宇宙是“人为制(zhì)造”的？为(wèi)何会存在科学无法解释的(de)“暗物质”？暗物(wù)质又究竟是什么？人类为了寻找暗物质存(cún)在的证据，科学(xué)家们(men)在过去的几十(shí)年当中(zhōng)进行(xíng)了超(chāo)过50次的长期(qī)实(shí)验，但是却没(méi)有发(fā)现(xiàn)任(rèn)何的有效证(zhèng)据。除了一个地方，在(zài)1687年出版的自然哲学数(shù)学原理一(yī)书中，埃萨(sà)克牛(niú)顿发表(biǎo)了万有引(yǐn)力(lì)定律，它揭示(shì)了宇(yǔ)宙中天体(tǐ)运动的规律。往(wǎng)后的几百年来，当天文学家们发(fā)现某(mǒu)些天体运行轨道出现异常，不符合万有引(yǐn)力(lì)定律(lǜ)的时(shí)候，他们就会知(zhī)道，周围一定有(yǒu)未(wèi)知的天体通过(guò)引力在摄动(dòng)它的轨(guǐ)道。比如在(zài)1846年(nián)，奥本勒(lēi)维耶就通过天王星运(yùn)行轨道的异常(cháng)，推(tuī)算并且发现了海(hǎi)王星的存在。另(lìng)外，哈雷(léi)彗(huì)星、冥王星的(de)发现都是(shì)应用万有引力(lì)定律(lǜ)所取(qǔ)得(dé)重大天文成就的(de)例子。但是这些发现都是在恒星系统的尺(chǐ)度当(dāng)中，可(kě)当我们上升到星系或者是星团的(de)尺度(dù)，事情(qíng)就(jiù)开(kāi)始(shǐ)变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨(cí)兹威(wēi)基正在研究和(hé)测量后发星系团的质(zhì)量。这是(shì)一个由数千个星系所组(zǔ)成的巨大星系团，这些星系被引力束缚(fù)在(zài)一(yī)起。测量星系团的质量一般会使用(yòng)到两种方法(fǎ)，当两(liǎng)种方法结果一致，就(jiù)可以确定其质量的(de)范围(wéi)。

第一种是(shì)获得其(qí)"光度学的质(zhì)量"，需要的数据是测量各个星系的光度。

第(dì)二种是动(dòng)力学(xué)质量的计算(suàn)，是(shì)利用(yòng)光谱红(hóng)移测量星(xīng)系团中(zhōng)的各个星系相对于星(xīng)系团的运动速度。当测(cè)量结果出来之后，兹(zī)威(wēi)基彻底懵了，“动力学(xué)质(zhì)量”竟然是“光度学(xué)质量”的400倍。这意味着，后(hòu)发(fā)座星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量并不(bù)以可见光的形式所存(cún)在(zài)，我们无法看到。最诡异的是，在测量速度的(de)过程(chéng)中，兹威基发(fā)现星系团中很多(duō)星系的(de)速(sù)度比理论(lùn)上要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些(xiē)可见星系的质量所产生的引力是无法将它们束缚在(zài)星系(xì)团内的，它们早就应该被抛出星系团之外了(le)，除非有一种神(shén)秘的力量(liàng)在起(qǐ)作(zuò)用，这种(zhǒng)力量来源于某种隐形的物质(zhì)。

据此，兹维基提出了这样部分不可(kě)见(jiàn)的暗质，它不发(fā)散光(guāng)、吸光、反射光，但(dàn)是它(tā)们却占据着宇宙(zhòu)中(zhōng)绝大部分的质量。只是当时(shí)的(de)人们对这(zhè)样的一种(zhǒng)说法不(bù)屑(xiè)一顾。

直(zhí)到(dào)40年之后，“暗物质”这(zhè)个(gè)词(cí)才再一(yī)次出现。天文学家维(wéi)拉鲁宾和肯特福特在观测仙女(nǚ)座星系中的恒星运动。理(lǐ)论上来说，距(jù)离(lí)中心越远(yuǎn)的恒星(xīng)在其轨(guǐ)道上的(de)运行速度就会越(yuè)慢。但(dàn)是他们观测的(de)结果却让人感到不可思议(yì)。

随着与中心(xīn)距离的增加，恒星的旋转速度(dù)几乎(hū)保持不变。可是(shì)根据牛顿的万有引(yǐn)力定律(lǜ)，在星(xīng)系当中如(rú)果没有足够大的(de)质量来吸引它们(men)，这些外(wài)围(wéi)的恒(héng)星早就被甩(shuǎi)到宇宙当(dāng)中了。基于这种现象，科学家们会使用(yòng)一种(zhǒng)相对标准(zhǔn)的方法来解释暗物质的存在，这种方法就是测量(liàng)星系当中气(qì)体在X轴上距离星系(xì)中心的距离(lí)，以及在Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速度。如(rú)果出(chū)现异(yì)常的结果，就认为(wèi)是由暗物质的力(lì)量进入其(qí)中。

