宇宙是“人为制造”的？为何会存在(zài)科学无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟(jìng)是(shì)什么？人(rén)类为了寻找暗(àn)物(wù)质(zhì)存在(zài)的证据，科学家们在过去的(de)几十年当中(zhōng)进(jìn)行了(le)超过(guò)50次(cì)的长期实(shí)验，但是(shì)却(què)没有发现任何的有效证据。除了一个地方，在1687年出版的自(zì)然哲学(xué)数学(xué)原理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发表(biǎo)了(le)万有引力定律，它(tā)揭示了宇宙(zhòu)中天体运动的规律。往后的几百年来，当天文学(xué)家们发现某些天体运行轨道出现异常，不符合万有引(yǐn)力定律的时(shí)候，他们就会知道，周(zhōu)围一定有未知的天体(tǐ)通过引力在(zài)摄动它的轨道(dào)。比如在1846年，奥本勒维耶(yé)就(jiù)通(tōng)过天王星运行轨道(dào)的异常，推算并且(qiě)发现(xiàn)了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用万(wàn)有引(yǐn)力定律所取得(dé)重大天文成就的例子(zi)。但是这些发现都是(shì)在恒星(xīng)系(xì)统的尺(chǐ)度当中，可当我们上升(shēng)到星系或(huò)者是(shì)星(xīng)团(tuán)的(de)尺度，事情就开(kāi)始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理学家弗(fú)里茨兹(zī)威基正在研究(jiū)和测(cè)量后发(fā)星系团的质量。这是一个由数千个(gè)星系所组成的巨大星系团，这些(xiē)星系被引力束缚在一起。测量星系团的质量一般会使用到两(liǎng)种方(fāng)法，当两种方法结果一(yī)致，就可以确定其质量的范(fàn)围。

第(dì)一种是获得其"光度学的质(zhì)量(liàng)"，需(xū)要的数(shù)据是测量(liàng)各(gè)个星系的光度(dù)。

第二种是动力学质量的计算，是利用光谱红移测(cè)量星系(xì)团中(zhōng)的(de)各个星(xīng)系相对(duì)于星系(xì)团的运动速度。当测量结果(guǒ)出来之后，兹威基彻底懵了，“动(dòng)力学(xué)质量”竟然是“光度(dù)学(xué)质量”的400倍。这意味着，后发座星系团(tuán)有99%的质量(liàng)消失了，或者说这99%的质量并不以可见光的形式(shì)所存在，我们无法看(kàn)到。最诡异的是，在测量速度的过(guò)程中，兹威基发现星系团中(zhōng)很多星系的速度比理论上要快得多，按照牛顿的(de)运动(dòng)学定(dìng)律，仅靠这些(xiē)可(kě)见星系的(de)质量所产生的引(yǐn)力是无法将它们(men)束缚(fù)在(zài)星系团内的(de)，它们早就应(yīng)该(gāi)被抛出星系团之外了，除非有一种神秘的力(lì)量在起作用，这种力量来源于某种隐形(xíng)的(de)物质。

据此，兹维基提出(chū)了这(zhè)样部分不可见的暗(àn)质，它不(bù)发散光、吸(xī)光(guāng)、反射光，但(dàn)是它们却占据着(zhe)宇宙中绝(jué)大(dà)部分的质量。只是当时的人们对这(zhè)样的一(yī)种说法(fǎ)不屑一顾。

直到40年(nián)之(zhī)后，“暗(àn)物质(zhì)”这个(gè)词才(cái)再(zài)一次出现。天文学家维拉(lā)鲁宾(bīn)和肯特福特在观测仙女座星系中的恒星运动。理论上来说，距离中心越远的恒(héng)星(xīng)在其轨道上(shàng)的运(yùn)行速度就(jiù)会越慢。但是(shì)他们观测的结果却让人感到不可(kě)思议。

随(suí)着与中心距离的增加，恒星的旋转(zhuǎn)速度几乎(hū)保持不变。可是根据牛顿的万(wàn)有(yǒu)引力定(dìng)律，在星系当中如果没有足够大的质量来吸(xī)引它(tā)们(men)，这(zhè)些外(wài)围的恒(héng)星早就被甩到宇(yǔ)宙当中了。基(jī)于这种现象，科学家们会使用一种相对标(biāo)准(zhǔn)的方法来解(jiě)释(shì)暗物质的存在，这种方法就是测量(liàng)星系当中气(qì)体在(zài)X轴上距(jù)离(lí)星系中心的(de)距离，以及在Y轴上气体的旋(xuán)转速度。如(rú)果出现异常的结果，就(jiù)认为是由(yóu)暗(àn)物(wù)质的力量进入其中。

