宇宙是“人(rén)为制(zhì)造”的？为(wèi)何会存在科学(xué)无(wú)法(fǎ)解(jiě)释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找暗物质存在的(de)证据，科学家们在过去的几十年当中(zhōng)进行(xíng)了超过50次的长期实验，但是(shì)却没(méi)有发现任何的有效证(zhèng)据(jù)。除了一(yī)个地方，在(zài)1687年出版(bǎn)的(de)自(zì)然哲学数学(xué)原理(lǐ)一书中，埃萨(sà)克牛顿发表(biǎo)了万有引力(lì)定律，它揭(jiē)示了宇宙(zhòu)中天体(tǐ)运动的规(guī)律。往后的几(jǐ)百年来(lái)，当天文学家们发(fā)现(xiàn)某些(xiē)天体运行轨道(dào)出现(xiàn)异常，不(bù)符合万有引力(lì)定律的时候，他们就会知(zhī)道，周围一(yī)定有未知的天(tiān)体通过引(yǐn)力在(zài)摄动(dòng)它的轨道(dào)。比如(rú)在1846年，奥周深是男的还是女的 周深是哪个公司的艺人(ào)本(běn)勒维耶就通(tōng)过天王(wáng)星(xīng)运行轨道的异常，推算并(bìng)且发现了海王星的存在。另外(wài)，哈雷(léi)彗星、冥王星的发现都是应用万有(yǒu)引力定律所取得重大天文(wén)成就的例子。但是这些发现都是在恒(héng)星系统的(de)尺度当(dāng)中，可当我们(men)上(shàng)升到星系或者是(shì)星团的(de)尺度，事情(qíng)就开始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理学家(jiā)弗里茨兹威基正(zhèng)在研究(jiū)和测量后发(fā)星系团的质量。这是一个由数(shù)千个星(xīng)系所组(zǔ)周深是男的还是女的 周深是哪个公司的艺人成的巨大星(xīng)系(xì)团，这些(xiē)星系被(bèi)引力束缚在一起(qǐ)。测量星系(xì)团的质量一般会使(shǐ)用到两种方(fāng)法，当两种(zhǒng)方法结果一致，就(jiù)可(kě)以确定其质量(liàng)的范围。

第(dì)一种是获得其"光度学的(de)质量"，需要的数据是测量各个星(xīng)系的光度(dù)。

第二(èr)种是动力学质量的计算，是利用光谱红移(yí)测量星系(xì)团中的(de)各个星系相对于星系团的运动(dòng)速度(dù周深是男的还是女的 周深是哪个公司的艺人)。当测(cè)量(liàng)结(jié)果出来之后，兹威基(jī)彻(chè)底懵了(le)，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度学质量”的400倍。这意味(wèi)着，后发(fā)座星系团有99%的(de)质量消失了，或者说这99%的质量并(bìng)不以可见光的形式所存在，我们(men)无法看到。最诡异的是，在测量速度(dù)的过程中，兹威基发(fā)现星系团中很多星(xīng)系的速度比理论(lùn)上要快得(dé)多(duō)，按(àn)照牛顿的运(yùn)动学(xué)定(dìng)律(lǜ)，仅靠这些(xiē)可见星系的质(zhì)量所产生的引力(lì)是无法将它们束缚在星系团内的，它们早就应该(gāi)被抛出星系团(tuán)之外(wài)了，除非(fēi)有一种神(shén)秘的(de)力(lì)量在(zài)起作用，这种力量来源(yuán)于某种隐(yǐn)形的物质。

据此，兹(zī)维基(jī)提出了这(zhè)样部分不可(kě)见的暗(àn)质，它不发(fā)散光、吸(xī)光(guāng)、反射光，但是它们却占(zhàn)据(jù)着宇宙中(zhōng)绝大部分的质量。只(zhǐ)是当(dāng)时(shí)的人们对(duì)这(zhè)样的一种说法不屑(xiè)一顾(gù)。

