宇宙是(shì)“人为制造(zào)”的？为何(hé)会(huì)存在科学无法解释的“暗物质”？暗物质(zhì)又究(jiū)竟(jìng)是什么？人类(lèi)为了寻(xún)找(zhǎo)暗物(wù)质(zhì)存在的证据，科学家们在过去的(de)几(jǐ)十年当中进行(xíng)了超(chāo)过50次的长期实验，但是(shì)却(què)没有发现任何的有效证(zhèng)据(jù)。除了一个地方，在1687年(nián)出版的自然哲学(xué)数(shù)学原理一书(shū)中，埃萨克牛顿发表(biǎo)了万有引(yǐn)力定律，它(tā)揭示了宇宙中天体运动的(de)规(guī)律。往后的几百年来，当(dāng)天(tiān)文学家们发现某(mǒu)些天(tiān)体运行(xíng)轨道出现异(yì)常(cháng)，不符合万有引力定律的时候，他们就会知道(dào)，周围一定有未知的天体通过引力(lì)在摄动(dòng)它的(de)轨道。比如在1846年(nián)，奥(ào)本勒维耶就通过天王(wáng)星运行轨道的(de)异(yì)常，推算并(bìng)且发(fā)现了海王星的存在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的(de)发(fā)现都是应用(yòng)万有引力定律所取得(dé)重大天文成就的例子。但是这些(xiē)发现都是在恒星系(xì)统的(de)尺度当中，可当我们上升到星系或者是(shì)星团(tuán)的(de)尺度，事情就开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗(fú)里茨兹威基正在研(yán)究和测量(liàng)后发(fā)星系(xì)团(tuán)的(de)质量。这是(shì)一个由数千个星系所组成的(de)巨大(dà)星系团(tuán)，这些星系被(bèi)引力束缚在一起(qǐ)。测量(liàng)星系(xì)团的质量一般(bān)会使(shǐ)用到两种方法(fǎ)，当(dāng)两种方法结果一致(zhì)，就(jiù)可(kě)以确定其质量的范围。

第(dì)一种是(shì)获得(dé)其"光度学(xué)的质量(liàng)"，需要的数据是测(cè)量各(gè)个星系的(de)光(guāng)度。

第二种是动力学质(zhì)量的计算，是利用光谱(pǔ)红(hóng)移测量星系团中(zhōng)的(de)各(gè)个星系(xì)相对于星系团(tuán)的运动速度。当测量结果(guǒ)出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量(liàng)”竟然是“光度学质(zhì)量(liàng)”的400倍(bèi)。这意味着，后发(fā)座星系团有99%的质量消失(shī)了(le)，或者说这(zhè)99%的质量并(bìng)不以可见光的形式所存在(zài)，我(wǒ)们(men)无(wú)法看到。最(zuì)诡异的是，在测量速度的过程(chéng)中，兹威基发现星系团中(zhōng)很(hěn)多星系(xì)的(de)速(sù)度比理论上要快得多，按照(zhào)牛顿的运动学定律，仅靠这些(xiē)可见星系的质量(liàng)所产(chǎn)生的(de)引力是(shì)无法将(jiāng)它们束缚(fù)在星系团(tuán)内的，它(tā)们早就应该(gāi)被抛(pāo)出星系(xì)团(tuán)之外了，除(chú)非有一种神秘的力量在起作用，这种力量来源于某(mǒu)种隐形的物质。

据此，兹维基提出(chū)了这(zhè)样部分不可见的(de)暗质，它不发(fā)散光、吸光、反射光，但(dàn)是它们(men)却占据(jù)着宇宙(zhòu)中绝(jué)大部分的质量。只是当时的人们对这样(yàng)的一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这(zhè)个词才再一次(cì)出(chū)现。天文学家(jiā)维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特(tè)在观测仙女座星系中的恒(héng)星运动。理论上来说，距离中(zhōng)心越远的(de)恒星(xīng)在其轨道上的运行速度就会越慢(màn)。但是他(tā)们观测的结果却(què)让人感到不可思议。

