宇宙是“人为制造”的(de)？为(wèi)何会存(cún)在(zài)科学无法解释(shì)的“暗(àn)物质”？暗物质又(yòu)究竟(jìng)是什么？人(rén)类为(wèi)了(le)寻(xún)找(zhǎo)暗(àn)物质存在的证据，科(kē)学家们在过去的几十年当中进行了(le)超过(guò)50次的长期实验，但是(shì)却没有发现(xiàn)任何的有效证据。除了一个地方，在(zài)1687年出版(bǎn)的(de)自然哲学数学(xué)原理一书(shū)中，埃萨克牛顿发表(biǎo)了万有引力定律，它(tā)揭(jiē)示了宇宙(zhòu)中天体运动的规律。往后的几百年来，当天文学家们发现(xiàn)某些天(tiān)体运行轨道出现异常，不符合万有引力定律的时候(hòu)，他(tā)们就会(huì)知道，周围一定有未知(zhī)的天(tiān)体(tǐ)通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶(yé)就(jiù)通过天王(wáng)星运行轨道的异(yì)常，推算并且发现了(le)海(hǎi)王星的存在(zài)。另外，哈雷彗星、冥王星的发现(xiàn)都(dōu)是应用万(wàn)有引力定(dìng)律所取得重大(dà)天(tiān)文成(chéng)就的(de)例(lì)子。但是这些发现都是在恒星系(xì)统的尺度当中(zhōng)，可当(dāng)我们(men)上(shàng)升(shēng)到(dào)星系或者是星团的尺度，事情就开始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士的物理学(xué)家弗里茨兹威基正在研究和测量(liàng)后发星系团的质(zhì)量。这(zhè)是一个(gè)由数(shù)千个星(xīng)系所组成的巨大星系团，这些星系被(bèi)引力束(shù)缚在(zài)一起。测量星(xīng)系团的质量一般会使用到两种方法，当两种方(fāng)法结果(guǒ)一致，就可以(yǐ)确定其(qí)质量的(de)范围。

第一(yī)种是获得(dé)其(qí)"光度(dù)学的质量(liàng)"，需要的数(shù)据是测量各个星系(xì)的(de)光度。

第二种是动力学质量(liàng)的(de)计算，是利(lì)用光(guāng)谱红(hóng)移(yí)测量星系团中的(de)各(gè)个星系相对于星(xīng)系团的运动(dòng)速度。当测量结果出(chū)来之(zhī)后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度学质(zhì)量”的(de)400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消(xiāo)失了，或者说这99%的质量并不(bù)以可见(jiàn)光的(de)形式(shì)所存在，我们无法看到。最诡(guǐ)异的是，在测量速度(dù)的过程(chéng)中，兹(zī)威基发(fā)现(xiàn)星系团中很多星系(xì)的速度比理论上要快得多，按(àn)照牛顿的运(yùn)动学定律，仅靠(kào)这(zhè)些可(kě)见星系的质量所(suǒ)产生的引(yǐn)力(lì)是无法将(jiāng)它们束缚在星系团内的，它们早(zǎo)就应该被抛出星系(xì)团之外(wài)了(le)，除非有一种神秘的力量在起作用(yòng)，这种力量来源(yuán)于某种隐(yǐn)形的物质。

据此，兹维基(jī)提出了这样(yàng)部分(fēn)不可见的暗质(zhì)，它不发散光、吸光、反射(shè)光，但是(shì)它们(men)却(què)占据着宇宙中绝大部分的质量(liàng)。只是当(dāng)时的人们对这(zhè)样的一(yī)种说(shuō)法(fǎ)不(bù)屑一顾。

直(zhí)到40年(nián)之后(hòu)，“暗物质”这个词(cí)才(cái)再一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福(fú)特(tè)在观测仙(xiān)女座星系(xì)中的恒星运(yùn)动。理论上来说，距离中心越远的恒星在其轨道(dào)上的运(yùn)行速(sù)度就(jiù)会越慢。但是他们观测的(de)结(jié)果(guǒ)却让人感(gǎn)到不可(kě)思议。

随着(zhe)与中心(xīn)距离的增加，恒星(xīng)的旋转(zhuǎn)速度几乎保持不变。可是根(gēn)据牛顿的万有引力定(dìng)律，在星系当中如果没有足够大的质量来吸(xī)引它们，这些外围的恒星早(zǎo)就被(bèi)甩到宇宙当(dāng)中了。基(jī)于(yú)这种现(xiàn)象，科(kē)学家们会使用(yòng)一种相对标准的方法来解释暗物质的存在(zài)，这种(zhǒng)方法就(jiù)是测量(liàng)星(xīng)系当中气体在X轴(zhóu)上距离星系中心的距(jù)离，以及在Y轴上(shàng)气体(tǐ)的旋转速度。如(rú)果出(chū)现异常(cháng)的结果，就认为是(shì)由暗(àn)物质的力(lì)量进入(rù)其(qí)中。