直到40年(nián)之(zhī)后，“暗物质”这个词才再一次(cì)出现。天(tiān)文学家维拉鲁宾和肯特福特(tè)在观测(cè)仙女座星系中的恒(héng)星运(yùn)动。理论上来说，距离(lí)中心(xīn)越远的恒(héng)星在其轨道(dào)上的运行速度就会(huì)越慢。但是他(tā)们观测的结果(guǒ)却让人(rén)感到不可思议。

随(suí)着与中心距离(lí)的增加(jiā)，恒星的旋(xuán)转(zhuǎn)速度几乎保持不变。可是根据牛顿的万(wàn)有引(yǐn)力(lì)定律，在星系当中如果(guǒ)没有(yǒu)足够大的质量来(lái)吸引(yǐn)它们(men)，这些外围的(de)恒星早就被甩到宇宙当中了。基于这种现象，科学家们(men)会使(shǐ)用一(yī)种相(xiāng)对标准的方法来(lái)解释暗物质的(de)存在，这种方法就是测量星系当中气(qì)体在X轴上距离星系中心的距离，以(yǐ)及在(zài)Y轴上气体的旋(xuán)转(zhuǎn)速度。如果出现异常的结果，就(jiù)认为是(shì)由暗物质的力(lì)量进(jìn)入其(qí)中。

于是科学家们通(tōng)过射电望远镜(jìng)测量了(le)距离星(xīng)系(xì)中心(xīn)更远距(jù)离的(de)氢元(yuán)素，发(fā)现它们的(de)旋转速度并不符合牛顿的(de)力(lì)学(xué)定律。我们的太阳系也(yě)不例(lì)外(wài)，太阳系(xì)位于银河系(xì)的第三悬臂(bì)之上，距离银河(hé)系中心(xīn)2.6万光年，根(gēn)据万有引(yǐn)力定律进行计算，太阳系(xì)的运行速(sù)度应(yīng)该(gāi)是160千米/秒，但(dàn)实际上，太(tài)阳系(xì)正在以220千米/秒的速(sù)度围绕银(yín)河系旋转(zhuǎn)，这(zhè)个实际(jì)速度远远(yuǎn)大于理论速度(dù)，那么产生以上这种向(xiàng)心加(jiā)速(sù)度的原因(yīn)很(hěn)可能就是存(cún)在着一种我们看不到的物质，是(shì)这些(xiē)暗物质(zhì)的引(yǐn)力效应将(jiāng)星系聚(jù)集在了一起。

也是从这时开始，越来(lái)越多的研(yán)究人员开始(shǐ)相(xiāng)信暗物质的(de)存在。科(kē)学家根据星系(xì)外恒星(xīng)轨道(dào)的速(sù)度(dù)，估算在星系当中暗(àn)物质的质量占整个星系质(zhì)量的85%。但是，暗物质并不是唯一可(kě)以解释这个现象的原因。在一项新的研究当中，科(kē)学(xué)家们发现，几乎没有引(yǐn)力效(xiào)应的遥远恒星之(zhī)间，也(yě)会出现速度上的微小(xiǎo)差异。另外，天文学家(jiā)还发现了一个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距(jù)离地球大约2.5亿(yì)光年，大小和银(yín)河系不多，但(dàn)是星系(xì)当(dāng)中存在的恒(héng)星(xīng)数量(liàng)却只有银(yín)河(hé)系的千分(fēn)之一。

