宇(yǔ)宙是“人(rén)为制(zhì)造”的？为何会存(cún)在(zài)科(kē)学无法解释(shì)的“暗物质”？暗(àn)物质(zhì)又究竟(jìng)是什(shén)么？人类(lèi)为了寻找暗物质存在的证据，科学家们(men)在过(guò)去的(de)几十年当(dāng)中进(jìn)行(xíng)了超过(guò)50次的长期实验(yàn)，但是(shì)却没有发现任何的有效证(zhèng)据(jù)。除了一个地方，在(zài)1687年出版的自然(rán)哲学数学原理一(yī)书中，埃萨克牛顿发(fā)表(biǎo)了万(wàn)有引力定律，它揭(jiē)示了宇宙中天体(tǐ)运动的规(guī)律。往后的几(jǐ)百(bǎi)年来，当(dāng)天文学家们发现某(mǒu)些天体运(yùn)行轨道出现异常(cháng)，不符合万(wàn)有引力(lì)定律(lǜ)的时候，他(tā)们就会知道，周(zhōu)围(wéi)一定有未知的(de)天(tiān)体通过引力(lì)在摄动它(tā)的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行(xíng)轨道的异常，推算并且发现了海王星的(de)存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用万有引力(lì)定律所取得重(zhòng)大天文成就(jiù)的例子(zi)。但是这些发(fā)现都是在恒星(xīng)系(xì)统(tǒng)的尺度当(dāng)中(zhōng)，可当我们(men)上升到星系或者是(shì)星(xīng)团(tuán)的尺(chǐ)度，事情(qíng)就(jiù)开(kāi)始变(biàn)得诡异了(le)。

1933年(nián)，瑞士的物(wù)理学(xué)家弗(fú)里茨兹威基(jī)正在研究和测(cè)量后发星系团的质量(liàng)。这(zhè)是一个由数(shù)千个星系所组(zǔ)成的巨大星系(xì)团，这些星系被引力束(shù)缚在一起。测量星系团的质量一般(bān)会(huì)使用(yòng)到两种方法，当两种方法结果一(yī)致，就可以确(què)定其质(zhì)量(liàng)的范围。

第一(yī)种是(shì)获得(dé)其(qí)"光度学的质量(liàng)"，需要的数(shù)据是测(cè)量各个星(xīng)系的光度。

第二种是动力学质量的计算(suàn)，是(shì)利用光(guāng)谱(pǔ)红移测量(liàng)星系团(tuán)中的各个星系相对于星系团的运(yùn)动速度。当测(cè)量结果出(chū)来之(zhī)后，兹(zī)威基彻底懵了，“动力学质量(liàng)”竟然是(shì)“光度(dù)学质量”的(de)400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失了(le)，或者(zhě)说这99%的质量并不以(yǐ)可见(jiàn)光的形式(shì)所存在，我们无法看到。最诡异(yì)的是(shì)，在测量速度的过程中，兹威基发(fā)现星系团中(zhōng)很多星系的速度比理(lǐ)论(lùn)上要快得多，按照牛顿的运动学(xué)定(dìng)律，仅靠(kào)这些(xiē)可见星系(xì)的质量所产生(shēng)的(de)引(yǐn)力是无法将它们束缚在星系团(tuán)内的(de)，它们(men)早就(jiù)应(yīng)该被抛出(chū)星系团之外了，除非有(yǒu)一种神秘的力量在起作用，这种力量来(lái)源于(yú)某种隐(yǐn)形的物质。

据此(cǐ)，兹维基提出了这样部分不可见(jiàn)的暗质，它不发散(sàn)光、吸光、反射(shè)光，但(dàn)是(shì)它们却占据着宇宙中绝大部(bù)分的质量。只(zhǐ)是当时的(de)人们对这(zhè)样的一种说(shuō)法不屑一(yī)顾。

