宇宙是“人为制造”的？为何会(huì)存在科学(xué)无法(fǎ)解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类(lèi)为了寻找暗物质存在的证据，科学家(jiā)们在过去(qù)的几十年(nián)当中进行了(le)超过50次的长期(qī)实验(yàn)，但(dàn)是却没有发现(xiàn)任(rèn)何的有效证据。除了(le)一个地方，在(zài)1687年出版的自然哲(zhé)学数学原理(lǐ)一书中，埃萨克(kè)牛顿(dùn)发(fā)表了万有引力定律，它揭(jiē)示了宇宙中天体运动(dòng)的规律。往后的几百(bǎi)年来，当天文学家们发现(xiàn)某些天体运(yùn)行轨道出(chū)现异常，不(bù)符合万有引力定律的时候，他们就(jiù)会(huì)知道，周围一定有未知的天体通过引力在(zài)摄动它的轨道(dào)。比如(rú)在1846年(nián)，奥本(běn)勒维耶就通(tōng)过天(tiān)王星运行轨(guǐ)道的异常，推算(suàn)并(bìng)且发现了海王星(xīng)的存在。另外，哈雷彗(huì)星(xīng)、冥王星(xīng)的(de)发现(xiàn)都是应用万有引力定律所取得重(zhòng)大天文成(chéng)就的例子。但是这(zhè)些发(fā)现都是在(zài)恒星系统的(de)尺度当中，可当我们上升到星系或者是星团的(de)尺(chǐ)度，事情就(jiù)开始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正在研究和测(cè)量后发星系(xì)团的质(zhì)量。这是(shì)一个由数(shù)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)一起(qǐ)。测量星(xīng)系(xì)团的质量一般会使(shǐ)用到两(liǎng)种方法，当两种方法结(jié)果一致，就可(kě)以(yǐ)确定(dìng)其质量的范围。

第一种是获得其"光度学的(de)质量(liàng)"，需要(yào)的数据是测量各个星系(xì)的光度。

第二(èr)种是动(dòng)力学质量的计算(suàn)，是利(lì)用光谱红(hóng)移测量星系团中的各(gè)个星系相对(duì)于星系团的(de)运(yùn)动速度。当测量结果出来(lái)之后，兹威(wēi)基(jī)彻底懵(měng)了，“动力学质量”竟然(rán)是“光度学质量”的(de)400倍。这意味着，后(hòu)发座星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量并(bìng)不以可见光的形式所存在，我们(men)无法看到。最诡异的是，在测量(liàng)速度的过程中，兹威基(jī)发(fā)现星系团(tuán)中很多星系的速度比(bǐ)理论(lùn)上要快得多，按照牛(niú)顿(dùn)的运动学定律，仅(jǐn)靠这些可见(jiàn)星系的(de)质量所产生(shēng)的引力是无(wú)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(wài)了，除非有一种神秘的力量在(zài)起(qǐ)作用，这种力量来源于(yú)某种隐形的物质。

据此，兹维基提出了这样(yàng)部分不可见的暗质，它不发散光、吸(xī)光、反射光(guāng)，但是它(tā)们却占据着宇宙中绝大部分的质量。只是当时的人(rén)们对这(zhè)样的一(yī)种说法不屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个(gè)词(cí)才(cái)再一次出现。天文学家(jiā)维拉鲁宾和(hé)肯特(tè)福(fú)特在观测仙女座星系中的恒星(xīng)运动。理论上来说，距离中心越(yuè)远的(de)恒星在其轨(guǐ)道上的运行速度就会越(yuè)慢。但是他们观测的结(jié)果(guǒ)却让人感到(dào)不可思(sī)议。

随着与中心距离(lí)的增加，恒星的旋转速(sù)度几乎保持不变。可(kě)是根据牛顿的万有引力定(dìng)律，在(zài)星(xīng)系当(dāng)中如果没有足(zú)够大的质量来吸引它们，这(zhè)些(xiē)外围的(de)恒星早就(jiù)被甩到宇宙当中了(le)。基于这种现象，科(kē)学家(jiā)们(men)会使用一种相(xiāng)对标准(zhǔn)的方法来解释(shì)暗(àn)物质的(de)存在，这种方法就是测(cè)量(liàng)星系(xì)当中气体在X轴上(shàng)距离星(xīng)系(xì)中心的距离，以及在Y轴上气(qì)体的(de)旋转速(sù)度。如果出(chū)现异常的结果，就认为是由暗物质的力量进入其中。

