宇宙是“人为制造”的(de)？为(wèi)何(hé)会存在科学无法解释(shì)的“暗(àn)物质”？暗物质又究竟是(shì)什么？人类(lèi)为了寻找暗物(wù)质存(cún)在的证(zhèng)据，科学家们在过去(qù)的几十年(nián)当中进(jìn)行了(le)超过(guò)50次(cì)的长期(qī)实验，但是却(què)没有发现任何(hé)的(de)有效证据(jù)。除了(le)一个地方(fāng)，在1687年出版的自(zì)然哲(zhé)学数学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它(tā)揭(jiē)示了(le)宇宙中天体运动的规律(lǜ)。往后的几百年来，当天文学家(jiā)们发(fā)现某些天体运行轨道出(chū)现异常，不(bù)符合(hé)万有引(yǐn)力定律的(de)时(shí)候，他们就会(huì)知道(dào)，周围一定(dìng)有未知的天体通过(guò)引力在摄动它的轨道。比如(rú)在(zài)1846年，奥本勒(lēi)维耶就通(tōng)过天王星运行轨道(dào)的异(yì)常(cháng)，推算并且发现了海王星的存在(zài)。另外，哈(hā)雷彗星、冥王星的发现都是(shì)应用万有(yǒu)引(yǐn)力定律(lǜ)所取得重大天文成就的例子(zi)。但是这(zhè)些(xiē)发现(xiàn)都(dōu)是(shì)在(zài)恒星系统的尺(chǐ)度当(dāng)中，可(kě)当我们上升(shēng)到星(xīng)系或(huò)者是星团的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗(fú)里茨兹威(wēi)基正在研究(jiū)和测量后(hòu)发星(xīng)系团(tuán)的质量。这是一(yī)个由(yóu)数千(qiān)个星(xīng)系所组(zǔ)成(chéng)的巨大星系团，这些星系被(bèi)引力束缚(fù)在(zài)一起。测(cè)量星系团的质量一般(bān)会使用(yòng)到两(liǎng)种方法，当两种方法结果一(yī)致(zhì)，就可以确(què)定其质量的范围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需要的(de)数据(jù)是测量(liàng)各个(gè)星(xīng)系的(de)光度。

第二种(zhǒng)是动力(lì)学质量的计算，是(shì)利(lì)用光(guāng)谱红移测(cè)量星(xīng)系(xì)团中(zhōng)的各个(gè)星(xīng)系相对(duì)于星系团的运动(dòng)速(sù)度(dù)。当(dāng)测量结(jié)果出来之后(hòu)，兹威基(jī)彻底懵了(le)，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着(zhe)，后发(fā)座星系(xì)团有(yǒu)99%的质量消失了，或者说这99%的质量并不以(yǐ)可见光的形(xíng)式所存在，我(wǒ)们无法看到。最诡异的(de)是，在测(cè)量速度的过(guò)程中，兹威基发现(xiàn)星系团中很多星系(xì)的速度(dù)比理论上要(yào)快得多，按照牛顿(dùn)的运动(dòng)学定律，仅靠这些可见星系的(de)质量所(suǒ)产生的引力是无法将(jiāng)它们(men)束缚(fù)在星系(xì)团(tuán)内的，它(tā)们早就应该被(bèi)抛出(chū)星系团之外了，除非有(yǒu)一(yī)种(zhǒng)神(shén)秘的力量在起作用，这种(zhǒng)力量来源于某种(zhǒng)隐形的物(wù)质。

据此(cǐ)，兹维基提出(chū)了这样部分(fēn)不可(kě)见的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们(men)却占(zhàn)据(jù)着(zhe)宇宙中绝(jué)大部分的质(zhì)量。只是(shì)当时的(de)人(rén)们对(duì)这样(yàng)的一种说法不屑一顾(gù)。

