宇宙是“人为(wèi)制造”的？为(wèi)何(hé)会存在科学(xué)无(wú)法解释的“暗物质(zhì)”？暗物质又(yòu)究(jiū)竟是什么？人类为(wèi)了寻找暗(àn)物质存(cún)在的证据，科(kē)学家(jiā)们在过去(qù)的(de)几(jǐ)十年当中(zhōng)进行了超过50次的长期(qī)实验，但是却没有(yǒu)发(fā)现任何的有效证据。除了一(yī)个地(dì)方，在1687年出版(bǎn)的自然哲学数学原理一(yī)书中，埃萨克牛顿(dùn)发表了万有引力定律，它(tā)揭示了宇宙中天(tiān)体运(yùn)动的规律。往后的几百年来，当(dāng)天文学(xué)家们发现某些天体运(yùn)行轨道出现(xiàn)异常，不(bù)符合万有引力定律的时候，他们就会知(zhī)道，周(zhōu)围一定有未知的天(tiān)体通过引力在摄动它的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行轨道的异常，推(tuī)算(suàn)并且发现了海王星(xīng)的(de)存在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王(wáng)星(xīng)的发现都是应(yīng)用万有引力定(dìng)律(lǜ)所取(qǔ)得重大天文成就的例子(zi)。但是这些发(fā)现都是在(zài)恒星系统(tǒng)的尺度(dù)当中，可当我们(men)上升(shēng)到星系或(huò)者是星团的尺度(dù)，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学(xué)家弗里茨兹威基(jī)正在研究(jiū)和测量后发星系(xì)团(tuán)的质量。这是一(yī)个由数千个星系所组成(chéng)的巨大(dà)星系团，这些星系被引力束缚在一起。测量星(xīng)系(xì)团的质量一般会(huì)使用到两种方法，当两种方法结果(guǒ)一致，就可以确定(dìng)其质量的范围(wéi)。

第一种是(shì)获(huò)得其(qí)"光度学的质量"，需(xū)要的(de)数据是测量(liàng)各个星(xīng)系(xì)的光度(dù)。

第二种是(shì)动力学(xué)质量的计算，是利用光(guāng)谱(pǔ)红移测量星系(xì)团中的(de)各(gè)个星系相对于星系(xì)团的运(yùn)动(dòng)速度。当测(cè)量结果(guǒ)出来之后，兹威基彻底懵了(le)，“动力学质量”竟(jìng)然是(shì)“光度学质量”的400倍。这意(yì)味着(zhe)，后发座星(xīng)系(xì)团有99%的质量(liàng)消失了，或者说这99%的质量并(bìng)不(bù)以可(kě)见光的形式所存(cún)在，我们无法看到。最诡异的(de)是，在测量速度的过程中，兹(zī)威(wēi)基(jī)发现(xiàn)星系团中很(hěn)多星系的速度(dù)比理论上要(yào)快得多，按照(zhào)牛(niú)顿(dùn)的运动学定(dìng)律，仅(jǐn)靠这些(xiē)可(kě)见星系的质量所(suǒ)产生的引(yǐn)力是无法将它(tā)们束缚(fù)在星系团内的，它(tā)们早就(jiù)应(yīng)该被抛出(chū)星系团之外了，除(chú)非有(yǒu)一种神秘的(de)力量在起作用，这(zhè)种力量来源于某种(zhǒng)隐形的(de)物质。

据此，兹维基(jī)提出了(le)这样部分不可见的暗质，它(tā)不发散光、吸光、反射光，但(dàn)是它们却占据着宇宙中绝大部分(fēn)的质量。只是当时的人们(men)对这样(yàng)的一种(zhǒng)说(shuō)法不屑一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物(wù)质”这个词才再一次(cì)出现。天(tiān)文学(xué)家维拉鲁(lǔ)宾和肯(kěn)特福特在观测仙女(nǚ)座星系中的恒星运动(dòng)。理论(lùn)上来说，距离中心(xīn)越远的恒星在其轨道上的运(yùn)行速度就会越(yuè)慢。但是他们观测的结果却(què)让人感到(dào)不可思议。

随着与中心(xīn)距离(lí)的(de)增(zēng)加(jiā)，恒星(xīng)的(de)旋转速度几乎(hū)保(bǎo)持不(bù)变。可是根据牛顿的万有引(yǐn)力(lì)定律，在星(xīng)系当中如果没有足(zú)够(gòu)大的质量(liàng)来吸引它(tā)们，这些外围的(de)恒星早就被甩(shuǎi)到宇(yǔ)宙当中了。基于这种(zhǒng)现象，科学家(jiā)们会使用(yòng)一种相对标准(zhǔn)的方(fāng)法来解释暗物质的存在，这(zhè)种方法(fǎ)就是(shì)测量星系当(dāng)中气体在X轴上距(jù)离星系中(zhōng)心的距离，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋(xuán)转速(sù)度。如果出现异常(cháng)的(de)结果，就认为是由暗物质的力量九方皋相马原文及译文及寓意，九方皋相马原文译文启示进入其中。

