宇宙(zhòu)是(shì)“人(rén)为制造”的(de)？为何(hé)会存在科(kē)学无(wú)法解释(shì)的(de)“暗(àn)物质(zhì)”？暗物质又究(jiū)竟是(shì)什么？人类为(wèi)了寻找暗(àn)物(wù)质(zhì)存(cún)在(zài)的证据，科学(xué)家们在(zài)过去的几(jǐ)十年当中进(jìn)行了超过50次的长期实(shí)验(yàn)，但是却没有(yǒu)发现任(rèn)何的(de)有效证据。除了一个地方，在1687年(nián)出版(bǎn)的自(zì)然(rán)哲学数(shù)学(xué)原理一书(shū)中，埃萨克(kè)牛顿(dùn)发(fā)表(biǎo)了万有引(yǐn)力定律(lǜ)，它揭示了宇宙中天体(tǐ)运动(dòng)的(de)规律。往后(hòu)的几百年来，当(dāng)天文学家们发现某些(xiē)天体运行轨(guǐ)道出现异(yì)常，不(bù)符合(hé)万有引力定律的时候，他(tā)们就(jiù)会知道，周围一定有(yǒu)未知的天体(tǐ)通过引(yǐn)力在摄动它的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过天(tiān)王星(xīng)运行轨道的异(yì)常，推算并且发现了(le)海王星的存(cún)在。另外，哈雷彗星、冥(míng)王星的发现都是应用(yòng)万有引力定律所取(qǔ)得重大天文成就(jiù)的(de)例(lì)子。但是这(zhè)些发(fā)现都是(shì)在恒(héng)星系统的(de)尺(chǐ)度当中，可当我们上升到(dào)星系或者是星(xīng)团的尺度(dù)，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理学家(jiā)弗里茨兹威基正在研究和(hé)测量后发星(xīng)系团的质量。这是一个由数千(qiān)个星系所(suǒ)组成的(de)巨大(dà)星系团，这些星系被引(yǐn)力(lì)束缚在一(yī)起。测量星系团的质量一般会使(shǐ)用到两种方法(fǎ)，当两种方法结果一(yī)致(zhì)，就可以(yǐ)确定(dìng)其质量的范围。

第一种是获得(dé)其"光度学的质量"，需要的数据是测量各(gè)个星系的(de)光度(dù)。

第二种是(shì)动力学(xué)质量的(de)计算，是利(lì)用光谱红移测量星系(xì)团中的各个星系相对于(yú)星系团(tuán)的运(yùn)动速度。当测(cè)量结(jié)果出来之后，兹威基(jī)彻(chè)底懵了，“动力(lì)学质(zhì)量(liàng)”竟然是“光(guāng)度学质(zhì)量(liàng)”的(de)400倍。这意味着，后发座星系团有(yǒu)99%的质量消失了(le)，或(huò)者说这99%的(de)质量(liàng)并不以可见光的形式所(suǒ)存在(zài)，我们(men)无法看到。最诡异的是，在测量速度的过程中，兹威(wēi)基(jī)发现星(xīng)系(xì)团中很(hěn)多星系(xì)的速度比理论上要快(kuài)得多，按照(zhào)牛顿(dùn)的运(yùn)动学定律，仅靠这些(xiē)可见星系(xì)的质量所产(chǎn)生(shēng)的(de)引力是(shì)无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，除非有一种神秘的力量在起作用，这种力量来(lái)源于某种隐形(xíng)的(de)物质。

据(jù)此，兹维(wéi)基(jī)提出了这样部分不可见的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们(men)却占据着宇宙中绝大部分的质量。只是(shì)当时的人们对这(zhè)样的一种(zhǒng)说法不屑一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物(wù)质”这个词才再一(yī)次(cì)出现。天文学家维拉(lā)鲁宾和肯(kěn)特福特在观测(cè)仙女座星系(xì)中(zhōng)的(de)恒星运动。理论上(shàng)来说(shuō)，距离中心越远的(de)恒星(xīng)在其轨道上的(de)运(yùn)行(xíng)速度就会(huì)越慢。但是他们观测的(de)结果却(què)让人感到不(bù)可思议。

随着与中心距离的增加(jiā)，恒星的旋转速度(dù)几乎保持(chí)不变。可是根据牛顿的(de)万有引力定(dìng)律(lǜ)，在星(xīng)系(xì)当中如果没有足(zú)够大(dà)的(de)质量来吸引它们，这些外(wài)围的恒星(xīng)早就(jiù)被甩(shuǎi)到宇宙当(dāng)中了。基于这种现(xiàn)象，科学家们(men)会使用(yòng)一种(zhǒng)相(xiāng)对标准(zhǔn)的方法来解(jiě)释暗物质的存在，这种(zhǒng)方(fāng)法就是测量星系(xì)当中气体在X轴上距离(lí)星系中心的距(jù)离，以及(jí)在(zài)Y轴(zhóu)上气体的(de)旋转速度。如果出(chū)现异常(cháng)的结果，就(jiù)认(rèn)为是由暗物(wù)质的力量进(jìn)入其中。

