宇宙是“人为(wèi)制造”的？为何会存在(zài)科学无法解释(shì)的“暗(àn)物质”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找(zhǎo)暗物质存(cún)在的证据，科(kē)学(xué)家(jiā)们在过去的几十年当(dāng)中进(jìn)行了超过50次的长期实验，但是却(què)没有发(fā)现任何的有效证据。除(chú)了一个地方，在1687年(nián)出版的自然哲学数学原理一(yī)书中，埃萨克牛顿(dùn)发表了万有引力(lì)定律(lǜ)，它揭示了(le)宇宙中天体运动的规律。往后(hòu)的(de)几百年(nián)来，当天文学(xué)家们发现某些(xiē)天体运行(xíng)轨道出现异常，不符合万有(yǒu)引力定律的时候，他们就(jiù)会知道，周围一定有未(wèi)知的天体通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本(běn)勒维耶就通过天王星运行轨道的异(yì)常，推算并(bìng)且发现了海王星的存在(zài)。另外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发现都是应用万有(yǒu)引力定律所取得(dé)重大(dà)天文(wén)成(chéng)就的(de)例子(zi)。但是这(zhè)些发现都(dōu)是在恒星系统的尺度当中，可(kě)当我(wǒ)们上(shàng)升(shēng)到星系或者是星团(tuán)的尺(chǐ)度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理(lǐ)学(xué)家弗(fú)里(lǐ)茨兹威(wēi)基正在研究和(hé)测量后发星系团的质(zhì)量。这是一个(gè)由数(shù)千(qiān)个星系(xì)所组成的(de)巨大(dà)星系团，这些星(xīng)系被引(yǐn)力(lì)束缚在(zài)一(yī)起。测量星系团的(de)质量一般会使(shǐ)用到两种方法，当两(liǎng)种方法结果(guǒ)一致，就(jiù)可以确定其质量的范围(wéi)。

第一种是获得(dé)其"光度学的质量"，需要(yào)的(de)数据是测量各个(gè)星(xīng)系的光度。

第二种是动力(lì)学质量(liàng)的计算，是利用光谱红(hóng)移测(cè)量星系团中的各个星系(xì)相对于星系(xì)团的运动速度。当测量结果出来之后，兹威基彻(chè)底(dǐ)懵了，“动力学(xué)质量”竟然(rán)是(shì)“光(guāng)度学质(zhì)量”的400倍。这意(yì)味着，后发座星系团有99%的质量消失了，或(huò)者说(shuō)这99%的(de)质量(liàng)并不(bù)以可见(jiàn)光(guāng)的(de)形式所存在(zài)，我(wǒ)们无法看到(dào)。最(zuì)诡异(yì)的是，在测量速度的过程中，兹威基发现星系团(tuán)中很多星系(xì)的速度比理(lǐ)论上(shàng)要快得(dé)多，按照牛顿的(de)运动(dòng)学定律，仅靠(kào)这(zhè)些可见星系的质(zhì)量所产生的引力是(shì)无(wú)法将它们束(shù)缚在星系(xì)团内(nèi)的，它(tā)们早就(jiù)应该被抛(pāo)出(chū)星系(xì)团(tuán)之(zhī)外了，除非有一(yī)种神秘的(de)力量在(zài)起作用，这种力量来源于某种隐形的物质。

据此，兹维基(jī)提出了(le)这样部分不可见的暗(àn)质，它不发(fā)散光、吸(xī)光、反(fǎn)射光，但是它们却(què)占据着宇宙(zhòu)中绝大部分的质量。只(zhǐ)是当时的人们对(duì)这样(yàng)的一种(zhǒng)说(shuō)法不屑(xiè)一顾(gù)。

直(zhí)到40年之后，“暗物质”这个(gè)词才再一次出现。天文学(xué)家维拉鲁宾和肯特福特(tè)在观测仙女座星系中的(de)恒星运(yùn)动。理论上来(lái)说，距(jù)离中心越远的恒(héng)星在其轨(guǐ)道上的运行速度就会(huì)越慢(màn)。但(dàn)是他(tā)们观测的结果却(què)让(ràng)人感到不可思(sī)议。

随着(zhe)与(yǔ)中心距离的增加(jiā)，恒星的(de)旋转速度几乎保持不变。可是根(gēn)据牛顿的(de)万有引力定律，在星系当中如果没有足(zú)够大的质量来(lái)吸引它们(men)，这些外(wài)围(wéi)的恒星早就被甩到宇宙当中(zhōng)了。基于(yú)这种现象，科学家们会使用一种相对(duì)标(biāo)准的(de)方法来解释暗物质的存在，这(zhè)种(zhǒng)方法就是测量星系当(dāng)中气体(tǐ)在X轴(zhóu)上距离星系中心(xīn)的距离，以及在(zài)Y轴上气体(tǐ)的(de)旋转(zhuǎn)速度(dù)。如果出现(xiàn)异常的结果，就认为是(shì)由(yóu)暗物质的力量进(jìn)入其中。

