宇宙是“人为制造”的？为(wèi)何会存在科学(xué)无法解释(shì)的“暗(àn)物质”？暗(àn)物(wù)质又究竟是(shì)什(shén)么(me)？人类(lèi)为(wèi)了寻找(zhǎo)暗物质存在的(de)证据，科(kē)学(xué)家(jiā)们在过去(qù)的(de)几(jǐ)十年(nián)当(dāng)中进行了(le)超(chāo)过50次的长期实验，但是却没有(yǒu)发现任何的有效(xiào)证据。除了一(yī)个地方，在1687年出版的自然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭示了宇(yǔ)宙中天(tiān)体运动(dòng)的(de)规(guī)律。往后的(de)几百年来，当天文学家们发(fā)现(xiàn)某些天体运行轨(guǐ)道出(chū)现异常，不符合万(wàn)有引(yǐn)力(lì)定律的时候，他们就会知道，周围(wéi)一(yī)定有未知的天(tiān)体通过引力在摄(shè)动它的轨道。比如(rú)在(zài)1846年，奥本勒维耶就通过(guò)天王星运(yùn)行(xíng)轨道的异常(cháng)，推算并且发现了(le)海王星的存在(zài)。另外，哈雷彗星、冥王星的(de)发现都是应用万有引(yǐn)力(lì)定律所取得重大天文成就的(de)例子。但(dàn)是这些发现(xiàn)都是在恒星(xīng)系统的尺(chǐ)度当中，可当我们(men)上升到(dào)星系或者(zhě)是星团的尺度，事(shì)情就开(kāi)始(shǐ)变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的(de)物理学家弗里(lǐ)茨兹威基正在(zài)研究(jiū)和测量(liàng)后发星(xīng)系团的质(zhì)量。这是一(yī)个由(yóu)数千个星系所组(zǔ)成(chéng)的巨大(dà)星系(xì)团(tuán)，这(zhè)些星(xīng)系(xì)被引力束缚在一起。测量(liàng)星系团(tuán)的质量一(yī)般会(huì)使用到两种(zhǒng)方(fāng)法，当(dāng)两(liǎng)种方法结果(guǒ)一致(zhì)，就可(kě)以确(què)定其(qí)质量的范围(wéi)。

第一种是获得其"光(guāng)度学(xué)的质(zhì)量"，需要的数据是测量各(gè)个(gè)星系的光度。

第二种是动力(lì)学质量的计(jì)算(suàn)，是利用光谱红移测量星(xīng)系团中(zhōng)的各个星系相对于(yú)星系团(tuán)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”竟然(rán)是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团(tuán)有(yǒu)99%的质(zhì)量消(xiāo)失了(le)，或者说这99%的质量并(bìng)不以可见光的形(xíng)式(shì)所(suǒ)存在，我(wǒ)们无法看到。最诡异的是，在(zài)测量速度的过(guò)程中，兹威(wēi)基发(fā)现(xiàn)星系团中很多(duō)星系(xì)的速度比(bǐ)理论上要快(kuài)得多，按照牛顿的运(yùn)动学定律，仅靠这(zhè)些(xiē)可见(jiàn)星系(xì)的质量所(suǒ)产(chǎn)生(shēng)的(de)引力是无法将它(tā)们束缚在星系团内的，它们早就应该(gāi)被抛出星系团之外(wài)了，除非有一种神秘的(de)力量在起作用，这(zhè)种(zhǒng)力量来源于某种隐形的(de)物质。

据(jù)此，兹维基提(tí)出了这样部分不可见的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是(shì)它们却占(zhàn)据着宇宙(zhòu)中绝(jué)大部分的质量(liàng)。只是当时的人们对这样(yàng)的一(yī)种说法不(bù)屑一(yī)顾。