于是科(kē)学家们通(tōng)过射电望远镜测量了(le)距离星系(xì)中心更远距离的氢元素(sù)，发现它们的旋转速度并不符合(hé)牛(niú)顿的(de)力学定律。我们的太阳系也(yě)不例外，太(tài)阳系位于银河(hé)系的第三悬臂(bì)之上，距离银河(hé)系(xì)中(zhōng)心2.6万光年，根据万有引力定(dìng)律进(jìn)行计算(suàn)，太阳系(xì)的运行速度应(yīng)该(gāi)是160千米/秒(miǎo)，但(dàn)实际上(shàng)，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒的速度围绕银河(hé)系旋转，这(zhè)个实际速度(dù)远远(yuǎn)大(dà)于理论速度，那(nà)么产生以(yǐ)上这种向心加速度的(de)原因很可能(néng)就是存(cún)在(zài)着一种我们看不到(dào)的物质，是这些暗物质的引力效应将星系聚集在了(le)一起。

也是从(cóng)这时开(kāi)始(shǐ)，越(yuè)来越多的研究人员(yuán)开(kāi)始相信(xìn)暗物(wù)质(zhì)的(de)存在。科学家根据(jù)星系外恒星轨道的速度，估算(suàn)在星(xīng)系当中暗物质的(de)质量占整个(gè)星系质量的(de)85%。但是，暗物质并不是(shì)唯一(yī)可以解(jiě)释(shì)这(zhè)个现象(xiàng)的原因。在一项新的(de)研究当(dāng)中(zhōng)，科学家(jiā)们发现(xiàn)，几乎没有引力效应(yīng)的遥(yáo)远恒星(xīng)之间，也会出现(xiàn)速度上的微小差异(yì)。另外，天文学家还发现(xiàn)了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离地球大(dà)约2.5亿光年，大小和(hé)银河系不多(duō)，但是星系当中存在(zài)的恒星数量却只有银河系的(de)千分之一。

所以在理论(lùn)上，该星系(xì)必须存在暗物质，否则就会分崩离(lí)析。但(dàn)是科(kē)学家们使用最(zuì)先进的望远镜(jìng)对其进行了40个小时的(de)详细测量(liàng)之后，发(fā)现星系(xì)中的(de)恒星运动是可以用(yòng)正常的(de)物质和(hé)力(lì)学定律来解释的。那么又有人提(tí)出(chū)，也(yě)许(xǔ)该星(xīng)系(xì)的(de)暗物质，已经被附近的另一个大星系剥(bō)离了。奇怪(guài)的(de)是，它的附(fù)近没(méi)有任何星系(xì)存在(zài)。造成这(zhè)些(xiē)现(xiàn)象的除(chú)了(le)暗物(wù)质(zhì)的假说之(zhī)外，另一种可能就是人类(lèi)对引力的理(lǐ)解还不(bù)够全面，引力很可能在不同尺度空(kōng)间中的工作方式是不同的，这意味着在行星系尺度中的(de)天(tiān)体会沿(yán)着它们的轨道，按照我(wǒ)们所理解的(de)方式(shì)运动(dòng)。但是上升到星(xīng)系和星团的尺(chǐ)度，引力之(zhī)间的相互作用(yòng)则是不同的方式。对于在星系团之(zhī)间(jiān)的相互作(zuò)用，科学(xué)家还引入了外部场效应的概念，指的是在数百万(wàn)光年的规模上，巨大的质量之间会产生(shēng)对彼此(cǐ)特殊的效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如(rú)果(guǒ)MOND蒙德理论成立(lì)，这(zhè)意味着(zhe)我(wǒ)们需要对现在的物理定律进(jìn)行修正，这些发现也让很(hěn)多人认为暗物(wù)质假说理论就此终结。但(dàn)是在(zài)宇(yǔ)宙当中还(hái)有关于(yú)暗物质存在的其(qí)他的理论(lùn)证据，这(zhè)些(xiē)理论证据是(shì)蒙德(dé)理论(lùn)所没(méi)法解(jiě)释的“引力透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的星(xīng)系团(tuán)所组成(chéng)，类似这样的星(xīng)团(tuán)，它们大部分的普通质量都(dōu)在星(xīng)系的(de)气(qì)体当中(zhōng)。当(dāng)星(xīng)团以1000万(wàn)公(gōng)里(lǐ)/小时(shí)发生(shēng)碰撞的时候(hòu)，星际气体的相互作用就会导致(zhì)温度(dù)的急剧升高，速度(dù)大幅降低。所以在(zài)理论上，在(zài)碰撞之后，子弹星系团(tuán)大部分(fēn)的质量将(jiāng)位于(yú)所(suǒ)有这些气体所在的(de)中间区域。那么(me)我们通(tōng)过什么来验(yàn)证它的质(zhì)量区域到底是不是集(jí)中在中间(jiān)呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第一张全彩的高(gāo)清照片，在(zài)照片中我们(men)可以明显(xiǎn)地看到很多星(xīng)系(xì)似乎被拉(lā)伸产生了巨大的(de)形变(biàn)。其实这(zhè)些星(xīng)系本身并不(bù)是真的被扭(niǔ)曲(qū)了，也不(bù)是韦伯望远镜出了什么问题，而是这样极遥远的天体和我们地球上的(de)观测者之间。被(bèi)一个质量超级巨大(dà)的天体(tǐ)遮挡，这个(gè)超大质量的东西的引力，会使身后更遥远(yuǎn)星系的光都(dōu)发(fā)生了(le)扭曲。这个现象就是引力透镜效应。这个巨大(dà)的天体可能是超大质量的黑洞或者是暗物(wù)质。

