宇宙是(shì)“人为制造”的？为(wèi)何会存在科(kē)学(xué)无法解释(shì)的“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟是什么？人类为(wèi)了寻(xún)找暗物质存(cún)在的证据，科(kē)学家们在(zài)过(guò)去(qù)的(de)几十年当中进行了(le)超过(guò)50次的长期实(shí)验(yàn)，但(dàn)是却(què)没有发现任何的有效(xiào)证(zhèng)据(jù)。除(chú)了一个(gè)地(dì)方，在(zài)1687年出(chū)版(bǎn)的自然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿(dùn)发表了万(wàn)有引力定(dìng)律，它揭示了宇(yǔ)宙中(zhōng)天体运(yùn)动的(de)规律(lǜ)。往(wǎng)后的几百年来，当天(tiān)文学家们发现某些天体(tǐ)运(yùn)行轨(guǐ)道出(chū)现(xiàn)异常，不符合万有引力定律的时候，他们就会知道，周围一定(dìng)有未知的天体通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥(ào)本勒维耶就通过天王星运行(xíng)轨道的异常，推算并且(qiě)发(fā)现了海王星的存(cún)在。另(lìng)外，哈雷彗(huì)星(xīng)、冥王星的(de)发现都是应(yīng)用万(wàn)有引力定律所(suǒ)取得重(zhòng)大天文成就的(de)例子(zi)。但是这些发现都是在恒(héng)星系统的(de)尺度(dù)当(dāng)中，可当我们上升(shēng)到星系(xì)或者是(shì)星团的尺度，事情就开始变得诡(guǐ)异了(le)。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗里茨兹(zī)威(wēi)基(jī)正在研究和测量后(hòu)发星系团的质(zhì)量。这是一个(gè)由数千个星系所组(zǔ)成(chéng)的巨大星系团，这些星系被引(yǐn)力束缚在(zài)一起。测量(liàng)星系团的质量一(yī)般会使用(yòng)到两种方法，当两种方法结(jié)果一致(zhì)，就(jiù)可以(yǐ)确定其(qí)质量的范(fàn)围。

第一种是获得其"光度学的质量(liàng)"，需要的数据(jù)是测量(liàng)各个星系的光度。

第二种是动力(lì)学(xué)质量的计(jì)算，是利用(yòng)光谱红移测量(liàng)星(xīng)系(xì)团(tuán)中的各(gè)个(gè)星系相对于星系(xì)团的运(yùn)动速(sù)度。当测量(liàng)结果出来之后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟(jìng)然是(shì)“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有(yǒu)99%的(de)质量太原私立小学有哪些，太原私立小学有哪些排名消(xiāo)失了，或者说这99%的质量并不以可见光的形式所存(cún)在，我们无法看到。最诡(guǐ)异(yì)的是，在测量速度的过(guò)程中，兹威基发现星系团(tuán)中很多星系(xì)的速度比理论上要(yào)快得多(duō)，按(àn)照(zhào)牛顿的运动(dòng)学定(dìng)律，仅靠这(zhè)些可(kě)见(jiàn)星系的质量所(suǒ)产生的(de)引力(lì)是无法(fǎ)将它(tā)们束缚(fù)在星(xīng)系(xì)团内的(de)，它(tā)们早就应该被抛出星系团之外(wài)了，除非有(yǒu)一种神秘的力(lì)量在起作用，这种力量(liàng)来(lái)源(yuán)于(yú)某种隐形的物质(zhì)。

据(jù)此，兹维基(jī)提(tí)出了(le)这样部分不可见的暗质(zhì)，它不发(fā)散光、吸光、反射光，但是它(tā)们却占据着(zhe)宇宙中绝大部分的质量。只(zhǐ)是当时的人们对这样的一种说(shuō)法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个(gè)词才再一(yī)次出现。天(tiān)文学(xué)家维拉鲁宾和(hé)肯(kěn)特福特在观测仙女座星系中的恒星运动(dòng)。理论(lùn)上来(lái)说，距离(lí)中心越远的恒星在其轨道上的运行速度就会越慢。但是(shì)他们观(guān)测的(de)结果却让(ràng)人感(gǎn)到不(bù)可思议。

