宇宙是(shì)“人(rén)为制(zhì)造”的？为何会存在科(kē)学无(wú)法解释的“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟是什么？人类(lèi)为了寻(xún)找暗物质存在的(de)证据(jù)，科(kē)学家们(men)在过去(qù)的(de)几(jǐ)十年当中(zhōng)进行了超过50次的长期(qī)实验，但是却(què)没有发现任(rèn)何(hé)的有效证(zhèng)据。除了一个地方，在1687年(nián)出版的自然哲学数学原(yuán)理一书中，埃萨(sà)克牛顿发(fā)表了万(wàn)有(yǒu)引力定律，它揭(jiē)示了(le)宇宙中(zhōng)天(tiān)体运动的规(guī)律。往后的几百年来(lái)，当天文学家们(men)发(fā)现(xiàn)某些天体(tǐ)运行轨(guǐ)道出现异常，不符合万有引力定律的时候，他(tā)们就会(huì)知道，周围一定有未知的天(tiān)体通过引(yǐn)力在摄动它(tā)的轨道(dào)。比如(rú)在(zài)1846年，奥本(běn)勒维耶就通(tōng)过天(tiān)王星运行轨道的异常，推算并且发现(xiàn)了海(hǎi)王星(xīng)的存在(zài)。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发现都是应(yīng)用万有引力(lì)定律(lǜ)所取得重大天(tiān)文成就的例子。但(dàn)是(shì)这些(xiē)发现都是在恒(héng)星系统(tǒng)的尺度(dù)当(dāng)中，可当我(wǒ)们上升到(dào)星(xīng)系或者是星团的尺(chǐ)度，事(shì)情就(jiù)开(kāi)始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理学家(jiā)弗里茨(cí)兹威基正在研究和测量后发星系团的质量(liàng)。这是一个由数千个星系所组成的巨大星系(xì)团，这些星系被引力束缚在(zài)一起。测(cè)量星(xīng)系(xì)团的质量(liàng)一般会使(shǐ)用到两种方法，当两(liǎng)种方法结(jié)果一(yī)致(zhì)，就可以确定其质量的范围。

第一种是获得其"光度学的(de)质量"，需要的(de)数据是(shì)测量各(gè)个星系的光度。

第二种是动力(lì)学质量的计(jì)算，是利用(yòng)光谱红移测量星系团中的各个星系(xì)相对于(yú)星系团的运(yùn)动速度(dù)。当测量结果出来(lái)之后，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味(wèi)着，后发(fā)座星系团有(yǒu)99%的质(zhì)量(liàng)消(xiāo)失了，或(huò)者(zhě)说这99%的质(zhì)量并不以可见光(guāng)的形(xíng)式(shì)所(suǒ)存(cún)在，我们无法看到。最诡异的(de)是，在测量速度的(de)过程(chéng)中，兹威基发现(xiàn)星系团中很多星系的(de)速度比(bǐ)理论上要快得多，按照(zhào)牛顿(dùn)的运动学定律，仅靠(kào)这些(xiē)可见星系的质量所产生的引力是(shì)无法将它们束缚在星系团(tuán)内的(de)，它们早就应该(gāi)被抛出星系团(tuán)之外了，除非有一(yī)种神秘的力量在起作(zuò)用(yòng)，这种力量来源于某种隐形的物质(zhì)。

据(jù)此，兹(zī)维基提出了这样(yàng)部分不(bù)可见(jiàn)的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它(tā)们(men)却占据着(zhe)宇(yǔ)宙中绝大(dà)部分的(de)质(zhì)量。只是当时的人们对(duì)这样的一种(zhǒng)说(shuō)法不屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物质”这个词才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座星系中的恒星运动。理(lǐ)论上来说，距离中心越远的恒星(xīng)在其轨道上的运(yùn)行速度就会越慢。但是他们观(guān)测的结果却让人感(gǎn)到不可思(sī)议(yì)。

随(suí)着(zhe)与(yǔ)中心距离的增加(jiā)，恒星的旋转(zhuǎn)速度(dù)几乎保持不变。可是根据牛顿的(de)万(wàn)有引力(lì)定律，在星(xīng)系(xì)当中如果没有足够(gòu)大的质(zhì)量来吸引它们，这些外围的恒(héng)台湾是省还是市 台湾是省会吗星早就被甩到宇宙当中了。基(jī)于这种现象，科(kē)学家们(men)会(huì)使用一(yī)种相对标准(zhǔn)的方法来(lái)解释暗物(wù)质的(de)存(cún)在(zài)，这种方(fāng)法就是测(cè)量星系当(dāng)中气体在X轴(zhóu)上距离星(xīng)系(xì)中心的距离，以及在Y轴上气体(tǐ)的旋转速(sù)度。如果出现(xiàn)异常的结果，就(jiù)认(rèn)为是由暗(àn)物(wù)质(zhì)的(de)力量进入其中。

