宇宙是“人为制(zhì)造”的？为何(hé)会存在科学无(wú)法解释的(de)“暗(àn)物质”？暗物质(zhì)又究竟是什么？人(rén)类为了寻找暗物质存在的证据，科学家们在过去的几十年当中进(jìn)行了超过(guò)50次的(de)长(zhǎng)期实验，但是却没(méi)有发(fā)现(xiàn)任何的有效证据。除了一个地方，在1687年出版(bǎn)的(de)自(zì)然(rán)哲学数学原(yuán)理一书中，埃萨(sà)克牛顿(dùn)发表了万(wàn)有引(yǐn)力定律(lǜ)，它揭示(shì)了宇宙中天体运动(dòng)的规律。往后的(de)几百年来，当天(tiān)文学家们发现某些天(tiān)体运行轨(guǐ)道(dào)出(chū)现异常，不符合(hé)万(wàn)有引力定律(lǜ)的时候，他们就(jiù)会知(zhī)道，周围一定有未知的天(tiān)体通过引(yǐn)力在摄动它的轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶(yé)就通(tōng)过天王星(xīng)运行轨道(dào)的异常(cháng)，推(tuī)算(suàn)并且发现了(le)海王星的(de)存在。另外，哈雷彗星、冥王星的(de)发现都(dōu)是(shì)应用万有引力定律所取得重(zhòng)大天文成就的例(lì)子(zi)。但是这些发现都是在恒(héng)星系统(tǒng)的(de)尺度当中，可(kě)当我们(men)上升到星系或者(zhě)是星团的尺度(dù)，事情就(jiù)开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理学家(jiā)弗(fú)里茨兹威基正在研究和测量后发星系团的质量。这是一个由数千个星系所(suǒ)组(zǔ)成的巨(jù)大星系团，这些(xiē)星系被引力(lì)束缚在一起。测量星系团的质量(liàng)一般会使用到两种方法，当两种方法(fǎ)结果一致(zhì)，就可以确定其质量(liàng)的范(fàn)围。

第一(yī)种(zhǒng)是获得其"光度学的质(zhì)量"，需要(yào)的数据是测量各个星系的光度。

第二(èr)种是(shì)动力学质量的计算，是(shì)利用(yòng)光(guāng)谱红移测量星系团中的各个星系相对(duì)于(yú)星系团的运动速度。当(dāng)测量结果出来之后，兹威基彻底(dǐ)懵了(le)，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意(yì)味着，后(hòu)发座星系团(tuán)有99%的(de)质量(liàng)消(xiāo)失了(le)，或者(zhě)说(shuō)这99%的质(zhì)量并(bìng)不以可见光(guāng)的形式所存在，我们无法看到。最(zuì)诡(guǐ)异(yì)的是，在(zài)测量速度的过程中，兹(zī)威基发现(xiàn)星(xīng)系团中很多星系的速度比(bǐ)理(lǐ)论上要(yào)快得多，按照牛(niú)顿的运动学定律，仅靠这(zhè)些可见星系的质量所产生的(de)引力是(shì)无法将它们束缚在(zài)星(xīng)系团内(nèi)的(de)，它们早就应该(gāi)被抛出星系团之(zhī)外(wài)了，除非有一种神秘的(de)力量(liàng)在起作(zuò)用，这种力量来(lái)源于(yú)某种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹(zī)维(wéi)基提(tí)出了这样部(bù)分不可见的暗质，它不发(fā)散光、吸光、反射(shè)光，但是它们却占据着宇宙中绝大(dà)部分的质量。只是当(dāng)时的人们(men)对这(zhè)样的一种说法不屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这个词(cí)才再一次出现。天文(wén)学家维拉鲁宾和肯(kěn)特(tè)福特(tè)在观测仙(xiān)女座星系中的恒(héng)星运动。理论上(shàng)来说(shuō)，距离中心越远的恒星在其轨道上的(de)运行速(sù)度就(jiù)会越慢。但是他们观测(cè)的结果却(què)让人感到不可思议。

