宇宙是“人为制造(zào)”的？为何会存在科学无法解(jiě)释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻(xún)找暗物质存在的证据，科学家们在过去的(de)几(jǐ)十年当中(zhōng)进行了超过50次的长期实(shí)验(yàn)，但是却没有发现任何的有效证据。除了一个地(dì)方，在1687年出版的自然哲学(xué)数(shù)学原理一书中，埃萨克(kè)牛顿发表了万有引力定(dìng)律，它揭示了宇宙中天体运(yùn)动(dòng)的规律。往后的几百年来，当天文学家们发(fā)现某些天体运行轨(guǐ)道出现(xiàn)异常，不符合万有引力定律的时候，他们就(jiù)会知道(dào)，周(zhōu)围一定有未知的天体通过(guò)引力在摄动它的轨道(dào)。比如在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通过天王星运行轨(guǐ)道的(de)异常，推算并且(qiě)发现了海王星的存(cún)在(zài)。另外(wài)，哈雷彗星、冥(míng)王星的发现都是应用万(wàn)有(yǒu)引力定律所取得重大天文成就的例子。但是这(zhè)些(xiē)发(fā)现都是在恒(héng)星系统的尺度当中(zhōng)，可(kě)当我们上升到星系或者是星团的尺度，事情(qíng)就开(kāi)始变得诡异(yì)了。

1933年(nián)，瑞(ruì)士的物(wù)理学家弗(fú)里茨兹威基正在研究和测量后发(fā)星系团的质量。这是一个由数千个星(xīng)系所组成的巨大星系(xì)团，这些星系(xì)被引(yǐn)力束缚在一起。测量星系团的质量一(yī)般会使用到两种方法(fǎ)，当两种方法结果一(yī)致，就可以确定其质(zhì)量的(de)范(fàn)围(wéi)。

第一种是获得(dé)其(qí)"光(guāng)度学的质量"，需(xū)要(yào)的数(shù)据是测量各个星系(xì)的光度。

第(dì)二种是动力学质量的计算，是(shì)利用光(guāng)谱(pǔ)红(hóng)移测量星系团中的各(gè)个(gè)星系相(xiāng)对(duì)于星系团的运动(dòng)速度。当测量结(jié)果出来之后，兹威基彻底懵了(le)，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的(de)400倍。这意(yì)味着(zhe)，后发座星(xīng)系团(tuán)有99%的质量消失了，或者说(shuō)这99%的质量并不以可见(jiàn)光的形式所存在，我(wǒ)们无(wú)法看到。最诡异(yì)的是，在测量速度的过程中，兹(zī)威基发现星系团中很多星系的速度比理(lǐ)论上(shàng)要快(kuài)得多，按照(zhào)牛顿的运动学定律，仅靠这些(xiē)可见星系的质量(liàng)所产生的引(yǐn)力(lì)是无法将它们(men)束(shù)缚在星系团内的，它们早就应该被抛出(chū)星系团之外了(le)，除非(fēi)有(yǒu)一种神秘(mì)的力量在起作(zuò)用(yòng)，这种力量来源(yuán)于某(mǒu)种隐(yǐn)形的物质。

据此，兹维(wéi)基(jī)提出了这样部分不可见(jiàn)的(de)暗(àn)质，它不发散光、吸光、反(fǎn)射光，但是(shì)它(tā)们却占据着宇宙中绝大部分的质量(liàng)。只是当时的人(rén)们对(duì)这样的一种说法不屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一(yī)次出现。天文学家维(wéi)拉鲁(lǔ)宾和(hé)肯特福(fú)特在观测仙女座星系中的恒星(xīng)运动。理(lǐ)论上来说(shuō)，距(jù)离(lí)中(zhōng)心越远(yuǎn)的恒星在(zài)其轨道上的运行速度就会越慢。但是他们(men)观(guān)测的结果却让人(rén)感(gǎn)到不可思议。

随(suí)着与(yǔ)中心距离的增加，恒星的(de)旋转速度几乎保(bǎo)持不(bù)变。可是根据牛顿的(de)万(wàn)有引力定律，在星系当(dāng)中如果没有足够大的(de)质量来吸(xī)引它们，这些(xiē)外围的恒星早(zǎo)就被甩(shuǎi)到宇(yǔ)宙(zhòu)当中了。基于这种现(xiàn)象(xiàng)，科学家(jiā)们会使用一种相(xiāng)对标准的方法来解释暗(àn)物质的存在，这种方法就是测量星系当中气体在X轴上(shàng)距离星系中心的距离，以及在Y轴上气体的(de)旋转(zhuǎn)速度。如(rú)果(guǒ)出现异常(cháng)的结果，就(jiù)认为是由暗物质的力量进入其(qí)中。

