宇宙是(shì)“人为制造”的？为何会存在科学无(wú)法解释(shì)的(de)“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟是(shì)什么？人(rén)类为(wèi)了寻找暗物质存(cún)在的证据(jù)，科(kē)学家们在过去(qù)的几十年当中(zhōng)进行了超过(guò)50次的(de)长(zhǎng)期(qī)实验，但是却没有发现任(rèn)何的有效证(zhèng)据。除了一个地方(fāng)，在1687年出版的自(zì)然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿(dùn)发(fā)表(biǎo)了万有引力(lì)定律(lǜ)，它揭示了宇宙(zhòu)中(zhōng)天体运动(dòng)的规律。往后的(de)几百年来，当天文学家们发现某(mǒu)些天(tiān)体运(yùn)行轨道出现(xiàn)异(yì)常，不符(fú)合万有引(yǐn)力定律(lǜ)的时候，他(tā)们就(jiù)会(huì)知道，周围一(yī)定(dìng)有未知的(de)天(tiān)体通(tōng)过(guò)引(yǐn)力(lì)在摄(shè)动它的轨道(dào)。比如在(zài)1846年(nián)，奥本勒维耶就(jiù)通过(guò)天王星运行(xíng)轨道的异常，推算(suàn)并且发现了海王星的存在。另(lìng)外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发现(xiàn)都是应用(yòng)万有引(yǐn)力定律所取(qǔ)得重大(dà)天文成就的例子。但是这(zhè)些发(fā)现都是在恒(héng)星系统的尺度(dù)当中，可当我(wǒ)们上升到星系(xì)或者是星(xīng)团的尺(chǐ)度，事情就开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹(zī)威基正(zhèng)在研究和(hé)测量后发星系团的质量。这是一个由(yóu)数千个星系所组(zǔ)成的巨大星系(xì)团，这些(xiē)星系被引力束缚在(zài)一起。测量星系团的质量一般会使(shǐ)用(yòng)到两种方(fāng)法，当(dāng)两种(zhǒng)方法结(jié)果一致(zhì)，就可(kě)以(yǐ)确定(dìng)其质量(liàng)的范围。

第(dì)一种是(shì)获得其"光(guāng)度学的质(zhì)量"，需(xū)要的数据(jù)是(shì)测量各个星(xīng)系的光度。

第二种是(shì)动力学质(zhì)量的(de)计算，是利用光谱红移测(cè)量星系团中的各(gè)个星系(xì)相对于星系(xì)团的运动速度。当(dāng)测(cè)量结果出来(lái)之后，兹威基(jī)彻底懵了，“动力学质量”竟然是(shì)“光度学质(zhì)量”的400倍。这意(yì)味着，后发座(zuò)星系团有99%的质量消失了，或者说(shuō)这99%的质量并(bìng)不以(yǐ)可见光(guāng)的形(xíng)式所存在，我们(men)无法(fǎ)看到。最(zuì)诡异的是，在测量速度的过程(chéng)中，兹威(wēi)基发现星系团中(zhōng)很多星系的速(sù)度比理论上(shàng)要快得多，按照牛顿的运(yùn)动学定律，仅(jǐn)靠这些(xiē)可见星系的(de)质量所(suǒ)产(chǎn)生的引(yǐn)力是无法将它(tā)们(men)束(shù)缚在星系(xì)团内的，它们早就应该被抛出星(xīng)系(xì)团之(zhī)外了，除非有一种神(shén)秘的力(lì)量在起作(zuò)用，这(zhè)种(zhǒng)力量来源于某种隐形(xíng)的(de)物(wù)质。

据此(cǐ)，兹(zī)维(wéi)基(jī)提出了这样部分不可见的暗(àn)质，它不(bù)发散光、吸光、反射(shè)光，但是它们却占据(jù)着宇宙(zhòu)中绝大(dà)部(bù)分的(de)质量。只是当时的(de)人们对这样(yàng)的(de)一种说法(fǎ)不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个(gè)词才再(zài)一次出现。天文学家维(wéi)拉鲁宾和肯特福特在观测(cè)仙(xiān)女座星(xīng)系(xì)中的恒星运动。理论(lùn)上来说(shuō)，距离(lí)中心越远的恒星在其轨(guǐ)道(dào)上的运(yùn)行速(sù)度(dù)就会越慢。但是他们观(guān)测的结(jié)果却(què)让人感(gǎn)到不可(kě)思议。