于是科(kē)学家们通过射(shè)电望远镜测量了距离星系中(zhōng)心(xīn)更远距(jù)离的(de)氢元(yuán)素，发(fā)现(xiàn)它们的旋转速度并不符合(hé)牛(niú)顿(dùn)的力学(xué)定律(lǜ)。我们的太阳系也不例(lì)外，太阳(yáng)系位于银河系(xì)的(de)第三(sān)悬臂(bì)之(zhī)上，距(jù)离银河系中(zhōng)心2.6万(wàn)光年，根据万(wàn)有(yǒu)引力定律(lǜ)进行(xíng)计(jì)算，太阳(yáng)系的运行速度应该是160千(qiān)米/秒，但实际(jì)上，太阳(yáng)系正在以220千米(mǐ)/秒的速(sù)度围绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实际速度远(yuǎn)远大于理(lǐ)论速度，那(nà)么产(chǎn)生以上这种向心加速度的原因很可能就是存在着一种我们(men)看不(bù)到的物(wù)质，是(shì)这(zhè)些暗物质的(de)引力效(xiào)应将星系聚集在(zài)了一起。

也是(shì)从这时开(kāi)始，越来越多的研究人员开始(shǐ)相信暗物(wù)质(zhì)的存在。科学家根据星系外恒星轨(guǐ)道(dào)的速度，估算在(zài)星系当中(zhōng)暗物(wù)质的质(zhì)量占整(zhěng)个星(xīng)系质(zhì)量的85%。但(dàn)是，暗(àn)物质(zhì)并不(bù)是唯一可以解释这个现象的原因。在一项新的研究当中(zhōng)，科学家们发现，几乎没有引力效应的(de)遥远(yuǎn)恒星(xīng)之间，也会出现速度上的(de)微小差异。另外，天文学家还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距(jù)离(lí)地球大约2.5亿光年，大小和银(yín)河系不多，但是星系当(dāng)中存在的恒星数(shù)量却只(zhǐ)有(yǒu)银(yín)河(hé)系的千(qiān)分之一。

所(suǒ)以在理论上，该星(xīng)系必须存在暗物质，否(fǒu)则就(jiù)会分崩离析。但是科(kē)学家们使用(yòng)最先进的望远镜对李白《江湖行》全诗及翻译注释，李白《江湖行》全诗及翻译其进行了(le)40个(gè)小时的详(xiáng)细测量之后，发现星系中的(de)恒星运动(dòng)是(shì)可以用正常的(de)物质(zhì)和力学定(dìng)律来解释的。那么又有人提出，也(yě)许该星(xīng)系的暗物质，已经被附近的另一个大星系(xì)剥离(lí)了。奇怪(guài)的是，它(tā)的附(fù)近没(méi)有任何星系存在。造成这些现象的(de)除了暗物质的假说(shuō)之外，另一种可能就是人类对引力的理解还不够全面，引(yǐn)力很可能(néng)在不同尺度(dù)空间中的工作方式是不同的，这意味着(zhe)在(zài)行星(xīng)系尺度(dù)中的(de)天体(tǐ)会沿(yán)着它们的轨(guǐ)道，按照我们所理解的方式运动(dòng)。但是上升(shēng)到星系(xì)和星团的尺度，引力之间的相互(hù)作用则是不同的方式(shì)。对于在星(xīng)系团之间的(de)相(xiāng)互(hù)作用，科学(xué)家还引(yǐn)入了外部场效应的(de)概念，指(zhǐ)的是在(zài)数(shù)百万(wàn)光年的规(guī)模上(shàng)，巨大(dà)的质量(liàng)之间会产生对彼此特殊的(de)效果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果(guǒ)MOND蒙德理(lǐ)论成(chéng)立，这意味着我(wǒ)们需要对现在的(de)物理定律进(jìn)行(xíng)修正，这些发(fā)现也让(ràng)很(hěn)多人认为暗物质假(jiǎ)说(shuō)理论就此终结。但(dàn)是(shì)在宇宙(zhòu)当中还有关于暗物质存在的其他的理论证据，这些理论证(zhèng)据是蒙德理论所(suǒ)没法解释的“引力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿(yì)光年(nián)的子弹星系团，由两个碰撞的星(xīng)系团(tuán)所组成，类(lèi)似(shì)这样的星(xīng)团，它们大部分的普(pǔ)通质量都在星系的气体当中。当星团以1000万公里(lǐ)/小时发生碰撞的时候(hòu)，星际气体的相(xiāng)互(hù)作用就会导致温度的急(jí)剧升高，速度大幅降低(dī)。所以(yǐ)在(zài)理论上，在碰撞(zhuàng)之后(hòu)，子弹星(xīng)系团(tuán)大(dà)部分(fēn)的(de)质量(liàng)将位于所有(yǒu)这些气(qì)体所在的中间(jiān)区域。那(nà)么我们(men)通过什么来验证它的质量区域到底是(shì)不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第(dì)一(yī)张全(quán)彩的高清照片，在照片中我(wǒ)们可以明显地看到(dào)很多星系似(shì)乎被(bèi)拉伸产(chǎn)生了巨大的形变。其实(shí)这些(xiē)星系本身并(bìng)不是真的被扭曲(qū)了，也不(bù)是(shì)韦伯望远镜出(chū)了什(shén)么问(wèn)题，而是这样极(jí)遥远的天体和我(wǒ)们地(dì)球上(shàng)的观测者之(zhī)间。被一(yī)个(gè)质量超级巨大的天体(tǐ)遮挡(dǎng)，这个超大质(zhì)量(liàng)的东西的(de)引力(lì)，会使(shǐ)身后(hòu)更遥远星系的(de)光都发生了扭曲。这个现象就(jiù)是引力透镜效应。这个李白《江湖行》全诗及翻译注释，李白《江湖行》全诗及翻译(gè)巨(jù)大的天(tiān)体可能是(shì)超大质量的黑洞或者是(shì)暗物质。

