宇宙是(shì)“人为制造”的？为(wèi)何会存在(zài)科(kē)学无法解释(shì)的“暗物(wù)质”？暗物质又究(jiū)竟是什么？人类为了(le)寻找(zhǎo)暗物(wù)质存(cún)在(zài)的证(zhèng)据，科学家们在过去的几十年当中进行了(le)超过50次的(de)长期实(shí)验，但是却(què)没有发(fā)现(xiàn)任何的有效证据。除了一个地方，在1687年出版的自然哲(zhé)学数学(xué)原理一书(shū)中(zhōng)，埃萨(sà)克牛顿发表(biǎo)了万有引力定律，它揭(jiē)示了宇(yǔ)宙(zhòu)中天体运动的规律。往后(hòu)的(de)几百年来，当天(tiān)文学家们发现某些(xiē)天体(tǐ)运行轨(guǐ)道出现异(yì)常，不(bù)符合(hé)万(wàn)有引力定律的(de)时候，他们就会知道(dào)，周围一定(dìng)有未知(zhī)的天体通过引力在摄(shè)动它的轨(guǐ)道。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶(yé)就通(tōng)过天王(wáng)星运行(xíng)轨道的异常，推算并且发现(xiàn)了(le)海(hǎi)王(wáng)星的存(cún)在(zài)。另(lìng)外，哈(hā)雷彗星、冥(míng)王(wáng)星(xīng)的发(fā)现都是应用万有引力定(dìng)律所(suǒ)取得(dé)重(zhòng)大天文(wén)成就的例子。但是这些发(fā)现(xiàn)都是在恒星系统(tǒng)的尺度(dù)当中，可当我们(men)上升到星系或者是星团的(de)尺度，事情就(jiù)开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学(xué)家(jiā)弗里茨兹威基正在研(yán)究和测(cè)量后发星系团的质量(liàng)。这是一个由数千个星系所组(zǔ)成(chéng)的巨(jù)大星(xīng)系团，这些星系被引力束缚在一(yī)起。测(cè)量星系团的质(zhì)量(liàng)一般会使用(yòng)到两种方法，当两种方(fāng)法结果一致(zhì)，就可(kě)以确定其质量(liàng)的范围。

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

第二种是动(dòng)力学(xué)质量的(de)计算，是利用光谱红(hóng)移(yí)测量星系(xì)团中的(de)各个星系相对于星系团的运动速(sù)度。当测量结果出来之后(hòu)，兹(zī)威(wēi)基彻底懵了(le)，“动(dòng)力学质量(liàng)”竟然是(shì)“光度学质量(liàng)”的400倍。这意味着，后发座星系团(tuán)有(yǒu)99%的质量消(xiāo)失了，或者说这99%的(de)质(zhì)量并(bìng)不以可见光的(de)形式所存在(zài)，我们无法看到。最诡异的是，在测(cè)量速度(dù)的过程(chéng)中，兹威基发现(xiàn)星系团中很多(duō)星系的(de)速度比理(lǐ)论(lùn)上要快得多，按照牛顿的运(yùn)动学定律，仅(jǐn)靠这些(xiē)可见(jiàn)星系的质(zhì)量(liàng)所产生的引力是无法将它们(men)束(shù)缚(fù)在(zài)星(xīng)系团内的，它(tā)们早就应该被抛出星系团之(zhī)外了，除非有一种神(shén)秘的力量在起作用，这种力量(liàng)来源于某种隐(yǐn)形的物质(zhì)。

据此，兹维基提(tí)出了(le)这(zhè)样部(bù)分不可见的暗质，它不(bù)发散光、吸光、反(fǎn)射光(guāng)，但是它们却占(zhàn)据着宇(yǔ)宙中绝大部分(fēn)的质量。只是当(dāng)时的(de)人们(men)对(duì)这样(yàng)的一(yī)种(zhǒng)说(shuō)法不(bù)屑(xiè)一顾。

直(zhí)到40年(nián)之后，“暗物质”这(zhè)个词(cí)才再一次出现。天文学(xué)家维拉(lā)鲁宾和肯(kěn)特(tè)福特在观测仙女座星系中(zhōng)的(de)恒(héng)星运动(dòng)。理论上(shàng)来说(shuō)，距离中心越远的恒(héng)星在其轨(guǐ)道上的运行速度(dù)就会越慢。但是他们观测(cè)的结果却(què)让人感到(dào)不可思(sī)议。