所以在理论上，该(gāi)星系必(bì)须(xū)存在暗物质(zhì)，否则就会分(fēn)崩离析。但是(shì)科学家们使用最(zuì)先进(jìn)的望远镜对其进行(xíng)了40个小时的(de)详细测量之后(hòu)，发(fā)现星(xīng)系中的恒星(xīng)运动是可(kě)以用正(zhèng)常的物质和(hé)力(lì)学定律(lǜ)来解(jiě)释的(de)。那么又有人提(tí)出(chū)，也(yě)许该(gāi)星系(xì)的暗(àn)物质(zhì)，已经被(bèi)附近的另(lìng)一个大星系剥(bō)离了(le)。奇怪的(de)是，它的附近没有任(rèn)何(hé)星系(xì)存在。造成(chéng)这些现(xiàn)象的除(chú)了暗物(wù)质的假说(shuō)之外，另一种(zhǒng)可能就是人类对引力的(de)理解还不够全面，引(yǐn)力很可能在(zài)不同尺(chǐ)度空(kōng)间中的(de)工作方式是不同的(de)，这意味(wèi)着(zhe)在行星系尺度中的天体会沿着它们(men)的(de)轨道，按照我们所理解的方式运(yùn)动(dòng)。但是(shì)上升到(dào)星(xīng)系和(hé)星团的尺度，引力之(zhī)间的相互作(zuò)用则是(shì)不同(tóng)的方式。对于在(zài)星系团之间的相(xiāng)互作(zuò)用，科学家(jiā)还引入了外部场(chǎng)效应的概念，指(zhǐ)的是在(zài)数百万光年(nián)的规模上，巨大(dà)的质量之间会产生对(duì)彼此特殊的效果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙(méng)德理论(lùn)。如(rú)果(guǒ)MOND蒙德(dé)理论(lùn)成立(lì)，这意味着我们需要(yào)对现在的物理定律进行修正，这些发现也让很(hěn)多(duō)人认(rèn)为暗物(wù)质假说理论就(jiù)此终结。但是(shì)在宇宙当中(zhōng)还有关于暗物(wù)质存在的其他的(de)理论(lùn)证(zhèng)据(jù)，这些(xiē)理论证据是蒙德理论所没法解(jiě)释的(de)“引力透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光年的(de)子弹星系(xì)团，由两个碰(pèng)撞(zhuàng)的星(xīng)系团所组成，类(lèi)似这样的(de)星团(tuán)，它(tā)们大(dà)部(bù)分的普(pǔ)通质(zhì)量都在(zài)星系的气体当中。当星团(tuán)以1000万(wàn)公里(lǐ)/小(xiǎo)时发生碰撞的时(shí)候，星际气体的相互作用(yòng)就会导致温度的急剧升高，速度大(dà)幅降低。所以在理论上，在碰(pèng)撞之后，子弹星系团大部分的质量将位于(yú)所有这些(xiē)气体所在的中间区(qū)域。那(nà)么我们通过什么(me)来验证它的(de)质量区域(yù)到底是不是集中在(zài)中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太(tài)空望远镜传回了宇宙(zhòu)当中第一张全(quán)彩的高清照片，在照片中我们(men)可以明(míng)显地看到(dào)很多(duō)星系(xì)似乎被拉(lā)伸产生了(le)巨大的(de)形变(biàn)。其实这些星系本身并不(bù)是真的被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而(ér)是这样极(jí)遥远的天体和我们地球上的观测(cè)者之间。被一(yī)个质量(liàng)超(chāo)级巨大的天体遮挡，这(zhè)个超大质量的东西的引力，会使(shǐ)身后更遥远星(xīng)系的光都发生(shēng)了(le)扭(niǔ)曲。这(zhè)个现象就(jiù)是引力(lì)透镜(jìng)效(xiào)应。这个巨大(dà)的天体可能是超大质量的(de)黑洞或(huò)者是暗物质(zhì)。

所以当人们(men)对子弹(dàn)星(xīng)系(xì)团观测(cè)的时候，发现(xiàn)它的(de)大质(zhì)量区(qū)域并不(bù)是(shì)在中间，而是在两侧。所以最好(hǎo)的(de)解释(shì)方法(fǎ)就是当(dāng)星团发生全部的碰撞时，可被观(guān)测到的质量气(qì)体被卡在了中间(jiān)，暗物(wù)质则直接(jiē)通过了(le)这个区域，并(bìng)在(zài)两(liǎng)边形成了引力透镜(jìng)。对(duì)子(zi)弹星系团(tuán)的(de)引力透镜(jìng)研(yán)究也被认(rèn)为(wèi)是暗物质(zhì)存在(zài)的迄今(jīn)为止最好的理论证据(jù)。

