宇宙(zhòu)是“人为制造”的？为(wèi)何会存在科学无法解(jiě)释(shì)的“暗物质(zhì)”？暗物(wù)质又(yòu)究竟是什(shén)么？人(rén)类为(wèi)了(le)寻找暗物质存在的(de)证据，科学家们在(zài)过(guò)去的几十年当(dāng)中(zhōng)进行了超过(guò)50次的长(zhǎng)期实验(yàn)，但是却没有发现(xiàn)任何的有效证据。除了一个地(dì)方，在1687年出版的自然(rán)哲(zhé)学数学(xué)原理一书中，埃萨克牛顿(dùn)发表了(le)万有引(yǐn)力定律，它揭示了宇宙中天体(tǐ)运(yùn)动的规律。往后(hòu)的几(jǐ)百年(nián)来，当天文学家(jiā)们发(fā)现某些天体运行轨道出现异常，不(bù)符合万有引力定律的时(shí)候，他们就(jiù)会知道(dào)，周围一定有未(wèi)知的天体(tǐ)通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行轨道的(de)异常，推(tuī)算并且发现了(le)海王星(xīng)的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的(de)发现(xiàn)都是(shì)应用万有引力(lì)定律(lǜ)所取得重大天文成就(jiù)的(de)例子。但是这些发现(xiàn)都是在恒星系(xì)统的尺(chǐ)度当中(zhōng)，可(kě)当我(wǒ)们(men)上升到星系或者是(shì)星团的尺度，事情就开(kāi)始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理学家弗(fú)里(lǐ)茨(cí)兹威基(jī)正在(zài)研究和测量(liàng)后(hòu)发星系团的质(zhì)量。这是一个由数千个星(xīng)系(xì)所(suǒ)组(zǔ)成的巨(jù)大星系团，这些(xiē)星系被(bèi)引力束缚在一起。测量(liàng)星系团(tuán)的质(zhì)量(liàng)一般会使用到两种方法，当两种(zhǒng)方法结果一致，就可(kě)以(yǐ)确定其质量(liàng)的(de)范围。

第一种(zhǒng)是获得其(qí)"光度学的质量"，需(xū)要的数据(jù)是测量各个星系的(de)光度。

第(dì)二种是动力学质量的计算，是利用光谱红移测量星系(xì)团(tuán)中的各个星系相(xiāng)对于星系团的运动(dòng)速度。当测量结果出来之后，兹威基彻底(dǐ)懵了(le)，“动(dòng)力学质量(liàng)”竟然是“光度学(xué)质量”的400倍。这(zhè)意(yì)味(wèi)着(zhe)，后(hòu)发座星系团有99%的质量消失了，或(huò)者(zhě)说这(zhè)99%的质量并不以可见光的形式所存在(zài)，我们(men)无法看到。最(zuì)诡异的是(shì)，在(zài)测(cè)量速度的过(guò)程中(zhōng)，兹(zī)威(wēi)基发现星(xīng)系(xì)团中很多星系的速度(dù)比理论(lùn)上要快得多，按照牛顿的(de)运动学定律，仅靠这些可(kě)见星系的质量所产(chǎn)生的(de)引(yǐn)力(lì)是无(wú)法将它们束缚在(zài)星系团内的，它们早就(jiù)应该被抛(pāo)出(chū)星系团(tuán)之(zhī)外早鸟票什么意思 早鸟票是最便宜的吗(wài)了，除(chú)非有一种神(shén)秘的力量在起(qǐ)作用，这种力量来源于某种隐(yǐn)形的物质(zhì)。

据此，兹(zī)维(wéi)基提出了这样部分不可见(jiàn)的暗(àn)质，它不发(fā)散光、吸光、反射光，但是(shì)它们却占据着(zhe)宇宙中绝大部分(fēn)的(de)质量。只是当时(shí)的人(rén)们对这样的一种说法(fǎ)不屑一(yī)顾。