随着与中心(xīn)距离的增加，恒(héng)星的旋转速度几乎保持(chí)不变。可是根据牛顿的(de)万(wàn)有引力定(dìng)律(lǜ)，在星(xīng)系当(dāng)中如果没有足够大的质(zhì)量来吸引它们，这些外围的(de)恒(héng)星早就被甩(shuǎi)到(dào)宇宙当中了。基(jī)于(yú)这种现象(xiàng)，科学(xué)家们会使用一种相对标(biāo)准的方法(fǎ)来解释暗(àn)物质的存在，这种方(fāng)法就是测量星系(xì)当中气体在X轴上距离星系中心的(de)距(jù)离，以(yǐ)及(jí)在Y轴上气体的旋转速(sù)度。如(rú)果出现异常的结果，就认为是由暗物质的力量进入其中。

于(yú)是科(kē)学家们(men)通过(guò)射电望远镜测量了距离星系中心更(gèng)远距离(lí)的氢元素，发(fā)现它们的旋转(zhuǎn)速度(dù)并不符合(hé)牛(niú)顿的力学定律。我(wǒ)们的太阳系也(yě)不例外，太阳系位于银(yín)河系(xì)的第(dì)三(sān)悬臂(bì)之上，距离银河系中(zhōng)心2.6万光年，根据万有引力定律(lǜ)进行(xíng)计算(suàn)，太阳系的运行速(sù)度应该是160千米/秒，但实际(jì)上，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒的速(sù)度围绕银河(hé)系旋(xuán)转，这(zhè)个实(shí)际速度远远大于理论速度，那么产生以上这种向心加速(sù)度的原(yuán)因(yīn)很可能就(jiù)是存(cún)在着一种我们(men)看不到的物(wù)质，是这(zhè)些暗物质(zhì)的引力效应(yīng)将星系聚(jù)集在了一起。

也是(shì)从(cóng)这时开始，越来(lái)越(yuè)多的研究(jiū)人员开始(shǐ)相信暗物质的(de)存在。科学家根据星系外恒星轨道的速度(dù)，估(gū)算在星系当(dāng)中暗物(wù)质的(de)质量占整个星系质量的85%。但是，暗物(wù)质并不是唯一可以解(jiě)释这个(gè)现(xiàn)象的(de)原(yuán)因(yīn)。在一项新的研(yán)究当中，科学家们发现，几乎(hū)没有引(yǐn)力(lì)效应的遥远恒星之(zhī)间(jiān)，也会出现速度上的微小差异。另外(wài)，天文(wén)学(xué)家还发现了一个反(fǎn)常的(de)星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光(guāng)年，大(dà)小和银河系不(bù)多(duō)，但(dàn)是星系当中存(cún)在(zài)的恒(héng)星数量却只(zhǐ)有银(yín)河(hé)系的千分之(zhī)一。

