宇宙是(shì)“人为制造(zào)”的(de)？为何会存在科学无法解释的“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟是(shì)什么？人类为了寻找(zhǎo)暗物质存在的(de)证据，科学家(jiā)们(men)在过去的(de)几十年当中进行了超过50次的长(zhǎng)期实验(yàn)，但是却没有发(fā)现任何的有效(xiào)证据。除了一个地方，在1687年出(chū)版的(de)自(zì)然哲学(xué)数学原(yuán)理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发(fā)表(biǎo)了万有引(yǐn)力定律，它揭示(shì)了宇宙(zhòu)中(zhōng)天体运(yùn)动的规律。往(wǎng)后的几百年来，当天(tiān)文学家们发(fā)现某些天体运行轨道(dào)出(chū)现异常(cháng)，不符合(hé)万有引力定律的时候，他们就会(huì)知道，周围一定有未知的天(tiān)体通(tōng)过引力(lì)在(zài)摄动它的轨道。比如在1846年，奥(ào)本(běn)勒维(wéi)耶就通过天王星运行轨道的(de)异常，推算(suàn)并且发(fā)现了海(hǎi)王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的(de)发现都是应用万有(yǒu)引力定律所取(qǔ)得重大天(tiān)文成就的(de)例(lì)子。但是这(zhè)些发现都(dōu)是在恒星系统的尺(chǐ)度当中，可当我们上升到星系或者(zhě)是星团(tuán)的尺度，事情就(jiù)开(kāi)始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的物理学家(jiā)弗里茨兹威(wēi)基正在研究和测量后(hòu)发(fā)星(xīng)系团的质量(liàng)。这是一个由数千(qiān)个(gè)星系所组成(chéng)的巨(jù)大星(xīng)系团(tuán)，这些星系被引(yǐn)力束缚在一起。测量星系团的(de)质量一般(bān)会(huì)使用到(dào)两种方法，当两种方法结果一致，就(jiù)可以确(què)定其质量的范围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需要的(de)数据是测(cè)量各(gè)个星(xīng)系(xì)的光度。

第二种是动力(lì)学质量(liàng)的计算，是利用(yòng)光谱(pǔ)红移测量星(xīng)系团中的(de)各个星系相对于星系团的运动速度。当测量结果出来(lái)之(zhī)后，兹威(wēi)基(jī)彻底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟然是“光度学(xué)质量(liàng)”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星(xīng)系团(tuán)有99%的质量消失(shī)了，或者说这99%的质(zhì)量并不以可(kě)见光的形(xíng)式所存在，我们(men)无法看到(dào)。最诡异(yì)的(de)是，在测(cè)量速度的过(guò)程中，兹威基(jī)发现星系(xì)团(tuán)中(zhōng)很多星系(xì)的速度比理论上要快得多(duō)，按(àn)照牛顿的运(yùn)动学定(dìng)律，仅靠这些可见(jiàn)星(xīng)系的质(zhì)量所产生的(de)引(yǐn)力是无法将(jiāng)它们束(shù)缚在星系团(tuán)内的(de)，它们早就应该被(bèi)抛出星系团之外(wài)了，除非有(yǒu)一种(zhǒng)神(shén)秘(mì)的力量在起作(zuò)用，这种力量(liàng)来(lái)源于(yú)某(mǒu)种隐形的物质(zhì)。

据(jù)此，兹(zī)维(wéi)基提出了这(zhè)样部分(fēn)不可见的暗质，它不发散光、吸光、反射光(guāng)，但是它们却(què)占据着宇宙中绝大部分的质量。只是(shì)当时的(de)人(rén)们(men)对这样的一种(zhǒng)说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物(wù)质”这(zhè)个词才再一次出现(xiàn)。天文学家(jiā)维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女(nǚ)座星系中(zhōng)的(de)恒星运动。理(lǐ)论上来(lái)说，距离中(zhōng)心越远的恒星在其(qí)轨道上的运行速度就会越慢。但是他们观测的(de)结果却让(ràng)人感(gǎn)到(dào)不(bù)可(kě)思(sī)议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转速度几乎保(bǎo)持(chí)不变。可是根据牛顿的(de)万(wàn)有引(yǐn)力定律，在星系(xì)当中(zhōng)如果没有足够大的质量来吸引它们，这些外(wài)围的(de)恒星早就被甩到宇宙当中了(le)。基于(yú)这(zhè)种(zhǒng)现(xiàn)象(xiàng)，科学家(jiā)们(men)会使用一(yī)种相对标准的方法来解释(shì)暗物质的(de)存在，这种方法就(jiù)是测量(liàng)星系当中气(qì)体在X轴(zhóu)上(shàng)距离星系(xì)中心的(de)距离(lí)，以及(jí)在Y轴上气体(tǐ)的(de)旋转速度。如果出现异(yì)常的结(jié)果(guǒ)，就认为(wèi)是由暗物质的力量(liàng)进入(rù)其中。