随着与中心距离的增加，恒(héng)星的旋(xuán)转速度(dù)几乎保持(chí)不(bù)变。可是根据(jù)牛顿的万(wàn)有引力定律，在(zài)星系当中如(rú)果没(méi)有足(zú)够(gòu)大的质量(liàng)来吸引(yǐn)它们，这些外围的恒星早(zǎo)就被甩(shuǎi)到(dào)宇宙当中(zhōng)了。基于这(zhè)种(zhǒng)现象，科学家们会(huì)使用一种(zhǒng)相对标准的方法来解释暗物(wù)质(zhì)的存在，这种方法就是(shì)测(cè)量星系当中气体在X轴上距(jù)离星系中心的距(jù)离，以及(jí)在Y轴上气(qì)体的旋转(zhuǎn)速度(dù)。如(rú)果(guǒ)出(chū)现异常的(de)结果，就认(rèn)为是由暗物质的(de)力量进入(rù)其中。

于是(shì)科(kē)学(xué)家们通过射(shè)电望(wàng)远镜测量了距离星(xīng)系(xì)中心更(gèng)远距离(lí)的氢元素，发现它们(men)的旋转速度并(bìng)不符合牛(niú)顿的力学定律(lǜ)。我(wǒ)们(men)的太(tài)阳系也不例外(wài)，太阳系(xì)位于银河(hé)系的第三悬臂之上，距离银河系中(zhōng)心2.6万光(guāng)年，根据(jù)万有引力定律(lǜ)进行计算(suàn)，太阳系的运(yùn)行(xíng)速度(dù)应该(gāi)是160千米/秒，但实际上，太(tài)阳系(xì)正(zhèng)在以(yǐ)220千米/秒的速度(dù)围绕银(yín)河系旋转(zhuǎn)，这个实际(jì)速度远远大于理论速(sù)度，那么产生以上这种向心(xīn)加速(sù)度的原因很可能(néng)就是存在着(zhe)一种我们看不到的物(wù)质，是这些(xiē)暗物质的引(yǐn)力效应将星系聚集(jí)在了一(yī)起(qǐ)。

也是从(cóng)这(zhè)时开始，越来越多的研究人员(yuán)开始相信暗(àn)物质的(de)存在。科学家根据星系外(wài)恒星轨道的(de)速度，估算在星系(xì)当中(zhōng)暗物质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物(wù)质(zhì)并不(bù)是唯一(yī)可以(yǐ)解(jiě)释这(zhè)个现象的原(yuán)因(yīn)。在一(yī)项新的研究(jiū)当中，科学家们发现，几(jǐ)乎没有引(yǐn)力(lì)效应(yīng)的遥远恒星之间，也会(huì)出现速度上(shàng)的微小差异。另外(wài)，天文学家还发现了一个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约(yuē)2.5亿(yì)光年，大小(xiǎo)和银(yín)河系不多，但是(shì)星(xīng)系当中存(cún)在的恒星数量却只有(yǒu)银(yín)河系(xì)的千分之一。

所以在理论上(shàng)，该星系必(bì)须存在暗物质(zhì)，否则就会分崩离(lí)析。但是科学家们使(shǐ)用最先进的望远镜对其进行了40个(gè)小时的详细测量之(zhī)后，发(fā)现星系中(zhōng)的恒星运动(dòng)是(shì)可以用正(zhèng)常的物质和力学定律来解释的。那么又有(yǒu)人(rén)提(tí)出，也许该(gāi)星(xīng)系的(de)暗(àn)物质，已经被附近的另一个(gè)大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没有任何星(xīng)系存(cún)在。造成这些现象(xiàng)的除了暗物质的假说之外，另一种可能就是人类(lèi)对引力的(de)理解还不够全面，引(yǐn)力很可能在(zài)不同尺度空间(jiān)中的工作(zuò)方式(shì)是不同的，这意味(wèi)着在行星系尺度(dù)中(zhōng)的天体(tǐ)会(huì)沿着它们的轨道，按(àn)照(zhào)我们所理解(jiě)的方式运(yùn)动(dòng)。但是上升(shēng)到星(xīng)系和(hé)星(xīng)团(tuán)的尺度，引力之(zhī)间的相(xiāng)互作用则是不同的方(fāng)式(shì)。对于在(zài)星系团之间的相互作用(yòng)，科学(xué)家还引入了外部(bù)场效应的概念(niàn)，指的是(shì)在数(shù)百万光(guāng)年的规模上，巨(jù)大的(de)质量之间会(huì)产生对(duì)彼此特殊的效果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙(méng)德(dé)理论成立，这(zhè)意味着我们(men)需(xū)要对现在的物理定律进行修正，这些发现也让很多人手机话费交了能退吗认为暗物质(zhì)假说(shuō)理(lǐ)论(lùn)就此终结。但是在宇宙当中还有关于暗物质存在的其他的(de)理论证据，这(zhè)些理论证据是蒙德理论所没法解释的(de)“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子(zi)弹星系(xì)团，由两个碰撞的星系团所组成，类(lèi)似(shì)这样的星(xīng)团，它(tā)们(men)大(dà)部(bù)分的普通(tōng)质量都(dōu)在星系的气体(tǐ)当中。当星(xīng)团以1000万公里/小时发生碰撞(zhuàng)的时候，星际气体的相互作用就会导致(zhì)温(wēn)度(dù)的(de)急剧升(shēng)高，速度大幅降低。所以在理论上，在(zài)碰撞之后(hòu)，子弹星系(xì)团大部分的质量(liàng)将位于所有(yǒu)这些气(qì)体(tǐ)所在的中(zhōng)间(jiān)区域。那么我(wǒ)们通过什么来验证它的质(zhì)量区域(yù)到(dào)底是不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太(tài)空望远镜(jìng)传(chuán)回(huí)了宇宙当中第(dì)一张全彩的高清照片，在照(zhào)片中我们可以明显地看(kàn)到很多星(xīng)系似乎被拉伸产生(shēng)了巨(jù)大的形变。其(qí)实这些(xiē)星系本(běn)身并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而是这(zhè)样极遥(yáo)远的天(tiān)体和我们地(dì)球上的观测者(zhě)之间。被一(yī)个质量(liàng)超级巨大的天体遮(zhē)挡，这个超大质量的东西的(de)引力(lì)，会使(shǐ)身后更遥(yáo)远星系(xì)的光都发(fā)生了(le)扭曲。这个现象(xiàng)就是(shì)引(yǐn)力透镜效应。这个巨大的(de)天(tiān)体可能是超大质量的黑洞(dòng)或者是暗物质(zhì)。