所以在理论(lùn)上，该星系必(bì)须存在暗物质，否则就会(huì)分(fēn)崩(bēng)离析。但是科(kē)学家们使用最先进的(de)望远镜对其(qí)进行了(le)40个小时的详(xiáng)细(xì)测量之(zhī)后，发(fā)现(xiàn)星系中的恒星运动是(shì)可(kě)以用(yòng)正常(cháng)的物质和力学定律来(lái)解释的。那么又有(yǒu)人提(tí)出，也许该星系的暗(àn)物质，已经(jīng)被附(fù)近的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近(jìn)没有任(rèn)何(hé)星系存在。造成(chéng)这些现象的除了暗物质的假说之外(wài)，另一(yī)种可能(néng)就是人类对引力(lì)的理解还不够全(quán)面，引力很可能在(zài)不同尺(chǐ)度空间中的工作方式是不同的，这意味着(zhe)在行星系尺度中的天(tiān)体会沿着(zhe)它们的轨道(dào)，按(àn)照我们所(suǒ)理(lǐ)解的方式(shì)运动(dòng)。但是上升到星系和星团的尺度，引力之间的相互(hù)作用则(zé)是不同的方式。对于在(zài)星(xīng)系(xì)团之间的相(xiāng)互作用(yòng)，科学家还引入了(le)外(wài)部场效(xiào)应的概念(niàn)，指的(de)是在数百(bǎi)万(wàn)光(guāng)年的规(guī)模(mó)上(shàng)，巨大的质量(liàng)之间会产生对彼此特(tè)殊的(de)效果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成立(lì)，这意味着我们(men)需(xū)要对现(xiàn)在的(de)物理定(dìng)律(lǜ)进行修正，这(zhè)些发现也让很多人认(rèn)为(wèi)暗物质假(jiǎ)说理论就(jiù)此终结(jié)。但是在(zài)宇宙当(dāng)中(zhōng)还有关于暗物(wù)质存在的其(qí)他的理(lǐ)论证据，这些理论证(zhèng)据是蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光(guāng)年的子(zi)弹星(xīng)系团(tuán)，由两个(gè)碰撞的星系团(tuán)所组成，类似这样的星团，它们大部分的普通质(zhì)量(liàng)都(dōu)在星系(xì)的气体(tǐ)当中。当(dāng)星团(tuán)以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星际气体的(de)相互作用(yòng)就会导致(zhì)温度的急剧升高，速(sù)度大(dà)幅(fú)降低。所以在理论上(shàng)，在碰撞之后，子弹星系团大部分的质量将位(wèi)于(yú)所有这些气(qì)体(tǐ)所在的(de)中间(jiān)区域。那么我们通过什么来验证它的(de)质(zhì)量区域(yù)到底是(shì)不是(shì)集中在(zài)中(zhōng)间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯(sī)韦伯(bó)太空望远镜传回了宇宙当中第一(yī)张(zhāng)全彩的(de)高清照(zhào)片，在照片(piàn)中我们可以明显地看到很多(duō)星系似乎被拉伸产生了(le)巨大的形(xíng)变(biàn)。其实这(zhè)些星系本身并不(bù)是真的被扭曲了(le)，也不是韦伯(bó)望远镜出了什么问题，而(ér)是这(zhè)样极遥远的天(tiān)体和我(wǒ)们地(dì)球上的(de)观(guān)测者之间(jiān)。被一(yī)个(gè)质量超(chāo)级巨(jù)大的(de)天(tiān)体(tǐ)遮挡，这个超大质量的(de)东西(xī)的引(yǐn)力，会使身后(hòu)更(gèng)遥(yáo)远星系的光(guāng)都(dōu)发生了扭曲(qū)。这个现象就是引力透镜效应。这个(gè)巨大(dà)的(de)天体可能是超大质量的(de)黑洞或(huò)者是暗物质。

所以(yǐ)当人们对(duì)子(zi)弹星(xīng)系团观测的时候，发现它的大质量(liàng)区(qū)域并不是(shì)在中(zhōng)间，而是在两(liǎng)侧。所(suǒ)以最好的(de)解释(shì)方(fāng)法(fǎ)就是(shì)当星团(tuán)发生全(quán)部(bù)的碰(pèng)撞时，可被观测到的质量气体(tǐ)被卡在了中(zhōng)间，暗(àn)物质(zhì)则(zé)直接通过了这个区(qū)域，并在两边形成了引(yǐn)力透镜。对子弹星(xīng)系团(tuán)的(de)引力透镜研究也被认为(wèi)是(shì)暗(àn)物质存在的迄今为止最好的理论证据。

