宇宙是“人为制造”的？为(wèi)何会存(cún)在科学无(wú)法解(jiě)释的(de)“暗物质(zhì)”？暗(àn)物质又究竟是什么？人(rén)类为了寻(xún)找暗物质存在(zài)的证据(jù)，科(kē)学家们在过去(qù)的几十(shí)年当中(zhōng)进行(xíng)了超过50次的(de)长(zhǎng)期(qī)实验(yàn)，但是却没有发现(xiàn)任何(hé)的(de)有效证据。除了一个地方(fāng)，在(zài)1687年出版的自(zì)然哲(zhé)学数(shù)学原理一书(shū)中(zhōng)，埃萨克牛顿(dùn)发表了万有引力(lì)定律，它揭示了宇宙中天体(tǐ)运(yùn)动的(de)规律。往后的几百(bǎi)年来，当天文学家们发现某些天体运行轨道出(chū)现异常，不符(fú)合万有引力定律的时候(hòu)，他(tā)们就会(huì)知道，周围一定有未知的天体通(tōng)过引力在摄动它的轨道。比如在1846年(nián)，奥本勒维耶就通过天王星运行轨道(dào)的异常，推(tuī)算(suàn)并且(qiě)发(fā)现了(le)海王(wáng)星的(de)存在。另外，哈(hā)雷彗(huì)星、冥(míng)王星的发现(xiàn)都(dōu)是应用万有(yǒu)引力定律所取得重大天文成就(jiù)的例子。但是这些发现都是在恒星系统的尺(chǐ)度当中，可当我(wǒ)们上升到星系或者(zhě)是星团的(de)尺度，事情(qíng)就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威(wēi)基(jī)正在研(yán)究和测量后(hòu)发星系团的质(zhì)量。这是一(yī)个由数千个(gè)星系所组成的巨大星系团，这些星系(xì)被引力束缚(fù)在一(yī)起。测量星系团的质量(liàng)一般会使用(yòng)到两种方法，当两种方法结果(guǒ)一(yī)致，就可(kě)以(yǐ)确定其质量的范围。

第一(yī)种是(shì)获得其"光度学的质量"，需要(yào)的数据是测(cè)量各个星系的光度。

第二种是(shì)动力(lì)学质量的计(jì)算，是利(lì)用光谱红移测(cè)量星系(xì)团中(zhōng)的各个星系相对于星系团(tuán)的运动速度。当测量结果出来(lái)之后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动力学质(zhì)量(liàng)”竟(jìng)然是“光度学质量(liàng)”的400倍。这意味(wèi)着(zhe)，后发座星系(xì)团有99%的质量消失了，或(huò)者说这99%的质(zhì)量并(bìng)不以(yǐ)可见光的形式所存在，我们(men)无法看到。最(zuì)诡异的是，在测量速度的过程(chéng)中，兹威基发现星系(xì)团中很多星系的(de)速度比理论上要快得(dé)多(duō)，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些(xiē)可见星系(xì)的质量所产生的引力是无法将它们束(shù)缚在星系团内的，它们早就应该被(bèi)抛出(chū)星系团之外了，除非有一种神秘的力量(liàng)在(zài)起作用(yòng)，这种力量来源于某种隐(yǐn)形的物质。

据此，兹维(wéi)基提(tí)出(chū)了这样部分不可见的(de)暗质，它(tā)不发散光、吸(xī)光、反射光(guāng)，但是它们却(què)占据着(zhe)宇(yǔ)宙(zhòu)中(zhōng)绝大部分的质量(liàng)。只(zhǐ)是当时的人们对(duì)这样的一种说法不屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗物(wù)质(zhì)”这个词才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特(tè)福(fú)特在(zài)观测仙(xiān)女座星系中的(de)恒星运动(dòng)。理论上来说，距离中心越远的恒星在其轨道上(shàng)的运(yùn)行速度就(jiù)会越慢(màn)。但是(shì)他们观测(cè)的结果却让人感(gǎn)到不可思议(yì)。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可(kě)是(shì)根据牛顿的万有引(yǐn)力定律，在星系当中如果没有足够大的(de)质(zhì)量(liàng)来吸引它们，这些外(wài)围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基于这种现(xiàn)象，科学家(jiā)们会使用一种相对(duì)标准(zhǔn)的方法(fǎ)来解释暗(àn)物质的存在(zài)，这种方法就是测量星系当中(zhōng)气体在X轴(zhóu)上距离星系中心的距离，以及在Y轴上气体的(de)旋转(zhuǎn)速度。如果(guǒ)出现异(yì)常的结果，就认为是由(yóu)暗物(wù)质(zhì)的力量(liàng)进入其中(zhōng)。