所以当人们对(duì)子弹星(xīng)系(xì)团观测的时候，发现它的(de)大质(zhì)量区域并不是在中间，而是(shì)在两(liǎng)侧。所以最好(hǎo)的解释方法就(jiù)是当星团发生(shēng)全部的碰撞时，可被观测到的质量气体被(bèi)卡在了中(zhōng)间，暗物质则直接通(tōng)过了(le)这个区域，并(bìng)在(zài)两边(biān)形(xíng)成了引力透镜。对子(zi)弹星系团(tuán)的引力(lì)透镜研(yán)究也被认为是暗物(wù)质存(cún)在的迄今为止(zhǐ)最好的(de)理论证(zhèng)据。

除此之外，还有来自(zì)宇(yǔ)宙当中最古老(lǎo)的(de)光。从宇(yǔ)宙大爆炸(zhà)开(kāi)始，38万(wàn)年之(zhī)后，可见光终于可以畅通无阻地穿越在(zài)宇(yǔ)宙当(dāng)中了。经(jīng)过了130多亿年之(zhī)后，这些光在宇宙空(kōng)间背景上留(liú)下了(le)各相同(tóng)性的微波辐射。其中(zhōng)红色的部分表示温(wēn)度较高的区域，蓝色则(zé)表示相对较冷的区(qū)域，但(dàn)实(shí)际上它们之(zhī)间的温(wēn)差(chà)只有万分之(zhī)一(yī)。

科学家们通过对前景背景分离后的二值图像进行连通(tōng)域(yù)提取和(hé)标记(jì)之后发现(xiàn)，如果宇宙(zhòu)当中没有暗(àn)物质，图形(xíng)看(kàn)起来(lái)不应该是(shì)这(zhè)样的，而随着暗物(wù)质的(de)增加，一些(xiē)峰值的幅度会减小，才变得看起来(lái)“和谐”。为(wèi)了(le)匹(pǐ)配宇宙微(wēi)波背(bèi)景辐射的测(cè)量值，我(wǒ)们需要的(de)暗物质大约是普(pǔ)通物(wù)质(zhì)的5倍(bèi)。这个数字与解释星系当中恒星(xīng)运动所需要(yào)的暗物质比例是一(yī)致(zhì)的。这就意味着。

用了一个(gè)简单的理论框架，就(jiù)很好地解释了(le)很多不同的(de)观测(cè)结果。而(ér)暗(àn)物质的本质就(jiù)是宇(yǔ)宙当中存(cún)在着某(mǒu)种类型的(de)粒子，它们不参与任(rèn)何(hé)其他的电(diàn)磁作(zuò)用，只通过引(yǐn)力(lì)来相互(hù)作(zuò)用(yòng)。所以如果(guǒ)能(néng)够(gòu)找到这种粒(lì)子(zi)的存在，就相当于找到了暗物质存在的实(shí)际证据。这(zhè)种粒子(zi)到(dào)底是什么(me)？科学家们已经提出了数十(shí)种的假想目标(biāo)，而要寻找这(zhè)些不同的目标(biāo)粒子所需要(yào)的(de)实验方式也(yě)不(bù)相同。在过去的几十年当中(zhōng)，人类为了(le)寻找(zhǎo)这(zhè)些看不见、摸(mō)不(bù)到，几(jǐ)乎不会与(yǔ)常规物(wù)质相互作用的“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次的实(shí)验，却没有任何实质性的发现，除了一个地方(fāng)，意大利的格(gé)兰萨(sà)索山，隶属于阿尔(ěr)卑(bēi)斯山脉。

在(zài)山下1400米(mǐ)处的地下(xià)矿井当中，藏着地球上(shàng)最大的地学实(shí)验(yàn)室，这(zhè)个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高的探测器(qì)，一(yī)直(zhí)致力于寻找暗(àn)物质粒子的周期性震(zhèn)荡。