于是(shì)科学家们(men)通过射(shè)电望(wàng)远镜测量了(le)距离星系中(zhōng)心更远距离的(de)氢元素，发现它们的旋转(zhuǎn)速度并不符(fú)合牛顿的力(lì)学定律。我们的太阳系也(yě)不例外，太阳系位于(yú)银(yín)河系(xì)的第(dì)三(sān)悬臂(bì)之(zhī)上，距离银河系中心2.6万光年，根据(jù)万有引力定律进行(xíng)计算，太阳(yáng)系的(de)运(yùn)行速(sù)度应该是160千米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的速(sù)度围绕银河系旋(xuán)转，这(zhè)个实(shí)际速度远远大于(yú)理论(lùn)速度，那么产(chǎn)生以上这(zhè)种向(xiàng)心加速度的原(yuán)因很可能就是存在着(zhe)一种(zhǒng)我们看不到(dào)的物质，是这(zhè)些暗物质(zhì)的引力效应将星系(xì)聚集在了一起。

也是从(cóng)这时开始，越来越多(duō)的(de)研究人员(yuán)开始相信暗物质的存在。科学(xué)家根(gēn)据星系外恒星轨道(dào)的速度，估算在星系(xì)当中暗物质的质量(liàng)占整个星系质量(liàng)的(de)85%。但是，暗物(wù)质并不(bù)是唯一可以解释这个现象的原因(yīn)。在一项(xiàng)新的研(yán)究当中，科学家们发现，几乎没有引力(lì)效应的遥远恒星(xīng)之间，也(yě)会出现速度上的微小差(chà)异。另外，天(tiān)文学(xué)家还发(fā)现了一个反常(cháng)的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿(yì)光年，大(dà)小(xiǎo)和银河系不多，但是星系当中存在的恒星(xīng)数(shù)量却只有银(yín)河系的(de)千分之一。

所以在(zài)理论上，该星系必须存在(zài)暗物质，否则就会分(fēn)崩离析。但是科学(xué)家们使用(yòng)最先进的望远(yuǎn)镜(jìng)对(duì)其(qí)进行了40个小(xiǎo)时的详细(xì)测(cè)量之后，发现星系中的(de)恒星运动是可以用正常的物质和力学定(dìng)律来解释的。那么又(yòu)有(yǒu)人提出，也许该星(xīng)系的暗(àn)物质，已经被附(fù)近的另一个(gè)大(dà)星系剥离了。奇怪的是，它的附近(jìn)没(méi)有任何星系(xì)存在。造成这些现象的除了暗物质的(de)假说之外，另一种(zhǒng)可能就是人类对引(yǐn)力(lì)的理(lǐ)解还不(bù)够(gòu)全面(miàn)，引力很可能(néng)在不同尺度空(kōng)间中(zhōng)的工作(zuò)方式(shì)是不同的，这意味着在行(xíng)星系尺度中的天体会沿着它(tā)们的轨(guǐ)道(dào)，按照我们所理(lǐ)解的(de)方式运动。但(dàn)是上升到星系(xì)和星(xīng)团(tuán)的尺度，引(yǐn)力之(zhī)间的相互作用则是不同的方式。对于在(zài)星系团之间(jiān)的(de)相互(hù)作(zuò)用，科学家还引入(rù)了外部场效(xiào)应的概念，指的(de)是在数(shù)百万光年的规模上(shàng)，巨大(dà)的质量之间(jiān)会产生(shēng)对(duì)彼此(cǐ)特殊的效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙(méng)德理论成立(lì)，这(zhè)意(yì)味着我(wǒ)们(men)需要对现在(zài)的物理定(dìng)律进行修正(zhèng)，这些(xiē)发(fā)现也让很(hěn)多(duō)人(rén)认为暗物质假说理论就此(cǐ)终结。但是(shì)在宇宙当中还有关于(yú)暗物质(zhì)存(cún)在的其他的理(lǐ)论(lùn)证据(jù)，这(zhè)些理论证据是蒙德理论所没法(fǎ)解释的“引力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年的子弹星(xīng)系团，由两个碰撞的星(xīng)系(xì)团所组成，类(lèi)似这样的(de)星团，它们大部分(fēn)的(de)普(pǔ)通质量(liàng)都在星系的气(qì)体(tǐ)当中(zhōng)。当星团以1000万公里(lǐ)/小时(shí)发(fā)生(shēng)碰撞(zhuàng)的时候，星际(jì)气体(tǐ)的(de)相互作用就会导致温度的急剧升高(gāo)，速度大幅降低(dī)。所(suǒ)以在(zài)理(lǐ)论上，在(zài)碰撞之(zhī)后，子弹星系团大部分的(de)质量将位(wèi)于所(suǒ)有这些气(qì)体所在的中(zhōng)间区域(yù)。那么我们通过(guò)什(shén)么来验证它的质(zhì)量区域到底(dǐ)是(shì)不是集中在中间呢？前不久，詹姆(mǔ)斯(sī)韦伯(bó)太空望(wàng)远(yuǎn)镜传回了宇宙(zhòu)当中第一张全彩的高清(qīng)照片，在照片中我们(men)可以明显地看(kàn)到很多(duō)星系似乎(hū)被拉伸(shēn)产生了巨大的形变。其实这(zhè)些星(xīng)系本(běn)身并不是真的被扭曲了，也不是韦(wéi)伯望远镜(jìng)出了(le)什么问题，而是这(zhè)样极遥远的(de)天(tiān)体和我们地球(qiú)上(shàng)的(de)观测者之(zhī)间。被一个质量超(chāo)级巨大的天体遮挡，这个(gè)超大质量的东西的引力，会使身后更(gèng)遥台湾是省还是市 台湾是省会吗远星系的光都发生(shēng)了扭曲。这(zhè)个现(xiàn)象就是引力透(tòu)镜(jìng)效应。这个巨(jù)大的天体可能是超(chāo)大质量的黑洞或(huò)者是暗(àn)物质。

