宇(yǔ)宙是“人为(wèi)制(zhì)造”的？为何会存在科学(xué)无法(fǎ)解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找(zhǎo)暗物质(zhì)存在的证据，科学家(jiā)们在过去的(de)几十年当中进(jìn)行了超过50次的长期实验(yàn)，但(dàn)是却没有(yǒu)发现(xiàn)任何的有效证据。除了(le)一个地方，在1687年出(chū)版的自然哲学数学原理一书中，埃(āi)萨克牛顿发表了(le)万(wàn)有(yǒu)引力定(dìng)律，它揭示(shì)了宇(yǔ)宙中天体运动的规律。往后的几百(bǎi)年来，当(dāng)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(wàn)有引力(lì)定律的(de)时(shí)候，他(tā)们就会知道(dào)，周(zhōu)围(wéi)一定有未知的天体通过引力在摄动它的轨道(dào)。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天(tiān)王星运行轨道的异常(cháng)，推算并且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发(fā)现都是应用万有引力(lì)定(dìng)律所取得重大天(tiān)文成就的例子。但是(shì)这些(xiē)发(fā)现都是在(zài)恒星系统的尺度当中，可当我们上升到星系或者是星团的尺度，事情就开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的(de)物理学家弗里茨兹威基(jī)正在研究(jiū)和测(cè)量后发星系团(tuán)的质量。这是一个由数千个星系(xì)所组(zǔ)成的巨大星系团(tuán)，这(zhè)些(xiē)星系被(bèi)引力束缚在一(yī)起。测量星系团的质量(liàng)一(yī)般会使用到两(liǎng)种(zhǒng)方法，当两种方法结果一致(zhì)，就(jiù)可(kě)以确定其质量的范围。

第一种是获得其"光度学的(de)质量"，需要的数据是测量各个(gè)星(xīng)系的光度(dù)。

第二种是(shì)动力(lì)学质量的计算(suàn)，是利用光谱红移测量(liàng)星系团(tuán)中的各个(gè)星系(xì)相(xiāng)对于星系(xì)团的运(yùn)动速度。当测(cè)量结果出来之后，兹威基彻(chè)底懵了，“动力学质(zhì)量”竟然(rán)是(shì)“光度学质量”的400倍。这意(yì)味(wèi)着，后发座(zuò)星系团有99%的质量(liàng)消失(shī)了，或者(zhě)说这99%的质量并不(bù)以可见光(guāng)的形(xíng)式所(suǒ)存(cún)在(zài)，我们无法看到。最(zuì)诡(guǐ)异的是，在(zài)测(cè)量(liàng)速度的过程中，兹威(wēi)基(jī)发现星系(xì)团(tuán)中很多(duō)星系的速度比理(lǐ)论上要快得多，按(àn)照牛顿的运(yùn)动学定律，仅靠(kào)这些可见(jiàn)星系的质(zhì)量(liàng)所产生的引力(lì)是无法将它们(men)束缚在星系团内的(de)，它们早(zǎo)就应该(gāi)被抛(pāo)出星(xīng)系团之外了，除非有一种神获利指数计算公式 获利指数和现值指数一样吗秘的力(lì)量在(zài)起(qǐ)作(zuò)用，这种(zhǒng)力量来源于某种隐形的物(wù)质。

据此，兹维(wéi)基(jī)提出(chū)了这样部分(fēn)不可见的暗质，它不发散光、吸(xī)光、反射光，但是它(tā)们却占据(jù)着宇(yǔ)宙中(zhōng)绝大部分的质量。只是当时的人们对这样(yàng)的一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这(zhè)个词才再一次(cì)出(chū)现。天文学家维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在观测仙女座星(xīng)系中的恒(héng)星(xīng)运动(dòng)。理(lǐ)论上(shàng)来说，距离中心越远的恒星(xīng)在其轨(guǐ)道上的运行速度就会越慢。但是他们观测的结果却让人感到不(bù)可思议。