于是科学家们通过(guò)射电望远镜测量了距离星(xīng)系中心更远距离的(de)氢元素，发现它们的旋转速度(dù)并不符(fú)合牛顿的(de)力学(xué)定(dìng)律。我们(men)的太(tài)阳(yáng)系也不例外，太阳系位于银河系的第三(sān)悬(xuán)臂之上，距(jù)离(lí)银(yín)河系中心2.6万光(guāng)年，根据万有引力定(dìng)律(lǜ)进行计算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳(yáng)系正(zhèng)在以220千米/秒的(de)速度围绕银河系旋(xuán)转(zhuǎn)，这个实际速度远远(yuǎn)大于理论速(sù)度(dù)，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一种我(wǒ)们(men)看不到的物质，是这些暗物质的引力效应将(jiāng)星系聚集(jí)在了(le)一起。

也是从这(zhè)时开(kāi)始，越(yuè)来越多(duō)的研究人(rén)员(yuán)开始(shǐ)相信(xìn)暗(àn)物(wù)质的存(cún)在。科(kē)学家根据星(xīng)系外恒星轨道(dào)的速度(dù)，估(gū)算在星系当中暗物(wù)质的(de)质量(liàng)占整个星系质量(liàng)的(de)85%。但是，暗物质并不是(shì)唯(wéi)一可以解释这(zhè)个现象(xiàng)的原(yuán)因。在一(yī)项新(xīn)的研究当中，科学家们(men)发现，几乎没有引(yǐn)力效应的遥(yáo)远恒星之(zhī)间，也会出现速度(dù)上(shàng)的微小差异。另外(wài)，天文(wén)学家还(hái)发现了(le)一个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离(lí)地球大约(yuē)2.5亿光年，大小和银河系(xì)不(bù)多(duō)，但(dàn)是星系当中存在的恒星数(shù)量却只有银河(hé)系(xì)的千分之一(yī)。

所以在(zài)理论(lùn)上，该星系(xì)必须(xū)存在(zài)暗(àn)物质，否则就会分崩离(lí)析。但(dàn)是(shì)科学(xué)家们(men)使用最先进的望远镜对其进行了40个小时的详细测量之后，发(fā)现星系中的恒星运动是可以(yǐ)用正常(cháng)的(de)物质(zhì)和力学定律来(lái)解释的(de)。那(nà)么又有人提出，也许该星系的(de)暗(àn)物(wù)质，已经(jīng)被附(fù)近的另(lìng)一(yī)个大(dà)星(xīng)系剥离了。奇怪的是，它的(de)附近没有任(rèn)何星系存在。造(zào)成这些现象的除了暗(àn)物质的假说之外，另(lìng)一种可能就是人类(lèi)对引力的(de)理解还不(bù)够全面，引力很(hěn)可能在(寒江孤影江湖故人相逢何必曾相识是什么意思，寒江孤影四句诗是什么意思zài)不同尺度空间中的工作方式是不同的，这意(yì)味着(zhe)在(zài)行(xíng)星系尺度中的天体(tǐ)会沿(yán)着(zhe)它(tā)们的轨道，按照我们所理解的(de)方式运动。但是上升到星系和星团的尺度，引力(lì)之间(jiān)的相互作用则是不(bù)同的方式。对于在星系团之间的相互(hù)作用，科学家还引(yǐn)入了外部(bù)场效应的概念，指的是在数百(bǎi)万光(guāng)年的规模上寒江孤影江湖故人相逢何必曾相识是什么意思，寒江孤影四句诗是什么意思，巨大的(de)质量之间(jiān)会产生对彼此(cǐ)特(tè)殊的效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们(men)需要对现在的物理定律进行修(xiū)正，这(zhè)些发现(xiàn)也让(ràng)很多人认为暗物质假(jiǎ)说理(lǐ)论就此终(zhōng)结。但是在宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)还有(yǒu)关(guān)于暗(àn)物(wù)质存在的其他的理(lǐ)论证据，这些理论(lùn)证据是蒙(méng)德理论所没法解释的(de)“引力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年的子弹星系团(tuán)，由两(liǎng)个碰(pèng)撞的星系团所组成(chéng)，类似这样的星(xīng)团(tuán)，它们大部分的(de)普(pǔ)通质量都(dōu)在星系的气体当中。当星团以1000万(wàn)公里/小时发生碰撞的时候(hòu)，星际(jì)气体的(de)相(xiāng)互作用就会导致(zhì)温度的急剧(jù)升高，速度大(dà)幅(fú)降低。所(suǒ)以在理论上，在碰(pèng)撞之后，子弹星(xīng)系团大部分(fēn)的质量(liàng)将位于(yú)所有这些气(qì)体所在的中间区域。那么我(wǒ)们(men)通过什么来验证它的质量区域到底是不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传回了(le)宇宙(zhòu)当(dāng)中第一张全彩的(de)高清照片，在照(zhào)片中我们可以(yǐ)明显地看到很多星系似乎(hū)被(bèi)拉(lā)伸(shēn)产生(shēng)了巨大的形变。其实(shí)这些星系本身并不是真的(de)被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问(wèn)题，而(ér)是这样(yàng)极(jí)遥(yáo)远(yuǎn)的天(tiān)体和我们地球(qiú)上的观(guān)测者之(zhī)间。被一个质量(liàng)超级巨大的(de)天(tiān)体遮(zhē)挡，这个超大质量的东(dōng)西的引(yǐn)力(lì)，会使身后更遥远星(xīng)系的光都(dōu)发生(shēng)了扭曲。这个现象就是引(yǐn)力透镜效应。这个巨大(dà)的天体可(kě)能是(shì)超大质量的黑洞或者是(shì)暗物(wù)质。