直到40年之(zhī)后(hòu)，“暗物质”这个词才再一次出现。天(tiān)文学家维拉鲁(lǔ)宾(bīn)和肯特福特在(zài)观(guān)测仙女座星系中(zhōng)的恒(héng)星运(yùn)动。理论上来(lái)说，距离中心越远的恒星在其轨道上的运行速度就会(huì)越(yuè)慢。但是他们观测(cè)的结果却让(ràng)人感到不可思议。

随着与中(zhōng)心距离的增(zēng)加，恒星的旋(xuán)转速度几(jǐ)乎保持不变。可(kě)是根据牛(niú)顿的(de)万有引力(lì)定律，在星(xīng)系(xì)当中如(rú)果没(méi)有足够大的质量来吸引它们，这些外围的恒星早(zǎo)就被甩到宇宙当中了。基于这种现象(xiàng)，科(kē)学(xué)家们会使(shǐ)用一种(zhǒng)相对(duì)标准的方法来(lái)解释暗物质(zhì)的存在，这种方法就是测量星系当中气体在X轴上距离(lí)星系中心的距(jù)离，以及在(zài)Y轴(zhóu)上气体的(de)旋转速度。如果出现异常的结果，就(jiù)认为是(shì)由暗物质的(de)力量进入其中。

于(yú)是科学家们(men)通(tōng)过射电望(wàng)远(yuǎn)镜测(cè)量了距离星系中心(xīn)更远距离的(de)氢元素，发现它们的旋转速度(dù)并不符合牛顿的(de)力学定律。我们的(de)太阳系也不(bù)例(lì)外，太阳系(xì)位(wèi)于银(yín)河系的第(dì)三悬(xuán)臂之(zhī)上，距离银河系中心2.6万光(guāng)年，根据万(wàn)有引力定(dìng)律进(jìn)行计算，太阳系的运行速度应该是160千米(mǐ)/秒(miǎo)，但实际(jì)上(shàng)，太阳系正在以220千米/秒的(de)速度围绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实际速度远远大于理论(lùn)速度，那么产(chǎn)生(shēng)以(yǐ)上这种(zhǒng)向心(xīn)加速度(dù)的(de)原(yuán)因很可能就是存在着一种我们看(kàn)不到的物(wù)质，是这(zhè)些暗物质的引力效应将星系聚(jù)集在了一(yī)起。

也(yě)是从这时开始，越来(lái)越多的研究人员开始(shǐ)相信暗物质(zhì)的(de)存(cún)在。科学(xué)家根据星系外恒星轨(guǐ)道的速度，估算(suàn)在星系当中暗物质的质量占整个星系(xì)质量的(de)85%。但是，暗(àn)物(wù)质(zhì)并不是唯一可(kě)以解(jiě)释(shì)这(zhè)个现象的原因。在一项新的研究当中，科学家们发(fā)现，几乎没有引(yǐn)力效应的遥远恒星之间，也(yě)会出现速度上的微小差异。另外，天文学家(jiā)还发现了一(yī)个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距离地(dì)球大约2.5亿光年，大小和(hé)银河系不多，但是星系当中存(cún)在的恒星(xīng)数量却只(zhǐ)有银(yín)河系的千分之一。