除此之外，还有来自宇宙当中最(zuì)古老的光。从(cóng)宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万(wàn)年之后(hòu)，可见(jiàn)光(guāng)终于可(kě)以畅通(tōng)无阻(zǔ)地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年之(zhī)后，这些光(guāng)在宇宙空间背景上留下了各相同性的微波辐射。其中红色的部分表(biǎo)示温度较(jiào)高(gāo)的(de)区域，蓝(lán)色则表示相对(duì)较冷的区域(yù)，但实际上(shàng)它们之间的温差只有万分(fēn)之一。

科学家们通过对(duì)前(qián)景背景分离后(hòu)的二值图像进(jìn)行连通域提(tí)取和标(biāo)记之后发现，如果宇宙当中没有暗物质(zhì)，图形看起(qǐ)来不应该是这样的，而随着暗(àn)物(wù)质的增加，一(yī)些峰值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙(zhòu)微(wēi)波(bō)背(bèi)景辐射的测(cè)量值，我们需要的(de)暗物(wù)质大(dà)约是(shì)普通物质的5倍。这个数(shù)字(zì)与解释星系当中恒星运动(dòng)所需(xū)要的暗物(wù)质比例是一致的。这就意味着。

用了一个简单的理论框架，就(jiù)很好地解释(shì)了(le)很多不(bù)同的观(guān)测结果。而暗物质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(hé)其他(tā)的电磁作用，只通过引力来相互作用(yòng)。所以如(rú)果能(néng)够找(zhǎo)到(dào)这种粒子(zi)的存在(zài)，就(jiù)相(xiāng)当于找到了暗物质存(cún)在(zài)的实际证据。这种粒子到底(dǐ)是(shì)什么？科(kē)学(xué)家(jiā)们已经提出了(le)数(shù)十(shí)种(zhǒng)的假想目标(biāo)，而要寻找(zhǎo)这些不同的目标(biāo)粒子所(suǒ)需要的(de)实验(yàn)方式也不相同。在过去的(de)几十年(nián)当(dāng)中(zhōng)，人(rén)类为了寻(xún)找这些看(kàn)不见、摸不到(dào)，几乎不会与常(cháng)规物质相互作用的“暗物质”，科(kē)学(xué)家们已(yǐ)经进行了超(chāo)过50次的(de)实验，却没(méi)有任何实质性的发现(xiàn)，除了一个(gè)地(dì)方，意大利的格兰萨索山，隶(lì)属于(yú)阿尔卑斯山脉(mài)。

在(zài)山(shān)下1400米处(chù)的地下(xià)矿井当中，藏着地球(qiú)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(gè)三层楼高(gāo)的探测器，一直致力于寻找暗(àn)物质粒子的周期性(xìng)震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的科(kē)学(xué)家声称(chēng)观测到(dào)了某种信号。经(jīng)过了20多年的(de)数据收集，人们发现了(le)一个(gè)有趣的事情。探测(cè)率(lǜ)会(huì)在每年(nián)的6月份达(dá)到峰值，然后(hòu)在11月降到最低，而且在20年当中每年都是一(yī)样。一(yī)些科学家认为这可能是人类发现暗物(wù)质的(de)第一个(gè)直接证据。

