宇宙(zhòu)是(shì)“人为制造(zào)”的？为(wèi)何会(huì)存(cún)在科学无(wú)法解释的“暗物质”？暗物质又(yòu)究竟(jìng)是什么(me)？人类为了寻找暗(àn)物(wù)质(zhì)存(cún)在的(de)证据(jù)，科学家们在(zài)过去的几十(shí)年当中进行了超过(guò)50次的(de)长期(qī)实验，但(dàn)是却没有发现任(rèn)何的(de)有(yǒu)效证据。除了一个地方，在1687年出(chū)版的自然哲(zhé)学数学原理一书中，埃(āi)萨克牛顿(dùn)发表了万有(yǒu)引力定律，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往后(hòu)的几(jǐ)百年来，当(dāng)天文学家们发现某些天(tiān)体运行轨道出(chū)现异常(cháng)，不符合万有引力(lì)定律的时候，他们(men)就会知道，周(zhōu)围一定有未知的天体(tǐ)通(tōng)过引力在摄(shè)动它的轨(guǐ)道(dào)。比(bǐ)如在1846年，奥本DHC属于什么档次，dhc属于什么档次的化妆品勒维(wéi)耶(yé)就通(tōng)过天(tiān)王星运行(xíng)轨道的(de)异(yì)常，推算并(bìng)且发现了海王(wáng)星(xīng)的(de)存在(zài)。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王星的发现都(dōu)是应(yīng)用(yòng)万有(yǒu)引力定律(lǜ)所取得重大天文(wén)成就的例(lì)子。但是(shì)这些发(fā)现都(dōu)是在(zài)恒星(xīng)系统(tǒng)的尺度(dù)当(dāng)中，可当我们上升到星系或者是星团(tuán)的尺度，事情就开始变(biàn)得(dé)诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理学家弗(fú)里茨兹威基正在研究和测量后发星(xīng)系团的(de)质(zhì)量。这(zhè)是一个由(yóu)数(shù)千(qiān)个星系所组成的巨大星(xīng)系团，这(zhè)些星系被引力束(shù)缚在一起。测量星系(xì)团的质量一般会使用(yòng)到两种方法(fǎ)，当两种方法结(jié)果一致，就可以确定其(qí)质量(liàng)的范围。

第一种是获得其"光(guāng)度学的质(zhì)量"，需要的数据是测量各个星(xīng)系的光度。

第(dì)二种是动力学质(zhì)量的(de)计算，是利用(yòng)光谱红移测(cè)量星系团中的(de)各个星系相对于星系团(tuán)的运动(dòng)速(sù)度。当测量结(jié)果出来之后(hòu)，兹威(wēi)基(jī)彻底懵了，“动力学质(zhì)量”竟(jìng)然是“光度(dù)学(xué)质量”的400倍。这意味着，后发座(zuò)星系团有(yǒu)99%的质量(liàng)消失了，或者说这99%的质量(liàng)并不以可见光的形式所存在，我们无法看到。最(zuì)诡异的(de)是，在测量速度的过程中，兹威基发现(xiàn)星系(xì)团中很多星(xīng)系(xì)的速度比理论上要(yào)快(kuài)得多，按照牛顿(dùn)的运(yùn)动(dòng)学定律，仅靠(kào)这些可见星(xīng)系的质量所产生的引力是无法将它们束缚在星系团(tuán)内的，它们(men)早就应(yīng)该被(bèi)抛出(chū)星系团(tuán)之外了，除非(fēi)有一种(zhǒng)神(shén)秘的力量在起(qǐ)作用，这种力(lì)量来(lái)源于某种隐形的物质(zhì)。

据此，兹(zī)维基(jī)提出了这样部分不可(kě)见的暗质，它不发散光、吸(xī)光、反射光，但是它们却占据着宇宙中(zhōng)绝大(dà)部(bù)分的质量。只是当(dāng)时的人们对这样的一(yī)种(zhǒng)说法(fǎ)不(bù)屑一顾(gù)。

直到(dào)40年之后，“暗物质(zhì)”这个词才再一次出现。天文学(xué)家维拉鲁宾(bīn)和肯特(tè)福(fú)特在观(guān)测仙女座星系中的恒星运动。理(lǐ)论上来说(shuō)，距离中心越远的恒星(xīng)在其轨道上的(de)运行速度(dù)就会越慢(màn)。但(dàn)是他们(men)观测的结果(guǒ)却(què)让人感到不可思议。

