宇宙是“人为制(zhì)造”的？为何会存在科学无(wú)法解释的“暗物质”？暗物(wù)质又究竟(jìng)是什(shén)么？人类为(wèi)了寻(xún)找暗(àn)物质存在的证(zhèng)据，科学家们在过去的几十(shí)年当中进行了超过50次的长期实验，但是却(què)没有发现任何的(de)有效证据(jù)。除了(le)一个地(dì)方，在1687年出版的自然哲学数学原理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发表了万有(yǒu)引力(lì)定律，它揭示(shì)了宇宙中天体(tǐ)运动的规律(lǜ)。往后的几百年来，当天文学家们发现某(mǒu)些(xiē)天体(tǐ)运(yùn)行轨道出(chū)现异常(cháng)，不符合万有引力定律的(de)时候，他们就会知道，周围一定有未知的天体(tǐ)通(tōng)过引(yǐn)力在摄(shè)动它的(de)轨道。比如在1846年，奥(ào)本勒维(wéi)耶就(jiù)通过天王星运行轨道的异(yì)常，推(tuī)算并且发(fā)现了海王星(xīng)的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现(xiàn)都是(shì)应(yīng)用万有引力定(dìng)律所取(qǔ)得重大天(tiān)文(wén)成就的例子。但是这些发现都是在(zài)恒(héng)星(xīng)系统的尺度当中，可当我们上升(shēng)到(dào)星系或(huò)者是星(xīng)团(tuán)的尺度，事情(qíng)就(jiù)开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正在研究和(hé)测(cè)量后发星系团(tuán)的(de)质量(liàng)。这(zhè)是一(yī)个由数千个星系所组成(chéng)的巨大星系(xì)团，这些星系被引(yǐn)力(lì)束缚在一起。测(cè)量星系团的质量一般会使用到两种方(fāng)法，当(dāng)两种方(fāng)法结果一致，就可以(yǐ)确(què)定其(qí)质量的(de)范(fàn)围。

第一种是获得其"光(guāng)度学的质量"，需要的数据是测(cè)量(liàng)各个星系的光度。

第二种是动力学质量的计算，是利用光谱红移测量星系(xì)团中(zhōng)的各个(gè)星系相对于星系(xì)团(tuán)的运动速度(dù)。当测量结果出来之后(hòu)，兹威(wēi)基彻底懵了，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度学质量”的(de)400倍。这意味着，后(hòu)发座(zuò)星系团有99%的质量消失了，或者(zhě)说这(zhè)99%的质量并不以可见光的形式所存(cún)在，我们无法看到。最诡异的是(shì)，在(zài)测(cè)量速(sù)度(dù)的过程中，兹威基发现星系团中很多(duō)星系的速度(dù)比理论上要快得(dé)多，按照(zhào)牛顿的运(yùn)动学定(dìng)律(lǜ)，仅靠(kào)这些可见(jiàn)星系的质量所产(chǎn)生的引力是无法(fǎ)将它们束缚在星系团内的，它们早就(jiù)应该被(bèi)抛(pāo)出星系(xì)团(tuán)之外(wài)了，除(chú)非有一种神秘(mì)的力量在起作用，这(zhè)种力量来源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提出(chū)了这样部分(fēn)不可见的暗质，它不(bù)发散光、吸光、反射光(guāng)，但是它(tā)们却占据着宇宙中绝(jué)大(dà)部分的(de)质量。只是当时的(de)人们对这样(yàng)的一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次(cì)出现(xiàn)。天文学(xué)家维拉鲁宾(bīn)和肯(kěn)特福特在观测仙女(nǚ)座星系中的(de)恒星运动(dòng)。理论上来说(shuō)，距离中心越(yuè)远的(de)恒星(xīng)在其(qí)轨(guǐ)道上的(de)运(yùn)行(xíng)速(sù)度就会越(yuè)慢。但是他们观测的结(jié)果却让人感(gǎn)到不可思议(yì)。

随着(zhe)与中(zhōng)心距离的增加，恒星的旋转速(sù)度几(jǐ)乎保持不变。可是根据牛(niú)顿的万有引力(lì)定律，在星系当中如果没有足够大的质量来吸引它们，这些(xiē)外围(wéi)的恒(héng)星(xīng)早就被甩到宇(yǔ)宙当中了。基于这种(zhǒng)现象，科学家们会使用一种相对标准的方法来解释暗物质的(de)存在，这种方法就是测量星系(xì)当中气体在X轴上距离星(xīng)系中心的距离(lí)，以及(jí)在Y轴上气体的旋转速(sù)度(dù)。如果出现(xiàn)异常(cháng)的结果(guǒ)，就认为是由暗物质(zhì)的力量进(jìn)入(rù)其中。