于是科学家们通(tōng)过射电(diàn)望远(yuǎn)镜测量了距离星系(xì)中心更(gèng)远距离的(de)氢(qīng)元(yuán)素，发(fā)现它们的(de)旋转(zhuǎn)速度并不符合牛顿(dùn)的力学定律。我(wǒ)们的太阳系也(yě)不例外(wài)，太阳系位(wèi)于银河系的第三悬臂之上，距(jù)离银河系中心2.6万光年，根据万有(yǒu)引力定律进行计(jì)算，太(tài)阳系的(de)运行速度应该是(shì)160千米(mǐ)/秒，但实际上，太阳(yáng)系正在以(yǐ)220千米/秒的(de)速度围绕(rào)银(yín)河(hé)系旋(xuán)转，这个实(shí)际速(sù)度(dù)远远大于理论速度，那(nà)么产(chǎn)生以(yǐ)上这种向心加速度的原因(yīn)很可能就是存在(zài)着一(yī)种我们看不到的(de)物质，是(shì)这些(xiē)暗物质的引力效应将星系聚集在了一起。

也是(shì)从(cóng)这时开(kāi)始(shǐ)，越来越多的研究人(rén)员(yuán)开(kāi)始相信(xìn)暗物质(zhì)的存(cún)在。科学家根据星系外恒星轨道的速度(dù)，估算在星系当中暗物质的质量占(zhàn)整(zhěng)个星系质量(liàng)的(de)85%。但是，暗物质并不是唯一可以(yǐ)解释这个现(xiàn)象的原(yuán)因(yīn)。在一项新(xīn)的研(yán)究当中，科学家们发现，几乎没(méi)有引力效应的遥远恒星(xīng)之(zhī)间，也会(huì)出(chū)现速度上的微小差异。另外(wài)，天(tiān)文(wén)学家还发现了(le)一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地(dì)球(qiú)大约2.5亿光年，大小和银河系不(bù)多(duō)，但是(shì)星系(xì)当(dāng)中存(cún)在的恒星数量却只有银河系的千(qiān)分之一。

所(suǒ)以在(zài)理论上，该星系(xì)必须(xū)存在暗物质，否(fǒu)则就会分崩离析。但是科学家们使用最先进的望远镜对其进行了40个(gè)小时的(de)详细测(cè)量之后，发(fā)现(xiàn)星系中的(de)恒星运动是可以用正常的物(wù)质和力学(xué)定律来解(jiě)释的。那么(me)又有人提出，也许该(gāi)星系的(de)暗物质(zhì)，已经(jīng)被附近的另一个(gè)大星系(xì)剥离了(le)。奇怪的是，它的附(fù)近没有任何(hé)星系存在。造成这些(xiē)现象的除(chú)了(le)暗物质的假说之(zhī)外，另一种可能就是人(rén)类对引力的理解还不够全面，引力很可能在不同尺(chǐ)度空间中的(de)工作方式是不(bù)同的，这意味着在行星系尺度中的天体会(huì)沿(yán)着它们的轨道，按照我们所理(lǐ)解(jiě)的方式运(yùn)动。但(dàn)是上升到(dào)星系(xì)和星团的尺度，引力之(zhī)间的相互作用则(zé)是(shì)不(bù)同的(de)方式。对于在星系团之间(jiān)的相互(hù)作用，科学(xué)家还引(yǐn)入了外(wài)部场效应的概(gài)念，指的(de)是在数百万(wàn)光年的规模上(shàng)，巨大的(de)质量(liàng)之间会产生(shēng)对(duì)彼(bǐ)此特殊的效(xiào)果，这个(gè)理论叫做MOND蒙(méng)德理论(lùn)。如果MOND蒙德(dé)理(lǐ)论(lùn)成立，这意味(wèi)着(zhe)我们需要对现(xiàn)在的物理定律进行(xíng)修正，这(zhè)些发现(xiàn)也(yě)让很多人认为暗物质假说理论就此(cǐ)终结。但是在宇(yǔ)宙当中还有关于暗物质存(cún)在(zài)的其他(tā)的理论证据，这些理论证据是(shì)蒙德理论所没(méi)法解释的“引力透镜”。