随着(zhe)与中心距离的增加，恒星(xīng)的旋转速度几乎保持不变。可是根据(jù)牛顿的万有(yǒu)引力定律(lǜ)，在(zài)星系当中如果没有足(zú)够大(dà)的质量来(lái)吸(xī)引它们，这些外围的(de)恒星早(zǎo)就(jiù)被甩到宇宙当中(zhōng)了。基于这种现象，科学家(jiā)们会使用一种相对(duì)标准的(de)方法(fǎ)来解(jiě)释暗物质的(de)存在(zài)，这种方法就是测(cè)量星系(xì)当中气体在X轴上距离星(xīng)系中心(xīn)的(de)距离，以及在Y轴上气体的(de)旋转速度(dù)。如果出现异(yì)常的结果(guǒ)，就认为是由暗物质的力量进入其中。

于是科学家们(men)通过射电望远(yuǎn)镜(jìng)测量了距离(lí)星系中心更远(yuǎn)距离的(de)氢元素，发现(xiàn)它(tā)们的旋转速度并不符(fú)合牛顿(dùn)的力学定(dìng)律。我们的太阳系(xì)也不例(lì)外，太阳系位于银河(hé)系的第三悬臂之上，距离银河系(xì)中(zhōng)心2.6万光年(nián)，根据万有引力定律进行计算，太阳系的运行速度应该是(shì)160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕银河(hé)系旋转，这个实(shí)际速(sù)度(dù)远远大于理论速度，那么(me)产生以(yǐ)上这种向(xiàng)心加速(sù)度的(de)原(yuán)因很(hěn)可(kě)能(néng)就是存在(zài)着一(yī)种(zhǒng)我们(men)看不到的物质，是这些暗(àn)物(wù)质的引力(lì)效应(yīng)将星(xīng)系聚集在(zài)了一起。

也是从这时开(kāi)始，越来越(yuè)多的研究人员开始相信暗物质的存在。科学家根据(jù)星系外(wài)恒星(xīng)轨道的(de)速度，估算(suàn)在星系当(dāng)中暗(àn)物质的质量(liàng)占整(zhěng)个星(xīng)系质量的85%。但是，暗物质并不是(shì)唯一(yī)可以解(jiě)释(shì)这(zhè)个现象(xiàng)的原因。在一项新的(de)研究当中(zhōng)，科学家们发现，几(jǐ)乎没有引力效(xiào)应的遥(yáo)远(yuǎn)恒星之间，也会出现速度上的微小差(chà)异。另外，天(tiān)文学(xué)家还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距(jù)离地球大约2.5亿光年，大(dà)小和银河系(xì)不多，但是星(xīng)系(xì)当中(zhōng)存(cún)在的(de)恒(héng)星数量却只有银河系(xì)的千(qiān)分之一(yī)。

所以(yǐ)在理论(lùn)上，该星系必须(xū)存在暗物质，否则就会分崩(bēng)离析(xī)。但是科学家们使用最先(xiān)进(jìn)的望远(yuǎn)镜对其进(jìn)行了(le)40个小时(shí)的详细测量之后，发现(xiàn)星系(xì)中的(de)恒星运动(dòng)是可以用正(zhèng)常(cháng)的物质和力学(xué)定律来解释(shì)的。那么又(yòu)有(yǒu)人提出(chū)，也许该星系的暗物质，已经(jīng)被附(fù)近的另(lìng)一个大星系剥离了。奇怪(guài)的是(shì)，它的附近(jìn)没有(yǒu)任何星系存在(zài)。造(zào)成(chéng)这些(xiē)现象的除了(le)暗物质的(de)假说之外，另(lìng)一种(zhǒng)可能就是人类对引力的理解还不(bù)够全面，引力很可能(néng)在(zài)不(bù)同(tóng)尺度空间中(zhōng)的工作方式是不同的，这意味着在行星系尺(chǐ)度中的(de)天(tiān)体会沿着它们的轨道，按照我们所理解的方式(shì)运动。但是上升(shēng)到星系和星团(tuán)的尺度，引力之间的相互作用则是不同的方式(shì)。对于(yú)在星(xīng)系团之间(jiān)的相互作(zuò)用，科学(xué)家(jiā)还引入了外部场效应(yīng)的概念，指的是在数百万光年的规模上，巨大的质量之间会产生对彼此(cǐ)特殊(shū)的效果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德理论成立，这意味着我们需(xū)要对现在(zài)的物理定律进行(xíng)修正(zhèng)，这些发现也让很多人认为暗物质(zhì)假说(shuō)理论(lùn)就此终结(jié)。但是在(zài)宇宙当(dāng)中还有关于(yú)暗(àn)物质存(cún)在的(de)其他的理论证(zhèng)据，这些理(lǐ)论证(zhèng)据是蒙德理论所(suǒ)没法解(jiě)释的“引力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年的子弹星系团(tuán)，由两个(gè)碰(pèng)撞的星(xīng)系团(tuán)所(suǒ)组成，类似这样的星团(tuán)，它们大部分(fēn)的普通质量都在星系的气(qì)体当中。当星团以1000万公(gōng)里/小时发生碰撞的时(shí)候，星(xīng)际气体的相互作用就会(huì)导致温度的(de)急(jí)剧升高，速度大幅降(jiàng)低。所以在理论(lùn)上，在碰(pèng)撞(zhuàng)之后，子弹星系(xì)团大部分(fēn)的质量将位于所有(yǒu)这些气体所(suǒ)在的中间区(qū)域。那么我(wǒ)们通过什(shén)么来验证它的质量区域(yù)到(dào)底是不(bù)是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远(yuǎn)镜传回了宇(yǔ)宙当中第一张全彩的(de)高清照片，在(zài)照片中我们可以明显地看到(dào)很多星系似(shì)乎被拉伸产(chǎn)生了巨大的形(xíng)变。其实这(zhè)些(xiē)星(xīng)系本(běn)身并不是真的被扭曲了，也不是(shì)韦(wéi)伯望远镜出了什(shén)么(me)问题，而是这样(yàng)极(jí)遥远的天体和我(wǒ)们地球上的观(guān)测者之间(jiān)。被(bèi)一(yī)个质(zhì)量超级巨大(dà)的天体遮挡(dǎng)，这个超大质量的(de)东西的引力(lì)，会使身(shēn)后更遥(yáo)远星系的(de)光都发(fā)生(shēng)了扭曲。这个现象就是引力透镜效应。这(zhè)个巨(jù)大的天体可能(néng)是超(chāo)大质量(liàng)的黑(hēi)洞(dòng)或者是暗物质(zhì)。