随着与(yǔ)中心距离的增加，恒星的(de)旋转速度几乎保(bǎo)持不变(biàn)。可是根据牛顿的(de)万有引力(lì)定律，在(zài)星系当中如果(guǒ)没有足(zú)够(gòu)大的(de)质量来吸引它们，这些外围(wéi)的恒(héng)星早(zǎo)就被甩到(dào)宇宙(zhòu)当中了。基于(yú)这种现(xiàn)象，科学(xué)家们会(huì)使用一种相(xiāng)对标准的方(fāng)法(fǎ)来解释暗物质的(de)存在，这种方法(fǎ)就是测量星(xīng)系当(dāng)中(zhōng)气(qì)体在X轴(zhóu)上距离星系中(zhōng)心的距离，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋转速度。如果(guǒ)出现异常的结果，就认(rèn)为是由暗物质的力量进入(rù)其中。

于是(shì)科(kē)学家们通过射电(diàn)望远(yuǎn)镜测量(liàng)了(le)距离星系中心更(gèng)远距离的(de)氢(qīng)元素，发(fā)现它们的旋转速度并不符(fú)合牛顿的(de)力学定律(lǜ)。我们(men)的(de)太阳系也不例外(wài)，太(tài)阳系位于银(yín)河系的第(dì)三(sān)悬(xuán)臂之(zhī)上，距离(lí)银河系中心2.6万光年(nián)，根据万(wàn)有(yǒu)引力(lì)定律进行(xíng)计(jì)算，太阳系的运(yùn)行速度应该是160千米/秒，但实(shí)际上，太阳系正在(zài)以220千(qiān)米/秒的(de)速(sù)度(dù)围绕银(yín)河(hé)系旋(xuán)转(zhuǎn)，这个实际速度(dù)远远大于理论速度，那么产生以上这种向心加速度(dù)的原(yuán)因(yīn)很可能(néng)就是存在着一种我(wǒ)们看(kàn)不到的物质，是这些暗物(wù)质的引(yǐn)力效应(yīng)将星(xīng)系聚集在了一(yī)起。

也是从这时开始，越来(lái)越(yuè)多的研究人(rén)员开始相信(xìn)暗物质的存在。科学家根据星系(xì)外(wài)恒星轨(guǐ)道的速度(dù)，估算在(zài)星系当中暗物质的质(zhì)量占(zhàn)整个星(xīng)系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释这个现象的原因。在一项(xiàng)新的研究(jiū)当(dāng)中，科学家(jiā)们发现，几乎没有引力(lì)效应的遥远恒星之间，也会出现速度上的微(wēi)小差异。另外，天(tiān)文(wén)学家还发现了(le)一(yī)个(gè)反(fǎn)常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星(xīng)系距离(lí)地球(qiú)大约2.5亿光年(nián)，大小和(hé)银河(hé)系不多，但是星系当中存在的恒星数量(liàng)却主谓双宾和主谓宾宾补的区别 例子，主谓宾双宾和主谓宾宾补只有(yǒu)银河系(xì)的千分之一。

