宇宙是(shì)“人为(wèi)制造”的？为(wèi)何(hé)会存(cún)在科学无法解释的(de)“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类(lèi)为了寻找暗(àn)物质存在(zài)的(de)证据(jù)，科学家们(men)在过去的几(jǐ)十(shí)年(nián)当中进行了超(chāo)过50次的长期(qī)实验(yàn)，但是却没有发现任何的有效证据。除了一个地方，在(zài)1687年出版(bǎn)的(de)自然(rán)哲学数(shù)学原理(lǐ)一书中，埃萨克蒋经国的母亲是谁 蒋纬国的亲生父亲母亲是谁(kè)牛顿发表(biǎo)了万有引力定律，它揭示了宇(yǔ)宙中天体(tǐ)运动(dòng)的规律。往后的(de)几(jǐ)百年来，当天(tiān)文学家们(men)发现某些天(tiān)体运行轨道出(chū)现(xiàn)异(yì)常(cháng)，不符合(hé)万有引力(lì)定律的时候，他们就会知(zhī)道，周围一定(dìng)有未知的(de)天体(tǐ)通过引(yǐn)力在(zài)摄动(dòng)它的轨道。比(bǐ)如在(zài)1846年，奥本勒维耶就通过天(tiān)王星运(yùn)行轨道的异常，推(tuī)算(suàn)并且发(fā)现了海王星的存在。另(lìng)外，哈雷(léi)彗星、冥王星(xīng)的发(fā)现都是应用(yòng)万(wàn)有引力(lì)定律(lǜ)所取得重(zhòng)大(dà)天(tiān)文成就的(de)例子。但是这些发现都是在恒星系统的尺度当中，可当我们上(shàng)升(shēng)到星系或者是星团的(de)尺(chǐ)度(dù)，事(shì)情(qíng)就开始变得(dé)诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士(shì)的物(wù)理学家弗里茨兹威基正在研(yán)究和测量(liàng)后发星系团的质量。这是(shì)一个(gè)由数千个星系所(suǒ)组成的巨大星(xīng)系团，这(zhè)些星(xīng)系被引力(lì)束缚(fù)在一起(qǐ)。测量星系团(tuán)的质量(liàng)一般会使用到两种方(fāng)法，当两种(zhǒng)方(fāng)法结果一致，就可以确定其(qí)质(zhì)量的范(fàn)围。

第一(yī)种是(shì)获得其"光度学的质量(liàng)"，需(xū)要的(de)数据是测量(liàng)各个星系的(de)光度。

第二种是动力学质量的计(jì)算，是利用光谱红移(yí)测量星(xīng)系(xì)团(tuán)中(zhōng)的(de)各个星系相对于星系团的运动速度。当测量结果(guǒ)出来之(zhī)后，兹威(wēi)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，后发座(zuò)星(xīng)系团(tuán)有99%的质量消失了，或(huò)者说(shuō)这99%的(de)质量(liàng)并不以(yǐ)可(kě)见光的形式所存(cún)在，我们无法(fǎ)看到。最(zuì)诡异的是，在测量(liàng)速(sù)度的过(guò)程中(zhōng)，兹(zī)威(wēi)基发现(xiàn)星系(xì)团中(zhōng)很多(duō)星系的速度(dù)比理论上(shàng)要快得多，按(àn)照牛顿(dùn)的(de)运(yùn)动学定律，仅靠这些可见星系的质量所产(chǎn)生的引(yǐn)力是无法将(jiāng)它们束(shù)缚在星(xīng)系团内的(de)，它们早就应该被抛出星系团之外了，除非有一种神秘的力量(liàng)在起作用，这种力量来源于某种(zhǒng)隐形的物质。

据(jù)此(cǐ)，兹维基提出了这(zhè)样部分不可(kě)见的暗质，它不发散光、吸光、反射(shè)光，但是它们却(què)占据着宇宙中绝大部分(fēn)的质(zhì)量。只是当时的人们对这样的一(yī)种说法不屑一顾。

