宇宙是“人为制造”的？为何会(huì)存在科学无法解释的(de)“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟是什么？人类(lèi)为了寻找暗物质存在的证据(jù)，科学家们(men)在过去的几十年当中进(jìn木铎金声是什么意思在论语中，木铎金声的意思)行了超过(guò)50次的长期(qī)实验，但是却没有发现(xiàn)任何(hé)的有效证据。除(chú)了一个(gè)地(dì)方，在(zài)1687年出版的自然哲学数学原理一书(shū)中(zhōng)，埃(āi)萨克牛顿发(fā)表了(le)万有引力(lì)定律，它揭(jiē)示了宇宙中天体运动(dòng)的规律。往后的几百年来，当天文(wén)学家们(men)发现某些天体(tǐ)运行(xíng)轨道出现(xiàn)异常，不符合万有引(yǐn)力定律(lǜ)的时候，他们就会(huì)知道，周围一定(dìng)有未知(zhī)的(de)天体通过引力(lì)在(zài)摄(shè)动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通(tōng)过天王(wáng)星(xīng)运行轨道的异(yì)常，推算(suàn)并(bìng)且发现了(le)海王星的存在。另外，哈雷彗(huì)星(xīng)、冥王星的发现都是应用万有引力定律所取(qǔ)得重(zhòng)大天文成就的例子。但是这些(xiē)发现都是在恒星系统(tǒng)的(de)尺度(dù)当中，可当我们上升(shēng)到星(xīng)系或(huò)者(zhě)是星团的尺(chǐ)度，事(shì)情就开始变得诡异(yì)了。

1933年(nián)，瑞士的物理(lǐ)学家弗里茨兹威基正在研究和测量后发星系团的质(zhì)量。这是一(yī)个由数千个星(xīng)系所组成的巨大星(xīng)系(xì)团(tuán)，这些星系被引力束缚在一起。测量(liàng)星系团(tuán)的质量一般会使用(yòng)到两种方法，当两(liǎng)种(zhǒng)方法结果一致，就(jiù)可以确定其(qí)质量的范围。

第一(yī)种是获得其(qí)"光度(dù)学的质量(liàng)"，需要的数据是测量各个星(xīng)系(xì)的光度。

第二种(zhǒng)是(shì)动(dòng)力学质量的计算，是利用光谱红移测量(liàng)星(xīng)系团中的各个星(xīng)系(xì)相对于星系团(tuán)的运动速度。当测量结果出(chū)来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质(zhì)量”竟(jìng)然(rán)是“光度学质量”的(de)400倍。这(zhè)意味(wèi)着，后(hòu)发座星系(xì)团(tuán)有99%的质量消失(shī)了，或(huò)者说这99%的质量并不以可(kě)见光的形式所存(cún)在，我们无法看到。最(zuì)诡(guǐ)异(yì)的是，在(zài)测量(liàng)速度的过(guò)程中，兹(zī)威(wēi)基发现星系团中很多星(xīng)系的速度比(bǐ)理论(lùn)上要快得多，按照牛顿的运(yùn)动(dòng)学(xué)定律(lǜ)，仅靠这些可见星系的质量所产生的引(yǐn)力(lì)是无法将它们束(shù)缚在星系团内的，它们早就应该被(bèi)抛出星系团之外了，除(chú)非有(yǒu)一种神秘的力量(liàng)在(zài)起作用，这(zhè)种力量来源(yuán)于(yú)某种隐形的物(wù)质。

据(jù)此，兹维基(jī)提出了这样部(bù)分(fēn)不可见的(de)暗质，它(tā)不发散(sàn)光(guāng)、吸光(guāng)、反射(shè)光，但(dàn)是(shì)它们却占据着宇宙中绝(jué)大部分(fēn)的质(zhì)量(liàng)。只是(shì)当时的人们(men)对这样的一(yī)种说法不屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这个词才(cái)再一次(cì)出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观(guān)测仙女座星系(xì)中的恒星运动。理(lǐ)论上(shàng)来说，距(jù)离中(zhōng)心越远(yuǎn)的恒星在其轨道上(shàng)的运行速度就会(huì)越慢。但是他们(men)观测的结果却让(ràng)人(rén)感到不可思议。

