宇宙是“人为(wèi)制造(zào)”的？为(wèi)何会(huì)存(cún)在科学无法解释的“暗物(wù)质”？暗物质又究竟是什么(me)？人类(lèi)为了寻(xún)找暗物质存(cún)在的(de)证据，科学家们在过去(qù)的(de)几十年当中进行了(le)超过50次的长期(qī)实验，但是(shì)却没有发现任何的有(yǒu)效(xiào)证据。除(chú)了一(yī)个地方(fāng)，在1687年出版的自(zì)然哲学(xué)数(shù)学原(yuán)理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发表了万有(yǒu)引力定律(lǜ)，它(tā)揭示了宇宙(zhòu)中(zhōng)天(tiān)体运动(dòng)的规(guī)律。往后的(de)几百年来，当天(tiān)文学家们发现某些(xiē)天体(tǐ)运(yùn)行轨道出(chū)现(xiàn)异常，不符合万有引力定律(lǜ)的时(shí)候，他们就会(huì)知道，周围一(yī)定有(yǒu)未知(zhī)的天体通过引(yǐn)力在(zài)摄动它的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本勒维耶(yé)就(jiù)通过天王星(xīng)运行轨道(dào)的(de)异常，推(tuī)算并且发现了海(hǎi)王(wáng)星的(de)存在。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星的(de)发现都(dōu)是应用万有引力定(dìng)律所取得重大天(tiān)文成就的例子(zi)。但是(shì)这些(xiē)发现(xiàn)都是在恒(héng)星(xīng)系统的尺度当中，可当我们上(shàng)升到星系(xì)或者是星团的(de)尺度，事(shì)情就开始变(biàn)得诡异(yì)了。

1933年，瑞士(shì)的物理学(xué)家弗里茨兹(zī)威(wēi)基(jī)正在研究和测量后发(fā)星系团的质量(liàng)。这是一个由数千个星(xīng)系所组成(chéng)的巨大(dà)星系团，这些星(xīng)系被引力(lì)束缚在一起。测量星系团的(de)质量一般会使用(yòng)到两种方法，当两种方法结果一致，就(jiù)可以确定其质量(liàng)的范围。

第一种是获(huò)得其"光度学(xué)的质(zhì)量(liàng)"，需要的(de)数据是(shì)测量各个星系(xì)的光度。

第二种(zhǒng)是动力学质量的(de)计(jì)算(suàn)，是利(lì)用光谱红移(yí)测量(liàng)星系团中的(de)各(gè)个星系相对于星系团的运动速度。当(dāng)测量结(jié)果(guǒ)出(chū)来(lái)之(zhī)后，兹威基彻底懵(měng)了，“动力学质量”竟然是“光(guāng)度学质(zhì)量”的400倍。这意(yì)味着，后发座星系(xì)团(tuán)有99%的质量消失了(le)，或者(zhě)说这99%的质量并(bìng)不(bù)以(yǐ)可见光的形式所存(cún)在，我们无法(fǎ)看到。最诡异的(de)是，在测量速度的过程中(zhōng)，兹威基发现星系(xì)团中很(hěn)多星系的速度比(bǐ)理论上要快得(dé)多，按(àn)照(zhào)牛顿的运动学定律，仅靠这些可(kě)见星(xīng)系的质(zhì)量(liàng)所产生(shēng)的引力是(shì)无法将它们束缚在(zài)星系团内的，它们早就应该被(bèi)抛(pāo)出星系团之外了，除非有一种神秘的力(lì)量在起作用，这(zhè)种力量来源于(yú)某种隐形的物质。

据(jù)此，兹维基提出了这样部分不可见的暗质(zhì)，它不发散光、吸光、反(fǎn)射光，但是它们却占据(jù)着宇宙中绝(jué)大部分的质量。只是当时的人们对(duì)这样的一种说法(fǎ)不屑(xiè)一顾。

直到40年(nián)之后，“暗物质”这(zhè)个词才再一次出现。天文学家维拉鲁宾(bīn)和肯(kěn)特福特在观(guān)测(cè)仙(xiān)女(nǚ)座星系(xì)中的恒星运动(dòng)。理论上来说，距离(lí)中心越(yuè)远的(de)恒(héng)星在其(qí)轨道(dào)上的运行速度就会(huì)越慢(màn)。但是他(tā)们观(guān)测的结果却让人感(gǎn)到不(bù)可思议。

随着与中心距(jù)离(lí)的增加，恒(héng)星的旋转速度(dù)几乎保持不(bù)变。可是根据(jù)牛顿的(de)万有引力定(dìng)律，在(zài)星系当(dāng)中如(rú)果没有足够大的质量来(lái)吸引它们，这些外围的(de)恒星(xīng)早(zǎo)就被(bèi)甩到宇(yǔ)宙当中了。基于这(zhè)种现象，科学(xué)家们会使用一种(zhǒng)相对标准的(de)方法来解释(shì)暗物质的存在，这种方法就(jiù)是测量星系当中气(qì)体在X轴(zhóu)上(shàng)距离星系中心的距离(lí)，以及在Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速度。如果出(chū)现(xiàn)异(yì)常(cháng)的结(jié)果，就认为是由暗物质的力量进(jìn)入其(qí)中。

