宇宙是“人为制造(zào)”的？为何(hé)会存在科学无法解释的“暗(àn)物质”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找暗物质(zhì)存在的证据，科(kē)学家们在过去的几十(shí)年(nián)当中进行了超过50次的长期实验，但是却没有发(fā)现任何的有效(xiào)证据。除了一个(gè)地方，在1687年(nián)出版的自(zì)然(rán)哲学数学原理一书中，埃(āi)萨克牛顿发表了万有引(yǐn)力定律，它揭示(shì)了宇宙中(zhōng)天(tiān)体运动的规律。往后的几百年来，当天文学家们发现(xiàn)某些天体运行轨道出现异常，不(bù)符合万有(yǒu)引力定律的时候，他们(men)就会(huì)知(zhī)道(dào)，周围一(yī)定有未知的天体通过引(yǐn)力在(zài)摄动(dòng)它的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒(lēi)维耶(yé)就通过天王(wáng)星运行轨道(dào)的异常，推算并且(qiě)发现了海王星的存在。另外(wài)，哈(hā)雷彗(huì)星、冥王星的发现都是应用(yòng)万有引(yǐn)力定律所取(qǔ)得(dé)重大天(tiān)文成(chéng)就的例子(zi)。但(dàn)是这(zhè)些发现都是在恒星系统的尺度当中，可当我们上升到(dào)星(xīng)系或者(zhě)是星团的(de)尺度(dù)，事(shì)情(qíng)就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里(lǐ)茨(cí)兹(zī)威基正在研究和测量后发星系团(tuán)的质量。这(zhè)是一个由数千(qiān)个星系所(suǒ)组成的巨大(dà)星系团，这些星系被引力束缚在一起。测量星系团(tuán)的(de)质量一般会(huì)使用到两(liǎng)种(zhǒng)方法，当两种(zhǒng)方法结果一致，就可以确定(dìng)其质量的范(fàn)围。

第一种是获(huò)得其(qí)"光度(dù)学(xué)的(de)质量"，需要的(de)数据是(shì)测量(liàng)各个星系(x下午5点到6点是什么时辰 下午5点到6点是什么生肖ì)的(de)光(guāng)度。

第二种(zhǒng)是动力(lì)学质(zhì)量的计(jì)算，是利用(yòng)光谱红移测量(liàng)星(xīng)系(xì)团中的各(gè)个星系相对于星系团(tuán)的运(yùn)动(dòng)速度(dù)。当(dāng)测(cè)量结果出(chū)来之(zhī)后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的(de)400倍。这意味着，后发座星(xīng)系团(tuán)有99%的质量消失了，或者说这99%的(de)质量并不以可见光(guāng)的(de)形式所存在，我们无法看到。最诡(guǐ)异的是(shì)，在(zài)测量速度的过程中(zhōng)，兹威基发现星(xīng)系团中很多星(xīng)系(xì)的速度比理论(lùn)上要快得多，按(àn)照牛顿的运(yùn)动(dòng)学定律，仅(jǐn)靠这(zhè)些可见星系的质量(liàng)所(suǒ)产生的(de)引力是(shì)无法将(jiāng)它们束缚在星系团内(nèi)的，它们早就应该被抛出星(xīng)系团之(zhī)外了，除非有一(yī)种(zhǒng)神秘的(de)力量在起作用，这种力(lì)量(liàng)来源于某种隐形的物(wù)质。

据此，兹维基提出(chū)了(le)这(zhè)样部(bù)分不可(kě)见的暗质(zhì)，它(tā)不发散(sàn)光、吸光、反射(shè)光，但是(shì)它们却占(zhàn)据着(zhe)宇宙中绝(jué)大部分的质量。只是当时的(de)人们对(duì)这(zhè)样的一种说法不(bù)屑一顾。