随着与(yǔ)中心(xīn)距离的增加，恒(héng)星的旋(xuán)转速度几(jǐ)乎(hū)保持不变。可(kě)是根据牛顿的万有引力定(dìng)律，在星系当中如(rú)果没有(yǒu)足够大的质(zhì)量来吸引(yǐn)它们，这些外围的恒星(xīng)早就被甩(shuǎi)到宇(yǔ)宙当中了。基于(yú)这(zhè)种现(xiàn)象云肖是哪几个生肖 云属于什么生肖，科学(xué)家们会使用一种相(xiāng)对标准的方法来解(jiě)释暗(àn)物质的(de)存在，这种方(fāng)法就是测量(liàng)星系当中(zhōng)气体在X轴(zhóu)上距(jù)离星系(xì)中(zhōng)心的(de)距离，以及在Y轴上气体的(de)旋(xuán)转(zhuǎn)速度。如果(guǒ)出现异常的结果，就认为是(shì)由(yóu)暗物质的力量进入(rù)其中。

于是科学家们通过(guò)射电望远镜(jìng)测量了(le)距离(lí)星(xīng)系中心更远距离的氢元(yuán)素，发现(xiàn)它们(men)的旋转速度并(bìng)不符合牛(niú)顿(dùn)的力(lì)学定律。我们的太阳系(xì)也不例(lì)外，太(tài)阳系位于银河系的第三(sān)悬(xuán)臂之上，距离银河系(xì)中心(xīn)2.6万光年，根据万(wàn)有(yǒu)引力定(dìng)律进行计算(suàn)，太(tài)阳系(xì)的运行(xíng)速度应(yīng)该(gāi)是(shì)160千米/秒，但实际(jì)上，太(tài)阳系正在以(yǐ)220千(qiān)米(mǐ)/秒的速度围绕(rào)银(yín)河系旋转，这个(gè)实际速(sù)度(dù)远远大于理论速(sù)度，那么产(chǎn)生以上这种向心(xīn)加速度的(de)原因(yīn)很可能就是(shì)存(cún)在着一种我们看(kàn)不到(dào)的物质，是这些(xiē)暗物质的引力效应将星系聚集在了一起。

也是(shì)从这时开始，越来越多(duō)的研究人(rén)员(yuán)开始相信暗物(wù)质的存在。科学(xué)家根(gēn)据星系(xì)外恒星(xīng)轨道的速度，估算在星系(xì)当中暗物质的质(zhì)量占整个星系质量的(de)85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯一可(kě)以(yǐ)解(jiě)释这个(gè)现象的(de)原因。在(zài)一项新(xīn)的研究当中，科(kē)学家们发现，几乎没有引力效应(yīng)的(de)遥(yáo)远恒星(xīng)之(zhī)间，也会出(chū)现(xiàn)速度上的微小差(chà)异。另外，天文(wén)学家(jiā)还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系(xì)距离地球大约(yuē)2.5亿光(guāng)年，大小和银河系不多，但是(shì)星系当中存在(zài)的(de)恒星(xīng)数(shù)量(liàng)却只有银河系(xì)的千分之一。