于(yú)是科学家(jiā)们通过射电望远(yuǎn)镜测(cè)量(liàng)了距离星系中心更远距离的氢(qīng)元素(sù)，发现它们的旋(xuán)转(zhuǎn)速度并不符合牛顿(dùn)的力学定(dìng)律。我们(men)的(de)太(tài)阳系(xì)也不例外，太(tài)阳系位于银(yín)河(hé)系的(de)第三悬臂之上，距离银河系(xì)中心2.6万光(guāng)年，根(gēn)据万有引力定律进行(xíng)计算，太阳系的运行速度应(yīng)该是160千米(mǐ)/秒，但实际上(shàng)，太阳系正在以220千米/秒的(de)速度围(wéi)绕银河(hé)系旋转，这个实际速度远远大于理论(lùn)速度，那么(me)产(chǎn)生以上(shàng)这种向(xiàng)心加速度的原因很可能就(jiù)是存(cún)在着一种我们看不(bù)到的物质(zhì)，是这些暗物质的引力效应将星系(xì)聚(jù)集在了(le)一起(qǐ)。

也是从这时开始，越来越(yuè)多的研究人员开始相信暗物(wù)质的存(cún)在(zài)。科(kē)学家(jiā)根据星系外恒星轨(guǐ)道(dào)的速度(dù)，估算在星系当中暗物质的质量占整(zhěng)个星系质量(liàng)的85%。但是(shì)，暗物(wù)质并不是(shì)唯一可以解释这(zhè)个现(xiàn)象的原因。在一项新的研究当中，科学家们发现，几乎(hū)没有引力(lì)效应的遥远恒星之(zhī)间，也(yě)会出现速度上的微小(xiǎo)差异。另外，天文(wén)学家(jiā)还(hái)发现了一(yī)个反常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离地(dì)球大(dà)约2.5亿光(guāng)年，大小和银河系不多，但(dàn)是星(xīng)系当中(zhōng)存在的(de)恒星(xīng)数量却(què)只有(yǒu)银河系的千分之一。

所以在理论上(shàng)，该(gāi)星系必须存在暗物(wù)质，否(fǒu)则就会(huì)分崩离析。但是(shì)科(kē)学家们使用最先进(jìn)的望远镜对其进行(xíng)了40个小时的详(xiáng)细测量之后，发现星(xīng)系中的恒星运动是(shì)可以用正常(cháng)的(de)物质和力(lì)学(xué)定律来解释的。那么又有人提出，也许(xǔ)该星系的暗物质，已经被附(fù)近的(de)另一个大星系剥离(lí)了(le)。奇怪作风建设包括哪些方面问题，机关作风建设包括哪些方面的是，它的附(fù)近没(méi)有任何星系存在。造成这些现象的(de)除(chú)了(le)暗物质的假说之外，另一种可能就是人类(lèi)对引力的理(lǐ)解还不够全面，引力很可能在不同(tóng)尺度空间(jiān)中(zhōng)的工(gōng)作(zuò)方式(shì)是(shì)不同的，这(zhè)意味着(zhe)在(zài)行星系尺度中的天体(tǐ)会沿着(zhe)它们的轨道，按照我们所理解(jiě)的方式运动(dòng)。但(dàn)是上升到星系(xì)和星团(tuán)的尺度，引(yǐn)力之间的(de)相互作用则是不同(tóng)的方(fāng)式。对于在星系团之间的(de)相互(hù)作用，科学家还引入了(le)外部场效应的概念，指(zhǐ)的(de)是(shì)在数百万光年的规(guī)模上，巨大的质量之间会产生对(duì)彼此特殊的效(xiào)果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成(chéng)立，这意味着我们(men)需要(yào)对现在(zài)的物理定(dìng)律进行修正(zhèng)，这些(xiē)发现也让很(hěn)多(duō)人认为暗(àn)物质假说理论就此终(zhōng)结。但是在宇宙(zhòu)当中还(hái)有关于(yú)暗(àn)物(wù)质存在的(de)其他的(de)理论(lùn)证据，这些理论证据(jù)是蒙(méng)德理论(lùn)所没法解释的(de)“引力透镜”。

