宇宙是“人为制造”的？为何(hé)会存在科学无法解释的“暗物质”？暗物(wù)质又(yòu)究竟是什(shén)么？人(rén)类为了(le)寻找暗物质存在的证据，科学家们(men)在过去(qù)的几十(shí)年当(dāng)中(zhōng)进行了超(chāo)过50次的长期实验，但(dàn)是却没有(yǒu)发(fā)现(xiàn)任何(hé)的有效(xiào)证(zhèng)据。除了一个地方(fāng)，在1687年(nián)出(chū)版的自然(rán)哲学数学(xué)原理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭示(shì)了宇宙(zhòu)中天体运动(dòng)的规律。往后的几百(bǎi)年来，当天(tiān)文学家们(men)发(fā)现某(mǒu)些天体运(yùn)行轨(guǐ)道出(chū)现异常，不符(fú)合万有引力定(dìng)律的时候，他们就会知道(dào)，周围一定有(yǒu)未(wèi)知(zhī)的天体通过引(yǐn)力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本(běn)勒维耶就通(tōng)过天王星(xīng)运(yùn)行轨(guǐ)道的异常，推(tuī)算并且(qiě)发(fā)现(xiàn)了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发现都是(shì)应用万有(yǒu)引(yǐn)力(lì)定(dìng)律所取得(dé)重大(dà)天文成就(jiù)的例子。但是这些(xiē)发现都是(shì)在恒星系统的(de)尺度当中，可当我(wǒ)们上升到星系或者是星(xīng)团的尺(chǐ)度(dù)，事情就开(kāi)始变得(dé)诡异(yì)了。

1933年(nián)，瑞士的物理(lǐ)学家弗里茨兹威基正在研究(jiū)和测量(liàng)后发星(xīng)系团的质(zhì)量。这是一个由数(shù)千个星(xīng)系所(suǒ)组成的巨大星系团，这(zhè)些星系被引力束缚在一起。测量星系团的质量一般(bān)会使用到(dào)两(liǎng)种(zhǒng)方法(fǎ)，当两种方(fāng)法结(jié)果一致，就(jiù)可以确定其(qí)质量的范(fàn)围。

第一种是获得其(qí)"光(guāng)度(dù)学的质(zhì)量"，需要的数据是测量(liàng)各个星系的光度。

第二种是(shì)动力学质量的计算，是利用(yòng)光谱(pǔ)红移测量(liàng)星系团中的各个星系相对(duì)于(yú)星系(xì)团的运动速度。当测(cè)量结(jié)果出来(lái)之(zhī)后，兹威基彻底懵(měng)了，“动力学质(zhì)量(liàng)”竟然是“光(guāng)度(dù)学(xué)质量”的400倍。这意味着(zhe)，后发(fā)座(zuò)星系团有99%的质量消(xiāo)失了，或(huò)者说(shuō)这99%的质量并不以(yǐ)可见光(guāng)的形式所存(cún)在(zài)，我们无(wú)法看到。最诡(guǐ)异的(de)是(shì)，在测量速(sù)度的过程中，兹威基发(fā)现星系(xì)团中很(hěn)多星系的速度比理论上要快得多，按照牛顿(dùn)的运(yùn)动学定律(lǜ)，仅靠这些(xiē)可(kě)见星系的(de)质量所(suǒ)产生的(de)引力是无(wú)法将它们束缚在星系团(tuán)内的，它们早就应该被(bèi)抛出星系团之外了(le)，除非有一种神秘的力量在起(qǐ)作用，这种力量(liàng)来源于某种(zhǒng)隐形的物(wù)质。

据此，兹(zī)维基提出(chū)了(le)这(zhè)样部分不可见的暗质，它不发散(sàn)光、吸光、反射光，但(dàn)是它们却占据着宇宙中绝大部(bù)分的质(zhì)量。只是当(dāng)时的人们对这样的一种说法不(bù)屑一顾(gù)。