于是科学家们通过射电(diàn)望远镜测量了(le)距离(lí)星(xīng)系中(zhōng)心更远距离的氢元素，发现它们的旋转速度并(bìng)不符合牛顿(dùn)的力(lì)学定(dìng)律(lǜ)。我们的(de)太阳系也(yě)不例外，太阳系位(wèi)于银河系的第三悬臂之上，距离(lí)银河系中心2.6万光年(nián)，根据(jù)万有引力(lì)定律进行计算，太阳系的运行(xíng)速度应该是160千米/秒，但(dàn)实际上(shàng)，太(tài)阳系正在(zài)以220千(qiān)米/秒的速度围绕银河系旋转，这(zhè)个实际速(sù)度远远(yuǎn)大于理论(lùn)速度，那么产(chǎn)生以上这(zhè)种向心加速度的原因(yīn)很(hěn)可能(néng)就是存在(zài)着一(yī)种我们看不到的物(wù)质(zhì)，是这些(xiē)暗物质的引力效应将星(xīng)系聚集(jí)在了一起。

也是从这时开(kāi)始，越来越多的研究(jiū)人员开始相(xiāng)信暗物质的存在。科学家根据星系外恒星轨道的(de)速(sù)度，估算在(zài)星系(xì)当(dāng)中暗物(wù)质的(de)质量占整个星(xīng)系(xì)质量的85%。但是，暗物(wù)质并不是唯一可以解释这个现象(xiàng)的(de)原因(yīn)。在一(yī)项新的研究当中，科学家们发现，几(jǐ)乎没有(yǒu)引力效应的遥远(yuǎn)恒(héng)星之间，也会出现速度(dù)上的(de)微小差异。另外，天文学家还(hái)发现(xiàn)了一(yī)个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约2.5亿光年，大(dà)小和(hé)银河系不多，但是(shì)星系(xì)当中存在的恒星(xīng)数量却只(zhǐ)有银河(hé)系的千分之一。

所以在理(lǐ)论上(shàng)，该(gāi)星系必须存在暗(àn)物质，否则就会分崩离析。但是科学(xué)家们使用最先进(jìn)的望远镜对(duì)其进行(xíng)了(le)40个小时的详细测量之后(hòu)，发现星系中(zhōng)的恒(héng)星运动是可以用正常的物质和力(lì)学定律来解释(shì)的。那么又有人提出(chū)，也许该星系的暗物(wù)质，已(yǐ)经被附近的(de)另(lìng)一个大星系(xì)剥离了。奇怪的是，它的附近(jìn)没有任何星系存在。造成这些现(xiàn)象的除(chú)了暗物质(zhì)的假说之外，另(lìng)一种可能就是人类(lèi)对引力(lì)的(de)理(lǐ)解(jiě)还不够全面，引力很可能在不同尺度(dù)空间中(zhōng)的工(gōng)作方式是不同(tóng)的，这意味着(zhe)在行星(xīng)系尺度(dù)中的天体会沿着它(tā)们(men)的(de)轨道，按照我(wǒ)们所理(lǐ)解的方式运动。但是上升(shēng)到星系和星团(tuán)的尺度(dù)，引力之(zhī)间的相互作用则是不(bù)同的方(fāng)式。对于(yú)在星系团之间的相互作用，科学家还引入(rù)了外部场效应的(de)概念，指的是在(zài)数百(bǎi)万光年的(de)规模上，巨大的质量之间(jiān)会产(chǎn)生对彼(bǐ)此特殊的效果，这个(gè)理论(lùn)叫做(zuò)MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)。如果MOND蒙德理论(lùn)成(chéng)立，这意味着我们需要(yào)对现(xiàn)在的物理定律(lǜ)进行修正，这些发现也让(ràng)很(hěn)多(duō)人认为(wèi)暗物质假说理(lǐ)论就此终结(jié)。但是在(zài)宇宙当中还(hái)有关于暗物质存在(zài)的其他的理论证据(jù)，这些理论证据(jù)是(shì)蒙德理论所(suǒ)没法解释的(de)“引力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿(yì)光年的子弹星系团，由两个碰(pèng)撞的星系团所组成，类似(shì)这(zhè)样(yàng)的星团，它们大(dà)部分的普通质量都(dōu)在星系的气体(tǐ)当中。当星团以1000万公里/小时(shí)发(fā)生碰撞的时候，星际(jì)气体的(de)相互(hù)作(zuò)用就会(huì)导致温(wēn)度的急剧(jù)升高，速度(dù)大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系团(tuán)大(dà)部(bù)分的质量将位(wèi)于所有这(zhè)些气体所在(zài)的中间区域。那么我们(men)通过什么来验证它(tā)的质量(liàng)区(qū)域到底(dǐ)是不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太(tài)空(kōng)望远(yuǎn)镜传回了(le)宇宙当中(zhōng)第一(yī)张全彩的(de)高清照(zhào)片(piàn)，在照片中我们可以明显地看(kàn)到(dào)很多星(xīng)系似(shì)乎被拉(lā)伸产生了(le)巨大的形变。其实这(zhè)些(xiē)星系本身(shēn)并不(bù)是真(zhēn)的被扭曲了，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出了什么问题(tí)，而是(shì)这样极遥远的天体和(hé)我(wǒ)们地球上的观测者之间(jiān)。被一(yī)个质量(liàng)超级巨大的(de)天(tiān)体遮挡，这个超(chāo)大质量的东西的引(yǐn)力，会使身后更遥(yáo)远星系的光都发生了(le)扭曲(qū)。这(zhè)个现象就是(shì)引(yǐn)力透镜效应。这(zhè)个巨大的天体可能是超大(dà)质量的黑(hēi)洞或者(zhě)是(shì)暗物质(zhì)。

