宇宙是“人为制造”的？为(wèi)何会存在科学无法解释的“暗物质”？暗物质又(yòu)究竟是(shì)什么？人(rén)类(lèi)为了寻找暗物(wù)质(zhì)存在的(de)证据，科学(xué)家们在(zài)过去(qù)的几十(shí)年当(dāng)中进行了超过(guò)50次的长期实验，但是却没有发现任(rèn)何(hé)的有(yǒu)效证据。除了一个地方(fāng)，在1687年(nián)出版(bǎn)的自然哲学(xué)数学原(yuán)理一(yī)书中，埃萨(sà)克牛(niú)顿(dùn)发表(biǎo)了万(wàn)有(yǒu)引力定律，它揭(jiē)示了宇宙中天体运动的规(guī)律。往后的几百(bǎi)年来，当(dāng)天文学家们发现某些天(tiān)体运(yùn)行轨(guǐ)道出现异(yì)常，不符合(hé)万有引力定(dìng)律(lǜ)的时候，他们就(jiù)会(huì)知道，周围一定有未知的天体通过引力在摄动(dòng)它的(de)轨道。比如(rú)在1846年(nián)，奥本勒维耶就通过(guò)天王星运行(xíng)轨道的异常，推算并(bìng)且发(fā)现了海王(wáng)星的存(cún)在。另外(wài)，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发现(xiàn)都是(shì)应用万有引力定律所取(qǔ)得(dé)重大天文成就(jiù)的(de)例子。但(dàn)是这(zhè)些发现都是在恒星系统(tǒng)的尺(chǐ)度(dù)当中(zhōng)，可当我们上(shàng)升到星系或者是星(xīng)团的(de)尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里(lǐ)茨兹威基正在研究和(hé)测(cè)量后发星系(xì)团的质(zhì)量。这是一(yī)个由数千个星系所组成(chéng)的巨大星系(xì)团，这些星系(xì)被引(yǐn)力束缚在(zài)一起。测(cè)量星(xīng)系团的(de)质(zhì)量一般会使用(yòng)到两(liǎng)种方法(fǎ)，当(dāng)两种方法(fǎ)结果(guǒ)一致(zhì)，就可(kě)以(yǐ)确(què)定其质量的(de)范围。

第(dì)一种(zhǒng)是获得(dé)其(qí)"光度学的质量"，需要的数据是测量(liàng)各个(gè)星系的(de)光度。

第二(èr)种是动力学质(zhì)量的计算，是利用(yòng)光谱红移测量(liàng)星系团中的(de)各(gè)个星系相对于星系团的运动(dòng)速度(dù)。当测(cè)量结果出来之后，兹(zī)威(wēi)基彻底(dǐ)懵了(le)，“动力学质量”竟然是“光度学质量(liàng)”的400倍。这意味着，后发座星系团有(yǒu)99%的质量消失了(le)，或(huò)者说这99%的质量并不以可见光的形式所存在，我(wǒ)们无法看(kàn)到。最诡异的是(shì)，在测(cè)量速度的过(guò)程中，兹威基发现(xiàn)星系团中(zhōng)很多(duō)星(xīng)系的速度比(bǐ)理论上要快得多，按照牛顿的运(yùn)动(dòng)学定律(lǜ)，仅靠这些可见星(xīng)系的质量所产生(shēng)的引力是无法将它们束缚(fù)在星系团内的，它们早就(jiù)应该被抛出星系团之外了(le)，除非有一种神(shén)秘的力量在起作用，这种力量来(lái)源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提出了(le)这(zhè)样(yàng)部分(fēn)不可见(jiàn)的(de)暗质，它不发散光(guāng)、吸光(guāng)、反射(shè)光，但是它们却占据着宇宙中绝大部(bù)分的质量。只是当时的人(rén)们对这样的(de)一种(zhǒng)说法不屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这个词(cí)才(cái)再一次出(chū)现(xiàn)。天文学家维拉鲁(lǔ)宾和(hé)肯特福(fú)特在观测仙女座星系(xì)中的(de)恒星运动。理论(lùn)上来(lái)说，距(jù)离(lí)中心越远的恒(héng)星在其(qí)轨道上的运(yùn)行速度就会越(yuè)慢。但是他(tā)们观测(cè)的结果却(què)让人感到不可思议。

随着与中(zhōng)心距(jù)离的增加，恒星(xīng)的旋(xuán)转(zhuǎn)速度几乎保持(chí)不变。可是根据牛(niú)顿的(de)万有引力(lì)定律(lǜ)，在星系当中如果没有足够(gòu)大的质(zhì)量来吸引它们，这(zhè)些外围(wéi)的恒星早(zǎo)就被(bèi)甩(shuǎi)到(dào)宇宙当中了(le)。基于(yú)这(zhè)种现象，科(kē)学家们会使用一种相(xiāng)对(duì)标准的方(fāng)法来解释暗物(wù)质的存在，这种方法就(jiù)是测(cè)量星系当中(zhōng)气(qì)体(tǐ)在X轴上距离星系中心的距离，以(yǐ)及在Y轴上气体(tǐ)的旋转速度。如(rú)果出现异常的结果(guǒ)，就认(rèn)为是由暗物质(zhì)的力量进入其(qí)中。