除此之(zhī)外(wài)，还有来自(zì)宇宙(zhòu)当中(zhōng)最(zuì)古老的光。从宇宙大(dà)爆炸开始，38万(wàn)年之后，可见光(guāng)终(zhōng)于可以畅通无阻地穿越在宇宙(zhòu)当中了。经(jīng)过了(le)130多亿年之后，这些光在宇宙(zhòu)空间背(bèi)景上留下了(le)各(gè)相同性的微波(bō)辐射。其中(zhōng)红色的部分表(biǎo)示温(wēn)度较高(gāo)的(de)区域(yù)，蓝色则表示相对(duì)较冷的区域，但实际上它(tā)们之间的温差(chà)只(zhǐ)有万分之一。

科学(xué)家们(men)通过对前(qián)景背景分离后的二值图(tú)像进行连通域提取(qǔ)和标记(jì)之后发现，如果(guǒ)宇(yǔ)宙当中没(méi)有暗物(wù)质，图形看起来不应该是这样的，而(ér)随(suí)着暗物质的增加，一些(xiē)峰值的(de)幅度(dù)会(huì)减小，才变得看起来“和(hé)谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测量值，我们需要(yào)的暗物质大约(yuē)是普通(tōng)物(wù)质的5倍。这个数字与(yǔ)解释星系当中恒星运动所需要的暗物(wù)质(zhì)比例是(shì)一致(zhì)的。这就意味(wèi)着。

用(yòng)了一个简单(dān)的(de)理论框架，就很好地(dì)解释(shì)了很多不同(tóng)的观测结果。而暗物(wù)质的(de)本质就是(shì)宇(yǔ)宙当中存在着某种类型的粒子，它们不参与任(rèn)何(hé)其他(tā)的电磁(cí)作用，只通(tōng)过引力来相(xiāng)互作(zuò)用。所以如果能够找(zhǎo)到这(zhè)种粒子的存(cún)在，就相当于找到了暗物质存在的实(shí)际(jì)证据。这种(zhǒng)粒子到底是什么？科(kē)学家(jiā)们已经提出(chū)了数十种(zhǒng)的假想目标，而(ér)要(yào)寻(xún)找(zhǎo)这(zhè)些不同的目标粒子所(suǒ)需要的实(shí)验方式也不相同。在过(guò)去的几(jǐ)十(shí)年当中(zhōng)，人类为了寻找(zhǎo)这些看不见(jiàn)、摸不到(dào)，几(jǐ)乎不会与(yǔ)常规(guī)物质相互作用(yòng)的“暗物(wù)质”，科学家们已经进(jìn)行了(le)超过50次的(de)实验，却没有任何实质性的发(fā)现(xiàn)，除了一(yī)个地方，意大(dà)利(lì)的格兰(lán)萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处的(de)地下(xià)矿(kuàng)井当中，藏着地(dì)球(qiú)上(shàng)最大的地学(xué)实(shí)验室，这(zhè)个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三(sān)层楼(lóu)高的探测(cè)器(qì)，一直致力(lì)于寻找暗物质粒子的(de)周期(qī)性(xìng)震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里(lǐ)的(de)科(kē)学家(jiā)声称观测到(dào)了某种信号(hào)。经(jīng)过了20多年的数据收集，人们发现(xiàn)了一个有趣的事情。探(tàn)测率会在(zài)每年的6月份达(dá)到峰值(zhí)，然后在11月(yuè)降(jiàng)到最(zuì)低，而且(qiě)在20年当中每年都是一样(yàng)。一(yī)些(xiē)科学家认为这可能是人类(lèi)发现暗物质的第(dì)一个直接证据。