所以在理论上(shàng)，该星系必须存在暗物质，否则就会分崩离析(xī)。但是科学家们使用最先进的望远镜对其进行了40个小时的(de)详细测(cè)量(liàng)之后，发(fā)现(xiàn)星系(xì)中的恒星运动是可以(yǐ)用正常的物质和力(lì)学定律来解释的。那么(me)又有人提(tí)出，也许该星(xīng)系(xì)的暗物质，已(yǐ)经被附(fù)近的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没(méi)有任何星(xīng)系存在。造成(chéng)这些现象的除了暗物(wù)质的假说之外，另一种可能就是人类对(duì)引(yǐn)力的理解还不够全(quán)面，引力很可能在(zài)不同尺度空间中的(de)工(gōng)作方式是不同的，这意味(wèi)着在行星系尺度(dù)中的天体会沿(yán)着它们的轨道，按照(zhào)我们所理解的方(fāng)式运动。但是(shì)上升到星(xīng)系和(hé)星(xīng)团(tuán)的尺度，引力之间的相互作用(yòng)则是不同的方式。对于在(zài)星系团之间的相互作用，科学家还(hái)引(yǐn)入了外部(bù)场(chǎng)效应(yīng)的概念，指的是(shì)在数百万(wàn)光(guāng)年的规模上，巨大的(de)质量之(zhī)间会产(chǎn)生对(duì)彼此特殊的(de)效果，这(zhè)个(gè)理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)。如果MOND蒙德理论(lùn)成(chéng)立，这意味着我们需要对(duì)现在的物理定(dìng)律进行(xíng)修正(zhèng)，这些发现也让很多人认为暗物(wù)质假说理(lǐ)论就此终结。但是在宇宙(zhòu)当中还有关于(yú)暗物质存在的其他的理论证据，这些理论证据是蒙德理(lǐ)论所没(méi)法解释的(de)“引(yǐn)力(lì)透镜”。

径向距离(lí)为37亿(yì)光(guāng)年的子弹星系团，由(yóu)两(liǎng)个(gè)碰撞(zhuàng)的星系(xì)团所组成，类似(shì)这样(yàng)的星团，它(tā)们大(dà)部分的普通(tōng)质量都在星系的气体当中。当星团以1000万公(gōng)里/小(xiǎo)时发(fā)生(shēng)碰撞的(de)时候，星际气体的相(xiāng)互(hù)作用就会(huì)导(dǎo)致温度的急剧(jù)升高，速度大幅降低。所以(yǐ)在理论上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团(tuán)大(dà)部分(fēn)的质量将(jiāng)位于所(suǒ)有这些(xiē)气体所在(zài)的(de)中间区(qū)域。那么我们(men)通过(guò)什么来验证它的质(zhì)量(liàng)区(qū)域(yù)到底是不是集中在中间呢？前不(bù)久，詹姆斯(sī)韦伯太(tài)空望远(yuǎn)镜传回(huí)了宇宙(zhòu)当中第一张(zhāng)全(quán)彩的高清照片(piàn)，在照片中我们(men)可以明显地看(kàn)到(dào)很多星系似乎(hū)被拉伸产生(shēng)了巨大的形变。其实(shí)这些(xiē)星系本(běn)身并(bìng)不(bù)是真(zhēn)的被扭曲(qū)了，也不是韦伯(bó)望远镜(jìng)出了什么问题，而是这样极遥远的(de)天体和(hé)我们(men)地球(qiú)上的观测者之间。被一个质量超级巨大的(de)天体(tǐ)遮挡，这个超大质量的东西的(de)引力，会使(shǐ)身后(hòu)更遥远星系的光(guāng)都发生了扭曲(qū)。这个现象就是引力透镜效应。这个(gè)巨大的天体(tǐ)可能是超大质量的黑洞或者是(shì)暗(àn)物质。

所以当(dāng)人们(men)对子(zi)弹星系团观(guān)测的时(shí)候，发现它的大(dà)质量(liàng)区域并不是(shì)在中间，而(ér)是在两侧。所(suǒ)以最(zuì)好的解释方法(fǎ)就是当星团(tuán)发生(shēng)全部的碰撞(zhuàng)时，可被(bèi)观测(cè)到的质量气体被(bèi)卡在了(le)中间，暗物质则直接(jiē)通过了这个区域，并在两边形成了(le)引力透镜。对子(zi)弹星系团的引力透镜研究也被认为是(shì)暗物质存(cún)在的迄(qì)今为止(zhǐ)最(zuì)好的理论证(zhèng)据(jù)。