随着(zhe)与中(zhōng)心距离的增加(jiā)，恒(héng)星的旋转速(sù)度几乎(hū)保持不变。可是根据牛顿的(de)万有引力定律，在星系(xì)当中如果没有(yǒu)足(zú)够大的(de)质量来吸引它们，这些(xiē)外围的(de)恒星早就(jiù)被甩到宇(yǔ)宙当中了。基于这种现象，科(kē)学(xué)家(jiā)们会使用一种相对(duì)标准的方法来解释暗物质的存在，这种方法就是(shì)测(cè)量星系(xì)当中气体(tǐ)在(zài)X轴(zhóu)上距(jù)离星系中心的(de)距离，以及在(zài)Y轴上气(qì)体的旋转速度(dù)。如果出(chū)现(xiàn)异常的结(jié)果，就认为是(shì)由(yóu)暗物(wù)质的力量进入其中。

于是科(kē)学家们通过射电(diàn)望远(yuǎn)镜测量了距离(lí)星(xīng)系中(zhōng)心更(gèng)远距离的氢元素(sù)，发现它们的(de)旋转速度并不符(fú)合牛顿的力学定律(lǜ)。我们的(de)太阳(yáng)系(xì)也不例外，太阳系(xì)位于银河系的(de)第三悬臂之上，距离银河系中心(xīn)2.6万(wàn)光年，根据万(wàn)有引力(lì)定律(lǜ)进行计算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕银(yín)河系(xì)旋转，这个实际速(sù)度远远(yuǎn)大于理论速度，那(nà)么(me)产生以上(shàng)这种向心(xīn)加速度的(de)原因很可(kě)能(néng)就(jiù)是存在着一种我们看不到的物质(zhì)，是(shì)这些(xiē)暗物质的引力(lì)效应将星(xīng)系聚集在了一起。

也是从(cóng)这时开始，越来越多(duō)的研究人员(yuán)开始相(xiāng)信暗物质的存在。科学家(jiā)根据星系外恒(héng)星轨道的速度，估算在星(xīng)系(xì)当中暗物质(zhì)的质(zhì)量(liàng)占整个星系质量的85%。但是(shì)，暗物质并不是(shì)唯(wéi)一可以解释这个现(xiàn)象的原因。在一项新的研究当中(zhōng)，科学家们发现(xiàn)，几乎没有引力效应(yīng)的遥远恒星(xīng)之间，也会出现(xiàn)速度上的微小差(chà)异(yì)。另外，天文(wén)学家(jiā)还发(fā)现了一(yī)个反(fǎn)常(cháng)的(de)星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离地(dì)球大(dà)约2.5亿光(guāng)年，大(dà)小和银(yín)河系不多(duō)，但是星(xīng)系当中存在的恒(héng)星(xīng)数量(liàng)却只有银河系(xì)的千分(fēn)之一。

