宇宙是“人为制造(zào)”的(de)？为何会存在(zài)科学无法解释的“暗(àn)物质”？暗(àn)物质又(yòu)究竟是什么？人类(lèi)为(wèi)了寻找暗物质存(cún)在(zài)的证据，科学(xué)家(jiā)们在过去的几十年当中进行(xíng)了超过50次的长期实验(yàn)，但(dàn)是却(què)没(méi)有(yǒu)发现任何的有效证据。除了一(yī)个地(dì)方，在1687年出版的自然哲学数学(xué)原理一书中，埃萨克(kè)牛顿(dùn)发(fā)表(biǎo)了万(wàn)有(yǒu)引力定律，它揭示了宇宙中天(tiān)体运动的规律。往后的(de)几百(bǎi)年来，当天文学家们发现某(mǒu)些天体运(yùn)行轨道(dào)出现异常，不(bù)符(fú)合万有引力定律的时候，他们(men)就会知道，周围一(yī)定(dìng)有未知的(de)天体(tǐ)通过(guò)引力在(zài)摄动(dòng)它的轨(guǐ)道(dào)。比如(rú)在1846年，奥(ào)本勒维耶就通过天王星运行(xíng)轨道的(de)异常(cháng)，推算并且发现了(le)海王星(xīng)的存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王星的(de)发(fā)现都是应用万有(yǒu)引力定律(lǜ)所(suǒ)取得重大天文成就的例(lì)子。但是这(zhè)些发(fā)现都是在恒星系统的尺度当中，可当我们上升到(dào)星系或者是星团的尺(chǐ)度，事情(qíng)就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家(jiā)弗里茨兹威基正在研究和测量(liàng)后发(fā)星系团的质量。这(zhè)是一个由数千个星系(xì)所组(zǔ)成(chéng)的巨大星系团，这些星系被引力束缚在一起(qǐ)。测量星系团的质量(liàng)一般会使用到(dào)两种方法，当两(liǎng)种方(fāng)法(fǎ)结果一(yī)致，就可以确定(dìng)其(qí)质(zhì)量的范围。

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

第二种是动力学(xué)质量的计算，是利用光谱(pǔ)红(hóng)移(yí)测量星系团(tuán)中的(de)各(gè)个(gè)星系相对于星系团的运动速度。当测量结(jié)果出(chū)来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座(zuò)星系团有99%的质量(liàng)消失了，或者说这99%的质量并不以可(kě)见光的形式(shì)所(suǒ)存在，我们无法看到(dào)。最诡(guǐ)异的是，在(zài)测量速(sù)度的(de)过程中，兹威基发(fā)现星系(xì)团中很(hěn)多星系的速(sù)度(dù)比理论上要快得多(duō)，按(àn)照(zhào)牛(niú)顿的运动学定(dìng)律(lǜ)，仅(jǐn)靠这些(xiē)可见星系(xì)的质量所产生的引力是无法将它们束缚在星(xīng)系(xì)团内的(de)，它们(men)早就(jiù)应该(gāi)被抛出星系团(tuán)之外了，除非有(yǒu)一种神秘的(de)力量在起作用，这种(zhǒng)力量来源于某种隐形的物(wù)质。

据此(cǐ)，兹维基提(tí)出了这样(yàng)部(bù)分不可(kě)见的(de)暗质，它不发(fā)散光、吸(xī)光、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝大部(bù)分的质量。只是当时(shí)的人们对这样的一种说(shuō)法不(bù)屑一顾。

直到40年之(zhī)后(hòu)，“暗物质(zhì)”这个词(cí)才再一次出(chū)现。天文(wén)学家维拉(lā)鲁宾和肯特福特在(zài)观测(cè)仙女(nǚ)座星系中(zhōng)的恒星运动。理(lǐ)论上来说，距离中(zhōng)心(xīn)越远(yuǎn)的恒星在(zài)其轨道上的(de)运行速度就(jiù)会越慢。但是他(tā)们观(guān)测的结果却让人感到不可思议(yì)。

随着(zhe)与中心(xīn)距离的增(zēng)加，恒星的(de)旋转(zhuǎn)速度(dù)几乎保持不变。可(kě)是根据牛顿的(de)万有引力定律(lǜ)，在(zài)星系(xì)当中如果(guǒ)没有(yǒu)足够大的质(zhì)量来吸(xī)引它们(men)，这(zhè)些外围的恒星早就被甩到宇(yǔ)宙当中了。基于这种(zhǒng)现象，科学家们会(huì)使用一种相对标准的方法来解释暗物(wù)质的存在(zài)，这种(zhǒng)方法就是(shì)测量星系当中气体在(zài)X轴(zhóu)上距(jù)离星系(xì)中(zhōng)心的距离，以及在Y轴上气(qì)体的旋转速度。如果出现(xiàn)异常的结果，就认为是由暗(àn)物质的力量进入其中。

