宇宙(zhòu)是“人为(wèi)制造”的(de)？为何会(huì)存(cún)在科学无法解释的“暗物质”？暗(àn)物质又究(jiū)竟是(shì)什么？人类为(wèi)了(le)寻找暗物质(zhì)存在的(de)证据(jù)，科学家们(men)在(zài)过去(qù)的几十年当中进(jìn)行了超过50次的(de)长期实验，但(dàn)是却没有发现(xiàn)任何的有效证据(jù)。除了一(yī)个地方(fāng)，在1687年出版(bǎn)的自然哲学数学(xué)原理(lǐ)一(yī)书中，埃萨克牛顿发表了万有引(yǐn)螺蛳粉去掉酸笋还臭吗，螺蛳粉是汤臭还是笋臭力(lì)定律，它揭示了(le)宇宙中天(tiān)体运动的(de)规(guī)律。往后的几百(bǎi)年(nián)来，当天文学家们(men)发现某些天体(tǐ)运行(xíng)轨(guǐ)道出(chū)现异常(cháng)，不符合万有(yǒu)引力定(dìng)律(lǜ)的时候，他们就会知道，周围一定有未知(zhī)的天体通过引(yǐn)力在摄动它的(de)轨(guǐ)道。比如(rú)在(zài)1846年，奥本(běn)勒维(wéi)耶就(jiù)通过天王星运行(xíng)轨道的异常，推(tuī)算并且发现了海王星的(de)存(cún)在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星(xīng)的发现都是应用万有引力定律所取得(dé)重大天文(wén)成(chéng)就的例(lì)子。但是这些发现都是在恒星系统(tǒng)的尺(chǐ)度当中，可当我们上升到星系或者(zhě)是星团的尺度，事情(qíng)就开(kāi)始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的物理学(xué)家弗里(lǐ)茨兹威基(jī)正在研究和测量后发(fā)星系团的(de)质量。这(zhè)是一个由数千个星(xīng)系所组(zǔ)成的(de)巨大星系团(tuán)，这(zhè)些星系被引力束(shù)缚在一起。测量星系团的质量一般会(huì)使用(yòng)到(dào)两种方法(fǎ)，当(dāng)两种方法结果一致(zhì)，就可(kě)以确(què)定其(qí)质量的范围。

第一(yī)种是获得其"光度(dù)学(xué)的质量"，需要的数据是测(cè)量(liàng)各个星系的光度。

第二种是动(dòng)力学质量的(de)计(jì)算，是利用光谱红(hóng)移测量星系团中的各个星系相对于星系团的运动速(sù)度(dù)。当测(cè)量结果出来之后(hòu)，兹威基彻(chè)底懵了(le)，“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(de)质量消失了(le)，或者说这99%的质量(liàng)并不(bù)以可(kě)见光的形式所存(cún)在，我(wǒ)们无法看到。最诡(guǐ)异(yì)的是，在测量速度(dù)的过(guò)程中(zhōng)，兹威基发现星系团中(zhōng)很多星系的速度(dù)比理论(lùn)上要快得多，按照(zhào)牛顿的运动学定律，仅靠这些可(kě)见(jiàn)星系的(de)质(zhì)量所(suǒ)产(chǎn)生的引力是(shì)无(wú)法将它们束缚(fù)在星(xīng)系团(tuán)内的，它们早就应该被抛出(chū)星系团(tuán)之外了，除非有一种神秘的力量在起作用，螺蛳粉去掉酸笋还臭吗，螺蛳粉是汤臭还是笋臭这种力量来源于某(mǒu)种隐形的(de)物(wù)质(zhì)。

据(jù)此，兹维基提出了这样部(bù)分不可见的暗质，它(tā)不(bù)发(fā)散光(guāng)、吸光、反射(shè)光，但是它们却占据(jù)着(zhe)宇宙中绝大(dà)部(bù)分的质量。只是当时(shí)的(de)人们(men)对(duì)这样的一种说法不屑一顾。

直(zhí)到40年(nián)之后，“暗物质”这个词才再一(yī)次出现。天文学家维(wéi)拉鲁宾和(hé)肯特福(fú)特在(zài)观测仙女座(zuò)星系中的恒星(xīng)运动。理论上来说，距离中心越远的恒星在其轨道上(shàng)的运行速度就会越(yuè)慢。但是他们观测的结果却让人感(gǎn)到不可思议。

随着与(yǔ)中心距离的增加，恒星(xīng)的旋转速度(dù)几(jǐ)乎(hū)保持不(bù)变。可是(shì)根据牛顿(dùn)的(de)万有引力(lì)定律，在星系当中如果(guǒ)没有足够大(dà)的质量来吸引它们，这些外围的恒星早就被甩到(dào)宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)了(le)。基于(yú)这(zhè)种现象，科学家们会使用一种相对标(biāo)准的方法来解(jiě)释暗物质的存(cún)在，这种(zhǒng)方法就是测量星系(xì)当中气体在X轴(zhóu)上距离星系中(zhōng)心(xīn)的距离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如(rú)果(guǒ)出现(xiàn)异(yì)常的(de)结(jié)果(guǒ)，就认为是由暗物质的力量进入其中。