直到(dào)40年之后，“暗物(wù)质”这个词才再一次出(chū)现。天文学家维拉鲁(lǔ)宾和肯(kěn)特福(fú)特在(zài)观(guān)测仙女(nǚ)座星系(xì)中的恒星(xīng)运(yùn)动(dòng)。理论上来说，距离(lí)中心越远的恒星在其轨道(dào)上的运行速度就会越慢。但(dàn)是他们(men)观测(cè)的(de)结果却让(ràng)人感到不可思(sī)议(yì)。

随(suí)着与中心距离的(de)增加，恒星的(de)旋转速度几乎保持不变。可是根据牛(niú)顿的(de)万有引力定(dìng)律，在星系(xì)当中如(rú)果没有(yǒu)足够(gòu)大的质量来吸引它(tā)们，这(zhè)些外围的(de)恒星早就被甩到宇宙当中了。基(jī)于这(zhè)种现象(xiàng)，科学家们会(huì)使用一种(zhǒng)相对标准的方(fāng)法来(lái)解释(shì)暗物质(zhì)的存在，这种方(fāng)法就(jiù)是测量星(xīng)系当中(zhōng)气(qì)体在X轴(zhóu)上(shàng)距(jù)离星系中心(xīn)的距离，以及在Y轴(zhóu)上气(qì)体(tǐ)的旋转速度。如(rú)果(guǒ)出(chū)现异常的结果，就认为是由(yóu)暗物质的力量进(jìn)入其中。

于是科学(xué)家(jiā)们通(tōng)过射电(diàn)望(wàng)远镜(jìng)测量了距离星(xīng)系(xì)中心更远(yuǎn)距离的氢元素，发(fā)现它们(men)的旋转速度(dù)并不(bù)符合牛顿(dùn)的力学定律。我们的太(tài)阳(yáng)系也(yě)不例外，太阳系位(wèi)于银河系的第三悬臂之上，距离(lí)银河系中(zhōng)心2.6万光年，根(gēn)据(jù)万有引力定律进行计算，太阳系的(de)运行速度应该是(shì)160千米/秒，但实际上，太阳(yáng)系正(zhèng)在(zài)以220千米/秒(miǎo)的速(sù)度围绕银河系旋转，这个(gè)实际速度远远(yuǎn)大于理论(lùn)速度，那(nà)么产生(shēng)以上这种向心加速度的原因很(hěn)可能就是存在着一种我们看不到的(de)物质，是这些暗物质的引力效应将(jiāng)星系聚集在了一起。

也是从这(zhè)时开始，越(yuè)来越多的(de)研究人员开始相信暗物质(zhì)的(de)存(cún)在。科学家根据星系外恒星轨(guǐ)道的速度(dù)，估(gū)算在星系当中暗(àn)物质(zhì)的质量(liàng)占整个星(xīng)系质量的85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯一可以解释(shì)这个(gè)现象的原因。在一(yī)项新的研(yán)究当(dāng)中，科(kē)学家(jiā)们发现，几乎没有(yǒu)引(yǐn)力效应的(de)遥远恒星之(zhī)间(jiān)，也会出现速度(dù)上的微小差异。另外，天文学家(jiā)还(hái)发(fā)现了一(yī)个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球(qiú)大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但(dàn)是星系当(dāng)中存(cún)在(zài)的恒星(xīng)数(shù)量(liàng)却(què)只有银河系的千分之(zhī)一。

