宇宙是(shì)“人为制造”的(de)？为何会存(cún)在科(kē)学无法解释的“暗(àn)物质”？暗物质又(yòu)究竟(jìng)是什么？人类为了寻(xún)找暗物质(zhì)存在的证(zhèng)据(jù)，科学家们在过去的(de)几(jǐ)十年当中进(jìn)行了超过(guò)50次的长期(qī)实验，但(dàn)是却没有发现任何(hé)的有(yǒu)效证据。除了一(yī)个地方，在1687年出(chū)版的自然哲学数(shù)学原理(lǐ)一书中，埃萨(sà)克牛顿发表了万有引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙中天体(tǐ)运动的(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(dào)出现异常，不符合(hé)万有(yǒu)引力定律(lǜ)的时候，他(tā)们就会知道，周(zhōu)围一定有未(wèi)知的天(tiān)体通过(guò)引力(lì)在摄动(dòng)它(tā)的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒(lēi)维耶就通过天(tiān)王星运行(xíng)轨(guǐ)道的(de)异常，推算并且发现了海王(wáng)星的存在。另外，哈雷彗星、冥(míng)王星的(de)发现都是应用(yòng)万(wàn)有引力(lì)定律所取得重大天文成就的例子。但(dàn)是这些(xiē)发现都是在恒星系统的尺度(dù)当中，可(kě)当我们上升到星系或者是星团的(de)尺度，事(shì)情(qíng)就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞(ruì)士的(de)物理学家弗里茨兹威基正在研究和测量后(hòu)发星系团的质(zhì)量。这是一个由数千个星系(xì)所(suǒ)组(zǔ)成的巨大星系团，这些星系被(bèi)引力束缚(fù)在一起。测量星系团(tuán)的(de)质(zhì)量一般会使用到两种方法，当两种方(fāng)法(fǎ)结果一致，就可以确(què)定其(qí)质量的范围。

第(dì)一种是获得其(qí)"光度学的质量"，需要的(de)数(shù)据是测量各个星系的光度。

第二种是动力学质(zhì)量的计算，是利用光(guāng)谱红移测量星系团中的各个(gè)星系相对于星系团的(de)运动速度(dù)。当测(cè)量结果出来之后，兹威基彻(chè)底懵了，“动力(lì)学质量”竟然(rán)是“光度(dù)学质量”的400倍。这意味着，后(hòu)发(fā)座星系团有99%的质量(liàng)消失了(le)，或者说这(zhè)99%的质量并不以可(kě)见光的形式(shì)所存(cún)在(zài)，我们无(wú)法(fǎ)看到。最诡异的是，在测量速(sù)度(dù)的过(guò)程中，兹威基发现星系团中很(hěn)多星系的速度比(bǐ)理论上要快得多(duō)，按(àn)照(zhào)牛顿的运动(dòng)学定律，仅靠这些可(kě)见星系的质量所(suǒ)产(chǎn)生的引力(lì)是无法将它(tā)们(men)束缚在星系团内的(de)，它们(men)早就应该(gāi)被抛出星系团之外(wài)了，除非有一种(zhǒng)神秘的(de)力量(liàng)在起作用，这种(zhǒng)力量来源(yuán)于某(mǒu)种隐(yǐn)形的物质。

据此，兹维基提出了这样(yàng)部(bù)分不可见(jiàn)的(de)暗(àn)质，它不发散光、吸光(guāng)、反射光，但是它(tā)们却占(zhàn)据着宇(yǔ)宙中绝大部分(fēn)的质(zhì)量。只是当时的人们对这样(yàng)的一种说法不屑(xiè)一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这个词才再一次出(chū)现。天文学家(jiā)维拉鲁宾(bīn)和肯特福特(tè)在观测仙女(nǚ)座星系(xì)中的恒星运动。理论上来说(shuō)，距(jù)离中心越远的恒星在(zài)其轨道上的运行(xíng)速(sù)度(dù)就会越慢。但(dàn)是他们(men)观测的结果却让人(rén)感到不可思议。