所以当人们对子弹(dàn)星系团观(guān)测的(de)时(shí)候，发现它的(de)大质量区域(yù)并(bìng)不(bù)是在中间(jiān)，而是在两(liǎng)侧。所以最好的解释方法就(jiù)是(shì)当星团发生全(quán)部的(de)碰撞(zhuàng)时，可被(bèi)观测(cè)到的质量(liàng)气体被卡在了中间(jiān)，暗物质则直接通过了这个(gè)区域，并在两边形成了引力透镜。对子弹(dàn)星系团的引(yǐn)力透镜研(yán)究也被(bèi)认为(wèi)是(shì)暗(àn)物质存(cún)在的迄今(jīn)为止最好(hǎo)的理(lǐ)论证据。

除(chú)此之外，还有(yǒu)来(lái)自宇宙当中最古(gǔ)老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光(guāng)终于可以畅(chàng)通无阻(zǔ)地穿(chuān)越(yuè)在宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)了。经过了130多亿年(nián)之后(hòu)，这(zhè)些光在宇宙空间背景上留下了各(gè)相(xiāng)同性的(de)微波辐射。其(qí)中红色的部(bù)分表示温度较高的区域，蓝色则表示(shì)相对(duì)较(jiào)冷的区域，但实际上(shàng)它们之间的(de)温差只有万(wàn)分之一。

科学家们通过对前景背(bèi)景分离后的二(èr)值图像进(jìn)行连通域提取(qǔ)和标记之后(hòu)发现，如果(guǒ)宇宙(zhòu)当中(zhōng)没有暗物质，图形看起来(lái)不应该是这样(yàng)的，而随着(zhe)暗物质的(de)增(zēng)加，一些峰值的幅度会(huì)减小(xiǎo)，才变得看起(qǐ)来“和谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波背景辐射(shè)的测量(liàng)值，我(wǒ)们需(xū)要的暗物质(zhì)大约是普通物质(zhì)的5倍。这个数字与解释(shì)星系当中恒星运动所需(xū)要的暗物(wù)质比例是一致的。这就意味着。

用了一个简单(dān)的理论框架，就很好地解释(shì)了很多不同(tóng)的观测结果。而暗物(wù)质(zhì)的本(běn)质就是宇宙当中(zhōng)存(cún)在着(zhe)某种(zhǒng)类型的粒(lì)子(zi)，它们(men)不(bù)参与(yǔ)任何其他的电磁(cí)作用(yòng)，只通过引力来相互作用。所以如果能够找到这(zhè)种粒子的存在，就相当于(yú)找到了暗(àn)物质存在的(de)实际证(zhèng)据。这种粒子到底是什么？科学家们(men)已经提出(chū)了数十种的假(jiǎ)想目标，而要寻找这些不同的(de)目标粒子所需要的(de)实验(yàn)方式也不相同。在过去的(de)几十年当(dāng)中，人(rén)类为了(le)寻找这些看(kàn)不(bù)见(jiàn)、摸不到，几(jǐ)乎不会(huì)与常规(guī)物(wù)质相互作用的“暗物质”，科学家们已经(jīng)进行(xíng)了超过50次的实(shí)验，却没有任(rèn)何实质(zhì)性的发(fā)现，除了一个(gè)地方，意大利(lì)的格(gé)兰萨索(suǒ)山，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最大的地学实验室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼高的探测器，一直致力于寻找(zhǎo)暗(àn)物质粒子的周期(qī)性震荡。

