宇宙是“人为制造(zào)”的？为(wèi)何会存(cún)在科学无法(fǎ)解释的(de)“暗物质”？暗(àn)物质(zhì)又究(jiū)竟(jìng)是什么？人类(lèi)为了寻找(zhǎo)暗物(wù)质存在(zài)的证据(jù)，科学家们在(zài)过去(qù)的几十年当(dāng)中进行了(le)超过50次(cì)的长期实验，但是却没(méi)有(yǒu)发(fā)现任何的有(yǒu)效证据。除了(le)一个地方，在(zài)1687年出版的自然哲学数学原理一(yī)书中，埃萨(sà)克牛顿发(fā)表(biǎo)了万有(yǒu)引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙(zhòu)中天体运动的规律。往后的几百年来，当天文学家们发(fā)现某些天体(tǐ)运行轨道出现异常(cháng)，不(bù)符合万(wàn)有引力定(dìng)律(lǜ)的时候(hòu)，他们就会知道，周围一定有未知的天体通过引力在摄动它的(de)轨道。比(bǐ)如(rú)在(zài)1846年，奥本勒(lēi)维耶(yé)就通过天王星运行轨道的(de)异常(cháng)，推算并且发现了(le)海王星的存在(zài)。另外，哈雷彗星、冥(míng)王星的发(fā)现都是(shì)应(yīng)用万有(yǒu)引力定律所(suǒ)取得重(zhòng)大(dà)天文成就的例子。但(dàn)是这些发现(xiàn)都是(shì)在恒星系统的尺度当中，可(kě)当我们上升到(dào)星系(xì)或者(zhě)是星团的尺(chǐ)度，事情就开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家弗(fú)里茨兹威基正在研(yán)究和测量后(hòu)发星系(xì)团(tuán)的(de)质量。这是一个由数千个星系所组(zǔ)成的(de)巨大星(xīng)系团，这些(xiē)星系(xì)被引(yǐn)力(lì)束缚在一起。测(cè)量星(xīng)系团的质量(liàng)一般会使用到(dào)两种方法，当两种(zhǒng)方(fāng)法结(jié)果一致，就(jiù)可以(yǐ)确定其(qí)质(zhì)量的范围。

第一种是获得其"光度学(xué)的质量"，需要的(de)数据是测量各个星系的(de)光度。

第二种是动力(lì)学质量(liàng)的计算(suàn)，是利用光谱(pǔ)红移测量星系(xì)团中的各(gè)个星(xīng)系相对于星(xīng)系团的(de)运(yùn)动速度。当测(cè)量结(jié)果出来之后(hòu)，兹威(wēi)基(jī)彻底懵了，“动(dòng)力学(xué)质量”竟然是“光(guāng)度学质量(liàng)”的(de)400倍。这意味着，后(hòu)发座星系团有99%的质(zhì)量消失了，或者(zhě)说这99%的质量并不以可见(jiàn)光的形式所存在，我(wǒ)们无(wú)法看(kàn)到。最(zuì)诡异的是(shì)，在(zài)测量(liàng)速度的过程中，兹(zī)威基发(fā)现星(xīng)系团中很多星系(xì)的速度比理论上要(yào)快得多，按照牛顿的(de)运动学定(dìng)律，仅靠这些(xiē)可见星系的质(zhì)量所产生的引力(lì)是无法将它们束缚在星系团内的，它(tā)们早(zǎo)就(jiù)应(yīng)该(gāi)被抛出(chū)星系(xì)团之外了，除(chú)非有一(yī)种(zhǒng)神秘的力(lì)量在起作用，这种力量来源(yuán)于某种隐(yǐn)形的物质。

据此(cǐ)，兹维(wéi)基提(tí)出了这样部分不(bù)可见(jiàn)的暗(àn)质，它(tā)不(bù)发(fā)散(sàn)光(guāng)、吸光、反射光，但是它们却占据着(zhe)宇宙中绝大部分(fēn)的质量。只是当时的人们对这样的一种说法不屑一顾(gù)。

直到(dào)40年(nián)之(zhī)后，“暗物(wù)质(zhì)”这个词才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙(xiān)女座星(xīng)系中的恒星运动(dòng)。理论上来说，距离中(zhōng)心越远(yuǎn)的恒星在(zài)其轨道上的运行速度就(jiù)会越慢。但(dàn)是他们观测的结果(guǒ)却让人感到不可思议。

随着与中心距离的增(zēng)加，恒星的旋转(zhuǎn)速(sù)度几乎保持(chí)不变。可是根据牛顿的(de)万有引力(lì)定律，在(zài)星(xīng)系(xì)当中如(rú)果没(méi)有足够大的质量来吸(xī)引它们，这些外围(wéi)的恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙(zhòu)当中了(le)。基于这种现象，科学家们会使用一(yī)种相对标准的(de)方法来解释暗物(wù)质(zhì)的存在，这种方(fāng)法(fǎ)就(jiù)是测量(liàng)星系当(dāng)中气(qì)体在(zài)X轴上距离星系中心的距(jù)离，以及在Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速度。如果出现(xiàn)异常的结果，就认(rèn)为(wèi)是由暗物质的(de)力量进入其(qí)中。