所以在(zài)理论上，该星系必须存(cún)在暗(àn)物质，否则(zé)就会分崩(bēng)离析。但是科学(xué)家们使用(yòng)最先进的望(wàng)远镜对其(qí)进行了40个小时的详细测量之后，发(fā)现星系中的恒星运动是(shì)可(kě)以(yǐ)用正(zhèng)常的物质和力学定律来解释(shì)的。那么(me)又有人提出，也许该星(xīng)系(xì)的(de)暗物质，已(yǐ)经(jīng)被附(fù)近的(de)另一(yī)个(gè)大星系剥离了。奇怪(guài)的是，它的(de)附近没(méi)有任何星系存(cún)在(zài)。造成(chéng)这些现象的除(chú)了暗物(wù)质的假说之外，另一种(zhǒng)可能就是(shì)人类对引力的理(lǐ)解还不够(gòu)全面(miàn)，引力很可能在不同尺度空间(jiān)中(zhōng)的工作(zuò)方式(shì)是不同的，这(zhè)意味着在行星系尺度中的天体会沿着(zhe)它们的轨(guǐ)道，按照我们(men)所理解的方(fāng)式运动(dòng)。但是(shì)上升到星系和星团的尺(chǐ)度(dù)，引力之间(jiān)的相(xiāng)互作用则(zé)是不同的方(fāng)式(shì)。对于在星系团(tuán)之间的(de)相互作用，科学(xué)家(jiā)还引入了外部场(chǎng)效应的(de)概念，指的是在数百万光(guāng)年的(de)规模上，巨(jù)大的(de)质量之间会(huì)产(chǎn)生对彼此(cǐ)特(tè)殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理论(lùn)成立，这(zhè)意味着我们需要(yào)对现在的物理定律(lǜ)进行(xíng)修正(zhèng)，这些发现也让很(hěn)多人认为(wèi)暗物质假说理论就此终(zhōng)结。但是在宇宙当中还有关于暗物质存在的(de)其他的理论证据，这些理论证据是蒙德理论所(suǒ)没法解释的“引力透镜”。

径向距(jù)离为37亿光年的子弹星系团，由两(liǎng)个碰撞的星系团所组(zǔ)成，类似这样(yàng)的星团(tuán)，它们大部分的普通质量都在星系的气(qì)体当中。当星团以1000万公(gōng)里/小时发生碰撞的时(shí)候，星际(jì)气体的相互作用就(jiù)会导致温度的急剧升高(gāo)，速(sù)度大(dà)幅降低(dī)。所以在理论上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团大部分(fēn)的质量将位(wèi)于所有(yǒu)这(zhè)些(xiē)气体所在(zài)的中间(jiān)区(qū)域。那(nà)么我(wǒ)们通过什(shén)么来(lái)验证它的质(zhì)量区(qū)域到底是不是集中(zhōng)在中间(jiān)呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太空(kōng)望远镜(jìng)传回了宇宙当中第一张全彩(cǎi)的高清(qīng)照片，在照片中(zhōng)我们(men)可(kě)以明显地看(kàn)到很(hěn)多星系似乎被拉伸产生了巨大的形变。其实这些星系(xì)本身并不是真的被扭曲(qū)了，也不(bù)是(shì)韦伯望远(yuǎn)镜出了什(shén)么问(wèn)题，而是这(zhè)样极遥远(yuǎn)的天(tiān)体和(hé)我们地球上(shàng)的观测(cè)者之间。被一(yī)个质量超级(jí)巨(jù)大的天体遮挡(dǎng)，这(zhè)个超大质量的东(dōng)西的引力，会(huì)使身后(hòu)更遥远星(xīng)系(xì)的光都发生了扭(niǔ)曲。这个(gè)现(xiàn)象就是引力透镜效应。这个巨大(dà)的天体可(kě)能是(shì)超大质量的黑洞或者是暗物质。

所(suǒ)以当人们对子弹星系团观测的时候，发现它的大质量(liàng)区域并不是在中(zhōng)间(jiān)，而是在两侧。所(suǒ)以最好的(de)解(jiě)释方法就是当(dāng)星(xīng)团发生全(quán)部的(de)碰(pèng)撞时，可被观测到(dào)的质量气体被卡在了中(zhōng)间，暗物质则直接通过(guò)了这个区域，并在两边形成了引力透镜。对子(zi)弹星系团的引(yǐn)力透镜(jìng)研究也被认为(wèi)是暗物质存在的迄(qì)今(jīn)为止最好的(de)理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老的光。从(cóng)宇宙大爆炸(zhà)开(kāi)始，38万(wàn)年之后，可见光终于可以畅通(tōng)无阻地穿越(yuè)在宇宙当中了。经过了130多亿年之(zhī)后(hòu)，这些(xiē)光在宇宙空间背景上留下了各(gè)相(xiāng)同性的微(wēi)波辐射。其中红色的部分表(biǎo)示(shì)温度(dù)较高的区域，蓝色则(zé)表(biǎo)示相对较冷(lěng)的(de)区域，但(dàn)实际上它们之间的温(wēn)差只有(yǒu)万(wàn)分之(zhī)一。