于是科学家(jiā)们通过(guò)射电(diàn)望(wàng)远镜测量(liàng)了距(jù)离星系中(zhōng)心更远(yuǎn)距离的氢元素，发现它们的旋转速度并不符(fú)合(hé)牛顿(dùn)的力学定律。我们的太阳系也不例外，太(tài)阳系位于银(yín)河系的第三(sān)悬臂之上，距(jù)离(lí)银河(hé)系中心2.6万光年(nián)，根据万有引力(lì)定律进行(xíng)计算，太阳系的运行速度应该是160千(qiān)米/秒(miǎo)，但实际上(shàng)，太阳(yáng)系正在以220千米/秒的(de)速度围绕银河系旋转，这(zhè)个实际(jì)速度远远大(dà)于理论速度，那么产生以上这种向心(xīn)加(jiā)速度的(de)原因很可能就是(shì)存(cún)在着一种我们看不到的物(wù)质，是(shì)这些暗物质的引力效应将星系聚集(jí)在(zài)了一起。

也是从这(zhè)时开始，越来越(yuè)多(duō)的研究人员开始(shǐ)相(xiāng)信暗物质的存在。科学家(jiā)根据星(xīng)系外恒星轨(guǐ)道的速度，估算在(zài)星系当中(zhōng)暗(àn)物质的质量(liàng)占整(zhěng)个星系质(zhì)量的85%。但是，暗物质(zhì)并不(bù)是(shì)唯一可以解释这个(gè)现象的原因。在一项(xiàng)新的(de)研究当中，科学家(jiā)们发(fā)现(xiàn)，几乎没有引(yǐn)力效应的遥远恒(héng)星之间(jiān)，也会出现速度上的微小差异。另外，天文学家还(hái)发(fā)现(xiàn)了一个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地(dì)球大(dà)约(yuē)2.5亿光年(nián)，大小(xiǎo)和银河系不多，但是(shì)星系当中存在的恒(héng)星数量却(què)只有(yǒu)银河(hé)系(xì)的千分之一。

所以在理论上，该星系(xì)必须存(cún)在暗(àn)物质，否则就会分崩离(lí)析。但(dàn)是科学家们使(shǐ)用(yòng)最先进的望远镜对其(qí)进行了40个小时的详细测量之后，发现星系中的恒星运动是可以用正常的物质和(hé)力学(xué)定律来解释的。那么(me)又有人提出，也(yě)许该星系(xì)的暗物质，已经被附近的另(lìng)一个大星系(xì)剥离了。奇怪的是，它的附近没有任何星系(xì)存在。造(zào)成(chéng)这些(xiē)现象的(de)除了暗物质的(de)假说(shuō)之外，另一种可能(néng)就是人(rén)类(lèi)对引力(lì)的理(lǐ)解还不(bù)够全面，引力很(hěn)可能在不同尺度(dù)空(kōng)间中的工作方式(shì)是不同(tóng)的，这意(yì)味着在行星系(xì)尺度中(zhōng)的天(tiān)体(tǐ)会沿着它们的轨道，按照我们所理解的方式运动(dòng)。但是上升到星系和星团的尺度(dù)，引(yǐn)力(lì)之(zhī)间的相互作用则是(shì)不同的方式(shì)。对于在星(xīng)系团之间的相互作用，科(kē)学家还引入了外(wài)部场效应的概念，指(zhǐ)的是(shì)在(zài)数百万(wàn)光年的规模(mó)上，巨大的质量之(zhī)间会产生对彼此特殊的效果，这(zhè)个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着(zhe)我们需要对现在(zài)的(de)物理定律进行修正，这(zhè)些(xiē)发(fā)现也让很(hěn)多人认为暗物质假说理论就(jiù)此(cǐ)终结(jié)。但是在宇宙当中还有(yǒu)关于(yú)暗(àn)物质存在(zài)的其他的理论证据，这些理论(lùn)证据是(shì)蒙德理论所没法解释的“引力(lì)透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光年的子弹(dàn)星系团，由(yóu)两个碰(pèng)撞(zhuàng)的星系团(tuán)所(suǒ)组(zǔ)成，类(lèi)似(shì)这(zhè)样的星团，它们大部分的普(pǔ)通质量都在星(xīng)系的气体(tǐ)当中。当(dāng)星团以1000万(wàn)公里/始祖鸟什么档次 穿始祖鸟是有钱人吗小时发生碰(pèng)撞(zhuàng)的(de)时候，星际气(qì)体的相互作用就会导致(zhì)温度(dù)的急剧(jù)升高，速度大(dà)幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子(zi)弹(dàn)星系团大(dà)部分的质量将位于所有这些气体所(suǒ)在的中间区域(yù)。那么我们(me始祖鸟什么档次 穿始祖鸟是有钱人吗n)通(tōng)过(guò)什么来验证它(tā)的(de)质量区(qū)域到底(dǐ)是不是集中在(zài)中间呢？前不(bù)久，詹(zhān)姆斯韦伯太空望远镜(jìng)传回了宇宙当中第一张(zhāng)全彩的高清(qīng)照(zhào)片，在照片(piàn)中我们可以明显地看到(dào)很多(duō)星系似乎被拉伸产生了(le)巨大的形变(biàn)。其实这些星系本身并不是真的被(bèi)扭(niǔ)曲(qū)了，也不是韦伯望远镜出了什么(me)问(wèn)题，而(ér)是(shì)这样极遥(yáo)远的(de)天体和我们地球上的观测者之间。被一个质量(liàng)超级巨(jù)大的(de)天(tiān)体遮(zhē)挡，这个(gè)超大质(zhì)量的东西的引力，会使身后更(gèng)遥远(yuǎn)星系的光都发生了扭曲(qū)。这个现象就是(shì)引力透镜效应。这个巨(jù)大的天体可(kě)能(néng)是超大质量的黑洞(dòng)或者是暗物(wù)质。