于是(shì)科(kē)学家们(men)通过射电望远镜测量了距离(lí)星系中心更远距离的氢元(yuán)素，发(fā)现它们的旋转速(sù)度并不符合(hé)牛顿的力学定(dìng)律。我们的(de)太阳系也不例外，太(tài)阳系位(wèi)于(yú)银河系的第三悬臂之上(shàng)，距离银(yín)河系中(zhōng)心(xīn)2.6万光年(nián)，根据万有(yǒu)引(yǐn)力定律进行(xíng)计算，太阳系的运行速度应该是160千米(mǐ)/秒，但(dàn)如何辨别精油的好坏 精油可以当做润滑油使用吗实际(jì)上，太阳系正在(zài)以(yǐ)220千米/秒的速(sù)度(dù)围(wéi)绕(rào)银河系旋转(zhuǎn)，这个实际(jì)速度远(yuǎn)远大于理(lǐ)论(lùn)速(sù)度，那(nà)么产生以上这(zhè)种(zhǒng)向心加速(sù)度的(de)原因(yīn)很可(kě)能就是存在着一种我们看不到的物(wù)质，是这些暗物质的引力效应(yīng)将星系(xì)聚(jù)集在了(le)一起。

也(yě)是从这时开始(shǐ)，越来越多(duō)的研究人员开始(shǐ)相信暗物质(zhì)的(de)存在。科学(xué)家根据(jù)星系外(wài)恒星轨道(dào)的速(sù)度，估(gū)算在星系当(dāng)中暗物质的质量(liàng)占(zhàn)整个星系质量(liàng)的85%。但是，暗物质并不是唯一(yī)可(kě)以解(jiě)释这个现象的(de)原(yuán)因。在一(yī)项新的研究(jiū)当中，科学(xué)家们发现，几(jǐ)乎(hū)没(méi)有引力效应的遥(yáo)远恒星之间，也会出现速度上的微小差异。另外，天文学(xué)家(jiā)还发现了一个反常的(de)星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离(lí)地球大约2.5亿(yì)光年，大小和银河(hé)系不多，但(dàn)是星(xīng)系当中存在的恒星数量却(què)只有银(yín)河系的(de)千分之一。

所以(yǐ)在理论上，该(gāi)星系必(bì)须存在暗物质，否则(zé)就会分(fēn)崩离析。但(dàn)是科学家们使用(yòng)最先(xiān)进(jìn)的(de)望远镜对其进行了40个小时的详细测量之后(hòu)，发现星系中的(de)恒星运动是可以用正常的物质(zhì)和力学定律来解释的。那么又有人提出，也许该星系的暗物质，已经被(bèi)附近的(de)另一个大星系剥离了。奇怪的是，它(tā)的附近没有任何星系存在(zài)。造成这些现象的(de)除(chú)了暗物质的假(jiǎ)说之外，另(lìng)一种可能就(jiù)是人类对(duì)引力的理解还不(bù)够全面(miàn)，引力很(hěn)可能在不同尺度空间中的工(gōng)作方式是不同的，这(zhè)意味(wèi)着(zhe)在行星系(xì)尺(chǐ)度中的天体会沿着它们的轨道(dào)，按(àn)照我们所理解的(de)方(fāng)式(shì)运动。但(dàn)是上升到(dào)星系和(hé)星团的(de)尺(chǐ)度，引(yǐn)力(lì)之间的相互作用则是(shì)不同的方式。对于在星系团之间的相互作用(yòng)，科学家还引(yǐn)入了外部场(chǎng)效应的概念，指(zhǐ)的是在数百万(wàn)光年的规模上，巨大(dà)的质量之(zhī)间会产生对彼此特殊的(de)效果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着(zhe)我们需要对现在(zài)的物理定律进行修正，这些发现也让很多人认为暗物质假说(shuō)理论就此(cǐ)终结。但是在(zài)宇宙当中还有(yǒu)关于暗物质存(cún)在的其他的理(lǐ)论(lùn)证据，这些(xiē)理论证(zhè如何辨别精油的好坏 精油可以当做润滑油使用吗ng)据是蒙德(dé)理论(lùn)所没法解释的“引力透镜”。