自1997年以来(lái)，这(zhè)里的科学家声称观测到(dào)了某(mǒu)种(zhǒng)信(xìn)号。经过了20多年的数据收集，人们发现了一(yī)个有(yǒu)趣的事情。探(tàn)测率(lǜ)会在每年的(de)6月(yuè)份达到峰值，然后在11月降到最(zuì)低，而且在(zài)20年当中每年都(dōu)是(shì)一样(yàng)。一些科学家认(rèn)为这可能是人类发现暗(àn)物质的(de)第一个直接(jiē)证(zhèng)据。

但(dàn)是为什么暗物质会产生(shēng)周期性(xìng)的年度信号呢？刚才我们(men)讲了太(tài)阳系(xì)正在以220公里/秒(miǎo)的速度(dù)围绕(rào)着银河系进行移动，那么如果暗物质存在(zài)宇宙当(dāng)中(zhōng)，这意味(wèi)着我(wǒ)们(men)也在以(yǐ)这样的(de)速度在穿(chuān)越着暗物(wù)质流(liú)，这个过程中会产生(shēng)相(xiāng)应的振荡，同时地球又以30公(gōng)里(lǐ)/秒(miǎo)的速度围绕太阳(yáng)进行旋转。所以(yǐ)有半年的时间，地球围(wéi)绕(rào)太阳的方向与太阳环绕银河系的方向是一致的，而另外半年则(zé)与之相反。

而在(zài)6月份的时候，地(dì)球与太阳的方(fāng)向正好达到完全(quán)一致，这是(shì)理论上地球穿越暗(àn)物质(zhì)流最(zuì)快的时段。而在11月份，又恰好达到(dào)了最慢(màn)值。尽(jǐn)管在实际(jì)的情况中，太阳系相对银河系的平(píng)面(miàn)呈现了60度的倾斜(xié)，但是这并不影(yǐng)响这个(gè)理(lǐ)论的有效性。

因此科(kē)学(xué)家认为(wèi)这(zhè)可以用来解释，研(yán)究人员们所观测(cè)到的周期性信(xìn)号。当然也可能(néng)有(yǒu)其他的情况，造成这种年度(dù)周(zhōu)期信号(hào)的差异也(yě)可(kě)能(néng)是温度、湿度、土壤中的水分、高山(shān)上的积雪，甚至连意大(dà)利游客的数量也符合这个周期的规律。

所以(yǐ)，科学家们(men)又在南半球建(jiàn)立了一个几乎相同的实(shí)验(yàn)室(shì)，这里的季节与(yǔ)之前的(de)实验室正(zhèng)好相反(fǎn)，而在(zài)这里(lǐ)，地球(qiú)穿过暗物质(zhì)流的运动特征和第一个实验室是一样的。

因此，如果在这里(lǐ)可以得到相同的信号，就可以成为暗物质所存(cún)在(z手机话费交了能退吗ài)的(de)非常有力(lì)的证(zhèng)据了。但是由于(yú)这个实验室刚刚建成不久(jiǔ)，所以(yǐ)截至(zhì)目(mù)前还无法(fǎ)提供相应的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新的(de)望远镜(jìng)，这台太空望远镜叫做“南希格(gé)雷斯罗(luó)曼”，它(tā)的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但(dàn)它(tā)的宽视场仪器提(tí)供的视野(yě)是哈勃(bó)红外仪(yí)器(qì)的100倍。南希格雷(léi)斯罗曼太空望(wàng)远镜其中一个(gè)关键的用途(tú)就是探索(suǒ)暗物质背后的(de)奥秘，对于探测(cè)的结果(guǒ)，我(wǒ)们(men)只(zhǐ)能拭目以待(dài)了。费米实验室粒子(zi)天体物理中心的科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究发现，如(rú)果暗(àn)物质(zhì)存(cún)在(zài)，它们极有可能拥有另一种(zhǒng)神秘的效应(yīng)，这种(zhǒng)暗物质效(xiào)应，会(huì)支持宇宙当中(zhōng)生命的(de)诞(dàn)生，或者说是生命进化的一个重(zhòng)要因(yīn)素。

如果这一理论得到进(jìn)一步的(de)证实，那么遍布宇宙当(dāng)中(zhōng)的暗物质会不会意味(wèi)着人类并不(bù)孤单呢？或许在宇宙当中某个角(jiǎo)落的行(xíng)星上(shàng)，暗物(wù)质(zhì)正在通(tōng)过这样(yàng)的效应创造生命。当然(rán)，这些推论的大前提(tí)是要先找(zhǎo)到暗(àn)物质存(cún)在的实际(jì)证据。那么小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗(àn)物(wù)质到底存不(bù)存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我(wǒ)更新的动力(lì)！

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