于是科学(xué)家们通过射电望(wàng)远镜(jìng)测量了距离星系中心更(gèng)远(yuǎn)距离的氢元素，发(fā)现它们的旋转速度(dù)并(bìng)不符合(hé)牛顿的力学定律。我们(men)的太阳系也不(bù)例外，太阳系(xì)位于银河系的第三(sān)悬臂之(zhī)上，距离(lí)银河系中心2.6万光年，根据(jù)万有(yǒu)引力定律进行计(jì)算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实际(jì)上，太阳系(xì)正(zhèng)在(zài)以220千米/秒的速(sù)度(dù)围绕(rào)银河系旋转，这(zhè)个实(shí)际速度(dù)远远大(dà)于理论速度，那(nà)么产生以上这种向心加速(sù)度的原因很可能就是存在着一种我(wǒ)们看不到(dào)的物质，是这些暗物质(zhì)的引力效应将星(xīng)系聚集在了一起。

也是从这时(shí)开始，越来(lái)越多的研究人(rén)员开(kāi)始相信暗物质的存(cún)在(zài)。科学(xué)家根据星系外(wài)恒星轨(guǐ)道(dào)的速度，估算在星系当中暗物质的质量(liàng)占整个星(xīng)系质量的85%。但(dàn)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，科学家们(men)发现(xiàn)，几乎(hū)没有引力效(xiào)应(yīng)的遥远恒星(xīng)之间，也会出现速度上的微小(xiǎo)差异。另外，天文学(xué)家还发现了(le)一(yī)个反常的星(xīng)系，叫(jiào)做Agc114905。这个(gè)星(xīng)系距离(lí)地球大约2.5亿(yì)光年，大小和银河(hé)系不多，但是星系当中存在的恒星数量却(què)只有银河系的千分之一。

所以在理(lǐ)论上，该星系必须存(cún)在暗物质，否(fǒu)则就会(huì)分崩离析。但是(shì)科学家们使用最先进的望远镜对(duì)其进行了40个小时的(de)详细测(cè)量之后，发现星系中的恒(héng)星运动是可(kě)以用正常的(de)物质和力学定律来解释的。那么又有人提出，也许该星系的(de)暗(àn)物质(zhì)，已经(jīng)被附近的另一个大(dà)星系剥(bō)离了(le)。奇怪的是，它的附近(jìn)没有任何星系存在。造成这些(xiē)现象(xiàng)的除了暗物质的假说之外，另(lìng)一种可能就是(shì)人类对(duì)引力的理解(jiě)还(hái)不够(gòu)全面，引(yǐn)力(lì)很可能在不同尺度空间(jiān)中(zhōng)的工(gōng)作方(fāng)式是(shì)不同的，这意味着在行星系尺度中的天体(tǐ)会(huì)沿着它们(men)的轨(guǐ)道，按照我们所理解的方式运动。但是上升到星系和星(xīng)团的尺度，引(yǐn)力之间的相(xiāng)互作用(yòng)则(zé)是不同的方式。对于在(zài)星(xīng)系团之间的相互作用，科学(xué)家还(hái)引入(rù)了(le)外部场效应的概(gài)念，指的是在数百万光(guāng)年(nián)的规(guī)模上，巨(jù)大的(de)质量之间会产(chǎn)生对彼此(cǐ)特殊的(de)效果，这个理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德(dé)理(lǐ)论成立，这意味(wèi)着我们(men)需要对(duì)现(xiàn)在的物理定律进行修(xiū)正，这些发(fā)现也让很(hěn)多人认(rèn)为暗物质假说理论就此终结(jié)。但(dàn)是(shì)在宇宙当中(zhōng)还有关于暗物(wù)质(zhì)存在(zài)的其他的(de)理(lǐ)论证据，这些理论证(zhèng)据是蒙德理(lǐ)论所(suǒ)没(méi)法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿(yì)光(guāng)年的子弹星系(xì)团，由两个(gè)碰撞的(de)星(xīng)系团(tuán)所组(zǔ)成(chéng)，类似这样的星团，它们大(dà)部分(fēn)的普通质量都在星系(xì)的(de)气体当(dāng)中(zhōng)。当星团以1000万公里/小时发(fā)生碰撞的(de)时候，星际气(qì)体(tǐ)的相互(hù)作用就会(huì)导致温度的急(jí)剧升高，速度大幅降低(dī)。所(suǒ)以在(zài)理论上(shàng)，在(zài)碰撞之(zhī)后(hòu)，子弹星系团大部分的(de)质量(liàng)将位于所有(yǒu)这(zhè)些气体所在的中间区域。那么我们通过什么来验证它的质量区域到底(dǐ)是(shì)不是(shì)集中在中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空(kōng)望(wàng)远(yuǎn)镜传回了宇(yǔ)宙当中第一张全彩(cǎi)的高清照(zhào)片(piàn)，在照片中我们(men)可以明显地看到很多星系似乎被拉伸产生了(le)巨(jù)大的形变。其实这些星系本身并(bìng)不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而是这样极遥远的天(tiān)体和(hé)我们地球上的(de)观测者(zhě)之(zhī)间。被一(yī)个质量超级巨大的天体遮挡(dǎng)，这个超大质量的东西的引(yǐn)力(lì)，会使(shǐ)身后更遥远星系的光(guāng)都发生了扭(niǔ)曲。这个现象就是(shì)引力透镜(jìng)效应。这(zhè)个巨大(dà)的天体可能是超大质量的(de)黑洞(dòng)或者是暗物质。

