宇宙是(shì)“人为制造”的？为何(hé)会存(cún)在科学(xué)无法(fǎ)解释(shì)的(de)“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找暗物质存在的证据，科学(xué)家们在过去的(de)几十(shí)年当(dāng)中进行了超过50次的长期实(shí)验，但是却没有发(fā)现(xiàn)任何的(de)有效证据(jù)。除了(le)一个地方，在1687年出(chū)版的自然哲学数学(xué)原理(lǐ)一书(shū)中，埃萨克牛顿(dùn)发(fā)表了万有引力(lì)定律，它揭示了宇宙中天体运(yùn)动的(de)规律。往后的几(jǐ)百年来，当(dāng)天文学家们发(fā)现某些天(tiān)体运行轨(guǐ)道出现异(yì)常(cháng)，不符合(hé)万(wàn)有引力(lì)定律的时候，他们就会知道，周围一定有未(wèi)知的(de)天体(tǐ)通(tōng)过引力在(zài)摄动(dòng)它的轨道(dào)。比如在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通过天王(wáng)星(xīng)运(yùn)行(xíng)轨道的异常，推算并(bìng)且(qiě)发现了海(hǎi)王星的存(cún)在。另外(wài)，哈雷彗星、冥(míng)王星(xīng)的发现都是应用(yòng)万有引力定律所取得重大天文(wén)成(chéng)就的例子(zi)。但是这些发现都(dōu)是在恒星系统的尺度(dù)当中(zhōng)，可当(dāng)我们上(shàng)升到星系或(huò)者是星团的尺度(dù)，事情就(jiù)开(kāi)始变得诡异(yì)了(le)。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正在研究和测量后发星系(xì)团的质(zhì)量。这是一个由数千个星系所组(zǔ)成的巨大星系团，这些星系被(bèi)引力束缚在一起。测量星系团(tuán)的质量一般会使用到(dào)两种方法，当两种方(fāng)法(fǎ)结果(guǒ)一致，就可(kě)以确(què)定其质量的范围。

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

第(dì)二种(zhǒng)是动力(lì)学(xué)质量的计算(suàn)，是利用光谱红移测量星(xīng)系团中(025是哪里的区号，025是哪里的区号查询zhōng)的各个星系相对于星系团的运(yùn)动速(sù)度(dù)。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵了(le)，“动(dòng)力学质量”竟然(rán)是(shì)“光(guāng)度学质量”的400倍。这意味着，后(hòu)发座星系团有99%的质量消失了(le)，或者说这(zhè)99%的(de)质量并不(bù)以可见光的(de)形式所存在，我们无法(fǎ)看到。最诡异的是(shì)，在(zài)测量速度的过程中，兹(zī)威基发现星系团中(zhōng)很多星系的速度(dù)比(bǐ)理论上要快得多，按照牛(niú)顿(dùn)的运动学定(dìng)律，仅靠这些可见星系的质量(liàng)所产(chǎn)生的引力是无法将它们束(shù)缚在星系团内的，它们早就应该被抛(pāo)出星系团之外(wài)了，除非有一种神秘的力量在起作(zuò)用，这种力量来源于(yú)某种隐形(xíng)的(de)物质(zhì)。

据此，兹维基提出(chū)了这样部分不可见的暗质，它(tā)不发散光、吸光、反(fǎn)射光，但是(shì)它们却占据(jù)着宇宙(zhòu)中绝(jué)大(dà)部分的质量。只是当时的人们对这样的一种说法不屑(xiè)一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物质”这(zhè)个词(cí)才再一次出现。天文学(xué)家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女(nǚ)座星系中(zhōng)的恒(héng)星运动。理论上来说，距离(lí)中心越远(yuǎn)的(de)恒星在其轨道上的运(yùn)行(xíng)速度(dù)就会越慢。但是他们观测的结果却让人感(gǎn)到不(bù)可思(sī)议。

随着(zhe)与中(zhōng)心(xīn)距离的增加，恒(héng)星的旋转速度几(jǐ)乎(hū)保持不变。可是根(gēn)据牛顿的(de)万(wàn)有(yǒu)引力定律，在星系当(dāng)中如果没有足够大的(de)质量来吸引它(tā)们，这些外(wài)围的恒星早就被甩到(025是哪里的区号，025是哪里的区号查询dào)宇宙(zhòu)当中了。基于这种现象，科学(xué)家们(men)会使用一种(zhǒng)相对标准的方(fāng)法来解(jiě)释暗(àn)物质的存在，这种方法就是测量星系当中气体在X轴上(shàng)距(jù)离(lí)星系中心的距(jù)离，以及(jí)在Y轴上气体的旋(xuán)转(zhuǎn)速度。如果出现(xiàn)异常(cháng)的(de)结果，就(jiù)认为(wèi)是由(yóu)暗物质(zhì)的(de)力量进入其中。