所以(yǐ)在(zài)理(lǐ)论上，该星系必须存(cún)在暗物质，否则就会分崩离析。但(dàn)是科学家们使用最先进的望远镜对其进行了40个(gè)小(xiǎo)时的(de)详细测量(liàng)之(zhī)后，发现星系中的(de)恒星运动是可(kě)以用正常的物(wù)质和力学定(dìng)律(lǜ)来解释(shì)的(de)。那么又有(yǒu)人提出，也(yě)许该(gāi)星系的(de)暗(àn)物质，已经被附近(jìn)的另一个大星系剥离了。奇怪的(de)是(shì)，它的(de)附(fù)近(jìn)没(méi)有任何星系存在。造(zào)成这些现象的除了暗物质的假(jiǎ)说之外，另(lìng)一种可能就(jiù)是人类对(duì)引力的(de)理解还不够(gòu)全面，引力很可能在(zài)不同尺度空间(jiān)中(zhōng)的工作方式是不(bù)同的，这意味着在行星系尺度中的(de)天体(tǐ)会沿(yán)着它们的轨道，按(àn)照(zhào)我们所理解(jiě)的方(fāng)式运动(dòng)。但是上升(shēng)到(dào)星(xīng)系和星团的(de)尺度，引力之间的相互作用则(zé)是不同(tóng)的方(fāng)式。对(duì)于在星(xīng)系团之间的(de)相互作(zuò)用，科学家还引入(rù)了外部场效应的概念，指(zhǐ)的是(shì)在(zài)数百万(wàn)光年的规模上(shàng)，巨大的质量(liàng)之间会产生对彼此特(tè)殊(shū)的效(xiào)果，这(zhè)个理论叫做(zuò)MOND蒙德理论(lùn)。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要对现在的物理定律进行修(xiū)正，这些发现也让(ràng)很多人认为(wèi)暗物质假(jiǎ)说理论就此(cǐ)终结(jié)。但(dàn)是在宇宙当中还有关于暗物质存在(zài)的其他(tā)的理论证(zhèng)据，这些理(lǐ)论证据(jù)是蒙德理(lǐ)论所没(méi)法(fǎ)解(jiě)释的“引力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光(guāng)年(nián)的子弹(dàn)星系团，由(yóu)两个碰撞的(de)星系(xì)团所组成，类似这样的(de)星(xīng)团(tuán)，它(tā)们(men)大部分(fēn)的(de)普通质量都(dōu)在星系(xì)的气体当中。当星团(tuán)以1000万公里/小时发生(shēng)碰撞的时候，星际(jì)气体的(de)相(xiāng)互作用就(jiù)会(huì)导致温度的急剧升高，速度大幅降低。所(suǒ)以(yǐ)在理(lǐ)论上，在碰撞之后，子(zi)弹星(xīng)系团大部分(fēn)的质(zhì)量将位(wèi)于所有这些气体所在(zài)的(de)中(zhōng)间区(qū)域。那么我们(men)通过什么来验证它的质量区(qū)域到(dào)底是不是集中在中(zhōng)间(jiān)呢？前(qián)不(bù)久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第一张全彩的高清照片，在照片(piàn)中(zhōng)我们可以明显地看到很多星系似乎(hū)被拉伸产生了巨大的形变(biàn)。其实这些(xiē)星(xīng)系(xì)本(běn)身并不是真的被扭曲了(le)，也(yě)不是韦伯望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)出了(le)什么问题，而是这样极遥(yáo)远的天体(tǐ)和我们地球上的观(guān)测者之间。被一个质量超级(jí)巨大(dà)的天体遮挡，这(zhè)个超大质量的东西的引力(lì)，会使身后更遥远星(xīng)系(xì)的光都发生(shēng)了扭曲。这个现(xiàn)象(xiàng)就是引力透镜效应。这个(gè)巨大(dà)的天体可能是超大质量的黑(hēi)洞或者是暗物质。

所以当人们对子弹星系团观测的时候，发现它的大质量区域并不是在中间(jiān)，而是在两侧。所以最好的(de)解释方法就是当星团发生(shēng)全(quán)部的碰(pèng)撞时，可被观测到的质量(liàng)气体被卡在了中间，暗物(wù)质则(zé)直接(jiē)通(tōng)过了这个区域，并(bìng)在两边形成了引(yǐn)力透镜。对子弹星系团的引力透镜(jìng)研究也被认为是暗物(wù)质存在的迄今为止最好的(de)理论证(zhèng)据。