随着与中心距(jù)离(lí)的(de)增加，恒星的旋转速度几(jǐ)乎保持不变。可是根据牛顿的(de)万有引力(lì)定律，在星(xīng)系当(dāng)中如果(guǒ)没有(yǒu)足(zú)够大的(de)质量来(lái)吸引它们，这些外(wài)围的(de)恒星早就被(bèi)甩(shuǎi)到(dào)宇宙当中(zhōng)了。基于(yú)这(zhè)种(zhǒng)现象，科学(xué)家们(men)会使(shǐ)用一种相对(duì)标准的方法来(lái)解(jiě)释暗物质的(de)存(cún)在，这种(zhǒng)方(fāng)法就是测(cè)量(liàng)星(xīng)系(xì)当中气体在(zài)X轴上距离星系中心的距离，以(yǐ)及在Y轴上气(qì)体(tǐ)的(de)旋转速(sù)度。如果出(chū)现异常的结果(guǒ)，就认为是由(yóu)暗(àn)物(wù)质的力(lì)量进入其(qí)中。

于(yú)是科学家(jiā)们(men)通过射电望远镜测量(liàng)了(le)距离星系中心(xīn)更远距离的氢元素(sù)，发现它们的(de)旋(xuán)转速度并(bìng)不符合牛顿的力学定律。我们的(de)太阳(yáng)系也(yě)不例外，太(tài)阳(yáng)系位于银河(hé)系的第三悬臂(bì)之上，距离银河系中心2.6万(wàn)光年，根(gēn)据万(wàn)有引(yǐn)力定律(lǜ)进行计(jì)算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正(zhèng)在以(yǐ)220千米(mǐ)/秒的速度围绕银河系旋转，这(zhè)个实际速度(dù)远远大(dà)于理论速度，那么产(chǎn)生以(yǐ)上这(zhè)种向心加速(sù)度的原因很可能就是存在(zài)着一种我们看不到(dào)的物质(zhì)，是这些暗物质的引力(lì)效(xiào)应将星系(xì)聚(jù)集在了一起。

也(yě)是(shì)从这时开始，越来越多的研究人员开(kāi)始相信暗物质的(de)存在。科学家(jiā)根据星系(xì)外恒星轨(guǐ)道的(de)速度，估算在星系当中暗物质(zhì)的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物(wù)质并不是(shì)唯一可以解释这个现象(xiàng)的原(yuán)因(yīn)。在一项新(xīn)的(de)研究当中，科学家们发现(xiàn)，几乎(hū)没有引力效应的遥(yáo)远恒星(xīng)之间，也会出现速度上的(de)微小差异。另外，天文学家还发现了一(yī)个(gè)反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球(qiú)大约2.5亿(yì)光年，大小和银河系(xì)不多，但(dàn)是星(xīng)系当中存(cún)在的恒星数量却(què)只(zhǐ)有银(yín)河系的(de)千分之一。