直到40年(nián)之后，“暗物质”这个词才再一次(cì)出现。天文学家维拉(lā)鲁宾(bīn)和肯(kěn)特(tè)福特在观测仙女座星系中(zhōng)的恒星(xīng)运动。理论上来(lái)说(shuō)，距离中(zhōng)心越(yuè)远的恒(héng)星在其轨道(dào)上的运行速度就会越慢。但是他们观(guān)测的结(jié)果却让人(rén)感(gǎn)到不可思(sī)议(yì)。

随(suí)着与中心(xīn)距离的增加，恒星的旋转(zhuǎn)速度(dù)几乎(hū)保持不变。可是根据牛顿的万有引力定律，在星系当中如果没有(yǒu)足够(gòu)大(dà)的质量来吸引它们，这些外(wài)围的恒星早就(jiù)被甩到宇宙(zhòu)当中了。基于(yú)这种现(xiàn)象(xiàng)，科学家们会使用一(yī)种相对标准的(de)方法来(lái)解(jiě)释暗物质的(de)存在(zài)，这(zhè)种方法就是测量(liàng)星系当中气体在(zài)X轴(zhóu)上距离星系中心的距离(lí)，以及在Y轴上(shàng)气体的旋转(zhuǎn)速度(dù)。如果(guǒ)出现异常的结果，就认为是(shì)由暗物质的力量(liàng)进入(rù)其中。

于(yú)是科学家们通过射电望远镜(jìng)测(cè)量了距离星系中心更远距离的氢元素，发现它们的旋转速度并不符合牛顿(dùn)的(de)力学定律。我们的太阳(yáng)系(xì)也(yě)不例(lì)外，太阳系位于(yú)银河(hé)系的第三(sān)悬臂之上，距离(lí)银河系(xì)中心2.6万光(guāng)年(nián)，根(gēn)据万有引力定律(lǜ)进行计算，太阳系的运(yùn)行速度(dù)应该是160千米/秒(miǎo)，但(dàn)实际上(shàng)，太阳系正在以220千米/秒的(de)速度围绕银河(hé)系旋转，这(zhè)个实际速度远远大于理论速度(dù)，那么(me)产生以上这种向心加速度的原因很可(kě)能(néng)就(jiù)是存在(zài)着一种我们看不到的物质，是(shì)这些暗物质的引力(lì)效应将星系聚集在了一起。

也(yě)是从这时开始，越(yuè)来越多的研(yán)究人(rén)员开始相信暗物(wù)质的存在。科学家(jiā)根据星系外恒星轨(guǐ)道的速度，估算在(zài)星系当中暗物(wù)质(zhì)的质量占整个星系质(zhì)量的85%。但(dàn)是，暗(àn)物(wù)质并不(bù)是唯一可以(yǐ)解释这(zhè)个现(xiàn)象的原因。在一项新的研(yán)究当中，科学家们发现，几乎没有(yǒu)引力效(xiào)应的遥远(yuǎn)恒星(xīng)之间，也会(huì)出现速度上的微小差异。另(lìng)外，天文学家还发现了一个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个(gè)星系距离(lí)地球大约2.5亿光年，大小和银(yín)河系不多，但是星系当中存在的恒星数量却只有银(yín)河系的(de)千分(fēn)之一(yī)。