直(zhí)到(dào)40年(nián)之后，“暗物(wù)质(zhì)”这个词才(cái)再一(yī)次出现。天(tiān)文学家(jiā)维(wéi)拉鲁宾(bīn)和肯(kěn)特福特在观(guān)测仙女座星系中的(de)恒星(xīng)运动。理论(lùn)上来(lái)说，距离中心越远(yuǎn)的恒星在其轨道上的运行速度就会越慢(màn)。但是(shì)他(tā)们观测的结果却让人感(gǎn)到不(bù)可思议。

随着与中心距离的(de)增(zēng)加(jiā)，恒星(xīng)的旋转速度(dù)几乎保持(chí)不变。可(kě)是根据(jù)牛(niú)顿(dùn)的万有(yǒu)引力定律，在星系(xì)当中(zhōng)如果没有足够大的质量(liàng)来吸引它们(men)，这些外围的恒星早就被甩(shuǎi)到(dào)宇宙当中了(le)。基于这种现象，科学家(jiā)们会使用一种相对标准的方法来解(jiě)释暗物质(zhì)的存在，这种(zhǒng)方法(fǎ)就(jiù)是测量星(xīng)系当(dāng)中气体(tǐ)在X轴上距离星系(xì)中心的距离，以及在Y轴上气体的(de)旋(xuán)转速度(dù)。如果出(chū)现异常(cháng)的结(jié)果(guǒ)，就认为是由暗(àn)物质的力量进入其中。

于是科学家们通过(guò)射电望远镜测量了距(jù)离星系(xì)中心(xīn)更(gèng)远距离的氢元素，发现(xiàn)它们(men)的旋转(zhuǎn)速度并不符合牛顿的(de)力(lì)学定律。我们的太阳系(xì)也不例外(wài)，太阳系位于(yú)银(yín)河系的第(dì)三悬(xuán)臂之(zhī)上，距离银河系中(zhōng)心2.6万光年，根(gēn)据万(wàn)有引力定律进行计算(suàn)，太(tài)阳系的运行速(sù)度(dù)应该(gāi)是160千米/秒，但(dàn)实际上，太阳系正在以(yǐ)220千米(mǐ)/秒的速度围(wéi)绕(rào)银河(hé)系旋转，这个(gè)实际速度远远大于理论速度，那么产生(shēng)以(yǐ)上这种(zhǒng)向心加(jiā)速度的原(yuán)因很可能下午5点到6点是什么时辰 下午5点到6点是什么生肖就是存在着一种(zhǒng)我们看不到的(de)物质，是这(zhè)些暗物(wù)质的引力效应将星系聚集(jí)在了一起(qǐ)。

也是(shì)从这时开始，越来越多的(de)研究人员开始相信暗(àn)物质的存在。科学家根(gēn)据星系外恒(héng)星轨道(dào)的速度，估算在(zài)星(xīng)系当中暗(àn)物质的(de)质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不(bù)是唯一可(kě)以解释这个现(xiàn)象的原因。在一项新的研究当中，科(kē)学家们发(fā)现，几乎(hū)没有引(yǐn)力效应的遥(yáo)远恒星之间(jiān)，也(yě)会(huì)出现速度上的微(wēi)小(xiǎo)差(chà)异。另外，天文学家还发现了一个反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距(jù)离地球大约2.5亿光年(nián)，大(dà)小和银河系(xì)不多，但是(shì)星系当中存在的恒星(xīng)数量却只有银河系的千分(fēn)之一(yī)。

