宇宙(zhòu)是“人为(wèi)制造(zào)”的？为何会存在(zài)科学(xué)无法解释的(de)“暗(àn)物质”？暗物(wù)质(zhì)又究竟是什么(me)？人类为了寻找暗物质存在(zài)的证据，科学(xué)家们(men)在(zài)过去的几(jǐ)十年当(dāng)中进行了超过50次的长期实验，但(dàn)是却没有发(fā)现(xiàn)任何(hé)的有(yǒu)效证据。除了一个地方，在1687年(nián)出版的自(zì)然哲学(xué)数学(xué)原理一书中，埃萨克牛(niú)顿发表了万有引力定律，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往后的(de)几百年(nián)来，当天文学家(jiā)们发现某(mǒu)些天(tiān)体运行轨道出现异常，不(bù)符合万有引(yǐn赶歌圩的读音是什么，赶歌圩的拼音怎么读)力(lì)定(dìng)律的时候，他(tā)们就会知道，周围一定有未知的(de)天体(tǐ)通过引(yǐn)力(lì)在摄(shè)动它的(de)轨道。比如在1846年，奥本勒维耶(yé)就(jiù)通(tōng)过天(tiān)王星运行轨(guǐ)道的异常，推算并且发现(xiàn)了(le)海(hǎi)王星的存在。另外，哈雷彗(huì)星、冥王(wáng)星的发现都是应用(yòng)万有引力定律所取(qǔ)得重大(dà)天文成就的(de)例子。但是这些发现都是在恒星系(xì)统的尺度(dù)当中，可当我们上升到星系或者是星团的尺度(dù)，事情就开始(shǐ)变(biàn)得诡异了(le)。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗里茨兹威基正在(zài)研究和测(cè)量后发星系团的质量。这是一个由数千个(gè)星系所(suǒ)组成的(de)巨大星系团(tuán)，这些(xiē)星系被(bèi)引(yǐn)力(lì)束缚在一起。测量星系团的(de)质量一般会使用到两种(zhǒng)方法，当两(liǎng)种方(fāng)法结果(guǒ)一致，就可以(yǐ)确定其质量的(de)范围。

第一(yī)种是获得其"光度学(xué)的质量"，需要的数据是测量各个星系的光(guāng)度。

第二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(gè)个星系相对于星系团的(de)运(yùn)动(dòng)速度。当测(cè)量(liàng)结(jié)果出来之后，兹(zī)威(wēi)基彻底懵了(le)，“动(dòng)力学(xué)质量”竟然是(shì)“光度学(xué)质量”的400倍。这意味着，后发座星(xīng)系团有99%的质量消失了，或者(zhě)说(shuō)这99%的质量并不以可见光的形式所(suǒ)存在，我们无法看到。最诡异的是，在测量速度的过(guò)程(chéng)中(zhōng)，兹威(wēi)基(jī)发现(xiàn)星系团中很(hěn)多星系的速度比理论上要(yào)快得多，按照(zhào)牛顿(dùn)的运动学(xué)定律，仅靠这些可见星系的质量所产生的引力是无法将它们束(shù)缚在星系团(tuán)内的，它们早就应该(gāi)被抛出星(xīng)系团之外了，除非(fēi)有一种神秘的(de)力量在起作用(yòng)，这种力量来源于某种隐(yǐn)形的物质(zhì)。

据(jù)此，兹维基提出了这样部分不可(kě)见的暗质(zhì)，它(tā)不发散光、吸光、反射(shè)光(guāng)，但是(shì)它们(men)却占据着宇宙中绝大部分的质量。只是当时的人们对这样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物(wù)质(zhì)”这个词才(cái)再(zài)一次出现。天文(wén)学家(jiā)维拉鲁宾(bīn)和肯特福特在观测(cè)仙(xiān)女座星(xīng)系中的(de)恒星运动。理论上来说，距(jù)离中(zhōng)心越(yuè)远(yuǎn)的恒星(xīng)在其轨道上的运行速度就会越慢。但(dàn)是他们(men)观(guān)测的结果却让人感到不可(kě)思议。

随着与中心距(jù)离(lí)的增加，恒(héng)星的旋转速度(dù)几(jǐ)乎(hū)保(bǎo)持(chí)不变(biàn)。可是根据(jù)牛顿的万有引力定律，在星系当中如果没(méi)有足够大的质量来吸引它们，这些外围的恒(héng)星早就被(bèi)甩到宇宙当中了。基于(yú)这种现象，科(kē)学家们(men)会使用一种相对标准的(de)方法来解释暗物(wù)质(zhì)的存在，这(zhè)种方法(fǎ)就是测量星系当中气体在X轴上距(jù)离星系中心的距离，以及在(zài)Y轴上气体(tǐ)的旋转速度。如果出现异常(cháng)的结果，就认(rèn)为是由暗(àn)物质的力(lì)量进(jìn)入其中。