随(suí)着与中心(xīn)距离(lí)的增加，恒星的旋转速度(dù)几乎保持不变。可是根据(jù)牛顿(dùn)的万有引(yǐn)力定律(lǜ)，在星系当中如果没有足够大(dà)的(de)质量来(lái)吸引它们，这些外(wài)围(wéi)的(de)恒(héng)星早就被甩到宇宙(zhòu)当(dāng)中了。基于这种现象，科(kē)学家们会(huì)使(shǐ)用一种相对(duì)标准的方法来解释暗物质(zhì)的存(cún)在(zài)，这种方(fāng)法就是测(cè)量(liàng)星系当中气体(tǐ)在X轴上(shàng)距离星系中心(xīn)的(de)距(jù)离，以及在(zài)Y轴上气体的旋转速度。如(rú)果出现异常(cháng)的结(jié)果，就认为(wèi)是由暗(àn)物质的力量进入其中。

于是科学(xué)家们通过(guò)射电(diàn)望远镜(jìng)测(cè)量(liàng)了距离星(xīng)系中心更远(yuǎn)距离(lí)的氢元素(sù)，发现它(tā)们的旋转速度并不(bù)符(fú)合牛顿(dùn)的力学定(dìng)律。我们的太阳系也不例(lì)外，太阳系(xì)位(wèi)于银河系的第三悬臂之上(shàng)，距(jù)离银河(hé)系中心2.6万光(guāng)年，根据万有引力定律(lǜ)进(jìn)行计算，太阳系的(de)运行(xíng)速度应该是(shì)160千(qiān)米(mǐ)/秒，但实(shí)际上(shàng)，太阳系正在以220千米/秒的(de)速度(dù)围(wéi)绕(rào)银河系(xì)旋转，这(zhè)个(gè)实际速(sù)度远远大于(yú)理论速度，那(nà)么产(chǎn)生以上这种向心加速度的(de)原因很可(kě)能就是存在着一种(zhǒng)我们(men)看不到的物质，是这些暗物质的引(yǐn)力效应(yīng)将星(xīng)系聚集在了一起(qǐ)。

也是(shì)从这时开始，越来越多的(de)研(yán)究人(rén)员开始相信暗物质(zhì)的(de)存在。科学家根据星(xīng)系(xì)外恒星轨道(dào)的速度，估算在(zài)星系当中暗物(wù)质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是(shì)唯(wéi)一可(kě)以解释(shì)这个现象的原因。在一项新的研究当中，科学家(jiā)们发(fā)现，几(jǐ)乎(hū)没(méi)有(yǒu)引(yǐn)力效应的(de)遥(yáo)远恒星之间，也会出现速度上(shàng)的(de)微小差异。另(lìng)外，天文学家(jiā)还发现了(le)一个反(fǎn)常的(de)星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距(jù)离地球大约2.5亿(yì)光年，大小和银河(hé)系不多，但是星系当中存在(zài)的恒星数量却只有银河系(xì)的千分之一。