于是科学家们通过(guò)射电望远镜(jìng)测量(liàng)了距离(lí)星系中心(xīn)更远距离的氢(qīng)元素，发现(xiàn)它(tā)们的(de)旋(xuán)转速度并不(bù)符合牛顿的力(lì)学定律。我们的(de)太阳系(xì)也(yě)不例外，太阳系位于银河系的第三悬臂之上(shàng)，距离银河系中(zhōng)心2.6万光年，根据万有引力(lì)定律进行计算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实(shí)际上(shàng)，太(tài)阳系正在(zài)以220千米/秒的(de)速度围绕银(yín)河(hé)系旋转，这个实际(jì)速度远远大于理论速度(dù)，那么产生以上这种向心加速度的原因很可能就是存在着一种我们看不到的物(wù)质，是(shì)这些暗(àn)物质的引力(lì)效应将星系(xì)聚集在了一起。

也是从(cóng)这时开(kāi)始(shǐ)，越来越多的研究人员(yuán)开始相(xiāng)信暗物质的存(cún)在。科学家根据星系(xì)外恒星(xīng)轨道(dào)的速(sù)度，估算在星系(xì)当中(zhōng)暗(àn)物(wù)质的(de)质(zhì)量占(zhàn)整个星系质量的85%。但是(shì)，暗物质并不是唯一可以(yǐ)解(jiě)释(shì)这(zhè)个现象的原因。在一项(xiàng)新的研究当中，科(kē)学家们发现，几乎没(méi)有引力效应的遥(yáo)远(yuǎn)恒(héng)星(xīng)之间，也会(huì)出(chū)现速度上(shàng)的微(wēi)小差(chà)异。另外，天文学家(jiā)还发现(xiàn)了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星(xīng)系距离地球大约2.5亿光年，大(dà)小和银河系(xì)不多，但是星系当中(zhōng)存在的(de)恒(héng)星数量却只有银河系的千分之一。

所(suǒ)以在理论上，该星(xīng)系(xì)必须存在暗物质，否则就会分崩离析。但是科学家们使用(yòng)最先进的望远镜对其进(jìn)行了40个小(xiǎo)时(shí)的详细(xì)测量之(zhī)后，发现星(xīng)系中的恒星运动是(shì)可以用正(zhèng)常(cháng)的物质和力学定律来解释的。那么又有人提出，也许(xǔ)该星系的(de)暗物质，已经被附近的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没有任(rèn)何星(xīng)系存在(zài)。造成这些现(xiàn)象的除了暗物质的假说之外，另一种可能就是人(rén)类对(d陌上人如玉公子世无双意思是什么，陌上人如玉,公子世无双意思出处uì)引力的理解还(hái)不够全面，引力(lì)很可能(néng)在(zài)不同尺度空(kōng)间(jiān)中的(de)工作方式(shì)是不同的，这意味着在行星(xīng)系尺度(dù)中的天体会沿着它(tā)们的轨道，按照我们所理解的方式(shì)运动。但(dàn)是上升(shēng)到(dào)星(xīng)系和星团的尺度，引(yǐn)力(lì)之间的相互作用则(zé)是不同的方式。对于在(zài)星系(xì)团(tuán)之间的相互(hù)作(zuò)用，科学(xué)家还(hái)引入了外部(bù)场效应的(de)概念，指的是(shì)在数(shù)百万光年的(de)规模上(shàng)，巨大的质量(liàng)之间会产生对(duì)彼此(cǐ)特殊的效果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立(lì)，这(zhè)意(yì)味着我(wǒ)们(men)需要对现在的物理定律进行(xíng)修正，这(zhè)些发现也让(ràng)很多人认为暗物质假说(shuō)理(lǐ)论就此(cǐ)终结。但是(shì)在宇宙当(dāng)中还有(yǒu)关(guān)于暗物质(zhì)存在的其他的理论证据，这些理论证据(jù)是(shì)蒙德(dé)理(lǐ)论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光(guāng)年(nián)的子弹星系团(tuán)，由两个碰撞的星系团所组(zǔ)成，类似这样的(de)星团，它们大部分的普通质(zh陌上人如玉公子世无双意思是什么，陌上人如玉,公子世无双意思出处ì)量都在星系的气体当中。当(dāng)星(xīng)团以1000万(wàn)公里/小时发(fā)生碰(pèng)撞的时候，星际气体的相互作用(yòng)就会导致(zhì)温度的(de)急剧升高(gāo)，速度大幅(fú)降低。所(suǒ)以在理论上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星(xīng)系团大部(bù)分(fēn)的质量将位(wèi)于所有这(zhè)些气体所在的中间区域(yù)。那么我们通(tōng)过什么来验证它的(de)质量区域到底是不(bù)是集中在中间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)第一张全彩的高清照(zhào)片，在照片(piàn)中(zhōng)我们可以明显地看到很(hěn)多星系似乎被拉伸产生了巨大的形变。其(qí)实这些(xiē)星(xīng)系本身并不是真的被(bèi)扭(niǔ)曲了，也(yě)不是韦伯望远镜出了什(shén)么问(wèn)题，而(ér)是这(zhè)样极(jí)遥远的天体和我们地(dì)球上的观测者之间(jiān)。被一(yī)个质量超(chāo)级巨大的天体遮(zhē)挡，这个(gè)超(chāo)大质量(liàng)的东西的引力，会使身后更遥远星(xīng)系的光都发生了扭曲。这个现(xiàn)象就是引力(lì)透镜效应。这个(gè)巨大的天体可能是超大质量的黑洞或者是暗物(wù)质。