所以当人们对子弹星(xīng)系团(tuán)观(guān)测的时候，发(fā)现它的大(dà)质量(liàng)区(qū)域并不是在中间寒江孤影江湖故人相逢何必曾相识是什么意思，寒江孤影四句诗是什么意思(jiān)，而是在两侧。所以最好的解释方法就是当星团(tuán)发(fā)生全部的(de)碰撞时，可被观测到的(de)质量气体被(bèi)卡在了中间(jiān)，暗(àn)物质(zhì)则直(zhí)接通过了这个(gè)区(qū)域，并(bìng)在两(liǎng)边形成了(le)引力透镜。对子弹星系团的引力(lì)透(tòu)镜(jìng)研究也(yě)被认为是(shì)暗物(wù)质存在的迄(qì)今为止最好(hǎo)的理论(lùn)证据(jù)。

除此(cǐ)之(zhī)外，还(hái)有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万年之后，可见光终于(yú)可以(yǐ)畅通(tōng)无阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多(duō)亿(yì)年之后，这些光在宇宙空间背景上(shàng)留下了各(gè)相同性的微(wēi)波辐射。其(qí)中(zhōng)红色的部分(fēn)表示温度较高(gāo)的区域，蓝色(sè)则表示相对较冷(lěng)的区域(yù)，但实际上它们之间的温差(chà)只有(yǒu)万分之一。

科(kē)学家们(men)通过对前景背景分离(lí)后的二值(zhí)图像进行连(lián)通域提取和标记(jì)之后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图(tú)形看(kàn)起来(lái)不应该(gāi)是这样的，而(ér)随着暗物质的增加，一些峰值的幅度会减小，才变(biàn)得(dé)看起来“和谐”。为了匹配(pèi)宇(yǔ)宙(zhòu)微波背景(jǐng)辐射的测量(liàng)值，我们(men)需(xū)要(yào)的暗(àn)物质(zhì)大约(yuē)是普通物质的5倍。这个数字与解释星(xīng)系(xì)当中恒(héng)星运动(dòng)所需要(yào)的暗物质比例是一致的(de)。这(zhè)就意味着(zhe)。

用(yòng)了一(yī)个简单的(de)理论框架，就(jiù)很好地解释了很(hěn)多不同的观测(cè)结(jié)果。而(ér)暗物质的本质就(jiù)是宇(yǔ)宙当中存在(zài)着某种类型(xíng)的粒子，它们不参与任何(hé)其他(tā)的(de)电磁作用，只通过引力来相互作(zuò)用。所以如(rú)果能够(gòu)找到这种粒(lì)子的(de)存(cún)在(zài)，就相当于找到了暗(àn)物(wù)质存(cún)在的实际证据。这种粒子到底是什么？科(kē)学家们已经提出(chū)了(le)数十种的假想(xiǎng)目标(biāo)，而要寻找这些(xiē)不同的目标粒(lì)子所需要的实验方式也不相同。在(zài)过去(qù)的几十年当中(zhōng)，人(rén)类为(wèi)了寻找这些看不(bù)见(jiàn)、摸不到，几乎不会与常(cháng)规物质相互(hù)作用的“暗物质”，科学(xué)家们已经进行(xíng)了超(chāo)过50次(cì)的实验，却没有任何(hé)实质性的发现，除了一个地方，意大利的格(gé)兰萨(sà)索山，隶(lì)属于阿尔卑(bēi)斯(sī)山脉。