所以当人(rén)们对子弹星(xīng)系(xì)团(tuán)观测(cè)的(de)时候，发现(xiàn)它的(de)大质量区域(yù)并(bìng)不(bù)是在中(zhōng)间，而是(shì)在两侧。所以最(zuì)好的解释方法就(jiù)是当星(xīng)团(tuán)发生(shēng)全部的(de)碰撞时，可被观测到的质量气体被卡在了中(zhōng)间，暗物质则直接(jiē)通过了(le)这个区域，并(bìng)在两边(biān)形成了引力透镜(jìng)。对子弹星(xīng)系(xì)团的引力透镜(jìng)研究也被(bèi)认(rèn)为是暗物质存在(zài)的迄(qì)今为(wèi)止最好的理(lǐ)论证据。

除(chú)此之外，还有来自宇宙(zhòu)当(dāng)中最古老的光。从(cóng)宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万(wàn)年(nián)之后，可见光终于可以畅通无阻(zǔ)地穿越(yuè)在宇(yǔ)宙当(dāng)中了(le)。经过了130多亿年之后，这(zhè)些光在(zài)宇宙空(kōng)间背(bèi)景上留下了各相同(tóng)性的微波辐射。其中红(hóng)色的部(bù)分表示温(wēn)度较(jiào)高的区域(yù)，蓝(lán)色则(zé)表示相(xiāng)对较冷的区域，但实际上它们之间(jiān)的温差只(zhǐ)有万分之一。

科学家(jiā)们通过对前景背景分离后的二值图(tú)像进行(xíng)连(lián)通域提取和标记之后发现，如(rú)果宇(yǔ)宙当中没有暗物质(zhì)，图(tú)形(xíng)看起来不应该是这样(yàng)的，而随着暗(àn)物(wù)质的增加，一(yī)些峰值的(de)幅(fú)度会(huì)减(jiǎn)小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波背景辐射(shè)的测量值，我们需要的暗物质大约是普(pǔ)通物质的5倍。这(zhè)个数字(zì)与解释星系当(dāng)中恒星(xīng)运动所需要(yào)的(de)暗(àn)物质比(bǐ)例是一致的。这(zhè)就意味着。

用了一个(gè)简单的理论框架(jià)，就(jiù)很好(hǎo)地解释(shì)了很多不同的观测结果(guǒ)。而暗物质的(de)本质就是宇宙当中(zhōng)存在着某种(zhǒng)类型的粒子(zi)，它们(men)不参(cān)与任(rèn)何其他(tā)的电磁作用，只通过引力来(lái)相互作用。所以如(rú)果能够(gòu)找到(dào)这种粒子的存在，就相(xiāng)当于找到了暗(àn)物质存在的(de)实(shí)际证据。这种粒子(zi)到底是什么？科学家们已经提出(chū)了数十种的假(jiǎ)想目标，而要寻(xún)找这些不同(tóng)的目标(biāo)粒子所需要的实验方式也不相同。在过(guò)去的几(jǐ)十年(nián)当中，人类为(wèi)了寻找这些看不见、摸(mō)不到，几乎不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科(kē)学家们已经进行了超(chāo)过50次的实验，却没有(yǒu)任(rèn)何实(shí)质(zhì)性的(de)发现(xiàn)，除了一(yī)个(gè)地方，意大利(lì)的格(gé)兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的(de)地下矿井当中(zhōng)，藏着地球上最大(dà)的(de)地学实验(yàn)室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直致力于寻(xún)找暗物质(zhì)粒子的(de)周期(qī)性(xìng)震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观测到了某种信号。经过了20多年(nián)的数据收集，人们发现了一个有趣的事情。探测率会(huì)在每年的(de)6月(yuè)份(fèn)达到(dào)峰值，然后在11月降到最(zuì)低(dī)，而且在(zài)20年当中每年都(dōu)是一样。一些科学家(jiā)认(rèn)为这可能是人类发现暗物质(zhì)的第(dì)一(yī)个直接证据。