于是科学家们通过(guò)射电望远镜测量了距离(lí)星系中心更远距离(lí)的氢元素，发(fā)现它们的旋转速度并不符合牛赶歌圩的读音是什么，赶歌圩的拼音怎么读(niú)顿的力学定律。我(wǒ)们的(de)太阳系也不例(lì)外，太阳系(xì)位于银河系(xì)的第三悬(xuán)臂(bì)之上，距离银河系中(zhōng)心2.6万光年，根据(jù)万有引力(lì)定(dìng)律进(jìn)行计算(suàn)，太(tài)阳系(xì)的运行速度(dù)应该是160千米/秒，但实际上，太阳(yáng)系正在以(yǐ)220千米/秒的速度围(wéi)绕银(yín)河系(xì)旋转，这个实际速度远远大于理(lǐ)论速度，那么产(chǎn)生(shēng)以上这种向(xiàng)心加速度(dù)的(de)原因很可能就是(shì)存在着一(yī)种我(wǒ)们看不(bù)到的物质(zhì)，是(shì)这些(xiē)暗(àn)物(wù)质的引(yǐn)力效应将星系聚集(jí)在了一起。

也是从这(zhè)时(shí)开始，越(yuè)来(lái)越多的(de)研(yán)究人(rén)员开始相信暗物质的存在。科学家根据星(xīng)系外(wài)恒星轨道的(de)速度，估算在星系当中暗(àn)物质的质量占整个星系(xì)质量的85%。但是，暗物质(zhì)并不是唯一可以(yǐ)解(jiě)释这个现(xiàn)象的原因。在一项新的研究(jiū)当中，科学家们发现(xiàn)，几乎没有(yǒu)引力(lì)效应的(de)遥远恒星之间，也(yě)会出(chū)现速度(dù)上的(de)微(wēi)小差异。另外，天(tiān)文学(xué)家还发现(xiàn)了一(yī)个反常的星(xīng)系(xì)，叫(jiào)做Agc114905。这个星(xīng)系距离地球(qiú)大约2.5亿光年，大小和(hé)银河系不多，但是星系当中存在的恒(héng)星数量却只有(yǒu)银河系的(de)千分之一。

所(suǒ)以在理论上，该星系必须存在(zài)暗物(wù)质，否则就会分崩(bēng)离析(xī)。但是科学家们使(shǐ)用(yòng)最先进的望(wàng)远(yuǎn)镜对其进行了(le)40个小时的详细测量之后(hòu)，发现星系(xì)中的恒(héng)星运动(dòng)是可以用(yòng)正常的(de)物质(zhì)和力(lì)学(xué)定律来解释(shì)的。那(nà)么又有人提(tí)出(chū)，也许(xǔ)该星系(xì)的暗物质(zhì)，已经被附近(jìn)的(de)另一个大星系剥离(lí)了。奇怪的(de)是，它的附近没有(yǒu)任何星系(xì)存在(zài)。造成这些现象的除了暗物质的假(jiǎ)说之外，另(lìng)一(yī)种可能就是(shì)人类(lèi)对引力的理解还不够全面(miàn)，引(yǐn)力很可能在(zài)不同尺度空间(jiān)中的(de)工(gōng)作方式是不同的，这意(yì)味着在行(xíng)星系尺度(dù)中(zhōng)的(de)天体会沿着它们的轨道，按(àn)照我们所理解的(de)方式运动(dòng)。但(dàn)是(shì)上升(shēng)到星系和星团(tuán)的尺度，引力之间的相互作用则是不同的方式。对于在星(xīng)系团之(zhī)间的(de)相互作用，科学家还引(yǐn)入(rù)了外(wài)部场效(xiào)应的概念，指的是在数百万光年的规模(mó)上(shàng)，巨大的质量之间会产生对彼此(cǐ)特殊的效(xiào)果，这(zhè)个理论叫(jiào)做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理论成立，这(zhè)意味着我们需要对现(xiàn)在的物理定律(lǜ)进行修正，这些发现也让很(hěn)多(duō)人认为暗(àn)物质(zhì)假说(shuō)理论就此终结(jié)。但是在宇宙当中(zhōng)还有关于暗物质存(cún)在的其他的(de)理论证据，这些理论证据是蒙德理(lǐ)论所(suǒ)没法(fǎ)解释(shì)的“引力透镜”。