但是为(wèi)什么(me)暗物质(zhì)会产生周(zhōu)期性的年度(dù)信号呢(ne)？刚(gāng)才我们讲(jiǎng)了太阳(yáng)系正在以220公里/秒的(de)速度围(wéi)绕着银河系进(jìn)行(xíng)移动，那么如(rú)果暗物(wù)质存(cún)在宇(yǔ)宙当中，这(zhè)意味着我们也在以这样的(de)速度在穿越着(zhe)暗(àn)物质流，这个过程(chéng)中会产生相应的振荡，同时地球(qiú)又(yòu)以(yǐ)30公(gōng)里/秒的速度围绕太(tài)阳进(jìn)行旋(xuán)转。所以有半(bàn)年的时间，地(dì)球围绕(rào)太阳(yáng)的方向(xiàng)与太阳环绕银河系(xì)的方向是一致的，而另外半年则与之相反。

而在6月份的时(shí)候，地球与(yǔ)太阳的(de)方向正(zhèng)好(hǎo)达到完全一致，这(zhè)是理论上地球穿越暗物质流最快(kuài)的时段。而在11月(yuè)份，又(yòu)恰好达(dá)到(dào)了最慢值。尽管在(zài)实际的情况中，太阳系相对银河系的平(píng)面呈现(xiàn)了60度的倾斜(xié)，但是这(zhè)并不影响(xiǎng)这个理论(lùn)的(de)有(yǒu)效性。

因(yīn)此科学家认为(wèi)这可以用来解(jiě)释，研究人员们所观测到的周期(qī)性信(xìn)号。当然(rán)也可能有其他的情况，造成这种年度周期信号(hào)的差异也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高(gāo)山上(shàng)的积雪，甚至连意(yì)大(dà)利游客的数量也(yě)符(fú)合(hé)这个周(zhōu)期的规律。

所以，科学家(jiā)们又在南(nán)半球(qiú)建立了一个几乎相同的(de)实验(yàn)室，这里的季节与之前(qián)的实验(yàn)室正好相(xiāng)反，而在(zài)这里，地球穿过暗物质流的运(yùn)动特征和第一个实验室是一样的(de)。

因此，如(rú)果在这里可(kě)以得到相同的(de)信号，就可(kě)以成为(wèi)暗物质所存在的非常有(yǒu)力的证据了。但是由于这个实验室(shì)刚刚建成不久，所以(yǐ)截至目前还(hái)无法提供相应的数(shù)据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射(shè)一台新的望(wàng)远镜，这(zhè)台太(tài)空望远镜叫(jiào)做“南希(xī)格(gé)雷(léi)斯(sī)罗曼”，它(tā)的主镜大小跟哈(hā)勃望远镜相同，但它的(de)宽视场仪器提供(gōng)的视野是哈勃红外仪(yí)器(qì)的100倍(bèi)。南希格雷(léi)斯罗曼太空望远镜其中一个关键(jiàn)的用途(tú)就是(shì)探索暗(àn)物质背后的奥秘，对于探测的结果(guǒ)，我(wǒ)们只能拭目以待了。费(fèi)米(mǐ)实验(yàn)室粒子天(tiān)体物理(lǐ)中心的科(kē)学(xué)家丹琥(hǔ)珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗物质(zhì)存在，它们(men)极有可能拥(yōng)有另一种神秘的效应，这(zhè)种暗物质效应，会支持宇宙当中(zhōng)生命的诞生，或者(zhě)说是(shì)生命进化的一个重要因素。

如(rú)果(guǒ)这一理论得到(dào)进一步的(de)证实(shí)，那(nà)么遍布宇宙当中的暗物质(zhì)会不会意味着人类并不孤单呢(ne)？或许在宇宙当中(zhōng)某个角(jiǎo)落的行(xíng)星上，暗物(wù)质正在通过这样的效应创造生命。当然，这些推(tuī)论的大前提是要先找到暗物质存在的实际证据(jù)。那么小伙(huǒ)伴们，你们觉(jué)得暗物质到底(dǐ)存(cún)不(bù)存在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支持是(shì)我更新(xīn)的动力(lì)！

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