所以在理(lǐ)论上，该星系(xì)必须存在暗(àn)物质(zhì)，否则就会(huì)分崩离析(xī)。但是科学家们使(shǐ)用最先进的望(wàng)远镜对其进行(xíng)了40个小时的详细测量之(zhī)后，发现星系中(zhōng)的恒(héng)星运动是可以(yǐ)用正(zhèng)常(cháng)的物质和力学定(dìng)律来解释的。那么又有人提(tí)出，也(yě)许该星系的(de)暗物质，已经被附近(jìn)的另一个大星系(xì)剥离(lí)了。奇(qí)怪的是，它(tā)的附近没有(yǒu)任何星系存在。造成这些现(xiàn)象的除了(le)暗物质(zhì)的假说(shuō)之(zhī)外，另一种可能就(jiù)是人类对引力(lì)的理解(jiě)还不(bù)够全面，引力很可(kě)能在不同尺度空间中的工(gōng)作方(fāng)式是(shì)不同的(de)，这意(yì)味着在行(xíng)星系尺度中的天体会(huì)沿(yán)着它们的轨道，按照(zhào)我们所理(lǐ)解的方式运动。但是(shì)上升到(dào)星系和星(xīng)团的尺度(dù)，引力之间的相互作用则是不同的(de)方(fāng)式。对于在星(xīng)系团之间的相互(hù)作用，科学家还引入了外(wài)部场(chǎng)效应(yīng)的概念，指(zhǐ)的是在(zài)数百(bǎi)万光(guāng)年(nián)的规模上(shàng)，巨(jù)大的质量之间会产生对彼(bǐ)此特(tè)殊的效果，这个(gè)理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德(dé)理论(lùn)成立，这意味着(zhe)我们需要对现在的物理定律进行(xíng)修正(zhèng)，这些发(fā)现也(yě)让很(hěn)多人认为暗物质假说理(lǐ)论就此终结。但是在宇宙(zhòu)当中还有关于暗(àn)物质存(cún)在的其他的理(lǐ)论证据，这些理论证据是蒙(méng)德理论所(suǒ)没法解释(shì)的(de)“引(yǐn)力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系(xì)团，由两个碰撞的星系(xì)团所组成，类(lèi)似这样的星团，它们大部分的普通质(zhì)量都在星系(xì)的(de)气体当(dāng)中。当星团以(yǐ)1000万公(gōng)里/小(xiǎo)时发生碰撞(zhuàng)的时(shí)候，星际(jì)气体的相(xiāng)互作用就会导致温度的急剧升高(gāo)，速度大幅降低。所以(yǐ)在理论(lùn)上，在碰撞之后，子弹(dàn)星系团大部分的质(zhì)量将(jiāng)位于(yú)所(suǒ)有这些(xiē)气体(tǐ)所在的(de)中间区(qū)域(yù)。那么我们通(tōng)过什(shén)么来验(yàn)证它的质量区(qū)域到(dào)底是不是集中(zhōng)在中间呢？前不(bù)久，詹(zhān)姆(mǔ)斯(sī)韦伯太空望远(yuǎn)镜传(chuán)回(huí)了(le)宇(yǔ)宙(zhòu)当中第(dì)一张全(quán)彩的高清照片，在照片中我们可(kě)以明(míng)显地看到(dào)很多(duō)星系似乎(hū)被拉(lā)伸(shēn)产生了(le)巨大的(de)形变。其实这些星系本身并不是真的被扭曲了，也不(bù)是韦伯望(wàng)远镜出了什(shén)么问题，而是这(zhè)样极遥远(yuǎn)的天体和我(wǒ)们地(dì)球(qiú)上的观(guān)测(cè)者之间。被(bèi)一个质量超级巨(jù)大的天体遮(zhē)挡，这个超(chāo)大质量(liàng)的东西的引(yǐn)力，会使(shǐ)身后更(gèng)遥远星系的光(guāng)都发生了扭曲。这个现象就是引力透(tòu)镜效应。这(zhè)个巨大(dà)的(de)天体可能是超大(dà)质(zhì)量的黑洞或者是暗物质。

