宇宙是(shì)“人为制造(zào)”的？为何会存在(zài)科学无(wú)法解释的“暗物质”？暗(àn)物质又究竟是什么？人类为(wèi)了寻找(zhǎo)暗物(wù)质(zhì)存在的证据，科学家们在过去的几十年(nián)当中进行了超(chāo)过50次的长(zhǎng)期实验，但是却(què)没有发现(xiàn)任何的有效证据。除了一个地方(fāng)，在(zài)1687年出版的自(zì)然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭(jiē)示(shì)了宇宙中天体运动(dòng)的规律。往后(hòu)的几百年来，当天文学家们发现某(mǒu)些天体(tǐ)运行(xíng)轨道出现异常，不符合万有(yǒu)引(yǐn)力定(dìng)律的时(shí)候(hòu)，他们就会知(zhī)道，周围一定有未知的天(tiān)体通过引力在摄动(dòng)它的(de)轨道。比(bǐ)如(rú)在(zài)1846年，奥(ào)本勒维耶就通(tōng)过天王(wáng)星运(yùn)行轨道的(de)异常，推(tuī)算并且发(fā)现了海(hǎi)王星的存在。另外，哈(hā)雷彗(huì)星、冥王星的发现都是应用万有引力定律所取(qǔ)得重大天(tiān)文成(chéng)就的(de)例子。但是这(zhè)些发现都是(shì)在(zài)恒星(xīng)系统的(de)尺度当中，可当(dāng)我们(men)上升到星(xīng)系或者是星(xīng)团的尺度，事情就(jiù)开(kāi)始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞(ruì)士的(de)物(wù)理学家弗里茨(cí)兹威基正在研究和测量后发(fā)星系团的质量。这是一个由数千个(gè)星系所组(zǔ)成的巨大星(xīng)系团，这些(xiē)星系(xì)被引力束缚在一起。测(cè)量星系团的质量一般会使用到(dào)两种方法，当两(liǎng)种方法结(jié)果一致，就可以确定其(qí)质量的(de)范(fàn)围。

第(dì)一种是获(huò)得其(qí)"光度学的(de)质量"，需要的(de)数(shù)据是测量各个星系的光度(dù)。

第二种是动力学(xué)质量的计算，是(shì)利用光谱红移测量星系团中的各(gè)个(gè)星系相对于星系团的运动速度。当测量结果出(chū)来之后，兹威(wēi)基彻底(dǐ)懵了(le)，“动(dòng)力(lì)学质量”竟然是“光(guāng)度学(xué)质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的(de)质量消失(shī)了(le)，或者说这(zhè)99%的质量并不以可(kě)见光(guāng)的形式(shì)所存(cún)在，我们无法(fǎ)看到。最(zuì)诡异的是，在测(cè)量速(sù)度的过程中，兹威(wēi)基发现星系团中很多星系(xì)的速度比理论上要快得多，按(àn)照牛顿的运动(dòng)学定(dìng)律，仅靠这些可见(jiàn)星系的质量所产生(shēng)的引力是(shì)无法将(jiāng)它(tā)们束缚在星(xīng)系团(tuán)内的，它(tā)们早就(jiù)应该被抛(pāo)出星系团之(zhī)外了，除非有一种神秘(mì)的力量在起作(zuò)用(yòng)，这种力(lì)量来源于某种隐形的物质。

据此(cǐ)，兹维基提(tí)出了(le)这样部(bù)分不可(kě)见的(de)暗质(zhì)，它不发(fā)散光、吸光、反射光，但(dàn)是(shì)它们却(què)占据着宇宙中绝大部分的质量(liàng)。只是(shì)当(dāng)时(shí)的人(rén)们对这样的一(yī)种说法不屑(xiè)一(yī)顾。