于是科学家们通(tōng)过射电望远镜测量了距离(lí)星系中心更(gèng)远(yuǎn)距离的(de)氢元(yuán)素，发现(xiàn)它们的旋转速度并不符(fú)合牛顿的力学(xué)定律。我们的太阳系也不例(lì)外，太(tài)阳系(xì)位于银(yín)河(hé)系的第三悬臂之(zhī)上，距离银(yín)河系中心2.6万(wàn)光(guāng)年，根(gēn)据万有引力(lì)定律进行计算(suàn)，太阳系的运行速度应该(gāi)是(shì)160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的速度(dù)围绕银河系旋(xuán)转，这个实(shí)际速度远远大于(yú)理论速度，那么产生(shēng)以上这(zhè)种025是哪里的区号，025是哪里的区号查询向心加(jiā)速(sù)度(dù)的原因很可能就是存在着(zhe)一种我们看不到的(de)物质，是这些暗物质的引力效应将星系聚集在(zài)了一起。

也是从这时开始，越来越多(duō)的(de)研(yán)究人员开(kāi)始相信暗物质(zhì)的存在。科学家根据星系(xì)外恒星轨道的(de)速(sù)度，估算在星系当中暗物质的质量(liàng)占整个(gè)星(xīng)系(xì)质量的(de)85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯一可以解释这个(gè)现象的原(yuán)因。在一项(xiàng)新的研究当中，科学家们发现，几乎没有引力效应的遥远恒星之间，也会出现速度上的微小差异。另外，天文学家(jiā)还发(fā)现了一(yī)个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离地球大约2.5亿光年(nián)，大小和银(yín)河系不多(duō)，但(dàn)是星系(xì)当中存在的(de)恒星数量却(què)只有银河系的(de)千分之一。

所(suǒ)以在理论(lùn)上，该星系必须存在(zài)暗物质，否则就会分(fēn)崩离析。但是科学家(jiā)们(men)使(shǐ)用最先进的望(wàng)远镜对(duì)其进行了(le)40个小(xiǎo)时(shí)的详细(xì)测量之后(hòu)，发(fā)现星(xīng)系中的恒星运(yùn)动(dòng)是可以用正常的(de)物质和力学定律(lǜ)来解释的(de)。那么又有人提出(chū)，也许该星系(xì)的暗物质，已经被附(fù)近的(de)另一个大星系剥(bō)离(lí)了。奇(qí)怪的是，它的附近没有任何星系存在。造成这些现象的除了暗物质的假说(shuō)之外，另一种可能就是人类对引力的理(lǐ)解还(hái)不够全面，引力很(hěn)可能在不(bù)同(tóng)尺度空间中(zhōng)的工作(zuò)方式是不同(tóng)的，这意(yì)味着在行星系(xì)尺度中(zhōng)的天体会(huì)沿着它(tā)们(men)的轨道，按照(zhào)我们所理解的方式运动(dòng)。但是上升(shēng)到星(xīng)系和星团的尺(chǐ)度，引力之间的相互作用则是(shì)不(bù)同(tóng)的方(fāng)式。对于在(zài)星系(xì)团之间的相互作用，科学家还引入了(le)外部场效应的概念，指(zhǐ)的是(shì)在数百万光年的规模上(shàng)，巨大的质量(liàng)之间(jiān)会产生对彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德理论成立，这(zhè)意味着我们需(xū)要对现在的物理定(dìng)律进(jìn)行修正，这些(xiē)发现也让很多人认为暗物质假说理论就此终结。但(dàn)是在宇(yǔ)宙当(dāng)中还有关于暗(àn)物质(zhì)存(cún)在的(de)其他的理论证据，这(zhè)些理论(lùn)证据是(shì)蒙德理论所没法解释的“引力透镜(jìng)”。