径向(xiàng)距离(lí)为(wèi)37亿光年的子弹星(xīng)系团，由两个(gè)碰撞的(de)星系团所(suǒ)组成(chéng)，类(lèi)似(shì)这(zhè)样的星(xīng)团，它(tā)们大部分的普通质(zhì)量都在星系(xì)的气体当中。当星团以(yǐ)1000万公里/小时(shí)发生碰撞(zhuàng)的时候，星际气体的相(xiāng)互作用就(jiù)会导致温度(dù)的急剧升高，速度大(dà)幅(fú)降低(dī)。所以在理论上，在碰(pèng)撞之后，子弹星系团大部分的质量将位于所有这些气体所(suǒ)在的中间区(qū)域。那么我们通过什么来验(yàn)证(zhèng)它的质量区域到底是不是集中在中间(jiān)呢(ne)？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望远镜传(chuán)回了宇宙当中(zhōng)第一(yī)张全彩(cǎi)的高清照片，在照片中我们(men)可以明显地看到(dào)很多星系似(shì)乎被拉伸产生了巨大的形(xíng)变(biàn)。其实(shí)这些星系(xì)本身并不(bù)是真的被扭曲(qū)了，也不是(shì)韦伯望远镜出(chū)了(le)什么(me)问题，而是这样(yàng)极(jí)遥远的天体和我(wǒ)们(men)地球上的观测者(zhě)之间。被一个质量超级巨大的天(tiān)体遮挡(dǎng)，这个超(chāo)大质量的东(dōng)西(xī)的(de)引力(lì)，会使身后更遥远星系的(de)光(guāng)都(dōu)发(fā)生了扭(niǔ)曲。这(zhè)个现象就是引力透镜效应(yīng)。这个巨大的天(tiān)体可能是超大质(zhì)量的黑洞或者是暗物质。

所以当(dāng)人们对子弹星系团观测(cè)的(de)时候，发现它的大(dà)质量区域并不是在中间，而是(shì)在两侧。所以(yǐ)最好的解释方(fāng)法就是当星团发生全部(bù)的(de)碰撞时，可(kě)被(bèi)观(guān)测到的质量气体(tǐ)被卡在(zài)了(le)中间，暗物质(zhì)则直接通过了(le)这个区域，并在两边形(xíng)成(chéng)了引力(lì)透(tòu)镜。对子弹星(xīng)系(xì)团(tuán)的(de)引力透镜研究也被认为是暗物质(zhì)存在(zài)的迄今(jīn)为止最好的(de)理论证据。

除此之(zhī)外，还有来自(zì)宇宙当中最古(gǔ)老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可(kě)见光(guāng)终(zhōng)于(yú)可(kě)以畅通无(wú)阻地穿(chuān)越(yuè)在宇宙当(dāng)中了。经过了130多亿年之后，这些光(guāng)在宇宙(zhòu)空间(jiān)背(bèi)景上留下了各相同性的微波辐射。其中红(hóng)色的部(bù)分表示温度较高的区域，蓝色(sè)则表(biǎo)示相对较冷(lěng)的区域，但实际上它们(men)之间的温差只(zhǐ)有(yǒu)万分之一。

科(kē)学(xué)家们通过对前景背景分(fēn)离后的二(èr)值图像进(jìn)行(xíng)连通域提取和标记之(zhī)后发现，如果宇(yǔ)宙当中没有(yǒu)暗物(wù)质，图(tú)形看起来不应(yīng)该是这样的，而随着暗(àn)物质的增(zēng)加，一些峰值的幅(fú)度会减(jiǎn)小，才变得看起来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微波(bō)背(bèi)景辐(fú)射(shè)的测量(liàng)值(zhí)，我(wǒ)们(men)需(xū)要的暗物质大(dà)约是(shì)普通物(wù)质的5倍。这(zhè)个数字与解释星系(xì)当中恒星(xīng)运动所需要(yào)的暗物质比例是一致的。这(zhè)就意味着。

用了一个(gè)简(jiǎn)单的理(lǐ)论框(kuāng)架，就很好地解释了很多(duō)不(bù)同(tóng)的观测结果。而暗物质的本质就是宇宙(zhòu)当中存在着某种类(lèi)型的粒子，它们不(bù)参与任何(hé)其他(tā)的电(diàn)磁作(zuò)用，只通过引力(lì)来相互作用。所以如果能够(gòu)找到这种粒子的存在，就相当于找到了(le)暗物质存在的实际证据。这种粒子到底是什么？科(kē)学家(jiā)们已经提出了数十种的假(jiǎ)想目标，而(ér)要寻(xún)找这些不同的目标粒子所需要(yào)的实(shí)验方式也不相同。在(zài)过去的几十年当中，人类(lèi)为了寻找这些看不见、摸(mō)不到，几乎不会与常(cháng)规物质相(xiāng)互作用的“暗物质”，科(kē)学家们已(yǐ)经进行了超(chāo)过50次(cì)的(de)实验(yàn)，却(què)没有任何实(shí)质(zhì)性的发现(xiàn)，除(chú)了一个地方，意(yì)大利的(de)格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处的地(dì)下矿井当中，藏(cáng)着地球上最(zuì)大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探(tàn)测器，一直致力于寻找(zhǎo)暗物质粒子的周(zhōu)期性震(zhèn)荡(dàng)。