于(yú)是科学家们(men)通过射(shè)电望(wàng)远镜测量了距离星(xīng)系中心更远距离的氢元素，发现(xiàn)它(tā)们的旋转速度(dù)并不符合(hé)牛(niú)顿(dùn)的(de)力学定律。我们的(de)太阳系也不例外，太阳(yáng)系位于(yú)银河系(xì)的第三悬臂(bì)之(zhī)上，距离银河系(xì)中心2.6万(wàn)光年，根据万有引(yǐn)力定律进行计(jì)算，太阳系的(de)运(yùn)行(xíng)速度(dù)应该(gāi)是(shì)160千(qiān)米/秒，但(dàn)实(shí)际上，太(tài)阳系正在以(yǐ)220千(qiān)米/秒的速(sù)度(dù)围绕银河系旋转，这个实际速度远远大于理论速度，那么(me)产生(shēng)以(yǐ)上这种向心加速度的原(yuán)因很可能就是存在(zài)着(zhe)一(yī)种我们看(kàn)不到的物质(zhì)，是这些暗(àn)物质的引力效应将星系聚集在了一起。

也(yě)是从这(zhè)时开(kāi)始(shǐ)，越来越多的(de)研究人员开始相信暗(àn)物质(zhì)的存(cún)在。科学家根据星(xīng)系(xì)外恒星(xīng)轨(guǐ)道(dào)的速(sù)度，估算(suàn)在星系当中暗物质的质(zhì)量占整个星系质量的85%。但是，暗(àn)物质并(bìng)不是唯一可(kě)以解释这个现(xià香港名媛是做什么的n)象(xiàng)的原因。在一(yī)项新的研究(jiū)当中，科学家(jiā)们发现，几(jǐ)乎没(méi)有(yǒu)引力(lì)效应(yīng)的遥远恒星之间，也会出现(xiàn)速度(dù)上的微小差异。另外，天文(wén)学家(jiā)还(hái)发(fā)现了一(yī)个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系(xì)距离地球(qiú)大约(yuē)2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星系(xì)当中存(cún)在(zài)的(de)恒(héng)星数量却只(zhǐ)有银(yín)河(hé)系的千分之一。

所以在(zài)理论(lùn)上，该星(xīng)系必须存(cún)在暗物质(zhì)，否则就会分崩离(lí)析(xī)。但(dàn)是科学家们(men)使用最先进的望远镜对其进行(xíng)了40个(gè)小时的详细测(cè)量之后，发现(xiàn)星香港名媛是做什么的系中的恒星运动是可(kě)以用正常的物质和(hé)力学定(dìng)律来解释的。那(nà)么又有人提(tí)出，也许该星系的暗物质，已经(jīng)被附近的另一个大(dà)星(xīng)系剥离了。奇怪的是(shì)，它的附(fù)近没有任(rèn)何(hé)星系存在。造成这些现象的(de)除了暗(àn)物质的假说之外，另(lìng)一种可能就是人(rén)类对引力的理解还不够全面，引力很可能在不同尺度空间中的工作方式是不(bù)同的，这意(yì)味着在行星系(xì)尺度中的天体(tǐ)会沿着它们的轨道，按照(zhào)我们所理解(jiě)的(de)方式运(yùn)动。但是(shì)上升到星系和星(xīng)团的(de)尺度，引力(lì)之间的相互作用则是不同的(de)方式。对于在星系团(tuán)之间的相互作用，科学家还引入了外部场效应(yīng)的(de)概(gài)念，指的是在数百万光年的(de)规模上，巨(jù)大的质量(liàng)之间会产生对彼(bǐ)此特殊的(de)效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要(yào)对现在的物理(lǐ)定律(lǜ)进行修正，这些发现也让很(hěn)多(duō)人认为暗物质假说(shuō)理论就(jiù)此终结。但是(shì)在宇宙当中还(hái)有关(guān)于暗物(wù)质存在的其他的理(lǐ)论(lùn)证据，这(zhè)些理论证据是蒙德理论所没法解释(shì)的“引力透(tòu)镜”。

