宇宙是“人为制造”的？为何会存在(zài)科学(xué)无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是(shì)什么？人(rén)类为了(le)寻找暗物质存(cún)在的证据，科学(xué)家们在过去的几十年当中(zhōng)进行了超(chāo)过50次的(de)长(zhǎng)期(qī)实验，但是却没有(yǒu)发现任何(hé)的有效证据。除(chú)了一个地方，在1687年出版的(de)自然哲学数学(xué)原(yuán)理一书中，埃(āi)萨克牛(niú)顿发表了万有(yǒu)引力定律，它揭示了宇宙(zhòu)中天体运动的规律。往后的几百年来(lái)，当天文学家们发现(xiàn)某(mǒu)些天体运行轨道出现异常，不符合万(wàn)有(yǒu)引力定律的(de)时候，他们(men)就会(huì)知道，周(zhōu)围一定有(yǒu)未知的天体通过引力在摄动它(tā)的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本(běn)勒维耶就通过(guò)天王星运行(xíng)轨道(dào)的(de)异常，推算并且发(fā)现(xiàn)了海王星(xīng)的存(cún)在。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星的发现都是应(yīng)用(yòng)万(wàn)有引力定律所取得重(zhòng)大天(tiān)文成就的(de)例子。但是(shì)这些发现都是在(zài)恒(héng)星系统的尺度(dù)当中，可当我们上升到星系或(huò)者是(shì)星团的尺(chǐ)度，事(shì)情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家弗里茨(cí)兹威基正(zhèng)在(zài)研究和(hé)测量后(hòu)发星系(xì)团的质(zhì)量。这是一个(gè)由数千个星系所组成的巨大星系团，这些星系(xì)被(bèi)引力束缚在一起。测(cè)量星系(xì)团的质量一般会使(shǐ)用到两种九龙司是哪里？方法，当两种(zhǒng)方(fāng)法结果(guǒ)一致(zhì)，就可以确定其质量(liàng)的范围。

第一(yī)种是(shì)获得其"光度学的质量"，需要的数据是测(cè)量(liàng)各个星系的光(guāng)度(dù)。

第二种(zhǒng)是动力学质量(liàng)的计(jì)算，是利用光谱红移(yí)测量星系团中的各个(gè)星系相对(duì)于(yú)星系团的运动速度(dù)。当(dāng)测量(liàng)结果(guǒ)出来(lái)之后，兹(zī)威基彻(chè)底懵(měng)了，“动力学质量(liàng)”竟然是“光(guāng)度学质量(liàng)”的400倍。这(zhè)意(yì)味(wèi)着，后发座星系团有99%的(de)质量消失了(le)，或者说这99%的质量(liàng)并不以可见光的形式(shì)所存在，我们无(wú)法看到。最诡异(yì)的是，在(zài)测量速度的过程中，兹威基(jī)发现星系(xì)团中很(hěn)多(duō)星系的速度比理论(lùn)上要快(kuài)得多，按照(zhào)牛(niú)顿(dùn)的(de)运(yùn)动学定律，仅(jǐn)靠这些可见星系(xì)的质量所产生的引力是无法将它们束缚在星(xīng)系团内的(de)，它(tā)们早就应该被(bèi)抛出(chū)星系(xì)团之外了，除非有一种(zhǒng)神秘(mì)的力量在起作(zuò)用，这种(zhǒng)力(lì)量来源于(yú)某(mǒu)种隐(yǐn)形的(de)物质。

据此，兹维基(jī)提出了这样部分不可见的暗(àn)质，它(tā)不发散光、吸(xī)光、反射光，但是(shì)它们(men)却占据着宇宙中(zhōng)绝大部分的质量。只是当(dāng)时的人们对这样的一种说(shuō)法不屑一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗(àn)物质”这个词(cí)才再一(yī)次出(chū)现。天文学家维拉鲁宾和(hé)肯(kěn)特福特在(zài)观测仙女(nǚ)座星系(xì)中的恒星运动。理(lǐ)论上来说，距离中心越远的恒星在其轨道上的运行速度就(jiù)会越慢。但是他们(men)观测(cè)的结(jié)果却让人感到不可思议。

随着与中心距离(lí)的增加，恒星的(de)旋转速(sù)度几(jǐ)乎保持不变。可是(shì)根据牛顿的(de)万有引力定律，在星系当(dāng)中如果没(méi)有足够大的质量来吸引它们，这些外围的(de)恒(héng)星早就(jiù)被甩到宇宙当中了(le)。基于这种现象，科学家们会使用一种相对(duì)标准的方(fāng)法来解释暗(àn)物质的存在(zài)，这种方法(fǎ)就是测量星(xīng)系当(dāng)中气(qì)体在(zài)X轴上距离星系中心的(de)距离，以及(jí)在Y轴上气(qì)体的旋转(zhuǎn)速(sù)度。如果出现异(yì)常的结(jié)果，就认为是(shì)由(yóu)暗(àn)物质的力量进(jìn)入其中。