所以当(dāng)人(rén)们(men)对子弹星(xīng)系团观测的时候(hòu)，发(fā)现(xiàn)它的大质量区域并(bìng)不(bù)是在中间(jiān)，而是在两侧。所(suǒ)以最好的解释方法就是(shì)当星团发生全部的(de)碰撞时，可被观测到的质量气体(tǐ)被卡(kǎ)在(zài)了(le)中(zhōng)间，暗物质(zhì)则直(zhí)接(jiē)通过了这个区域，并(bìng)在两边形(xíng)成了引力透镜。对(duì)子弹星系团的引力透(tòu)镜研究也被认为是暗物(wù)质存在的(de)迄今为止最(zuì)好的理论证(zhèng)据。

除此(cǐ)之外，还有(yǒu)来自宇宙当中最(zuì)古老的(de)光。从宇宙大爆炸(zhà)开(kāi)始(shǐ)，38万年之后，可(kě)见光终于可(kě)以畅通无(wú)阻地穿越在宇(yǔ)宙(zhòu)当中了。经过了130多亿年之(zhī)后(hòu)，这些光在宇宙(zhòu)空间背(bèi)景上留下了(le)各(gè)相同性的微波辐射。其中(zhōng)红色(sè)的部(bù)分表(biǎo)示(shì)温度(dù)较高的区域，蓝色则表示相对较冷的区域，但实际上(shàng)它(tā)们之间的温(wēn)差只有万(wàn)分之一。

科学家们通过(guò)对前(qián)景背(bèi)景分离后(hòu)的(de)二值图像进(jìn)行连通(tōng)域提取(qǔ)和标记之后(hòu)发(fā)现，如果宇宙当中(zhōng)没有(yǒu)暗物质，图形看起来不应该是这样的(de)，而随着暗物质的(de)增加，一些峰值(zhí)的(de)幅(fú)度会减小，才(cái)变得(dé)看起来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微波背(bèi)景辐射(shè)的测(cè)量值，我(wǒ)们需要的(de)暗(àn)物质大约是普通物质的5倍。这个(gè)数字与解(jiě)释星系当(dāng)中恒星(xīng)运(yùn)动所需要的暗物(wù)质比例是一致的。这(zhè)就意味着。

用(yòng)了一个简单(dān)的理论(lùn)框(kuāng)架，就很好(hǎo)地解(jiě)释了很(hěn)多不同的(de)观(guān)测结(jié)果。而(ér)暗物质的本质就是宇(yǔ)宙当中(zhōng)存在着(zhe)某种类型的粒子，它们不参与任(rèn)何(hé)其(qí)他的(de)电磁作用(yòng)，只通过引力来相互作用。所以如果能够找(zhǎo)到这种粒子的存在(zài)，就相当于找(zhǎo)到了暗物质存(cún)在的(de)实际(jì)证据。这种(zhǒng)粒子(zi)到底是什(shén)么？科学家们已经提出了数十种的假想目(mù)标，而要寻找这些不同的目标粒(lì)子所(suǒ)需要的实验方式也不相(xiāng)同。在(zài)过去的(de)几十年当(dāng)中，人类为了寻找(zhǎo)这些看不见、摸不到，几(jǐ)乎不会与常(cháng)规物质相(xiāng)互作用的“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次(cì)的实验，却(què)没有(yǒu)任何实质性的发现，除(chú)了一个地方，意大利(lì)的格兰萨索山(shān)，隶(lì)属于阿(ā九方皋相马原文及译文及寓意，九方皋相马原文译文启示)尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着(zhe)地球上(shàng)最大的地学实验(yàn)室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高的探测器，一直致(zhì)力于寻找暗物质粒子的周期性(xìng)震荡(dàng)。

