宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学无(wú)法解释的“暗物质”？暗物(wù)质又究(jiū)竟(jìng)是什(shén)么？人类为了寻找(zhǎo)暗物质存在的证据(jù)，科(kē)学家们(men)在过去的几十年当中进行(xíng)了超(chāo)过50次的长期实验，但是却没(méi)有发现任何的有(yǒu)效证据(jù)。除了一个地(dì)方(fāng)，在1687年(nián)出(chū)版(bǎn)的自然哲学数学(xué)原理一书中(zhōng)，埃萨(sà)克牛顿发表了(le)万有引力(lì)定(dìng)律，它揭示了宇宙中(zhōng)天(tiān)体运动的规律。往(wǎng)后的几百年来，当天文学家(jiā)们发(fā)现某些天(tiān)体运行轨道(dào)出现(xiàn)异常，不符合万有引力定律的时候，他们就(jiù)会知道，周围一定有(yǒu)未知的天体(tǐ)通(tōng)过引力在摄动它的轨(guǐ)道。比如(rú)在1846年，奥(ào)本勒维耶就通(tōng)过天王星运行(xíng)轨(guǐ)道的异常(cháng)，推算并且发现(xiàn)了海王(wáng)星的存在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王星的(de)发现都是应用万有引力定律所取得重大(dà)天文成(chéng)就(jiù)的例子。但(dàn)是(shì)这些(xiē)发现都是在恒星系统的尺度(dù)当中，可(kě)当我们上升到星(xīng)系或者是星团(tuán)的尺度，事(shì)情就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的(de)物理学家弗里茨兹威(wēi)基正在研究和测量后发(fā)星系团(tuán)的质量。这是(shì)一个由(yóu)数千个星系(xì)所组成的巨大星系团，这些星系被引力(lì)束缚在一起。测量星系团的(de)质量(liàng)一般会使用到(dào)两种方(fāng)法，当(dāng)两种方(fāng)法结果一致，就可以确定(dìng)其质(zhì)量(liàng)的范围。

第(dì)一种是获得其(qí)"光度(dù)学的质(zhì)量"，需(xū)要的数据(jù)是测量(liàng)各个星系的光(guāng)度。

第(dì)二(èr)种是动力学质量的计算，是利用光谱红移测(cè)量星系团中的各个星系相对于星系团(tuán)的运动(dòng)速度(dù)。当(dāng)测量(liàng)结(jié)果出来之后，兹威基彻底懵(měng)了，“动(dòng)力(lì)学质量(liàng)”竟(jìng)然是(shì)“光度(dù)学质(zhì)量”的400倍(bèi)。这意味着(zhe)，后(hòu)发座星系团有(yǒu)99%的(de)质量消失了(le)，或者说这99%的质量(liàng)并不(bù)以可见光的(de)形式所存(cún)在，我(wǒ)们无法(fǎ)看(kàn)到。最(zuì)诡异的是，在(zài)测(cè)量速度(dù)的(de)过程中，兹威基发现星系团中很多(duō)星系(xì)的速(sù)度(dù)比(bǐ)理论上要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅(jǐn)靠这些可见星(xīng)系的质(zhì)量所产生的引(yǐn)力是无法将它们束缚在(zài)星(xīng)系团内的，它们早(zǎo)就(jiù)应该(gāi)被抛出星系团之外了，除非有一种神秘(mì)的力量在起作用(yòng)，这种力量来源于某种隐形的物质(zhì)。

据此，兹维基提出了这(zhè)样(yàng)部分不可见的暗质，它不发散光、吸光、反射(shè)光，但是它们却占据着宇宙中绝大部分的(de)质量。只是(shì)当时的人们对这样的一(yī)种说法(fǎ)不屑一顾。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这个词(cí)才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特(tè)福特在(zài)观(guān)测仙女座(zuò)星系中的恒星(xīng)运动。理论(lùn)上来说(shuō)，距(jù)离(lí)中心越远的恒星在其(qí)轨道上的运行速度(dù)就(jiù)会越慢。但是他们观(guān)测的结果却让人感(gǎn)到(dào)不可思议。

随(suí)着与(yǔ)中心(xīn)距离的增加，恒星的旋(xuán)转速度几乎保持不(bù)变。可是根据牛(niú)顿的万有引力(lì)定律，在(zài)星系当中如果没有足(zú)够大的质量(liàng)来吸引它(tā)们，这些(xiē)外围的恒(héng)星早就被甩到宇宙当(dāng)中了。基于这种现象，科学家们会使用(yòng)一种相对标准的方法(fǎ)来解(jiě)释暗物质的存在，这种方法就是测量星(xīng)系当中(zhōng)气体(tǐ)在X轴上距(jù)离星系中心的距离，以及(jí)在Y轴上气(qì)体的旋(xuán)转(zhuǎn)速度。如果出现异常(cháng)的结果(guǒ)，就认为(wèi)是由(yóu)暗物质的力量进(jìn)入(rù)其中。