直到40年之后(hòu)，“暗物质”这个词才(cái)再(zài)一次出现。天文(wén)学家维(wéi)拉鲁宾(bīn)和肯特福特在观测仙女座星系中的(de)恒(héng)星运动。理论(lùn)上(shàng)来说，距离中心越远的恒(héng)星(xīng)在其轨道上的运行速度(dù)就会越慢(màn)。但是他们观测的结(jié)果(guǒ)却让人(rén)感到不(bù)可思议。

随着(zhe)与中心距离(lí)的增(zēng)加，恒星(xīng)的旋转(zhuǎn)速度几乎保(bǎo)持不变(biàn)。可是根据(jù)牛(niú)顿(dùn)的(de)万有引力定(dìng)律，在星(xīng)文章千古事得失寸心知是谁的诗句名句，文章千古事 得失寸心知是谁的名句系当中如果没有足够大的质量来吸引(yǐn)它们，这些外围的(de)恒星(xīng)早就(jiù)被甩到宇宙当中了。基于(yú)这种现象，科(kē)学家们会使用一(yī)种相对(duì)标(biāo)准的(de)方法来解释暗(àn)物质的存在，这种方(fāng)法就是测(cè)量星系当中气体在X轴上距(jù)离(lí)星系中心的距离(lí)，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋转速度。如果出(chū)现异常(cháng)的结果，就认(rèn)为是由暗物(wù)质的(de)力(lì)量进入(rù)其中。

于(yú)是科学家们通过射电望(wàng)远镜测量了距离星系中心(xīn)更(gèng)远距离的(de)氢(qīng)元素(sù)，发现它们的旋转速(sù)度并不符合牛(niú)顿的力学定(dìng)律。我们的太阳(yáng)系也不(bù)例(lì)外，太阳系位(wèi)于银河系的(de)第(dì)三(sān)悬臂之上，距(jù)离银(yín)河系(xì)中心(xīn)2.6万光年，根据万(wàn)有引(yǐn)力(lì)定律进行计算(suàn)，太阳系(xì)的运行(xíng)速度应该是160千(qiān)米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正在(zài)以220千米/秒(miǎo)的速度围绕银河系旋(xuán)转，这个实(shí)际速度远远(yuǎn)大于理论速度(dù)，那么产(chǎn)生(shēng)以(yǐ)上这种向心加(jiā)速度(dù)的(de)原因很可能就是(shì)存在着(zhe)一(yī)种我们看不到的物质，是这些(xiē)暗物质的引力效应将星系聚集在(zài)了一起。

也是从(cóng)这时开始，越(yuè)来越多(duō)的研究人员开始相信(xìn)暗物质的存在(zài)。科学家根(gēn)据星系(xì)外(wài)恒星轨道的(de)速(sù)度，估算在星系(xì)当中暗(àn)物质(zhì)的(de)质量占(zhàn)整个(gè)星系质量的(de)85%。但是(shì)，暗(àn)物质(zhì)并不是唯一(yī)可以解释这个现象的(de)原因。在一项新的研究当中，科学家们发现，几乎没有引力效(xiào)应的遥(yáo)远恒星之间，也会出(chū)现速度上的微小(xiǎo)差异。另外，天文(wén)学家还(hái)发现了一个反常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿(yì)光年(nián)，大(dà)小和银河系不多(duō)，但(dàn)是星系(xì)当中存在的(de)恒星数量却只有银河系的千分(fēn)之一(yī)。