所以(yǐ)当人们对子(zi)弹星(xīng)系团观测的时候，发现它的大(dà)质量区域(yù)并不是在中(zhōng)间，而是在两侧。所以最好的解释(shì)方(fāng)法(fǎ)就是当星团发(fā)生全部的碰撞时，可被观测到的(de)质量气体被卡在(zài)了中间，暗物质则(zé)直(zhí)接通(tōng)过了这个区域，并在两边(biān)形成了引(yǐn)力透(tòu)镜。对子弹星系团的引力透镜(jì木铎金声是什么意思在论语中，木铎金声的意思ng)研究也(yě)被认为是暗物质存在的迄(qì)今为止最好的理论证据。

除此之外(wài)，还(hái)有来(lái)自宇宙(zhòu)当中最古老(lǎo)的光。从(cóng)宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万年之后，可见光终于(yú)可以畅通无阻地(dì)穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景上留下了各相同(tóng)性的微波辐射。其中红(hóng)色的部分表(biǎo)示温度较高的区域，蓝色则表示相对较冷(lěng)的(de)区域(yù)，但(dàn)实(shí)际上它们之间的温差只有万(wàn)分之一。

科学家们通过(guò)对前景背景分离后的二值(zhí)图像(xiàng)进行连(lián)通域提取和标记(jì)之后发(fā)现，如果(guǒ)宇宙当中(zhōng)没有暗物质，图形(xíng)看起来不应该是(shì)这样的，而随(suí)着暗(àn)物(wù)质(zhì)的增加，一些峰(fēng)值的幅度会减(jiǎn)小，才变得看起来“和(hé)谐”。为了(le)匹配宇宙微波(bō)背景(jǐng)辐射的测(cè)量值，我们需(xū)要的暗物(wù)质大约(yuē)是普(pǔ)通(tōng)物质的(de)5倍。这(zhè)个数字(zì)与解(jiě)释星系(xì)当中(zhōng)恒星运动所需要的(de)暗物质(zhì)比例是一(yī)致的。这(zhè)就意味着。

用了一个简单的理论(lùn)框(kuāng)架(jià)，就(jiù)很好地解释了很多不(bù)同的观测(cè)结果。而暗物质的本(běn)质(zhì)就是宇宙当中(zhōng)存在着某(mǒu)种类型的粒(lì)子，它们(men)不(bù)参与任何(hé)其他的电磁作用，只通过引力来相互(hù)作(zuò)用。所以如果能(néng)够找到这种粒子的(de)存在，就相当于找(zhǎo)到(dào)了暗物质存(cún)在的(de)实际(jì)证据。这种(zhǒng)粒子到底是什么(me)？科学家们已经提出了数十种的假想目标，而要(yào)寻(xún)找(zhǎo)这些(xiē)不同的目标粒子所需要的实验(yàn)方式也不(bù)相同。在过去的几(jǐ)十年当中，人类为了寻(xún)找这些看不见、摸不到(dào)，几乎不会与常(cháng)规(guī)物质相(xiāng)互作(zuò)用(yòng)的(de)“暗物质”，科学家们已经进行了超(chāo)过50次(cì)的实验，却没有任(rèn)何实质性的发现(xiàn)，除了一个(gè)地方，意大利的格兰萨索山(shān)，隶属于阿(ā)尔卑斯(sī)山脉。

在山下(xià)1400米处的(de)地下矿井当(dāng)中(zhōng)，藏着地球上(shàng)最(zuì)大的地学实验室(shì)，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼高的探测器，一(yī)直(zhí)致力于寻找暗物质(zhì)粒子的(de)周期(qī)性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这(zhè)里(lǐ)的科学家声称观测(cè)到了某种信号。经过了20多年的数据收集，人们发现(xiàn)了(le)一个有趣的事(shì)情。探(tàn)测率会在(zài)每年(nián)的6月份达到峰(fēng)值(zhí)，然后在(zài)11月降到最(zuì)低，而且在(zài)20年当中每年都是一样(yàng)。一些科(kē)学家认为这可能(néng)是(shì)人类发(fā)现暗物质的第一个直(zhí)接证(zhèng)据。