随(suí)着与中心距离(lí)的增(zēng)加，恒星的旋转速度(dù)几乎保持不变。可是根据牛(niú)顿的(de)万有(yǒu)引力定(dìng)律，在星系当中如果没有足够大的(de)质量来吸引它(tā)们，这些外围的恒星早就(jiù)被甩(shuǎi)到宇宙(zhòu)当(dāng)中了(le)。基于这种现象，科(kē)学家(jiā)们(men)会使用(yòng)一种相对标准的(de)方法来解释暗(àn)物质(zhì)的存在，这(zhè)种方法(fǎ)就是测(cè)量星系(xì)当(dāng)中气体在X轴上(shàng)距(jù)离(lí)星系中心的(de)距离，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋转速度(dù)。如果(guǒ)出现异常的结果，就认为是(shì)由暗物质的(de)力(lì)量进(jìn)入其中(zhōng)。

于是科学家们通过射电(diàn)望(wàng)远镜测(cè)量了距离(lí)星系中心更远距离(lí)的氢元素，发现它(tā)们的旋转速度并不(bù)符合牛顿的力学定律。我们(men)的(de)太阳系也不(bù)例(lì)外，太阳系位于(yú)银河系的(de)第(dì)三悬臂之上，距(jù)离银河系中心2.6万光年，根(gēn)据万有引(yǐn)力定律进行计算，太阳系的运行(xíng)速度应该是160千米/秒，但实(shí)际(jì)上(shàng)，太(tài)阳(yáng)系正(zhèng)在以220千(qiān)米/秒的速度围(wéi)绕银河(hé)系旋转，这个实际速(sù)度远远(yuǎn)大(dà)于(yú)理(lǐ)论速度(dù)，那么(me)产生以上这(zhè)种向(xiàng)心(xīn)加速度(dù)的原因很可能(néng)就(jiù)是存在着一种我们(men)看不到的物(wù)质，是这些暗(àn)物(wù)质的引力效应将星系聚集在(zài)了一起。

也是从这(zhè)时(shí)开始(shǐ)，越来(lái)越(yuè)多(duō)的研究人员开始相信(xìn)暗(àn)物质的存在。科学家根据星系外恒星轨道的速(sù)度(dù)，估(gū)算在(zài)星系当(dāng)中暗物质的质量占整个星系质量的(de)85%。但是，暗物(wù)质(zhì)并不是唯一可以解释这个现象的(de)原因。在一(yī)项新的(de)研究当中，科学家们发现，几乎(hū)没有引力效应(yīng)的遥(yáo)远(yuǎn)恒星之(zhī)间，也会出现速度上(shàng)的(de)微(wēi)小差异(yì)。另外，天(tiān)文学(xué)家还发现了一个(gè)反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大(dà)约2.5亿光年(nián)，大小和(hé)银河(hé)系不多，但是(shì)星系当中存在的恒星数量却只有银河系的(de)千分之(zhī)一。