自1997年以来，这里的科学家声称观测(cè)到了某种信号。经过了20多年的(de)数(shù)据收集，人(rén)们发现了(le)一个有趣的事(shì)情。探测率会在每(měi)年的6月(yuè)份达(dá)到峰(fēng)值，然后在11月降到最低，而且在20年当(dāng)中每年(nián)都是一样。一些科学家认为这可(kě)能是人类发现(xiàn)暗物(wù)质的第一个直(zhí)接(jiē)证据。

但(dàn)是为什么暗物质会产生周期(qī)性的年度信(xìn)号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系(xì)正在(zài)以(yǐ)220公里/秒的速度围绕着银(yín)河系进行(xíng)移动，那么如果暗(àn)物质(zhì)存在宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)，这意味着我们也在以(yǐ)这样的速度在穿越着(zhe)暗(àn)物质流，这个过程中(zhōng)会产(chǎn)生相应(yīng)的振荡，同时地球又以30公里/秒(miǎo)的速(sù)度围绕(rào)太阳进行旋转。所以有半(bàn)年的时(shí)间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银河系的方向(xiàng)是(shì)一致的，而另(lìng)外半年(nián)则与之(zhī)相反。

而(ér)在6月份的(de)时候，地(dì)球与太阳的方向(xiàng)正好达到完全一致，这是理论上地球(qiú)穿(chuān)越暗物质流最(zuì)快的时段(duàn)。而在11月份，又恰好达到了(le)最(zuì)慢值。尽管在实际的情况中，太阳系相对银(yín)河(hé)系的(de)平面呈现了60度的(de)倾斜，但是这并(bìng)不影响这个(gè)理(lǐ)论(lùn)的有效(xiào)性。

因此科学家认为这可以用来解释，研究人员们所观测到的周期性信号。当然也可能有其他的情(qíng)况，造成(chéng)这种年(nián)度周期信号的差异也可能是(shì)温(wēn)度、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高山上的积雪，甚(shèn)至连意大(dà)利游客(kè)的(de)数量也(yě)符合(hé)这(zhè)个周期的规律。

所以，科学(xué)家们又在(zài)南半(bàn)球建立了一个几乎相(xiāng)同的实验室，这里的季节与之前的实验室正好相反，而在这里，地球穿(chuān)过暗物(wù)质流的运动特征和第一(yī)个实验室(shì)是一样的(de)。

因此，如果在这里可以得到相同的信号，就可以成为暗物质(zhì)所存(cún)在的非常有力的(de)证据了。但(dàn)是(shì)由于这个实验室刚刚建(jiàn)成不久，所以截至目前还无法提供相应的数据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新的望远镜(jìng)，这台(tái)太(tài)空(kōng)望(wàng)远镜(jìng)叫做“南希格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈勃望远镜(jìng)相(xiāng)同，但它的宽视场仪器提供的(de)视野是哈勃红(hóng)外仪器的(de)100倍(bèi)。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(zhì)背后的奥秘，对(duì)于探(tàn)测(cè)的结果，我们只(zhǐ)能拭目以待了。费米实验室粒(lì)子天体物(wù)理中心的科学家丹琥(hǔ)珀和贾森斯特芬研究发(fā)现，如果(guǒ)暗(àn)物(wù)质(zhì)存在，它们极(jí)有可(kě)能拥有另一(yī)种(zhǒng)神秘的效应，这种暗(àn)物质效应，会支持(chí)宇宙当(dāng)中生(shēng)命的诞生(shēng)，或者(zhě)说是生命进(jìn)化(huà)的一个(gè)重要(yào)因素。

如果这一理(lǐ)论(lùn)得到进(jìn)一步的证实，那么遍布宇宙(zhòu)当中的暗物(wù)质会不会意味着人类(lèi)并(bìng)不孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的行星上，暗(àn)物质正在通过这(zhè)样的效应创(chuàng)造(zào)生命。当然(rán)，这(zhè)些推论(lùn)的大前提是要先找到暗物质存(cún)在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢请点赞(zàn)，你的支(zhī)持是我更新的动力！

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