于是科学(xué)家(jiā)们通过射电望(wàng)远镜测量了(le)距离星系中心更远距离的氢元素，发现它们的旋(xuán)转速度并不(bù)符合牛(niú)顿的力(lì)学定律。我们(men)的太阳系也不例外，太阳系位(wèi)于(yú)银河系的(de)第三悬(xuán)臂之上，距离(lí)银河系中心2.6万光年，根据万有引力定(dìng)律进行计(jì)算，太阳系(xì)的运(yùn)行速度应该是(shì)160千米/秒，但实际上，太(tài)阳系正在以220千(qiān)米/秒的速度(dù)围绕(rào)银河系旋转，这个实(shí)际速(sù)度远(yuǎn)远大于(yú)理论速度，那么产生以(yǐ)上这种向心加速度的原因(yīn)很(hěn)可能就是存在(zài)着一种我们看不到的(de)物质，是这些暗物质的引力效(xiào)应将星系聚集在了(le)一起。

也是从这时开(kāi)始，越(yuè)来(lái)越多的研究人员开(kāi)始相信暗物质的存在(zài)。科学家根据(jù)星系外恒星轨道(dào)的速度，估算(suàn)在星(xīng)系当中暗物质的质量(liàng)占整个星(xīng)系质量(liàng)的(de)85%。但是(shì)，暗物质(zhì)并不(bù)是唯一可以解释这(zhè)个现象的原(yuán)因。在一项新的(de)研究当中，科学家们发(fā)现，几乎没有(yǒu)引力效应的遥远恒星(xīng)之(zhī)间，也会出现速度上的微(wēi)小差异。另外，天文(wén)学家还(hái)发现(xiàn)了一个反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约(yuē)2.5亿光(guāng)年，大小和银河(hé)系不多，但是星系当中存在的恒星数量却只有银河系的(de)千分之一(yī)。

所(suǒ)以在理论(lùn)上，该星系必须存在暗物质(zhì)，否则就(jiù)会分崩(bēng)离析。但是(shì)科学(xué)家们(men)使用最先进的望远镜对(duì)其进行(xíng)了40个小时的(de)详细测量之后，发现星系中的(de)恒(héng)星运(yùn)动是可(kě)以用(yòng)正(zhèng)常的物质和(hé)力学(xué)定律来解释的。那么又有人提出，也许该星(xīng)系的暗(àn)物质，已经被(bèi)附(fù)近的(de)另一(yī)个大星(xīng)系(xì)剥离了。奇怪的是，它的附近(jìn)没有(yǒu)任何星系存在。造(zào)成这些(xiē)现象的(de)除了暗物(wù)质的假说之(zhī)外，另一(yī)种可能就是人类对引力的理解还不够(gòu)全面(miàn)，引(yǐn)力很可(kě)能在不同尺度空间(jiān)中的工作方式是不同的，这意味着在行星系尺度(dù)中(zhōng)的天体会沿着它(tā)们的轨道，按(àn)照我们所理解的(de)方(fāng)式运动。但是上升(shēng)到星系和星团的尺(chǐ)度，引(yǐn)力之间的相互作用(yòng)则是不同的方式。对(duì)于在星系团之间的(de)相互(hù)作用，科学家还引入了外部场效(xiào)应的概念，指的是在数百万光年(nián)的规模上，巨大的质量之间会(huì)产生对彼此(cǐ)特殊的效果，这(zhè)个理论(lùn)叫做MOND蒙德(dé)理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论(lùn)成(chéng)立，这意(yì)味着我(wǒ)们需要对现在的物理定(dìng)律进行修正，这(zhè)些发现也让很多人认为暗物质假说(shuō)理论就此终结。但是(shì)在宇宙当中还有(yǒu)关(guān)于(yú)暗物(wù)质存在的其他的理论证据，这些理论(lùn)证据是蒙德理论所(suǒ)没法解释(shì)的(de)“引力透镜”。