所以(yǐ)在(zài)理论上，该(gāi)星(xīng)系必须存在暗物质，否(fǒu)则就会分崩离(lí)析。但是(shì)科学家们使用(yòng)最先进的望远(yuǎn)镜对其进行了40个小时的详细测量之后，发现星系中(zhōng)的(de)恒(héng)星运动(dòng)是(shì)可以(yǐ)用正(zhèng)常的物(wù)质和力学定(dìng)律来(lái)解释的。那么又有人提出(chū)，也(yě)许该星(xīng)系的(de)暗物质(zhì)，已经被附近的另(lìng)一(yī)个大(dà)星系剥离(lí)了。奇怪的(de)是，它的附近没(méi)有任何(hé)星(xīng)系存(cún)在。造成这些现象的(de)除了暗物质的假说之外，另一种(zhǒng)可能(néng)就(jiù)是人类(lèi)对引力的(de)理解还不(bù)够(gòu)全面，引力很(hěn)可(kě)能(néng)在不同尺度空间(jiān)中的工作方式是不同的(de)，这意味着(zhe)在行(xíng)星系尺度中的(de)天体(tǐ)会沿着它(tā)们的轨道，按照(zhào)我们所理(lǐ)解的方式(shì)运动。但是上升(shēng)到星系和星团的尺(chǐ)度，引力之间的(de)相互作用则是不(bù)同的方式。对于在星系(xì)团之间(jiān)的相互作用，科学家(jiā)还引入了外(wài)部场效应的概念(niàn)，指的是在(zài)数百万光年的规模上，巨大(dà)的质量之间会产(chǎn)生对彼(bǐ)此特殊的(de)效果，这(zhè)个理(lǐ)论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理论成(chéng)立，这意(yì)味着我们需(xū)要对(duì)现在的物理定律进行修正，这些发现也(yě)让很多(duō)人(rén)认为暗(àn)物(wù)质(zhì)假说理论就此终结。但是在(zài)宇宙当中(zhōng)还有关于暗物质存在的其他(tā)的(de)理论(lùn)证据，这些理(lǐ)论证据是蒙德理(lǐ)论所没(méi)法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的星系团(tuán)所组成，类似这(zhè)样的星团，它(tā)们(men)大部分的普通(tōng)质量都在星系的气体当中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的(de)时候(hòu)，星际气体的相互作用就会导(dǎo)致温度的急剧升高，速度大(dà)幅降低(dī)。所以(yǐ)在理论上，在碰撞之后，子弹(dàn)星系团大部分(fēn)的质(zhì)量将位于(yú)所有这些气体所在的(de)中间区域。那么我们(men)通过什么来(lái)验证它的质量区域到(dào)底是不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦(wéi)伯太空望远镜(jìng)传回了宇宙当(dāng)中(zhōng)第一张全彩的高清照片，在照(zhào)片中我们可以(yǐ)明显地看(kàn)到(dào)很多星系似乎(hū)被(bèi)拉(lā)伸产生了巨大的(de)形变(biàn)。其实这些星系本身并不是(shì)真的被扭曲了，也(yě)不是韦(wéi)伯望远镜出了什么问题(tí)，而是这样极遥(yáo)远(yuǎn)的天体和我们地球上的观测者之间。被(bèi)一个质量超级巨大的天(tiān)体(tǐ)遮挡，这个超(chāo)大质量(liàng)的东西的引力，会使(shǐ)身后更遥(yáo)远星系(xì)的(de)光(guāng)都发生了扭曲。这(zhè)个现象就是引力透镜效(xiào)应(yīng)。这个巨大的天体可(kě)能是超大质量的黑洞(dòng)或者是暗物质。

所(suǒ)以当人们(men)对子弹星系团观(guān)测的时(shí)候，发现它的大质(zhì)量区域并不(bù)是在中间，而是在两(liǎng)侧(cè)。所以最(zuì)好(hǎo)的(de)解(jiě)释方法就是当星团(tuán)发生全部的(de)碰撞(zhuàng)时(shí)，可被观测到(dào)的(de)质量气体被卡在了(le)中间，暗物质则(zé)直(zhí)接通过了这个区域，并在两边形成了引力(lì)透镜。对子弹(dàn)星系团的引(yǐn)力透(tòu)镜研究也被认为是暗物质(zhì)存在(zài)的迄(qì)今为止最好的理论证据(jù)。