除此(cǐ)之(zhī)外(wài)，还(hái)有来自(zì)宇宙当中最古老的光。从宇(yǔ)宙大爆(bào)炸开始，38万年之后，可见光终于可以畅(chàng)通无阻地穿越(yuè)在宇宙当中了。经过了(le)130多(duō)亿年之后，这些光(guāng)在宇(yǔ)宙空间背景上留下了(le)各相同性的微波辐(fú)射。其中(zhōng)红色的部(bù)分表示温(wēn)度较(jiào)高的区域(yù)，蓝色(sè)则表示相对较冷(lěng)的区域，但(dàn)实际上它们之(zhī)间的温差只有万分之一。

科学家们通过对前景背(bèi)景(jǐng)分离(lí)后的(de)二值图像(xiàng)进行连(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)，图形(xíng)看起来不应该是这样的，而随(suí)着(zhe)暗(àn)物质的(de)增加，一些峰值的幅度会减(jiǎn)小，才(cái)变(biàn)得(dé)看(kàn)起来“和谐(xié)”。为了匹配(pèi)宇宙(zhòu)微波背景辐(fú)射的(de)测(cè)量(liàng)值，我们(men)需要的暗物(wù)质大约是普通物质的5倍。这个(gè)数字与解释星(xīng)系当中恒星运动所(suǒ)需要(yào)的(de)暗物质比例是一致的。这就意味着。

用了一个简单的理论(lùn)框架，就(jiù)很好(hǎo)地解释了很多(duō)不同(tóng)的观测结(jié)果(guǒ)。而(ér)暗(àn)物(wù)质(zhì)的本质就是宇(yǔ)宙当(dāng)中存在着某种类型的(de)粒子(zi)，它们(men)不参(cān)与任何其他的电磁作用，只通过(guò)引力来相互(hù)作用。所(suǒ)以如果能够(gòu)找到这种(zhǒng)粒(lì)子的存在(zài)，就相当于找到了暗物质(z早鸟票什么意思 早鸟票是最便宜的吗hì)存(cún)在(zài)的(de)实(shí)际证据。这种粒子到底是(shì)什么？科学(xué)家们已经提出了数十(shí)种的假想目标，而要寻找这些不同的(de)目标粒(lì)子所需要(yào)的(de)实验方式也不相同。在过(guò)去的几(jǐ)十年当中，人类为了寻(xún)找这些看不见、摸不(bù)到，几乎不会与常规物(wù)质相互(hù)作用的“暗物质”，科(kē)学家们已(yǐ)经(jīng)进行(xíng)了超过50次的(de)实验，却没有任(rèn)何实质性的发现，除(chú)了一个地方，意大(dà)利的(de)格兰萨(sà)索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当(dāng)中，藏着地(dì)球上最大的地学实(shí)验室，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼高的探测(cè)器，一直致(zhì)力于寻找(zhǎo)暗物质粒子(zi)的周期(qī)性(xìng)震荡。

自1997年以来(lái)，这里(lǐ)的(de)科学家(jiā)声称观测到了(le)某种(zhǒng)信(xìn)号。经过了20多年(nián)的数(shù)据(jù)收(shōu)集，人们发现了一(yī)个(gè)有趣的事情。探测率会在每年(nián)的(de)6月份达到峰值，然后在11月(yuè)降到最低，而且在(zài)20年当中每年(nián)都是(shì)一(yī)样。一些科学家认(rèn)为这可能是人类发现暗物质的第一个直接证据。