于是科学(xué)家们(men)通过射电望远镜测量了距离(lí)星系(xì)中(zhōng)心更远(yuǎn)距离的氢(qīng)元素，发现它们的旋转速度并不符合牛顿的力(lì)学定律。我(wǒ)们的太阳系也不例(lì)外，太阳(yáng)系(xì)位于银河系的第(dì)三悬臂之上，距离银河系中心2.6万(wàn)光(guāng)年，根据万(wàn)有引力定律进(jìn)行计算，太阳系的运(yùn)行速度应该是(shì)160千(qiān)米/秒，但实际(jì)上，太阳系正在以220千米/秒的(de)速度围绕银河系(xì)旋(xuán)转(zhuǎn)，这(zhè)个实(shí)际速度远远大于理论速度，那(nà)么产生以上(shàng)这种向心加速度的原因很可能就(jiù)是存在着(zhe)一种(zhǒng)我(wǒ)们看不到(dào)的物质(zhì)，是(shì)这些暗(àn)物质的引(yǐn)力效应将(jiāng)星(xīng)系聚(jù)集在(zài)了一起。

也是从这时开始，越(yuè)来越(yuè)多的研究(jiū)人员开始相信暗物质的存在。科学家根据星(xīng)系外恒星(xīng)轨道的(de)速度，估算在星系当中暗(àn)物质的质量占整个星系质(zhì)量的85%。但是(shì)，暗物质并不是唯一(yī)可以解释(shì)这个现象的原(yuán)因。在一项新的研究当中(zhōng)，科学(xué)家(jiā)们发现，几乎没(méi)有引力效(xiào)应(yīng)的遥远恒(héng)星之间，也会出现速度(dù)上的微(wēi)小差(chà)异。另外，天文学家还发(fā)现了一个反常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系(xì)距离地球大约2.5亿(yì)光年，大(dà)小(xiǎo)和银河系不多，但是(shì)星(xīng)系当中存在(zài)的恒星数量却(què)只有银河系的(de)千分之一。

所以在理论上，该星(xīng)系必须存在(zài)暗物质，否(fǒu)则(zé)就会分崩离析(xī)。但是科学家(jiā)们使用最先进(jìn)的望远镜(jìng)对(duì)其进行了(le)40个(gè)小时(shí)的详细测量之后，发现星系(xì)中(zhōng)的(de)恒星运(yùn)动(dòng)是可以用正(zhèng)常(cháng)的物质和力学定律(lǜ)来(lái)解释(shì)的。那么又有(yǒu)人提出(chū)，也许(xǔ)该星系的暗物质，已经被(bèi)附近的另一个(gè)大星(xīng)系剥离了。奇怪的是，它的附近没有任何星系存在。造成这些现象所想皆所愿,所愿皆所得的意思是什么，所想皆所愿,所愿皆所得的意思英文的除(chú)了(le)暗(àn)物质(zhì)的假说之(zhī)外，另一种可能就是人类对(duì)引(yǐn)力的理解还不够全(quán)面，引力很可能在不同尺度空间中的工作方式是不同的，这(zhè)意(yì)味着在行(xíng)星系尺(chǐ)度中的(de)天体会沿着它们的轨道(dào)，按照我们所理(lǐ)解的方(fāng)式运动。但是(shì)上升(shēng)到星系(xì)和星团的尺(chǐ)度(dù)，引力之间的(de)相互作用则是不同(tóng)的方(fāng)式。对于(yú)在星(xīng)系(xì)团之(zhī)间的相互(hù)作用(yòng)，科学家还引(yǐn)入了外部场效应(yīng)的概念，指的是在数百(bǎi)万光年的规模(mó)上，巨大的质(zhì)量之间会产生(shēng)对彼此特殊(shū)的(de)效果，这个(gè)理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德理论(lùn)成立(lì)，这意味着我们需要对现在的物理定律进行修正，这些发现(xiàn)也让很多人认为(wèi)暗物质(zhì)假说理(lǐ)论就此终结。但是(shì)在宇宙(zhòu)当(dāng)中还(hái)有关于暗物质存在(zài)的其(qí)他的理论证据，这些理(lǐ)论(lùn)证据是蒙(méng)德理论所没法(fǎ)解释(shì)的“引力(lì)透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹(dàn)星系团，由两个(gè)碰撞(zhuàng)的(de)星(xīng)系团所组成，类似这(zhè)样(yàng)的星(xīng)团，它们大部分(fēn)的普通质量都在星系的(de)气体当中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星际气体(tǐ)的(de)相互作用(yòng)就(jiù)会导致温(wēn)度的急剧升高，速度大幅(fú)降低。所以在(zài)理(lǐ)论上，在(zài)碰撞之后(hòu)，子弹(dàn)星系团(tuán)大(dà)部(bù)分的质量将位于所有这些气(qì)体所在的中间区域。那么我们(men)通(tōng)过什么(me)来验证它(tā)的质量区域到底是(shì)不是集(jí)中在(zài)中间呢？前(qián)不(bù)久，詹姆(mǔ)斯韦伯太(tài)空望远镜传(chuán)回了宇宙当中第(dì)一张全彩的高清照片，在照片中我(wǒ)们可(kě)以明(míng)显地看(kàn)到很多星(xīng)系(xì)似(shì)乎被拉伸产生(shēng)了巨(jù)大的形变。其实这(zhè)些星系本身并不是真的被(bèi)扭曲(qū)了，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出了什么问题，而是(shì)这(zhè)样极遥远的天体(tǐ)和我(wǒ)们地球上的观测者之间(jiān)。被一个(gè)质(zhì)量(liàng)超(chāo)级巨大的(de)天体遮挡，这个(gè)超大质(zhì)量的东西的引力，会使身后更遥(yáo)远星系的光都发生了扭曲。这个现(xiàn)象就是引力透镜效应(yīng)。这(zhè)个巨大的天(tiān)体可能是超大质量的黑洞或者是(shì)暗物质。