所以在(zài)理论(lùn)上，该(gāi)星系必须存在暗物质，否则就会(huì)分崩(bēng)离析。但(dàn)是科(kē)学家们使用最先进的(de)望(wàng)远镜对其(qí)琅琊榜霓凰为什么嫁给聂铎 言豫津最后娶宫羽了吗进行了40个小(xiǎo)时的(de)详细测量之后，发现(xiàn)星系中(zhōng)的恒星运动是可以用正(zhèng)常的物(wù)质和力学(xué)定(dìng)律来解释的。那(nà)么(me)又有人提出，也(yě)许该星系的(de)暗物质，已(yǐ)经(jīng)被附近的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没有任(rèn)何星系(xì)存在(zài)。造成这些现象的除了暗物质的假(jiǎ)说之外，另(lìng)一种(zhǒng)可能就是人类对引力的(de)理解还不(bù)够全面，引(yǐn)力很可能在不同(tóng)尺度(dù)空(kōng)间(jiān)中的工作(zuò)方式是(shì)不(bù)同的，这意味着在行星系尺度中的(de)天体会(huì)沿着它们(men)的(de)轨道，按照我们所理解的方式运(yùn)动(dòng)。但是上升到星系和(hé)星团的(de)尺(chǐ)度，引(yǐn)力之间的(de)相互作用(yòng)则(zé)是不同的(de)方式。对于在星系团之(zhī)间的相互作用(yòng)，科学家还引(yǐn)入了外部场效应的概念，指(zhǐ)的(de)是在数百万光(guāng)年的规(guī)模上，巨大的质量之间会产生对彼此(cǐ)特殊的(de)效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)成(chéng)立，这意(yì)味着我们(men)需要对现(xiàn)在的物理(lǐ)定律进(jìn)行修正，这些发现也让(ràng)很多(duō)人认为(wèi)暗物质假说(shuō)理论就此终结。但是在宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)还有关(guān)于暗物质存在(zài)的其他的理论证据，这些理论(lùn)证据(jù)是蒙德理论所没法解释的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离为37亿光(guāng)年的子弹星系团，由(yóu)两个(gè)碰(pèng)撞的星(xīng)系(xì)团(tuán)所组成，类似这(zhè)样的星团，它们(men)大部分的普通质量都在星系的气体当中。当(dāng)星团(tuán)以1000万公里(lǐ)/小时发生碰撞的时(shí)候(hòu)，星际气体(tǐ)的相互(hù)作用就会导(dǎo)致温度的急剧升高，速(sù)度(dù)大(dà)幅(fú)降低。所以在理论(lùn)上，在碰撞之后，子弹星系团大(dà)部(bù)分的质量将位于所(suǒ)有(yǒu)这些(xiē)气体所在(zài)的中间区域。那么我们通(tōng)过(guò)什么来验(yàn)证它(tā)的质量区域(yù)到底是不是(shì)集中(zhōng)在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远镜传回了(le)宇宙(zhòu)当中第(dì)一张(zhāng)全彩的高清照片，在(zài)照片中我们可以明显地看到很(hěn)多星系似(shì)乎(hū)被(bèi)拉伸产(chǎn)生了巨大的形变。其实这些星系本身并不是真(zhēn)的被(bèi)扭曲了，也不(bù)是(shì)韦伯(bó)望远镜出了什么问题，而(ér)是这样(yàng)极遥(yáo)远(yuǎn)的天体和(hé)我们地球上的观测者之间(jiān)。被一个质量超级(jí)巨大的天体遮挡，这个超大质量的(de)东西的引力，会使身后更遥远星系的光都(dōu)发生(shēng)了扭(niǔ)曲。这(zhè)个(gè)现(xiàn)象就(jiù)是引力透(tòu)镜(jìng)效应。这个巨大(dà)的天体可能是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所以当人们(men)对子(zi)弹星系团观测的时候(hòu)，发现它(tā)的大质量区域并(bìng)不是在中间，而是在两侧。所以(yǐ)最好的(de)解释方法(fǎ)就是当星团发生(shēng)全部(bù)的碰撞时，可被(bèi)观(guān)测到的质量气体被卡在了中(zhōng)间，暗物质则直接通过了这个区域，并在两边形成了引力透镜。对子弹星系团(tuán)的引力透镜研究也(yě)被认为是暗(àn)物质(zhì)存(cún)在(zài)的迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还有(yǒu)来自宇(yǔ)宙当中最古老的光。从(cóng)宇宙大爆(bào)炸开(kāi)始，38万年之后，可见光终于可以畅通无阻地穿越在宇宙当中了(le)。经过了130多(duō)亿年之后，这(zhè)些光在宇(yǔ)宙空间背景(jǐng)上留下了(le)各相同性的微波辐射。其(qí)中红色的(de)部分表示温度(dù)较高的区域，蓝(lán)色(sè)则表示相对较(jiào)冷的区域，但实际上它们(men)之(zhī)间的(de)温(wēn)差只有万分之一(yī)。

科学家们通过(guò)对前景背(bèi)景分离后的二(èr)值图像进行(xíng)连通域提取(qǔ)和(hé)标记之后发现，如(rú)果宇宙当(dāng)中(zhōng)没有暗物质，图(tú)形看起来(lái)不应该是这(zhè)样的，而随着(zhe)暗物(wù)质的增加，一些(xiē)峰值的幅度会(huì)减小(xiǎo)，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背(bèi)景辐射(shè)的测量值(zhí)，我们需要的暗物质大约是(shì)普通物质的(de)5倍。这(zhè)个数字与解释(shì)星(xīng)系当(dāng)中恒星运(yùn)动所需(xū)要的暗物质比(bǐ)例是一致的。这就意味着。

用了一个简单的(de)理(lǐ)论框(kuāng)架，就很好地(dì)解释了(le)很多(duō)不(bù)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(lì)子(zi)，它们不参与任何(hé)其(qí)他(tā)的电磁作用，只通过引力来(lái)相互作用(yòng)。所(suǒ)以如果(guǒ)能够(gòu)找到这种(zhǒng)粒子的(de)存在，就相(xiāng)当于找到了暗物质存(cún)在的实(shí)际(jì)证据。这种(zhǒng)粒子到底是什么？科学家(jiā)们(men)已经提出了数十(shí)种的假(jiǎ)想目标，而(ér)要寻找这些不同的目(mù)标粒子(zi)所(suǒ)需要的实验方式也不相同。在(zài)过(guò)去的几十年当(dāng)中(zhōng)，人类(lèi)为(wèi)了寻找(zhǎo)这些看(kàn)不(bù)见、摸不(bù)到，几乎不会与常规物(wù)质相互作用的“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次的实验，却没(méi)有任何实(shí)质性的发现(xiàn)，除了一个地方，意大利的格(gé)兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下(xià)1400米处的地(dì)下(xià)矿(kuàng)井(jǐng)当(dāng)中，藏着地球上最大(dà)的地(dì)学实(shí)验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层(céng)楼(lóu)高(gāo)的探测器，一直致力于(yú)寻找暗物质粒(lì)子的周期(qī)性震荡。