径向距(jù)离为37亿光年的(de)子弹星系团，由两(liǎng)个碰撞的星系团所组成，类似这(zhè)样的星团，它们大部分(fēn)的(de)普(pǔ)通质(zhì)量都在星(xīng)系(xì)的气体当中。当星(xīng)团(tuán)以1000万(wàn)公里(lǐ)/小(xiǎo)时发生(shēng)碰撞的时(shí)候，星际气(qì)体(tǐ)的(de)相互(hù)作用就会导(dǎo)致温度的急剧升高，速(sù)度(dù)大幅降低。所(suǒ)以在理论上，在碰撞之(zhī)后(hòu)，子弹星(xīng)系团大部分的质量将(jiāng)位于所有这些(xiē)气体(tǐ)2升是多少斤啊 2升是多少毫升所在的中间区域。那(nà)么我们通过(guò)什么来验证它的质(zhì)量区域(yù)到(dào)底是不是集中在(zài)中间呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空望远镜传回(huí)了宇宙当中第一张全彩(cǎi)的高清照片，在照片中我们可(kě)以明显地看到(dào)很多星系似(shì)乎被拉(lā)伸产(chǎn)生(shēng)了巨大的(de)形(xíng)变。2升是多少斤啊 2升是多少毫升其实这些星系本身并不是真的被(bèi)扭(niǔ)曲了，也不是韦伯望远镜(jìng)出了什(shén)么问题，而是这(zhè)样极遥远的(de)天体和我(wǒ)们地球上的观测(cè)者之(zhī)间。被一个质量超级巨大的天体(tǐ)遮(zhē)挡，这个超大质量的东(dōng)西的引力，会使身后更遥远星系的光都发生(shēng)了扭曲。这个现象就是引力透镜效应。这个巨大的天体(tǐ)可能是超大(dà)质量的黑洞或者是暗物质。

所以当(dāng)人们对子弹星系(xì)团观测的时候(hòu)，发(fā)现它的大质量区域并不是(shì)在中间，而(ér)是在两侧(cè)。所以最好(hǎo)的(de)解释方(fāng)法就是当星团发(fā)生全(quán)部的碰撞时(shí)，可被观(guān)测到的质量气体被卡在了中间，暗物(wù)质则直接通(tōng)过了这个区(qū)域(yù)，并在两边形成了引力透镜。对子弹(dàn)星系团的(de)引力透镜研究(jiū)也被认为是(shì)暗物质存(cún)在的(de)迄今(jīn)为止最好的理论证据。

除此(cǐ)之(zhī)外，还有来自宇宙当中最(zuì)古老的光。从宇宙大(dà)爆炸开(kāi)始(shǐ)，38万年之(zhī)后，可见光终(zhōng)于可(kě)以畅通无(wú)阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多(duō)亿年之(zhī)后，这(zhè)些(xiē)光在宇(yǔ)宙(zhòu)空间背(bèi)景上留下了(le)各(gè)相同性的微波辐射(shè)。其中红色的部分表示(shì)温度较高的区域，蓝(lán)色则表示(shì)相对(duì)较冷的区域，但实际上它们之间的温(wēn)差(chà)只有万分之一。

科(kē)学家们通过对前(qián)景(jǐng)背景分离后的二值图(tú)像进行连通域提取和(hé)标记之后(hòu)发(fā)现，如果宇(yǔ)宙当中没有暗(àn)物质，图形看起来不(bù)应该是这样的，而随(suí)着暗物质的增加，一(yī)些峰(fēng)值的幅度会减小(xiǎo)，才变得看(kàn)起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙(zhòu)微波背景(jǐng)辐(fú)射的测量值，我们需(xū)要的暗物质大(dà)约(yuē)是普通物质的5倍。这个(gè)数(shù)字与解(jiě)释星系当中恒星运动所需要的暗物质比例是一致的(de)。这就意味(wèi)着(zhe)。

用了一(yī)个简(jiǎn)单的(de)理论框架，就(jiù)很好(hǎo)地解释了很(hěn)多不(bù)同的观测(cè)结(jié)果。而暗物质的(de)本质就(jiù)是宇宙当中存在着某种类(lèi)型的粒子，它们不参与任何其他的电磁作用，只通过引力来相互作用。所以如果能(néng)够(gòu)找到这(zhè)种粒子的(de)存在，就(jiù)相当于找到了暗(àn)物(wù)质存在(zài)的实(shí)际(jì)证据(jù)。这种(zhǒng)粒子到(dào)底是什么？科学家们已经提(tí)出了数十种的假想目标，而要寻找这些不同的目标粒子所(suǒ)需要的实验方式也不相同。在过去的几(jǐ)十(shí)年(nián)当中，人类为(wèi)了寻找这些(xiē)看不见、摸不到，几乎不会与常(cháng)规物质相互作(zuò)用的“暗物(wù)质”，科学家们已经进行(xíng)了超过50次的(de)实验，却没有任何实质性(xìng)的发现，除了一(yī)个地方，意大(dà)利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在(zài)山下1400米处的(de)地(dì)下矿井(jǐng)当中，藏着地球(qiú)上最(zuì)大的(de)地学实(shí)验室(shì)，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探(tàn)测器，一直致力于寻(xún)找(zhǎo)暗物质(zhì)粒子(zi)的周期性震荡(dàng)。