直(zhí)到40年之(zhī)后，“暗物质(zhì)”这个词(cí)才(cái)再一次(cì)出现。天(tiān)文(wén)学(xué)家维拉鲁(lǔ)宾和肯特福(fú)特在(zài)观测仙(xiān)女(nǚ)座星系(xì)中(zhōng)的恒(héng)星(xīng)运动。理论上来(lái)说，距离(lí)中心(xīn)越(yuè)远的恒星在(zài)其轨道(dào)上(shàng)的运行速度就(jiù)会越慢。但是他们观测的结(jié)果却让人感到(dào)不可思议。

随着与(yǔ)中心距离的增加，恒星的旋转速度几乎(hū)保持不变。可是根据牛顿(dùn)的万有引(yǐn)力定律，在星系当中如果没有足够大的质(zhì)量来吸引它们，这些外围(wéi)的恒星早就被甩到(dào)宇宙当中了。基于这种(zhǒng)现象，科学家们会使用一种相对标准的(de)方法(fǎ)来解释(shì)暗物(wù)质的存在，这种方法就是测(cè)量星系当(dāng)中气体在(zài)X轴(zhóu)上距离(lí)星系中心的距离，以及在(zài)Y轴上气体(tǐ)的旋转速度。如(rú)果出现(xiàn)异常的结果，就认(rèn)为是由暗物质的(de)力量进(jìn)入其(qí)中(zhōng)。

于(yú)是科(kē)学(xué)家们通过射电望远镜测量了距离星系中心更远距离的氢元素，发现它(tā)们的旋转速度并不符合牛顿(dùn)的力学定律。我们的太(tài)阳(yáng)系也不例外，太阳系位于银河(hé)系(xì)的第三悬臂之(zhī)上，距离银河系(xì)中心(xīn)2.6万光年(nián)，根据万有引(yǐn)力定律进行(xíng)计算，太阳系的运(yùn)行速(sù)度应该是160千米/秒(miǎo)，但实际上，太(tài)阳系(xì)正在以220千(qiān)米(mǐ)/秒的速度围绕(rào)银河(hé)系旋转，这个实际速度远远大于(yú)理论速度，那么产生以上这(zhè)种向心(xīn)加速度的原因很可能(néng)就(jiù)是存在着一(yī)种我(wǒ)们看不到的物质，是这些暗物(wù)质的引力效(xiào)应将星系(xì)聚集在了(le)一(yī)起。

也是(shì)从这时开始，越(yuè)来越多的研(yán)究(jiū)人员(yuán)开始相信(xìn)暗物质(zhì)的存在。科学家根(gēn)据星系外恒星轨道的(de)速度，估算(suàn)在星(xīng)系当中暗(àn)物(wù)质的质量占(zhàn)整个星系质(zhì)量的85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯(wéi)一可(kě)以(yǐ)解释这个现(xiàn)象的(de)原因。在一项新的研(yán)究(jiū)当中(zhōng)，科学家们发现(xiàn)，几乎没有引力效应的(de)遥远(yuǎn)恒星之间，也会出现速度上的微小(xiǎo)差异。另外(wài)，天文学家(jiā)还(hái)发现(xiàn)了(le)一个反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个(gè)星系距(jù)离地球大约2.5亿光(guāng)年，大小和银河系不(bù)多，但是星系当中存(cún)在的恒星数量却只有银(yín)河(hé)系(xì)的千(qiān)分之一(yī)。