径向距(jù)离为37亿光年的子弹星系团，由两个碰(pèng)撞(zhuàng)的星系团所组成，类似这(zhè)样的星(xīng)团，它们(men)大(dà)部分的普(pǔ)通质量(liàng)都在(zài)星(xīng)系(xì)的气体当中。当星团以1000万公里(lǐ)/小时(shí)发生(shēng)碰撞的时候，星(xīng)际气体的相(xiāng)互作用就会导致温度的急剧升(shēng)高(gāo)，速度大幅降低。所(suǒ)以在理论上，在(zài)碰撞之后，子(zi)弹星系团大部分的质量(liàng)将位于所有(yǒu)这些气体所在的中(zhōng)间区域。那(nà)么(me)我们通(tōng)过什么来验证(zhèng)它(tā)的质量区域到底是不是(shì)集(jí)中在中间呢(ne)？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传(chuán)回了宇宙当(dāng)中第一张(zhāng)全(quán)彩的高清照片，在照片中(zhōng)我们可以明显地看到很(hěn)多星系似乎被(bèi)拉伸产生了巨大(dà)的形(xíng)变。其(qí)实(shí)这些星系本身并(bìng)不是真(zhēn)的被扭曲(qū)了，也(yě)不是韦伯望远(yuǎn)镜出了什么问题，而是这样(yàng)极遥远的天体和(hé)我们地球上的观测者之间。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这个超大质量的东(dōng)西的引力(lì)，会使(shǐ)身后更遥远星系的光都(dōu)发生了扭曲。这个现(xiàn)象就(jiù)是引力透镜效应。这个巨大的天体可能是超大质(zhì)量的黑洞(dòng)或(huò)者是暗(àn)物质。

所(suǒ)以当人(rén)们(men)对子弹星系团观测的时候，发现它的大质量(liàng)区域并不是在中(zhōng)间，而是在两侧(cè)。所以(yǐ)最好的解释(shì)方(fāng)法就是当星团发生全(quán)部的(de)碰(pèng)撞时，可被观(guān)测到的质量气体被卡在了中间，暗物(wù)质则(zé)直(zhí)接通过了这个区域，并在(zài)两边形成了引力透镜。对子弹星系团的引力透镜(jìng)研究也被认为是暗物质存在的(de)迄今为止最好的(de)理论证据。

除此(cǐ)之外，还(hái)有(yǒu)来自宇宙当中最古老的(de)光。从宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年之后(hòu)，可见光(guāng)终于可以畅通无阻地穿越在宇宙当中了(le)。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背(bèi)景(jǐng)上留下了各相(xiāng)同(tóng)性的微乐字的繁体是几画啊，乐字的繁体是几画字波辐射(shè)。其(qí)中红色(sè)的部分表示温(wēn)度(dù)较高的(de)区(qū)域(yù)，蓝色则表示相对较冷的(de)区域，但(dàn)实际上它(tā)们之间(jiān)的(de)温差只有万分之(zhī)一。

科学家们通(tōng)过对前景背景分离(lí)后的(de)二(èr)值图像(xiàng)进行连通域(yù)提取和标记之后发现，如果宇宙(zhòu)当中没(méi)有暗(àn)物质，图形看起来(lái)不应该是这(zhè)样的，而随着暗物质的增加(jiā)，一些峰值的幅度会减小，才(cái)变得看起来(lái)“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙微波背景辐(fú)射(shè)的(de)测量值(zhí)，我们需(xū)要(yào)的暗(àn)物质大约(yuē)是(shì)普通物质的(de)5倍。这(zhè)个数字与解(jiě)释星系(xì)当(dāng)中恒星运动(dòng)所需要的(de)暗物质比例是一(yī)致的。这(zhè)就意味着。

用了一个简单的理(lǐ)论框(kuāng)架，就很(hěn)好地解释(shì)了很多不同的观(guān)测结果。而暗物质的(de)本(běn)质就是(shì)宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)存在着某种类(lèi)型的粒子，它们不(bù)参(cān)与任何(hé)其(qí)他的电(diàn)磁(cí)作用，只通过(guò)引力来相互(hù)作用(yòng)。所以(yǐ)如果能(néng)够找(zhǎo)到这种粒子(zi)的存在(zài)，就(jiù)相当(dāng)于找到(dào)了(le)暗物质存(cún)在的实际(jì)证据。这种(zhǒng)粒子到底是什么？科学家们已(yǐ)经提出(chū)了数十种(zhǒng)的假想目标，而要寻找这些不(bù)同的目(mù)标粒子所(suǒ)需要的(de)实验方式也不相同。在过去的几(jǐ)十年当(dāng)中(zhōng)，人类为(wèi)了寻找这(zhè)些(xiē)看不(bù)见、摸不到，几乎不会与(yǔ)常(cháng)规(guī)物质相互作用的“暗(àn)物质”，科学家们已经进行(xíng)了超过50次(cì)的实验，却没有(yǒu)任(rèn)何实质(zhì)性的发现，除(chú)了(le)一个(gè)地方，意(yì)大利的格兰萨(sà)索山，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米(mǐ)处的地(dì)下矿井当(dāng)中，藏着地球上最大的地学(xué)实验(yàn)室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼(lóu)高(gāo)的探测器，一直致力于寻找暗物(wù)质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的科学家声称观(guān)测到了某种(zhǒng)信号。经过了20多年的(de)数据收集(jí)，人们发现了一个有趣的事情。探测率(lǜ)会在每(měi)年(nián)的6月份(fèn)达到(dào)峰值(zhí)，然后(hòu)在11月(yuè)降(jiàng)到最低，而(ér)且在(zài)20年当中(zhōng)每(měi)年都是一(yī)样。一些科学(xué)家认(rèn)为这可能是(shì)人类发现暗物质(zhì)的第一个直接证据。