所以在理论(lùn)上，该(gāi)星系必须存在暗物(wù)质(zhì)，否则就会分(fēn)崩离析。但是科学家们使用最先进的望远(yuǎn)镜对其进行了40个小时的详细(xì)测(cè)量(liàng)之后，发现星系中的恒星运(yùn)动(dòng)是可(kě)以用正(zhèng)常的物质和力学(xué)定律(lǜ)来解(jiě)释的。那么(me)又有(yǒu)人提出(chū)，也许(xǔ)该(gāi)星系的暗物质(zhì)，已(yǐ)经被(bèi)附近的另一个大星系(xì)剥离(lí)了。奇怪的是，它的(de)附近没有任何星系存在。造成这些(xiē)现象(xiàng)的(de)除了暗(àn)物(wù)质的假说之外(wài)，另一(yī)种可能就是(shì)人类对引力的理(lǐ)解还不够全(quán)面，引力很可能在不同(tóng)尺度空间(jiān)中的工(gōng)作方式是(shì)不同的，这意味着在行星系尺度中的天体会(huì)沿着它们的轨道，按照(zhào)我们所(suǒ)理解的方式(shì)运动。但是上(shàng)升(shēng)到星系和星团(tuán)的尺(chǐ)度(dù)，引力之(zhī)间的(de)相互作用则是不同(tóng)的方式。对于在星系团之间的相互(hù)作用，科(kē)学家还引入了外部场效应的概念(niàn)，指的是在数百万光(guāng)年的规(guī)模上，巨大(dà)的质量之间(jiān)会产生对彼此特殊的效果，这(zhè)个理论(lùn)叫做(zuò)MOND蒙德理论(lùn)。如(rú)果MOND蒙德(dé)理论成立，这(zhè)意味着(zhe)我们需(xū)要对现在(zài)的物理定律进行修(xiū)正，这些发(fā)现也让很多人认为暗物质假说理论就此终结。但(dàn)是在(zài)宇宙当(dāng)中还(hái)有关(guān)于(yú)暗物(wù)质存在的其他的(de)理论证据，这些(xiē)理论证据是蒙(méng)德理论所没法(fǎ)解释的“引力透镜”。

径(jìng)向距离(lí)为37亿光年的子弹(dàn)星系团，由两个(gè)碰撞的(de)星系团所组成(chéng)，类似这样(yàng)的(de)星团，它们大部分的普通质量都(dōu)在星系的气体当中。当(dāng)星团以(yǐ)1000万公里(lǐ)/小时发生碰撞的时候，星际气体的相互作用就会导致温度的(de)急剧升高，速度大幅降低(dī)。所以(yǐ)在理论上，在碰撞之后，子(zi)弹星(xīng)系(xì)团大(dà)部(bù)分的质(zhì)量(liàng)将位(wèi)于所有这些(xiē)气体所在的中间区域。那么我们通(tōng)过什(shén)么来(lái)验证它的质(zhì)量区域到底是(shì)不是(shì)集中在中间呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜传回了(le)宇宙当中第一张全彩的高清照片，在照片中我们可(kě)以明显(xiǎn)地(dì)看到很多星系似乎被(bèi)拉伸(shēn)产生了巨(jù)大(dà)的(de)形变。其实这(zhè)些星系本(běn)身(shēn)并不是(shì)真的(de)被扭曲了(le)，也不是(shì)韦伯望远(yuǎn)镜(jìng)出了(le)什么问题，而是(shì)这样极遥远的天体和我(wǒ)们地球上的观测(cè)者之(zhī)间。被一个质量超级巨大(dà)的天体遮(zhē)挡，这个超大质量的(de)东(dōng)西的引力，会(huì)使身(shēn)后更遥远星系的光都(dōu)发生(shēng)了扭曲。这个现象就是引力透镜效(xiào)应。这个巨大的天体(tǐ)可能是超大质量的(de)黑洞或者是暗物质。

所以当人们对子(zi)弹星系团观(guān)测的时候，发现它的大质(zhì)量(liàng)区域并不是在中间(jiān)，而是在两(liǎng)侧。所以最好(hǎo)的解释方法就是(shì)当星团发生(shēng)全部的(de)碰撞时，可(kě)被观测到的质(zhì)量气体(tǐ)被(bèi)卡在了中间(jiān)，暗(àn)物(wù)质则(zé)直接通(tōng)过了这个区域，并在两边形成(chéng)了(le)引(yǐn)力透(tòu)镜。对(duì)子(zi)弹(dàn)星系团的(de)引(yǐn)力(lì)透(tòu)镜研究(jiū)也被认为是(shì)暗物质(zhì)存在的迄今为(wèi)止最好的理论(lùn)证据。

