宇宙(zhòu)是“人为制造”的？为何(hé)会存在科学无法(fǎ)解释的“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟(jìng)是什么？人(rén)类(lèi)为了寻找暗物(wù)质存在的证据(jù)，科学家(jiā)们在过(guò)去的几十年当(dāng)中进(jìn)行了超过50次的长期实(shí)验，但是却没有发现任何的有效(xiào)证据(jù)。除(chú)了一个地方(fāng)，在1687年出版的自(zì)然(rán)哲(zhé)学数(shù)学原(yuán)理(lǐ)一书中(zhōng)，埃萨(sà)克牛顿发(fā)表了万有引力定律，它揭示(shì)了宇(yǔ)宙中天体运动的(de)规律。往(wǎng)后(hòu)的几百年来，当天文学家们发(fā)现某些天体运行轨道出现异常(cháng)，不符合万有引力定律的时候，他们就会知道，周围一定有(yǒu)未(wèi)知的(de)天体通过(guò)引力在摄(shè)动它的轨(guǐ)道。比如(rú)在(zài)1846年，奥(ào)本勒维耶(yé)就通过天(tiān)王星运行轨(guǐ)道的异(yì)常，推算并(bìng)且发现(xiàn)了海王星的存在。另(lìng)外(wài)，哈雷(léi)彗星(xīng)、冥(míng)王星的发现都(dōu)是应用万有引谋女郎都有谁 谋女郎是褒义还是贬义力定律所(suǒ)取得重大天文成(chéng)就(jiù)的(de)例(lì)子。但是这些发现(xiàn)都是在恒星系统(tǒng)的尺度当中，可当我们上(shàng)升到星系或(huò)者是(shì)星团的尺(chǐ)度，事情就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物(wù)理(lǐ)学(xué)家弗里(lǐ)茨兹威基正在研究和测(cè)量(liàng)后发星系(xì)团的质量。这(zhè)是一个(gè)由数(shù)千个(gè)星(xīng)系所组成(chéng)的(de)巨大星系团(tuán)，这(zhè)些(xiē)星(xīng)系被引力束缚(fù)在(zài)一起。测(cè)量星系团的质量一般会使用(yòng)到两种方法，当(dāng)两种方法结果一致，就(jiù)可以确定其质量的(de)范(fàn)围。

第一(yī)种是获得其(qí)"光度学的质(zhì)量"，需(xū)要的数据是测量各个星(xīng)系的光度。

第二种是动力学质(zhì)量的计算，是利(lì)用光谱红移(yí)测量(liàng)星系团中的(de)各个星系相对于星系(xì)团的运动速度。当测(cè)量结果(guǒ)出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量(liàng)”竟然是“光度学质量”的(de)400倍。这意味着，后发(fā)座(zuò)星系团有99%的质(zhì)量(liàng)消失了，或者说这99%的质量并不(bù)以(yǐ)可见光的形式所(suǒ)存在(zài)，我们无(wú)法(fǎ)看(kàn)到(dào)。最诡异的是，在测(cè)量速(sù)度的过程中，兹威基(jī)发现(xiàn)星系团(tuán)中很多星系的速度比理论上要快(kuài)得多，按照牛顿的运动学(xué)定律，仅靠这些可(kě)见星系的(de)质量所(suǒ)产生的引(yǐn)力是无法将它们(men)束缚在星(xīng)系(xì)团内的，它们早就应该被抛出星系团之外(wài)了，除非(fēi)有一种神秘的(de)力量(liàng)在(zài)起作用，这种力量来源于(yú)某(mǒu)种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹维基提出了(le)这样部分不可(kě)见的(de)暗质(zhì)，它不发散(sàn)光、吸光、反射(shè)光，但是它(tā)们却占据着宇宙中绝大部分的质量。只是当时的人们对这样的一种说法(fǎ)不屑一顾。

直(zhí)到40年之后(hòu)，“暗物(wù)质”这个(gè)词(cí)才再一次出现。天文学家维拉鲁宾(bīn)和肯特福特在观(guān)测仙女座星系(xì)中的恒星运(yùn)动。理(lǐ)论(lùn)上来说，距离中(zhōng)心越(yuè)远的恒星在其轨道上的运行速度(dù)就会越慢。但是他们观测的结(jié)果却让人感(gǎn)到不可思议。

随着(zhe)与中心距离的增加(jiā)，恒星(xīng)的旋(xuán)转(zhuǎn)速度几乎保(bǎo)持(chí)不变。可是根据牛顿的万有(yǒu)引力定律，在(zài)星系当中如果没有足够大(dà)的质量来吸引(yǐn)它们，这些外围(wéi)的恒星早(zǎo)就被甩到宇宙当中了(le)。基(jī)于这种现象，科学家们会使用一种(zhǒng)相对标准(zhǔn)的(de)方法来解释暗物质的存在(zài)，这种方法(fǎ)就(jiù)是测量星系当中气体在X轴上距(jù)离(lí)星(xīng)系(xì)中心的距(jù)离，以及在Y轴上气体的旋转速度(dù)。如果出现异(yì)常的结果(guǒ)，就(jiù)认为(wèi)是由暗物质(zhì)的力量进入其中。