所以(yǐ)当人们(men)对子弹星系团观测的时候，发现它的大(dà)质量区域并(bìng)不是在中间，而(ér)是(shì)在两(liǎng)侧(cè)。所以最好的解释方法就是当(dāng)星团发生全部(bù)的碰(pèng)撞时，可被观测到的质量气体被卡在了中间，暗物(wù)质则直接通过了这(zhè)个(gè)区域，并在两边形成了引力透镜。对子弹星系团的引力(lì)透镜(jìng)研究也被认为是暗物(wù)质存在的迄今(jīn)为止最(zuì)好的理论证据。

除(chú)此之外，还有来自宇宙当(dāng)中最(zuì)古(gǔ)老的光。从宇宙大爆炸开(kāi)始，38万年之后，可(kě)见光终于可(kě)以畅通无阻地(dì)穿越(yuè)在(zài)宇宙当中(zhōng)了。经过了(le)130多亿年之(zhī)后，这些光在宇宙(zhòu)空间背景上(shàng)留下了(le)各(gè)相同性的微波辐(fú)射。其中(zhōng)红色的部分表示(shì)温(wēn)度较高的区域(yù)，蓝(lán)色则表示相对较冷(lěng)的区域，但(dàn)实际上它们之间(jiān)的(de)温差只有万分之一。

科学家们通过对前(qián)景背景(jǐng)分离(lí)后的二值图像进行连通域(yù)提取和标记之后发现，如果(guǒ)宇宙当中没有(yǒu)暗物质，图形看(kàn)起来不应该是这样(yàng)的，而随着暗物质(zhì)的增加，一些峰(fēng)值的幅度会(huì)减(jiǎn)小(xiǎo)，才变(biàn)得看起来“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙(zhòu)微波背(bèi)景辐射的测量值，我们(men)需要的暗(àn)物质大(dà)约(yuē)是普通物(wù)质的5倍。这个数字(zì)与解释星系当中恒星运动所需(xū)要的(de)暗物质(zhì)比例(lì)是(shì)一致的。这就意味着。

用了一个简(jiǎn)单(dān)的理论框(kuāng)架，就很好(hǎo)地(dì)解释了很多不同的观测结(jié)果(guǒ)。而暗物质的(de)本(běn)质就是宇宙当中存在着某种(zhǒng)类型的(de)粒(lì)子，它(tā)们不参(cān)与任何其(qí)他(tā)的电磁作用，只通过引力(lì)来(lái)相(xiāng)互作(zuò)用。所以(yǐ)如果能够(gòu)找到这种粒子(zi)的存在，就相当于找到了暗物质存在的实(shí)际证据。这种粒子到底(dǐ)是什(shén)么？科学家们已(yǐ)经提(tí)出了数十种的假想(xiǎng)目标，而要(yào)寻找(zhǎo)这些不同的目标粒子所需要的(de)实验方式也不(bù)相同。在过去的几十年当(dāng)中(zhōng)，人类为了寻找(zhǎo)这些看不见、摸不到，几乎不会(huì)与常规物质相互作用(yòng)的“暗物质”，科(kē)学(xué)家(jiā)们已经(jīng)进(jìn)行了超(chāo)过50次(cì)的实验(yàn)，却没有(yǒu)任(rèn)何实质性的发现，除了一个地(dì)方，意大(dà)利的格兰(lán)萨索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处的地下(xià)矿井当中，藏(cáng)着地球上最大的(de)地学实验室，这(zhè)个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一(yī)个(gè)三层(céng)楼高(gāo)的探测(cè)器，一直(zhí)致力(lì)于(yú)寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学(xué)家声称观测到了某种信号(hào)。经(jīng)过了20多年(nián)的数据(jù)收(shōu)集，人们发现了一个有(yǒu)趣的事情。探测(cè)率(lǜ)会在每年的6月(yuè)份达到峰值，然后在(zài)11月降到最低，而且在20年当(dāng)中每陌上人如玉公子世无双意思是什么，陌上人如玉,公子世无双意思出处年都是一样。一些科学家(jiā)认为这可能是人(rén)类发现暗物质(zhì)的第一(yī)个直接证(zhèng)据。

