宇宙是“人为制造(zào)”的？为何会存在科学无法(fǎ)解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人(rén)类为了(le)寻找暗物质存(cún)在的(de)证据，科学家们在过去的几十(shí)年当中(zhōng)进(jìn)行了超过(guò)50次的长期实验，但是却没有发现任何的有效证据。除了一个(gè)地方，在1687年出版的(de)自然哲学数(shù)学(xué)原理一书中，埃萨(sà)克牛(niú)顿发表了万有引力定律，它(tā)揭示了宇宙中天(tiān)体(tǐ)运动的规律(lǜ)。往(wǎng)后的几百(bǎi)年来，当天文学家们发现(xiàn)某些天体运(yùn)行轨道出(chū)现异常，不符合万有引力定律的时(shí)候，他们就会(huì)知道，周围一定有未知(zhī)的天(tiān)体通过引(yǐn)力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥(ào)本勒(lēi)维耶(yé)就通(tōng)过(guò)天王星(xīng)运行轨(guǐ)道的异常，推(tuī)算并(bìng)且(qiě)发现了海王星(xīng)的存(cún)在。另外(wài)，哈雷彗(huì)星(xīng)、冥王(wáng)星的(de)发现都是应用万有引力定律所取得重(zhòng)大(dà)天文(wén)成就的(de)例子。但是这些(xiē)发现都是在恒星(xīng)系统(tǒng)的(de)尺度当中，可当我们上升到星系或者(zhě)是星团的尺度(dù)，事(shì)情就(jiù)开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理(lǐ)学家弗里(lǐ)茨兹威基(jī)正在(zài)研究和(hé)测量后(hòu)发星系团的(de)质量。这是(shì)一个由(yóu)数千个(gè)星系所组成的巨大星(xīng)系(xì)团，这些(xiē)星系(xì)被引力(lì)束缚在一(yī)起。测量星系(xì)团的质(zhì)量(liàng)一般会使用到两种方法(fǎ)，当两种方法结果一致，就可(kě)以确(què)定其质量的(de)范围(wéi)。

第(dì)一种(zhǒng)是获得其"光(guāng)度学的质量"，需(xū)要的数据是测量各个(gè)星系的光度。

第二种是动力(lì)学质(zhì)量的(de)计算，是利(lì)用光谱(pǔ)红移测(cè)量星系团(tuán)中的各(gè)个(gè)星系相对(duì)于星系团(tuán)的(de)运动速(sù)度。当测(cè)量(liàng)结果出来之后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动力学质(zhì)量”竟然是“光(guāng)度学质量(liàng)”的400倍(bèi)。这意(yì)味着，后发座星系团有99%的(de)质量消(xiāo)失了(le)，或者说这99%的质(zhì)量并不以可见光(guāng)的形(xíng)式所(suǒ)存在，我们无法(fǎ)看到。最诡异的是，在测量速度(dù)的过程中，兹(zī)威基发现星系团中(zhōng)很多星系的速度比(bǐ)理论上(shàng)要快得多，按照牛顿的运(yùn)动学(xué)定律，仅靠这(zhè)些(xiē)可见星系(xì)的质量所产生(shēng)的引力是无法将它们束缚在星系(xì)团内的，它们(men)早就(jiù)应该被抛出星系团之(zhī)外了，除非(fēi)有(yǒu)一种(zhǒng)神秘的力量在起作(zuò)用，这种力量(liàng)来源(yuán)于(yú)某(mǒu)种(zhǒng)隐形的物质。

据(jù)此，兹维基(jī)提出了这(zhè)样(yàng)部分不可见的(de)暗质，它(tā)不(bù)发散光、吸光(guāng)、反射光，但是它们(men)却(què)占(zhàn)据着宇宙(zhòu)中(zhōng)绝大部分(fēn)的质量。只是当时的人们对这样的一种(zhǒng)说法(fǎ)不(bù)屑一(yī)顾。

直到40年(nián)之后，“暗(àn)物质”这个(gè)词才再一次出(chū)现。天(tiān)文学家(jiā)维拉(lā)鲁(lǔ)宾和肯(kěn)特(tè)福特在(zài)观测仙(xiān)女座(zuò)星系中的恒星运动。理论上来说，距离(lí)中心越远的恒星(xīng)在其轨道上的运行速度就会(huì)越慢。但是他们(men)观测的结(jié)果却让人感(gǎn)到不可思(sī)议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转速度(dù)几乎(hū)保持不(bù)变。可是根(gēn)据牛顿(dùn)的(de)万有引力(lì)定律，在星系当中如果没(méi)有足(zú)够大的质量来吸引它(tā)们，这些外围(wéi)的恒星早(zǎo)就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于这种现象，科学家们(men)会(huì)使用(yòng)一种相对标准的方法来解释(shì)暗物(wù)质的存(cún)在，这(zhè)种方法(fǎ)就是(shì)测量星系(xì)当中气(qì)体在(zài)X轴上距(jù)离(lí)星系中心(xīn)的距离，以及在Y轴上气体(tǐ)的(de)旋转速(sù)度。如果(guǒ)出现异常(cháng)的结果(guǒ)，就认为(wèi)是(shì)由(yóu)暗物(wù)质的(de)力量(liàng)进(jìn)入其中。