所以在(zài)理(lǐ)论上，该(gāi)星(xīng)系必(bì)须存在暗物质，否则就会分崩离(lí)析。但(dàn)是科学家们使用最先进的望远镜(jìng)对其(qí)进(jìn)行(xíng)了40个(gè)小时的(de)详细(xì)测量之后，发现星系中(zhōng)的恒星运动(dòng)是可以用正(zhèng)常的物质和力学定(dìng)律来解释的(de)。那么又有人提出，也许该星(xīng)系的暗(àn)物质，已经被附近的另(lìng)一个大星系剥(bō)离了。奇怪的(de)是，它(tā)的(de)附近没有任何星系(xì)存在。造成(chéng)这些现象(xiàng)的除(chú)了暗物质的假(jiǎ)说之外，另(lìng)一种可能就是人类对引力(lì)的理解还不够全面，引(yǐn)力(lì)很可(kě)能在不同尺度空(kōng)间中的工作(zuò)方式(shì)是(shì)不(bù)同的，这意味(wèi)着(zhe)在行星系尺度中的天体会沿(yán)着它们(men)的轨(guǐ)道，按(àn)照我们所(suǒ)理解的方式运动。但是上升到星系(xì)和星团(tuán)的(de)尺度，引力之间的相互作用则是不同的方式。对于在星系团之间的(de)相(xiāng)互作(zuò)用，科(kē)学家还引入了外(wài)部场效应的概念(niàn)，指的是在数百(bǎi)万光年(nián)的规模上，巨(jù)大(dà)的质量之间(jiān)会产生对彼此特殊的效(xiào)果，这个理论叫做MOND蒙(méng)德理论(lùn)。如果MOND蒙德(dé)理(lǐ)论成(chéng)立(lì)，这(zhè)意味着我们需要对现在(zài)的物理定律(lǜ)进行修正，这些发(fā)现也(yě)让很多人认为暗物质假说理论就此终结。但是(shì)在(zài)宇宙(zhòu)当中(zhōng)还有关于(yú)暗物质存在的其他的理(lǐ)论(lùn)证(zhèng)据(jù)，这些理(lǐ)论证据是蒙德(dé)理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年的子弹星(xīng)系(xì)团，由两个碰撞(zhuàng)的星系团(tuán)所组成，类似这样的星团，它(tā)们大部分的普通质量都在星(xīng)系(xì)的气体(tǐ)当中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的(de)时候，星际(jì)气体(tǐ)的相互作用(yòng)就会导致温度(dù)的急剧升高(gāo)，速度(dù)大幅降低。所以(yǐ)在理论上，在碰(pèng)撞之(zhī)后，子(zi)弹星系团大(dà)部分的质量将(jiāng)位于所有(yǒu)这些气体(tǐ)所在(zài)的中间区域。那(nà)么我们通过什(shén)么来验(yàn)证(zhèng)它的质量(liàng)区域到底是(shì)不是集中在(zài)中间呢(ne)？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太空望远镜传(chuán)回了宇(yǔ)宙(zhòu)当中第(dì)一张全彩的高清照片，在照片中(zhōng)我们可以明显(xiǎn)地看到很多星系(xì)似乎被拉伸产(chǎn)生了(le)巨大的形变。其实这些星系本(běn)身并不是真的被扭曲了，也不是(shì)韦伯望(wàng)远(yuǎn)镜出了什么问(wèn)题，而是这样极遥远(yuǎn)的天体和我们地球(qiú)上的观测(cè)者之间。被一个质量超级巨(jù)大的天体遮挡(dǎng)，这个(gè)超大质量的东西的引力，会使(shǐ)身后更遥远星系的光都发生了(le)扭曲。这(zhè)个现象就是引力透(tòu)镜效应。这个巨大的(de)天体可(kě)能是超(chāo)大质量的(de)黑洞或者(zhě)是(shì)暗(àn)物质(zhì)。

所以当(dāng)人(rén)们对(duì)子弹星系团观测的时候，发现它(tā)的大质量区域并不是在中间，而是(shì)在两(liǎng)侧。所(suǒ)以最(zuì)好的(de)解释方(fāng)法就是当星团发生全(quán)部(bù)的碰(pèng)撞(zhuàng)时，可被观测到的质量气体被(bèi)卡在了中间，暗物质则直(zhí)接通过(guò)了这个区域(yù)，并在两边形(xíng)成了引力透镜。对子弹星系团的引力透镜研(yán)究也被(bèi)认为是(shì)暗物质存(cún)在的迄今为止(zhǐ)最好(hǎo)的理论(lùn)证据。