直到40年之后，“暗(àn)物(wù)质”这个词才再一次(cì)出现(xiàn)。天(tiān)文学(xué)家(jiā)维拉鲁(lǔ)宾和肯特福(fú)特在(zài)观测仙(xiān)女座星系中的恒星运(yùn)动(dòng)。理论上来说(shuō)，距离中心越远的(de)恒星(xīng)在其轨道上的运行(xíng)速度(dù)就会越慢。但是他(tā)们观测的(de)结果(guǒ)却让人(rén)感到不可(kě)思(sī)议。

随着与中心(xīn)距离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是根据(jù)牛(niú)顿的万有引力定律，在星系当中如果没有足够大的质量来吸引(yǐn)它们，这些外围的(de)恒星早就被(bèi)甩到宇宙当(dāng)中了。基于这种(zhǒng)现象，科(kē)学家们会使用一种相对标准的方法来解释暗物质的(de)存在，这种方法就是(shì)测(cè)量星系当中气(qì)体在(zài)X轴(zhóu)上距(jù)离星系中心(xīn)的距离(lí)，以及在Y轴上气体的旋转速度(dù)。如果出现异常的结果，就(jiù)认为是由(yóu)暗物(wù)质的力量进入其中。

于是(shì)科学(xué)家们通过射电望远镜(jìng)测量了距离星系中心更远(yuǎn)距离的(de)氢元素，发现它们的旋转速度并不符合牛顿的(de)力(lì)学(xué)定(dìng)律。我们的太(tài)阳(yáng)系(xì)也不例外，太阳系位于银(yín)河(hé)系的第三(sān)悬臂之(zhī)上，距离银河系(xì)中心2.6万光年，根据(jù)万有引力定律进行计算，太阳系(xì)的运行(xíng)速度应该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳(yáng)系正在以(yǐ)220千米/秒的速度围绕银河系(xì)旋(xuán)转，这个实际速度(dù)远(yuǎn)远大于理论速(sù)度，那么(me)产生以上这种向心加速度的(de)原因很可能就是存在着一种我们看不到的物质，是(shì)这(zhè)些暗物(wù)质的引力效应将星(xīng)系聚集在了一起。

也是从这时开始，越来越(yuè)多(duō)的研究人(rén)员开始(shǐ)相信暗物质的(de)存(cún)在(zài)。科学家根据(jù)星系外(wài)恒星轨(guǐ)道的速度，估算(suàn)在星系(xì)当中暗物质的质量占整个星系质量的(de)85%。但是，暗(àn)物(wù)质并不是唯(wéi)一可以解释这个现(xiàn)象(xiàng)的原因。在一项新的研究当中(zhōng)，科学家(jiā)们发现，几乎没(méi)有(yǒu)引力效应的遥(yáo)远(yuǎn)恒(héng)星之间，也(yě)会出现速度(dù)上的微小差异。另外，天(tiān)文学家(jiā)还发现了一(yī)个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球(qiú)大约(yuē)2.5亿光年，大(dà)小和银河系(xì)不多，但是星系当中存在的恒星(xīng)数量却只有(yǒu)银河系的千分之一。

