宇宙(zhòu)是(shì)“人(rén)为制造(zào)”的？为何会存在(zài)科学无法解释的“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟是什么？人类为(wèi)了寻找(zhǎo)暗物质存(cún)在的证据(jù)，科学家们在过去的几(jǐ)十年当中进行了超过50次的长期实验，但是却(què)没有(yǒu)发现任何的有效证据(jù)。除了一个地方，在1687年出版的自然哲学数(shù)学原(yuán)理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发(fā)表了万有引力定律，它揭(jiē)示了(le)宇宙中天体运(yùn)动的规律。往后的几百年来(lái)，当天文学家们发现某些天(tiān)体运行轨道出现异(yì)常，不符(fú)合万有引(yǐn)力定律的时候，他们就(jiù)会知(zhī)道(dào)，周围一(yī)定(dìng)有(yǒu)未知的天体通过引力(lì)在摄(shè)动它的轨道(dào)。比(bǐ)如在1846年，奥本勒(lēi)维耶(yé)就通过(guò)天王星(xīng)运行轨道的异常，推(tuī)算并且发(fā)现了海王星的存(cún)在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王星的(de)发现都是应用万有引力(lì)定(dìng)律所取得重大天文成(chéng)就(jiù)的例子(zi)。但(dàn)是这些发现都是(shì)在恒(héng)星(xīng)系(xì)统的尺度(dù)当中，可(kě)当我们(men)上升到星系或(huò)者是星(xīng)团(tuán)的尺度，事情(qíng)就开始变得诡异了(le)。

1933年，瑞士的(de)物理(lǐ)学家弗里茨兹威(wēi)基(jī)正(zhèng)在研(yán)究和测(cè)量(liàng)后发星(xīng)系(xì)团(tuán)的质量。这是一个由数千(qiān)个(gè)星系所(suǒ)组成的(de)巨大星系团，这些星系(xì)被引力束(shù)缚在一起。测量星系(xì)团的质量一般会使用到两(liǎng)种方法，当两种(zhǒng)方法(fǎ)结果(guǒ)一(yī)致，就可(kě)以确定其质量的(de)范围。

第一种是获得其"光度(dù)学的质量"，需要(yào)的数据是测量(liàng)各个星系的光度。

第二种是动力(lì)学质量的计算，是利(lì)用光谱五大洋还是四大洋 南大洋中国承认了吗红移测量星系(xì)团中的各个星系相对(duì)于星系(xì)团的运动速度(dù)。当测(cè)量结果出(chū)来之后，兹威基彻底懵了(le)，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度学质(zhì)量”的400倍(bèi)。这意味(wèi)着，后(hòu)发座星(xīng)系团有99%的(de)质量(liàng)消失了，或者说这99%的质量并不以可见光(guāng)的形式所存(cún)在(zài)，我们无法看到(dào)。最诡异(yì)的是(shì)，在测量(liàng)速度的(de)过程中，兹威基发(fā)现星系团(tuán)中很多星(xīng)系的速度比理(lǐ)论上(shàng)要(yào)快(kuài)得多，按(àn)照牛顿的运动(dòng)学定(dìng)律(lǜ)，仅靠这些可见星系的质量(liàng)所产(chǎn)生的引力是(shì)无法将它们束缚在(zài)星系(xì)团内的，它(tā)们早就(jiù)应该被抛出星系团之(zhī)外了(le)，除非有一种神秘(mì)的力量(liàng)在起作用，这种力量来(lái)源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提出了这(zhè)样(yàng)部(bù)分不可见的暗质，它不(bù)发散光、吸光、反射(shè)光，但是它们(men)却占据着(zhe)宇(yǔ)宙中绝大部分的质(zhì)量。只是(shì)当时的人(rén)们对这样的一种说法不(bù)屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗物质”这个(gè)词才再一(yī)次出现。天(tiān)文学家维(wéi)拉鲁宾和(hé)肯特福特(tè)在(zài)观测仙女(nǚ)座星(xīng)系中的恒星运动。理论上来说，距离中(zhōng)心越(yuè)远的恒星(xīng)在其轨(guǐ)道上的运行速(sù)度(dù)就会越慢。但是他们观测的结果(guǒ)却让人感到不可思议。