所以(yǐ)当人们(men)对子弹星系(xì)团观测的时候，发现它的大(dà)质量(liàng)区域并不是在中间(jiān)，而是(shì)在两侧。所以最好的解(jiě)释方法就是当(dāng)星(xīng)团(tuán)发生(shēng)全部的碰撞(zhuàng)时，可(kě)被观测到(dào)的(de)质(zhì)量气体被卡在了(le)中间，暗物质则(zé)直接通过了这个(gè)区域，并(bìng)在DHC属于什么档次，dhc属于什么档次的化妆品(zài)两边形成了引力透镜。对子弹星系团的(de)引力(lì)透(tòu)镜研究也被认为是(shì)暗物质存(cún)在的迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还有(yǒu)来自(zì)宇宙当(dāng)中最(zuì)古(gǔ)老(lǎo)的光。从宇宙大(dà)爆炸开始，38万年之后(hòu)，可见光终于可以畅(chàng)通无阻地穿(chuān)越在(zài)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性的微波辐射。其中(zhōng)红(hóng)色的部(bù)分表(biǎo)示温度较(jiào)高的区域，蓝色(sè)则(zé)表示(shì)相对较冷的区域，但(dàn)实际上它们之间的(de)温差只(zhǐ)有万分之一。

科学家们通过对前景背景(jǐng)分(fēn)离(lí)后的二值图(tú)像(xiàng)进行连通域(yù)提取和标记之后发现(xiàn)，如果宇宙(zhòu)当中(zhōng)没有暗物(wù)质，图形看起来不应该是这样的，而随着(zhe)暗物质的增加，一些峰值(zhí)的幅度会(huì)减小(xiǎo)，才变得看起来“和谐”。为了(le)匹配宇宙微波背(bèi)景辐(fú)射的(de)测(cè)量值，我们需要的暗物质大约是普(pǔ)通物质的(de)5倍(bèi)。这个数字与解释星系当中恒(héng)星(xīng)运动所需要(yào)的暗物质比例是一(yī)致(zhì)的。这就意味着(zhe)。

用(yòng)了一个(gè)简单(dān)的理论框架(jià)，就很好地(dì)解释(shì)了很多不同的(de)观测(cè)结果(guǒ)。而暗物质的(de)本质就是宇宙当中存在(zài)着某种类型的粒子，它们不参(cān)与(yǔ)任何其他的电(diàn)磁作用，只(zhǐ)通过引力来(lái)相互作用(yòng)。所以(yǐ)如果(guǒ)能(néng)够找到这种粒(lì)子的(de)存(cún)在，就(jiù)相(xiāng)当(dāng)于找到了暗物质(zhì)存在的实际(jì)证据(jù)。这种粒子到(dào)底是什么(me)？科学家们已经提出了数十种的假想(xiǎng)目(mù)标，而要寻(xún)找(zhǎo)这些不(bù)同(tóng)的目标粒子(zi)所需要的实验方式也不(bù)相同。在(zài)过(guò)去的几(jǐ)十年当中，人类为了寻找这些看不见、摸不到，几(jǐ)乎不会与常规物质相互作用的“暗物质(zhì)”，科学家们已经(jīng)进(jìn)行了(le)超过50次的(de)实验，却没有(yǒu)任(rèn)何实(shí)质性的发(fā)现，除了一个地方，意(yì)大利的格兰萨索山，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿井当(dāng)中，藏着地(dì)球上最大的地(dì)学(xué)实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三(sān)层楼高的探测器，一直(zhí)致力于寻找暗物质粒(lì)子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声(shēng)称(chēng)观测到了某种信号。经过了20多年(nián)的(de)数据收集，人们发现了一个(gè)有趣的事(shì)情。探(tàn)测(cè)率会在每年的6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而且(qiě)在20年当中每年都是一样。一些DHC属于什么档次，dhc属于什么档次的化妆品科(kē)学(xué)家(jiā)认(rèn)为这可能是(shì)人类(lèi)发(fā)现暗物(wù)质的第一个直(zhí)接证据。