所以当人们对子(zi)弹(dàn)星系团(tuán)观测的(de)时(shí)候，发现它(tā)的大质量区域并不是(shì)在中间(jiān)，而是(shì)在(zài)两侧。所以最(zuì)好的解释方法(fǎ)就是当星(xīng)团发生全部的碰(pèng)撞(zhuàng)时，可(kě)被观测到的质量气体被卡在了(le)中间(jiān)，暗物质(zhì)则直接(jiē)通过了这个(gè)区(qū)域(yù)，并在(zài)两边形成了引力透镜。对(duì)子(zi)弹星系团的引(yǐn)力透镜研究也(yě)被认为是暗物(wù)质存在的(de)迄今为止(zhǐ)最好的(de)理论证据。

除此之外，还(hái)有来自(zì)宇宙当中最古(gǔ)老的光。从宇宙大爆炸开(kāi)始，38万(wàn)年之后，可见(jiàn)光(guāng)终于可以畅通无阻(zǔ)地穿越在宇宙当中了。经过了(le)130多亿年之后，这些光(guāng)在宇宙空间背景(jǐng)上(shàng)留下了各(gè)相同性的微波辐(fú)射。其中红色(sè)的(de)部分表示温度较高(gāo)的(de)区域，蓝色则表(biǎo)示相对(duì)较冷(lěng)的区(qū)域，但实际上它们之间的温(wēn)差只(zhǐ)有万分之一。

科(kē)学(xué)家们通过对前景背景分(fēn)离后的二值图(tú)像进行(xíng)连通域提(tí)取(qǔ)和标(biāo)记之后发现，如果宇宙当中(zhōng)没有(yǒu)暗(àn)物质，图形(xíng)看起来不(bù)应(yīng)该是这(zhè)样的，而随着暗物质的(de)增加，一(yī)些峰(fēng)值的幅度会减小，才变得看(kàn)起(qǐ)来“和(hé)谐(xié)”。为(wèi)了(le)匹配宇宙(zhòu)微波(bō)背景辐(fú)射的测量值，我(wǒ)们(men)需要的(de)暗物(wù)质大约是(shì)普通物质(zhì)的5倍(bèi)。这个数字(zì)与解释(shì)星系当中恒星运动所需(xū)要(yào)的暗物质比例是一致的。这就(jiù)意味着。

用了一个(gè)简单的理论框架(jià)，就(jiù)很(hěn)好地解释了(le)很多(duō)不同的观测结果(guǒ)。而暗物质的本质就是宇宙当中存在着某(mǒu)种(zhǒng)类型的粒子，它们不(bù)参与任(rèn)何其他(tā)的电(diàn)磁(cí)作用，只通过引力(lì)来相互作用(yòng)。所以如果能(néng)够(gòu)找到这种(zhǒng)粒(lì)子的存在，就相当于找到了暗物质存(cún)在的实际证据(jù)。这(zhè)种粒子到底是什么？科(kē)学家们(men)已(yǐ)经提出了(le)数十种的(de)假想目标，而(ér)要寻找这(zhè)些不同的目标(biāo)粒子所(suǒ)需要的(de)实验方式也不相同(tóng)。在(zài)过(guò)去的几十年当中，人(rén)类(lèi)为了寻(xún)找这些看(kàn)不见、摸(mō)不到(dào)，几乎(hū)不会与(yǔ)常规物(wù)质相互(hù)作(zuò)用的“暗(àn)物质(zhì)”，科学家们已经(jīng)进行了超过50次的实验，却(què)没有任何实质性的发(fā)现，除了(le)一个地方，意大利(lì)的格兰萨索山(shān)，隶属于阿尔(ěr)卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处的地下矿井当(dāng)中，藏着地球上最大的地(dì)学实验室，这个(gè)实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直(zhí)致力于寻找(zhǎo)暗物质粒(lì)子的周期(qī)性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里的(de)科学家声称观(guān)测到了某种信(xìn)号。经过了(le)20多(duō)年的数据收集，人们发(fā)现(xiàn)了一个有趣的(de)事情。探测率会在每年的(de)6月份(fèn)达到峰值，然(rán)后(hòu)在11月降(jiàng)到(dào)最低，而且在20年当中每(měi)年都是一样。一(yī)些科学(xué)家认为(wèi)这可(kě)能是人(rén)类发现暗物质的(de)第一(yī)个直接(jiē)证据(jù)。

