宇宙(zhòu)是“人(rén)为(wèi)制造”的(de)？为何会(huì)存(cún)在科学(xué)无法解释的“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(zhèng)据，科(kē)学家们在过去的几十年当中进行了超过50次的长(zhǎng)期实验，但是(shì)却(què)没有发现(xiàn)任何的有效证据。除了一个地方(fāng)，在(zài)1687年出版(bǎn)的自然哲学数学原理一书中，埃萨克(kè)牛顿发表了万(wàn)有引(yǐn)力定(dìng)律，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往后的几(jǐ)百年来(lái)，当天(tiān)文学(xué)家们发(fā)现某些(xiē)天体运行轨道出现异常(cháng)，不符合万有引力定律(lǜ)的时候(hòu)，他(tā)们就会(huì)知(zhī)道，周围(wéi)一定有(yǒu)未(wèi)知的天体通过(guò)引力在摄(shè)动它的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶(yé)就通(tōng)过天王星运行轨(guǐ)道的异常，推(tuī)算(suàn)并且发现了海王星(xīng)的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用万有引力定律所取得重大(dà)天(tiān)文成(chéng)就的例子(zi)。但(dàn)是(shì)这些发现都是在恒星系统(tǒng)的尺(chǐ)度当中，可当我们上(shàng)升(shēng)到(dào)星系或者是星团(tuán)的尺度，事情(qíng)就开(kāi)始变得诡(guǐ)异(yì)了(le)。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗里茨兹威基正在(zài)研究和测量后发(fā)星(xīng)系团(tuán)的(de)质量。这是一个由数(shù)千个星系所组成(chéng)的巨(jù)大星系团，这些星(xīng)系(xì)被引力束缚在一(yī)起(qǐ)。测量(liàng)星系团的质量一(yī)般会使用到(dào)两种方法(fǎ)，当两(liǎng)种方(fāng)法结果一致，就可以(yǐ)确定其(qí)质(zhì)量的范围(wéi)。

第(dì)一种是(shì)获得其"光度学的(de)质量"，需要的数据(jù)是测量各个星系的光(guāng)度。

第二种(zhǒng)是动力学质量的计算，是利(lì)用(yòng)光(guāng)谱红(hóng)移测量(liàng)星(xīng)系团中的各个(gè)星系相对于(yú)星系团的(de)运动速度。当测(cè)量(liàng)结果(guǒ)出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是(shì)“光度学质(zhì)量”的400倍。这意味(wèi)着，后发座星系(xì)团(tuán)有99%的(de)质量消失(shī)了，或者说(shuō)这99%的质量并(bìng)不以(yǐ)可见光(guāng)的形式所(suǒ)存在，我(wǒ)们无法(fǎ)看到。最诡异的是，在(zài)测量速度的过程中，兹(zī)威基发现星(xīng)系团(tuán)中很多星(xīng)系的速度比理论上(shàng)要快得(dé)多(duō)，按照牛顿的运(yùn)动(dòng)学(xué)定律，仅靠这些可见星系的质量所产(chǎn)生的(de)引(yǐn)力是无法将(jiāng)它们(men)束缚在星系团内的，它(tā)们早就应该被抛出星系团之外了(le)，除非有一种神秘的力(lì)量在起作用，这种力量来(lái)源(yuán)于某种隐形的物(wù)质。

据此(cǐ)，兹(zī)维基提出了(le)这样部分不可(kě)见的暗质(zhì)，它不发散光、吸(xī)光、反射光，但是它们却占据着(zhe)宇宙中(zhōng)绝大部分(fēn)的质量(liàng)。只是当时的人们对这样的一种说法(fǎ)不(bù)屑(xiè)一顾。

直(zhí)到(dào)40年之(zhī)后，“暗物质”这个词才再(zài)一次出现。天文(wén)学家维拉(lā)鲁宾和肯(kěn)特福特在观测(cè)仙(xiān)女座(zuò)星系中的恒星运动。理论上来说，距(jù)离(lí)中心越远的恒星在其轨道上的运行(xíng)速度就会越慢。但(dàn)是(shì)他(tā)们观(guān)测的结果却让(ràng)人(rén)感到(dào)不可思议(yì)。

随(好来与黑人是一个牌子吗，黑人包装为什么是好来suí)着与中心距(jù)离的增加，恒星的(de)旋转速度几乎(hū)保持不变。可是(shì)根据牛顿的万有引力(lì)定(dìng)律，在星系当中如(rú)果没有(yǒu)足够大的质量来吸引(yǐn)它们(men)，这些(xiē)外围的(de)恒星(xīng)早就(jiù)被甩到宇宙当中了。基于这种现象，科学(xué)家(jiā)们会使用一种相对(duì)标准的方法(fǎ)来解释(shì)暗物质的(de)存在，这种方法就是测(cè)量星系当中气体在X轴上距(jù)离星系中(zhōng)心的距离，以及在Y轴上(shàng)气(qì)体的(de)旋(xuán)转速度。如果出现异(yì)常的结果，就认为是由暗物质的力量进入(rù)其中。