所以在(zài)理论上，该星系必须存在(zài)暗物(wù)质，否则就会分崩(bēng)离析。但是科学家们使用最先进的望(wàng)远镜对其进行了40个(gè)小时的(de)详细(xì)测量之后(hòu)，发现星系(xì)中的恒星运动(dòng)是可以用正常的(de)物质和力学定律来解释的。那么又有人(rén)提出(chū)，也许该星系的(de)暗(àn)物质，已经(jīng)被附近的(de)另一个(gè)大星系(xì)剥离(lí)了。奇怪的是，它(tā)的附近没有任何(hé)星(xīng)系(xì)存在。造成(chéng)这些现象(xiàng)的(de)除(chú)了暗物质(zhì)的假说之外，另一种可(kě)能就是人(rén)类对(duì)引(yǐn)力的理(lǐ)解还不够(gòu)全(quán)面(miàn)，引力很可能在不同尺度空(kōng)间中(zhōng)的(de)工作方式是不同(tóng)的，这(zhè)意味(wèi)着在行(xíng)星系尺(chǐ)度(dù)中的天体会(huì)沿着它们的轨道，按照我们(men)所理解的方式运动。但是上升到星系(xì)和星团的尺度(dù)，引力之间(jiān)的相互作用则(zé)是不同的方(fāng)式。对于(yú)在星系(xì)团之间(jiān)的相互(hù)作(zuò)用(yòng)，科学家还引入了外部场效(xiào)应的概念，指(zhǐ)的是在数百万光年的(de)规模上，巨大的质量之间会产生对彼此特(tè)殊的效果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果(guǒ)MOND蒙德(dé)理论成(chéng)立，这意味着我们需要(yào)对现在的物理(lǐ)定律进行修(xiū)正，这(zhè)些发现(xiàn)也让很多人(rén)认(rèn)为(wèi)暗物质假(jiǎ)说理(lǐ)论就此终结。但(dàn)是在宇宙当中还有关于暗物质存在的其他(tā)的理论证据(jù)，这些理论证据是(shì)蒙德理论所(suǒ)没法解释的(de)“引力透(tòu)镜”。

径(jìng)向距离为37亿(yì)光(guāng)年的(de)子弹星系团，由两(liǎng)个碰撞(zhuàng)的星系团所组(zǔ)成，类似(shì)这样的星(xīng)团，它们大部(bù)分的普通质量都在(zài)星系的气体当(dāng)中。当星团以1000万公(gōng)里/小时发生(shēng)碰撞的时候，星际气体(tǐ)的相互(hù)作(zuò)用就会导致温(wēn)度的急剧升高，速(sù)度大幅(fú)降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系团(tuán)大部分的质量(liàng)将(jiāng)位于所有这(zhè)些气体(tǐ)所(suǒ)在的(de)中(zhōng)间区域。那么我们通过(guò)什么来验(yàn)证它(tā)的质量区域(yù)到(dào)底是不是集中在中(zhōng)间(jiān)呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太(tài)空(kōng)望远镜传(chuán)回了宇宙当(dāng)中第一(yī)张(zhāng)全彩(cǎi)的(de)高清照片，在(zài)照(zhào)片(piàn)中我们可以(yǐ)明显(xiǎn)地看到很多星系(xì)似(shì)乎被拉(lā)伸产(chǎn)生了巨大的形变。其实这些(xiē)星系本身并不(bù)是真的被(bèi)扭曲了，也不是韦伯(bó)望远(yuǎn)镜(jìng)出了什么问(wèn)题，而是这样极(jí)遥远的天体和我们地球上的观测者之间。被一(yī)个质量超级(jí)巨大的天体遮挡，这(zhè)个超大质量的东(dōng)西的引力，会(huì)使身后更遥(yáo)远星系的(de)光都发生了扭(niǔ)曲。这个现(xiàn)象就是引力透(tòu)镜效应。这(zhè)个巨大的天(tiān)体(tǐ)可能是超大质量的黑(hēi)洞(dòng)或者是暗物质。

所以当人们(men)对子弹(dàn)星系(xì)团观测的时候，发现它的大质量区(qū)域并(bìng)不是在中间，而(ér)是(shì)在(zài)两侧。所(suǒ)以最(zuì)好的解释(shì)方法就是当星团发生(shēng)全部(bù)的碰撞(zhuàng)时，可(kě)被观(guān)测到的质量气体被卡在(zài)了中间，暗(àn)物(wù)质则直接(jiē)通过了这个区域(yù)，并在两边形(xíng)成了引力透镜。对(duì)子弹星系(xì)团的引力透镜(jìng)研究也(yě)被认为是暗(àn)物质存在的迄(qì)今(jīn)为止最(zuì)好的理(lǐ)论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸(zhà)开始，310万元在朝鲜算有钱吗，在朝鲜买一套房多少钱8万(wàn)年之后，可见光(guāng)终于可以畅通(tōng)无阻(zǔ)地穿越在宇宙当(dāng)中了(le)。经(jīng)过了130多(duō)亿年之(zhī)后，这些光在宇(yǔ)宙空间背景上留下(xià)了各相(xiāng)同性的微波(bō)辐(fú)射。其中红色的部(bù)分(fēn)表示温度较高的区域，蓝(lán)色(sè)则表(biǎo)示相对较冷的区域，但实际上它们之间的温差只(zhǐ)有万分(fēn)之一。