除此(cǐ)之外，还有来自宇宙(zhòu)当(dāng)中最古老的(de)光(guāng)。从宇(yǔ)宙大爆(bào)炸(zhà)开始(shǐ)，38万年之(zhī)后，可见光终于可以(yǐ)畅(chàng)通无阻地穿越在宇宙当(dāng)中了(le)。经过了130多亿年之后，这(zhè)些光在宇宙空间背景(jǐng)上留下了各相同性的微波辐射。其中红色的(de)部分表示(shì)温(wēn)度(dù)较高(gāo)的区(qū)域(yù)，蓝色则表(biǎo)示相对较冷的区域，但实际(jì)上它(tā)们之间的温差只有万(wàn)分(fēn)之一。

科学家(jiā)们通过对前(qián)景背景分离后的二值(zhí)图像进行(xíng)连通(tōng)域提取和标记之后(hòu)发现，如果宇宙当中没有暗物质，图(tú)形(xíng)看起(qǐ)来不应该是(shì)这样的(de)，而随着暗物质的增加(jiā)，一(yī)些峰值的幅度(dù)会减小(xiǎo)，才变得(dé)看起来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测量值，我们需要的暗物质(zhì)大约是普通物质(zhì)的5倍。这个数字(zì)与(yǔ)解释星系当中恒星(xīng)运动所需要(yào)的暗(àn)物质比(bǐ)例是(shì)一致(zhì)的。这(zhè)就意味着(zhe)。

用了一(yī)个简单的(de)理论框架，就很好地解释(shì)了很(hěn)多不同的(de)观测(cè)结果。而暗物(wù)质(zhì)的(de)本质就是宇宙当中存在着某种(zhǒng)类型的粒子，它们不参与任何(hé)其(qí)他(tā)的电磁作用，只通(tōng)过引力来相(xiāng)互作(zuò)用。所以如果能(néng)够找到(dào)这(zhè)种粒(lì)子的存(cún)在，就相当于(yú)找到了暗(àn)物质存在的实际证据。这种粒子到底是什(shén)么？科(kē)学家们已经提(tí)出了数十种的(de)假想目标(biāo)，而要寻找这些(xiē)不同的目标粒(lì)子所(suǒ)需(xū)要的实验方式也(yě)不相同。在过去的几十年当中，人(rén)类为了寻找这(zhè)些看不见(jiàn)、摸不到，几(jǐ)乎不(bù)会与常规物质相互(hù)作用的“暗物质”，科学家们(men)已经进(jìn)行了超过50次(cì)的实验，却没有任何实质性的(de)发现，除了(le)一个地方，意大利的格兰(lán)萨索山，隶属于阿(ā)尔卑斯山(shān)脉。

在(zài)山下1400米处的地下矿井当中，藏着(zhe)地球上最大的(de)地学(xué)实验室，这个实验(yàn)室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层(céng)楼高的探测器，一直致(zhì)力(lì)于(yú)寻找暗物(wù)质粒子的周期性震(zhèn)荡。

自1997年(nián)以来(lái)，这(zhè)里的科学(xué)家声称(chēng)观测(cè)到(dào)了某种信号。经过了20多年的数(shù)据收集(jí)，人(rén)们(men)发现了一个有趣(qù)的事情(qíng)。探测率会(huì)在每年的6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当中每年都是一样。一些(xiē)科(kē)学(xué)家(jiā)认(rèn)为这可(kě)能是人类发现暗(àn)物质的第一个直接证据。