于是科学家们(men)通过射电(diàn)望远镜测(cè)量(liàng)了距(jù)离星系中心更远距离的氢元素，发现它们的旋转速(sù)度(dù)并(bìng)不符合牛顿的力学定律(lǜ)。我(wǒ)们的太阳系也不例外，太阳系位于银河系的第三悬(xuán)臂之上，距离银河系中心2.6万(wàn)光年，根据(jù)万有引(yǐn)力定律进行计算，太(tài)阳系的运行速度应该是160千米(mǐ)/秒，但实际(jì)上，太阳系正在(zài)以(yǐ)220千(qiān)米/秒的速度围绕银河(hé)系旋转，这(zhè)个实际速度远(yuǎn)远大于(yú)理论速度(dù)，那(nà)么产生(shēng)以上这种向心加速(sù)度(dù)的原因很可(kě)能就是存在着一种我(wǒ)们看不到的物质，是这些暗(àn)物质的引力效应将星(xīng)系聚集在(zài)了(le)一起。

也(yě)是从这时开(kāi)始，越(yuè)来(lái)越多(duō)的研究人员开始相信暗物质的(de)存在。科学家根据星系外(wài)恒星(xīng)轨道的速度，估算(suàn)在星系当中暗物(wù)质(zhì)的质量占整个星系质量的85%。但(dàn)是，暗物质并不(bù)是(shì)唯一(yī)可以解(jiě)释这个现(xiàn)象的原因。在一项新的研究当中(zhōng)，科学家们(men)发现，几乎没有引(yǐn)力效应的(de)遥(yáo)远(yuǎn)恒星之间，也会出现速度上的微小(xiǎo)差异。另(lìng)外，天文(wén)学家还发现了一个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系(xì)距离地球大约2.5亿(yì)光年，大小和银河系不(bù)多(duō)，但是星系(xì)当中存在的恒星数量却只(zhǐ)有银河系(xì)的千(qiān)分之一。

所(suǒ)以在理论上(shàng)，该星系必须存在暗物(wù)质，否则就会分崩离析。但是(shì)科(kē)学家们使用(yòng)最先进的(de)望远(yuǎn)镜对其进行了40个小(xiǎo)时的(de)详细测量之后，发现星(xīng)系(xì)中的恒星(xīng)运动是可(kě)以用正常的物(wù)质和力学定律(lǜ)来解(jiě)释的。那么(me)又(yòu)有人提出，也许该(gāi)星系的(de)暗物质，已经被附近(jìn)的另(lìng)一(yī)个大星(xīng)系剥离了(le)。奇怪的是，它的(de)附(fù)近(jìn)没有任何星系存在(zài)。造成这些现象的除(chú)了暗物(wù)质(zhì)的假(jiǎ)说之外，另一(yī)种(zhǒng)可能就是人类(lèi)对引力的理解还不够全(quán)面，引力很可能在不(bù)同尺度空间中的工作方式是不同的，这意(yì)味着在(zài)行星系(xì)尺度中的(de)天体会沿着它们的轨道，按照(zhào)我们所(suǒ)理解的方式运(yùn)动(dòng)。但是上升到星系和(hé)星团的尺(chǐ)度，引(yǐn)力之间的相互作用则是不同的方式。对于在(zài)星系团之(zhī)间的相互作用，科学家(jiā)还引入了外部(bù)场效应的(de)概念，指的是在数百万光年的规模上，巨大的(de)质(zhì)量(liàng)之间会产生对(duì)彼此特(tè)殊(shū)的(de)效果，这(zhè)个(gè)理(lǐ)论叫做(zuò)MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)成立，这意味着我们需要对(duì)现在的(de)物理(lǐ)定律进行修正，这些发现也让很多人认为暗(àn)物质(zhì)假说(shuō)理论就此终结。但是在宇宙当中还有关(guān)于暗物质(zhì)存在的其他的理论证据，这些理论证据是蒙德理论所没法解(jiě)释的“引力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光(guāng)年(nián)的(de)子(zi)弹星系团，由两个碰(pèng)撞的星系团所组成，类似这(zhè)样的星团(tuán)，它们大(dà)部分的普通质量都在星系(xì)的气(qì)体当(dāng)中(zhōng)。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞(zhuàng)的(de)时(shí)候，星际气体的相互作用就会导致温(wēn)度(dù)的急剧升高(gāo)，速(sù)度大幅(fú)降低。所以在理(lǐ)论(lùn)上，在碰(pèng)撞之后(hòu)，子弹星(xīng)系(xì)团(tuán)大(dà)部分的质量将位于所有(yǒu)这些(xiē)气体所在的中间区域(yù)。那(nà)么我们通过什么(me)来验证(zhèng)它的质(zhì)量区(qū)域(yù)到底是不是集中在中间(jiān)呢？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第一张全彩的(de)高清照片，在照片(piàn)中我们可以明(míng)显地看(kàn)到很(hěn)多星系似乎被拉(lā)伸产生了巨大的形变(biàn)。其实这些星系本(běn)身(shēn)并不是真的(de)被扭曲了，也(yě)不(bù)是韦伯望远镜出(chū)了什么问题，而(ér)是这样极遥远的天体(tǐ)和我们地球(qiú)上的(de)观测者之间。被一个质量超(chāo)级巨(jù)大的(de)天体遮挡，这个超大(dà)质量的东西的(de)引(yǐn)力，会使身(shēn)后更遥远星系的光都发生了扭(niǔ)曲。这个现象就是引力透镜效应。这(zhè)个巨大(dà)的天体可能是超大质量的黑洞或者(zhě)是暗物质(zhì)。