所以在理论上，该(gāi)星系必须存在暗物(wù)质，否(fǒu)则就会分崩(bēng)离析(xī)。但是科(kē)学家(jiā)们(men)使用最(zuì)先进的望远镜对其进(jìn)行了(le)40个小时的详细(xì)测量之后，发现星系中的恒星运动是可以用(yòng)正(zhèng)常的物质和力学定(dìng)律来解释的。那么又有人提出，也(yě)许该星系(xì)的暗物质，已经被附近的(de)另(lìng)一个大星(xīng)系(xì)剥离了(le)。奇怪(guài)的是，它的附近没有任何星系(xì)存在(zài)。造成(chéng)这(zhè)些现象的除了(le)暗物质的(de)假说之外，另一种(zhǒng)可能就是(shì)人类对(duì)引力的(de)理解还不够全面，引(yǐn)力很可能(néng)在不同尺度空间中的工作方(fāng)式是不同的，这意(yì)味着在行星系尺度中的天体会沿着(zhe)它们的轨道(dào)，按照我们所(suǒ)理解的(de)方式运动。但是上(shàng)升(shēng)到星系和星团的尺度，引力之间的相(xiāng)互作用(yòng)则是(shì)不同的方(fāng)式。对于在星(xīng)系团之间的相(xiāng)互(hù)作用，科学家(jiā)还(hái)引(yǐn)入了外部场(chǎng)效应的(de)概念，指的是在数(shù)百(bǎi)万光(guāng)年的规模上(shàng)，巨(jù)大的质量之(zhī)间(jiān)会产生(shēng)对彼此特殊(shū)的效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德(dé)理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论成(chéng)立，这意(yì)味着我们需要对现在的(de)物理定律进(jìn)行修正，这些(xiē)发现也让很多人认为暗物质(zhì)假(jiǎ)说理(lǐ)论就(jiù)此终结。但是在宇(yǔ)宙当中还有关于暗物质存(cún)在的其(qí)他的(de)理论(lùn)证据，这些理(lǐ)论(lùn)证据是蒙(méng)德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的(de)子弹星系团，由两个碰撞的星系团所组(zǔ)成，类似(shì)这样的星团，它们大部分的(de)普(pǔ)通(tōng)质量都在星系(xì)的气体(tǐ)当中(zhōng)。当(dāng)星团(tuán)以1000万公里/小时(shí)发生碰(pèng)撞的时候，星(xīng)际气体(tǐ)的相互作用就会导致温度的急剧升高，速度大幅(fú)降(jiàng)低。所以在理论(lùn)上，在碰撞之(zhī)后，子弹星系团大(dà)部分的质量将位于所有(yǒu)这些气体(tǐ)所在(zài)的(de)中间区(qū)域。那(nà)么我们(men)通过什么(me)来(lái)验证它的质量区域(yù)到底是不(bù)是集中在中间呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传回了宇宙当中(zhōng)第一(yī)张(zhāng)全彩的(de)高清照片，在照片中我们可以(yǐ)明显地看到很多星系似(shì)乎被拉伸产生了巨大的形变(biàn)。其实这些星系本身(shēn)并不是真的被扭曲(qū)了，也不是韦伯望(wàng)远镜出了什么问题，而是这样极遥远的天体和我们(men)地球上的观(guān)测者之间。被一个质量超级巨大的天体(tǐ)遮挡，这个超大质量(liàng)的东(dōng)西的引力，会使身后(hòu)更遥远星系的光都(dōu)发生了扭曲。这个现象就是引力透镜效应。这个(gè)巨大的天体可能是超(chāo)大质(zhì)量的(de)黑洞或者(zhě)是暗物(wù)质。

所以当人们对子(zi)弹星系团观测的时候，发现它的(de)大质(zhì)量区域并不是在(zài)中间，而是在两侧。所以最(zuì)好的解释方法就(jiù)是当星团发生全部的(de)碰撞时，可被观(guān)测到的质量气体被卡在(zài)了中间，暗物质则直接通(tōng)过了这(zhè)个(gè)区(qū)域，并(bìng)在两边形(xíng)成了(le)引(yǐn)力透镜。对子弹星系团的引力透镜研究也被(bèi)认为是暗物(wù)质(zhì)存在的迄(qì)今(jīn)为止最(zuì)好(hǎo)的理论证据(jù)。