除此之外(wài)，还(hái)有来自宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中最古老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万年之后，可见(jiàn)光终于可(kě)以(yǐ)畅通无阻地穿越在宇宙当(dāng)中了(le)。经过了(le)130多亿(yì)年(nián)之后，这些光在(zài)宇宙空间(jiān)背景上留下了(le)各相同性的微波辐射。其(qí)中红色(sè)的(de)部分表示温度(dù)较高的区域，蓝色则表(biǎo)示相(xiāng)对较冷的区域(yù)，但(dàn)实际上它们之间的(de)温差只有万分之一(yī)。

科学家们通过对(duì)前景背(bèi)景分(fēn)离后的二值图像进行连通域提取和标记之后发(fā)现，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起来不应该是这样的，而随着(zhe)暗物质的增加，一(yī)些峰(fēng)值的幅度会减(jiǎn)小，才变得看(kàn)起来“和(hé)谐”。为了匹配宇宙微波背(bèi)景辐射的测量值，我们需要的暗物质大约(yuē)是普通物质的5倍。这(zhè)个(gè)数字与解(jiě)释星系当中恒星运动(dòng)所需(xū)要的暗物质比例是一(yī)致(zhì)的。这就意(yì)味着。

用了一个简单(dān)的理(lǐ)论框(kuāng)架，就很(hěn)好地解释了很多不同(tóng)的观测(cè)结果(guǒ)。而暗(àn)物质的本(běn)质(zhì)就是宇宙当中存在着(zhe)某种类型(xíng)的粒子，它们不参与任(rèn)何其他的(de)电磁作用，只通(tōng)过引力来相互作用(yòng)。所以如果(guǒ)能(néng)够(gòu)找到(dào)这种粒(lì)子的(de)存在(zài)，就相(xiāng)当于找到了暗物质存在(zài)的(de)实际证据。这种(zhǒng)粒子(zi)到底(dǐ)是什(shén)么？科学家(jiā)们已经提出了数十种(zhǒng)的(de)假想目标，而要(yào)寻找这些不同的(de)目标粒子所(suǒ)需要的实验方式也不相同。在过去(qù)的几(jǐ)十年当中(zhōng)，人类为了寻找这些看不见、摸(mō)不到，几(jǐ)乎(hū)不会(huì)与(yǔ)常规物质相(xiāng)互(hù)作用(yòng)的(de)“暗物质”，科学(xué)家们已经进行了(le)超过50次(cì)的实(shí)验，却(què)没有(yǒu)任何实质性的发现，除了一个地方，意大利的格兰萨索山(shān)，隶属于(yú)阿尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处的地(dì)下矿井当中(zhōng)，藏(cáng)着地球上最大的地学实验(yàn)室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层(céng)楼高的探(tàn)测器，一(yī)直致(zhì)力于寻找暗物质粒子的(de)周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学(xué)家声称观测到了某种信号。经过了20多(duō)年的数据收集(jí)，人(rén)们发现(xiàn)了(le)一个有趣的事情。探(tàn)测(cè)率会在每年的6月份达(dá)到峰(fēng)值，然后在(zài)11月(yuè)降到最(zuì)低，而且在20年当中每年都是一样。一些科学家认为这可能是人(rén)类发现暗物(wù)质的(de)第一(yī)个直接证(zhèng)据。

但(dàn)是为什么暗物质会产生周期性的年度信号呢？刚才我(wǒ)们(men)讲了太阳系(xì)正在以220公里/秒(miǎo)的(de)速度(dù)围(wéi)绕着银河系进(jìn)行(xíng)移(yí)动，那么如果暗物质存在宇(yǔ)宙当中，这意味着(zhe)我们也(yě)在以这(zhè)样的速度在穿越(yuè)着暗物质流，这个(gè)过程中会产生相应的振荡(dàng)，同时地球又以30公里(lǐ)/秒的速(sù)度围绕太阳(yáng)进行旋转。所(suǒ)以(yǐ)有(yǒu)半年的时间，地球围绕太阳的方向与(yǔ)太阳环绕银河系的(de)方(fāng)向是一致(zhì)的，而另外半(bàn)年(nián)则与之相反。