于是(shì)科学家们通过射电望(wàng)远镜测(cè)量了距(jù)离星系中心更远距离的氢元素，发现它们的旋转速度并不符合(hé)牛顿的力学定律。我(wǒ)们的太阳(yáng)系也不例外(wài)，太阳(yáng)系位于银(yín)河(hé)系的(de)第三悬臂(bì)之上，距离银(yín)河(hé)系(xì)中心2.6万光年，根(gēn)据万(wàn)有引力定(dìng)律进行计算，太(tài)阳系(xì)的运行(xíng)速度应该是160千米/秒，但实(shí)际上，太阳系(xì)正在以220千米/秒(miǎo)的速(sù)度围绕银河系旋转，这(zhè)个实(shí)际速度远远大于(yú)理(lǐ)论(lùn)速(sù)度，那么(me)产生以上这种向(xiàng)心加速度的原因很(hěn)可(kě)能就是存在着一种我们看不到的物质(zhì)，是这些暗物质的引力(lì)效应(yīng)将星(xīng)系聚集在(zài)了(le)一起(qǐ)。

也是从这时开始，越来越多(duō)的研究人(rén)员开始相信暗物质(zhì)的存在。科学家根据星系外恒星轨道的速度，估算(suàn)在星系(xì)当中暗物质的质量占(zhàn)整个(gè)星系质量的85%。但是，暗物质并(bìng)不(bù)是唯(wéi)一可(kě)以(yǐ)解(jiě)释这个(gè)现象的原因(yīn)。在一项新(xīn)的(de)研(yán)究当中，科学家们发现，几(jǐ)乎没有(yǒu)引力效(xiào)应(yīng)的遥远恒星之间，也(yě)会出现速度上的(de)微(wēi)小差异(yì)。另外，天(tiān)文学家(jiā)还发(fā)现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离地球大约2.5亿光(guāng)年，大小和银河系不多，但(dàn)是星系当中存在的恒星数量却只有(yǒu)银河(hé)系的千分之(zhī)一。

所以在理论上(shàng)，该星系必(bì)须存在暗(àn)物质，否则就会分崩离析。但是科学家们使用最先进的望远镜对其进行了40个(gè)小时的详细测(cè)量之(zhī)后，发现星系中的恒星(xīng)运(yùn)动(dòng)是可以用(yòng)正常的物质(zhì)和力(lì)学定律(lǜ)来解释的。那么又(yòu)有人提(tí)出，也许该星(xīng)系(xì)的暗物质(zhì)，已经被附近的另一个大(dà)星(xīng)系剥离了(le)。奇(qí)怪的是(shì)，它(tā)的附近(jìn)没有任何(hé)星系存在(zài)。造成这些现象的除(chú)了暗物质的假说之外，另一种可能就(jiù)是人类对引力(lì)的理解还不够全面，引(yǐn)力很可能在不同尺度空(kōng)间中的工(gōng)作(zuò)方式是不同的，这意味(wèi)着在行(xíng)星系尺度中的天体会沿着它们的轨道(dào)，按照(zhào)我们(men)所理解的方式运动。但是上升到(dào)星系和星团的尺度，引力之间的相互作用则是不同(tóng)的方式。对于(yú)在星(xīng)系(xì)团(tuán)之间的相(xiāng)互(hù)作用，科学(xué)家(jiā)还(hái)引入了外部场效应的概念，指的是在数百万光年的规模(mó)上，巨大的质量之间会产生对彼此特殊(shū)的(de)效果(guǒ)，这个(gè)理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成(chéng)立(lì)，这意味着我们(men)需要对(duì)现(xiàn)在的物理定律进行修正，这些发现也让很多人认为暗物质(zhì)假说理论就此终结。但(dàn)是(shì)在宇宙(zhòu)当中还有关(guān)于暗(àn)物质存在的其他的理(lǐ)论(lùn)证据，这(zhè)些(xiē)理论证(zhèng)据(jù)是蒙德理论(lùn)所没(méi)法(fǎ)解(jiě)释(shì)的“引力透镜”。