但是为什么暗物(wù)质(zhì)会产生周期性的年度(dù)信号呢？刚才我们讲了太(tài)阳系(xì)正(zhèng)在以220公里/秒的(de)速(sù)度围绕着银(yín)河(hé)系进行移动，那么如果暗物质存(cún)在宇宙当中，这意味着我们也在以这样的速度在穿越(yuè)着暗物质流，这个过(guò)程中会产(chǎn)生相应的振荡，同时地球(qiú)又以30公(gōng)里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有(yǒu)半年的时间，地球围绕太阳的方向与(yǔ)太阳环绕银(yín)河系的方(fāng)向是一(yī)致的，而(ér)另外半年则与之相反(fǎn)。

而(ér)在6月份的时候(hòu)，地球(qiú)与太阳(yáng)的方向正好(hǎo)达到完全一致(zhì)，这是理论(lùn)上地(dì)球穿越暗物(wù)质流最快的时段(duàn)。而(ér)在11月份(fèn)，又(yòu)恰好达到了最慢值。尽管在实际的(de)情况中，太阳(yáng)系(xì)相对(duì)银河系的(de)平面(miàn)呈现了60度的倾斜，但是(shì)这并不影响这个(gè)理论的有效性。

因此科学家(jiā)认为(wèi)这可(kě)以用来(lái)解释(shì)，研究人员们(men)所观(guān)测到的周期性(xìng)信号(hào)。当然(rán)也(yě)可能(néng)有(yǒu)其他的情况，造成这种年(nián)度周期信号的(de)差异也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山(shān)上(shàng)的积雪(xuě)，甚(shèn)至连意大利游客的数量也符合这个周期的规律。

所以，科学(xué)家(jiā)们(men)又(yòu)在南(nán)半球建立了一个几乎(hū)相同的实验室，这里的季(jì)节与之(zhī)前(qián)的实验(yàn)室正好相反，而在(zài)这里，地球穿过暗(àn)物质(zhì)流的运动特征和第一个实(shí)验室是(shì)一样的。

因此，如(rú)果在(zài)这里可(kě)以(yǐ)得到相(xiāng)同(tóng)的信号，就可以成为暗物质所存在的非常有力的证据(jù)了。但(dàn)是(shì)由于这(zhè)个(gè)实验室刚(gāng)刚建成不久，所以截至目(mù)前还无法提供相(xiāng)应的(de)数据支(zhī)持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新的望远镜，这台太空望远(yuǎn)镜叫做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同(tóng)，但它的宽视场仪器提供(gōng)的视野是哈勃(bó)红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望(wàng)远镜其中一个关键的用(yòng)途就是(shì)探(tàn)索暗物(wù)质(zhì)背后的(de)奥秘，对(duì)于(yú)探测的结果，我(wǒ)们只能拭目以待了。费米(mǐ)实验室粒子(zi)天体物理中心的(de)科学家(jiā)丹琥珀和(hé)贾森斯特芬(fēn)研究发现，如果(guǒ)暗物质存(cún)在(zài)，它们极有(yǒu)可能拥有另一种神秘(mì)的效(xiào)应，这种暗(àn)物(wù)质效应，会支持宇宙当中生命(mìng)的诞生，或者说(shuō)是生命进化的(de)一个重要因素。

如果这一理论得到进一步(bù)的(de)证实(shí)，那(nà)么(me)遍布(bù)宇宙(zhòu)当中的暗物质会不会(huì)意(yì)味着人(rén)类并不孤单(dān)呢(ne)？或许在宇宙当中某个角(jiǎo)落的行星上，暗物质正在通过这样的效应创(chuàng)造生(shēng)命。当然，这(zhè)些推(tuī)论(lùn)的大(dà)前提是要先找到暗物质存(cún)在的实际(jì)证据。那么小(xiǎo)伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物(wù)质到底存(cún)不存在(zài)呢？喜欢请(qǐng)点(diǎn)赞，你的支持是我更(gèng)新(xīn)的(de)动力！

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