于是科学(xué)家们通过射电望远镜(jìng)测量了距离(lí)星系中心(xīn)更远距离(lí)的(de)氢(qīng)元(yuán)素，发现它们的旋转(zhuǎn)速度并(bìng)不符合牛顿的力学定律(lǜ)。我(wǒ)们的(de)太阳系也不(bù)例外，太阳系(xì)位于银(yín)河系的第(dì)三悬(xuán)臂之上，距离银河系中心2.6万(wàn)光年，根据万有引力定律进行计(jì)算(suàn)，太阳(yáng)系的运行速度应该(gāi)是160千米/秒，但实(shí)际(jì)上(shàng)，太(tài)阳(yáng)系正在以220千米/秒的速度围绕银河系旋(xuán)转，这个(gè)实际速度(dù)远远大(dà)于(yú)理(lǐ)论(lùn)速度(dù)，那么(me)产生(shēng)以上(shàng)这种向心(xīn)加速度的原因(yīn)很可能就是存在着一种我们(men)看(kàn)不到的物质，是(shì)这些(xiē)暗物质(zhì)的引(yǐn)力效应将星系聚集在了(le)一起(qǐ)。

也(yě)是(shì)从这时开始，越来越多的研(yán)究人员开始相信(xìn)暗物质(zhì)的存(cún)在。科学家根据星系外恒星轨道的速度，估算在星系当中暗(àn)物质(zhì)的质量占整个星(xīng)系质量的85%。但(dàn)是，暗物(wù)质并不是唯一可(kě)以(yǐ)解释(shì)这个现(xiàn)象的原因。在一项新的研究当(dāng)中(zhōng)，科学(xué)家们发现，几乎(hū)没有引力效应的遥远(yuǎn)恒星之间(jiān)，也会出现速度(dù)上的微(wēi)小差异。另外，天文学家还发现(xiàn)了一个反常(cháng)的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地(dì)球(qiú)大约2.5亿光年，大小和(hé)银河(hé)系不多(duō)，但(dàn)是星系当中存在的恒星数量却只有银河(hé)系的千分之一。

所以在理论上，该星(xīng)系(xì)必须存(cún)在(zài)暗物质(zhì)，否(fǒu)则(zé)就会分崩(bēng)离析。但是科(kē)学家们使用最先进的望(wàng)远镜(jìng)对其进行了40个(gè)小时的(de)详细测(cè)量之后，发现(xiàn)星(xīng)系中的恒星运动(dòng)是可以用正常的(de)物质和力学定律来(lái)解释的。那么又有人提出，也许(xǔ)该星系的暗(àn)物质，已经被附(fù)近的另一个大星系剥(bō)离了(le)。奇怪的是，它的(de)附近没有(yǒu)任何星系存在。造成(chéng)这些现象的(de)除了暗物质(zhì)的假说之外，另一种可能就是人(rén)类对引力的理解还不够全面，引力很可能在不同尺度(dù)空间中的工作方式是不同的(de)，这意(yì)味着在(zài)行(xíng)星系尺度(dù)中的天体会沿着它们的轨道，按照我们所理解的方式运动(dòng)。但是上升(shēng)到星系和星团的尺度(dù)，引(yǐn)力之(zhī)间的相(xiāng)互作(zuò)用则是不同的方式。对于在星(xīng)系团(tuán)之(zhī)间的相互作用(yòng)，科学家(jiā)还引入了外部(bù)场效应的概念，指的(de)是(shì)在数百万光年的规模上，巨大的质量之(zhī)间会产生对彼此特殊的效果，这个理(lǐ)论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这意(yì)味着(zhe)我们需(xū)要(yào)对现在的(de)物理定律进行修(xiū)正，这些发现也让很(hěn)多人认(rè孕妇一天吃几个山竹，孕妇一天吃几个山竹比较好n)为暗物质假说理论就此终结。但是在宇宙(zhòu)当中还(hái)有关于暗物质存(cún)在的(de)其他的理论证据，这些理论证据是蒙德理(lǐ)论(lùn)所没(méi)法解释的(de)“引力透镜”。