所(suǒ)以在理论上，该星系必须存在暗物质，否则就会(huì)分崩离析。但是(shì)科学家们使用最先进的望远(yuǎn)镜对其进行(xíng)了40个小时的详(xiáng)细(xì)测量之后，发现星系(xì)中的恒星运动是(shì)可以用正常的物质和(hé)力学(xué)定律来(lái)解释的。那么又(yòu)有人提出，也(yě)许该星系的暗物(wù)质，已经被(bèi)附近的(de)另(lìng)一个大(dà)星(xīng)系剥离(lí)了。奇怪的(de)是，它的附(fù)近没有任何星系存在。造(zào)成这(zhè)些现象的(de)除(chú)了(le)暗物质的假说之(zhī)外，另(lìng)一种可能就(jiù)是人类对引力的理(lǐ)解还不够(gòu)全(quán)面，引力很(hěn)可能(néng)在不同尺度空间中的工作方式是(shì)不同的，这意(yì)味着(zhe)在行星系尺度中的天体(tǐ)会沿着它们的轨道，按照我们所理解的(de)方式运动。但(dàn)是(shì)上升到星(xīng)系和星团的尺度，引(yǐn)力之间的相互作用则是不同的方式。对于在星系团之间的相(xiāng)互作用，科学(xué)家(jiā)还引入了外部场效(xiào)应(yīng)的概念，指的是在数(shù)百万光年的规模上，巨大的(de)质(zhì)量(liàng)之间(jiān)会(huì)产生(shēng)对彼此特殊的效果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙(méng)德理论成立，这意(yì)味(wèi)着我们需要对现在的物理定律进行(xíng)修正，这些发现也让很(hěn)多人(rén)认为暗物质假说(shuō)理论就(jiù)此终结。但是在(zài)宇宙当(dāng)中还有关于暗(àn)物(wù)质存在(zài)的(de)其(qí)他的理论(lùn)证据，这些理论证据是蒙德理论所没法解(jiě)释的“引力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿(yì)光年的子弹(dàn)星(xīng)系团，由(yóu)两个(gè)碰撞的星系团所组成，类似这样的星团，它们大(dà)部分的普通质量都(dōu)在星系的气体当中。当星团(tuán)以(yǐ)1000万公(gōng)里/小时发生碰撞的(de)时候，星际气体的相互作用就会导致(zhì)温度的急(jí)剧升高，速度大幅降(jiàng)低。所以(yǐ)在理论(lùn)上，在碰(pèng)撞之后，子弹星系团大(dà)部分(fēn)的质量将位于所(suǒ)有这些气体所在的中间区域。那么我们通过(guò)什么来验证它的质(zhì)量区域到(dào)底是(shì)不是(shì)集中在中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦(wéi)伯(bó)太空望远(yuǎn)镜传(chuán)回(huí)了宇宙(zhòu)当中第一张(zhāng)全彩的高清照(zhào)片，在照片中我们可以明显地看到很(hěn)多星系似(shì)乎被拉(lā)伸产(chǎn)生了巨大的形变(biàn)。其实这些星系本(běn)身(shēn)并(bìng)不是真的被扭曲了(le)，也不是韦(wéi)伯望远镜(jìng)出(chū)了什么(me)问题(tí)，而是(shì)这样极遥远(yuǎn)的天体和我们地球上的(de)观测者之间。被一个质量超(chāo)级巨(jù)大的(de)天(tiān)体遮挡，这个超大(dà)质量的东西的(de)引力，会使身后更遥远星系的光(guāng)都发(fā)生了(le)扭(niǔ)曲(qū)。这个现(xiàn)象就是(shì)引力透(tòu)镜效(xiào)应。这个(gè)巨(jù)大的天体蒋经国的母亲是谁 蒋纬国的亲生父亲母亲是谁可能是(shì)超大质量的黑洞或者是暗物(wù)质。

所以当人们对子弹星系团观测的时候(hòu)，发现它的(de)大(dà)质量区域并(bìng)不是在中(zhōng)间，而是(shì)在(zài)两侧。所以最好的(de)解释方法就是当星(xīng)团发生全(quán)部的碰撞(zhuàng)时，可被观(guān)测(cè)到的质量气体被卡(kǎ)在了(le)中间，暗物质则直接通过了(le)这个区域，并在两边形成了引力透镜。对子弹(dàn)星(xīng)系团的引(yǐn)力透镜研(yán)究也(yě)被认(rèn)为是暗物(wù)质存在的迄今为止(zhǐ)最好(hǎo)的理论证据。