所以当(dāng)人们对子弹星系团观测的(de)时(shí)候，发现它的大(dà)质量区域并不(bù)是(shì)在中间(jiān)，而是在(zài)两侧。所以(yǐ)最好的解释方法就是当星(xīng)团(tuán)发生全(quá华诞是什么意思,用在什么地方，生辰华诞是什么意思n)部的碰撞时，可被观(guān)测到的质(zhì)量气体被卡在了中间(jiān)，暗物质则直接通过了(le)这个区域，并在两边形成了引力透镜。对子弹星(xīng)系团的(de)引力透镜研究也(yě)被认为(wèi)是暗物(wù)质存在的迄今为止最好(hǎo)的理(lǐ)论证(zhèng)据(jù)。

除(chú)此(cǐ)之外(wài)，还有(yǒu)来自(zì)宇(yǔ)宙当中(zhōng)最古老的(de)光。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万(wàn)年之(zhī)后，可见光(guāng)终于可以畅通(tōng)无阻地穿(chuān)越(yuè)在(zài)宇宙当中了。经过了130多亿年之后(hòu)，华诞是什么意思,用在什么地方，生辰华诞是什么意思这些光在宇(yǔ)宙空(kōng)间背景上留下(xià)了各相同性的微波辐射。其中红色(sè)的部分表示(shì)温(wēn)度较高的区域，蓝色则表(biǎo)示相对较冷(lěng)的区域，但(dàn)实际上它(tā)们之(zhī)间的温差只(zhǐ)有万分(fēn)之一。

科学(xué)家们(men)通(tōng)过对前景(jǐng)背景分(fēn)离(lí)后的(de)二值(zhí)图像进(jìn)行连通域提取(qǔ)和(hé)标记之后发现，如果宇宙当中没有暗(àn)物质(zhì)，图(tú)形看起(qǐ)来不应该(gāi)是这样(yàng)的，而随着暗(àn)物(wù)质的(de)增加(jiā)，一些峰值的幅度会减小，才变得(dé)看起(qǐ)来“和谐”。为了(le)匹配宇(yǔ)宙微(wēi)波背(bèi)景辐(fú)射的测(cè)量值，我们需要的(de)暗物质大约是(shì)普通物质的5倍。这个数(shù)字与(yǔ)解释(shì)星系当中恒(héng)星运动所需要的暗物质(zhì)比例是一(yī)致的。这(zhè)就意味着。

用了(le)一个简单的理论框架(jià)，就(jiù)很好地解释了很多不同的(de)观(guān)测结果(guǒ)。而(ér)暗物质的(de)本质就是宇宙当中存(cún)在着某(mǒu)种类型的(de)粒子，它们不参与任(rèn)何其他的电磁作用，只通过引力来(lái)相互作(zuò)用。所以如果能够找到这种(zhǒng)粒子(zi)的存在，就相当于找到了暗物(wù)质存在的实际证据。这种粒子(zi)到底(dǐ)是什么？科学家们(men)已经提(tí)出了(le)数十(shí)种的假想(xiǎng)目标，而要寻找这些不(bù)同(tóng)的目标粒子所需要的实验方(fāng)式也不相同。在过(guò)去的几十年当中(zhōng)，人(rén)类(lèi)为了(le)寻找这些看不见、摸(mō)不(bù)到，几乎不会与(yǔ)常规(guī)物质相互作用的“暗物(wù)质”，科学(xué)家们已经进行了超(chāo)过50次的实验，却没有任何实(shí)质(zhì)性的发现，除了一(yī)个地方，意(yì)大利(lì)的(de)格兰萨索山(shān)，隶属于阿尔卑斯(sī)山脉(mài)。

在山下(xià)1400米处(chù)的地下矿井当中，藏着(zhe)地(dì)球上(shàng)最(zuì)大的地学实验(yàn)室(shì)，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层(céng)楼高的探测器，一直致力于寻找暗(àn)物(wù)质粒子的周期(qī)性震荡。