除此之外，还(hái)有来(lái)自(zì)宇宙当中(zhōng)最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之(zhī)后，可见(jiàn)光终于可以畅通(tōng)无阻(zǔ)地穿越在宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中了。经过了130多亿年之后，这(zhè)些光龙钟是什么意思有什么表达效果，双袖龙钟的龙钟是什么意思在(zài)宇宙空(kōng)间背(bèi)景上留下了各相同性的(de)微波辐射。其中红(hóng)色的(de)部分表(biǎo)示温度较(jiào)高的区域(yù)，蓝色则表示相对较冷的(de)区域，但(dàn)实际上它们之间(jiān)的温(wēn)差只有万分之一(yī)。

科(kē)学家(jiā)们通过对前景(jǐng)背景分离(lí)后的二值(zhí)图像进行连通域提取和标记之后发现，如果宇宙(zhòu)当(dāng)中没有暗物质，图形看起来不应该是这样的，而随(suí)着暗物质的(de)增加，一些峰值的幅(fú)度(dù)会减小，才变(biàn)得看(kàn)起来(lái)“和(hé)谐”。为了(le)匹配宇宙(zhòu)微波背景辐射的测量值，我们需要(yào)的(de)暗物质大约是普通(tōng)物质的5倍(bèi)。这个(gè)数(shù)字与解释星系(xì)当中(zhōng)恒星运(yùn)动所需要的暗物质比例是一致的(de)。这就意味着。

用了(le)一个简单的理论框架，就很好(hǎo)地解释了很多不同的观测(cè)结果。而暗物(wù)质的本质就是宇宙当中存(cún)在着(zhe)某种类型(xíng)的(de)粒(lì)子，它(tā)们不参(cān)与任何(hé)其他的电磁作用，只通(tōng)过引力来(lái)相互作用。所以如(rú)果能够(gòu)找到这种粒子的存(cún)在，就相当于(yú)找到了暗物(wù)质存在(zài)的实(shí)际证据。这种(zhǒng)粒子(zi)到(dào)底是什么？科学家们(men)已(yǐ)经(jīng)提出了数(shù)十种的假想目标，而要寻找这些(xiē)不同(tóng)的目标粒子所需要的实验(yàn)方式也不相(xiāng)同。在(zài)过去的几十年(nián)当中，人类为了寻(xún)找这些看(kàn)不见、摸不到，几乎(hū)不会与(yǔ)常规物质相互作用的(de)“暗(àn)物(wù)质”，科学(xué)家们(men)已(yǐ)经(jīng)进行了超过50次的实验，却没有任何实质性的发(fā)现，除了一个地方，意大利的格兰萨索山，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处的地下(xià)矿井(jǐng)当中，藏着地(dì)球上最大的地学实验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高的探测(cè)器，一直致力(lì)于(yú)寻找暗物质粒(lì)子的周(zhōu)期(qī)性震荡。

自1997年以来(lái)，这里(lǐ)的科学(xué)家声称(chēng)观测到(dào)了某种信号(hào)。经(jīng)过了20多年的数据收(shōu)集(jí)，人(rén)们发现了(le)一个有(yǒu)趣(qù)的(de)事情。探(tàn)测率会在每年的6月(yuè)份达到(dào)峰值，然后在11月降到最低(dī)，而且在20年当中每(měi)年(nián)都是(shì)一样。一(yī)些(xiē)科学家(jiā)认(rèn)为这可(kě)能是人类发现(xiàn)暗物质的第一个(gè)直接证据。

但是为什么暗物质(zhì)会产生周期(qī)性的年度信号呢？刚才我们讲了(le)太阳(yáng)系正在以220公里(lǐ)/秒(miǎo)的速度(dù)围绕着(zhe)银河系(xì)进行(xíng)移(yí)动，那么如果(guǒ)暗(àn)物质存在宇宙(zhòu)当中，这意味着我们也(yě)在以(yǐ)这(zhè)样的速度在(zài)穿越着暗物质流(liú)，这(zhè)个过程中会产生相应的振荡，同时(shí)地球又以(yǐ)30公里/秒(miǎo)的速度(dù)围绕太阳进行旋转。所以有半年的(d龙钟是什么意思有什么表达效果，双袖龙钟的龙钟是什么意思e)时(shí)间，地球(qiú)围绕太阳的方向(xiàng)与(yǔ)太阳环绕银河系的方向是一致的，而另外半(bàn)年则(zé)与(yǔ)之相(xiāng)反。