而在(zài)6月份的时(shí)候(hòu)，地球与太(tài)阳的方向正好达(dá)到(dào)完全一致，这是理论上地球穿越暗物质流最快的时段。而在11月份(fèn)，又恰好达到(dào)了最慢值。尽管在实际(jì)的情况中，太(tài)阳系(xì)相对银河系的平面呈现了60度的倾斜，但(dàn)是这并(bìng)不影(yǐng)响(xiǎng)这个理(lǐ)论的(de)有(yǒu)效(xiào)性(xìng)。

因此科学家认为这可以用来(lái)解释，研(yán)究(jiū)人(rén)员们(men)所观测到的周期性信号。当然也可能有其他的(de)情况(kuàng)，造成这(zhè)种年度周(zhōu)期信号(hào)的差异也可能是温(wēn)度(dù)、湿度、土壤中(zhōng)的(de)水(shuǐ)分、高(gāo)山上的(de)积雪，甚至连(lián)意大利游客的数(shù)量也符合这个周期(qī)的(de)规律。

所(suǒ)以，科学家们又在南半球(qiú)建立了一个几乎相同的(de)实验室(shì)，这里(lǐ)的季节(jié)与之前(qián)的实(shí)验室正好相反，而(ér)在(zài)这(zhè)里，地球穿过(guò)暗物(wù)质流的(de)运动特征(zhēng)和第一个(gè)实验室是(shì)一样的。

因此(cǐ)，如(rú)果在这里(lǐ)可以(yǐ)得到相(xiāng)同的(de)信(xìn)号(hào)，就可(kě)以成(chéng)为暗(àn)物质所存在的非常有(yǒu)力的(de)证据了。但是由于(yú)这(zhè)个实验(yàn)室刚刚(gāng)建成不(bù)久(jiǔ)，所以截至目前还无法提供相(xiāng)应的数据主谓双宾和主谓宾宾补的区别 例子，主谓宾双宾和主谓宾宾补(jù)支持。另(lìng)外(wài)，在2025年，NASA将会(huì)发射一台新的望(wàng)远镜(jìng)，这(zhè)台(tái)太空(kōng)望(wàng)远镜叫做(zuò)“南希格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大(dà)小跟(gēn)哈勃望远镜相同，但它的宽视(shì)场仪器提供的(de)视野是哈勃红(hóng)外仪器的(de)100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼(màn)太(tài)空(kōng)望远镜其中一个(gè)关键的用途就是探索暗物质背后的奥(ào)秘，对于探(tàn)测的结(jié)果，我们只能拭(shì)目以待(dài)了。费米(mǐ)实验室粒(lì)子(zi)天体物理(lǐ)中心的(de)科学家丹琥珀和贾森斯特(tè)芬研究发(fā)现，如果暗物质存在，它们极有(yǒu)可(kě)能拥有另一种(zhǒng)神秘的效应，这种暗物质效(xiào)应，会支持(chí)宇宙当中生命(mìng)的诞生，或(huò)者说是生命进化的一个重(zhòng)要因素。

如果这一理论得到进一步的证实(shí)，那(nà)么遍布宇宙当中(zhōng)的暗(àn)物(wù)质会不会意味着人类并(bìng)不孤单呢？或许在宇宙当(dāng)中(zhōng)某个角落的行星上，暗物(wù)质正(zhèng)在通过这样的效应创造生命。当然，这些推(tuī)论的大前提是要先找到(dào)暗物质存在的实际(jì)证据。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗(àn)物质(zhì)到(dào)底存不存(cún)在呢？喜(xǐ)欢请(qǐng)点(diǎn)赞(zàn)，你的支持是我(wǒ)更新的动力！

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