科学家们通过对前(qián)景背景分离后的(de)二值图像进(jìn)行连(lián)通域提取和标(biāo)记(jì)之后(hòu)发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起(qǐ)来不(bù)应(yīng)该是这样的，而随着暗(àn)物质的增加(jiā)，一(yī)些(xiē)峰值的幅(fú)度(dù)会减小(xiǎo)，才变得看起来(lái)“和谐”。为了(le)匹配(pèi)宇(yǔ)宙微波(bō)背景(jǐng)辐射(shè)的测量值，我们需要的暗(àn)物(wù)质大约是普通物质(zhì)的(de)5倍(bèi)。这个数字与解释星系当(dāng)中恒星运(yùn)动所(suǒ)需要的(de)暗物质比例是一致的。这就意(yì)味着(zhe)。

用了一(yī)个简(jiǎn)单的理论(lùn)框架，就很好地解释了很多(duō)不同的观测结果。而暗物质的本(běn)质就是(shì)宇(yǔ)宙当中存在着某种类(lèi)型的粒子，它们不参与任(rèn)何其他的电磁作用，只通过引力来相(xiāng)互作用。所(suǒ)以如果能够找(zhǎo)到这种粒子的(de)存在(zài)，就相(xiāng)当于(yú)找(zhǎo)到了(le)暗物质存在(zài)的实际证据。这种粒(lì)子到底是什么？科(kē)学家们已经(jīng)提出了(le)数十(shí)种的假想(xiǎng)目(mù)标，而要寻找这些不同的目标粒子所(suǒ)需要的实验方式也不相同。在过去的(de)几(jǐ)十年(nián获利指数计算公式 获利指数和现值指数一样吗)当(dāng)中(zhōng)，人类(lèi)为(wèi)了寻找这(zhè)些看(kàn)不见、摸不到，几乎不会与常规物质(zhì)相(xiāng)互(hù)作用的“暗物质”，科学家们已(yǐ)经进行了超过50次的实验，却没(méi)有任何实质性的发现，除了(le)一个地(dì)方，意大利的格兰(lán)萨索山，隶属于阿(ā)尔(ěr)卑斯山脉(mài)。

在(zài)山下1400米处的(de)地下矿井当(dāng)中，藏着地球(qiú)上最大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼高的探(tàn)测器，一直(zhí)致力于寻找暗(àn)物质粒子的(de)周期性震荡。

自1997年以来(lái)，这里的科学家声(shēng)称观(guān)测到了某种(zhǒng)信号。经(jīng)过了20多年的数据收集，人们发现了(le)一个(gè)有趣的事(shì)情。探测率会在每(měi)年的6月份达到峰值，然后(hòu)在11月降到最低，而且在20年(nián)当中每年都是(shì)一样(yàng)。一(yī)些科学(xué)家认(rèn)为这可(kě)能(néng)是人类发现(xiàn)暗物质的第(dì)一(yī)个直接证据。获利指数计算公式 获利指数和现值指数一样吗p>

但是为(wèi)什(shén)么暗物质会产生(shēng)周期(qī)性(xìng)的年度信号呢(ne)？刚(gāng)才我(wǒ)们讲了太(tài)阳系正在以220公里/秒的速度围绕着银(yín)河系进行移(yí)动，那么如(rú)果暗物质存(cún)在(zài)宇宙(zhòu)当中，这(zhè)意味着我(wǒ)们也在以这样的速度(dù)在穿越(yuè)着暗物质流，这(zhè)个过程中会产生相(xiāng)应(yīng)的振荡，同时(shí)地(dì)球又以30公里/秒的速度围绕太阳(yáng)进行旋转。所以有半(bàn)年(nián)的时(shí)间，地球围(wéi)绕太阳的方向与(yǔ)太阳环绕银(yín)河系的方向(xiàng)是一致(zhì)的(de)，而另外半年则与(yǔ)之相(xiāng)反。