除此(cǐ)之外，还有来自宇宙当中最(zuì)古老的光。从宇(yǔ)宙大爆炸(zhà)开始，38万年之后，可见(jiàn)光终于可以畅通无阻地穿(chuān)越在宇宙当(dāng)中了。经过(guò)了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背(bèi)景上留下了各相同性的微波辐射。其中红色的部分表示温度较高的区(qū)域，蓝色(sè)则表示相对较冷的区域，但实(shí)际(jì)上它(tā)们之间的温差(chà)只有万分之一。

科学(xué)家们通过(guò)对(duì)前(qián)景背(bèi)景(jǐng)分离后的(de)二值图像进(jìn)行连通域提(tí)取(qǔ)和(hé)标(biāo)记之后(hòu)发现，如果宇宙(zhòu)当(dāng)中没有暗物质(zhì)，图形(xíng)看起来不应该是这样的，而随着暗物质的(de)增加，一些峰值(zhí)的幅度会减(jiǎn)小，才(cái)变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景(jǐng)辐射的测量(liàng)值，我们(men)需要的暗物(wù)质(zhì)大约是普(pǔ)通物质的5倍。这个数字与解(jiě)释星系当中恒星(xīng)运动所需要的暗物(wù)质比例(lì)是一致的(de)。这就意味着。

用了一(yī)个简单的理论框架，就很好地解释(shì)了很(hěn)多不同的观测结果。而暗物质(zhì)的本质(zhì)就是宇宙当(dāng)中存(cún)在着某种(zhǒng)类型的粒子(zi)，它(tā)们不(bù)参与(yǔ)任何其他(tā)的电磁作用，只通(tōng)过(guò)引力来相互作(zuò)用。所以如(rú)果(guǒ)能够找到这种粒(lì)子的存在，就相当于找到(dào)了暗物质(zhì)存在的实际证(zhèng)据。这种粒子(zi)到底是什么？科学(xué)家们已(yǐ)经提出了数十种的假想目标，而要寻找这些不同的目(mù)标(biāo)粒子所需(xū)要的实(shí)验方式也不相同。在过(guò)去的几十(shí)年(nián)当中，人(rén)类为了寻(xún)找(zhǎo)这些看不见、摸不(bù)到，几乎不会与常规物质相互作用的(de)“暗物质”，科(kē)学(xué)家们已经(jīng)进行了(le)超过50次的实(shí)验，却没有任何实质性的发现，除了(le)一(yī)个地方，意大(dà)利的格兰萨(sà)索山，隶属于(yú)阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下1400米处(chù)的地(dì)下矿井(jǐng)当中(zhōng)，藏着地球(qiú)上最大的地学实验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一(yī)个三层楼高的探测器，一直(zhí)致力于寻找(zhǎo)暗物质粒子的周(zhōu)期性(xìng)震荡。

自(zì)1997年以(yǐ)来，这里的科学家声称观测到了某(mǒu)种信号。经过了20多年的数据收集，人们发(fā)现了一个(gè)有(yǒu)趣的事情。探测率会(huì)在每年(nián)的6月份达到峰(fēng)值，然(rán)后在11月降(jiàng)到最低，而且在20年当中每年都是一(yī)样(yàng)。一些(xiē)科学家(jiā)认(rèn)为(wèi)这可能是(shì)人类发现暗物质(zhì)的第一个(gè)直接证据。