径向距(jù)离为(wèi)37亿光年的子弹(dàn)星系团，由两个碰撞(zhuàng)的星(xīng)系团所组成，类(lèi)似(shì)这样的星团，它(tā)们大部(bù)分的普通质量都在星系的气体当(dāng)中。当星团以1000万(wàn)公(gōng)里/小时发生(shēng)碰撞的(de)时(shí)候(hòu)，星际气体的相(xiāng)互作用就会导致(zhì)温度的急剧(jù)升高(gāo)，速度大(dà)幅降(jiàng)低。所(suǒ)以在理(lǐ)论上，在碰(pèng)撞之后，子弹星系团(tuán)大部分(fēn)的(de)质量将位(wèi)于所有(yǒu)这些气体所(suǒ)在的中间区域。那么我们(men)通过什么来验证它的质量(liàng)区域到(dào)底是不是集中在中间呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜传回(huí)了宇宙当中第一张全彩的(de)高清照片(piàn)，在照(zhào)片(piàn)中我们可以(yǐ)明显地看(kàn)到很多星(xīng)系似乎被拉伸(shēn)产生了巨(jù)大(dà)的形变(biàn)。其实这些星系(xì)本身并不(bù)是真的被扭曲了，也不(bù)是韦伯望远镜出了什么问题，而是这(zhè)样极遥远的天体(tǐ)和我们地球上的(de)观(guān)测者之(zhī)间。被一(yī)个质量超级巨大的天体遮挡(dǎng)，这个超大(dà)质量的东西(xī)的引力，会使身后更遥远星系的(de)光都发生了扭曲(qū)。这个现象就是引力透镜效应。这个巨大的天(tiān)体可能(néng)是(shì)超大质量(liàng)的黑洞或者(zhě)是暗物质(zhì)。

所以(yǐ)当人们对子(zi)弹星系团观(guān)测的时候(hòu)，发现它的大(dà)质量区(qū)域并不是在中间，而是在两侧。所以最(zuì)好的(de)解(jiě)释方(fāng)法就是(shì)当星团(tuán)发生全部的碰撞(zhuàng)时，可被观测到的(de)质量气(qì)体被卡在了中(zhōng)间，暗(àn)物(wù)质则直接通(tōng)过了这(zhè)个区域，并(bìng)在两边形(xíng)成了引(yǐn)力透镜。对子弹星系团的引(yǐn)力透镜研究也被(bèi)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(yǔ)宙(zhòu)当中最古(gǔ)老(lǎo)的光(guāng)。从宇宙大爆(bào)炸(zhà)开始，38万(wàn)年之后，可见光(guāng)终(zhōng)于可(kě)以畅通无阻地穿越在宇(yǔ)宙当中了(le)。经过了130多亿年之(zhī)后(hòu)，这些光在宇宙空(kōng)间(jiān)背景上留下了各相同性的微波辐射(shè)。其中红色(sè)的(de)部(bù)分表(biǎo)示温度较高的区域，蓝色则表(biǎo)示(shì)相对较冷的区域，但实际上它(tā)们之(zhī)间的温(wēn)差只有万分之(zhī)一。

科学家(jiā)们通过(guò)对(duì)前(qián)景(jǐng)背景分离后的二值图像进行连通域提取和标记之(zhī)后(hòu)发现，如果宇宙当(dāng)中(zhōng)没有暗物质，图形(xíng)看(kàn)起来不应(yīng)该是这样的，而随(suí)着暗物(wù)质的增(zēng)加，一(yī)些峰值的幅度会减(jiǎn)小，才变得看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微(wēi)波背景辐射(shè)的测量值，我们(men)需要的暗物质大约是(shì)普通物质的5倍(bèi)。这个数字与解(jiě)释(shì)星系当中(zhōng)恒星运动所需(xū)要的暗物(wù)质比例是一(yī)致的。这就意味着(zhe)。

用了一个(gè)简单(dān)的理论(lùn)框架，就很(hěn)好地解释了很多不(bù)同的观(guān)测(cè)结果。而(ér)暗物质的本质就是宇宙当中存在着某种类型的粒(lì)子，它们不参与任何其他的电磁作用(yòng)，只通过(guò)引(yǐn)力来相互作用。所以(yǐ)如(rú)果能(néng)够找(zhǎo)到这种粒子的存在，就相当于找到了暗(àn)物质存在的实际证据。这种(zhǒng)粒子到底是什么？科学家(jiā)们已经(jīng)提出了(le)数十种的假想目(mù)标，而要寻找这些不同(tóng)的(de)目标粒子(zi)所需要的实验方式也(yě)不相同。在(zài)过去的几十年当中，人类为了寻找这些看不见、摸不到，几(jǐ)乎不会与常规(guī)物质(zhì)相互(hù)作用的“暗物质”，科学家们已经进行了(le)超过50次的(de)实验，却没有任何实质(zhì)性的发现，除了一个地(dì)方，意大利的格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在(zài)山(shān)下1400米处(chù)的地下矿井(jǐng)当中，藏着地球上(shàng)最大的地学实验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一(yī)个(gè)三层楼高的探测器，一直致力于寻(xún)找暗物(wù)质粒子的周期性震(zhèn)荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的科学家声(shēng)称观测到了(le)某种(zhǒng)信号。经过了20多(duō)年(nián)的数据(jù)收集(jí)，人们发现了(le)一个有趣的事情(qíng)。探测率会在(zài)每年的6月(yuè)份(fèn)达到峰值(zhí)，然后在11月(yuè)降到最(zuì)低，而(ér)且在20年当中(zhōng)每年都(dōu)是一(yī)样。一些科(kē)学家认(rèn)为这(zhè)可能是人类发现(xiàn)暗物质的第一个直(zhí)接(jiē)证据。