径(jìng)向距离(lí)为37亿光年的子弹(dàn)星系团，由(yóu)两个碰撞的星系团(tuán)所(suǒ)组成，类似这(zhè)样的(de)星团，它们大部分的(de)普(pǔ)通质量都在星系(xì)的气体当(dāng)中。当星(xīng)团以1000万公(gōng)里/小时发生碰撞的时候，星际气体的相(xiāng)互作用就会导致温度的急剧(jù)升(shēng)高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子(zi)弹星系团大部分的质量将位于所(suǒ)有这(zhè)些(xiē)气体所(suǒ)在的(de)中间区域。那么(me)我们(men)通(tōng)过什(shén)么来验证它的质(zhì)量区(qū)域(yù)到底(dǐ)是不是集中在中间(jiān)呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太空望(wàng)远镜传回(huí)了宇(yǔ)宙当中第一(yī)张全彩的(de)高清(qīng)照片，在照(zhào)片中我们可(kě)以明显地看(kàn)到很多星系(xì)似(shì)乎被拉伸产(chǎn)生了巨(jù)大的形(xíng)变。其实这些星系本身并不(bù)是真(zhēn)的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么(me)问题(tí)，而是这样极遥远的天(tiān)体(tǐ)和我们(men)地球上的观测者(zhě)之间。被一个质量超级巨大(dà)的天(tiān)体遮挡，这个超(chāo)大质量的东西的引(yǐn)力，会使(shǐ)身后更遥远星(xīng)系的光都发生了扭(niǔ)曲(qū)。这个(gè)现象(xiàng)就是引力透镜(jìng)效应。这个巨大的(de)天(tiān)体可能(néng)是超大质量的(de)黑洞或者是暗物质。

所以(yǐ)当人们(men)对(duì)子弹星系(xì)团观测的时候，发现它的大质量区(qū)域并不(bù)是在中(zhōng)间，而(ér)是在(zài)两侧。所(suǒ)以最好的解释方法就(jiù)是当(dāng)星团发(fā)生(shēng)全部(bù)的(de)碰撞时，可被(bèi)观测到(dào)的质量气体被卡在了中(zhōng)间，暗物质则直接通过了(le)这个区域，并在两(liǎng)边形(xíng)成了引力透镜。对(duì)子弹星系团的(de)引力透镜研究也被认为是暗物质存在的迄今为止最(zuì)好(hǎo)的理论证据。

除(chú)此(cǐ)之外，还有来自宇宙当(dāng)中最古老的(de)光。从宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万年(nián)之后(hòu)，可见光终于(yú)可以畅通(tōng)无阻地(dì)穿越在宇宙当中了(le)。经过了130多亿年(nián)之后(hòu)，这些光在宇宙空间背景上(shàng)留下了各(gè)相同性的(de)微(wēi)波(bō)辐射。其中红色的部分表示温度较高的区域(yù)，蓝色(sè)则表示(shì)相对(duì)较冷(lěng)的区域，但实际上它们之间(jiān)的温(wēn)差只有万分之一。

科学(xué)家们通过对前景背(bèi)景分(fēn)离后的二(èr)值图(tú)像进行连(lián)通(tōng)域(yù)提取和标记之后发(fā)现，如(rú)果宇宙当中没有暗(àn)物质，图形看起来不应该是(shì)这(zhè)样的，而随着暗(àn)物质的增加，一些(xiē)峰值的幅度会(huì)减小，才变得看(kàn)起来(lái)“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙(zhòu)微波(bō)背景(jǐng)辐射的测量值，我(wǒ)们需要的(de)暗物质大约是普通(tōng)物(wù)质的5倍。这(zhè)个数字与(yǔ)解释星(xīng)系当中(zhōng)恒(héng)星运(yùn)动所需(xū)要(yào)的暗物质比例是一致的(de)。这就意(yì)味着。

用了一个简单(dān)的理论框架，就很好地(dì)解释了(le)很多(duō)不(bù)同的观测结果。而暗物质的本质就是宇宙当(dāng)中存在着某种类型的(de)粒子(zi)，它们不参(cān)与任何(hé)其(qí)他的(de)电磁作用，只通过(guò)引力来相互作用。所以如果能够找到这种粒子的(de)存在(zài)，就相当于找到了(le)暗物质(zhì)存在的(de)实(shí)际证据。这种粒子到底是什么？科学家们已(yǐ)经(jīng)提出了数十种的假想目(mù)标，而要寻找这些不同的(de)目标粒子所需要的实验(yàn)方式也不(bù)相(xiāng)同。在过去的几十年当(dāng)中(zhōng)，人类为了寻(xún)找这些看(kàn)不见、摸不到，几乎不(bù)会与常规(guī)物质(zhì)相互作用的“暗物质(zhì)”，科(kē)学家们已经进(jìn)行(xíng)了超过50次(cì)的实(shí)验，却没有任何实质性(xìng)的(de)发现(xiàn)，除了一个地方，意(yì)大利的格(gé)兰萨索山，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉(mài)。

在(zài)山下1400米处(chù)的地(dì)下矿井当中，藏着(zhe)地(dì)球(qiú)上最大(dà)的地(dì)学(xué)实验室(shì)，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼高的(de)探(tàn)测器，一直致力于寻找暗物(wù)质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这(zhè)里(lǐ)的科(kē)学家(jiā)声称观测到了(le)某种信号(hào)。经过(guò)了(le)20多年的数(shù)据收集，人们(men)发现了一(yī)个(gè)有(yǒu)趣(qù)的事情。探测率会(huì)在(zài)每年(nián)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(shì)一样。一些科学(xué)家认为这可(kě)能(néng)是人类发现暗物质的第一个直接证据。