所(suǒ)以在理论(lùn)上，该星系必须存在暗物质，否则(zé)就(jiù)会(huì)分崩离析。但是(耳根全部小说的阅读顺序是什么，耳根小说阅读顺序关系shì)科(kē)学家(jiā)们(men)使用最(zu耳根全部小说的阅读顺序是什么，耳根小说阅读顺序关系ì)先(xiān)进的望远镜(jìng)对(duì)其进行了40个(gè)小时的详细(xì)测(cè)量之后，发现星(xīng)系中的恒星运动是可以用正常的物质(zhì)和力(lì)学定(dìng)律(lǜ)来解(jiě)释的(de)。那(nà)么(me)又有人提出，也许该星系(xì)的暗物质，已经被附近的另一个(gè)大星系剥(bō)离(lí)了。奇怪(guài)的是，它的附近没有任(rèn)何星(xīng)系存(cún)在。造成这些现象的除了暗(àn)物质的(de)假说之外，另一种(zhǒng)可能(néng)就是(shì)人类对引力(lì)的理解还不够(gòu)全(quán)面，引(yǐn)力(lì)很可能在不同尺(chǐ)度空间中(zhōng)的工作方式(shì)是(shì)不同的，这意味着在行(xíng)星系尺度中的天体会沿着(zhe)它们的(de)轨道，按照我们所理解的(de)方式运动。但是(shì)上升到星(xīng)系和星团的尺度(dù)，引力之间的相互作用则(zé)是不同的方式。对于在星系团之间的(de)相互作(zuò)用，科(kē)学家还引(yǐn)入了(le)外部场(chǎng)效(xiào)应的概念，指的是在数百万光年的(de)规模上，巨大的质量(liàng)之间(jiān)会产生对彼此特殊的效果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙(méng)德(dé)理论。如果MOND蒙(méng)德(dé)理论成立，这意味着(zhe)我们需要对(duì)现(xiàn)在的物(wù)理定律进行(xíng)修正，这些发(fā)现(xiàn)也让很多人(rén)认为(wèi)暗物质假说理论就此终结(jié)。但是在宇宙当中(zhōng)还有(yǒu)关于暗(àn)物质存在的其他的理论证据，这些理论(lùn)证据是蒙德理论所没法(fǎ)解释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距离为37亿光年(nián)的子弹星系团，由两(liǎng)个碰撞的星系团所组(zǔ)成，类似这样(yàng)的星团，它(tā)们大(dà)部分的普通质量都在星系的(de)气体(tǐ)当中。当星(xīng)团以1000万(wàn)公里/小时(shí)发生碰撞(zhuàng)的时候，星际气体的(de)相互作用就(jiù)会导致温度的(de)急剧升(shēng)高，速度大幅(fú)降低。所以在(zài)理论上，在碰撞(zhuàng)之(zhī)后，子弹星系团(tuán)大(dà)部(bù)分的质量将位(wèi)于所有这些气体所在的(de)中间区域。那么我们通过什么来验证它的质(zhì)量区域到底是不是(shì)集(jí)中在中间呢(ne)？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传回了宇宙(zhòu)当(dāng)中第一张全彩的高(gāo)清照片，在(zài)照片中(zhōng)我(wǒ)们可以明显(xiǎn)地看(kàn)到很多星系似乎(hū)被拉伸产生了巨大的形变。其实(shí)这些(xiē)星系本身并不是真的(de)被(bèi)扭曲了(le)，也不是韦(wéi)伯望远镜出了什么问(wèn)题，而是这样极遥远的天体和(hé)我们地(dì)球上(shàng)的观测者之间。被一个质量超级巨(jù)大的天体遮挡，这个超(chāo)大质(zhì)量的东西的引力，会使身后更遥远星系的光都发生(shēng)了扭(niǔ)曲(qū)。这个(gè)现象就(jiù)是引(yǐn)力(lì)透镜效应。这个(gè)巨大(dà)的(de)天体可能是超(chāo)大质量的(de)黑洞或者是暗物(wù)质。

所(suǒ)以当(dāng)人们(men)对(duì)子(zi)弹(dàn)星(xīng)系团观测的(de)时候，发现它的大(dà)质量区(qū)域(yù)并不是在中间，而是在(zài)两侧。所以最(zuì)好的解释方(fāng)法就是当星团(tuán)发生全(quán)部的碰撞时(shí)，可被观测到的质量气体被(bèi)卡在了中间，暗(àn)物质(zhì)则直接通过(guò)了这个(gè)区域，并在(zài)两边(biān)形成了引(yǐn)力透镜。对子弹(dàn)星系团(tuán)的引(yǐn)力透(tòu)镜(jìng)研究也被认为(wèi)是暗物质存(cún)在的(de)迄今为止最好的理论证据。