而在6月份的(de)时候，地球与太阳(yáng)的方向正好达(dá)到完(wán)全一致，这是(shì)理(lǐ)论(lùn)上地球(qiú)穿越暗(àn)物质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢(màn)值(zhí)。尽管在实际(jì)的(de)情况中(zhōng)，太阳系相对银河系(xì)的平面呈现了60度的(de)倾(qīng)斜，但是这并不影响(xiǎng)这个理论的有(yǒu)效性。

因此科(kē)学家认为这可以用来解释，研(yán)究(jiū)人员们所观测到的周(zhōu)期性信号。当然也(yě)可能有其(qí)他的情(qíng)况，造成这种年度周(zhōu)期(qī)信号的差异也可能是温度(dù)、湿度(dù)、土壤(rǎng)中的水(shuǐ)分、高山上的积雪，甚至连意大利游客的(de)数量也(yě)符(fú)合这个周期(qī)的规律(lǜ)。

所以，科学家们又在南(nán)半球建(jiàn)立了一个几(jǐ)乎相(xiāng)同的实(shí)验室(shì)，这里(lǐ)的季(jì)节(jié)与之前的实验室(shì)正(zhèng)好相反，而在(zài)这里(lǐ)，地球穿(chuān)过(guò)暗(àn)物质流的运动特征(zhēng)和(hé)第(dì)一个实(shí)验室是一样的。

因(yīn)此(cǐ)，如果在(zài)这里(lǐ)可以得到相同(tóng)的信号，就可以(yǐ)成为暗物质所存在的非常有力的(de)证据(jù)了。但是由于这个实验室刚(gāng)刚(gāng)建成不(bù)久(jiǔ)，所以截至(zhì)目前(qián)还无法(fǎ)提供相应的数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新(xīn)的望远(yuǎn)镜，这台太空(kōng)望远镜叫(jiào)做“南希格雷(léi)斯罗(luó)曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟(gēn)哈勃望远镜相同(tóng)，但(dàn)它的宽(kuān)视场仪器提供的视野是哈勃红外仪器的(de)100倍。南希格雷(léi)斯罗曼太空(kōng)望远镜其中一个关键的用途就是(shì)探(tàn)索(suǒ)暗物质(zhì)背后(hòu)的奥(ào)秘，对于探测的结果，我们只(zhǐ)能拭目以待了。费(fèi)米实验室粒子天体物理中心的科学家丹琥珀和贾森(sēn)斯特芬(fēn)研究发(fā)现(xiàn)，如果暗物质存在，它们极(jí)有可能(néng)拥有另(lìng)一(yī)种神秘的效应(yīng)，这种暗物质效应，会(huì)支持(chí)宇宙(zhòu)当中生命(mìng)的(de)诞生，或者说是生命(mìng)进化的一个重要因素。

如果这(zhè)一(yī)理论得到进一(yī)步的(de)证(zhèng)实，那么(me)遍布宇宙当(dāng)中(zhōng)的暗物质会不会意味(wèi)着人类并不(bù)孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当(dāng)中某个角落(luò)的行星(xīng)上，暗(àn)物质正在(zài)通过这(zhè)样的效(xiào)应创造生命(mìng)。当然(rán)，这些推论的大前(qián)提是要先找到(dào)暗物质存在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉(jué)得(dé)暗物(wù)质(zhì)到底存(cún)不(bù)存在呢？喜欢请点赞(zàn)，你的(de)支持(chí)是我更(gèng)新的(de)动(dòng)力！

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