但是(shì)为什么暗物质(zhì)会产(chǎn)生周期性的(de)年度信号呢？刚才我(wǒ)们讲了太(tài)阳系正(zhèng)在以(yǐ)220公里/秒(miǎo)的速度围绕(rào)着(zhe)银(yín)河系进行移动，那么如果暗物质(zhì)存在宇宙当中，这意味着我们(men)也在(zài)以这样(yàng)的速度(dù)在穿越着暗物质(zhì)流，这个过程中会(huì)产(chǎn)生(shēng)相(xiāng)应的振荡(dàng)，同时地球又以30公里/秒(miǎo)的速度围绕太(tài)阳(yáng)进(jìn)行旋转。所以有半年的时间，地球围绕(rào)太阳的(de)方(fāng)向(xiàng)与太阳环绕银(yín)河系的方向是一(yī)致的，而另外半年(nián)则与之相(xiāng)反(fǎn)。

而在6月份的(de)时候，地球与太阳的方向正好达到完全(quán)一致，这是理论上地(dì)球穿越(yuè)暗物质流(liú)最快的(de)时段。而在11月(yuè)份(fèn)，又恰好达(dá)到了最慢值。尽(jǐn)管在(zài)实际的情况中(zhōng)，太阳系相(xiāng)对银河系的平面(miàn)呈现了60度的(de)倾斜，但是(shì)这并不影响这个理论的有(yǒu)效性(xìng)。

因此(cǐ)科学家认为这可以用来解(jiě)释，研究人员们所观测到的周(zhōu)期性(xìng)信号。当然也可能有其他(tā)的情况，造成(chéng)这种年度周期信号(hào)的差异也(yě)可能是温度、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高山上(shàng)的积雪，甚至连意大利游客的(de)数量也符合这(zhè)个周(zhōu)期的规律。

所以，科学(xué)家们(men)又在南半球建立了(le)一(yī)个几乎相同的实验室，这(zhè)里的季节与之前的(de)实验室正好相(xiāng)反，而在这里，地(dì)球穿过暗(àn)物质流的运(yùn)动特征(zhēng)和第一个实验室是一样的。

因此，如果在这里可以得到(dào)相同的信号，就可(kě)以乐字的繁体是几画啊，乐字的繁体是几画字成为暗物(wù)质所存在的非常有力的证据(jù)了(le)。但是由(yóu)于这个实验室(shì)刚刚建成不久，所以截至目前还(hái)无法(fǎ)提供(gōng)相应的(de)数(shù)据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会(huì)发射一台新的(de)望远镜(jìng)，这台(tái)太空(kōng)望远镜叫做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜(jìng)相同，但它的宽视场仪器提(tí)供的视野是哈(hā)勃红(hóng)外仪器的100倍。南(nán)希格雷(léi)斯罗曼太空望远镜(jìng)其中一个关(guān)键(jiàn)的用途就是探索暗物(wù)质背(bèi)后(hòu)的奥(ào)秘(mì)，对于探测的结果，我们只能(néng)拭目(mù)以(yǐ)待了。费米实(shí)验(yàn)室粒子天(tiān)体(tǐ)物理中心的科学家丹琥珀(pò)和贾森斯特芬(fēn)研究发现(xiàn)，如果(guǒ)暗物(wù)质存在，它们极有可能(néng)拥有另一种神秘的效应，这种暗物(wù)质(zhì)效应(yīng)，会支(zhī)持(chí)宇宙当(dāng)中生(shēng)命的诞生(shēng)，或者说是生(shēng)命(mìng)进化(huà)的(de)一个重要因素。

如果这一理论得到(dào)进一步的证实(shí)，那么遍布(bù)宇宙当中的暗(àn)物质会不会(huì)意味(wèi)着人类并(bìng)不(bù)孤单(dān)呢？或许(xǔ)在宇(yǔ)宙当中某个角落的行星上，暗物质(zhì)正(zhèng)在通过这样的效应创造生(shēng)命。当然，这些推论的(de)大(dà)前提是要先找到暗物质存在的实际证据。那么小伙伴(bàn)们，你们觉得(dé)暗物(wù)质(zhì)到底(dǐ)存不(bù)存(cún)在呢？喜欢请点赞，你的(de)支持是(shì)我(wǒ)更新(xīn)的(de)动(dòng)力！

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