于是(shì)科学(xué)家们通(tōng)过射电望远镜(jìng)测量了距离星系(xì)中心(xīn)更(gèng)远距离的氢元(yuán)素，发现它们的旋转速度并(bìng)不符合牛顿的力学定(dìng)律。我们的太阳系(xì)也不例外(wài)，太(tài)阳系(xì)位于银河系的(de)第三悬(xuán)臂(bì)之上，距离(lí)银河(hé)系中心(xīn)2.6万光年，根据万有(yǒu)引力定律进行计算，太阳(yáng)系的(de)运(yùn)行(xíng)速度应该(gāi)是(shì)160千米(mǐ)/秒，但实(shí)际上，太阳(yáng)系(xì)正在以220千米/秒的速度围绕(rào)银河系旋转，这个实际速度远(yuǎn)远(yuǎn)大(dà)于理论速(sù)度，那么产生(shēng)以上这种(zhǒng)向心加速度的原因很可能就是存在着(zhe)一种(zhǒng)我们看(kàn)不到(dào)的物质(zhì)，是(shì)这些暗物质的(de)引力效应将(jiāng)星系聚集在(zài)了(le)一起。

也是从这时开始(shǐ)，越来越(yuè)多的研究人员开始相信(xìn)暗物质(zhì)的存在。科学家根据星系(xì)外恒星轨(guǐ)道的(de)速度(dù)，估(gū)算在星系当中(zhōng)暗物质的质量占整(zhěng)个星系质量的85%。但是，暗物质并不是(shì)唯一可以解释这个现象的(de)原因。在一(yī)项新的(de)研究当(dāng)中，科学(xué)家们发现(xiàn)，几(jǐ)乎没有引(yǐn)力效应的遥远恒星之间(jiān)，也会(huì)出现速(sù)度上的微小差异(yì)。另外，天文学家还发(fā)现(xiàn)了一个反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系(xì)距离地球大约2.5亿光年，大小和银河系(xì)不(bù)多，但是(shì)星系(xì)当中存在的恒星数量却只(zhǐ)有银河系的千分(fēn)之一(yī)。

所以在(zài)理论上(shàng)，该星系必(bì)须存(cún)在暗物质，否(fǒu)则(zé)就会分崩离析。但(dàn)是科学家(jiā)们使用最先进的望远镜对(duì)其进行了40个(gè)小时的(de)详细测量之(zhī)后(hòu)，发(fā)现星系中的恒星(xīng)运(yùn)动是可以用正常的(de)物质(zhì)和力学定(dìng)律来解(jiě)释(shì)的。那么又(yòu)有人提出(chū)，也许(xǔ)该(gāi)星系的(de)暗物质，已(yǐ)经(jīng)被附近的(de)另一(yī)个(gè)大(dà)星(xīng)系剥离了。奇怪的(de)是(shì)，它的附近(jìn)没有任何(hé)星系存在。造成(chéng)这些现象的除了暗物质的假说之外，另一种可能就是(shì)人(rén)类对引力的理解(jiě)还不(bù)够全面，引力(lì)很可(kě)能在不同尺度空间中(zhōng)的工作方(fāng)式是(shì)不同的(de)，这意味着在行星(xīng)系尺(chǐ)度中的天(tiān)体会沿着它们(men)的轨道，按照我(wǒ)们所理解(jiě)的方式运动。但是(shì)上(shàng)升到(dào)星系和星团的(de)尺度，引力(lì)之间的相(xiāng)互(hù)作用则是不同的方式。对于在星(xīng)系(xì)团之间(jiān)的相互作(zuò)用，科学家还引入了外部场(chǎng)效(xiào)应的概(gài)念，指的是在数百万光年(nián)的规(guī)模上，巨大的质量之(zhī)间会产生对(duì)彼此特(tè)殊的效果(guǒ)，这(zhè)个理论叫做(zuò)MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立，这(zhè)意味着我们需要(yào)对(duì)现(xiàn)在的(de)物(wù)理定(dìng)律进(jìn)行修正，这些发现(xiàn)也让很多人认为暗物质假(jiǎ)说理(lǐ)论(lùn)就此终结(jié)。但是在宇宙当(dāng)中还有关于(yú)暗物(wù)质存在的(de)其他的理论证据，这些理论证据(jù)是(shì)蒙德理论所没法解释的“引力(lì)透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光年的子弹星系团，由两个(gè)碰撞的星系(xì)团所组成，类似这(zhè)样的星(xīng)团，它们大部分的(de)普通质(zhì)量都在星系的(de)气(qì)体当中。当星团以1000万(wàn)公里/小(xiǎo)时发生碰撞(zhuàng)的时候，星际气体的相互(hù)作用就(jiù)会导致温度的(de)急剧升高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹(dàn)星(xīng)系团大(dà)部分的质(zhì)量将位于所有这些气(qì)体所(suǒ)在的中间区(qū)域。那么我们通过什么来(lái)验证它的(de)质量区(qū)域到底是(shì)不是集中(zhōng)在中间呢(ne)？前(qián)不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空(kōng)望远镜传回了宇宙当中第一张(zhāng)全彩的高清照片，在照(zhào)片中我们可以明显地看到很多(duō)星系似(shì)乎被拉伸产生(shēng)了巨大的形(xíng)变。其实这些星系本身并(bìng)不是真(zhēn)的(de)被扭曲了，也(yě)不是韦伯(bó)望(wàng)远镜(jìng)出了(le)什么问(wèn)题，而是这样极遥远的天体和我们地(dì)球上(shàng)的观测者之(zhī)间。被一个质(zhì)量超级巨大的(de)天体(tǐ)遮挡，这个超大质量的东西(xī)的引(yǐn)力，会使身后更遥远星系的光都发生(shēng)了(le)扭曲(qū)。这个现象就(jiù)是引力透镜(jìng)效应。这个(gè)巨大的天(tiān)体可能是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所(suǒ)以(yǐ)当(dāng)人(rén)们对子弹星系(xì)团观测的时(shí)候(hòu)，发现它的大质量区域(yù)并不(bù)是(shì)在(zài)中(zhōng)间，而是在两侧。所以最好的(de)解释方法就是当星团发生全(quán)部的碰(pèng)撞时，可被观测(cè)到的质量气(qì)体被(bèi)卡(kǎ)在了中间，暗(àn)物质则直(zhí)接通过了这个(gè)区域，并在两边形成了(le)引力透镜。对(duì)子弹星系团的引力透镜研(yán)究也被(bèi)认为是暗物质存在的(de)迄今为止最好的理论证据(jù)。