在山(shān)下1400米处的地下矿井(jǐng)当中，藏着地球上最大的地学实验室，这个(gè)实(shí)验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼高(gāo)的探测器，一直致力于寻找暗物质粒子的周期性震荡(dàng)。

自(zì)1997年以来，这(zhè)里(lǐ)的科(kē)学(xué)家声称观测到了某种信号。经过了20多年的(de)数据收(shōu)集，人们发现了一个有趣的事情。探测率会在每(měi)年的6月份达(dá)到峰(fēng)值，然后(hòu)在11月降(jiàng)到(dào)最低，而且在20年(nián)当中每(měi)年都是一样(yàng)。一些科学家认为这可能(néng)是人(rén)类发现暗物质的第一个直接证(zhèng)据。

但是为什么暗物(wù)质会产(chǎn)生周期性的年度信号呢？刚(gāng)才我们讲了太阳系正在以(yǐ)220公里/秒的速度(dù)围(wéi)绕着银河系(xì)进行移(yí)动，那么如果暗物质存在宇(yǔ)宙当中，这意(yì)味(wèi)着我们也在以这(zhè)样(yàng)的速度(dù)在穿越(yuè)着暗物质流，这个过程中会产生相应的(de)振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围(wéi)绕太阳进行旋转。所以有半(bàn)年的(de)时(shí)间，地(dì)球(qiú)围绕太阳的方向与太阳环(huán)绕银(yín)河系的方(fāng)向是一致的，而另外半年则与之相(xiāng)反(fǎn)。

而在6月份的(de)时候，地球(qiú)与太阳的方向(xiàng)正好达到完全一致，这是理论(lùn)上地球穿越暗物质流最快(kuài)的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在(zài)实(shí)际的(de)情况中，太阳系相对银河系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影响这个(gè)理论的有(yǒu)效性(xìng)。

因(yīn)此科学(xué)家认(rèn)为这可(kě)以(yǐ)用来解(jiě)释，研究(jiū)人员们所观(guān)测到的(de)周(zhōu)期性信号。当然也可能(néng)有(yǒu)其他的情况，造成这种年度周期信号(hào)的差(chà)异也可能是温度、湿度、土(tǔ)壤中的水(shuǐ)分、高山上的积雪，甚至连意大利(lì)游客(kè)的数量也符合这个(gè)周期的规律。

所以，科学家们又在南半球建立(lì)了一个几乎相(xiāng)同的实验(yàn)室，这里的季(jì)节与(yǔ)之前的实验室正好(hǎo)相(xiāng)反，而(ér)在这里，地球穿(chuān)过暗物质流的运动特(tè)征(zhēng)和(hé)第一个实验室是(shì)一样的(de)。

因(yīn)此，如果在这(zhè)里可以得到相同的信(xìn)号，就可以成为暗(àn)物(wù)质(zhì)所存(cún)在(zài)的非常有力的证据了。但(dàn)是由于这个(gè)实验室刚刚建成不久，所以截至(zhì)目前还无法提供相应的数据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一台新的望远镜，这台(tái)太空望远(yuǎn)镜叫做(zuò)“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜大小跟(gēn)哈勃望远镜相同，但(dàn)它(tā)的宽视场仪(yí)器提供的视野(yě)是哈勃红外仪(yí)器的100倍。南希格雷斯罗曼(màn)太空(kōng)望远镜其中一个(gè)关(guān)键的用(yòng)途就是探索暗(àn)物质背后的奥秘，对于(yú)探测(cè)的结果，我们只(zhǐ)能拭目以待(dài)了。费米(mǐ)实验室粒子天体物理中心的(de)科学家丹琥珀和贾森斯特芬(fēn)研究发现，如果暗物质存在(zài)，它们极有可(kě)能拥有另一(yī)种神秘(mì)的效应(yīng)，这种暗物质效应，会支持(chí)宇宙当中生命的诞生，或者(zhě)说是生命进化的(de)一个(gè)重要因素。

如果(guǒ)这一理(lǐ)论(lùn)得到(dào)进一步的证实，那(nà)么遍(biàn)布(bù)宇宙(zhòu)当中的暗(àn)物质会不会意味着(zhe)人类并不(bù)孤单呢？或(huò)许在宇宙(zhòu)当中(zhōng)某个角(jiǎo)落的行星(xīng)上(shàng)，暗(àn)物质(zhì)正在(zài)通过(guò)这样的效应创(chuàng)造生命。当然，这(zhè)些推论的大前(qián)提是要先(xiān)找到(dào)暗物质存(cún)在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到(dào)底存不存在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支持是(shì)我更新的动(dòng)力！

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