于是(shì)科学家们通(tōng)过射电(diàn)望远镜测量了(le)距(jù)离星系中(zhōng)心(xīn)更(gèng)远距离(lí)的(de)氢(qīng)元素，发现它们的旋转速度并不符合牛顿(dùn)的力学定律。我们的(de)太(tài)阳系也不(bù)例外，太阳系位于银(yín)河系的第三悬(xuán)臂之上(shàng)，距离银河系(xì)中心2.6万光年(nián)，根据(jù)万有(yǒu)引力(lì)定(dìng)律进行计算，太阳(yáng)系的运(yùn)行速度应该是160千米/秒，但实际上，太(tài)阳(yáng)系正在以220千(qiān)米/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕(rào)银河系旋转，这个(gè)实际速度远(yuǎn)远大于(yú)理论(lùn)速度，那么产生以上(shàng)这种向心加速度的原因很可(kě)能就是存在(zài)着一(yī)种我(wǒ)们看不(bù)到的物质，是这(zhè)些暗物质(zhì)的(de)引(yǐn)力(lì)效(xiào)应将星(xīng)系聚集在了一(yī)起。

也是从这时开始，越(yuè)来越多(duō)的研究人(rén)员开始相(xiāng)信(xìn)暗物九龙司是哪里？质的存(cún)在。科(kē)学家根据星系外恒星轨道的(de)速度(dù)，估算在星系当中暗物质的质量占整个(gè)星(xīng)系质量的85%。但是，暗物(wù)质并(bìng)不是唯一(yī)可以(yǐ)解释这个现象的原(yuán)因(yīn)。在一项新的(de)研究当中，科学家(jiā)们发现(xiàn)，几乎没有引(yǐn)力效应(yīng)的遥(yáo)远恒星之间，也会出现速度(dù)上的微小差异。另外，天文学家还发(fā)现了一个反常(cháng)的星系(xì)，叫做(zuò)Agc114905。这(zhè)个星系距离地球大约2.5亿(yì)光年，大小和银河系(xì)不(bù)多，但是星系当(dāng)中存在(zài)的恒星数量却只有银河系的(de)千分(fēn)之一。

所以(yǐ)在理论上，该星系必须存(cún)在暗物质，否(fǒu)则就会分崩离析。但是科(kē)学家们(men)使用最先进的望(wàng)远(yuǎn)镜对其进行了40个小(xiǎo)时的详细测量(liàng)之后，发现星系中(zhōng)的恒星(xīng)运动是可以用(yòng)正常的(de)物质和力(lì)学(xué)定(dìng)律来解释的。那么又有(yǒu)人提出，也许该星系的暗物质(zhì)，已经(jīng)被附近(jìn)的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没有(yǒu)任何星系存在(zài)。造(zào)成这(zhè)些现象的除了暗物质的假说(shuō)之外，另一种(zhǒng)可能就是人类(lèi)对引力的理(lǐ)解(jiě)还不够(gòu)全面，引力(lì)很可(kě)能在不(bù)同尺度空间中的(de)工作方(fāng)式(shì)是(shì)不同的(de)，这意味着在行星系尺度中(zhōng)的天体会沿着它们的(de)轨道，按(àn)照我们(men)所理解的方式(shì)运动(dòng)。但是上升(shēng)到(dào)星(xīng)系和星(xīng)团(tuán九龙司是哪里？)的尺度，引(yǐn)力之间的相互作用则是不(bù)同的方式(shì)。对于在星系团之间的相(xiāng)互作用，科学家(jiā)还引入了外部(bù)场效应的(de)概(gài)念，指的是在(zài)数(shù)百万光年的规模上，巨(jù)大的质(zhì)量之(zhī)间会(huì)产生对彼此(cǐ)特殊的效果，这个理(lǐ)论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德(dé)理(lǐ)论成(chéng)立，这意(yì)味着我们(men)需要对(duì)现在的物理定律(lǜ)进行修正，这些发现也让(ràng)很多人认为暗物(wù)质假(jiǎ)说(shuō)理论就此(cǐ)终结。但(dàn)是(shì)在宇(yǔ)宙当中还有关于暗物质存在(zài)的其他的理论证据，这些理论证据是蒙(méng)德理论所没法解释(shì)的“引(yǐn)力(lì)透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年的子弹星系团，由(yóu)两个(gè)碰撞的(de)星系团所组成，类似这样的星团，它(tā)们大部分(fēn)的普通质量都在星系的气体(tǐ)当中。当星团以(yǐ)1000万公里(lǐ)/小时发(fā)生碰撞(zhuàng)的时候，星(xīng)际气体(tǐ)的相(xiāng)互作用就会导(dǎo)致温度(dù)的急剧(jù)升高，速度大幅降低。所(suǒ)以在理(lǐ)论上，在碰(pèng)撞(zhuàng)之后，子弹星系(xì)团大部(bù)分的质量将位于所有这些气体所在的中间(jiān)区域。那么我(wǒ)们通过什(shén)么来验证(zhèng)它的(de)质量(liàng)区域到底是(shì)不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远镜传回了宇宙当中(zhōng)第一张全彩的高清照片，在照片中我们可(kě)以明显地看到很(hěn)多星系(xì)似乎被拉伸产生了巨大的形(xíng)变。其实这些星系本身并不(bù)是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出(chū)了(le)什么问(wèn)题，而是这(zhè)样极遥远的天体和我们地球上的观测者之间。被一个质(zhì)量超级(jí)巨大的天(tiān)体(tǐ)遮挡，这个超大质量的东西(xī)的引力，会使身(shēn)后更遥(yáo)远星(xīng)系的光都发生了扭(niǔ)曲。这个现象就是引力透镜效应(yīng)。这个(gè)巨大的天体可能是超(chāo)大质量的黑洞(dòng)或者是暗物质。