所以当人们对子(zi)弹星系团(tuán)观(guān)测的时候，发现它(tā)的(de)大质量区域并不是在(zài)中间，而(ér)是(shì)在两侧。所以(yǐ)最好的解释方(fāng)法(fǎ)就是(shì)当星团发生全部的碰撞时，可被观测到的质量气(qì)体被卡在了(le)中间，暗物(wù)质则直接(jiē)通过了(le)这个区域，并在两(liǎng)边形(xíng)成了引(yǐn)力透镜。对子弹星系(xì)团(tuán)的(de)引力透镜(jìng)研究也被(bèi)认为是(shì)暗物质存在的迄今为止最好的理(lǐ)论(lùn)证据。

除此之外，还有来自(zì)宇宙当(dāng)中最古老的光。从(cóng)宇宙大(dà)爆炸开始，38万年之(zhī)后，可见光(guāng)终于可以畅通(tōng)无阻地(dì)穿越在宇宙当中了。经过(guò)了130多(duō)亿年之后，这些光在宇宙空间背(bèi)景上留(liú)下了各相同性的微波(bō)辐射。其(qí)中红色的部分表示(shì)温度较高的区域，蓝色则(zé)表示(shì)相对较冷的区(qū)域，但实际上(shàng)它们之间的温差好来与黑人是一个牌子吗，黑人包装为什么是好来(chà)只有万分之(zhī)一。

科学家(jiā)们通过对前景背景分(fēn)离后(hòu)的(de)二(èr)值图像进行连通域(yù)提(tí)取和标记之后发现(xiàn)，如(rú)果(guǒ)宇宙当中没有暗物质(zhì)，图形看(kàn)起来不应该是这样的，而随着暗物质(zhì)的增(zēng)加，一些峰值的幅度会减小，才变得(dé)看起来(lái)“和谐(xié)”。为了(le)匹配宇宙(zhòu)微波背景辐(fú)射的测量值，我们需要的暗(àn)物(wù)质大约是普通(tōng)物(wù)质的5倍。这(zhè)个数(shù)字与解释星系当中恒(héng)星运动(dòng)所需要的暗(àn)物质比例是(shì)一(yī)致(zhì)的。这就意(yì)味着。

用了一个简(jiǎn)单的(de)理论框(kuāng)架，就很(hěn)好地解释了很(hěn)多不同的观(guān)测结果。而暗物质的本质就是(shì)宇宙当中存在着某种类型的粒子，它们不参与(yǔ)任何其他的电磁(cí)作用，只通(tōng)过引力(lì)来相(xiāng)互作(zuò)用。所以(yǐ)如(rú)果能够找到这种粒子(zi)的存在(zài)，就相当于(yú)找到了暗物(wù)质(zhì)存在的实(shí)际证(zhèng)据。这(zhè)种粒(lì)子到底是什么(me)？科(kē)学(xué)家们已经提出(chū)了数十(shí)种的假想目(mù)标(biāo)，而要(yào)寻找这些不同的目标(biāo)粒子所需要的实(shí)验方(fāng)式(shì)也不相(xiāng)同。在(zài)过(guò)去的(de)几十年(nián)当中，人类为了(le)寻找这些看不见(jiàn)、摸不到，几(jǐ)乎不会与常规(guī)物质相互作用的“暗物质”，科学(xué)家们已(yǐ)经进行了超过50次(cì)的实验，却没有(yǒu)任何实质性的发现，除了(le)一个地方(fāng)，意大(dà)利的格兰萨索山，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处的地下矿井(jǐng)当中，藏着(zhe)地球上最大(dà)的地(dì)学实验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三(sān)层(céng)楼高的探测器(qì)，一直致力于寻找暗物质粒(lì)子的周期性震荡。