径(jìng)向距离(lí)为(wèi)37亿光年的子弹(dàn)星系团，由两个碰撞的星系团所组成，类似这样的星团，它们大部分(fēn)的普通(tōng)质量都在星系的(de)气(qì)体当(dāng)中。当(dāng)星团以1000万(wàn)公里/小时发生碰撞的(de)时候(hòu)，星际气体的相互作(zuò)用就会导致温度的(de)急剧(jù)升高(gāo)，速度大幅降(jiàng)低。所以(yǐ)在理(lǐ)论上，在碰撞之(zhī)后(hòu)，子(zi)弹星系团大部分的质(zhì)量将位于所有这些气(qì)体所在(zài)的中间区域。那么我们通过什么来验证它的(de)质量(liàng)区(qū)域到底是不(bù)是集中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹(zhān)姆斯韦(wéi)伯太空(kōng)望远镜传回了宇(yǔ)宙(zhòu)当中第(dì)一张全彩的高清照(zhào)片，在照片(piàn)中我们可(kě)以明显地看(kàn)到很(hěn)多星系似(shì)乎(hū)被(bèi)拉(lā)伸产生了巨大(dà)的形变。其实这(zhè)些星系本(běn)身并(bìng)不是真的(de)被(bèi)扭(niǔ)曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而是(shì)这样极遥远的天体(tǐ)和我(wǒ)们地球(qiú)上的观测者之间(jiān)。被一个(gè)质量(liàng)超级巨大的天体(tǐ)遮(zhē)挡(dǎng)，这个超大质(zhì)量(liàng)的(de)东西的引力，会使身后更遥远星系的光都发生了扭曲。这个现(xiàn)象就(jiù)是(shì)引力透镜效应。这个巨大的天体可(kě)能是超大质量的黑洞或者是暗(àn)物质。

所以当人们对子弹(dàn)星系团观测的时候，发现它的大质量(liàng)区(qū)域并不是在中(zhōng)间，而是在两(liǎng)侧。所(suǒ)以(yǐ)最(zuì)好的解释(shì)方法就是(shì)当星团发(fā)生(shēng)全部的碰撞时，可被(bèi)观测到的质量气(qì)体被卡在了(le)中(zhōng)间，暗物质则直接通(tōng)过(guò)了这(zhè)个区域，并在两(liǎng)边形(xíng)成了引力透镜。对子弹星系团的引力透镜研究也(yě)被认为是暗物质存在的(de)迄(qì)今为止(zhǐ)最好的理论证(zhèng)据(jù)。

除此(cǐ)之(zhī)外(wài)，还有(yǒu)来自宇宙(zhòu)当中最(zuì)古老的(de)光(guāng)。从(cóng)宇宙(zhòu)大爆(bào)炸开始(shǐ)，38万年之后，可见(jiàn)光(guāng)终于可以(yǐ)畅通(tōng)无阻地(dì)穿越在(zài)宇宙(zhòu)当中了。经过了130多亿(yì)年之后，这(zhè)些(xiē)光(guāng)在宇(yǔ)宙空(kōng)间背(bèi)景上留下了各相同(tóng)性的微波辐射。其中红色的(de)部分表(biǎo)示温度较高的区(qū)域，蓝色则表(biǎo)示相对较(jiào)冷的区(qū)域(yù)，但实际上它们(men)之间的温差只有万分之一。

科(kē)学家们(men)通过(guò)对前景背景分离后的二值图像进(jìn)行连通域提取和标记之后发现(xiàn)，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起来不应该(gāi)是这样的，而随着暗物质的增(zēng)加，一些峰值的(de)幅度会减小，才变得(dé)看(kàn)起来(lái)“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙(zhòu)微波背景辐射的(de)测量值，我们需(xū)要的暗物质大约是普通物(wù)质的5倍。这个数字(zì)与解(jiě)释(shì)星系当中恒星运动所(suǒ)需要的暗物质比例是一致的。这就意味着。

用了一(yī)个简单的理论框架，就(jiù)很好地解释了很多不(bù)同的观测结果。而暗物质的本(běn)质就(jiù)是宇宙当中存在(zài)着某种类型的粒子，它(tā)们不参与任何(hé)其他的电磁(cí)作用，只通(tōng)过引(yǐn)力来相互作用。所以如果能够找到这种(zhǒng)粒子(zi)的存在，就相当于找到了暗物质存在的实际证据(jù)。这种粒子到底是什么？科学家(jiā)们已经提(tí)出了数十种的假(jiǎ)想目标，而要(yào)寻找(zhǎo)这(zhè)些不同(tóng)的(de)目(mù)标粒(lì)子所需要的实(shí)验方(fāng)式也不相同。在过(guò)去(qù)的几十年当中，人(rén)类为了(le)寻找这(zhè)些(xiē)看不(bù)见、摸不(bù)到，几乎不(bù)会与常规物质相(xiāng)互作用的“暗(àn)物质”，科学家(jiā)们(men)已经进行了超过50次的实验，却没有任(rèn)何实质性的发(fā)现，除了一个地(dì)方，意大利的格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在(zài)山下1400米处(chù)的地(dì)下矿井当(dāng)中，藏着地球(qiú)上最大的地学实验室(shì)，这个实(shí)验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高(gāo)的探测(cè)器，一直致力(lì)于(yú)寻找暗物质粒子的周(zhōu)期性震(zhèn)荡(dàng)。