除此之外，还有(yǒu)来自(zì)宇宙当中最古老的(de)光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可(kě)见光终于(yú)可以畅(chàng)通无阻(zǔ)地(dì)穿越在宇(yǔ)宙当中了。经过了(le)130多亿年之后(hòu)，这些光在宇宙(zhòu)空间背景上留下了各相同性的微波(bō)辐射(shè)。其中(zhōng)红色的部(bù)分表(biǎo)示温度较高的区域，蓝色则(zé)表示相(xiāng)对较冷的区(qū)域(yù)，但实际上它们之间的温差只(zhǐ)有万(wàn)分之一。

科学家们通过对前景(jǐng)背景(jǐng)分(fēn)离后的二值图像进行连通域提取(qǔ)和标记之(zhī)后发(fā)现，如果宇宙当中没有暗物质(zhì)，图形(xíng)看起(qǐ)来不应该是这样的，而随(suí)着暗(àn)物质的增加，一些峰(fēng)值的幅度会减小，才变得(dé)看起来“和谐(xié)”。为(wèi)写照的意思 写照是什么词性了(le)匹(pǐ)配(pèi)宇(yǔ)宙微波背景(jǐng)辐射的测(cè)量值，我们(men)需要的暗(àn)物质大约是普通(tōng)物(wù)质(zhì)的5倍。这个数字(zì)与(yǔ)解释星系(xì)当中恒星运动所需(xū)要的(de)暗物质比例是(shì)一致(zhì)的。这就意味着(zhe)。

用了一个简单的(de)理论(lùn)框架，就很好地解释了很多不同(tóng)的观测结果。而暗(àn)物质的本质就是宇宙当中存在着某(mǒu)种类型的粒子，它(tā)们不参与任(rèn)何其他的(de)电磁作(zuò)用，只通(tōng)过引(yǐn)力(lì)来相互作(zuò)用。所以如果能够找到(dào)这(zhè)种粒(lì)子(zi)的存在，就(jiù)相当于找(zhǎo)到了(le)暗物(wù)质(zhì)存在的(de)实际证据(jù)。这种粒子到(dào)底(dǐ)是(shì)什(shén)么？科学(xué)家们已(yǐ)经提出了(le)数十种的假想目标，而要寻找这些不同(tóng)的目标粒子所需(xū)要的(de)实验方式(shì)也不相同。在(zài)过去的几十年当中，人(rén)类为了寻找这些看不见、摸不(bù)到，几乎不会与常规物质相互(hù)作用(yòng)的“暗(àn)物质(zhì)”，科学家们已(yǐ)经进行了超过50次的实验，却(què)没有任何实(shí)质性的发现，除了(le)一个地方，意大利的格(gé)兰(lán)萨(sà)索山(shān)，隶(lì)属(shǔ)于阿尔卑斯山脉。

在(zài)山下1400米处的地下矿(kuàng)井(jǐng)当中，藏着地(dì)球上最大的地(dì)学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”写照的意思 写照是什么词性。这里有一个(gè)三层楼高的探测器，一直致力于寻找暗物质粒(lì)子的周(zhōu)期性震(zhèn)荡。