所(suǒ)以在理(lǐ)论上，该(gāi)星系必须存在暗(àn)物质，否则就会(huì)分崩离(lí)析。但是科学家们使用(yòng)最先进的(de)望远镜(jìng)对其进(jìn)行了40个(gè)小时的详细测量之后，发现星系中的恒星运动是(shì)可以(yǐ)用正常的物质和(hé)力学定律来(lái)解释的。那么又有人提出，也许(xǔ)该(gāi)星系的暗物质(zhì)，已经被附近(jìn)的另一个大星(xīng)系剥离了。奇怪的(de)是，它的附近(jìn)没有任(rèn)何星系存在。造成(chéng)这些现(xiàn)象的除了暗物质(zhì)的假说之外，另一(yī)种可(kě)能就是(shì)人(rén)类对引力的理解还(hái)不(bù)够全(quán)面，引力很可能在不同尺度空(kōng)间(jiān)中的工作方式(shì)是不(bù)同(tóng)的，这意味着在(zài)行星系(xì)尺度中的天体会沿(yán)着它们的轨道，按照我们所理解的(de)方(fāng)式运动。但(dàn)是上(shàng)升到星系和星团的尺度(dù)，引力之间的相互作用则是不同(tóng)的方式。对于在星系团之间的(de)相互作用，科学家(jiā)还(hái)引入了(le)外部场效(xiào)应的概念，指的是在数百万(wàn)光年的规模上，巨(jù)大的质(zhì)中国人在俄罗斯安全吗，中国人在俄罗斯怎么样量(liàng)之间会产生对(duì)彼此特殊(shū)的效果，这个(gè)理论叫做(zuò)MOND蒙德理(lǐ)论。如(rú)果(guǒ)MOND蒙德理论成立，这意(yì)味(wèi)着我们(men)需(xū)要对现在的物(wù)理定(dìng)律进行修正，这些发现也让很多人认为(wèi)暗物(wù)质假说理论(lùn)就此终结(jié)。但是在宇宙当(dāng)中还有关于暗物质存在的其他的理论证据，这些理(lǐ)论证(zhèng)据是蒙德理(lǐ)论(lùn)所没法解(jiě)释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光(guāng)中国人在俄罗斯安全吗，中国人在俄罗斯怎么样年的子弹星(xīng)系团，由(yóu)两个碰撞的星系团所组(zǔ)成，类似这样的(de)星(xīng)团，它们(men)大部分的普通质量都在(zài)星系的气体(tǐ)当(dāng)中。当星(xīng)团以1000万(wàn)公里(lǐ)/小时发生碰(pèng)撞的时候，星际气体的相互(hù)作用就会导致温度(dù)的急(jí)剧(jù)升高，速(sù)度大幅降低。所以在理论(lùn)上，在碰撞之后，子弹星系(xì)团(tuán)大部(bù)分的质量将位于所有这些气体所在(zài)的中间区域(yù)。那么我们通(tōng)过什么(me)来验证它的质量区(qū)域到底(dǐ)是(shì)不是集中在中间(jiān)呢？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太空望远镜(jìng)传回(huí)了宇宙当中第一张全(quán)彩的高(gāo)清照片，在照片中我(wǒ)们可以明显地看到很多星系似(shì)乎被拉伸产生了巨大的形变。其实这些(xiē)星系本身(shēn)并不是真的被扭曲了，也不(bù)是(shì)韦伯望(wàng)远镜出了什么问(wèn)题，而是这样极(jí)遥远(yuǎn)的天体和我(wǒ)们地球上(shàng)的观测者之间。被一个质量超级巨大的(de)天体遮挡，这个超(chāo)大质量的东西的引力(lì)，会(huì)使身(shēn)后更遥远星系的光都发(fā)生了扭(niǔ)曲。这个(gè)现象就是引力透镜效应。这(zhè)个巨大的天体可能(néng)是超(chāo)大质量的(de)黑洞(dòng)或者是暗(àn)物质(zhì)。

所以当人们对子弹星(xīng)系团观测的时候，发现它的大质(zhì)量区域并不是在中(zhōng)间，而是在(zài)两侧。所以最(zuì)好的解释(shì)方法(fǎ)就(jiù)是(shì)当星团(tuán)发生全部的碰撞时，可被观测(cè)到的质量(liàng)气体被(bèi)卡在了(le)中间，暗物质则直(zhí)接通过了这(zhè)个区域，并在(zài)两边形成了引力透镜。对子弹星系团的引力透镜研究也被认(rèn)为是暗物质存在的迄今为止(zhǐ)最好的理论证据。