径向(xiàng)距离为37亿(yì)光年(nián)的子弹星系团，由两个碰撞的星系团所组成，类(lèi)似这样(yàng)的(de)星团(tuán)，它们(men)大(dà)部分的普通质量都(dōu)在星系(xì)的气体当(dāng)中。当星团以1000万公里(lǐ)/小时发生碰(pèng)撞的(de)时候，星际(jì)气(qì)体的相互(hù)作用就(jiù)会导致温(wēn)度的急剧升高，速度(dù)大幅降(jiàng)低(dī)。所以在(zài)理论上，在碰撞之后(hòu)，子弹星系团大(dà)部分的质量将位于(yú)所有(yǒu)这些气体所在的(de)中间(jiān)区域(yù)。那么我(wǒ)们通过什么(me)来(lái)验证它的质量区域到底是不是集中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯(sī)韦伯(bó)太(tài)空望远镜传回了宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)第一张全彩的(de)高(gāo)清照片(piàn)，在照片中我们(men)可以明显地看到很多(duō)星系(xì)似乎被拉伸产生了巨大的形变。其实这(zhè)些星系本(běn)身并不是真的被扭曲了，也不是韦(wéi)伯望远镜出(chū)了(le)什么问(wèn)题，而是这(zhè)样极遥远的天体和我(wǒ)们地球上的观测者之间。被一个(gè)质量(liàng)超(chāo)级巨大的天体遮(zhē)挡，这个(gè)超大质量(liàng)的东西的引力，会使身后更遥远星系的光都发生(shēng)了扭(niǔ)曲。这个现象就是引力透镜效(xiào)应(yīng)。这(zhè)个巨大的(de)天体可能是(shì)超(chāo)大质(zhì)量的黑洞或者是暗物(wù)质。

所以当人们(men)对子(zi)弹星系团观测的时候(hòu)，发现(xiàn)它(tā)的(de)大质(zhì)量区域并不是在(zài)中(zhōng)间，而是在(zài)两侧。所以最好的解(jiě)释方法就是(shì)当星团(tuán)发生(shēng)全部的(de)碰撞(zhuàng)时，可被(bèi)观测到的(de)质量(liàng)气体被卡在了中间，暗物质则直接通过了这(zhè)个区域(yù)，并(bìng)在两边(biān)形成了引力透镜。对子弹(dàn)星系(xì)团(tuán)的引力透(tòu)镜研究也被(bèi)认为是暗物质存在的迄今为止最(zuì)好的理论证(zhèng)据。

除此之外，还有来自(zì)宇宙当中最古老的光。从宇(yǔ)宙(zhòu)大(dà)爆炸开始，38万(wàn)年之后，可(kě)见光终于可以(yǐ)畅通无阻地(dì)穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年(nián)之后(hòu)，这些光(guāng)在宇宙空间背景上留下(xià)了各(gè)相同性的微波辐射。其中红色的部(bù)分表示温度较高的区域，蓝(lán)色则(zé)表示相对较冷的区域(yù)，但实(shí)际上(shàng)它们(men)之间的温差只有万分之一。

科学(xué)家们通(tōng)过对前景(jǐng)背景分离后(hòu)的二值图像进(jìn)行连(lián)通域提(tí)取(qǔ)和(hé)标(biāo)记之(zhī)后发现(xiàn)，如(rú)果宇宙当中没有(yǒu)暗物质，图形看起(qǐ)来不应(yīng)该是(shì)这样(yàng)的(de)，而随(suí)着暗物质的增(zēng)加，一些峰值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇(yǔ)宙微波背(bèi)景辐射的(de)测量值，我(wǒ)们(men)需(xū)要的暗物质大约(yuē)是普(pǔ)通物质的5倍。这个数字与(yǔ)解释(shì)星系当中恒星运动所需要的暗物质比例(lì)是(shì)一致的。这就意(yì)味着。

用了(le)一个简单的理论框(kuāng)架(jià)，就很好地解释(shì)了很多不同的观(guān)测结果。而暗(àn)物质(zhì)的本质就是宇宙当中存(cún)在着某种(zhǒng)类型的粒(lì)子，它们(men)不参与任(rèn)何其他的电磁作用，只通(tōng)过引力来相互作用。所以如果能够找到这种粒子的存在(zài)，就相当于找到了(le)暗物质存在的实际证(zhèng)据。这(zhè)种粒子到底是什么？科学(xué)家们已经提出了数十种的假(jiǎ)想目(mù)标(biāo)，而要(yào)寻找这些不(bù)同的目标粒(lì)子所需要的(de)实验方式也不相同。在过去的几十(shí)年当中，人类为了寻找(zhǎo)这(zhè)些看(kàn)不见、摸(mō)不到(dào)，几乎不会与(yǔ)常规物质相互作(zuò)用的(de)“暗物质”，科学家们(men)已经进行了超过50次(cì)的实验，却没有(yǒu)任何实(shí)质性(xìng)的发现，除(chú)了一(yī)个地方，意(yì)大利的格(gé)兰萨(sà)索(suǒ)山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山(shān)脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿井当中，藏(cáng)着地球上最大的地学(xué)实验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼(lóu)高(gāo)的探测器，一直致力于寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里(lǐ)的科学家声称观测到了(le)某种信号(hào)。经(jīng)过(guò)了20多年(nián)的数据收集，人们发现了一(yī)个有趣的事情。探测率会在每年(nián)的(de)6月份达到(dào)峰值，然后在11月降到最低(dī)，而且在(zài)20年当中每年(nián)都是一样。一些(xiē)科(kē)学家认为这可能(néng)是(shì)人类发现暗(àn)物质的(de)第一(yī)个(gè)直接证(zhèng)据。