除(chú)此之外，还有来自(zì)宇宙当中(zhōng)最古(gǔ)老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终于可(kě)以畅通无阻地(dì)穿越在宇宙当中了。经过了130多亿(yì)年(nián)之(zhī)后，这(zhè)些光(guāng)在宇宙(zhòu)空间背景上留下(xià)了各相(xiāng)同性(xìng)的微(wēi)波(bō)辐射。其(qí)中红色的部分(fēn)表(biǎo)示(shì)温(wēn)度(dù)较高(gāo)的区域，蓝色(sè)则表(biǎo)示相对(duì)较冷的区域，但实际上(shàng)它(tā)们之(zhī)间的温(wēn)差只有万分之一。

科学家们通过对前景(jǐng)背景分离(lí)后的二(èr)值图(tú)像进(jìn)行连通域提取和标(biāo)记之后发现，如果宇(yǔ)宙当(dāng)中没有暗(àn)物质，图形(xíng)看起来(lái)不应该是这样的，而随着(zhe)暗物质的增加，一些峰值的(de)幅度会减小，才变得(dé)看起来“和谐”。为(wèi)了(le)匹配宇宙微波背景(jǐng)辐射的测量值，我们需要的暗物(wù)质(zhì)大约是(shì)普(pǔ)通物质的5倍。这个数字与(yǔ)解释星系(xì)当中(zhōng)恒星(xīng)运动所需要的暗(àn)物质比例是一致(zhì)的。这(zhè)就(jiù)意味着(zhe)。

用了一(yī)个简单的理论框架，就很(hěn)好(hǎo)地解释了(le)很多不同的观测结果。而暗物质的(de)本质就是宇宙当中(zhōng)存在着(zhe)某(mǒu)种类型的粒(lì)子，它们不参与任(rèn)何其他的电磁(cí)作用(yòng)，只通过引力来相互(hù)作(zuò)用(yòng)。所以如果能够(gòu)找到这(zhè)种粒子的存在，就相当(dāng)于找(zhǎo)到了暗(àn)物质存在(zài)的实际证据。这种(zhǒng)粒子到底是什么(me)？科学(xué)家们已经提出了(le)数十种(zhǒng)的假想目标，而(ér)要寻找这些不同(tóng)的目标粒子所需要的实验(yàn)方式也不相同。在过(guò)去的几十年当中，人(rén)类为(wèi)了(le)寻找这(zhè)些看(kàn)不见、摸不到，几乎不会与常规(guī)物质相互作用的“暗(àn)物(wù)质(zhì)”，科(kē)学家们已经(jīng)进(jìn)行了超过50次的实验，却没有(yǒu)任何实质(zhì)性的(de)发现，除了一个地方，意大(dà)利的格兰萨索山，隶(lì)属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当(dāng)中，藏着(zhe)地(dì)球上最大的(de)地学实验(yàn)室，这(zhè)个实验(yàn)室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有(yǒu)一个三层楼(lóu)高的探测器(qì)，一(yī)直致力(lì)于寻找(zhǎo)暗(àn)物质(zhì)粒(lì)子的周期性震荡。

自1997年以来，这(zhè)里(lǐ)的科学家声(shēng)称观测到了某种信号。经过了20多年(nián)的数据收集，人们(men)发现了一(yī)个有趣的事情。探测率会在每年(nián)的(de)6月份达(dá)到峰值(zhí)，然(rán)后在(zài)11月降到最(zuì)低(dī)，而且在20年当中每年都是一样(yàng)。一些科学(xué)家认为这可能是(shì)人类发现暗物(wù)质(zhì)的第一个直(zhí)接证据。