径向距离为37亿(yì)光年的子(zi)弹星系团(tuán)，由两个(gè)碰撞的星系(xì)团所组成，类(lèi)似这样的星团，它们大部分的普通(tōng)质量(liàng)都在星系(xì)的气体当(dāng)中(zhōng)。当星团(tuán)以1000万公里/小时发生碰(pèng)撞的时(shí)候，星际气(qì)体的(de)相互作(zuò)用就会导致温度的(de)急剧(jù)升高，速(sù)度大幅降低。所以(yǐ)在(zài)理论上，在碰撞之后，子弹星系团(tuán)大部分的质量将位于所有这(zhè)些(xiē)气体所在的中间区域。那(nà)么我们通过(guò)什么(me)来验证它的(de)质量(liàng)区域到底是不是集中在中(zhōng)间(jiān)呢(ne)？前不久，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远镜传回了宇宙当中第一张全彩的高清(qīng)照片，在照片中我们可以明(míng)显地看到(dào)很(hěn)多星系似(shì)乎被(bèi)拉(lā)伸(shēn)产生了巨大的(de)形变。其(qí)实(shí)这些星系本身并不是真的被扭曲了，也不是韦(wéi)伯望远镜(jìng)出了什(shén)么问题，而(ér)是这样(yàng)极(jí)遥(yáo)远的天体和(hé)我们地(dì)球上的观测者之间。被一个质量超级(jí)巨(jù)大的天体遮挡，这(zhè)个超大质量的东西的引力(lì)，会(huì)使身后更遥(yáo)远星系的(de)光都发生了扭(niǔ)曲。这个现(xiàn)象就是(shì)引力(lì)透镜效应。这个巨大的天体可能是超大(dà)质(zhì)量的黑洞或者(zhě)是暗(àn)物质。

所以当人们对(duì)子弹星系团观测的时候，发现它的大质量区(qū)域(yù)并不是(shì)在中间，而是在两侧。所以最好的(de)解(jiě)释方法就是当星团(tuán)发生全部的碰(pèng)撞(zhuàng)时，可被观测到的质(zhì)量气体被卡在了中间，暗物质则直接通过了这个(gè)区域(yù)，并在两边形成了引力透镜(jìng)。对(duì)子弹(dàn)星系团的引力透镜研究也被认为是(shì)暗(àn)物质存在的迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中(zhōng)最古(gǔ)老(lǎo)的(de)光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终于可以畅通无阻(zǔ)地穿越在宇宙当(dāng)中了。经(jīng)过(guò)了130多亿(yì)年之后，这些光在宇(yǔ)宙空间(jiān)背景上留下了各相(xiāng)同(tóng)性的微波(bō)辐(fú)射。螺蛳粉去掉酸笋还臭吗，螺蛳粉是汤臭还是笋臭其中红(hóng)色的部分表示温度较高的区域(yù)，蓝色(sè)则表示相对较冷的区域，但实际上它们之间的温(wēn)差(chà)只有万分(fēn)之一。

科学(xué)家们(men)通(tōng)过对(duì)前景(jǐng)背景分(fēn)离后的二值图像进行连通域提取(qǔ)和标(biāo)记之(zhī)后发现(xiàn)，如(rú)果宇宙当(dāng)中(zhōng)没有暗物质，图(tú)形看起来不应该是这样(yàng)的(de)，而(ér)随着暗物质的(de)增加，一些峰值(zhí)的幅度(dù)会减小，才变得(dé)看起(qǐ)来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇(yǔ)宙微波背景辐射(shè)的测量值，我们需要的暗物质(zhì)大约是普通物(wù)质的5倍(bèi)。这个数(shù)字与解释(shì)星系当(dāng)中恒星运动(dòng)所需要(yào)的(de)暗物质比例(lì)是(shì)一致的(de)。这就意味着。

用了一个简单(dān)的理论(lùn)框(kuāng)架，就很好地解释(shì)了(le)很多不同的(de)观测结(jié)果。而暗(àn)物质(zhì)的本质就是宇宙当中存在着某种类型的(de)粒子，它们不参与任何其(qí)他的电磁作用，只通过引力来相互作用(yòng)。所以如果能够找到(dào)这种粒子的存在(zài)，就相当于找到了暗物质存在的实际证据。这种粒(lì)子到(dào)底是什么？科学家们(men)已经(jīng)提出了数十种的(de)假想目(mù)标(biāo)，而要寻找这(zhè)些不同的目标(biāo)粒子所需(xū)要(yào)的实(shí)验方式也不相同。在过去(qù)的(de)几(jǐ)十年当(dāng)中，人类为(wèi)了寻找这(zhè)些看不见、摸不(bù)到(dào)，几乎不会(huì)与常(cháng)规物质相互作用的“暗物质”，科学家们已(yǐ)经进行了超过50次的(de)实验，却没有任何实质性的(de)发现，除了一个地方(fāng)，意大(dà)利的(de)格兰(lán)萨索山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山脉。