随着(zhe)与中(zhōng)心(xīn)距离(lí)的增加，恒(héng)星的旋转速度几乎保持(chí)不(bù)变。可是(shì)根据牛顿的万(wàn)有引力(lì)定律，在星系(xì)当中(zhōng)如果(guǒ)没(méi)有足够大的质(zhì)量(liàng)来吸引它们，这些外围的恒星早就被(bèi)甩(shuǎi)到宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。基于这种现象，科学家们会(huì)使用一种相对(duì)标准的方法来解(jiě)释暗物质(zhì)的存在，这(zhè)种方法就是(shì)测量星(xīng)系当中气(qì)体在X轴(zhóu)上距(jù)离星(xīng)系中心的距离，以(yǐ)及在Y轴上气体(tǐ)的旋转速度。如果出(chū)现异(yì)常的(de)结果，就认为是由(yóu)暗物质的力量进入其(qí)中。

于(yú)是科学家们通过射电(diàn)望(wàng)远镜(jìng)测量了距离星系(xì)中心更(gèng)远距离(lí)的氢(qīng)元素，发现(xiàn)它们的旋转速度(dù)并不符合牛顿(dùn)的(de)力(lì)学定律(lǜ)。我(wǒ)们的太阳系也不例外，太阳系(xì)位(wèi)于银(yín)河系的(de)第三悬臂(bì)之(zhī)上，距(jù)离银河系中心2.6万光年(nián)，根据(jù)万有(yǒu)引力定律进行计算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正(zhèng)在以220千(qiān)米/秒的(de)速度围绕(rào)银河系旋转(zhuǎn)，这个实际速度远远大(dà)于理论(lùn)速度，那(nà)么产生以上这种向心加速度的原因很可(kě)能就是(shì)存在着一种(zhǒng)我们看不到的物质(zhì)，是(shì)这些暗物(wù)质的引力效应将星系聚(jù)集在了一起。

也(yě)是(shì)从这时开始，越来越多的研究人(rén)员(yuán)开(kāi)始(shǐ)相(xiāng)信暗物质的存在。科(kē)学家根(gēn)据(jù)星(xīng)系外(wài)恒(héng)星轨(guǐ)道的(de)速(sù)度，估算在星(xīng)系当中暗物质的(de)质五大洋还是四大洋 南大洋中国承认了吗量占整个(gè)星系质量(liàng)的85%。但是，暗(àn)物质(zhì)并不是唯一可以解释这个现象(xiàng)的原因。在(zài)一项(xiàng)新的研究当中，科学(xué)家们发现，几乎没有(yǒu)引力(lì)效(xiào)应的遥远恒星之(zhī)间，也会出现速度上的微(wēi)小差异。另外(wài)，天(tiān)文学家(jiā)还(hái)发现了一个(gè)反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这(zhè)个星系距离地球大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但(dàn)是星系当中存在的恒星(xīng)数量却只有银河系(xì)的(de)千分(fēn)之(zhī)一。