但(dàn)是为(wèi)什(shén)么暗物(wù)质会产生(shēng)周期性(xìng)的年度信号呢(ne)？刚(gāng)才我们讲(jiǎng)了太阳系正在以220公(gōng)里(lǐ)/秒(miǎo)的速(sù)度围绕着银河(hé)系进行(xíng)移动，那么如果暗物质存在宇宙(zhòu)当中，这意味着(zhe)我(wǒ)们也在以这样的速度在穿越着(zhe)暗物质流，这个过程中会产生相(xiāng)应的振(zhèn)荡，同(tóng)时地球又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有半年的时(shí)间，地球围绕太阳(yáng)的方向与(yǔ)太阳环绕(rào)银河系的方向是一(yī)致的，而另(lìng)外半年则与之相反。

而在6月份的时(shí)候，地球(qiú)与太阳(yáng)的方向正好(hǎo)达到完全一致，这是理论上地球穿越(yuè)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(shí)际的情况中(zhōng)，太阳系相对银河系(xì)的(de)平面呈(chéng)现了60度的(de)倾斜(xié)，但是这并不影响这(zhè)个理(lǐ)论(lùn)的有效性。

因此科学家认为这(zhè)可以(yǐ)用(yòng)来(lái)解释(shì)，研究人员们所观(guān)测到(dào)的周(zhōu)期性信(xìn)号。当然也可能有其他的(de)情况，造成这种年度周期信(xìn)号的差(chà)异也(yě)可能是温(wēn)度(dù)、湿度、土(tǔ)壤中的(de)水分、高山上的积雪(xuě)，甚(shèn)至连意大利游客的数量也符合(hé)这个周期的规律。

所以，科学家(jiā)们又在(zài)南半球建立了一个(gè)几乎相同的实验室，这里(lǐ)的季(jì)节与之(zhī)前的(de)实验室正好相反(fǎn)，而(ér)在这里，地球穿过暗物质(zhì)流的(de)运动(dòng)特征和第一个实验室(shì)是(shì)一(yī)样的。

因此，如果在这里可以得到相(xiāng)同的信号，就可(kě)以成为暗物质所存在的非常有力的证据(jù)了(le)。但是由于这个实验室刚刚(gāng)建成不(bù)久，所以截至(zhì)目前(qián)还无法(fǎ)提(tí)供相应(yīng)的(de)数(shù)据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射一台(tái)新的望远镜，这台(tái)太空望远(yuǎn)镜叫做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈(hā)勃(bó)望远镜(jìng)相同(tóng)，但它的宽(kuān)视场(chǎng)仪器提供的视野是(shì)哈勃红外仪器(qì)的(de)100倍(bèi)。南希格(gé)雷斯罗曼太空望(wàng)远镜其中一个关键的(de)用途就是探索暗(àn)物质背后的(de)奥秘，对于探测的结果(guǒ)，我们只能拭目以(yǐ)待(dài)了。费米实验(yàn)室粒(lì)子(zi)天体物(wù)理中(zhōng)心的(de)科学家丹琥珀和贾森斯(sī)特芬研(yán)究发现，如果暗物(wù)质存在，它(tā)们(men)极有可能拥有另一种神秘的效应，这(zhè)种暗物质效应，会支持(chí)宇宙当中生命的诞生，或(huò)者说是生命(mìng)进化的一个重要因素。

如果这(zhè)一理论(lùn)得到进一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会意味(wèi)着人(rén)类并(bìng)不孤单呢？或许在宇(yǔ)宙当中某(mǒu)个角落的(de)行星上，暗物(wù)质(zhì)正在通(tōng)过这(zhè)样的效应创造(zào)生命。当(dāng)然(rán)，这些推论的大前提是要先找(zhǎo)到暗物质存在的实(shí)际证据。那(nà)么小伙伴们，你们觉(jué)得暗物质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢(huān)请点赞，你的(de)支持(chí)是我更新的动(dòng)力！

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