径向(xiàng)距离(lí)为(wèi)37亿(yì)光年的子弹(dàn)星系(xì)团，由两个碰撞的(de)星系(xì)团所(suǒ)组成(chéng)，类(lèi)似这样(yàng)的星团，它们大部(bù)分的普通质(zhì)量(liàng)都在星系的气(qì)体当中(zhōng)。当(dāng)星团(tuán)以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星际气体(tǐ)的相互(hù)作(zuò)用(yòng)就会导致(zhì)温(wēn)度(dù)的急剧升(shēng)高，速度(dù)大幅降低。所以(yǐ)在(zài)理(lǐ)论上(shàng)，在(zài)碰撞之后(hòu)，子弹星(xīng)系团大部分的质量将位(wèi)于(yú)所有这些气体所(suǒ)在的(de)中间区域。那么我(wǒ)们通(tōng)过什(shén)么来验证(zhèng)它的质量区域到底(dǐ)是(shì)不(bù)是集(jí)中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了(le)宇宙当中第(dì)一张全彩(cǎi)的高清照片，在照片中我们可以明显地(dì)看到很(hěn)多星系似乎被拉伸(shēn)产生了巨大的形(xíng)变。其(qí)实这些(xiē)星(xīng)系本身并不是真的被扭曲了(le)，也不(bù)是韦伯望远镜出了(le)什么问题，而是这样极遥远(yuǎn)的(de)天体和我(wǒ)们地(dì)球(qiú)上的观测者之(zhī)间。被(bèi)一个质量超级巨大的天体遮挡，这个超(chāo)大质量(liàng)的(de)东西的引力，会使身后更遥远(yuǎn)星系的光(guāng)都(dōu)发生了扭曲。这个现象(xiàng)就是引(yǐn)力透镜效应。这个(gè)巨(jù)大的(de)天体可能是(shì)超大质(zhì)量的(de)黑(hēi)洞或者是暗物质。

所以当人们(men)对子弹星系团观测的时候(hòu)，发现它的大质量区域并不是在中间，而是在两侧。所(suǒ)以(yǐ)最好的解(jiě)释方法就是当星团(tuán)发生全(quán)部的碰撞时，可被(bèi)观测到的质量气体(tǐ)被卡(kǎ)在了中(zhōng)间，暗(àn)物质(zhì)则直接(jiē)通过了这个区域(yù)，并在两边形成了(le)引力透镜。对子弹星系团的引力透镜研(yán)究也被认为是暗物质存在的迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万年之后，可见光(guāng)终于(yú)可(kě)以畅通无阻(zǔ)地穿越在宇宙(zhòu)当(dāng)中了。经(jīng)过了130多亿年之后，这些光在宇宙(zhòu)空(kōng)间背景上留(liú)下了(le)各相(xiāng)同性的微波辐射。其(qí)中红色的部分表(biǎo)示温度较高的区域(yù)，蓝(lán)色则表示相(xiāng)对较冷的区域，但(dàn)实际(jì)上它们之间的(de)温差只有万分(fēn)之一。

科学家们通过对前景背景(jǐng)分离后(hòu)的二(èr)值图像(xiàng)进行连(lián)通域提(tí)取和标记(jì)之(zhī)后发现，如果宇宙当(dāng)中没有暗物质，图形看起(qǐ)来(lái)不应(yīng)该是(shì)这(zhè)样的，而随着暗物质的增加，一些峰值的幅(fú)度(dù)会减小(xiǎo)，才变得看起来“和(hé)谐”。为了匹(pǐ)配(pèi)宇宙微波背(bèi)景(jǐng)辐射的测量值，我(wǒ)们需要的(de)暗物(wù)质大约是普通物(wù)质(zhì)的5倍。这个数(shù)字与解释星系(xì)当中恒星运(yùn)动所(suǒ)需要的(de)暗物质比例是一致的。这(zhè)就意味(wèi)着。

用了一(yī)个简(jiǎn)单的理论框架，就(jiù)很好(hǎo)地解释了很多不(bù)同的观(guān)测(cè)结果。而暗物质的本质就是宇宙当中存在(zài)着某(mǒu)种(zhǒng)类型的粒子，它们(men)不参与任(rèn)何其他的电磁(cí)作用，只通过引力来相互作用(yòng)。所以如果能够找到这种粒(lì)子的存在，就相当于找到(dào)了暗(àn)物质存在(zài)的实际证(zhèng)据。这种粒子到(dào)底是(shì)什(shén)么？科学家们(men)已经提出(chū)了数十(shí)种的假想目标(biāo)，而要寻(xún)找这些不同的(de)目标(biāo)粒子所需要的实验方式(shì)也不相(xiāng)同。在过去的几(jǐ)十(shí)年当中，人类为了寻找(zhǎo)这些看不见、摸不到(dào)，几乎(hū)不(bù)会与常规物质相(xiāng)互(hù)作用的“暗(àn)物质”，科学家们已经进行了超过50次的实(shí)验(yàn)，却没有任何实质性的发现，除(chú)了(le)一个地(dì)方，意(yì)大利的格兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山下1400米处的地(dì)下矿井当(dāng)中，藏着(zhe)地球上最大的地学实验室，这(zhè)个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探(tàn)测器，一直致力(lì)于寻找暗物质粒子的周(zhōu)期(qī)性震荡(dàng)。