直到40年之(zhī)后(hòu)，“暗物质”这个(gè)词才(cái)再(zài)一次出(chū)现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测(cè)仙女座(zuò)星(xīng)系中的恒星运动。理论上来说，距离中(zhōng)心越(yuè)远的恒星在其轨道上(shàng)的运行速(sù)度就(jiù)会越慢。但(dàn)是(shì)他们观测(cè)的结果却(què)让(ràng)人感(gǎn)到不可思议。

随着(zhe)与中心距离的(de)增加，恒星的旋转速度几乎保持(chí)不变。可是根据牛顿的万有(yǒu)引力定律，在星系当中如果没(méi)有足够大的质量来吸引它们，这(zhè)些外围的恒(héng)星早就(jiù)被甩到宇宙当中了。基于这(zhè)种现象(xiàng)，科学家们(men)会使用(yòng)一种相(xiāng)对标(biāo)准(zhǔn)的方法来解释暗物质(zhì)的存在，这种(zhǒng)方法就是测量星系当中气体(tǐ)在X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋转速度。如果(guǒ)出现异常的(de)结果，就(jiù)认(rèn)为是由(yóu)暗物质的力(lì)量进(jìn)入其中(zhōng)。

于是(shì)科学(xué)家们通过射电望远(yuǎn)镜测量了(le)距离星系中心(xīn)更远距(jù)离的氢元素，发现它们的旋转速度并不符合牛顿的力(lì)学定(dìng)律。我们的太阳系也不例(lì)外，太(tài)阳系位于银河(hé)系(xì)的第(dì)三悬(xuán)臂之上，距离银河系(xì)中(zhōng)心2.6万光年，根据万有引(yǐn)力定律(lǜ)进行计算(suàn)，太(tài)阳系的运行速度应该是(shì)160千米/秒，但(dàn)实际(jì)上(shàng)，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕(rào)银(yín)河(hé)系旋转，这(zhè)个(gè)实际速度远远(yuǎn)大于(yú)理论速度，那(nà)么产生以上这(zhè)种向心加速度的原因很可能(néng)就是(shì)存在(zài)着一种我们看不到的(de)物质(zhì)，是这(zhè)些暗物质的引力效应(yīng)将星系(xì)聚集在了一起。

也是(shì)从这(zhè)时开始，越来越多的(de)研究人员开始相信暗物质的存在。科学家根据星(xīng)系(xì)外恒(héng)星(xīng)轨道(dào)的(de)速度(dù)，估(gū)算在星系(xì)当中(zhōng)暗物质(zhì)的质量占整个星系质量的85%。但(dàn)是(shì)，暗物(wù)质并不是唯一可(kě)以解释(shì)这个现象的原因。在一项新的(de)研究(jiū)当中，科学家们发现(xiàn)，几乎没有引力效应的遥(yáo)远恒星之间，也会出现(xiàn)速度上的微小差异。另外，天文学家(jiā)还发现了一(yī)个反(fǎn)常的(de)星系，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地(dì)球大约2.5亿光年，大小和银(yín)河(hé)系不多，但(dàn)是星系当中(zhōng)存在的恒星数量(liàng)却只有(yǒu)银河系的(de)千分之一。