但是为什么暗物质会产(chǎn)生周期性的年度信号呢？刚才我(wǒ)们讲(jiǎng)了太阳系正在以220公里/秒的速(sù)度围绕(rào)着银河系(xì)进行移(yí)动，那(nà)么如果暗物质(zhì)存在宇(yǔ)宙当中，这意味(wèi)着我(wǒ)们也在以这(zhè)样的速度在穿越着暗物质流，这个(gè)过程(chéng)中(zhōng)会产生相(xiāng)应的振荡，同时地球(qiú)又以30公(gōng)里/秒的速度(dù)围(wéi)绕太(tài)阳进行旋转(zhuǎn)。所以有半年的时间，地球围绕太阳(yáng)的方向与太(tài)阳环绕银河系的方向(xiàng)是一致的，而另(lìng)外半年则与之相(xiāng)反。

而(ér)在6月份(fèn)的(de)时候，地球与太阳的方向正好达到(dào)完全一致，这(zhè)是理论上地(dì)球穿越暗物质流(liú)最(zuì)快的时段。而在11月份，又(yòu)恰好(hǎo)达到了最慢值(zhí)。尽管在实(shí)际的情况中，太阳(yáng)系相(xiāng)对银河系的平面呈(chéng)现了60度的倾斜，但(dàn)是这并(bìng)不影响这个理论的有效性。

因此科学家认为这可以(yǐ)用(yòng)来解(jiě)释，研究人员(yuán)们所(suǒ)观测(cè)到的周期性信号(hào)。当然也可(kě)能有其(qí)他的情(qíng)况，造(zào)成这种年度周(zhōu)期信号的差异也可(kě)能是温(wēn)度、湿(shī)度、土壤中(zhōng)的水分、高山上(shàng)的积雪，甚至连意(yì)大利游客的数(shù)量也(yě)符合(hé)这个(gè)周期的规律。

所以，科学家们(men)又在南半球(qiú)建立了一个(gè)几乎(hū)相同的实验室，这里的季节与之(zhī)前(qián)的实验室(shì)正(zhèng)好相反(fǎn)，而(ér)在这里，地(dì)球(qiú)穿(chuān)过暗物质流的运动特征和第一个实验(yàn)室是一样(yàng)的。

因此，如果在这里可以得到相同(tóng)的信号，就可以成(chéng)为暗物(wù)质(zhì)所存在的非常(cháng)有(yǒu)力的证(zhèng)据(jù)了。但(dàn)是由于这(zhè)个实验室刚刚建成不(bù)久(jiǔ)，所以截至目前还无法提供相应的数据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将(jiāng)会(huì)发射(shè)一台新的望远(yuǎn)镜，这台太(tài)空(kōng)望远镜叫做“南希格雷(léi)斯罗曼”，它的(de)主镜大(dà)小(xiǎo)跟哈勃(bó)望(wàng)远(yuǎn)镜相(xiāng)同，但它的(de)宽(kuān)视场仪器提供(gōng)的视野是(shì)哈(hā)勃红外(wài)仪器的100倍。南(nán)希格(gé)雷斯罗(luó)曼(màn)太空望远镜其中一(yī)个关键的用途(tú)就是(shì)探索(suǒ)暗物质背后的(de)奥(ào)秘，对于探(tàn)测的结(jié)果，我们只能拭目以待(dài)了。费(fèi)米(mǐ)实(shí)验室粒子天(tiān)体物理中(zhōng)心(xīn)的科学(xué)家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗物(wù)质存在，它们极有可能拥有另一种(zhǒng)神秘的效应(yīng)，这种暗物(wù)质效应，会支持(chí)宇宙当中生命(mìng)的诞生(shēng)，或者说是生命进化的一(yī)个重要因素(sù)。

如果这一理论得到(dào)进一步的证(zhèng)实，那么遍布(bù)宇(yǔ)宙当中的暗物(wù)质会不会意(yì)味着人(rén)类并不孤(gū)单(dān)呢？或许在宇宙当中(zhōng)某个角落的行星上，暗物质正在通(tōng)过这样的效应创造(zào)生命。当然，这些推论的大前提是要(yào)先找到暗(àn)物(wù)质存在的实际证据。那么(me)小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物质到底存不存在呢？喜(xǐ)欢请(qǐng)点(diǎn)赞(zàn)，你的(de)支持是我更新的动(dòng)力！

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