但是为(wèi)什么暗物质会产生周(zhōu)期(qī)性的(de)年度(dù)信(xìn)号呢？刚才我(wǒ)们讲了(le)太阳(yáng)系正在(zài)以220公里(lǐ)/秒的速(sù)度围绕(rào)着银河系进行移动，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意味着我们也在以这样(yàng)的速(sù)度在穿越(yuè)着暗(àn)物质流，这(zhè)个过程(chéng)中会产生相应的振(zhèn)荡，同时地球又(yòu)以30公里/秒的(de)速度(dù)围绕(rào)太阳进行旋转。所以有半年(nián)的时间，地球(qiú)围绕太阳的方(fāng)向(xiàng)与太阳环绕(rào)银(yín)河系的方向是(shì)一致的，而另外半(bàn)年(nián)则与(yǔ)之(zhī)相反。

而在6月份的时候，地球与太阳(yáng)的(de)方向正好达(dá)到完全一致(zhì)，这是理论上地球穿(chuān)越暗物质流最快(kuài)的时段。而在(zài)11月份，又恰好达到(dào)了最(zuì)慢值(zhí)。尽管在实际(jì)的情况中(zhōng)，太(tài)阳系相对银河系的平(píng)面呈(chéng)现了60度的倾斜，但是这并不影响这个理论(lùn)的(de)有效(xiào)性。

因此科学家(jiā)认为这(zhè)可以用来解释，研究人员们所观测(cè)到的周期(qī)性信号。当然也可能有其他的情况，造成这种年(nián)度周期信号的差异也可(kě)能是(shì)温度、湿下午5点到6点是什么时辰 下午5点到6点是什么生肖度、土壤中的水分、高山上(shàng)的积(jī)雪，甚(shèn)至(zhì)连(lián)意大利游客的数量也符合这个周(zhōu)期的规律(lǜ)。

所以，科学家(jiā)们(men)又在南半球建立了(le)一个几乎相同的实(shí)验室，这里的季节与之(zhī)前的实验室(shì)正好相反，而在(zài)这(zhè)里，地球穿过暗物质流(liú)的运动特(tè)征和第一个实验室(shì)是(shì)一样的。

因此，如果在这里可(kě)以得到相同(tóng)的信号，就可以成(chéng)为暗物质所存在的非常有力的证据了。但是由于这个(gè)实验室刚(gāng)刚建成不久，所以截至目前(qián)还无(wú)法(fǎ)提供相应的数据支(zhī)持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会(huì)发射一台新的望远(yuǎn)镜，这(zhè)台太空望远镜叫做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃(bó)望远镜相同，但它的(de)宽视(shì)场(chǎng)仪(yí)器(qì)提供的(de)视(shì)野是哈勃(bó)红外仪器的(de)100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太空望远镜(jìng)其(qí)中一个关键(jiàn)的用途就是探索暗物质背(bèi)后的奥秘(mì)，对于探测的结果，我(wǒ)们(men)只能拭目以待了。费米(mǐ)实验室粒子(zi)天体物理中心的科学家丹(dān)琥珀和贾森(sēn)斯(sī)特芬(fēn)研(yán)究发现，如(rú)果暗物质存在，它们极有可能拥有另一种(zhǒng)神秘的效应(yīng)，这种暗物质效(xiào)应，会支持宇(yǔ)宙当(dāng)中生(shēng)命的诞(dàn)生，或者(zhě)说(shuō)是生命(mìng)进(jìn)化的一个重要因素。

如果这一理论得(dé)到进(jìn)一(yī)步的证实，那么遍布宇宙(zhòu)当中(zhōng)的暗物质会不会意味着(zhe)人类并不孤单呢(ne)？或许在宇(yǔ)宙当中某个(gè)角落的行星上，暗物质正在(zài)通(tōng)过这样的效(xiào)应创(chuàng)造生命(mìng)。当然，这(zhè)些(xiē)推论(lùn)的大前提(tí)是要(yào)先找到暗物质(zhì)存在的实(shí)际证据。那么小伙伴们(men)，你们觉得暗(àn)物质到(dào)底存不存在呢？喜(xǐ)欢(huān)请点赞，你的支(zhī)持(chí)是(shì)我更新(xīn)的(de)动力！

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