所以当人们对子弹(dàn)星系团观测的时候，发现它的大质量区域并(bìng)不是(shì)在(zài)中间，而是在(zài)两侧。所以最好的解释方法(fǎ)就(jiù)是(shì)当(dāng)星团发(fā)生全(quán)部的碰(pèng)撞时，可(kě)被观(guān)测(cè)到的(de)质量气(qì)体被卡在了(le)中间(jiān)，暗物质则(zé)直接(jiē)通过了(le)这个(gè)区域，并(bìng)在两边形成了(le)引力透镜。对子弹星(xīng)系团的引力透镜研究也被认为(wèi)是暗(àn)物质存在的(de)迄今为(wèi)止最好的(de)理论证据。

除此之外(wài)，还有来自(zì)宇宙当中最古老的光。从宇(yǔ)宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之后，可见光终(zhōng)于可以(yǐ)畅(chàng)通无(wú)阻地穿越在宇宙当中了。经过了(le)130多亿年之后，这些光在宇宙空间背(bèi)景上留下(xià)了各相同性的微波(bō)辐射。其中(zhōng)红色(sè)的部(bù)分表示温(wēn)度较高的(de)区域，蓝色则(zé)表示(shì)相(xiāng)对较冷的区域，但实(shí)际上它们之(zhī)间的温差只有万分(fēn)之一。

科学家们(men)通过对前景背(bèi)景分离后的(de)二值(zhí)图(tú)像(xiàng)进行连通域提(tí)幼儿园晨间谈话内容有哪些小班，幼儿园晨间谈话内容有哪些中班取(qǔ)和标记(jì)之后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图(tú)形看起来(lái)不应该是(shì)这样(yàng)的，而随着暗物质的增加，一些峰值的幅度会减小，才变(biàn)得看起(qǐ)来“和谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波背景辐射的(de)测量值，我们需要的暗物质大约是普(pǔ)通物质的5倍(bèi)。这个(gè)数字(zì)与解释星系当中(zhōng)恒星运动所需(xū)要的暗物质比例是幼儿园晨间谈话内容有哪些小班，幼儿园晨间谈话内容有哪些中班一致的(de)。这就(jiù)意味(wèi)着。

用了一个简单的理(lǐ)论框架，就(jiù)很好地解释了很(hěn)多不同的观测结果。而暗物(wù)质的本质就是宇宙当中存在着某种类型的粒子，它(tā)们不(bù)参与任(rèn)何其(qí)他(tā)的电磁作(zuò)用，只通过引力来相(xiāng)互作用(yòng)。所以如果能够找到这种粒子的存在，就(jiù)相(xiāng)当于找到了暗物质存在的(de)实际证据(jù)。这(zhè)种粒子到底是(shì)什么(me)？科学家们(men)已经提(tí)出了数(shù)十种的假(jiǎ)想目(mù)标，而(ér)要寻(xún)找这些不(bù)同的目标粒子所需要的实验方式(shì)也不相(xiāng)同(tóng)。在过去(qù)的几(jǐ)十年(nián)当中，人(rén)类为了寻找(zhǎo)这些(xiē)看不见、摸(mō)不到，几乎不(bù)会(huì)与(yǔ)常规物质相互作用的“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次(cì)的实验(yàn)，却(què)没有任何实(shí)质(zhì)性的发(fā)现(xiàn)，除(chú)了(le)一个地方，意大利(lì)的格兰萨索山(shān)，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏(cáng)着地球上(shàng)最大的地学实(shí)验室，这(zhè)个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高的探测器，一直致力(lì)于寻找(zhǎo)暗物质粒子的周期性(xìng)震荡(dàng)。