所以在理论上，该(gāi)星(xīng)系(xì)必须存(cún)在(zài)暗(àn)物质，否则就(jiù)会分崩(bēng)离析。但(dàn)是科学家们使用最先进的(de)望远镜对其(qí)进行了(le)40个(gè)小时的(de)详细测量之后(hòu)，发现星系中的(de)恒星(xīng)运动是可以(yǐ)用正(zhèng)常的物质(zhì)和(hé)力学定律(lǜ)来解释的。那么(me)又有(yǒu)人提出，也(yě)许该星系(xì)的暗物质，已经被附近的另一个(gè)大星系剥离了。奇怪的是，它(tā)的附近没有任何星系存在(zài)。造(zào)成这(zhè)些现(xiàn)象的除了(le)暗(àn)物质(zhì)的假(jiǎ)说(shuō)之外，另一种可能就是人类(lèi)对(duì)引力(lì)的理解还不(bù)够全面，引力(lì)很可能(néng)在不同尺度空间中的工(gōng)作方式是不同的，这意(yì)味着在行星系尺度(dù)中的天(tiān)体会沿着它们的轨道，按照(zhào)我们所理解(jiě)的(de)方式运动。但是上升到星系(xì)和星团的(de)尺度(dù)，引力之间的相(xiāng)互作用则是不同的(de)方(fāng)式(shì)。对于在星(xīng)系团之间的相互作用(yòng)，科学家还(hái)引入了外部场效应的概念，指(zhǐ)的是(shì)在数百万光年(nián)的规模上，巨大的质量(liàng)之(zhī)间会产生对彼此特殊的效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德(dé)理(lǐ)论成(chéng)立，这意味着我(wǒ)们(men)需要对现在的物理定(dìng)律进行修正，这些发(fā)现也让很多人认为暗物质假说理(lǐ)论就此终结。但(dàn)是在宇宙当中还有(yǒu)关于暗物质存在的其他的(de)理论(lùn)证(zhèng)据，这些理论证(zhèng)据是蒙(méng)德(dé)理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿(yì)光年的子(zi)弹星系团(tuán)，由两个碰(pèng)撞的星系团所组成，类似(shì)这样(yàng)的星团，它(tā)们大(dà)部分的普通质量都在星系(xì)的气体当中(zhōng)。当星(xīng)团以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞的时候，星际气体的相互作用就会导致(zhì)温度的急剧(jù)升高，速度大幅(fú)降低。所以(yǐ)在理论上，在碰撞之后，子弹星系团(tuán)大部分的质量(liàng)将(jiāng)位于所有这些气体(tǐ)所(suǒ)在的中(zhōng)间(jiān)区域。那(nà)么我(wǒ)们通过什么(me)来验证它的质(zhì)量(liàng)区(qū)域到(dào)底(dǐ)是不是(shì)集(jí)中在中间呢？前(qián)不(bù)久，詹姆斯韦伯太空(kōng)望远镜传(chuán)回了宇(yǔ)宙当(dāng)中第一张全(quán)彩的高清(qīng)照片，在照片中我们可以明显地看到很多星系似(shì)乎被拉伸产生了巨大(dà)的形变。其实这些星系本身并不(bù)是真(zhēn)的被扭曲(qū)了，也(yě)不是(shì)韦伯望远镜出(chū)了什么问题，而(ér)是(shì)这样极遥远的天体和我们(men)地球(qiú)上的观测者之间。被一个质量超级(jí)巨(jù)大的(de)天体(tǐ)遮挡，这个超大质(zhì)量的东西的引(yǐn)力，会使(shǐ)身后更遥(yáo)远星系的光(guāng)都发(fā)生了扭曲(qū)。这个现(xiàn)象就(jiù)是引力透(tòu)镜效应(yīng)。这个巨大的天体可能是超大质量的黑洞或者(zhě)是暗物质(zhì)。

所以当人们对子弹星系团(tuán)观测的时候，发现它的大质量区域(yù)并不是在中间，而是(shì)在两侧。所以最好的(de)解(jiě)释方法就是当星团发(fā)生全部的(de)碰撞时，可被(bèi)观(guān)测到的(de)质量气体被(bèi)卡在(zài)了中(zhōng)间，暗物质(zhì)则直接通过(guò)了这个区域，并在两边形(xíng)成(chéng)了(le)引力透镜。对子弹(dàn)星系团(tuán)的(de)引力透(tòu)镜研(yán)究也被认为是暗物质存在的迄今为止(zhǐ)最(zuì)好的(de)理论证据。