于(yú)是科学家们通过射电望(wàng)远镜测量了距离星(xīng)系中心更远距离的氢元素，发现它(tā)们的旋转速度(dù)并不符合(hé)牛顿的力(lì)学(xué)定律。我们(men)的太阳系也不例外(wài)，太阳系(xì)位于银河系(xì)的第三(sān)悬(xuán)臂(bì)之上，距离银河系中心2.6万光年(nián)，根据(jù)万有(yǒu)引力定律进行计算(suàn)，太阳系的运(yùn)行速(sù)度应(yīng)该(gāi)是160千米/秒，但(dàn)实际(jì)上，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕银河(hé)系旋转，这(zhè)个实际(jì)速度远(yuǎn)远大(dà)于(yú)理论速度，那么(me)产生以上(shàng)这种(zhǒng)向心加速度(dù)的原因(yīn)很(hěn)可能就是存(cún)在着(zhe)一种我(wǒ)们看不到的物质，是(shì)这些暗物(wù)质的引力效(xiào)应将星系聚集在了一(yī)起(qǐ)。

也是从这(zhè)时开始，越来越多(duō)的(de)研究人员(yuán)开始相(xiāng)信暗物质(zhì)的(de)存(cún)在(zài)。科学家根据星系外恒星轨道的速度(dù)，估(gū)算在星系(xì)当(dāng)中暗物质的质量占整(zhěng)个星系质量的85%。但是(shì)，暗物(wù)质并不是唯一可以解释这个(gè)现象的原因。在(zài)一项新(xīn)的研(yán)究(jiū)当(dāng)中，科(kē)学家们发现(xiàn)，几乎没有引(yǐn)力效应的遥(yáo)远恒星之间，也(yě)会出现速(sù)度(dù)上的微小差异。另(lìng)外，天文学家(jiā)还发(fā)现了一个(gè)反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离(lí)地球大约2.5亿光(guāng)年，大小和银(yín)河(hé)系不多(duō)，但是星系当中存在的(de)恒(héng)星(xīng)数量却只有银河系的千分之一(yī)。

所以在理论上(shàng)，该星(xīng)系(xì)必须存在暗物质，否则(zé)就会分崩离析。但是科学家(jiā)们使(shǐ)用最先进的望远镜(jìng)对(duì)其进行了40个(gè)小时的详(xiáng)细测量之(zhī)后，发(fā)现(xiàn)星(xīng)系中的恒星运动是可以用正常的(de)物质和力学定律来解释的。那么又有人(rén)提出，也许该星系的暗物(wù)质，已(yǐ)经(jīng)被附近的另一个(gè)大星系(xì)剥离(lí)了。奇怪的是，它(tā)的附近(jìn)没有任何星系存在。造成这些(xiē)现象的除了暗物质的假说之外，另一种可(kě)能就是人(rén)类对引力(lì)的(de)理解还不够全面，引力很可(kě)能在不同尺(chǐ)度空间(jiān)中的工作方式是不同的，这意味着在(zài)行星系尺(chǐ)度(dù)中的天(tiān)体(tǐ)会沿(yán)着(zhe)它们(men)的轨道，按照我们所理解的方式运动。但是上升到星系和星团的(de)尺度，引力之间的相互(hù)作用则是不同的方(fāng)式。对于在星系团之(zhī)间(jiān)的相互(hù)作用，科学(xué)家还(hái)引入了(le)外(wài)部场效(xiào)应的概念，指的是在数百万光年(nián)的规(guī)模上，巨大的质量之间会(huì)产生对彼此特(tè)殊(shū)的效果(guǒ)，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理论成(chéng)立，这意(yì)味(wèi)着(zhe)我们需(xū)要对现在的物理定律进(jìn)行(xíng)修正，这些发(fā)现也让(ràng)很(hěn)多人(rén)认为暗物质假说理论就此终结。但是在宇宙当中还有关于(yú)暗物质存在的其(qí)他的理论(lùn)证据，这些理论证据是(shì)蒙德理论所没法(fǎ)解释的“引力(lì)透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年的子弹星系团，由(yóu)两个碰(pèng)撞的星系团所组成(chéng)，类似(shì)这样(yàng)的(de)星团，它(tā)们大部分的普(pǔ)通质(zhì)量都在星系的(de)气体当中。当星(xīng)团(tuán)以1000万公里/小(xiǎo)时(shí)发生碰撞的时候，星际气体的相(xiāng)互作用就(jiù)会导致温度的(de)急剧升高，速度大(dà)幅降低。所(suǒ)以在理(lǐ)论上，在碰撞之后，子(zi)弹星系团大部分的质量将位于所有(yǒu)这(zhè)些气体所在的(de)中间区域。那么(me)我(wǒ)们通过什么来(lái)验证它的(de)质量区(qū)域到底是不是集中(zhōng)在中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当(dāng)中(zhōng)第一张全彩的高清照片，在照片中我(wǒ)们可以明显地(dì)看到很多(duō)星系似(shì)乎被拉伸产生了巨(jù)大(dà)的形变。其实(shí)这些(xiē)星系(xì)本(běn)身并不是真的被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯(bó)望(wàng)远镜出了什么问题，而是这样极遥远(yuǎn)的天体和(hé)我们地球上的观测者之间。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这个超(chā谋女郎都有谁 谋女郎是褒义还是贬义o)大质量的东西(xī)的引(yǐn)力，会使身后更遥远星系的光都发生了扭曲。这个现象就是引(yǐn)力透镜(jìng)效应。这个巨大的天体可能是(shì)超大质量的黑洞或(huò)者是暗物质。