除此之外(wài)，还有来自(zì)宇(yǔ)宙当中(zhōng)最古老的光。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之后，可(kě)见光终(zhōng)于可以畅通(tōng)无阻地穿越在(zài)宇(yǔ)宙当中了。经过了130多(duō)亿年之后，这些(xiē)光在宇宙空间(jiān)背景上留下(xià)了各相同性(xìng)的微波辐(fú)射。其(qí)中红色的部分表示温度较(jiào)高的区域(yù)，蓝(lán)色则表示相对较(jiào)冷的区(qū)域，但实际(jì)上它们之(zhī)间的温差(chà)只有万(wàn)分之一(yī)。

科学(xué)家们通(tōng)过对前景(jǐng)背景分离后(hòu)的二(èr)值图像进(jìn)行(xíng)连(lián)通域提(tí)取(qǔ)和标记之后发(fā)现，如果宇宙当中没有暗物质，图形(xíng)看起来不应该是这(zhè)样(yàng)的，而随着(zhe)暗物质(zhì)的增(zēng)加(jiā)，一些峰值的幅度会减(jiǎn)小(xiǎo)，才变(biàn)得看起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波背(bèi)景(jǐng)辐射的测量(liàng)值，我们需要(yào)的暗物(wù)质(zhì)大(dà)约是普通物质的5倍(bèi)。这个数字与(yǔ)解释(shì)星系当中恒星运动所(suǒ)需要(yào)的暗物(wù)质比例是(shì)一(yī)致的(de)。这就意味着(zhe)。

用了(le)一个(gè)简单(dān)的理论框架，就很好地解释了(le)很多(duō)不同的观测(cè)结(jié)果。而暗物质(zhì)的(de)本质就是宇宙(zhòu)当中存在着某种类型(xíng)的粒子，它们(men)不参与(yǔ)任何(hé)其(qí)他的电磁(cí)作(zuò)用，只(zhǐ)通过引力来相(xiāng)互作用(yòng)。所以如果(guǒ)能够找到(dào)这种粒子的存在，就相当(dāng)于找(zhǎo)到了(le)暗(àn)物(wù)质存在的实际证据。这种粒子到底是什么？科学(xué)家们已经(jīng)提出(chū)了(le)数十种的假想(xiǎng)目标，而(ér)要寻找这些不同的目标粒子所(suǒ)需要(yào)的实(shí)验(yàn)方式(shì)也不相(xiāng)同。在过去的几十年(nián)当中，人类(lèi)为了(le)寻找这些看(kàn)不见(jiàn)、摸(mō)不到，几乎不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科学家们已经进(jìn)行了超过(guò)50次(cì)的实(shí)验，却(què)没(méi)有(yǒu)任何实质性的发现，除了一(yī)个地方，意大利的格兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处(chù)的地下矿井当中，藏着地球上最大的(de)地学实验室，这(zhè)个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼高的探(tàn)测器，一直致力(lì)于寻找(zhǎo)暗物质(zhì)粒子的周期性震(zhèn)荡(dàng)。

自1997年以(yǐ)来，这里的科(kē)学家声称观(guān)测到了某(mǒu)种(zhǒng)信号。经过了20多年的数据收集，人们发现了一个有趣的事情。探测率会在每年的6月份达到(dào)峰值，然后在11月降(jiàng)到(dào)最(zuì)低，而且在20年当中每年都(dōu)是一样(yàng)。一些科学(xué)家认为这可能是(shì)人(rén)类(lèi)发现暗物质的第一个直接证据。