除(chú)此之外，还(hái)有来(lái)自(zì)宇宙当(dāng)中最(zuì)古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见(jiàn)光终于可以畅通无阻地穿越(yuè)在(zài)宇宙当中(zhōng)了。经过了130多亿年(nián)之(zhī)后，这(zhè)些光在(zài)宇宙空间背景上(shàng)留下了各相同性的微(wēi)波辐(fú)射。其中红色(sè)的部分表示温(wēn)度较高的区(qū)域，蓝色则表(biǎo)示(shì)相对较冷的区域，但实际上它们之(zhī)间的(de)温差只有万分之一。

科(kē)学家们(men)通过对前景(jǐng)背(bèi)景(jǐng)分(fēn)离后的二值图像进行连通域提取和标(biāo)记之(zhī)后发现，如果(guǒ)宇宙当中没(méi)有暗物(wù)质，图形(xíng)看(kàn)起(qǐ)来不应该是(shì)这样的，而(ér)随着(zhe)暗(àn)物质的增加，一些峰值(zhí)的幅度(dù)会减小，才变得看起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波背景辐射的测量值，我们需要(yào)的(de)暗(àn)物(wù)质大约(yuē)是普通物质(zhì)的5倍。这个数字(zì)与解释星系当中恒(héng)星(xīng)运动所需要的(de)暗(àn)物质(zhì)比例(lì)是一致的。这就意(yì)味着。

用了一个简(jiǎn)单的理(lǐ)论框架，就很好地解释了很多不(bù)同(tóng)的(de)观测(cè)结果。而暗物质的(de)本质就是(shì)宇宙(zhòu)当(dāng)中存在(zài)着(zhe)某种类型的(de)粒(lì)子，它(tā)们不参与任何其他的电磁作用，只通(tōng)过引力来相互(hù)作用。所以如(rú)果能够找到这种(zhǒng)粒(lì)子的(de)存(cún)在，就相(xiāng)当(dāng)于(yú)找到了暗物质存在的实际(jì)证据。这种(zhǒng)粒子到底是什么？科(kē)学家们(men)已(yǐ)经(jīng)提出了数十种(zhǒng)的假想目标，而(ér)要寻找(zhǎo)这些不(bù)同(tóng)的目(mù)标(biāo)粒子所需(xū)要的实(shí)验方式(shì)也不相同。在过去(qù)的几十(shí)年(nián)当(dāng)中，人类为了寻找这些看(kàn)不见(jiàn)、摸不到，几乎(hū)不(bù)会与(yǔ)常规物质相互作用的(de)“暗物质”，科学家们已经(jīng)进行了超(chāo)过50次的实验，却没(méi)有任何(hé)实质(zhì)性(xìng)的(de)发现，除了(le)一个地方，意大利的格兰萨索山，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处的(de)地(dì)下矿井当中，藏着地球上最大的(de)地学(xué)实(shí)验(yàn)室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有(yǒu)一(yī)个三层(céng)楼高的(de)探测(cè)器(qì)，一直(zhí)致力于寻找暗物质粒(lì)子(zi)的周期(qī)性(xìng)震荡(dàng)。

自1997年以来，这里的科学(xué)家声(shēng)称观测到了某种信号。经过(guò)了(le)20多(duō)年的数(shù)据收集(jí)，人们发现了一(yī)个(gè)有趣的事情。探测率会在每年的6月份(fèn)达到峰值，然(rán)后在11月(yuè)降到最(zuì)低，而且在20年当中(zhōng)每年(nián)都(dōu)是一样。一(yī)些科学家认为这可能是人类发(fā)现暗物质的第一个直接证据。

但是为什么暗物(wù)质会(huì)产(chǎn)生周期(qī)性的(de)年度(dù)信(xìn)号(hào)呢？刚才我们(men)讲了太阳系正在以220公里/秒的速(sù)度(dù)围绕着(zhe)银河系进行移动，那么如果暗(àn)物质存(cún)在宇宙当中(zhōng)，这意味着我们也在以这样的速度在穿越(yuè)着暗物质流，这个过(guò)程(chéng)中(zhōng)会产(chǎn)生相应的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围绕太阳进行(xíng)旋转。所(suǒ)以有半年的时间，地球(qiú)围(wéi)绕太(tài)阳的(de)方向(xiàng)与太阳环绕(rào)银(yín)河系的方向是一(yī)致(zhì)的，而另外(wài)半年(nián)则与之(zhī)相反。

