)了(le)外部(bù)场效应的概(gài)念，指的是(shì)在数百万(wàn)光(guāng)年的规(guī)模上，巨(jù)大的质量(liàng)之间会产生对彼此(cǐ)特殊的(de)效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙德理(lǐ)论成立(lì)，这意味(wèi)着(zhe)我们需要对现在(zài)的(de)物理定(dìng)律(lǜ)进行修正，这些发现也让很多人(rén)认为暗(àn)物质假说理(lǐ)论就(jiù)此终结(jié)。但是在(zài)宇宙当中还(hái)有(yǒu)关于(yú)暗物质存(cún)在的其他的(de)理论证据，这些理论证据是蒙德理论所(suǒ)没法解释的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离为37亿光年的(de)子(zi)弹星(xīn水晶有灵性是不是迷信，水晶是辟邪还是招鬼g)系团，由两个碰撞的星系团(tuán)所(suǒ)组(zǔ)成，类似这(zhè)样的(de)星团，它们大部分的普通质量都在星系的气体当中。当(dāng)星(xīng)团以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰(pèng)撞的时候(hòu)，星际(jì)气体的相互作用(yòng)就(jiù)会导致温度的急剧升高(gāo)，速度大幅降低。所以在理论(lùn)上(shàng)，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团(tuán)大部分的质量将位于所有(yǒu)这些气体所水晶有灵性是不是迷信，水晶是辟邪还是招鬼在的中间区域。那么(me)我们(men)通过什么来验证它的(de)质量区(qū)域(yù)到底是不是集中(zhōng)在中(zhōng)间呢(ne)？前不久，詹(zhān)姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当(dāng)中第一张全彩的高清(qīng)照(zhào)片，在照片中我们可以明显地看到很多星(xīng)系似乎被拉伸产生了巨大的形(xíng)变。其实这些星系(xì)本(běn)身并不(bù)是真的被(bèi)扭曲(qū)了(le)，也不(bù)是韦伯望远镜出了什么(me)问题，而是这样极遥远的天体和我们(men)地球上的(de)观测者(zhě)之间。被一个质量超(chāo)级巨大(dà)的天体遮挡，这个超大质量的东西的引(yǐn)力，会(huì)使身后更(gèng)遥远星(xīng)系的光都(dōu)发生了扭曲。这个现象就是引(yǐn)力(lì)透镜效应。这个巨(jù)大的天体可能是(shì)超大(dà)质量的黑(hēi)洞或者是暗物质。

所(suǒ)以当人们(men)对子(zi)弹(dàn)星(xīng)系团(tuán)观测的时候(hòu)，发现(xiàn)它的大质量区域并不是在中间，而是在两(liǎng)侧。所以最好的解(jiě)释方法就是当(dāng)星团发(fā)生全部的碰撞时，可(kě)被观(guān)测到的质量气体(tǐ)被卡在了(le)中间，暗物质则(zé)直接通过了这个区域，并在两边形成了引力透镜。对子(zi)弹星系团(tuán)的(de)引(yǐn)力透镜研究(jiū)也被认为是暗物质(zhì)存(cún)在的迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当(dāng)中最古老的(de)光。从(cóng)宇宙大爆炸开(kāi)始，38万(wàn)年之(zhī)后，可(kě)见光终于可以畅通无(wú)阻地穿越在宇(yǔ)宙当中了。经过了130多亿年之后，这些(xiē)光在宇宙空间背景上留下了各相(xiāng)同性的微波辐(fú)射。其中(zhōng)红(hóng)色的部(bù)分(fēn)表示(shì)温(wēn)度(dù)较高的(de)区(qū)域，蓝色则表示相对较冷的区(qū)域，但实际上它们(men)之间的温差只有万(wàn)分(fēn)之一(yī)。

科学家(jiā)们通过对前景背景分离后(hòu)的二(èr)值图(tú)像进行连通域提(tí)取和标记之后(hòu)发(fā)现(xiàn)，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起来不应(yīng)该是这样(yàng)的，而(ér)随(suí)着暗物质的增加，一些峰(fēng)值的(de)幅度会减小，才变得(dé)看起来(lái)“和谐”。为了(le)匹配宇(yǔ)宙微波(bō)背景辐射的测量值(zhí)，我(wǒ)们需要(yào)的暗物质大约(yuē)是普(pǔ)通物质的(de)5倍。这个数(shù)字与解释星系(xì)当中恒星运动所(suǒ)需要的暗物质比(bǐ)例(lì)是一(yī)致(zhì)的。这就意(yì)味着。

用(yòng)了一个简(jiǎn)单的理论框架(jià)，就(jiù)很好(hǎo)地解释了很(hěn)多不同(tóng)的观测结果。而暗物质(zhì)的本质就是宇(yǔ)宙(zhòu)当中存在着某种类型的(de)粒子(zi)，它们不(bù)参与任(rèn)何其他的电磁作(zuò)用(yòng)，只(zhǐ)通过引力来相互作用。所以如(rú)果能够(gòu)找到这种粒(lì)子的存在，就相当于找到了暗物(wù)质(zhì)存在的实际证据。这种粒子到底是什么？科学家们已(yǐ)经提出了数(shù)十种(zhǒng)的假想(xiǎng)目标，而要寻(xún)找(zhǎo)这些不同的目标粒子(zi)所需要(yào)的(de)实(shí)验方式也不(bù)相同。在(zài)过去的几(jǐ)十年当中，人类为了寻找这些看不(bù)见、摸不到，几乎不会(huì)与常(cháng)规物质相互作用的“暗物质”，科(kē)学(xué)家们已(yǐ)经进行了超过50次的实验(yàn)，却没有任何(hé)实质性的(de)发现，除了(le)一个地方(fāng)，意大利的格兰萨索(suǒ)山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最大(dà)的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼高的探测器(qì)，一直致(zhì)力(lì)于(yú)寻找暗物质粒子的(de)周期性震荡(dàng)。