但是(shì)为什么暗物质会产(chǎn)生(shēng)周(zhōu)期性的年度信(xìn)号(hào)呢？刚才我们讲了(le)太阳(yáng)系正在以220公里/秒的速度围(wéi)绕着银河系进行移动，那么(me)如果(guǒ)暗物质(zhì)存在宇宙当中，这意味(wèi)着我(wǒ)们(men)也在以这样的速度在穿越着暗物质流，这个过程中会产生相(xiāng)应的振(zhèn)荡，同时地球(qiú)又以30公(gōng)里/秒的速(sù)度围绕太阳(yáng)进行旋(xuán)转(zhuǎn)。所以有半年(nián)的时间(jiān)，地球围(wéi)绕太(tài)阳的方向与太阳环绕银(yín)河(hé)系的方向是(shì)一致的，而另(lìng)外半年则与之相反。

而在6月份的时候，地(dì)球与(yǔ)太阳的方向正好达到完(wán)全一(yī)致，这是(shì)理论上地(dì)球穿越暗物质流最快的时段(duàn)。而(ér)在11月(yuè)份，又恰好(hǎo)达到了(le)最慢(màn)值(zhí)。尽管在实(shí)际的(de)情况中，太阳系(xì)相对银河系的平面呈现(xiàn)了(le)60度的(de)倾斜(xié)，但是(shì)这并不影响这个理论的有效性。

因此科学家认为这可以用来解(jiě)释，研究(jiū)人(rén)员们所观测到的周(zhōu)期性信号。当然也可能有(yǒu)其他的情(qíng)况，造成这种年度(dù)周期信号(hào)的差异(yì)也可(kě)能是温度、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高山上(shàng)的积雪，甚至连意大利游(yóu)客的数量(liàng)也(yě)符合(hé)这个周期(qī)的规律。

所以(yǐ)，科(kē)学家们又在南半球建立了一个几乎(hū)相同(tóng)的实验(yàn)室(shì)，这里(lǐ)的季节与之前(qián)的实验室正好相反(fǎn)，而(ér)在这里，地球穿过暗(àn)物质流(liú)的运动特征和第一(yī)个实验室是一(yī)样的。

因(yīn)此，如果在(zài)这(zhè)里(lǐ)可以得到相同的信号，就(jiù)可以成为暗物质所存在的(de)非常有(yǒu)力(lì)的证据了(le)。但是由于这(zhè)个(gè)实验室(shì)刚刚建成不(bù)久，所以截至(zhì)目前(qián)还无法提(tí)供相(xiāng)应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一(yī)台新的望(wàng)远镜，这台太空望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)叫(jiào)做“南希格雷(léi)斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小(xiǎo)跟哈(hā)勃望远镜相同，但(dàn)它的宽视场仪器提(tí)供(gōng)的视野是哈(hā)勃(bó)红外(wài)仪器的100倍(bèi)。南希(xī)格雷斯罗(luó)曼太空望远镜其中一个关(guān)键的(de)用途就是探索(suǒ)暗物质背后的奥(ào)秘，对(duì)于探(tàn)测的(de)结果，我们只能拭目以待(dài)了。费米(mǐ)实验室粒子(zi)天体(tǐ)物理中心的科学家丹琥(hǔ)珀和贾森斯特芬研究(jiū)发现，如(rú)果暗物质存在，它们极有可能拥有另一种神秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说是生命进(jìn)化(huà)的一个(gè)重要(yào)因(yīn)素。

如果这一(yī)理论(lùn)得到进一步的(de)证实，那么遍布(bù)宇(yǔ)宙当中的(de)暗物质(zhì)会不会意味着(zhe)人类并不孤(gū)单呢？或(huò)许在宇宙当(dāng)中某个角(jiǎo)落的行星上，暗物(wù)质正在通过这样的效(xiào)应(yīng)创(chuàng)造生命。当然，这些推论的大前提是要先找到暗物质(zhì)存在的实(shí)际(jì)证据。那么小伙伴们，你们(men)觉得(dé)暗物质到底(dǐ)存不(bù)存在(zài)呢(ne)？喜欢请点赞，你的支持(chí)是我更新的(de)动力(lì)！

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