但是为什么暗物质会产生周期性的年(nián)度信号呢？刚才(cái)我们讲了太(tài)阳系正在以220公(gōng)里/秒的速度围绕着银河(hé)系进行移动，那(nà)么如果暗物质存在(zài)宇(yǔ)宙当中，这意味着(zhe)我们(men)也在以(yǐ)这样的速(sù)度在穿越(yuè)着暗物(wù)质流，这个过程中会(huì)产(chǎn)生(shēng)相应的(de)振荡(dàng)，同时地球又以(yǐ)30公里(lǐ)/秒(miǎo)的速度围绕太阳进(jìn)行旋(xuán)转。所以有半(bàn)年的时间，地(dì)球(qiú)围绕(rào)太阳的方(fāng)向与太(tài)阳环绕(rào)银(yín)河系的方向(xiàng)是一致的，而另外半(bàn)年则与(yǔ)之相(xiāng)反。

而在6月份的时候，地球(qiú)与(yǔ)太(tài)阳的(de)方向(xiàng)正好达(dá)到完全一致，这是(shì)理论上地球穿越暗(àn)物质(zhì)流最快的时段。而(ér)在11月份，又恰好达到(dào)了(le)最(zuì)慢值。尽(jǐn)管在实(shí)际的情况中，太阳(yáng)系(xì)相对银河系(xì)的平面呈现了60度的(de)倾斜，但是这并不影响这(zhè)个理论的有效性。

因此科学家(jiā)认为这可以用来(lái)解释，研(yán)究(jiū)人员们(men)所(suǒ)观测(cè)到的(de)周期性信号。当然也可能有其他的(de)情(qíng)况(kuàng)，造成这种年度(dù)周期信(xìn)号的差异也可能是温度、湿度(dù)、土壤(rǎng)中的水分、高山上(shàng)的积(jī)雪，甚至(zhì)连(lián)意大利游客(kè)的数量也符(fú)合这个周期的规律。

所以，科学家们又在(zài)南半球建立(lì)了一个几乎相(xiāng)同的实验室，这(zhè)里的季节与之前的实验室(shì)正(zhèng)好相反，而(ér)在这里，地(dì)球穿(chuān)过暗物质流的运动特征(zhēng)和第(dì)一个实验(yàn)室是一样的。

因此，如果在这里(lǐ)可以(yǐ)得到相同的信号，就可以成为暗物质(zhì)所(suǒ)存在的非常(cháng)有力的(de)证(zhèng)据(jù)了。但(dàn)是由于这个实(shí)验室刚刚建成不久，所以截至目前还(hái)无法提(tí)供(gōng)相应的数据支持(chí)。另外，在2025年(nián)，NASA将会(huì)发射一台新的望远镜，这(zhè)台太空望远镜(jìng)叫做“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大小跟哈勃望远镜相(xiāng)同，但它的宽视场仪器(qì)提供的视野是(shì)哈勃红外仪器(qì)的100倍。南(nán)希格雷斯罗(luó)曼太空望(wàng)远(yuǎn)镜其中一(yī)个关键的用途(tú)就是探索暗物质背后(hòu)的奥秘，对于(yú)探测的结果(guǒ)，我们只能(néng)拭目以待了。费米实验室粒子天体物理中心的科学家(jiā)丹琥珀和贾森斯特芬研究发(fā)现，如果暗物质存在，它们极有可能(néng)拥有另一(yī)种神秘的(de)效应，这(zhè)种(zhǒng)暗物质效应，会支(zhī)持宇宙当中(zhōng)生(shēng)命的(de)诞生，或(huò)者说是(shì)生命进化(huà)的(de)一个重(zhòng)要因素。

如果这一理论(lùn)得到进一步(bù)的(de)证实，那么遍布宇宙(zhòu)当中的暗物质会不会(huì)意味(wèi)着人(rén)类并不孤单(dān)呢？或(huò)许在(zài)宇(yǔ)宙当中某个(gè)角落的行星上，暗物质正在通过这样的(de)效应创造(zào)生命。当然(rán)，这些推论(lùn)的大前提是要先找到(dào)暗物(wù)质存在的实际证(zhèng)据。那么小伙(huǒ)伴们，你们觉得(dé)暗物(wù)质到(dào)底存不(bù)存在呢？喜(xǐ)欢请点赞(zàn)，你的支(zhī)持是我更新的动(dòng)力！

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