所(suǒ)以(yǐ)当人们对子弹(dàn)星系(xì)团观测的时候，发现(xiàn)它的大质量区域并(bìng)不是在中间，而(ér)是(shì)在(zài)两侧。所以最(zuì)好的解释方法就(jiù)是当星团(tuán)发生全(quán)部(bù)的碰(pèng)撞时，可被观测到的质量气(qì)体被卡(kǎ)在了中(zhōng)间，暗(àn)物质则直(zhí)接通过了这(zhè)个区域，并在两边形成了引力透(tòu)镜(jìng)。对子弹星(xīng)系团的引力透镜研究也被认为是暗物质存(cún)在的迄今为止最好的理论证据。所想皆所愿,所愿皆所得的意思是什么，所想皆所愿,所愿皆所得的意思英文

除此(cǐ)之(zhī)外，还有来(lái)自(zì)宇宙当中最(zuì)古老的光。从宇宙(zhòu)大(dà)爆炸开始，38万年之后(hòu)，可见光(guāng)终(zhōng)于可以(yǐ)畅(chàng)通无阻地穿越在宇宙(zhòu)当中了。经过了130多亿年之后(hòu)，这些光在(zài)宇(yǔ)宙空(kōng)间背景上留下了各相同性的微(wēi)波辐射(shè)。其中红色的部分表示温度较高的区域(yù)，蓝(lán)色(sè)则表示(shì)相对较冷的区域，但实际(jì)上它们之间的(de)温差只有万分之一。

科学家们通过对(duì)前景(jǐng)背景(jǐng)分离后的二值图像进行连通域提取和(hé)标记之后发现(xiàn)，如(rú)果宇宙当中没有暗物质，图形看(kàn)起来不应该是这样的，而随着暗物质的(de)增加，一些峰(fēng)值的幅度会减小(xiǎo)，才变(biàn)得(dé)看起来(lái)“和(hé)谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背(bèi)景辐射(shè)的测(cè)量值，我们(men)需(xū)要的暗物质(zhì)大约是普(pǔ)通物质的5倍。这个数字与解释(shì)星系当中恒星运动所需要的暗物(wù)质(zhì)比例是(shì)一致的。这就意味着。

用(yòng)了(le)一个简(jiǎn)单(dān)的理论框(kuāng)架，就(jiù)很好地解释了很多不同的观测结果。而暗物(wù)质(zhì)的本质就是(shì)宇(yǔ)宙当中存在着某种类型的粒子，它们不(bù)参与任何其他的电磁作用(yòng)，只(zhǐ)通(tōng)过引力(lì)来(lái)相互作(zuò)用(yòng)。所以如果能够找到(dào)这(zhè)种粒(lì)子(zi)的存(cún)在(zài)，就相当于找到(dào)了暗物质(zhì)存(cún)在的实际(jì)证据。这(zhè)种粒子(zi)到底是什么？科学家们已经提出(chū)了数十(shí)种(zhǒng)的(de)假(jiǎ)想目(mù)标，而要寻(xún)找(zhǎo)这些不同的目(mù)标(biāo)粒子所(suǒ)需要的实(shí)验方式也不相同(tóng)。在(zài)过去的(de)几十年当中，人(rén)类为了(le)寻找这些看不(bù)见、摸不(bù)到，几乎不会与常(cháng)规物(wù)质相互作用的“暗物质(zhì)”，科学家们已经进行了超过50次的实验(yàn)，却没(méi)有任何实(shí)质性的发现，除(chú)了一个地方(fāng)，意大利的格(gé)兰萨索山，隶属于阿(ā)尔卑斯山(shān)脉。