而(ér)在6月份的时候(hòu)，地球与太阳的方向正好达到(dào)完(wán)全(quán)一(yī)致，这(zhè)是理论上地球穿越(yuè)暗物质(zhì)流(liú)最快的时段。而在11月份，又恰好达到了(le)最慢值。尽(jǐn)管在(zài)实际的情况中，太阳系相对银河系的平面呈现了(le)60度(dù)的倾斜，但(dàn)是这并不(bù)影(yǐng)响这个理论(lùn)的(de)有(yǒu)效(xiào)性。

因此科学家认为这可以用来解(jiě)释，研究人员(yuán)们所(suǒ)观测到的周期性信号。当然也可(kě)能有(yǒu)其(qí)他的(de)情况，造(zào)成(chéng)这种(zhǒng)年度周(zhōu)期信号的差异也可(kě)能是温(wēn)度、湿度(dù)、土(tǔ)壤(rǎng)中的水分、高山上的积雪(xuě)，甚至连意(yì)大利游客(kè)的数(shù)量也符合这(zhè)个周(zhōu)期的规律(lǜ)。

所(suǒ)以，科学家(jiā)们又(yòu)在(zài)南半(bàn)球建立了一个几乎相同的实验室，这里的季节与之前的实验室正好(hǎo)相反，而在(zài)这(zhè)里(lǐ)，地球穿过暗物质流的(de)运动特征和第一个实(shí)验(yàn)室是(shì)一样(yàng)的(de)。

因此，如(rú)果在这(zhè)里可以(yǐ)得到(dào)相同的信(xìn)号，就可以成为暗物质(zhì)所(suǒ)存在的非常有(yǒu)力的证据了。但是由于这个实验室刚刚建成不(bù)久，所以截至目前(qián)还无法提供相应(yīng)的数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一台(tái)新的(de)望远镜，这台太空望远(yuǎn)镜叫做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它的(de)主镜大小跟哈勃(bó)望远镜相(xiāng)同，但它的宽视场(chǎng)仪器提供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷(léi)斯罗曼太空望远镜其中(zhōng)一个关键(jiàn)的(de)用途就是探索(suǒ)暗物(wù)质背后(hòu)的奥秘，对于探测(cè)的结果，我们只能(néng)拭目以待了。费(fèi)米实(shí)验室粒子天体(tǐ)物理(lǐ)中心的(de)科(kē)学(xué)家丹琥珀和(hé)贾(jiǎ)森中国人在俄罗斯安全吗，中国人在俄罗斯怎么样斯特芬研究发(fā)现，如果暗物质存在(zài)，它们(men)极有可能拥有另一种神秘的效(xiào)应，这种(zhǒng)暗物质效(xiào)应，会支持(chí)宇(yǔ)宙当中(zhōng)生命的诞生(shēng)，或者说(shuō)是(shì)生命(mìng)进(jìn)化的一(yī)个重要因(yīn)素(sù)。

如果这一理论(lùn)得到进一步的证实(shí)，那么遍布宇(yǔ)宙当中(zhōng)的暗(àn)物质会不会(huì)意味(wèi)着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中某个角落(luò)的行星上，暗物质(zhì)正在通过这样的(de)效应创(chuàng)造生(shēng)命(mìng)。当然，这些推论的大前(qián)提是(shì)要(yào)先(xiān)找到暗物质存在的实际(jì)证据。那么小(xiǎo)伙伴(bàn)们，你们觉得暗物质到(dào)底(dǐ)存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更(gèng)新的动力！

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