自1997年以来(lái)，这(zhè)里(lǐ)的科学家声称观(guān)测到了某种信(xìn)号。经过了20多年(nián)的(de)数据收集，人们发(fā)现了(le)一个(gè)有趣的事情(qíng)。探测率会在每年的6月(yuè)份达到(dào)峰值，然后在11月降到最低，而且(qiě)在20年(nián)当中每(měi)年(nián)都是一样。一些科(kē)学家认为这可能是人类发现暗物质的第一个直接证据。

但(dàn)是为什么暗物质会产生周期性的年度信号呢？刚才我们(men)讲了太阳系正在以(yǐ)220公里/秒的速(sù)度围绕着银河系进行移动，那(nà)么(me)如果暗物质存在(zài)宇宙当(dāng)中，这(zhè)意味着我们也(yě)在以这样(yàng)的速(sù)度在穿越着暗(àn)物质流，这个过程中会产(chǎn)生相应的振荡，同(tóng)时地球又以(yǐ)30公里/秒的速(sù)度(dù)围绕太阳进行旋转。所以有半年的时间，地球围(wéi)绕(rào)太阳(yáng)的方向(xiàng)与(yǔ)太阳环绕(rào)银河系的方(fāng)向是一致的，而(ér)另外半年则与之相反(fǎn)。

而在6月份(fèn)的时候，地球与太阳的方向正好达到完全一致，这是理论(lùn)上(shàng)地球穿越暗(àn)物质流(liú)最快的时段。而在11月份，又恰好达(dá)到了最慢值。尽管(guǎn)在实际(jì)的情况中，太阳系相对银河系(xì)的平面(miàn)呈现了60度(dù)的(de)倾斜，但是(shì)这(zhè)并不(bù)影响这个理论的有效性。

因此科学家认为这可以用来解释，研究人员们(men)所观测到的周期(qī)性信号。当然也可能有其他的情况，造(zào)成这种年(nián)度周期信号的差异也可能(néng)是温(wēn)度、湿(shī)度、土壤中的水分、高(gāo)山上(shàng)的积雪，甚至连意大利游客的数量也符合这(zhè)个周期的规律。

所以，科学家们(men)又(yòu)在南(nán)半球建立了一个几乎相同的实(shí)验室，这里的(de)季节与(yǔ)之前的(de)实验室正好相反，而在这里，地(dì)球穿过暗物(wù)质流的运动特(tè)征和第一个实验室是一样的(de)。

因此，如果在这里可(kě)以得到相同的信号，就可(kě)以(yǐ)成为(wèi)暗物质所存在的非常有力(lì)的证据了。但(dàn)是由于这(zhè)个实(shí)验室刚刚建成不久，所以截至目前还无法提供相(xiāng)应(yīng)的数据(jù)支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将(jiāng)会(huì)发(fā)射(shè)一台(tái)新的望(wàng)远镜(jìng)，这(zhè)台(tái)太(tài)空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈(hā)勃望远镜(jìng)相同，但它的宽视场(chǎng)仪(yí)器提供(gōng)的视野是哈勃红外仪器(qì)的100倍。南希格雷斯罗曼太空(kōng)望远(yuǎn)镜其中一个关(guān)键(jiàn)的用途就(jiù)是探索暗物质背后的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目以待了(le)。费米实验室粒(lì)子天体物理中心的科学(xué)家丹琥珀(pò)和(hé)贾森斯特芬研(yán)究发现(xiàn)，如果暗物质存在，它(tā)们极有可(kě)能拥有另一种神秘的效应(yīng)，这种暗物质效(xiào)应，会支持宇宙(zhòu)当中生命的诞(dàn)生，或者说是生命进化的一个重要(yào)因素。

如果这一理论(lùn)得到进一步的证实，那(nà)么遍布宇宙当(dāng)中的暗物质(zhì)会不(bù)会(huì)意味着(zhe)人类并不孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当中(zhōng)某个角落的行星(xīng)上，暗物(wù)质正在(zài)通过这样的(de)效应创造生命。当然(rán)，这些推论的大前提(tí)是要先找到暗物(wù)质存(cún)在的(de)实(shí)际(jì)证据。那么小伙伴们(men)，你们觉(jué)得暗物(wù)质到底存不存在呢(ne)？喜(xǐ)欢请点赞，你的支持(chí)是我(wǒ)更新的动力(lì)！

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