但是(shì)为什么(me)暗物质会产(chǎn)生周期性(xìng)的年度信号呢？刚才我们讲了(le)太阳系正在以220公里/秒(miǎo)的速度围绕着(zhe)银河系进行移(yí)动，那(nà)么(me)如果暗(àn)物质存(cún)在宇(yǔ)宙当中，这意味着我们也(yě)在以这样的(de)速(sù)度在(zài)穿(chuān)越(yuè)着暗物质(zhì)流，这个过(guò)程中会产(chǎn)生相(xiāng)应的振(zhèn)荡，同(tóng)时地球(qiú)又(yòu)以30公里/秒的速度(dù)围绕太阳进行旋转。所以有半年的时间(jiān)，地球围绕(rào)太阳(yáng)的方向(xiàng)与太阳环绕(rào)银(yín)河系的方向是一(yī)致的，而另外半(bàn)年则(zé)与(yǔ)之相反。

而(ér)在6月份(fèn)的时候，地(dì)球与太阳的(de)方向正好达到(dào)完全(quán)一致，这是理论上地球穿(chuān)越暗物质流最快的时段(duàn)。而在11月份，又(yòu)恰好达到了最(zuì)慢值。尽(jǐn)管在实(shí)际的(de)情况中，太(tài)阳系(xì)相对银河系的平面呈现了(le)60度的倾斜，但是这并不(bù)影(yǐng)响这个理论的有效性(xìng)。

因此科学家认为这(zhè)可以用来解释，研究人员们所观测到的周期性信号。当然也可(kě)能有其他的情况，造(zào)成这(zhè)种年度周期信(xìn)号的差异也可能(néng)是温度(dù)、湿度、土(tǔ)壤中(zhōng)的水分、高山上的积(jī)雪(xuě)，甚至连意大(dà)利游客(kè)的数量也符合这个周期的规律。

所以，科学家(jiā)们(men)又在南半球建立了(le)一个几乎相同的(de)实(shí)验室，这里的季节(jié)与之前(qián)的实验室正好相(xiāng)反，而在这里，地球穿过(guò)暗(àn)物质流的运动特征和第(dì)一(yī)个实验室(shì)是一样的。

因此，如果在这里可以得到(dào)相同的信号，就可以(yǐ)成(chéng)为(wèi)暗物质所存在的非常有力的证据(jù)了。但是由于这个实验室刚刚建(jiàn)成不久，所以截(jié)至(zhì)目前还无(wú)法(fǎ)提供(gōng)相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的望远镜，这(zhè)台太(tài)空望远(yuǎn)镜叫做“南希(xī)格雷(léi)斯罗曼”，它的(de)主(zhǔ)镜大(dà)小(xiǎo)跟哈勃(bó)望远镜相同，但它(tā)的宽视(shì)场(chǎng)仪器提(tí)供(gōng)的视野(yě)是哈(hā)勃红外仪(yí)器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望(wàng)远镜(jìng)其中一个关键的用(yòng)途(tú)就是探索暗物质背后的奥秘，对于探(tàn)测的结果，我(wǒ)们(men)只能(néng)拭目以(yǐ)待了(le)。费米实验室粒子天(tiān)体物理(lǐ)中心(xīn)的科学家(jiā)丹琥(hǔ)珀和贾森斯特芬研究(jiū)发现，如(rú)果暗物质存在，它们极有(yǒu)可能拥有另一种(zhǒng)神秘(mì)的(de)效应，这种暗物质效应，会支持(chí)宇(yǔ)宙当中生(shēng)命的诞生，或者说是(shì)生命进化的一个重要因素。

如果这一(yī)理论得到进一步(bù)的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会意(yì)味着人(rén)类(lèi)并(bìng)不(bù)孤单呢？或许在宇(yǔ)宙(zhòu)当中某个角落的行星(xīng)上，暗物质正在通过这样(yàng)的效应创造(zào)生命。当(dāng)然，这(zhè)些推论的大前(qián)提是要先找到(dào)暗物质存在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉(jué)得暗物(wù)质到(dào)底存不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是我更新的动力！

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