而在(zài)6月份(fèn)的时候，地球与(yǔ)太阳的方向正好达到(dào)完全一(yī)致(zhì)，这是理论(lùn)上地(dì)球穿(chuān)越(yuè)暗物(wù)质流最快的时段(duàn)。而在11月(yuè)份，又恰好达到了最慢(màn)值。尽管(guǎn)在实际的情况中，太阳系(xì)相对银河系的平(píng)面(miàn)呈现了60度的倾斜(xié)，但(dàn)是这并(bìng)不影响这个(gè)理论的有(yǒu)效性。

因(yīn)此科学家认(rèn)为这可以(yǐ)用来解(jiě)释，研究人员(yuán)们(men)所观(guān)测(cè)到的周期性信号。当(dāng)然也可能(néng)有(yǒu)其他的情况，造成这种年度周(zhōu)期信(xìn)号的差异也可(kě)能是(shì)温度(dù)、湿度、土壤(rǎng)中(zhōng)的水(shuǐ)分、高山上的积雪，甚至连意大利游客的数量也符合这个周期的规律(lǜ)。

所(suǒ)以，科学(xué)家们又在南半球建立了一个几(jǐ)乎相同(tóng)的(de)实验(yàn)室，这里的(de)季节与之(zhī)前的实验室正(zhèng)好相反，而在这里(lǐ)，地球穿过暗物(wù)质流(liú)的运动(dòng)特(tè)征和第一个实验室是一样的。

因此，如(rú)果在这里可以得到(dào)相(xiāng)同(tóng)的信(xìn)号，就可以成(chéng)为暗物质所(suǒ)存(cún)在的非常(cháng)有力的证据了。但(dàn)是由于这个(gè)实验(yàn)室刚刚建成(chéng)不久(jiǔ)，所以截至目前(qián)还无法提供相(xiāng)应的(de)数(shù)据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的望远(yuǎn)镜，这台太(tài)空(kōng)望(wàng)远镜叫做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它的主镜(jìng)大(dà)小跟哈勃望远(yuǎn)镜(jìng)相同，但它的宽(kuān)视场(chǎng)仪(yí)器(qì)提供的视野是哈(hā)勃红外仪器的100倍。南(nán)希格雷(léi)斯罗曼太空望远镜其中一个关键(jiàn)的(de)用途就是(shì)探索暗(àn)物质(zhì)背后的(de)奥秘，对于(yú)探测的结果(guǒ)，我们只能拭目以待(dài)了。费米实验室粒子天体物理中心的科(kē)学家丹琥珀和(hé)贾(jiǎ)森(sēn)斯特芬(fēn)研究发现，如(rú)果暗物质存(cún)在(zài)，它们极有可能拥有另一种(zhǒng)神秘的效应，这种暗(àn)物质效应，会支持(chí)宇宙当中生命的诞(dàn)生(shēng)，或者说是生命进化的一个重要因素(sù)。

如果这一(yī)理论得到进一步的证实(shí)，那(nà)么遍布宇宙当中(zhōng)的暗物质(zhì)会不会(huì)意味(wèi)着(zhe)人类(lèi)并不孤(gū)单呢？或许在宇(yǔ)宙当(dāng)中某个角(jiǎo)落的行星(xīng)上，暗物质正在通过这(zhè)样的(de)效应创造(zào)生(shēng)命。当然，这些推论(lùn)的大前提(tí)是要先找到暗物(wù)质(zhì)存(cún)在的实际证据(jù)。那么小(xiǎo)伙伴(bàn)们，你们(men)觉(jué)得暗(àn)物质到底存不存在(zài)呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是我更(gèng)新的(de)动力！

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