除此(cǐ)之(zhī)外，还有来自宇宙(zhòu)当中最古老的(de)光。从宇宙大爆炸(zhà)开始，38万(wàn)年之后，可见光(guāng)终于可以畅通(tōng)无阻地(dì)穿越(yuè)在宇宙当中(zhōng)了。经过了130多(duō)亿年之后，这些(xiē)光在宇(yǔ)宙(zhòu)空间背景上留下了各相同性的微波辐射。其中红(hóng)色的部分表示温度较(jiào)高的区域，蓝色则表示相对较冷的区域，但实(shí)际上它们(men)之间的温差只有万分之一(yī)。

科学家们通过(guò)对前景背景(jǐng)分(fēn)离后的(de)二值图像进行连通域提取和(hé)标(biāo)记之(zhī)后发现，如果宇宙(zhòu)当中(zhōng)没有暗物(wù)质，图形看(kàn)起(qǐ)来不应该是这样(yàng)的，而随(suí)着暗物质(zhì)的增加，一些峰值的(de)幅度会减(jiǎn)小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微波背景辐射的测量值，我们需要的暗物(wù)质大约是普通物质的5倍。这个数字与解释星(xīng)系(xì)当中(zhōng)恒星(xīng)运动所需要(yào)的暗物质比(bǐ)例是一致的。这就意味着。

用(yòng)了(le)一个简单(dān)的理论框架，就很好地解释了很多不同的观测结果(guǒ)。而暗物(wù)质的本(běn)质就是宇宙当中存在着某种类型的粒子，它们不(bù)参与(yǔ)任(rèn)何其他的电磁(cí)作用，只通过引力来相互作(zuò)用(yòng)。所以如果能(néng)够找到(dào)这(zhè)种粒子的存(cún)在，就(jiù)相当(dāng)于找到(dào)了暗物质(zhì)存在的(de)实(shí)际证据。这种(zhǒng)粒子到底是什(shén)么？科(kē)学家们已经提出了(le)数十(shí)种(zhǒ文章千古事得失寸心知是谁的诗句名句，文章千古事 得失寸心知是谁的名句ng)的假想目标，而要寻找这些不同(tóng)的目(mù)标粒子所需(xū)要(yào)的实验(yàn)方式也(yě)不相(xiāng)同。在过去的几(jǐ)十(shí)年(nián)当中，人(rén)类为了寻找这些看不见、摸(mō)不到，几乎不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科学家们已经进行了超(chāo)过50次的实验，却(què)没(méi)有任何实质性(xìng)的发现，除了(le)一个地方，意(yì)大利的格兰萨索山，隶属于(yú)阿尔卑(bēi)斯山脉(mài)。

在山下(xià)1400米处的地下矿井(jǐng)当中，藏着地(dì)球(qiú)上最(zuì)大(dà)的地学实验室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个(gè)三(sān)层楼高的探测器，一直致力于寻找暗物(wù)质粒子的(de)周期性震荡。

自1997年(nián)以来，这里的科学(xué)家声称(chēng)观(guān)测(cè)到了某种信号。经(jīng)过了(le)20多年(nián)的数据收集，人们发现了一个有(yǒu)趣的事情。探(tàn)测率会在(zài)每(měi)年(nián)的(de)6月(yuè)份(fèn)达到峰(fēng)值(zhí)，然(rán)后(hòu)在11月(yuè)降到最低，而且在20年当中每年都是一样(yàng)。一些(xiē)科(kē)学家认为这可能是人类发现(xiàn)暗(àn)物(wù)质的(de)第(dì)一个直接证据(jù)。