自(zì)1997年(nián)以来，这里(lǐ)的科学家声称(chēng)观测到了某种信(xìn)号。经(jīng)过(guò)了20多(duō)年的数据收集，人们发现了一个有趣(qù)的事(shì)情。探测(cè)率(lǜ)会在每年的6月份达到峰值，然后在11月降到(dào)最(zuì)低，而(ér)且在20年当中每(měi)年都(dōu)是一样(yàng)。一些科学家认(rèn)为(wèi)这可能是人类发现(xiàn)暗物质(zhì)的(de)第一个直接(jiē)证据。

但是为(wèi)什么暗(àn)物质会产生(shēng)周(zhōu)期(qī)性(xìng)的年(nián)度(dù)信号呢(ne)？刚才我们讲了太阳系(xì)正在以220公里/秒的(de)速度围绕着银河系进行移动，那么如(rú)果暗物质存在宇宙当中(zhōng)，这(zhè)意味(wèi)着(zhe)我们也在以这样的(de)速度在穿越着暗物(wù)质流，这个过程中会产(chǎn)生相应(yīng)的振荡，同时地球又以30公里/秒的速(sù)度围(wéi)绕太阳进行旋转。所以(yǐ)有半年的时间，地球(qiú)围绕(rào)太阳的(de)方向与太(tài)阳(yáng)环绕银河系的(de)方向是一(yī)致的(de)，而另外(wài)半年则与之(zhī)相反。

而(ér)在6月份的时候，地(dì)球与太阳的方向正(zhèng)好达(dá)到完全一致，这(zhè)是(shì)理论(lùn)上地(dì)球穿越暗物(wù)质流最快的时段。而在11月份，又恰好达(dá)到了(le)最慢(màn)值(zhí)。尽管在实际(jì)的(de)情况中，太阳(yáng)系相对银河(hé)系(xì)的平(píng)面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是这并不影(yǐng)响(xiǎng)这个理论的有效性。

因此科(kē)学家认(rèn)为这可以用来解释，研究人员(yuán)们所观测到(dào)的周期性信号。当然也可能有(yǒu)其他的(de)情(qíng)况，造(zào)成(chéng)这种年度周期(qī)信号的差异也可能是温度、湿(shī)度(dù)、土(tǔ)壤(rǎng)中的水(shuǐ)分、高山上的积雪，甚至连意大利游客的(de)数量(liàng)也符合(hé)这个周期的规律(lǜ)。

所以，科学家(jiā)们又在(zài)南(nán)半球建(jiàn)立了一个(gè)几(jǐ)乎相同的实验室，这(zhè)里的季节与之前(qián)的实验(yàn)室正好相反，而(ér)在这里，地球穿过(guò)暗物质流的运动(dòng)特(tè)征和(hé)第一个实(shí)验室(shì)是一样的。

因(yīn)此，如果在这里(lǐ)可以得到相同的信号，就可(kě)以成为(wèi)暗物(wù)质所存在(zài)的(de)非(fēi)常有力的证据(jù)了。但是(shì)由于这个实验(yàn)室刚刚建成不久，所(suǒ)以截至目前还无法提(tí)供相应的数据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台(tái)新的望远镜(jìng)，这台太空望远镜叫做“南希格雷(léi)斯罗(luó)曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈(hā)勃望远镜相同，但(dàn)它的宽视场仪器提供的(de)视(shì)野是哈(hā)勃红外仪器(qì)的100倍。南希格雷斯罗曼(màn)太空望远镜(jìng)其中一个(gè)关(guān)键的(de)用途就是(shì)探索暗(àn)物(wù)质背后的奥(ào)秘，对于探测的结果，我们(men)只(zhǐ)能拭目以待(dài)了(le)。费米实验室(shì)粒子(zi)天体物理中心(xīn)的科学(xué)家丹琥珀和贾森斯特芬研究(jiū)发现，如果暗物质存在，它们(men)极有可能拥(yōng)有另一种神秘(mì)的效(xiào)应，这种暗物质效应，会支持宇(yǔ)宙(zhòu)当中生命的诞生，或者说是(shì)生命进化的一个重(zhòng)要因素。

如果这一理论得到进(jìn)一步的证实，那么(me)遍布(bù)宇(yǔ)宙当中的暗物(wù)质会不会意(yì)味着人类并(bìng)不孤单呢(ne)？或许在宇宙当(dāng)中(zhōng)某个(gè)角落的行星上，暗物(wù)质(zhì)正在通(tōng)过(guò)这样(yàng)的效应(yīng)创造生(shēng)命。当然，这些(xiē)推论的大(dà)前提是(shì)要(yào)先找到(dào)暗物质存(cún)在的实际证(zhèng)据。那么小(xiǎo)伙伴们(men)，你们觉得暗物质到底存(cún)不存在呢(ne)？喜欢请点赞(zàn)，你的支持是我(wǒ)更新(xīn)的动(dòng)力！

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