所(suǒ)以在理论(lùn)上(shàng)，该星(xīng)系必须存在暗物质，否则就会分崩离析。但(dàn)是(shì)科(kē)学家们使用最(zuì)先(xiān)进的(de)望远镜对(duì)其进行(xíng)了40个(gè)小时的详(xiáng)细(xì)测量之后，发现星(xīng)系中的恒星运动是可(kě)以(yǐ)用正常的物质和力学定律来解释的。那(nà)么又有人提(tí)出，也(yě)许该星系的暗(àn)物质，已经被(bèi)附近的另一个大星(xīng)系剥离了。奇怪的(de)是，它的附近没有任何星(xīng)系存在。造成这些(xiē)现象(xiàng)的(de)除了暗物质的(de)假(jiǎ)说(shuō)之(zhī)外，另一种(zhǒng)可能(néng)就是人类对引力的(de)理解还不够(gòu)全(quán)面，引(yǐn)力很(hěn)可能在不(bù)同尺(chǐ)度空(kōng)间中的工作方(fāng)式是不同的(de)，这意味(wèi)着在行星系尺度(dù)中(zhōng)的天体会沿着(zhe)它(tā)们的(de)轨道(dào)，按照我们所(suǒ)理(lǐ)解的方式(shì)运动(dòng)。但是上(shàng)升到星系(xì)和星团的尺度，引力(lì)之间(jiān)的相互作(zuò)用则是(shì)不同的方(fāng)式。对于(yú)在星系团之间的相(xiāng)互作用，科学家还引入了外部(bù)场效应的概念，指的是在数百万光年的(de)规模上，巨大的质量之间会产生对(duì)彼此特殊的(de)效(xiào)果，这个(gè)理论叫做MOND蒙(méng)德(dé)理(lǐ)论。如果MOND蒙德(dé)理论成(chéng)立(lì)，这意味着(zhe)我们需要对(duì)现在的物理定律进行修正(zhèng)，这(zhè)些发现也让很多(duō)人认为(wèi)暗(àn)物(wù)质假说理论就此终(zhōng)结。但是在宇宙当(dāng)中还有关于暗物质存(cún)在的(de)其他的理论证据，这些理论证据是(shì)蒙德理(lǐ)论(lùn)所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿(yì)光年的子弹星(xīng)系团，由两个碰撞(zhuàng)的星系团(tuán)所组成，类似(shì)这(zhè)样的星团，它(tā)们大部(bù)分的普通质量都在星系的(de)气(qì)体当(dāng)中。当(dāng)星(xīng)团以(yǐ)1000万公里/小时发生(shēng)碰撞的时(shí)候，星际气体(tǐ)的相互作用就会导(dǎo)致温度(dù)的急(jí)剧升高，速度大(dà)幅(fú)降低。所(suǒ)以在理论上，在碰撞之后，子弹(dàn)星系团大部分(fēn)的质(zhì)量(liàng)将(jiāng)位于所有这些气体所在的(de)中间区域。那(nà)么我(wǒ)们通过什(shén)么(me)来(lái)验证它的质量区域到底是不是集中在中间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远镜传回了(le)宇宙当(dāng)中(zhōng)第(dì)一张全(quán)彩的高清照片(piàn)，在照片中我们(men)可以明(míng)显地看到很(hěn)多星系似乎被拉伸(shēn)产生了巨大的形变。其实这些(xiē)星系本(běn)身(shēn)并不是真的被(bèi)扭(niǔ)曲了(le)，也不是韦伯望远镜出了什(shén)么问题，而是这(zhè)样极(jí)遥远的天体和我们地球上的观测(cè)者之(zhī)间。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这个超(chāo)大质(zhì)量的东西的引力(lì)，会使(shǐ)身后更遥远星系的光(guāng)都发生了(le)扭曲。这个现象就是引力透镜效应。这个巨大的天体可能是(shì)超大质(zhì)量的黑洞或者(zhě)是暗物(wù)质。

所以当人们对子弹(dàn)星系团观测的时候，发现(xiàn)它的(de)大(dà)质(zhì)量(liàng)区域(yù)并不是在中间，而是在两侧。所(suǒ)以(yǐ)最好的解释方法就是当星团发生全部(bù)的碰撞时，可被观测到的质(zhì)量气体被(bèi)卡在了中间，暗物质则直接通过了(le)这个(gè)区(qū)域，并在两(liǎng)边形(xíng)成了引(yǐn)力(lì)透(tòu)镜。对子弹(dàn)星系团(tuán)的(de)引力透镜研究也被认为是暗(àn)物质存在的迄今(jīn)为(wèi)止最好的理论证据。