自1997年以来(lái)，这里的科学家声(shēng)称观测(cè)到了某种(zhǒng)信号。经过了(le)20多(duō)年的(de)数据(jù)收集，人们(men)发现了一(yī)个有趣的事情(qíng)。探测率(lǜ)会在每年的6月(yuè)份达到峰值(zhí)，然后在(zài)11月降(jiàng)到最(zuì)低，而且在20年当中(zhōng)每年都是一样。一(yī)些科学家认(rèn)为这(zhè)可能(néng)是人类发(fā)现暗物质(zhì)的第一个直(zhí)接证据。

但是(shì)为什么暗(àn)物质会产生周(zhōu)期性的年(nián)度(dù)信号呢？刚(gāng)才我(wǒ)们讲了太(tài)阳系正在以220公里/秒的速度围绕着银河系进行移动，那么(me)如果暗物(wù)质存在宇(yǔ)宙当中，这意味着(zhe)我(wǒ)们也在以这样(yàng)的速度在穿越着暗物质流，这个过(guò)程中会产(chǎn)生相应的振荡，同时(shí)地(dì)球(qiú)又以30公(gōng)里/秒(miǎo)的速(sù)度(dù)围绕太阳进行旋转。所以(yǐ)有半年(nián)的(de)时(shí)间(jiān)，地球围绕太(tài)阳(yáng)的方向与太阳环绕银河系的(de)方向是一致的，而另外半年则(zé)与之(zhī)相反。

而(ér)在6月份的时候(hòu)，地球与太阳(yáng)的(de)方向正好达(dá)到完全一致(zhì)，这是(shì)理论(lùn)上地球(qiú)穿越暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在实际的情况(kuàng)中，太阳(yáng)系(xì)相对(duì)银河系的平(píng)面呈现了60度的倾斜，但(dàn)是这并不影响(xiǎng)这个理论的(de)有效性。

因此科(kē)学家(jiā)认为这可以用来解释，研(yán)究人(rén)员们所(suǒ)观测(cè)到的周期性(xìng)信(xìn)号。当然也可能有(yǒu)其他的情况(kuàng)，造成这种年度(dù)周期信号的差异也(yě)可能是温度、湿度、土壤中的水分(fēn)、高山上(shàng)的积雪，甚(shèn)至(zhì)连意大利游客的数量也符合这个周期的规律。

所以，科(kē)学家们又在南半球建立了(le)一个几乎相同的(de)实验室，这(zhè)里的季节(jié)与之前的实(shí)验室(shì)正(zhèng)好相(xiāng)反，而在这里，地球穿过暗物质流(liú)的运(yùn)动(dòng)特征和第(dì)一(yī)个实验室是一样(yàng)的。

因此，如果在这(zhè)里可以得到(dào)相同(tóng)的信号，就可以成为(wèi)暗物(wù)质所存在的非常有(yǒu)力(lì)的证(zhèng)据(jù)了(le)。但是(shì)由于这个实(shí)验室(shì)刚刚建成不久(jiǔ)，所以截至目(mù)前还无法提供相应的数据(jù)支持。另外(wài)，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台(tái)新的望远镜，这台太空望远(yuǎn)镜叫做(zuò)“南希格雷(léi)斯(sī)罗曼(màn)”，它的主镜大(dà)小(xiǎo)跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格(gé)雷斯罗(luó)曼(màn)太空望远镜(jìng)其中一个关键的用途就(jiù)是探(tàn)索暗物质背后(hòu)的(de)奥(ào)秘，对于探测的结果，我(wǒ)们只能拭目(mù)以待(dài)了。费米实验室粒子天体物理中心的科(kē)学(xué)家丹琥珀和(hé)贾森斯特芬研(yán)究发现，如(rú)果暗物质存在，它们极有可能拥有另(lìng)一(yī)种(zhǒng)神秘的效应，这(zhè)种暗物质效应，会支(zhī)持宇宙当中生命的诞生(shēng)，或者(zhě)说(shuō)是(shì)生命进化(huà)的一个重要因素(sù)。

如果(guǒ)这一(yī)理论得到(dào)进一步的证实，那么遍布宇宙当(dāng)中的暗物(wù)质(zhì)会(huì)不会意味着人类并不孤(gū)单(dān)呢？或许在宇宙当中某个角落的(de)行星(xīng)上，暗物(wù)质正在通过这(zhè)样的效应创造(zào)生命。当然，这些推论的大(dà)前(qián)提是要先(xiān)找到暗物质存在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得(dé)暗(àn)物质到(dào)底(dǐ)存不存在呢(ne)？喜欢请点赞，你的支持是我更(gèng)新(xīn)的(de)动力！

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