自(zì)1997年(nián)以来(lái)，这(zhè)里的科学家(jiā)声称观测到了某种(zhǒng)信(xìn)号(hào)。经(jīng)过了20多年的数据(jù)收集(jí)，人(rén)们发现(xiàn)了一个有趣的事情。探测率会在(zài)每年的6月份达到峰值，然后在11月降到最(zuì)低，而且在20年(nián)当中(zhōng)每年都是一样。一些(xiē)科学家认为这可(kě)能是人类发现暗(àn)物质的第一个直接(jiē)证据。

但(dàn)是为什(shén)么暗物(wù)质(zhì)会产生(shēng)周期性(xìng)的年(nián)度信号呢？刚(gāng)才我们讲了(le)太阳系正在以220公(gōng)里/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕着银(yín)河(hé)系(xì)进(jìn)行(xíng)移动，那么如果暗物(wù)质存在宇宙当中，这(zhè)意味(wèi)着我们也在(zài)以(yǐ)这样的速度在穿(chuān)越着暗(àn)物质(zhì)流(liú)，这(zhè)个过(guò)程(chéng)中会产(chǎn)生相(xiāng)应的振(zhèn)荡，同(tóng)时地(dì)球又(yòu)以30公里/秒的速度围(wéi)绕太阳进行(xíng)旋(xuán)转。所(suǒ)以有(yǒu)半年的时(shí)间，地(dì)球围绕(rào)太阳的(de)方向(xiàng)与太阳环绕(rào)银(yín)河(hé)系的方向是(shì)一致的(de)，而另(lìng)外半年则与之相反。

而在(zài)6月份的时候，地球与太阳的方(fāng)向正好达到完全一致，这是(shì)理(lǐ)论上地球(qiú)穿(chuān)越暗物质流最快的时段(duàn)。而在11月份，又恰好达(dá)到了最慢值。尽管在实际的(de)情况中，太阳系相对银(yín)河系的平面(miàn)呈现了60度的(de)倾斜，但是(shì)这并(bìng)不影响这个理论(lùn)的有效性。

因此科(kē)学家认为这可以用来解释，研究人员(yuán)们所(suǒ)观测到的周期性信号。当然也可能有其(qí)他的情况，造成这种年度周期(qī)信号的(de)差(chà)异也(yě)可能是温度、湿度、土壤中的水分、高(gāo)山上(shàng)的积雪，甚至连意(yì)大(dà)利(lì)游客的数(shù)量也(yě)符合这个周期的规律。

所以，科学家们又(yòu)在南半球(qiú)建立了一个(gè)几乎相同的实验室(shì)，这里的季节与之前的(de)实验室(shì)正好相反，而在这(zhè)里(lǐ)，地球(qiú)穿过暗物(wù)质流(liú)的(de)运(yùn)动特征和第一个实验室是一样的。

因此，如果(guǒ)在这(zhè)里可以得到相同的信(xìn)号，就可以成(chéng)为暗(àn)物质所存在的(de)非常有力的证据了。但是由(yóu)于这个实验室刚(gāng)刚建成不(bù)久，所以(yǐ)截至目前(qián)还无法提供相应(yīng)的数据(jù)支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会(huì)发射一(yī)台新的望远镜，这台太空望远镜叫做(zuò)“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提供(gōng)的视野是哈勃红(hóng)外(wài)仪器的100倍。南希(xī)格(gé)雷斯罗曼(màn)太空望(wàng)远(yuǎn)镜其中一个关键的用(yòng)途(tú)就是探索暗物质背(bèi)后(hòu)的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目以待了。费米实验室粒子天体物理中(zhōng)心的科学家丹(dān)琥珀和贾森斯特芬研究发(fā)现，如果(guǒ)暗(àn)物质存在，它们极(jí)有可(kě)能拥有另一种神秘的效应，这种(zhǒng)暗物质效应(yīng)，会支持宇宙当中生(shēng)命的诞生，或者说(shuō)是生命进(jìn)化的一个重要因素(sù)。

如果这一理论(lùn)得到(dào)进一步的证实，那么遍布宇宙当中的(de)暗物质会不会意味着人(rén)类(lèi)并不孤单呢？或许在宇宙当中(zhōng)某(mǒu)个角落的行(xíng)星上(shàng)，暗物(wù)质正在通(tōng)过这样的效应(yīng)创造生命。当然(rán)，这些推论的大前提是要先找到暗物(wù)质存(cún)在的实际证(zhèng)据。那(nà)么小(xiǎo)伙伴们，你们觉(jué)得暗物质到底存不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞(zàn)，你的(de)支持是(shì)我更新的动(dòng)力！

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