于(yú)是科学家们通过射电望(wàng)远镜测量了(le)距离星系中(zhōng)心更远距离的(de)氢元素，发现(xiàn)它们的旋转速(sù)度并不(bù)符合(hé)牛顿的力学定(dìng)律。我们的太阳(yáng)系也不例外，太阳(yáng)系位于银河系的(de)第三(sān)悬臂之上，距离银河系(xì)中心2.6万(wàn)光年，根据(jù)万有引力定律(lǜ)进(jìn)行(xíng)计(jì)算，太(tài)阳系(xì)的运行(xíng)速(sù)度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米(mǐ)/秒的速(sù)度(dù)围绕银河系旋(xuán)转，这个(gè)实际速(sù)度远远大(dà)于理论速度，那么产生以上这种向心加(jiā)速(sù)度的原因(yīn)很可能就是存在着(zhe)一种我们看不(bù)到(dào)的物质，是这(zhè)些暗(àn)物(wù)质的(de)引(yǐn)力效应将星系聚集在了一起。

也是从这时开始(shǐ)，越来越多的研究人员开(kāi)始相信暗物质的存在。科学(xué)家(jiā)根据(jù)星系(xì)外恒星(xīng)轨道(dào)的速度，估算在星(xīng)系当(dāng)中暗物质的(de)质量占(zhàn)整个星系质量的85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯一可以解释(shì)这个现象的原因。在一项(xiàng)新的研究当中，科学家们发现，几乎没(méi)有引力(lì)效应的遥远恒星之间，也会出现(xiàn)速(sù)度上的微(wēi)小差(chà)异。另外(wài)，天文学家(jiā)还发(fā)现了一个反(fǎn)常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系距离地(dì)球(qiú)大约(yuē)2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星系当中存(cún)在的恒(héng)星(xīng)数量却(què)只有银河系的千分之一(yī)。

所以(yǐ)在理论上，该星系必须存在暗(àn)物质，否则就会(huì)分崩离析。但是科学家(jiā)们(men)使用最先进的望远镜对其进行(xíng)了40个(gè)小时的(de)详(xiáng)细测(cè)量之后，发(fā)现星系中的(de)恒星运动是可(kě)以用正(zhèng)常的物质和力学定(dìng)律来(lái)解释的(de)。那么又有(yǒu)人(rén)提(tí)出，也许该(gāi)星系的暗物质，已经被附近(jìn)的(de)另一个(gè)大星系剥离(lí)了。奇怪的是，它的(de)附近没(méi)有(yǒu)任(rèn)何(hé)星系存在。造成这些现象的除了(le)暗物(wù)质的(de)假说之外，另一(yī)种可能就(jiù)是人类对引力(lì)的理解还不(bù)够全面，引(yǐn)力很可能在不同尺(chǐ)度(dù)空间中的工作方式是不同的，这意味着(zhe)在行星系尺度中的天体(tǐ)会(huì)沿着它(tā)们的轨道，按照我们所理(lǐ)解的方式运动(dòng)。但是上升到(dào)星(xīng)系和(hé)星(xīng)团的尺(chǐ)度，引力之间(jiān)的相互作用(yòng)则是不同的方式。对于在星系团之间的相互作(zuò)用，科学家还(hái)引入了外部场效应的(de)概念，指的是在数百万光年的规模上，巨大的质量之间会产生对彼此(cǐ)特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙(méng)德(dé)理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意味着我们需要对现在的物理定律进行(xíng)修正，这(zhè)些发现也(yě)让很多人认(rèn)为暗物质(zhì)假说理(lǐ)论(lùn)就此终结。但是在(zài)宇(yǔ)宙当中(zhōng)还有关(guān)于(yú)暗物质存在的其他(tā)的理论证据，这些理论证(zhèng)据是蒙德(dé)理论(lùn)所没法(fǎ)解(jiě)释的“引力(lì)透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年的(de)子弹星(xīng)系(xì)团，由两(liǎng)个(gè)碰撞的星系(xì)团所组成，类似这样的星团，它们(men)大部分的普(pǔ)通(tōng)质量都在(zài)星系(xì)的气(qì)体当中。当星团(tuán)以1000万(wàn)公里/小时发(fā)生碰撞的时候，星际气体的相(xiāng)互(hù)作用就会导致温度(dù)的(de)急剧(jù)升高，速度(dù)大幅降(jiàng)低。所以(yǐ)在理论上，在碰撞之后(hòu)，子(zi)弹星系(xì)团大部分的质量(liàng)将位(wèi)于(yú)所有这些气体所在的中间(jiān)区域。那(nà)么我们通过(guò)什么来(lái)验证它的质量区(qū)域到底是不是(shì)集(jí)中(zhōng)在中间(jiān)呢？前不久，詹姆斯(sī)韦(wéi)伯太空望远镜(jìng)传回了宇宙当中(zhōng)第一(yī)张全(quán)彩(cǎi)的(de)高清(qīng)照片，在照片(piàn)中我们可以明显地看到(dào)很多(duō)星系似(shì)乎被拉伸产生了(le)巨大的形变。其(qí)实(shí)这些星系本身并(bìng)不是真(zhēn)的被扭曲(qū)了，也不(bù)是韦伯望远(yuǎn)镜出了什么问题，而是这样极遥(yáo)远的天体和我们地球(qiú)上的观(guān)测者(zhě)之间。被(bèi)一个质(zhì)量超级巨大的天体遮(zhē)挡，这个超大质量的(de)东西的(de)引(yǐn)力(lì)，会使身后更(gèng)遥(yáo)远星(xīng)系的光都(dōu)发生了(le)扭曲。这(zhè)个现象就是(shì)引力透镜(jìng)效应。这个(gè)巨大的天体可(kě)能是(shì)超大质量的(de)黑(hēi)洞或者是暗物质。