科学家(jiā)们通过(guò)对(duì)前景背景分(fēn)离后的二值图像(xiàng)进行连(lián)通域提取和(hé)标记之后发现，如(rú)果(guǒ)宇宙当中没有(yǒu)暗物(wù)质，图(tú)形看起来不(bù)应该是(shì)这样的，而随着(zhe)暗(àn)物质(zhì)的增加，一些(xiē)峰值的幅度会减(jiǎn)小(xiǎo)，才变得看(kàn)起来“和(hé)谐”。为了匹配宇宙微波背景(jǐng)辐射的测量(liàng)值(zhí)，我们需要的暗物(wù)质大约是普通(tōng)物(wù)质的(de)5倍。这个数字(zì)与解释(shì)星系当中恒星(xīng)运动所需要的暗物质比(bǐ)例是一致的。这就意味着。

用(yòng)了一个简单的理论框(kuāng)架，就很好地解释(shì)了很多不同的(de)观(guān)测结果。而暗物质的本质就是宇宙当中(zhōng)存在着某种类型的粒子，它们不参(cān)与任(rèn)何(hé)其他的电(diàn)磁作用，只通过引力(lì)来(lái)相互作用(yòng)。所以如(rú)果能够(gòu)找到这种粒子的存在，就相当于找到了暗物质(zhì)存在(zài)的实际证据。这种(zhǒng)粒子到(dào)底是什么？科学家们已经提出了数十(shí)种的假想目标，而要(yào)寻找这些不同的目标(biāo)粒(lì)子(zi)所需(xū)要的实验方式也不相同。在过去的几十年当中，人类为了寻找这些看不见、摸(mō)不到，几乎不会与(yǔ)常(cháng)规(guī)物质相互作用的(de)“暗物(wù)质”，科学家们(men)已经进行了(le)超过50次的实验，却没有任何(hé)实(shí)质性的发现(xiàn)，除了一个(gè)地方，意大利的格(gé)兰萨索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯(sī)山脉。

在山下1400米处的地(dì)下矿(kuàng)井当(dāng)中，藏(cáng)着(zhe)地(dì)球上最大的地学实(shí)验(yàn)室，这个实(shí)验(yàn)室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼(lóu)高(gāo)的探测器，一直致力于(yú)寻找暗物(wù)质粒子的周期(qī)性震荡(dàng)。

自1997年以来，这里的科(kē)学家(jiā)声(shēng)称观测到了(le)某种信号。经过了20多年的数据收集(jí)，人们发(fā)现了一个有(yǒu)趣的事情。探测(cè)率会在每年的6月份(fèn)达到峰值，然后(hòu)在11月(yuè)降到最低，而且在(zài)20年当中每年都(dōu)是一样。一(yī)些科学家认为这可能是人类发(fā)现(xiàn)暗物质的第一(yī)个直接证据(jù)。

但是(shì)为什么暗物质(zhì)会产生周期(qī)性的年度(dù)信号(hào)呢？刚才(cái)我们讲了太阳系正在(zài)以220公里/秒的速(sù)度围(wéi)绕着银河(hé)系(xì)进(jìn)行移动，那(nà)么如果暗物质(zhì)存在(zài)宇宙当中，这(zhè)意味着我们(men)也(yě)在(zài)以这样(yàng)的速度在(zài)穿越着暗物质流(liú)，这(zhè)个(gè)过(guò)程中会产生相应的振荡，同(tóng)时地(dì)球又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所(suǒ)以有半年的时间(jiān)，地球围绕太(tài)阳的方向与(yǔ)太阳环绕银河系的方向是一致(zhì)的，而另外半(bàn)年则与之相(xiāng)反。