自(zì)1997年以来，这里的(de)科学家声称(chēng)观测到了某种信号。经(jīng)过了20多年的数据收集，人们发现了(le)一个有趣的事情。探测率会(huì)在每年(nián)的6月份达到峰值，然(rán)后在11月降(jiàng)到最(zuì)低，而(ér)且在20年当中(zhōng)每(měi)年都是一样。一些(xiē)科学家认(rèn)为这可能是(shì)人(rén)类发(fā)现(xiàn)暗物质(zhì)的第(dì)一个直接证据。

但是为(wèi)什么(me)暗物质会(huì)产生周期性的年度信(xìn)号(hào)呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公(gōng)里(lǐ)/秒(miǎo)的速(sù)度围(wéi)绕(rào)着银河(hé)系进行移(yí)动，那么(me)如果暗物质(zhì)存在宇宙当中，这(zhè)意味着我们也在以这样的速度在穿越着暗物质流，这个过程中会产生相应的振荡，同时地球又以30公里/秒的(de)速度围绕(rào)太阳进行旋转。所(suǒ)以(yǐ)有半年的时间，地球围绕太阳的方向与太阳环(huán)绕(rào)银河系的方向是一致的，而另外半年则与之相反。

而在6月份(fèn)的时候，地球与太阳的方向正好达到(dào)完全(quán)一(yī)致，这是(shì)理论上地球穿越暗物(wù)质流最快的时段。而在11月(yuè)份，又恰好达到了最(zuì)慢(màn)值。尽管在实际的情况中(zhōng)，太(tài)阳系相对银河系的平面呈现了(le)60度的倾斜，但(dàn)是这并不影(yǐng)响这个理论(lùn)的(de)有效性(xìng)。

因此科学家认为这可以(yǐ)用(yòng)来解释，研究人员们所观(guān)测(cè)到的周期性信号。当然(rán)也可能(néng)有其(qí)他的情况，造成这种年(nián)度周(zhōu)期(qī)信号的差异也可能(néng)是温度、湿度、土壤中(zhōng)的水分、高山上(shàng)的(de)积(jī)雪，甚至(zhì)连(lián)意大利(lì)游客的数(shù)量也符合这个周期的规律(lǜ)。

所以，科学家们(men)又(yòu)在南半球建(jiàn)立了(le)一个几乎(hū)相同的实(shí)验(yàn)室，这里(lǐ)的季节(jié)与之前的实验室正好相反，而在这里(lǐ)，地球穿过(guò)暗物质(zhì)流的运动特征和第一个实(shí)验室是一样(yàng)的。

因此，如果在这里可以得到相同(tóng)的(de)信(xìn)号，就(jiù)可(kě)以成(chéng)为暗物质所存在(zài)的非常(cháng)有力的证据了。但是由于这个(gè)实(shí)验(yàn)室刚刚建成(chéng)不久，所以截至目前还无法提(tí)供相应的数据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯(sī)罗(luó)曼(màn)”，它(tā)的(de)主镜大小(xiǎo)跟哈勃望(wàng)远镜相(xiāng)同，但(dàn)它的宽视场仪器(qì)提供(gōng)的(d李白《江湖行》全诗及翻译注释，李白《江湖行》全诗及翻译e)视(shì)野是哈(hā)勃红外仪器的(de)100倍(bèi)。南希(xī)格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键(jiàn)的用途就是探索暗物质背后的奥(ào)秘，对于探(tàn)测的结果，我(wǒ)们只能拭目以(yǐ)待了(le)。费米实验室粒子(zi)天体物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现(xiàn)，如果暗物质存在(zài)，它们极有(yǒu)可能拥有另一种神秘(mì)的效应(yīng)，这(zhè)种暗物质(zhì)效应，会支(zhī)持宇宙当中生命(mìng)的诞生，或(huò)者说(shuō)是(shì)生命进化的一个重要因素(sù)。

如果这一理论得到进一(yī)步的证实，那(nà)么遍布宇(yǔ)宙(zhòu)当中的暗物质会不(bù)会意(yì)味着人(rén)类(lèi)并不孤(gū)单呢？或许在(zài)宇宙当(dāng)中某个角落的行星(xīng)上，暗物(wù)质正在通(tōng)过这样的效应(yīng)创造生命。当然，这些推论(lùn)的大(dà)前提是要先找(zhǎo)到暗物质存在的实际(jì)证据。那么小伙伴们(men)，你们觉得暗(àn)物质(zhì)到底存不存在呢(ne)？喜(xǐ)欢请点赞，你(nǐ)的支(zhī)持(chí)是我(wǒ)更(gèng)新(xīn)的动力！

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