但是为(wèi)什么暗物质会(huì)产生(shēng)周期(qī)性的年(nián)度信号呢？刚才我(wǒ)们讲了(le)太(tài)阳系正在以220公里/秒的速度围(wéi)绕着银河系进行移动(dòng)，那么如果暗(àn)物质(zhì)存在宇宙当(dāng)中，这意味着我们(men)也在以这样的速度在穿越(yuè)着(zhe)暗(àn)物质流(liú)，这个(gè)过(guò)程中会产生(shēng)相应的振荡，同时地球(qiú)又以30公里(lǐ)/秒的速度围绕太(tài)阳进行旋转(zhuǎn)。所以有半年的时间，地球(qiú)围(wéi)绕(rào)太阳的方向与太阳环绕银河系的方向是一致的，而另(lìng)外半年(nián)则(zé)与之(zhī)相(xiāng)反。

而(ér)在6月份的时候，地(dì)球与太(tài)阳(yáng)的方向正(zhèng)好达到完全一致，这是(shì)理论上(shàng)地球穿越暗物(wù)质流最(zuì)快的时段(duàn)。而在11月份，又恰好达(dá)到了最(zuì)慢值(zhí)。尽管在实际的情况中(zhōng)，太阳系相(xiāng)对银河(hé)系的(de)平面呈(chéng)现了60度的倾斜(xié)，但是这并(bìng)不影(yǐng)响这个理论的有效性(xìng)。

因此科(kē)学家认为这可以(yǐ)用来解释，研究人员(yuán)们所观测到的周期性信号。当然也可能有其他的情(qíng)况(kuàng)，造(zào)成这种年(nián)度周期信号的(de)差异也(yě)可能是温度(dù)、湿度、土(tǔ)壤中的水分、高山上(shàng)的(de)积雪，甚至连意大利游客的数量也符合(hé)这个周期的规(guī)律。

所(suǒ)以，科学家(jiā)们(men)又在南半球建立了一个几乎相同的实验室(shì)，这里的(de)季节与之前的实验(yàn)室(shì)正(zhèng)好相反，而在这里，地球穿(chuān)过暗物质流(liú)的运动特征和第一个实验室是一样(yàng)的。

因(yīn)此，如果在这里(lǐ)可以得到相同的信号，就可以成为暗物质所存在的非常有(yǒu)力的证据了(le)。但是(shì)由(yóu)于这(zhè)个实验(yàn)室(shì)刚(gāng)刚建成(chéng)不久(jiǔ)，所(suǒ)以截至(zhì)目前还无法提供相(xiāng)应的数据支持。另外(wài)，在2025年(nián)，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太(tài)空望远(yuǎn)镜叫(jiào)做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜(jìng)大(dà)小跟哈勃(bó)望远镜相同，但它的宽视(shì)场仪器提供(gōng)的视(shì)野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯(sī)罗(luó)曼太(tài)空望远(yuǎn)镜其中一个(gè)关(guān)键的(de)用途就是探索(suǒ)暗物质背后的奥(ào)秘，对于探测的(de)结果，我们只能拭目(mù)以待(dài)了。费米(mǐ)实验室粒(lì)子天(tiān)体(tǐ)物理(lǐ)中心的科学家丹琥珀和贾森斯(sī)特(tè)芬研究(jiū)发现，如果暗(àn)物质存在，它们(men)极有可能拥有(yǒu)另(lìng)一种神秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中(zhōng)生命的诞生，或者说(shuō)是(shì)生命进化(huà)的一个(gè)重要因素。

如果这(zhè)一理论(lùn)得到进(jìn)一步的证(zhèng)实，那么遍布宇宙当(dāng)中的暗物质会不会意(yì)味着人类并不(bù)孤单(dān)呢？或许在宇(yǔ)宙当中某(mǒu)个角(jiǎo)落(luò)的行星上(shàng)，暗物质(zhì)正在通(tōng)过(guò)这样的效应创造生(shēng)命。当然，这(zhè)些推论的(de)大前提(tí)是要孕妇一天吃几个山竹，孕妇一天吃几个山竹比较好先找到暗物质存在的实际证据。那么小(xiǎo)伙伴们，你(nǐ)们觉得暗(àn)物质到底存(cún)不存在呢？喜欢(huān)请点(diǎn)赞，你(nǐ)的支持是(shì)我更(gèng)新的动力！

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