但(dàn)是为什么暗物(wù)质会产生周期性的年度信(xìn)号呢？刚才我们讲了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒的(de)速度围绕着银河系进行移动(dòng)，那么如果暗物质(zhì)存在(zài)宇宙当中，这意味(wèi)着我们(men)也(yě)在(zài)以这样(yàng)的速度在穿越着暗(àn)物质流，这个(gè)过程中会产(chǎn)生相应(yīng)的(de)振荡，同时地(dì)球又以(yǐ)30公里/秒的速度(dù)围绕太阳进行旋转。所以有半年的时间，地球围(wéi)绕太阳的方向与太阳环绕银河系的方向是一(yī)致的(de)，而另外半年则(zé)与之相(xiāng)反。

而在6月份的时候，地球与太阳的(de)方向正(zhèng)好达到完(wán)全一(yī)致，这(zhè)是理论(lùn)上(shàng)地球穿(chuān)越(yuè)暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到(dào)了最慢(màn)值。尽(jǐn)管(guǎn)在实际的(de)情况中，太阳系相对银河系的(de)平(píng)面呈现了(le)60度(dù)的(de)倾斜，但(dàn)是这(zhè)并不影响(xiǎng)这个理论的有效性。

因此科学家认为这(zhè)可(kě)以用来解释，研究人员们(men)所观(guān)测到(dào)的周期性(xìng)信号。当然也(yě)可(kě)能有其他的情(qíng)况，造成这种年度周期(qī)信号(hào)的(de)差(chà)异也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高(gāo)山上的积(jī)雪，甚至连(lián)意大利游客的数量也(yě)符合(hé)这(zhè)个周期的规律。

所(suǒ)以(yǐ)，科学家们又在南半球建立(lì)了一个几乎相同的实验室，这里的(de)季节与(yǔ)之前的(de)实验室正好相反(fǎn)，而在这里，地球(qiú)穿过暗物质流的运动特征和第(dì)一个实验(yàn)室(shì)是(shì)一(yī)样的(de)。

因此(cǐ)，如果在这里(lǐ)可以得到相同(tóng)的信号，就可以成为暗物质所存在的非常有力的(de)证(zhèng)据(jù)了。但是(shì)由于这(zhè)个(gè)实验室刚刚建成不久(jiǔ)，所以截至(zhì)目前还无法提供相应的(de)数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会(huì)发射一台新的望(wàng)远镜，这台(tái)太空望(wàng)远镜叫(jiào)做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它(tā)的主镜(jìng)大小(xiǎo)跟(gēn)哈勃望远镜(jìng)相(xiāng)同，但它(tā)的宽视场(chǎng)仪器提供的(de)视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格(gé)雷(léi)斯罗曼太空望远镜其中一个关键的(de)用途就是探(tàn)索(suǒ)暗物(wù)质背(bèi)后的奥(ào)秘，对(duì)于探测(cè)的结果，我们只能(néng)拭目以待了。费米实(shí)验室粒子(zi)天体物理中心的科学家(jiā)丹(dān)琥(hǔ)珀和贾森(sēn)斯(sī)特芬研究发现(xiàn)，如果(guǒ)暗物质存在，它们(men)极有可能拥(yōng)有另一(yī)种神秘的效应，这(zhè)种暗物(wù)质效应，会支持(chí)宇宙当中生(shēng)命的(de)诞(dàn)生，或者说(shuō)是(shì)生命进化的(de)一个重要因素。

如果这(zhè)一(yī)理论得到进一步的证实(shí)，那么遍布(bù)宇宙(zhòu)当中的(de)暗物质(zhì)会(huì)不会意(yì)味着人类并不(bù)孤单(dān)呢？或许在(zài)宇宙当(dāng)中某个角落的行星上，暗物质正在(zài)通过这样的效应创造生命。当(dāng)然，这些推(tuī)论的大前提(tí)是要先找到暗物质存在的实际证据。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你(nǐ)的支持是我更新的动(dòng)力(lì)！

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