但(dàn)是为什么暗(àn)物质会产生周期(qī)性的年度信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系正在以220公里/秒的(de)速度(dù)围绕着银(yín)河系进行移动，那么(me)如果(guǒ)暗物质存在宇宙当中，这意(yì)味着我(wǒ)们也在(zài)以这(zhè)样的(de)速(sù)度(dù)在(zài)穿(chuān)越着暗物质流，这个过程(chéng)中会产生相应的振荡(dàng)，同时地球又以30公里/秒(miǎo)的速度(dù)围绕太(tài)阳进行旋转。所以有半年的时间(jiān)，地(dì)球(qiú)围绕(rào)太阳(yáng)的方向(xiàng)与太阳(yáng)环(huán)绕(rào)银河系的方(fāng)向是一致的，而另外半(bàn)年则与之相反。

而(ér)在6月份的时候，地球与(yǔ)太阳的方(fāng)向正好达(dá)到完全一致，这是理论上地球穿越暗(àn)物质流最(zuì)快的时段。而在11月份，又恰好达(dá)到(dào)了最慢(màn)值。尽管在(zài)实际的情况中，太阳系相对银(yín)河(hé)系的平面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但(dàn)是这并不影(yǐng)响这个理论的有(yǒu)效(xiào)性(xìng)。

因(yīn)此科学(xué)家认为这可以用来解(jiě)释，研(yán)究人(rén)员们所(suǒ)观测(cè)到的周(zhōu)期性信号。当然也(yě)可能有其(qí)他的情(qíng)况，造(zào)成这种年度(dù)周期信号的(de)差异也可能是温(wēn)度、湿度、土壤中的水分(fēn)、高山(shān)上的积雪，甚至连意大利游(yóu)客的数量也符合这个周期的规律。

所以，科学(xué)家们又(yòu)在(zài)南半球建立了一个几乎相同(tóng)的实(shí)验(yàn)室，这里(lǐ)的(de)季节与之前的实验室正好相(xiāng)反(fǎn)，而在(zài)这里，地球穿过暗物质流的运(yùn)动特征和(hé)第一个实验室(shì)是一样的。

因(yīn)此，如果在这里可以得到(dào)相同的信号(hào)，就可(kě)以成为暗物质(zhì)所存在的(de)非常(cháng)有(yǒu)力的证据(jù)了。但是由于(yú)这个实(shí)验室刚刚(gāng)建成不(bù)久(jiǔ)，所以截至目(mù)前还无(wú)法提供相应的(de)数据支(zhī)持(chí)。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新(xīn)的望远镜，这台(tái)太空望(wàng)远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪(yí)器提供的视野(yě)是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼(màn)太(tài)空望(wàng)远镜其中(zhōng)一个(gè)关键的用(yòng)途就是探索暗物质背后的奥秘，对(duì)于探测的结果，我们只能拭目以待(dài)了。费米实(shí)验(yàn)室粒子天体物(wù)理中(zhōng)心的科学家(jiā)丹琥珀和贾森斯特芬(fēn)研究(jiū)发现，如果暗(àn)物质(zhì)存在，它们(men)极有可能拥有另一种神秘的效应，这(zhè)种暗物质效应，会支持(chí)宇宙当中生命的诞生，或者(zhě)说(shuō)是生命进化的一(yī)个重要因素。

如果这一理论得到进(jìn)一步(bù)的证实，那么遍(biàn)布宇宙当中的暗物质会不(bù)会(huì)意味着人类并不(bù)孤(gū)单(dān)呢？或(huò)许在宇宙当(dāng)中某个角落的(de)行(xíng)星上，暗(àn)物质正在通过这样的(de)效应(yīng)创造生命。当然，这些(xiē)推(tuī)论的大前提是(shì)要先找(zhǎo)到(dào)暗(àn)物质(zhì)存在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到底存(cún)不存在呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的(de)支(zhī)持是我更新的动力！

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