而在6月(yuè)份的时候(hòu)，地球(qiú)与太(tài)阳的方向(xiàng)正好达(dá)到完全一致，这是理论上地球(qiú)穿(chuān)越暗物质流最快的时段(duàn)。而在11月份，又恰好达(dá)到了最慢值。尽管在实(shí)际(jì)的(de)情况(kuàng)中，太阳(yáng)系相对银河系(xì)的平(píng)面呈现了(le)60度的倾斜，但(dàn)是这并不影响这个理论(lùn)的有效性。

因(yīn)此科学家认为这可以用来(lái)解释(shì)，研究人员们所观(guān)测到(dào)的周(zhōu)期(qī)性(xìng)信号(hào)。当然也可能有其(qí)他的(de)情况，造成这种年度周期(qī)信(xìn)号(hào)的差异(yì)也(yě)可(kě)能是温度、湿(shī)度(dù)、土壤中的水分、高(gāo)山上的积雪，甚(shèn)至连意大利游客的数量也符(fú)合这个周期的(de)规律。

所以(yǐ)，科学家们又(yòu)在南半(bàn)球建(jiàn)立了(le)一个几乎相同的(de)实验(yàn)室，这里的(de)季节与之前(qián)的实验(yàn)室正好(hǎo)相(xiāng)反(fǎn)，而在这里，地球穿(chuān)过暗物质(zhì)流的运动特征和第一个实验(yàn)室是(shì)一样的(de)。

因(yīn)此，如果在这(zhè)里可以得到相同的信号，就可以成为暗物质(zhì)所(suǒ)存(cún)在的非常有力的(de)证据了。但(dàn)是由于这个(gè)实验室(shì)刚(gāng)刚建成不(bù)久，所(suǒ)以截至目(mù)前还无法提供相应的数据支持。另(lìng)外，在2025年(nián)，NASA将(jiāng)会(huì)发射一台(tái)新的望远(yuǎn)镜(jìng)，这台太空望远镜叫(jiào)做(zuò)“南希格雷斯罗(luó)曼”，它(tā)的主镜大小跟哈勃望(wàng)远镜(jìng)相同(tóng)，但它的宽(kuān)视场仪器提(tí)供(gōng)的视野是哈(hā)勃红外仪器的100倍(bèi)。南希格(gé)雷斯罗(luó)曼太空望远(yuǎn)镜(jìng)其中一个关键(jiàn)的用途就是(shì)探索暗物质背后的奥秘，对于探测(cè)的结果，我们只能拭(shì)目以待(dài)了。费米实验室粒子天体(tǐ)物理中心的科学家丹琥珀和贾森(sēn)斯(sī)特芬研究发现，如果暗物(wù)质(zhì)存在，它们极(jí)有可能(néng)拥(yōng)有另(lìng)一种神秘(mì)的效(xiào)应，这种暗物质(zhì)效应，会支(zhī)持宇宙当中生命的诞(dàn)生，或者说是生命进(jìn)化的一个重(zhòng)要因素(sù)。

如果这(zhè)一理论得到进一步(bù)的证(zhèng)实，那(nà)么遍布宇宙当中(zhōng)的暗物质会不会意味着人类并不孤单呢？或许在宇宙(zhòu)当中某个(gè)角落的行星上(shàng)，暗物质正在通过这(zhè)样的效(xiào)应创造生(shēng)命。当然(rán)，这些推(tuī)论(lùn)的(de)大前提是要先找到暗物质存在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得(dé)暗物质到底存不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你(nǐ)的支持是我更新的(de)动力！

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