但是为什么暗物质会产生周期性(xìng)的年度信号呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公里/秒的速度围绕(rào)着银河系进(jìn)行移动(dòng)，那(nà)么(me)如果(guǒ)暗物质(zhì)存(cún)在宇宙当中，这意(yì)味着我们(men)也在以这样的速(sù)度在穿(chuān)越着暗物质流(liú)，这个过程中(zhōn文章千古事得失寸心知是谁的诗句名句，文章千古事 得失寸心知是谁的名句g)会产生(shēng)相应的振荡，同时(shí)地(dì)球又以(yǐ)30公(gōng)里/秒的速(sù)度围(wéi)绕太阳(yáng)进(jìn)行旋转。所(suǒ)以有半(bàn)年的时间(jiān)，地球围绕太阳的(de)方向与太阳环绕银河系的方向是一致的(de)，而另外半年则与之(zhī)相反。

而在(zài)6月(yuè)份(fèn)的时候，地球与太阳的方向正(zhèng)好达到完全一致，这是理论上地球穿越(yuè)暗(àn)物(wù)质流最快的时段。而在11月份(fèn)，又恰好达到了(le)最慢值。尽管在(zài)实际的情(qíng)况中，太阳系相对银河系的平面呈现了(le)60度的倾斜，但(dàn)是这并不影响这个理论的有效性。

因此(cǐ)科学家认为这可以(yǐ)用(yòng)来解释，研究人员们所观测到的周期(qī)性信号。当(dāng)然也(yě)可能有其他(tā)的情(qíng)况，造成这种(zhǒng)年(nián)度周(zhōu)期信号的(de)差(chà)异也可能是温度、湿度、土(tǔ)壤中的水(shuǐ)分、高山上的积雪，甚至(zhì)连(lián)意大利游客的(de)数(shù)量(liàng)也(yě)符合这个(gè)周期的规律(lǜ)。

所以，科学家们又在南(nán)半球(qiú)建立了一(yī)个几乎相同的实验室(shì)，这里的季节与之前的(de)实验室正好相(xiāng)反，而在(zài)这里，地球穿过暗(àn)物质流的运动特征和(hé)第一个实验室是一(yī)样的。

因此，如果在(zài)这(zhè)里可以得到相同(tóng)的信号(hào)，就可以成为(wèi)暗物质(zhì)所存在的非常有力的证(zhèng)据了(le)。但是(shì)由于这个实验室刚刚建成不久，所(suǒ)以截至目前还(hái)无法提供相(xiāng)应的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射一台(tái)新的望远镜，这台太空望远镜叫做“南(nán)希(xī)格雷斯罗曼(màn)”，它(tā)的主镜(jìng)大(dà)小(xiǎo)跟哈勃望远(yuǎn)镜(jìng)相同(tóng)，但它的宽视场仪器(qì)提供的(de)视(shì)野是哈勃(bó)红外仪器的100倍。南(nán)希格(gé)雷斯罗(luó)曼太空望远镜其中一(yī)个关键的用途就是探索暗物质背后的奥(ào)秘，对于探测的结果，我们只能拭目(mù)以待(dài)了。费(fèi)米实验室粒子天体物理中(zhōng)心的科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究发现，如果暗物(wù)质存(cún)在，它们极有可能拥(yōng)有另一种神秘的效应，这(zhè)种暗物(wù)质效(xiào)应，会(huì)支持宇(yǔ)宙当(dāng)中生命的诞生(shēng)，或者说是生命(mìng)进(jìn)化(huà)的一(yī)个重要因素。

如果(guǒ)这一(yī)理论得到进一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会意味着(zhe)人类并(bìng)不孤单呢？或许在宇(yǔ)宙当中(zhōng)某个角落的行星上(shàng)，暗物质正(zhèng)在通过这样的效应创造生命。当(dāng)然，这些推论的大前提是要(yào)先找到暗物质存(cún)在(zài)的(de)实(shí)际证据。那么小伙伴(bàn)们(men)，你们觉得(dé)暗物(wù)质到底存不存在呢？喜(xǐ)欢请点(diǎn)赞，你的支持是我更新(xīn)的动(dòng)力！

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