在(zài)山下(xià)1400米处的地下矿井(jǐng)当中，藏着(zhe)地球上最大的(de)地学实验室(shì)，这(zhè)个(gè)实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直致(zhì)力(lì)于寻(xún)找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这(zhè)里的(de)科学家声称观测(cè)到了某种信号。经过(guò)了20多年的(de)数据(jù)收集(jí)，人们发现了一个有趣的事情。探测率会在每年(nián)的6月(yuè)份(fèn)达到峰值，然后在11月(yuè)降到最低，而且在(zài)20年当中(zhōng)每(měi)年都是(shì)一样。一些科(kē)学家认(rèn)为这可能是人类发现暗物质的第(dì)一个直接(jiē)证(zhèng)据(jù)。

但是为什(shén)么暗物质(zhì)会(huì)产生周期性的年(nián)度信号呢？刚才我们讲了太阳系(xì)正在以220公(gōng)里(lǐ)/秒(miǎo)的速(sù)度围绕着(zhe)银河系进(jìn)行移动，那么如(rú)果暗物质存在宇宙当(dāng)中，这(zhè)意味着我们也在以这样的(de)速度在穿越(yuè)着暗物(wù)质流，这个过程中(zhōng)会(huì)产生相应的振(zhèn)荡，同(tóng)时地(dì)球(qiú)又以(yǐ)30公里/秒的速(sù)度围绕太阳进(jìn)行旋转(zhuǎn)。所以有半年(nián)的时(shí)间，地球围绕太(tài)阳的方(fāng)向(xiàng)与太阳(yáng)环绕银河系的(de)方向是(shì)一(yī)致(zhì)的，而(ér)另外半年则与之相反。

而在(zài)6月份的(de)时候，地球与(yǔ)太(tài)阳的方向正好达到完(wán)全一致(zhì)，这(zhè)是(shì)理论上地球(qiú)穿(chuān)越暗物质(zhì)流最快的时段。而在11月份，又恰好(hǎo)达到了最慢值。尽管在实际的情况中，太阳(yáng)系相(xiāng)对银河系的平(píng)面呈现了60度的倾斜，但是(shì)这并(bìng)不影响(xiǎng)这个(gè)理论的有(yǒu)效性。

因(yīn)此(cǐ)科学家认为这可(kě)以用来解释，研究人(rén)员们所观测(cè)到的周期(qī)性信号。当然也可能有(yǒu)其(qí)他的情况，造(zào)成(chéng)这种年度周(zhōu)期(qī)信号(hào)的差(chà)异也可能是(shì)温(wēn)度(dù)、湿度(dù)、土壤中的水(shuǐ)分(fēn)、高山上(shàng)的积(jī)雪，甚至连意大利游客的数量也(yě)符(fú)合这个周期的规律。

所以，科学(xué)家们(men)又(yòu)在南半球建(jiàn)立了一个几乎相同的实验室(shì)，这里(lǐ)的(de)季(jì)节与之前的实验室(shì)正好相反，而(ér)在这里(lǐ)，地球穿过暗物质流的运(yùn)动特征(zhēng)和第一个实验室是一样的(de)。

因此，如果在这里可(kě)以得到相同的信号，就可以成为(wèi)暗物质所存在的非常有力(lì)的证(zhèng)据了。但(dàn)是由于这个(gè)实验(yàn)室(shì)刚(gāng)刚建成(chéng)不久，所(suǒ)以(yǐ)截至(zhì)目前还无法提供相应的数据支(zhī)持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太空(kōng)望远镜叫做(zuò)“南希格(gé)雷斯罗曼(màn)”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望(wàng)远镜相同(tóng)，但(dàn)它的宽视(shì)场仪器提供的(de)视野(yě)是哈勃红外仪(yí)器的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼(màn)太(tài)空望远镜其中一(yī)个关键的用途(tú)就是探索暗物(wù)质背(bèi)后(hòu)的奥秘，对于探测的结果，我(wǒ)们只能拭目(mù)以待了。费米实(shí)验室粒子(zi)天体物(wù)理(lǐ)中心的科(kē)学家丹琥珀和贾森斯特(tè)芬研(yán)究发现，如果暗(àn)物质存在，它们极有可能拥有另一种神秘的效应(yīng)，这种暗物(wù)质效应，会支持宇宙(zhòu)当中生命的诞生，或(huò)者说是生命进(jìn)化的一个重要因素。

如果这(zhè)一理(lǐ)论得到进(jìn)一(yī)步的证实(shí)，那(nà)么遍(biàn)布宇宙当(dāng)中的暗物质会不会意(yì)味着(zhe)人类并不孤(gū)单呢？或许在宇(yǔ)宙当中某个(gè)角落(luò)的行星上，暗物质正(zhèng)在通过(guò)这样(yàng)的效应创造生(shēng)命。当(dāng)然，这些推论(lùn)的大前提(tí)是要先找到暗物质存(cún)在的实际(jì)证据。那(nà)么(me)小伙(huǒ)伴们(men)，你们觉得暗物(wù)质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动(dòng)力(lì)！

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