于是(shì)科(kē)学家(jiā)们通过射电望(wàng)远镜测量了距离星系中(zhōng)心更远距离的(de)氢元素，发现它(tā)们的旋转速度并不符(fú)合牛顿(dùn)的力学(xué)定律。我们(men)的太阳系也不例外，太(tài)阳(yáng)系(xì)位于银(yín)河(hé)系的第三悬臂之上，距离银河系中(zhōng)心2.6万光(guāng)年(nián)，根据万有引力定律进行计(jì)算，太阳系的运行速(sù)度应该(gāi)是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正在以220千米/秒(miǎo)的速度(dù)围(wéi)绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实际速度远(yuǎn)远(yuǎn)大于理论(lùn)速度，那么产生以上这种向(xiàng)心加速度的(de)原因很可能就是(shì)存在(zài)着(zhe)一种我们看不到的物质，是这些暗(àn)物质的引力效应将星(xīng)系聚集在(zài)了一起。

也是从这时开始，越(yuè)来越多的研(yán)究人员开(kāi)始(shǐ)相信暗物(wù)质的存在。科学家(jiā)根(gēn)据星(xīng)系外恒星轨道的速度，估算(suàn)在(zài)星系(xì)当中暗物质的质量占整个星系质(zhì)量的85%。但是，暗物质并不(bù)是(shì)唯一可以解(jiě)释这个(gè)现象的原因(yīn)。在一项新的研究当(dāng)中，科学家们(men)发(fā)现，几乎没有引力效应天润奶啤有度数吗，天润奶啤千万别喝的遥远(yuǎn)恒星之间，也(yě)会出现速度上(shàng)的微小差(chà)异。另(lìng)外(wài)，天文学家(jiā)还发现(xiàn)了一个反常的星(xīng)系，叫做(zuò)Agc114905。这个(gè)星系距离地(dì)球大约2.5亿(yì)光年，大(dà)小和(hé)银河系不多，但是星系当中存在的恒(héng)星数量却只有银河系(xì)的千分(fēn)之一。

所(suǒ)以(yǐ)在理论上(shàng)，该(gāi)星(xīng)系必(bì)须存在(zài)暗物(wù)质，否则(zé)就会(huì)分崩离析。但(dàn)是科学(xué)家们使用最先进的望远镜对其进行(xíng)了40个小时的(de)详细测(cè)量(liàng)之后，发现星(xīng)系中的恒(héng)星运动是可以(yǐ)用正常的物质和(hé)力学定律来(lái)解释(shì)的。那(nà)么又有人提出，也许该星系的(de)暗(àn)物质，已(yǐ)经被(bèi)附近的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没有任何星系存在。造(zào)成这些现(xiàn)象(xiàng)的除了暗(àn)物质的假说之外，另(lìng)一种可能就(jiù)是人(rén)类(lèi)对引力的(de)理(lǐ)解还不(bù)够(gòu)全面，引(yǐn)力(lì)很可能在不同尺度空间(jiān)中的工作方式是不同的，这意味着(zhe)在行(xíng)星系尺度中(zhōng)的天体会沿着它(tā)们的轨道，按照我们所理解的方式运(yùn)动。但(dàn)是上(shàng)升到星(xīng)系和(hé)星团的尺度(dù)，引力之间的相互作用则是不同(tóng)的方式。对于在星系团之间的相互作用，科(kē)学家还引入(rù)了外部场(chǎng)效应的概念，指的是在数百万光年的规模上(shàng)，巨(jù)大的质量之间会产(chǎn)生对彼(bǐ)此特(tè)殊的效果，这个(gè)理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这(zhè)意味着我们需要对(duì)现在(zài)的物理定律进行修正，这些发现(xiàn)也让(ràng)很多人认为暗(àn)物质假(jiǎ)说理论就此终结。但是在宇宙当中还(hái)有关(guān)于暗物(wù)质存(cún)在的其他的理(lǐ)论证据(jù)，这些理论证据是蒙德(dé)理论所没法解释的“引力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光(guāng)年的(de)子弹星系团，由两个碰撞的星系团所组成，类似这样的星团，它们(men)大部分的普通质量(liàng)都在星系的气体当中。当星团(tuán)以1000万(wàn)公(gōng)里/小时发生碰撞(zhuàng)的时候，星际气(qì)体的(de)相(xiāng)互作用就会导致温(wēn)度(dù)的急剧升高，速度大(dà)幅降低。所(suǒ)以在理论上，在碰撞之后，子弹(dàn)星系团(tuán)大部分的质(zhì)量将位于所有(yǒu)这些(xiē)气体所在的中间区域。那(nà)么我(wǒ)们通过(guò)什么来验证它的(de)质量区域到底是不是(shì)集中在(zài)中间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第一张(zhāng)全彩的高清照片，在照片中我(wǒ)们可以(yǐ)明显(xiǎn)地看到很多星系似(shì)乎被拉伸产生了巨大的形变。其实(shí)这(zhè)些星系本(běn)身并不(bù)是(shì)真的被扭曲(qū)了，也不是韦伯望(wàng)远镜出了什(shén)么问题，而(ér)是这样极遥远的(de)天体和我们(men)地球上(shàng)的观测者之间。被一个质量超级(jí)巨大的(de)天(tiān)体遮(zhē)挡，这个(gè)超大质量的东(dōng)西的引力，会使身后更遥(yáo)远星系的光都发生(shēng)了(le)扭曲。这个现象(xiàng)就是引力透镜效应。这个巨大的天体(tǐ)可能是超大质量的黑洞或(huò)者是(shì)暗物质。