除(chú)此(cǐ)之外，还(hái)有来自(zì)宇(yǔ)宙当中(zhōng)最古老的(de)光(guāng)。从宇宙大爆炸开始，38万年(nián)之后，可见光终于可以畅通无阻(zǔ)地(dì)穿越在宇宙当中了(le)。经(jīng)过(guò)了(le)130多亿(yì)年之后，这些光在(zài)宇宙空(kōng)间(jiān)背景上留下(xià)了各相同性的微波辐射。其中红色的部分表示温度较高(gāo)的区域，蓝色(sè)则表示相对较冷的区域，但(dàn)实(shí)际上(shàng)它们之间的(de)温(wēn)差只有万分之一。

科学(xué)家们(men)通(tōng)过对前景背景分离后的(de)二值(zhí)图像进行连通域提取和标记之后发现(xiàn)，如果宇(yǔ)宙当中没有暗(àn)物质，图形看起来不应(yīng)该是(shì)这(zhè)样(yàng)的，而随着暗物(wù)质的增加，一些(xiē)峰值的幅度会减小，才(cái)变得看(kàn)起来“和(hé)谐(xié)”。为(wèi)了匹配(pèi)宇宙微(wēi)波背景辐(fú)射的测量(liàng)值，我(wǒ)们(men)需要的暗物质大约是(shì)普通物质的5倍。这(zhè)个(gè)数字与解释星(xīng)系当中恒星运(yùn)动所需要(yào)的暗物质比例(lì)是一致的。这就意味着。

用(yòng)了一个简单(dān)的(de)理论框架，就很好地解(jiě)释了很多不同的观(guān)测结果。而暗物(wù)质(zhì)的本(běn)质就是宇(yǔ)宙当中存(cún)在着某(mǒu)种类型的粒子，它们(men)不(bù)参与任(rèn)何(hé)其他的电磁作(zuò)用，只通过(guò)引力来相互作用。所以如果能(néng)够找到这种粒子的存在，就相当(dāng)于找到了暗物(wù)质存(cún)在的实际证据。这种粒子到底是(shì)什么？科学(xué)家们已经提出了(le)数十种的(de)假想目标，而(ér)要寻找(zhǎo)这些(xiē)不同的目标粒(lì)子所(suǒ)需要的(de)实(shí)验方式也不(bù)相同(tóng)。在过去的(de)几十年(nián)当中，人类为(wèi)了寻(xún)找这(zhè)些看不见、摸不到，几乎不会与常规物质相(xiāng)互作用的“暗物质”，科学家们已经(jīng)进行了超过50次的实验，却没有(yǒu)任何(hé)实质性(xìng)的发现(xiàn)，除了一个地方，意大利的格兰萨索山，隶属于(yú)阿尔卑(bēi)斯(sī)山脉。

在山下1400米(mǐ)处的(de)地下(xià)矿(kuàng)井当中，藏着地球上最大的地学实验室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼(lóu)高的(de)探测(cè)器，一直致力于寻找暗物质粒子(zi)的周期性震荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的科学(xué)家声称观测到了某种(zhǒng)信号(hào)。经过了20多年的数据收集，人们发现了一个有趣的(de)事情。探(tàn)测率(lǜ)会在(zài)每年的6月份达(dá)到峰值，然后在11月降到最低，而(ér)且在20年当中每年都是一(yī)样。一些科学家认为这可能是人类发(fā)现暗(àn)物质的第一个直接证(zhèng)据。

但是为什么暗(àn)物质会产生(shēng)周(zhōu)期性(xìng)的(de)年度信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系正在以(yǐ)220公里/秒的速度围(wéi)绕着银河(hé)系进行移动(dòng)，那么如果暗物质存在宇宙(zhòu)当中，这意味着我(wǒ)们也在(zài)以(yǐ)这样(yàng)的速度在(zài)穿越着暗物质流(liú)，这个过程(chéng)中会产生相应(yīng)的(de)振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有半(bàn)年的时间，地球围(wéi)绕太阳的方(fāng)向与太阳环绕银河系的方向是一致的，而另外(wài)半年则与之相反。