但是为什么暗(àn)物(wù)质(zhì)会产生周期性的年度信号呢(ne)？刚才我们讲了太阳系正在以220公里/秒的速(sù)度围绕着银(yín)河系进行移动，那么如果暗物质(zhì)存在(zài)宇宙当中，这意味着我们也(yě)在以这样的(de)速度在穿越着暗物质流(liú)，这个过(guò)程中会产(chǎn)生(shēng)相应(yīng)的振荡，同时(shí)地球又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋(xuán)转。所以有半年的时间，地球围绕太阳的方向(xiàng)与(yǔ)太阳(yáng)环绕银(yín)河系(xì)的方向(xiàng)是(shì)一(yī)致的，而另(lìng)外半年则与之相反。

而在6月份的时候，地(dì)球与太阳(yáng)的方向正好达到完全一致(zhì)，这是理论(lùn)上地球(qiú)穿越暗(àn)物质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到了最(zuì)慢值。尽管在实(shí)际的情况中，太阳系相对银河系(xì)的(de)平(píng)面呈(chéng)现了60度的(de)倾(qīng)斜，但是这并(bìng)不影响这(zhè)个(gè)理论的有(yǒu)效性。

因此科学家认(rèn)为这可以用来(lái)解释，研究人(rén)员(yuán)们所观测(cè)到(dào)的周期性(xìng)信(xìn)号(hào)。当然也可(kě)能(néng)有其他的情况，造成这种年度周期信号(hào)的(de)差异也(yě)可能(néng)是温度、湿(shī)度(dù)、土壤(rǎng)中的水分、高(gāo)山上的积(jī)雪，甚至(zhì)连意(yì)大利游(yóu)客的数(shù)量(liàng)也符(fú)合这个(gè)周期的(de)规律。

所以，科学(xué)家们又在南(nán)半球建(jiàn)立了一(yī)个几乎相同的实验(yàn)室，这里的季节(jié)与(yǔ)之前(qián)的(de)实验室正(zhèng)好相反，而在(zài)这里，地球穿过暗物质流(liú)的(de)运动特征(zhēng)和第一(yī)个(gè)实验室是一样的。

因此，如果在这里(lǐ)可以得到相同的信(xìn)号，就(jiù)可(kě)以(yǐ)成(chéng)为暗(àn)物质所(suǒ)存在(zài)的(de)非(fēi)常有力的证据了。但是(shì)由于这个实验室(shì)刚刚建成不(bù)久，所以截(jié)至目(mù)前还(hái)无法提供相应的数据支(zhī)持。另外，在(zài)2025年(nián)，NASA将会发射(shè)一台新的望远(yuǎn)镜，这台(tái)太空望远镜叫做“南(nán)希格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈勃望(wàng)远镜相同，但它的宽(kuān)视场仪器提供(gōng)的视野(yě)是(shì)哈勃(bó)红外仪器的(de)100倍。南希格雷斯罗曼太空(kōng)望远镜其中一(yī)个关键(jiàn)的用途就是探索暗物质背后的奥秘，对于探测的结(jié)果，我们只能(néng)拭目以待了。费米实验室粒(lì)子天(tiān)体(tǐ)物理(lǐ)中心的科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬(fēn)研究发(fā)现，如(rú)果暗物质存在，它们极有可能拥有另(lìng)一(yī)种神秘的效应，这种暗物(wù)质效(xiào)应，会支持宇宙(zhòu)当中(zhōng)生(shēng)命的(de)诞(dàn)生，或者说是(shì)生命进化的一(yī)个重要(yào)因素(sù)。

如(rú)果这一理论得到进一步的证实，那么(me)遍布宇宙当(dāng)中的暗物质会不会意味着(zhe)人类并(bìng)不孤单呢？或许在宇宙当中某个(gè)角落的行星(xīng)上，暗物(wù)质正在通过这(zhè)样的效应(yīng)创造生命。当然，这些推论的大(dà)前提是(shì)要先找到暗物质(zhì)存在的实(shí)际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗(àn)物质到底存不存在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你的支持(chí)是我更新的动力！

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