自(zì)1997年(nián)以(yǐ)来，这里的科(kē)学(xué)家声(shēng)称观测到(dào)了某种(zhǒng)信号(hào)。经过了20多(duō)年的数据收(shōu)集，人们发现了一个有趣的(de)事情。探(tàn)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(yī)些科学家(jiā)认为这可能是人类发现暗物质的第一个直接证据。

但(dàn)是为什(shén)么暗物(wù)质(zhì)会(huì)产生(shēng)周期性的年(nián)度信(xìn)号呢？刚(gāng)才我们讲了太阳(yáng)系正(zhèng)在以220公里/秒(miǎo)的(de)速度围(wéi)绕着银河系进行移动，那么如果暗物(wù)质存在宇宙当(dāng)中，这意味着我们也在(zài)以这样的速(sù)度在穿越着暗物质流，这个过程中会(huì)产生相应(yīng)的(de)振荡，同时地球(qiú)又以30公里/秒的速度围绕太阳(yáng)进行旋转(zhuǎn)。所以有(yǒu)半年的时间，地球围绕太阳的方(fāng)向与太阳(yáng)环(huán)绕银河系的(de)方向是一致的(de)，而另外(wài)半年(nián)则与之相反。

而(ér)在6月份2升是多少斤啊 2升是多少毫升的时候(hòu)，地(dì)球与太(tài)阳的方(fāng)向正(zhèng)好达到完全一致，这是理论上地(dì)球穿越暗物质(zhì)流最快的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在实际的情况中，太(tài)阳系(xì)相对银河(hé)系的平面呈现了60度(dù)的(de)倾(qīng)斜，但是(shì)这并(bìng)不(bù)影(yǐng)响这个理论(lùn)的有效性。

因(yīn)此科学家认为(wèi)这可以用来解释(shì)，研究人(rén)员(yuán)们所观测到(dào)的(de)周期性信(xìn)号。当然(rán)也(yě)可能(néng)有其他的情况(kuàng)，造(zào)成这种年度周期信号的差异也可能是温度、湿(shī)度(dù)、土壤中的(de)水分、高(gāo)山上(shàng)的积雪(xuě)，甚至连意(yì)大利游客的数(shù)量也(yě)符合这个周期的(de)规律。

所以，科学家们又在(zài)南半球建立了一(yī)个几乎(hū)相同的实验(yàn)室，这里的(de)季节与之(zhī)前的实验室正好相反，而在(zài)这(zhè)里，地球穿过暗物质(zhì)流(liú)的运动特征和第一个实验室是一(yī)样的。

因此，如果(guǒ)在这里可以得到相(xiāng)同(tóng)的信号，就可以成为(wèi)暗物(wù)质所(suǒ)存在的(de)非常有力的证据了(le)。但是由于这(zhè)个(gè)实(shí)验室刚刚(gāng)建成不久，所以(yǐ)截至目前还无法提供相应的数据支持(chí)。另外，在(zài)2025年，NASA将(jiāng)会发(fā)射(shè)一台新的(de)望远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望远镜(jìng)相同，但它的宽视场仪器提供(gōng)的视野是哈勃红(hóng)外仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太空望(wàng)远镜其中(zhōng)一个关键的用途就是探索暗(àn)物(wù)质背后的奥秘，对于探测的结(jié)果，我们只能拭目以待了。费米实验室粒子天体(tǐ)物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬(fēn)研究发现(xiàn)，如果(guǒ)暗物质(zhì)存在，它们极有可能拥(yōng)有另一种神秘的效应(yīng)，这种暗(àn)物质效应，会(huì)支持宇(yǔ)宙当中生命(mìng)的诞生，或者说是生(shēng)命进化的一个重要因素。

如果这一理(lǐ)论得到进一步的证实，那(nà)么遍布宇宙当中的暗(àn)物质会(huì)不会意味着人(rén)类并不孤(gū)单呢？或(huò)许在宇宙当(dāng)中某个角(jiǎo)落的(de)行(xíng)星(xīng)上，暗物质正在通过(guò)这样的效应创造(zào)生命(mìng)。当(dāng)然(rán)，这(zhè)些推论的大前提是要先找到暗物质存在的(de)实(shí)际(jì)证据。那么小(xiǎo)伙(huǒ)伴们，你们觉得暗物质到(dào)底存不存在呢？喜欢请(qǐng)点(diǎn)赞，你的支持是我(wǒ)更(gèng)新的动力！

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