但是为什么暗物质会产生(shēng)周期性(xìng)的(de)年度(dù)信(xìn)号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳(yáng)系正(zhèng)在以(yǐ)220公里/秒的(de)速度围绕(rào)着银河系(xì)进行移动，那么如果暗物(wù)质(zhì)存在宇宙当中，这意(yì)味着我们也在以这样的速(sù)度在穿越着暗物质流，这个(gè)过程中会产生相应的振(zhèn)荡(dàng)，同时地球又以30公里/秒的(de)速度围绕太(tài)阳进行旋转。所以(yǐ)有半年的时间，地(dì)球围绕太阳的(de)方向与太(tài)阳环绕银河系的方向(xiàng)是一致(zhì)的，而另外半(bàn)年则与之相反(fǎn)。

而(ér)在6月份的(de)时(shí)候，地(dì)球与太(tài)阳的方向正好(hǎo)达到完全(quán)一致，这是理(lǐ)论上地(dì)球(qiú)穿越暗(àn)物质流(liú)最快的时(shí)段。而(ér)在11月份，又(yòu)恰(qià)好达到了最慢(màn)值。尽管在(zài)实际的情况中，太阳(yáng)系相对(duì)银(yín)河系的平面呈(chéng)现(xiàn)了60度(dù)的倾(qīng)斜，但是这并不影(yǐng)响这(zhè)个(gè)理(lǐ)论的有效性。

因此(cǐ)科学(xué)家认为这可以(yǐ)用(yòng)来解释，研究人员(yuán)们所观测到(dào)的周期性信号。当然也可能有其(qí)他(tā)的情(qíng)况(kuàng)，造成(chéng)这种(zhǒng)年度周期信(xìn)号的(de)差(chà)异也可能是温度(dù)、湿(shī)度、土壤中的水分(fēn)、高山(shān)上的积雪(xuě)，甚至连意大利游客的(de)数量也符合这个周(zhōu)期的规律。

所以，科学家们又在南半球建立了一(yī)个几乎(hū)相同的(de)实验室，这里的季节与之前(qián)的(de)实(shí)验室正好(hǎo)相反，而在这里，地球穿过(guò)暗物(wù)质流(liú)的(de)运动特征和第一个(gè)实验(yàn)室是一样的。

因此，如果在这里可以得(dé)到相同的信号(hào)，就(jiù)可以(yǐ)成为暗物质所存在的非(fēi)常有力的证据(jù)了。但是(shì)由(yóu)于这个实验(yàn)室刚刚建成不(bù)久(jiǔ)，所以截至(zhì)目前还无法提供相(xiāng)应(yīng)的数据支(zhī)持。另外，在(zài)2025年，NASA将(jiāng)会发射(shè)一台(tái)新的望远镜，这台太空(kōng)望(wàng)远镜叫做“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的主镜大(dà)小跟哈(hā)勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提供的(de)视野是哈(hā)勃(bó)红外(wài)仪器的100倍(bèi)。南(nán)希(xī)格雷斯罗曼太空望(wàng)远镜其中一(yī)个关键的用途就是探索暗物质背后(hòu)的奥秘，对于探测的(de)结果，我们只能(néng)拭目(mù)以待了。费米实(shí)验室(shì)粒子天体(tǐ)物理中心的科学(xué)家丹(dān)琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究(jiū)发现，如果(guǒ)暗(àn)物质存(cún)在，它们极有可能拥有(yǒu)另一种神秘的效应，这种暗物质效应，会支持(chí)宇(yǔ)宙当中生命的诞生(shēng)，或者(zhě)说是(shì)生命进化的一个重要因素。

如果这一(yī)理论得到进一步的(de)证实，那么遍(biàn)布宇宙当中的暗(àn)物质会不(bù)会意味着人类(lèi)并不孤(gū)单(dān)呢(ne)？或许在(zài)宇宙当中某个角落的行星上，暗(àn)物(wù)质正在通过这(zhè)样的效(xiào)应创造生(shēng)命。当然，这些推论的大前提是要先找(zhǎo)到暗物质存在的实际(jì)证据。那么小伙(huǒ)伴们，你们觉得暗物质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支(zhī)持是(shì)我(wǒ)更新的动(dòng)力！

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