而在(zài)6月份的时候，地球(qiú)与(yǔ)太阳的方向正好达(dá)到完全一致，这是理(lǐ)论上地球(qiú)穿(chuān)越暗物质流最快的时段化妆品条码697开头是什么成分，条形码697开头代表什么标准。而在(zài)11月份(fèn)，又(yòu)恰好达到了(le)最慢值。尽管(guǎn)在实(shí)际的情(qíng)况中(zhōng)，太阳系(xì)相对(duì)银(yín)河系的平(píng)面呈现了60度的(de)倾斜(xié)，但(dàn)是这并(bìng)不影响这个理(lǐ)论(lùn)的有效性。

因此科学家认为(wèi)这可以(yǐ)用(yòng)来解释(shì)，研究人员们(men)所观测到的(de)周期性信号。当(dāng)然也可能有(yǒu)其他的情(qíng)况，造成这种年度周期(qī)信号(hào)的(de)差异(yì)也可能是(shì)温度、湿度、土壤(rǎng)中(zhōng)的水分(fēn)、高(gāo)山(shān)上(shàng)的积(jī)雪，甚至(zhì)连意大利(lì)游客的数量也符合这个周期(qī)的规律。

所以(yǐ)，科学家(jiā)们又在(zài)南半球建立了一个(gè)几乎相(xiāng)同的实(shí)验室，这里的季节(jié)与之前的实(shí)验室正好相反(fǎn)，而在这里，地(dì)球穿过(guò)暗物质流的运动特(tè)征和第一(yī)个实验室是一样(yàng)的(de)。

因(yīn)此，如果在(zài)这里可以得到(dào)相同的信号，就(jiù)可以成(chéng)为暗物质所存在(zài)的非(fēi)常有力(lì)的证据了。但(dàn)是由(yóu)于这(zhè)个实验室刚刚建(jiàn)成不久(jiǔ)，所以截至目前还无法提供相应(yīng)的数据支持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一台(tái)新(xīn)的望远(yuǎn)镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大(dà)小跟哈勃望远镜相(xiāng)同，但它(tā)的宽视场仪(yí)器(qì)提供的(de)视野是(shì)哈(hā)勃红(hóng)外仪器的(de)100倍。南希格雷斯罗曼太空望(wàng)远镜其中一(yī)个关键的用途(tú)就(jiù)是探索暗物质背(bèi)后(hòu)的(de)奥秘，对于探测的(de)结果(guǒ)，我们只能拭目以待了。费米实(shí)验室(shì)粒(lì)子天体(tǐ)物(wù)理(lǐ)中心的(de)科学家丹琥珀(pò)和贾森斯特芬研究(jiū)发现，如(rú)果(guǒ)暗物质存在，它们极有(yǒu)可能拥(yōng)有(yǒu)另一(yī)种神秘的效应，这种暗物(wù)质效(xiào)应(yīng)，会支持宇(yǔ)宙当中生命的诞生(shēng)，或者说是(shì)生命进化(huà)的(de)一个重(zhòng)要因素。

如果这一(yī)理论得到进一步的(de)证实，那么遍(biàn)布宇宙当中的暗物质会不会意味(wèi)着人类并不孤(gū)单呢？或许在(zài)宇宙当(dāng)中某个角落的行星上，暗物质正在通(tōng)过这样的效应创造生命。当然(rán)，这些推论的大前(qián)提(tí)是(shì)要(yào)先找到(dào)暗(àn)物质存在(zài)的实际证(zhèng)据。那(nà)么小伙伴们(men)，你们觉(jué)得暗物质到底存不(bù)存在(zài)呢(ne)？喜欢请点赞，你的(de)支持(chí)是我(wǒ)更新的动力！

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