在(zài)山下1400米处的地下(xià)矿井(jǐng)当中，藏(cáng)着地球上最(zuì)大的地(dì)学实验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼(lóu)高的探测器，一直致力(lì)于寻找暗(àn)物质(zhì)粒(lì)子的(de)周(zhōu)期性(xìng)震(zhèn)荡。

自1997年以来(lái)，这里的(de)科(kē)学家声称观测到(dào)了(le)某种(zhǒng)信号。经过了20多(duō)年(nián)的(de)数(shù)据收集，人们发现(xiàn)了(le)一个有(yǒu)趣的事(shì)情。探测(cè)率会(huì)在(zài)每年的6月份达到峰值，然后(hòu)在11月降到最(zuì)低，而且在(zài)20年(nián)当中(zhōng)每年都是一(yī)样。一些(xiē)科(kē)学家认为这可能(néng)是人类发现暗物质(zhì)的第一(yī)个直(zhí)接证据。

但是为什么暗物质(zhì)会产生周(zhōu)期性的年度信号(hào)呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公(gōng)里/秒的速度围绕着银河系进(jìn)行移动，那么(me)如(rú)果暗(àn)物质存在宇宙当中，这意味着我们(men)也在以这样的速度(dù)在穿(chuān)越(yuè)着暗物质流，这(zhè)个过程中(zhōng)会产生相应的振(zhèn)荡，同时地(dì)球又以30公里/秒的速度围(wéi)绕太阳进行旋转。所以(yǐ)有(yǒu)半年的时间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银河系的方向(xiàng)是一致的，而另外半年则与之相反(fǎn)。

而在6月份(fèn)的时候，地球与太阳(yáng)的方向正好达到完全一致，这是理(lǐ)论上地(dì)球穿越暗物质流最快(kuài)的时段。而(ér)在11月份，又恰好达到了(le)最慢值。尽(jǐn)管在实际的情况中，太(tài)阳系相(xiāng)对银河系的平(píng)面呈现了60度(dù)的(de)倾斜，但(dàn)是这(zhè)并不影(yǐng)响这个理论的有效性。

因此科学家认为(wèi)这可(kě)以用来解释，研究人员们所观测到的周期性信(xìn)号。当然也(yě)可能有其他的情况，造(zào)成(chéng)这种年度周(zhōu)期信号的差异(yì)也可(kě)能是温度、湿度、土壤中的水分、高山(shān)上(shàng)的积雪，甚至连意(yì)大利游客(kè)的数量也符合这个(gè)周(zhōu)期的规(guī)律。

所以(yǐ)，科学(xué)家们又在南半球建(jiàn)立了一个几乎相同(tóng)的实(shí)验室，这里的(de)季(jì)节与(yǔ)之前的(de)实验室正好相反，而(ér)在(zài)这里(lǐ)，地球穿过暗物质流(liú)的(de)运动(dòng)特征和第一个实验室是一(yī)样(yàng)的。

因(yīn)此，如果(guǒ)在这里可(kě)以得到相同的信号，就可以(yǐ)成(chéng)为(wèi)暗物(wù)质所存在的非(fēi)常有(yǒu)力的证据了。但是由于这个(gè)实(shí)验室刚刚建成(chéng)不久，所以截至目前还无法提(tí)供相应的数据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射一台新的(de)望远镜，这台太空(kōng)望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大(dà)小(xiǎo)跟(gēn)哈勃望远镜相(xiāng)同，但它的宽视场(chǎng)仪器提供的视野(yě)是(shì)哈勃红外仪(yí)器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中一(yī)个(gè)关键的用途(tú)就是探索暗物(wù)质背后(hòu)的(de)奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目以待了。费米(mǐ)实验室(shì)粒子天体物理中心的科(kē)学家丹琥珀(pò)和(hé)贾森斯特芬研究发现(xiàn)，如果暗物质存(cún)在，它们极有(yǒu)可能拥有另一种神(shén)秘的效(xiào)应，这种暗物质效(xiào)应，会支(zhī)持宇宙(zhòu)当中(zhōng)生命的(de)诞(dàn)生，或者说(shuō)是生命进(jìn)化的一(yī)个重要(yào)因(yīn)素(sù)。

如果这(zhè)一理论得(dé)到(dào)进一步的(de)证实(shí)，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会意味着人类并不孤单(dān)呢？或许在宇宙当(dāng)中(zhōng)某个角落(luò)的行星上，暗物质正在(zài)通过这(zhè)样的效应创造生命。当然，这些推论的大(dà)前提是要先找(zhǎo)到暗物质存在的实际证据(jù)。那么小伙(huǒ)伴(bàn)们，你们觉得暗(àn)物(wù)质到底(dǐ)存不(bù)存(cún)在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支持(chí)是我更(gèng)新的动力！

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