所以(yǐ)当(dāng)人(rén)们对子弹(dàn)星系团观测的时候，发现(xiàn)它(tā)的大质量区域(yù)并不是在中间，而(ér)是在两侧。所(suǒ)以(yǐ)最好的解释(shì)方法就是当星团发(fā)生全部的碰撞时，可被观测到的质量气体被卡在了中间，暗物(wù)质则直接通过了这个(gè)区域，并在两边形成了引力透(tòu)镜。对子弹星系团的引力(lì)透镜研究也被(bèi)认(rèn)为是暗物质存在的(de)迄(qì)今(jīn)为止最好(hǎo)的理论(lùn)证据。

除(chú)此(cǐ)之外，还有(yǒu)来自宇宙(zhòu)当中最古老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸(zhà)开始，38万年之后，可见(jiàn)光终于可以畅(chàng)通无阻地穿越(yuè)在宇(yǔ)宙当中了。经过了130多亿年(nián)之后，这些光在宇宙空(kōng)间背景(jǐng)上留下了(le)各相同性的微(wēi)波辐射。其中(zhōng)红色的部分表示温度较高的区(qū)域，蓝(lán)色则表示相对较冷的(de)区域，但实际上它们之间的温差只有万分之一。

科学家(jiā)们通过对前景背景分离(lí)后的二值图像(xiàng)进行连通域提取(qǔ)和标(biāo)记之(zhī)后(hòu)发现，如果宇宙当中没有暗物质，图(tú)形看起来不应该是这样的，而随着(zhe)暗物质的增加，一些(xiē)峰值的幅度会减(jiǎn)小，才(cái)变得(dé)看起来“和谐”。为(wèi)了匹配(pèi)宇宙微波(bō)背景辐射(shè)的测量(liàng)值，我们需要的暗物质大约(yuē)是普通物质的5倍(bèi)。这个(gè)数字(zì)与解释星(xīng)系当(dāng)中恒星运动所需(xū)要的(de)暗物质(zhì)比例是(shì)一致的。这就意味着。

用(yòng)了一个简单的理论框架，就很好地解释了很多(duō)不同的(de)观测结(jié)果。而暗物质的本质就是宇宙当中存在(zài)着某种类型的粒(lì)子(zi)，它(tā)们不参与(yǔ)任(rèn)何其他的电磁作用，只(zhǐ)通(tōng)过(guò)引力来相互作(zuò)用(yòng)。所以如果能够(gòu)找到这种粒(lì)子的存在，就相当于找到了暗物质存在的(de)实际证(zhèng)据(jù)。这种粒子到底(dǐ)是什么(me)？科(kē)学(xué)家(jiā)们已经提(tí)出了数十(shí)种的假(jiǎ)想目标(biāo)，而(ér)要寻找这些不同的(de)目(mù)标粒子所需(xū)要的(de)实(shí)验方式也不相同(tóng)。在(zài)过(guò)去的几十年当中(zhōng)，人类为了(le)寻找这(zhè)些看不(bù)见、摸不到，几乎不会与常规(guī)物(wù)质相(xiāng)互(hù)作(zuò)用的“暗物质”，科学家们已(yǐ)经(jīng)进行了(le)超过50次的实验，却(què)没(méi)有任何实质性的发现，除了一(yī)个地方，意大(dà)利的格兰萨索山，隶属于阿尔(ěr)卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处的(de)地下矿井当(dāng)中，藏着地球上最大的地学实(shí)验(yàn)室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼高的(de)探测器，一直致力(lì)于寻(xún)找暗物质(zhì)粒子(zi)的周期性震(zhèn)荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的科学家声称观测到了某种信号。经过了20多(duō)年(nián)的数(shù)据收集，人们发现了一(yī)个有趣(qù)的事情(qíng)。探测率会(huì)在每(měi)年的6月份达(dá)到峰值，然后在11月降(jiàng)到最低，而(ér)且在(zài)20年当中每(měi)年都是一样。一些(xiē)科学(xué)家认为这可能(néng)是人类发(fā)现(xiàn)暗物质的第一个直接证据。