所(suǒ)以当人们对子弹(dàn)星系团(tuán)观测的时候，发现它(tā)的大质量区域并(bìng)不(bù)是在中间，而是在两侧。所以(yǐ)最好的(de)解(jiě)释方(fāng)法(fǎ)就(jiù)是当星团发生全部的碰撞时，可被观测到的质(zhì)量气(qì)体(tǐ)被卡(kǎ)在(zài)了中间，暗物质则直接(jiē)通过了这(zhè)个区域，并(bìng)在两边形(xíng)成了引力透镜(jìng)。对子弹星系团的引力透(tòu)镜研究也被认(rèn)为(wèi)是暗物(wù)质存(cún)在的迄今(jīn)为止最好的理论证据。

除此之外，还有来自宇(yǔ)宙(zhòu)当中最古老的(de)光。从宇(yǔ)宙大爆炸(zhà)开始，38万年之(zhī)后(hòu)，可见光终于可(kě)以(yǐ)畅(chàng)通无阻地(dì)穿越在宇宙当(dāng)中了。经过了(le)130多亿年之后，这些光(guāng)在宇宙空(kōng)间背景上留下了(le)各相同性的微波辐射(shè)。其中红(hóng)色(sè)的部分表示温度较高的(de)区域(yù)，蓝色(sè)则表示相对较冷的(de)区域，但实(shí)际上它们之间(jiān)的(de)温差(chà)只有万分之一。

科学家们通(tōng)过(guò)对前景背景分离后(hòu)的二值图像进行连通域提取和标记之(zhī)后发现，如果宇宙当中没(méi)有暗物质(zhì)，图形看起来不应该(gāi)是(shì)这样的，而随着暗(àn)物质的增加，一些峰值的幅度会(huì)减小，才变得看起来“和谐”。为了(le)匹配宇宙微波(bō)背景辐射的测量值，我们需要的暗物质大约(yuē)是普通物质的5倍。这个数字与解(jiě)释(shì)星系当(dāng)中恒星运动所需要的暗物质比例是一(yī)致的(de)。这(zhè)就意(yì)味着。

用了一个(gè)简单的(de)理论框架(jià)，就很(hěn)好地(dì)解(jiě)释了很多(duō)不同的观测结果(guǒ)。而(ér)暗物质的本质就是宇宙当中(zhōng)存在着某种类(lèi)型的粒子，它们(men)不参与任何其他的电(diàn)磁作(zuò)用，只通过引力(lì)来相互作用。所(suǒ)以如果能够找到这种粒子的存在，就(jiù)相当于(yú)找到了暗物(wù)质存在的实际证据。这种粒子(zi)到底是什么？科学家们已(yǐ)经提出了数十种的假想(xiǎng)目(mù)标，而要寻找这些不同(tóng)的(de)目标(biāo)粒子(zi)所需要的实验方式也不相(xiāng)同。在过去(qù)的(de)几十年(nián)当中，人类(lèi)为了(le)寻找这些(xiē)看不(bù)见、摸(mō)不到，几(jǐ)乎不会与常规物质相(xiāng)互作用(yòng)的“暗(àn)物(wù)质”，科学家们(men)已经进行了超过50次(cì)的实验(yàn)，却没有任何实质(zhì)性的发现(xiàn)，除了一个地方，意(yì)大利的格兰(lán)萨索山，隶(lì)属(shǔ)于(yú)阿(ā)尔卑(bēi)斯山脉(mài)。

在(zài)山下1400米(mǐ)处的地下矿井当(dāng)中，藏着地(dì)球上最大(dà)的地学(xué)实验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直致(zhì)力于寻找暗物质粒子的周期(qī)性震荡(dàng)。