所以当人们对子弹星系团观(guān)测(cè)的时候，发现它的大质量区域并不是(shì)在(zài)中间(jiān)，而是在两(liǎng)侧。所以最好的解(jiě)释方法就是当(dāng)星团发生全部的(de)碰撞时，可被观测到的(de)质量(liàng)气体被(bèi)卡在了(le)中间，暗物质则(zé)直接通过了这(zhè)个区域，并在两边形成了(le)引力透镜。对子弹星系团的引力透(tòu)镜研究也被认为是暗物质存(cún)在(zài)的迄今为止(zhǐ)最好的(de)理论(lùn)证据(jù)。

除此(cǐ)之外，还有来自宇宙(zhòu)当中最古(gǔ)老的光。从宇宙(zhòu)大(dà)爆炸开始，38万年之(zhī)后，可见光(guāng)终(zhōng)于(yú)可以畅通无(wú)阻地穿越在宇宙当中了(le)。经过了130多亿年之后，这些(xiē)光在(zài)宇宙空间背景上留(liú)下了各相(xiāng)同(tóng)性的微波辐射。其中红色的部分表示温度较高的区域(yù)，蓝(lán)色则表(biǎo)示相(xiāng)对较(jiào)冷的(de)区域，但实际上它们之(zhī)间的温差只有万(wàn)分之一。

科学家们通过对前景背景(jǐng)分离后的(de)二(èr)值图像进行连通域提取和标记(jì)之后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图(tú)形看起来(lái)不(bù)应该是这样的，而(ér)随着暗物质(zhì)的增加，一些峰值的幅(fú)度会减小(xiǎo)，才变得看起(qǐ)来(lái)“和谐”。为(wèi)了匹配(pèi)宇宙(zhòu)微波背景辐射(shè)的测量值，我们需要的暗物质大约是普通(tōng)物质的5倍。这(zhè)个(gè)数字(zì)与解释星(xīng)系当中恒星运动所需要(yào)的(de)暗物质比(bǐ)例是一(yī)致的。这就(jiù)意味着。

用了一个简单的理论框架(jià)，就很好地(dì)解释了(le)很多(duō)不同的观测(cè)结果。而暗物(wù)质的本质就(jiù)是宇宙当中存(cún)在着某种类型的粒子，它们不参与任何其他的(de)电磁作用(yòng)，只通(tōng)过(guò)引(yǐn)力(lì)来相互作用。所以如果能够(gòu)找到(dào)这种粒子的存在，就相当(dāng)于找到(dào)了暗物质存在(zài)的实际证据。这种粒子到底是什么？科学家们已经提出了数十种的假(jiǎ)想目标，而要寻(xún)找这些不同的目标(biāo)粒子所需要的实验(yàn)方(fāng)式也不相同。在(zài)过(guò)去的几(jǐ)十年当(dāng)中(zhōng)，人类为(wèi)了寻找这些看不见(jiàn)、摸(mō)不到(dào)，几乎不会与常规(guī)物质(zhì)相互作用的“暗(àn)物质”，科(kē)学家(jiā)们已经(jīng)进行(xíng)了超过(guò)50次的实验(yàn)，却没有(yǒu)任何实质性的(de)发现，除(chú)了一个地方，意大(dà)利的格兰萨索山(shān)，隶属于(yú)阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山(shān)下1400米(mǐ)处(chù)的地下矿井当(dāng)中，藏着地球上最大的地学实验室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一(yī)个三层(céng)楼高的探测(cè)器，一直致(zhì)力于寻(xún)找(zhǎo)暗物质粒(lì)子的周期性震(zhèn)荡。