除(chú)此之外，还(hái)有来自宇宙当中最古(gǔ)老的光。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万年之后，可见光(guāng)终于可以畅通(tōng)无阻地穿越在宇宙当(dāng)中了。经过了130多亿年之后(hòu)，这些光在(zài)宇宙空间(jiān)背景上留下了各相同(tóng)性的微波(bō)辐射。其中红(hóng)色的部分(fēn)表示温度较(jiào)高的区域，蓝色则表(biǎo)示相对较冷的区域，但(dàn)实际(jì)上(shàng)它们之间(jiān)的温(wēn)差只有万分之一。

科学(xué)家(jiā)们通过对前景背景(jǐng)分离后的(de)二值图像进行连通(tōng)域提取和标记之后发(fā)现，如果(guǒ)宇宙当中没有(yǒu)暗物质，图形看起来不应(yīng)该是(shì)这样的，而(ér)随(suí)着暗物质的增加，一些峰值(zhí)的幅度会(huì)减小，才变得看(kàn)起来(lái)“和谐”。为(wèi)了匹配宇(yǔ)宙(zhòu)微(wēi)波背景辐射的测量值，我们需要的暗物质大约是普(pǔ)通物质的(de)5倍。这个数字(zì)与解释星系当中(zhōng)恒(héng)星(xīng)运动所需要(yào)的暗物质比例是一致的。这(zhè)就(jiù)意味着。

用(yòng)了一(yī)个简(jiǎn)单的理论(lùn)框架，就很好地解释了(le)很(hěn)多不同的观测结果。而暗物(wù)质(zhì)的本质(zhì)就是宇宙当中(zhōng)存在着某种类型的粒子，它(tā)们不参与任何其他的电(diàn)磁作用，只通过引力来相互作(zuò)用。所以五大洋还是四大洋 南大洋中国承认了吗如果能够找到(dào)这种粒子的存(cún)在，就(jiù)相(xiāng)当于找到了暗物质存在的实际证据。这种(zhǒng)粒(lì)子到底(dǐ)是什么？科(kē)学家们已(yǐ)经提出了(le)数十种的(de)假想目(mù)标，而要寻找这(zhè)些不同的目标粒(lì)子所需要的实(shí)验方式也不相同。在过去(qù)的几十年当中，人类为了(le)寻(xún)找这些看不见(jiàn)、摸不到(dào)，几乎不会与常规物质相互作(zuò)用的“暗物(wù)质”，科学家们已(yǐ)经进行了(le)超过(guò)50次的实(shí)验，却(què)没有任何实质(zhì)性(xìng)的发现，除了一(yī)个地方，意大利的格兰萨索山(shān)，隶属于阿(ā)尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处的地(dì)下矿井当(dāng)中，藏(cáng)着地(dì)球上最大的地(dì)学实(shí)验室(shì)，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直致力(lì)于寻找暗(àn)物质粒子的周(zhōu)期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家(jiā)声称观测(cè)到了某种信号。经过了20多年的(de)数据收集，人(rén)们(men)发现了一个(gè)有趣的事情。探测率会在(zài)每(měi)年(nián)的6月份达(dá)到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年(nián)当中每年都是一样。一些(xiē)科学家认为这可能(néng)是人类发现暗物质的(de)第一(yī)个直接证据。

但是(shì)为什么暗物质会产生周期性的年(nián)度信(xìn)号呢(ne)？刚才(cái)我们讲了太阳系正在以220公里/秒的速度围绕(rào)着银河系进行移动，那么如果暗物质存(cún)在宇宙当中，这意味着我们也在(zài)以这样的速度(dù)在穿越着(zhe)暗物质(zhì)流，这个(gè)过程中(zhōng)会产生(shēng)相应(yīng)的振荡，同时地球又以30公(gōng)里(lǐ)/秒的(de)速度围绕太阳(yáng)进行旋转(zhuǎn)。所(suǒ)以有(yǒu)半年的时间，地球围绕太阳的方向与太阳环(huán)绕银河(hé)系的方向是一(yī)致的，而另外半年则与之相反。