自1997年以(yǐ)来(lái)，这里的科学家(jiā)声称观测(cè)到了某(mǒu)种信(xìn)号。经过了20多(duō)年的数(shù)据收集(jí)，人们发现了一(yī)个(gè)有(yǒu)趣的事情。探(tàn)测(cè)率会在每(měi)年的6月份达到峰(fēng)值，然后在(zài)11月降到最低(dī)，而(ér)且在20年当中每年都是(shì)一样。一些(xiē)科(kē)学(xué)家认(rèn)为这(zhè)可能是人类发现(xiàn)暗物质的第一个(gè)直接证据。

但是为(wèi)什(shén)么暗物质会产生周期性的年度信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系(xì)正(zhèng)在以220公里/秒的速度围(wéi)绕着(zhe)银河(hé)系进行移动(dòng)，那么如果暗物(wù)质存在宇宙当中，这意味着我(wǒ)们也在(zài)以(yǐ)这样的速度在穿越着暗物质(zhì)流，这个过(guò)程中(zhōng)会(huì)产生相应的(de)振(zhèn)荡，同(tóng)时地球又以30公里/秒的(de)速(sù)度围绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有半年的时间，地球围绕(rào)太阳的(de)方(fāng)向与太阳环绕(rào)银河系的方向是一致(zhì)的，而另外半年则与(yǔ)之相反。

而在6月(yuè)份的时候，地球(qiú)与太(tài)阳的方向(xiàng)正好(hǎo)达到完全一(yī)致，这是(shì)理论上地(dì)球穿(chuān)越(yuè)暗(àn)物(wù)质(zhì)流最快的(de)时(shí)段。而(ér)在11月份，又恰好(hǎo)达到了最慢值。尽管在实际的(de)情况中，太阳系相对银河系的平面(miàn)呈现了60度的(de)倾(qīng)斜(xié)，但是这并不(bù)影响这个理论的有(yǒu)效性。

因此科学家(jiā)认为这可以用来解释(shì)，研(yán)究(jiū)人员们(men)所观(guān)测(cè)到的(de)周(zhōu)期性信号。当然也可能有(yǒu)其他的情(qíng)况，造(zào)成这种(zhǒng)年度周期信号(hào)的差异也(yě)可能是(shì)温度、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高(gāo)山上的积(jī)雪，甚至连意大利游客(kè)的(de)数量也符合(hé)这(zhè)个(gè)周期(qī)的规律(lǜ)。

所以(yǐ)，科学家们又在南半球建(jiàn)立了一(yī)个几乎相同的实验(yàn)室(shì)，这里的(de)季节与(yǔ)之前的(de)实(shí)验室正好相反，而在这(zhè)里，地球穿过(guò)暗物质流(liú)的运动特征和(hé)第一个实验室是一样的。

因此(cǐ)，如果在这里可以得到(dào)相同(tóng)的(de)信号，就可以成为(wèi)暗(àn)物质所(suǒ)存在的非(fēi)常有(yǒu)力的(de)证据(jù)了。但是由于(yú)这个(gè)实(shí)验室刚刚建成不久(jiǔ)，所以(yǐ)截至目(mù)前(qián)还(hái)无(wú)法(fǎ)提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新的望(wàng)远(yuǎn)镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相(xiāng)同，但(dàn)它(tā)的(de)宽视场仪器提供的(de)视野是哈勃红外仪器(qì)的(de)100倍。南希格雷斯罗(luó)曼太(tài)空(kōng)望远(yuǎn)镜其中一个关键的用(yòng)途就是探索(suǒ)暗物质背(bèi)后的奥秘，对于(yú)探(tàn)测的结(jié)果，我们只能(néng)拭目以待了。费米实验室粒子天体(tǐ)物(wù)理中心的科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究(jiū)发(fā)现，如果(guǒ)暗物质(zhì)存在，它(tā)们极有可(kě)能拥有另一(yī)种神秘的(de)效(xiào)应(yīng)，这种暗物质效应，会支(zhī)持宇宙(zhòu)当中生命的诞生，或者说是生命(mìng)进化的一(yī)个重要因素。

如果这一理(lǐ)论(lùn)得(dé)到(dào)进一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物(wù)质会不会意味着人(rén)类并(bìng)不(bù)孤单呢？或许在宇(yǔ)宙当中某个角落的行星上，暗物(wù)质(zhì)正在通过这样的效应(yīng)创造生命。当然，这些推(tuī)论的(de)大前(qián)提是要先找到(dào)暗物(wù)质存在的实际证据。那么小伙(huǒ)伴(bàn)们，你们觉得暗(àn)物质到底(dǐ)存不存在呢(ne)？喜欢请(qǐng)点赞，你的支持是(shì)我更新的动力(lì)！

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