但是(shì)为什么(me)暗物(wù)质会产生周期(qī)性的(de)年度信号(hào)呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公里/秒的速度围绕着银河系进行移动，那么如果暗物质存在宇(yǔ)宙当(dāng)中，这意(yì)味着我(wǒ)们(men)也在(zài)以这样(yàng)的速度在穿越(yuè)着(zhe)暗物质流，这个过程中会产(chǎn)生相应的振荡，同时(shí)地球(qiú)又(yòu)以(yǐ)30公里/秒的速度围绕(rào)太阳进行旋转。所以有半(bàn)年的时间(jiān)，地(dì)球围绕太阳(yáng)的方向与太阳(yáng)环绕银(yín)河(hé)系(xì)的方向是一致的，而另外半年(nián)则(zé)与之(zhī)相反。

而在(zài)6月份的时候，地球与太(tài)阳的方向正好达到完全一致，这是理论(lùn)上(shàng)地球穿越暗物质流(liú)最快的时段。而在11月份(fèn)，又恰好达到了最慢值。尽管在实际的情(qíng)况中(zhōng)，太阳系相对银河(hé)系的平面呈(chéng)现了(le)60度的倾斜，但是这并不(bù)影响(xiǎng)这(zhè)个理论的有效性。

因此科学(xué)家认为这(zhè)可以用来解释，研究人(rén)员们所观测到(dào)的周期性(xìng)信号(hào)。当然也(yě)可能有(yǒu)其他的(de)情况，造成这种年(nián)度周期信号的差(chà)异也可能是温(wēn)度、湿(shī)度、土壤中的水分(fēn)、高(gāo)山上的积雪，甚至连意(yì)大利游客的数量也(yě)符合这个(gè)周(zhōu)期的规律。

所以，科学家们(men)又在(zài)南半(bàn)球建立(lì)了(le)一个几乎相(xiāng)同的实验室，这里的季节与之前的实验室正好相(xiāng)反，而(ér)在这里，地球(qiú)穿过暗物质流的运动特(tè)征和第(dì)一个(gè)实验室是一样的。

因此，如(rú)果(guǒ)在(zài)这里(lǐ)可以得(dé)到相同的信号(hào)，就可以成为暗物质所存在的非(fēi)常有力的证(zhèng)据了。但是由于这个(gè)实(shí)验(yàn)室(shì)刚刚建成不久，所(suǒ)以截至目前还无(wú)法提(tí)供相(xiāng)应的数(shù)据支持(chí)。另外，在2025年(nián)，NASA将会(huì)发(fā)射一(yī)台新的(de)望远镜，这台太空(kōng)望远(yuǎn)镜叫做“南(nán)希格雷斯罗曼(màn)”，它的(de)主(zhǔ)镜大小跟哈勃望远镜(jìng)相(xiāng)同，但(dàn)它的(de)宽视场仪器提供的视野云肖是哪几个生肖 云属于什么生肖是哈(hā)勃(bó)红外仪(yí)器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望(wàng)远镜(jìng)其中一个关键的(de)用途就是(shì)探索暗物(wù)质背后的奥(ào)秘(mì)，对于(yú)探测的结(jié)果，我们(men)只(zhǐ)能拭(shì)目以待了。费米实验室粒子天体物理(lǐ)中心的科(kē)学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究发现，如果(guǒ)暗物(wù)质存(cún)在，它们极(jí)有可(kě)能拥有(yǒu)另一(yī)种神秘的效应，这种暗物质效(xiào)应，会支持宇宙当中(zhōng)生(shēng)命的诞生(shēng)，或者说是生命进化的一个重要因素。

如果这(zhè)一理论(lùn)得到(dào)进一(yī)步的证实(shí)，那么遍布宇宙当中的暗物质会(huì)不会意(yì)味着人类并(bìng)不孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的行星上，暗物质正在通过这样的效(xiào)应创造生命。当然(rán)，这些推论的大(dà)前提是要先找到暗物质存在(zài)的实(shí)际证据(jù)。那么(me)小伙(huǒ)伴们，你(nǐ)们觉得暗(àn)物质到(dào)底存不存在呢？喜欢请点赞(zàn)，你的支(zhī)持是我更新的动(dòng)力！

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