自1997年以来(lái)，这里(lǐ)的科学家(jiā)声称观测到(dào)了某种信号(hào)。经过(guò)了20多年的数据(jù)收集，人们发现了一(yī)个有趣的(de)事情。探测率会(huì)在每年的(de)6月份(fèn)达(dá)到峰值，然后在(zài)11月降(jiàng)到最(zuì)低，而(ér)且在20年(nián)当中每年都是一样。一些(xiē)科学(xué)家认为(wèi)这可能是(shì)人类(lèi)发现暗物质的第(dì)一个直(zhí)接证(zhèng)据(jù)。

但是为(wèi)什么暗物质会产生周(zhōu)期性的年度信号呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公(gōng)里(lǐ)/秒的速(sù)度围绕(rào)着银河系进行(xíng)移动，那(nà)么如果暗(àn)物质存在宇宙(zhòu)当(dāng)中，这意(yì)味着我们(men)也在以(yǐ)这样的速(sù)度在穿越着暗物质流(liú)，这个(gè)过程中会(huì)产(chǎn)生相应(yīng)的(de)振荡，同时地球又以30公里/秒的(de)速度围绕(rào)太阳进(jìn)行旋转。所(suǒ)以有半(bàn)年的时(shí)间，地球围(wéi)绕太阳的方向(xiàng)与太(tài)阳(yáng)环绕银(yín)河系的方向是一致的，而另(lìng)外半(bàn)年则与之(zhī)相(xiāng)反(fǎn)。

而在(zài)6月份的时候，地球与太(tài)阳的方(fāng)向(xiàng)正好达到完全一致(zhì)，这是(shì)理论上地球穿越暗物质(zhì)流最快(kuài)的时段。而(ér)在11月份(fèn)，又恰(qià)好达(dá)到了最慢值。尽管在实(shí)际的情况中，太阳系相对银河(hé)系的平面呈现了60度(dù)的倾斜，但是(shì)这并不影响这个理论的有效性(xìng)。

因此(cǐ)科学家认为这可以(yǐ)用来解释，研究人(rén)员们所(suǒ)观测到(dào)的周期性信号(hào)。当然也可能有其他(tā)的情况，造成这种年度周期信号的差异也可能是温(wēn)度(dù)、湿度、土壤中(zhōng)的(de)水分、高(gāo)山上的积雪，甚至连意大利游客的数量也符合(hé)这(zhè)个周期的规律。

所以，科学家们又在南半(bàn)球(qiú)建(jiàn)立(lì)了一个几乎(hū)相(xiāng)同的(de)实验室(shì)，这里的(de)季节(jié)与(yǔ)之前的实(shí)验室正好相反，而在这里，地球穿(chuān)过暗物质(zhì)流的(de)运动特(tè)征和第一个实(shí)验室是一样的。

因此，如果在这里可(kě)以得到相同的信号，就可以成为暗物质所(suǒ)存在的非常(cháng)有力的证据了。但是由于这(zhè)个实验室刚刚(gāng)建成不久(jiǔ)，所以(yǐ)截(jié)至目前还无(wú)法提供相应的数据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将会发射一(yī)台(tái)新的望远镜(jìng)，这台太空望远镜(jìng)叫做“南(nán)希(xī)格(gé)雷斯罗(luó)曼”，它(tā)的(de)主镜大(dà)小跟(gēn)哈勃望远镜相同，但(dàn)它的宽视场仪(yí)器提供的视野是哈(hā)勃红外(wài)仪器的100倍(bèi)。南希(xī)格雷斯罗曼太空(kōng)望远镜其中一个关键(jiàn)的用途就是(shì)探索暗物质背后的奥(ào)秘，对于探测的结(jié)果，我们(men)只能(néng)拭目以待了。费米实验室粒(lì)子天体物理中心的科学家丹琥珀(pò)和(hé)贾森斯(sī)特(tè)芬研究发现，如果暗物质(zhì)存在，它们极有(yǒu)可能(néng)拥有另一种神秘的效应，这种暗物质效应，会支(zhī)持宇宙当中生命的诞生，或者(zhě)说是生命进化的(de)一个重要因素。

如果这一理论(lùn)得到(dào)进一(yī)步的证实，那么(me)遍布宇宙当中(zhōng)的暗物(wù)质会不(bù)会意(yì)味着(zhe)人类并不孤(gū)单呢？或许在宇宙当(dāng)中(zhōng)某个角落的行星上，暗(àn)物质正在通过这样的效(xiào)应(yīng)创造生(shēng)命。当然(rán)，这些推论的大前提是要先找到暗物(wù)质存在的实际证(zhèng)据。那么(me)小伙伴们，你们觉得(dé)暗物质到底存(cún)不存在呢？喜欢(huān)请点赞(zàn)，你的支持是我更新的动力！

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