所以当(dāng)人们对(duì)子弹星系团(tuán)观测的(de)时候，发现它的大(dà)质(zhì)量(liàng)区域(yù)并不是在中间，而(ér)是在两侧。所(suǒ)以最(zuì)好的解释方(fāng)法就(jiù)是当星团发生全部的碰撞时，可(kě)被观测(cè)到的质量气体(tǐ)被卡在了(le)中(zhōng)间，暗物质则(zé)直(zhí)接通过了这(zhè)个区域，并在两(liǎng)边(biān)形成了引力透镜。对子(zi)弹星系团的(de)引(yǐn)力透镜研(yán)究也被认为是暗物质存在的迄今(jīn)为(wèi)止最好的理论证据。

除(chú)此之(zhī)外(wài)，还有来自(zì)宇宙当(dāng)中最古(gǔ)老的光。从(cóng)宇宙大爆(bào)炸开始(shǐ)，38万年之(zhī)后，可见光(guāng)终(zhōng)于(yú)可以(yǐ)畅(chàng)通无阻地穿越在(zài)宇(yǔ)宙当中了。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景(jǐng)上留下了各相同(tóng)性的微波辐射。其(qí)中红(hóng)色(sè)的部分表示(shì)温度较高的区域，蓝(lán)色则表示相对较(jiào)冷的(de)区域(yù)，但实际上它(tā)们之(zhī)间的温差只有万分之一。

科(kē)学家(jiā)们通过对前景背(bèi)景分(fēn)离(lí)后(hòu)的二值图像进行(xíng)连通域(yù)提取和标记之(zhī)后(hòu)发现，如果(guǒ)宇宙当(dāng)中(zhōng)没有暗物(wù)质，图形看起来不应(yīng)该(gāi)是这样的，而随着暗物质的增加，一些峰值(zhí)的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波背景(jǐng)辐射的测量值，我们需要的(de)暗(àn)物质大约是(shì)普通物质的(de)5倍。这个(gè)数字与解释(shì)星系当(dāng)中恒星运动所需要(yào)的(de)暗(àn)物质比例是一致的(de)。这就(jiù)意味着(zhe)。

用了一个简单的理论(lùn)框架，就很好地解释(shì)了很多不同的(de)观测结(jié)果。而暗物质的本(běn)质就是宇宙当中存在着某种(zhǒng)类型的粒子，它们(men)不参(cān)与任何其(qí)他的电磁(cí)作用，只通过引力来相互作用。所以如果能(néng)够(gòu)找到这种粒子的存在，就相当于找到了暗物质(zhì)存在的(de)实际(jì)证(zhèng)据。这种(zhǒng)粒子到底是什么？科学家们(men)已(yǐ)经提(tí)出了数十种(zhǒng)的假想(xiǎng)目标(biāo)，而要(yào)寻找这些(xiē)不同的目标粒子所需要的(de)实验(yàn)方(fāng)式也不相同。在过(guò)去的几十(shí)年当中(zhōng)，人类为了寻找(zhǎo)这些看不见、摸不到，几乎不会(huì)与常规(guī)物质相互(hù)作用的(de)“暗物(wù)质”，科学家们(men)已经(jīng)进(jìn)行了(le)超过50次的实验，却(què)没有任何实质性的发现(xiàn)，除了一个地方(fāng)，意大利的格兰(lán)萨索山(shān)，隶(lì)属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下(xià)矿井当中(zhōng)，藏着地(dì)球上最(zuì)大的地学实验室，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探(tàn)测器(qì)，一直致力于寻(xún)找暗(àn)物(wù)质粒子的(de)周期(qī)性(xìng)震(zhèn)荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的(de)科学家声称观(guān)测到了某种信号。经过了(le)20多年的数据收(shōu)集，人们(men)发现了一个(gè)有趣的事情。探测(cè)率会在(zài)每年的6月份达(dá)到峰值，然后在11月降到最低，而且(qiě)在20年当中每年都是(shì)一样。一些(xiē)科学家认为这可能是人类发现暗物质的第一个直(zhí)接证据(jù)。