自1997年以来，这(zhè)里的科学家声(shēng)称观测到了(le)某种信号。经过了20多年的数据收集(jí)，人(rén)们发现了一个有趣的事情(qíng)。探测率会在每年(nián)的6月(yuè)份达到峰值，然(rán)后在11月(yuè)降到最低，而(ér)且在20年当中每(měi)年(nián)都(dōu)是一样(yàng)。一些科学(xué)家(jiā)认为这可(kě)能是人类发现暗物质的第(dì)一个直接(jiē)证据(jù)。

但(dàn)是为什么暗物质会产生(shēng)周期性的(de)年度信号呢？刚(gāng)才我们讲了太(tài)阳系正(zhèng)在以220公里(lǐ)/秒(miǎo)的速度(dù)围绕着银河系进行移动，那么如果暗物质存在(zài)宇宙(zhòu)当中，这意味着我们也(yě)在以这样的(de)速度(dù)在穿越着暗物质流，这个过(guò)程中会(huì)产生相应的振(zhèn)荡，同时(shí)地球又以30公里(lǐ)/秒的速度围绕太(tài)阳(yáng)进(jìn)行旋转。所以有半年的(de)时间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银河(hé)系的(de)方(fāng)向是(shì)一致的，而(ér)另外半(bàn)年则(zé)与之相反(fǎn)。

而在6月份的(de)时(shí)候，地球与太阳的方向正(zhèng)好达到完全一致，这(zhè)是(shì)理(lǐ)论上地球穿越暗物质流最快的时段。而在11月份，又(yòu)恰好达到了最慢值。尽(jǐn)管在实际的情况中(zhōng)，太(tài)阳系(xì)相(xiāng)对银河系的(de)平面呈现(xiàn)了60度的倾斜(xié)，但是这并(bìng)不影(yǐng)响这个(gè)理(lǐ)论的有(yǒu)效(xiào)性。

因(yīn)此(cǐ)科学(xué)家认为(wèi)这可以(yǐ)用来解释(shì)，研究(jiū)人员们所(suǒ)观测到的周期性(xìng)信号(hào)。当然(rán)也可能天润奶啤有度数吗，天润奶啤千万别喝有其(qí)他的情况，造成这种年度周期(qī)信号(hào)的差异也(yě)可(kě)能是温度、湿度、土壤中(zhōng)的(de)水分、高山(shān)上的积雪(xuě)，甚至连(lián)意大利游客的数量也符合这个周期的规律。

所以，科学家们又(yòu)在南(nán)半(bàn)球(qiú)建立了一个(gè)几乎相(xiāng)同的实验室，这里的(de)季(jì)节与之前的实验室正好相反，而在这里，地球穿(chuān)过暗物质流的运动特征和第一个实(shí)验室是一样的。

因此，如果(guǒ)在这里(lǐ)可(kě)以得到相同的(de)信号，就可以成为暗物质(zhì)所存在的非常有力的证据了。但是由于这(zhè)个实验室刚刚建成不(bù)久，所以(yǐ)截至目前(qián)还无(wú)法提供相应的数据(jù)支持(chí)。另外，在2025年(nián)，NASA将(jiāng)会发射一台新的望远镜，这(zhè)台太空(kōng)望远镜(jìng)叫做“南希格雷斯罗(luó)曼”，它的主镜大小跟(gēn)哈勃望远镜相同，但它的宽(kuān)视场(chǎng)仪(yí)器(qì)提(tí)供的视野是哈勃红外(wài)仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中一个(gè)关键的(de)用(yòng)途就是探索(suǒ)暗物质背后(hòu)的奥秘，对于探测的结果(guǒ)，我们只(zhǐ)能(néng)拭目以(yǐ)待了。费米实验室粒(lì)子天体物理中心的(de)科学(xué)家丹琥珀和贾森斯特(tè)芬研(yán)究(jiū)发现，如果(guǒ)暗物质存(cún)在，它们极有(yǒu)可能拥有(yǒu)另一种神秘的效应，这种暗(àn)物(wù)质效应，会支(zhī)持宇宙当中生命的诞(dàn)生，或者(zhě)说是生命进化的一个(gè)重要因素。

如果这(zhè)一理论(lùn)得(dé)到进一步的(de)证实，那么遍布宇宙当中的暗物(wù)质会不会(huì)意(yì)味(wèi)着人类并(bìng)不孤单(dān)呢？或许在宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中某(mǒu)个角落的行(xíng)星上，暗物质正在通过这样(yàng)的效应创造生命。当(dāng)然，这些推论的大(dà)前(qián)提(tí)是要先找(zhǎo)到暗物质存在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到底存(cún)不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支(zhī)持是(shì)我(wǒ)更新的动力！

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