但是(shì)为什么暗物质会产生周期性的年度信(xìn)号(hào)呢？刚才我们(men)讲(jiǎng)了太(tài)阳系正在(zài)以220公里/秒的速度围(wéi)绕着(zhe)银河系进行(xíng)移动，那么如(rú)果暗(àn)物质存在宇宙当(dāng)中，这意味着我们(men)也在(zài)以这样(yàng)的速度在穿越着暗物(wù)质流，这(zhè)个过程中会产生相应的振荡，同时地(dì)球又(yòu)以30公里(lǐ)/秒的速度围绕太(tài)阳进行旋(xuán)转。所(suǒ)以有半年(nián)的时间，地球围绕太阳(yáng)的方向与太阳环绕银河系的(de)方向(xiàng)是一致的(de)，而另外(wài)半年则与(yǔ)之相反(fǎn)。

而在6月(yuè)份的(de)时候(hòu)，地球与(yǔ)太阳的方向正好达到完全(quán)一致，这(zhè)是理论上地球穿越暗物质流最快的时段。而在(zài)11月份(fèn)，又(yòu)恰(qià)好(hǎo)达到(dào)了(le)最慢值。尽管(guǎn)在(zài)实际的情况(kuàng)中，太阳系相对银河系的平面(miàn)呈现了60度的倾斜，但(dàn)是这并不影响这个理论的(de)有效性。

因此科学家认为这可以用来解释，研究人员们(men)所(suǒ)观测到的(de)周期性信(xìn)号(hào)。当然也可能有其他的情况，造(zào)成(chéng)这(zhè)种(zhǒng)年度周期信(xìn)号的差异也可能是温度(dù)、湿度(dù)、土壤中的(de)水分、高山(shān)上的(de)积(jī)雪，甚至连(lián)意大利游客的数量也符合这个周(zhōu)期的规律。

所以，科(kē)学家们又在南半球建立(lì)了一个几(jǐ)乎(hū)相同(tóng)的实验室，这里的季节与之前的实验(yàn)室正好相反，而(ér)在这里，地球穿过暗物质流的运动(dòng)特(tè)征和第一个实验室是一样的。

因此，如果在这里(lǐ)可(kě)以得到(dào)相同的(de)信(xìn)号，就(jiù)可以成为暗(àn)物(wù)质所存在的非常有(yǒu)力的证据了(le)。但是由于这个实验室(shì)刚刚建成(chéng)不久(jiǔ)，所以截至目(mù)前(qián)还无法提(tí)供相应的数据支持(chí)。另外，在(zài)2025年，NASA将会(huì)发(fā)射一(yī)台新的(de)望远镜，这台(tái)太空(kōng)望远镜叫(jiào)做“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的(de)主镜大(dà)小跟哈勃望远镜(jìng)相同，但它(tā)的宽视场仪器(qì)提供的视野(yě)是(shì)哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望(wàng)远镜(jìng)其中一个关键的用途就是探(tàn)索暗物质(zhì)背后的奥秘，对于探测的结(jié)果，我们只能拭目以待了。费(fèi)米实验室(shì)粒子天体物理中(zhōng)心(xīn)的科学家(jiā)丹琥珀和(hé)贾森斯(sī)特(tè)芬研究发现(xiàn)，如(rú)果暗物质存在(zài)，它们极有可能拥(yōng)有另一种神(shén)秘(mì)的效应，这(zhè)种暗(àn)物质效应(yīng)，会支持宇宙当中(zhōng)生(shēng)命(mìng)的诞生，或者说是生命(mìng)进化的(de)一个重要因素(sù)。

如果这一理论得到进(jìn)一步(bù)的证实，那么遍布宇宙(zhòu)当(dāng)中的(de)暗物(wù)质会不会意味着人(rén)类并不孤单(dān)呢？或许在宇(yǔ)宙(zhòu)当中某个(gè)角(jiǎo)落的(de)行星上(shàng)，暗(àn)物质(zhì)正在通过这(zhè)样的效应创造生(shēng)命。当然，这些推论的大前提(tí)是(shì)要(yào)先找到暗物质存在(zài)的实际证据。那么(me)小(xiǎo)伙(huǒ)伴(bàn)们，你们觉得暗物质到底(dǐ)存(cún)不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支(zhī)持是我更新的动力(lì)！

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