自1997年以来，这(zhè)里(lǐ)的科(kē)学家声称观测到了某种(zhǒng)信号。经过了(le)20多年的数据(jù)收集，人们发(fā)现了(le)一个有趣的事情。探测(cè)率会在每年的6月份达到峰值，然后在11月降(jiàng)到最低，而且在20年当中每年都是一样。一(yī)些(xiē)科(kē)学家认为(wèi)这可(kě)能(néng)是人类发现暗物质(zhì)的第一(yī)个直接证据(jù)。

但是为(wèi)什么暗(àn)物质会产(chǎn)生周期性的年度信号呢？刚才(cái)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，那么如果暗物(wù)质(zhì)存在宇宙当中，这意(yì)味着我(wǒ)们(men)也(yě)在以(yǐ)这样的(de)速(sù)度在穿越着暗物质流，这(zhè)个(gè)过程中会产生相应(yīng)的振(zhèn)荡，同时(shí)地球又(yòu)以30公里/秒(miǎo)的速(sù)度围(wéi)绕太(tài)阳进行(xíng)旋转。所以(yǐ)有半(bàn)年的(de)时间，地(dì)球围(wéi)绕太阳的(de)方向与太阳环(huán)绕银河(hé)系的方(fāng)向是一致的，而另外半年则与(yǔ)之(zhī)相反。

而在6月份的时(shí)候，地(dì)球与太(tài)阳的方(fāng)向正(zhèng)好(hǎo)达到完全一致(zhì)，这是(shì)理论上地球穿越暗(àn)物质流最快的时段。而在11月份，又(yòu)恰好达(dá)到了最慢值。尽管在实际(jì)的情况中，太阳系相对银(yín)河系的平(píng)面呈现了(le)60度的倾斜(xié)，但(dàn)是这并(bìng)不影响这个理论(lùn)的有效性。

因(yīn)此科(kē)学家认为(wèi)这可以(yǐ)用(yòng)来解释，研究人(rén)员们(men)所观测到的周期性信(xìn)号。当然也(yě)可能有其他的情(qíng)况(kuàng)，造(zào)成这(zhè)种年(nián)度周期信号的差异也可能是温(wēn)度、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高山上的积雪，甚至连意大(dà)利游(yóu)客的数量也符合这个周期的(de)规律。

所以，科学家们又在南半球建立了一(yī)个几乎相同的实验室，这里的(de)季节与之前(qián)的(de)实验(yàn)室正好相反，而在这里，地球穿过暗物质流的(de)运动特征和第一个实验室是一样的。

因此(cǐ)，如(rú)果(guǒ)在这(zhè)里可以得(dé)到相同的(de)信号，就可以成为(wèi)暗物质(zhì)所存在的非常有力的(de)证据了(le)。但是由于这个实验室刚刚建成不久，所以(yǐ)截至目前还(hái)无法提供相(xiāng)应的数(shù)据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太空望远镜叫做“南(nán)希格(gé)雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望远镜(jìng)相(xiā好来与黑人是一个牌子吗，黑人包装为什么是好来ng)同，但它的宽视场仪(yí)器(qì)提(tí)供(gōng)的视野是哈勃红外仪器(qì)的(de)100倍(bèi)。南(nán)希(xī)格雷斯(sī)罗(luó)曼太(tài)空(kōng)望(wàng)远镜其中一个关键的用(yòng)途就是探索暗物质背(bèi)后的(de)奥秘(mì)，对于探测的结果，我们(men)只(zhǐ)能拭目以待了。费米实(shí)验(yàn)室(shì)粒子天体物(wù)理(lǐ)中(zhōng)心(xīn)的科(kē)学家丹琥珀和(hé)贾森斯特(tè)芬研究发现，如果暗物质存在，它们极有可能拥有另一种神秘(mì)的效应，这种暗物(wù)质效应，会支持(chí)宇(yǔ)宙当中生命的诞生，或者说(shuō)是(shì)生命进化的一个(gè)重要(yào)因素(sù)。

如果这一理论得到进一步的证实，那(nà)么遍(biàn)布宇(yǔ)宙当中的暗(àn)物(wù)质(zhì)会不(bù)会意味着人类并(bìng)不(bù)孤单呢？或许在宇宙当中某个角(jiǎo)落的行星(xīng)上(shàng)，暗(àn)物质正在通过这样(yàng)的效(xiào)应创造生命。当(dāng)然(rán)，这些(xiē)推论的(de)大前(qián)提是要先找(zhǎo)到暗物质存(cún)在(zài)的实际证据。那么小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗物质到(dào)底存不存在(zài)呢？喜欢(huān)请点赞，你的支(zhī)持是(shì)我更新的动力！

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