但(dàn)是(shì)为什么暗物质会产生周期性的年度信(xìn)号呢？刚才(cái)我们讲了太阳系(xì)正在以220公(gōng)里/秒的速度围绕着银(yín)河系进行移动，那么如果(guǒ)暗(àn)物质存在宇宙(zhòu)当中，这意味着我们也在以这样的速度在穿越着暗物质流，这个过程中(zhōng)会产生相应的振(zhèn)荡，同时地球(qiú)又以30公里/秒的速度围绕太阳(yáng)进行旋转(zhuǎn)。所(suǒ)以有半年的时间，地(dì)球围绕太(tài)阳的方向与太阳环(huán)绕银(yín)河系的方向是一致的，而另外半年则与之(zhī)相反。

而在6月份的时(shí)候，地球与太(tài)阳的(de)方向(xiàng)正好(hǎo)达到完全一(yī)致，这是(shì)理论上(shàng)地球穿越暗物质流(liú)最快的时(shí)段。而在11月份，又恰好达到了最慢值(zhí)。尽管在实际的情况(kuàng)中，太阳系相对银河系的平面呈现了60度的倾斜(xié)，但(dàn)是(shì)这并不影响这个理(lǐ)论的有(yǒu)效性(xìng)。

因此科学家认为(wèi)这可以用(yòng)来(lái)解(jiě)释，研究人员们所观测到的周期性(xìng)信号。当然也(yě)可能有其(qí)他的(de)情况，造(zào)成这种年(nián)度周期(qī)信号的(de)差(chà)异也(yě)可能是温度(dù)、湿度(dù)、土壤(rǎng)中的水分、高山上的(de)积雪(xuě)，甚至连意大利(lì)游客的数量也符合这个(gè)周期的规(guī)律(lǜ)。

所以(yǐ)，科学家(jiā)们又在南半球(qiú)建立了(le)一个几乎相同的实(shí)验(yàn)室，这里的季节与之前的(de)实验室(shì)正好相反，而在这里(lǐ)，地球(qiú)穿过暗物质(zhì)流的运动特征和第(dì)一(yī)个实验室是一样的(de)。

因(yīn)此(cǐ)，如果在这里可以得(dé)到相同(tóng)的信号，就(jiù)可以成为(wèi)暗物质所存在的非常(cháng)有力(lì)的证(zhèng)据(jù)了。但是由于这个实验室刚刚(gāng)建成不久，所以截至目(mù)前(qián)还无法(fǎ)提(tí)供相应(yīng)的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太空望远镜叫做(zuò)“南希(xī)格雷斯罗曼(màn)”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提供(gōng)的(de)视野(yě)是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南希格(gé)雷(léi)斯罗曼太空(kōng)望(wàng)远镜其中(zhōng)一个关键(jiàn)的用途就(jiù)是(shì)探(tàn)索暗物质背后的奥秘(mì)，对(duì)于探(tàn)测(cè)的结果，我们只能(néng)拭目以待了。费米实验(yàn)室粒子天体物理中心的(de)科学家丹琥(hǔ)珀和(hé)贾森斯特芬(fēn)研究发(fā)现，如(rú)果暗物(wù)质存(cún)在，它们(men)极有可能拥有另一(yī)种神秘的(de)效应，这种暗物质效应，会支持(chí)宇宙当中生命的诞生，或者说是生(shēng)命进化(huà)的一(yī)个(gè)重要因素。

如果这一理(lǐ)论得到进一步(bù)的证实，那么遍布(bù)宇(yǔ)宙当中的暗物质会(huì)不会意味着人(rén)类并不孤单呢(ne)？或许(xǔ)在宇宙当中(zhōng)某(mǒu)个(gè)角(jiǎo)落的行星上，暗物质正在通过这样的效应创造(zào)生命(mìng)。当然(rán)，这些推论的大前(qián)提是要(yào)先(xiān)找到(dào)暗物(wù)质(zhì)存(cún)在的(de)实(shí)际证(zhèng)据。那么小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗物质到底存不存在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支(zhī)持(chí)是我(wǒ)更新的(de)动力！

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