而在6月份(fèn)的时(shí)候，地球与太阳的方向正好达到完(wán)全一致，这(zhè)是理论上地球穿越暗物质流(liú)最快的(de)时段。而在(zài)11月(yuè)份，又恰好(hǎo)达到了最(zuì)慢值(zhí)。尽管在(zài)实际(jì)的(de)情况(kuàng)中，太阳(yáng)系相对银河系(xì)的(de)平面(miàn)呈现了60度的倾斜，但是这并不(bù)影响(xiǎng)这个理论的有(yǒu)效性。

因此科学家认为(wèi)这(zhè)可(kě)以用(yòng)来解释，研(yán)究人员们(men)所观测到的周期性信(xìn)号(hào)。当然也(yě)可能有其他的情况(kuàng)，造成这种年度周期信(xìn)号的差(chà)异也(yě)可能是温度(dù)、湿度、土(tǔ)壤中的(de)水分、高山上的积雪，甚至连意(yì)大利游(yóu)客的数量也符(fú)合这个周期的规律。

所以(yǐ)，科学(xué)家们又在南半(bàn)球建立(lì)了一个几乎(hū)相(xiāng)同的实验室，这里的季节与之前的实验室正(zhèng)好相反，而在这(zhè)里(lǐ)，地球穿过暗(àn)物质流的运动特征和第(dì)一(yī)个(gè)实验(yàn)室是一样的。

因此(cǐ)，如果(guǒ)在这里(lǐ)可以得(dé)到相同(tóng)的信号，就(jiù)可以成为(wèi)暗物质所存在的非常(cháng)有力的证据了。但(dàn)是由于这个实验室刚刚建成(chéng)不久(jiǔ)，所以截至目前还(hái)无(wú)法提供(gōng)相应的数据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射一台新的望远镜(jìng)，这台太空望远镜叫(jiào)做(zuò)“南(nán)希格雷斯罗(luó)曼”，它(tā)的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相(xiāng)同(tóng)，但它的宽(kuān)视场仪(yí)器(qì)提供的视野是哈勃红(hóng)外仪器的(de)100倍。南希(xī)格(gé)雷斯罗(luó)曼太(tài)空望(wàng)远镜其中一个(gè)关键的用途(tú)就是探索暗物质背(bèi)后的奥秘，对于探(tàn)测(cè)的结果，我(wǒ)们只能(néng)拭目以待了(le)。费米实验(yàn)室粒(lì)子天体物理中心的科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬(fēn)研究发(fā)现，如果暗物质存(cún)在，它(tā)们极有可能拥(yōng)有(yǒu)另一(yī)种神秘的效应，这种暗物质(zhì)效(xiào)应，会支持宇宙(zhòu)当中生命的诞生，或(huò)者说是生命(mìng)进化(huà)的一个(gè)重要(yào)因素。

如果这一(yī)理论得到进一(yī)步的证(zhèng)实，那么遍(biàn)布宇(yǔ)宙当中(zhōng)的暗物质会(huì)不会意(yì)味(wèi)着人类并不孤单呢(ne)？或许在(zài)宇宙当中(zhōng)某(mǒu)个角落的(de)行星上，暗物质正(zhèng)在通过这样(yàng)的效(xiào)应创造(zào)生命。当然(rán)，这些(xiē)推论的大前提是要先找到暗(àn)物(wù)质存在的实际证据。那么小伙(huǒ)伴们，你们觉得暗物质到(dào)底存不存(cún)在呢？喜欢(huān)请点赞，你的(de)支(zhī)持(chí)是我更新的动(dòng)力(lì)！

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