自(zì)1997年以来，这里的科学家声称观测到了某种(zhǒng)信号。经过(guò)了20多年的数据收集，人们发现了一个有趣的事(shì)情。探测率会(huì)在每年的6月份达(dá)到峰值，然后(hòu)在11月(yuè)降(jiàng)到最低，而且(qiě)在(zài)20年当中每(měi)年(nián)都是一样。一些(xiē)科学家认为这可能是人类发现暗物质的第(dì)一个直(zhí)接证据。

但(dàn)是为什么暗物(wù)质会产(chǎn)生(shēng)周期(qī)性的年度信号呢？刚(gāng)才我们讲了太阳(yáng)系正(zhèng)在(zài)以(yǐ)220公里/秒的速度围绕着银河系进行移动，那(nà)么如果暗物质存在宇(yǔ)宙当(dāng)中，这意(yì)味着我们也在(zài)以这样(yàng)的速度(dù)在(zài)穿越着(zhe)暗物质流，这个过程中(zhōng)会产生相应的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围(wéi)绕太阳(yáng)进行旋(xuán)转。所以(yǐ)有半年的时间，地球(qiú)围绕太阳的(de)方(fāng)向与太阳环绕(rào)银河系的方(fāng)向是一致(zhì)的，而另外(wài)半(bàn)年(nián)则与之相(xiāng)反。

而在6月份的时候，地球与太(tài)阳的方向正好(hǎo)达到完全一致(zhì)，这(zhè)是理论上地球穿越(yuè)暗物质流最快(kuài)的时段。而在11月份(fèn)，又恰好(hǎo)达到了最慢值(zhí)。尽管在(zài)实际的情况中，太阳系相对银河系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并不(bù)影响这个(gè)理论的有效性。

因此(cǐ)科学家认为这可以用来(lái)解释，研究人员们所(suǒ)观测到的周期性信(xìn)号(hào)。当然也(yě)可能(néng)有其他的(de)情况，造成这种(zhǒng)年度周期(qī)信号(hào)的差异也(yě)可能是温度、湿(shī)度、土壤(rǎng)中的(de)水分、高(gāo)山上的积(jī)雪，甚至连意大利游客的(de)数(shù)量也(yě)符合这(zhè)个周期(qī)的规律。

所以(yǐ)，科(kē)学家们又在南半球建立(lì)了一个几乎相同的实(shí)验(yàn)室，这里(lǐ)的季节与之前的实验室正(zhèng)好相反，而在这里，地球穿过暗物质(zhì)流的运动特(tè)征和第一个实验室(shì)是一(yī)样的。

因(yīn)此，如果在这(zhè)里(lǐ)可以得到(dào)相同的信号，就(jiù)可以成为暗物质所(suǒ)存在的非常有力(lì)的(de)证据了。但是由于这个实验室(shì)刚刚建(jiàn)成不久，所以截至目前还无法提(tí)供相应的数(shù)据支持。另(lìng)外(wài)，在(zài)2025年，NASA将会(huì)发射一(yī)台新(xīn)的(de)望远(yuǎn)镜(jìng)，这台太空望远(yuǎn)镜叫(jiào)做(zuò)“南希格雷(léi)斯(sī)罗曼(màn)”，它的(de)主(zhǔ)镜大小跟哈勃(bó)望远镜相(xiāng)同，但它的宽视场(chǎng)仪器提供的视野是哈(hā)勃(bó)红外(wài)仪器的100倍。南(nán)希格雷斯罗曼太(tài)空望(wàng)远镜其中一个(gè)关(guān)键的用途就是(shì)探索暗物质背(bèi)后的(de)奥秘，对(duì)于探(tàn)测(cè)的结果，我们只能拭目以待了(le)。费(fèi)米实验(yàn)室粒(lì)子天(tiān)体物理中心的科学家丹琥珀和贾森(sēn)斯(sī)特芬研究发(fā)现，如果暗(àn)物质(zhì)存在(zài)，它(tā)们极有可能拥(yōng)有另一种神秘的效应，这种暗物质(zhì)效应，会支持宇宙当中(zhōng)生命(mìng)的诞(dàn)生(shēng)，或者说(shuō)是生命进化的一个重要因素。

如果这一(yī)理论得到进一(yī)步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物(wù)质会不会(huì)意味(wèi)着人类并不孤单呢？或许在宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)某个角(jiǎo)落(luò)的行星上，暗(àn)物(wù)质正在通(tōng)过(guò)这样的效(xiào)应创造生命。当然，这些推论的大前(qián)提是要先找到暗物质存在(zài)的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到底存不存在(zài)呢？喜欢(huān)请点(diǎn)赞，你的支(zhī)持(chí)是(shì)我更新(xīn)的动力！

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