但是为什(shén)么暗物质会产生周期性的年度信号(hào)呢(ne)？刚才我们讲了(le)太阳系正在以220公里/秒的速度围绕着银河系进(jìn)行移动(dòng)，那么如(rú)果暗物质存(cún)在(zài)宇(yǔ)宙当中，这意味着我(wǒ)们(men)也(yě)在以这样的(de)速(sù)度(dù)在穿越着暗物质流，这个过程中会(huì)产生相应的振荡，同(tóng)时地(dì)球又以30公里(lǐ)/秒的速度围绕(rào)太阳进行旋转。所以有半年的时间(jiān)，地球围绕太阳的方向与(yǔ)太阳(yáng)环(huán)绕银河系的方向是一致的，而(ér)另外半(bàn)年则(zé)与之相反。

而在6月份的(de)时(shí)候，地球(qiú)与太阳的方向(xiàng)正(zhèng)好达到完全一致，这是理(lǐ)论上地(dì)球穿越(yuè)暗(àn)物质流(liú)最(zuì)快的(de)时段。而在11月份，又恰好(hǎo)达到了最慢值。尽管(guǎn)在实际的情况(kuàng)中，太(tài)阳系(xì)相对银河系(xì)的平面呈现了60度的倾斜，但是(shì)这并(bìng)不影(yǐng)响这个理(lǐ)论(lùn)的(de)有(yǒu)效性。

因(yīn)此(cǐ)科学家认为这可以(yǐ)用来解释，研(yán)究人员(yuán)们所观测到的周期性(xìng)信号。当然也(yě)可能有其(qí)他的情况，造成这种年度周(zhōu)期信(xìn)号的差异也可能是温度(dù)、湿度、土(tǔ)壤中的水分(fēn)、高山上的积雪，甚至(zhì)连(lián)意大(dà)利(lì)游客的数量也符合这个周期的规律(lǜ)。

所以，科学家们又在南(nán)半球建立(lì)了一个几乎相同的实验(yàn)室，这(zhè)里的(de)季节与之前的实(shí)验室正好相反，而在这(zhè)里，地球穿过暗物质流的运动特(tè)征和第一个(gè)实验(yàn)室是(shì)一(yī)样(yàng)的。

因此，如果在这里可(kě)以得(dé)到相同的信号，就(jiù)可以成为暗物(wù)质所存在的非常有力的证据(jù)了。但(dàn)是由于这个实(shí)验(yàn)室刚刚建成不(bù)久，所以截至(zhì)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(tái)新的望远(yuǎn)镜，这台太空望远镜(jìng)叫做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大小(xiǎo)跟哈(hā)勃望远(yuǎn)镜相同，但(dàn)它的宽视场(chǎng)仪器提(tí)供的视野是哈勃红(hóng)外仪器的100倍。南希格雷斯罗(luó)曼(màn)太空望远(yuǎn)镜其中一(yī)个关键的(de)用(yòng)途就是探索暗物质背(bèi)七点钟指什么生肖 七点钟是什么时辰后的奥(ào)秘(mì)，对于探测的结果(guǒ)，我们只能拭目以(yǐ)待了。费(fèi)米实(shí)验室粒子天体(tǐ)物理中(zhōng)心的科学家丹琥(hǔ)珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究(jiū)发现，如果暗物质存在，它们极有可能拥有另一种(zhǒng)神(shén)秘(mì)的效应(yīng)，这种(zhǒng)暗物(wù)质效应，会支持宇宙(zhòu)当中生命的诞生，或者说是(shì)生命进化的(de)一个重(zhòng)要因素(sù)。

如果这(zhè)一理论(lùn)得到(dào)进一步的证实，那么遍布宇(yǔ)宙当(dāng)中的暗物质(zhì)会不会意味着人类并不孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当中某个角落的行(xíng)星上，暗物质正(zhèng)在通过这样的效应创(chuàng)造生命。当然(rán)，这(zhè)些推论(lùn)的(de)大前(qián)提是(shì)要先找(zhǎo)到暗物质存(cún)在的(de)实际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质(zhì)到底存(cún)不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你(nǐ)的支持是我更新的动力！

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