自1997年以来(lái)，这里(lǐ)的科(kē)学家(jiā)声称观(guān)测到了某种信号(hào)。经过了20多年(nián)的数(shù)据收集，人们(men)发现了一个有趣的事情(qíng)。探测率(lǜ)会在(zài)每年的6月份达到(dào)峰值(zhí)，然(rán)后在11月降到最低，而且在20年当中每年(nián)都是一样。一(yī)些科学家认为这(zhè)可能是人类发现(xiàn)暗物质的(de)第一个(gè)直接证(zhèng)据(jù)。

但是为什么暗物质会产生周期性的年(nián)度(dù)信号呢？刚才(cái)我(wǒ)们(men)讲了太阳系正在以220公里/秒(miǎo)的(de)速度围绕着(zhe)银河(hé)系进行移动(dòng)，那么如果暗物质存在宇宙(zhòu)当中，这意(yì)味着我(wǒ)们也在以(yǐ)这样的速度在穿(chuān)越着(zhe)暗物质流，这个过(guò)程中会产生相应的振(zhèn)荡，同时地球又以30公里(lǐ)/秒的速度围绕(rào)太阳进行(xíng)旋转。所(suǒ)以有半(bàn)年的时间，地球围绕太阳(yáng)的方(fāng)向与太阳环绕银河(hé)系(xì)的方向是(shì)一致的，而(ér)另外半年(nián)则与(yǔ)之相反。

而(ér)在(zài)6月份的时(shí)候，地球与(yǔ)太阳的方向(xiàng)正(zhèng)好达到完全一致，这是理论(lùn)上地球(qiú)穿越暗物(wù)质流最(zuì)快的时段。而在(zài)11月份(fèn)，又恰好达(dá)到(dào)了最慢值。尽管在(zài)实际(jì)的情况中，太阳系相对银(yín)河系的平面呈现(xiàn)了60度的倾(qīng)斜，但(dàn)是这(zhè)并不影响这个理论的有效性。

因此科学家认为这可以用(yòng)来解释，研究人(rén)员们所观测(cè)到的(de)周(zhōu)期性信号。当然(rán)也可(kě)能有其他的(de)情况，造(zào)成这(zhè)种年(nián)度周期信号的差异(yì)也可能是温(wēn)度、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高山(shān)上的积(jī)雪，甚至连意大利(lì)游客(kè)的(de)数(shù)量也符合这个周期的规律。

所以(yǐ)，科学家(jiā)们(men)又在南半(bàn)球建立了一(yī)个几乎相同的实(shí)验(yàn)室，这里的季(jì)节与(yǔ)之前(qián)的实验(yàn)室正好相反，而在这里，地球穿过暗(àn)物质流(liú)的运动(dòng)特(tè)征和第一个(gè)实(shí)验室(shì)是一样(yàng)的(de)。

因此，如果在这里(lǐ)可(kě)以得到相同的信号，就可以成(chéng)为暗物质(zhì)所(suǒ)存在的非常有力的证(zhèng)据了。但是(shì)由(yóu)于这个实(shí)验室刚刚(gāng)建成不久，所以截(jié)至(zhì)目前还无法提(tí)供(gōng)相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远(yuǎn)镜，这(zhè)台太空望远镜(jìng)叫做“南希格雷(léi)斯(sī)罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽(kuān)视场(chǎng)仪器提供的视野(yě)是哈勃红外仪(yí)器的100倍。南希格(gé)雷(léi)斯罗(luó)曼太空望远镜其中一个关键的用途(tú)就是探(tàn)索(suǒ)暗物质(zhì)背后的奥秘，对于探(tàn)测的(de)结果，我们只能拭(shì)目以待了(le)。费(fèi)米实验(yàn)室粒子天体物理(lǐ)中心的科(kē)学家丹琥珀和贾森斯特芬研(yán)究发现，如果暗物(wù)质存在(zài)，它们极有(yǒu)可能拥有另一种神秘的效应，这种暗物质效应(yīng)，会支持宇宙当中生命(mìng)的诞生，或者说(shuō)是生命进化(huà)的一个(gè)重(zhòng)要(yào)因素。

如果(guǒ)这一理论得到进一步(bù)的证实，那么(me)遍布宇(yǔ)宙当中的暗(àn)物质会不会意(yì)味着人类并不(bù)孤单(dān)呢？或许在(zài)宇宙当(dāng)中某个(gè)角落的行星上，暗物质正在通过这样的效应创造生命。当然，这些推论的(de)大前提是(shì)要先找到暗物(wù)质存在(zài)的(de)实际证据(jù)。那么小伙伴们，你们觉得(dé)暗物(wù)质到底存不(bù)存在呢(ne)？喜(xǐ)欢请点赞，你的支持是我(wǒ)更(gèng)新的动力！

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