自1997年以(yǐ)来，这里的科(kē)学(xué)家声称观测(cè)到(dào)了某种信号。经过了20多年(nián)的数据收集，人(rén)们发(fā)现了一个(gè)有趣的事情。探测(cè)率会在每年(nián)的6月份达到(dào)峰值，然后(hòu)在11月(yuè)降到(dào)最低，而(ér)且在20年当(dāng)中每年(nián)都是一样。一些科学家认为这(zhè)可能是人类发现暗物质(zhì)的第一个(gè)直(zhí)接证(zhèng)据。

但是(shì)为什么暗物质(zhì)会产(chǎn)生周期性的年度信号呢？刚才我们讲了太阳系正在(zài)以220公里(lǐ)/秒(miǎo)的速度(dù)围绕(rào)着银河系进行移动(dòng)，那么如果暗(àn)物(wù)质存在宇宙当中，这意味着我们(men)也在(zài)以这样的速度在穿越着暗物质流，这个过(guò)程中会产生相应的振荡，同(tóng)时地球又以30公里/秒的速度围绕太阳(yáng)进(jìn)行(xíng)旋转。所以有(yǒu)半年的时间，地球围绕太阳的(de)方向与太作风建设包括哪些方面问题，机关作风建设包括哪些方面阳环绕银河系的方(fāng)向(xiàng)是一致的(de)，而另外半年则与(yǔ)之相反。

而在6月份的时候，地球与(yǔ)太阳的方向正(zhèng)好达到完全一(yī)致，这是理(lǐ)论上地球穿越暗物质流(liú)最(zuì)快的时段。而在(zài)11月份，又恰好达到了最慢(màn)值。尽管(guǎn)在(zài)实际的情况(kuàng)中，太(tài)阳系相对银河系的平(píng)面呈现了60度的倾斜，但是(shì)这并(bìng)不(bù)影响这个理论(lùn)的有效性。

因此科学家认(rèn)为这可以用来解释，研(yán)究人员们所观测到的周期性信号。当然也(yě)可能有其他的情况，造成这种年度周期信(xìn)号的(de)差(chà)异也可(kě)能是(shì)温度、湿度(dù)、土(tǔ)壤(rǎng)中的水分、高山(shān)上(shàng)的积(jī)雪，甚至连意大利游客(kè)的数量(liàng)也符(fú)合这个周(zhōu)期的规(guī)律。

所(suǒ)以，科学家们又(yòu)在(zài)南(ná作风建设包括哪些方面问题，机关作风建设包括哪些方面n)半球(qiú)建立了一个(gè)几乎相同的实验室(shì)，这里(lǐ)的季节与之前的实验室正好相反，而(ér)在这里，地球穿过暗物质流的运动特征(zhēng)和(hé)第(dì)一个实验室是一(yī)样的(de)。

因此，如果在这里可(kě)以得到相同(tóng)的(de)信号，就可(kě)以成为暗(àn)物质所存在的非常有力的证据了。但是由于这个实验室刚刚建(jiàn)成(chéng)不久，所以(yǐ)截至目前还无(wú)法(fǎ)提供相应的数(shù)据支持(chí)。另(lìng)外，在2025年，NASA将会(huì)发射一台新的望远(yuǎn)镜，这(zhè)台太空望远镜叫(jiào)做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它(tā)的宽视场仪器提供的视野是(shì)哈勃红外仪(yí)器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太(tài)空望远镜其中一个关键的用途就是探索暗物质背后的奥秘，对(duì)于探(tàn)测的结果，我们只(zhǐ)能(néng)拭目以待了。费米实验(yàn)室粒子(zi)天(tiān)体物理(lǐ)中心的科学家丹琥(hǔ)珀和贾森斯(sī)特(tè)芬研究发现(xiàn)，如果暗物质存在，它们(men)极有可(kě)能拥有另一种(zhǒng)神秘的效应，这(zhè)种暗物质效应，会支持宇宙(zhòu)当中生(shēng)命的诞生，或者说是生(shēng)命进(jìn)化的一个重要因素。

如果这一(yī)理论得(dé)到进一步的证(zhèng)实，那么遍布宇宙当(dāng)中的暗物质会不会意味着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中某(mǒu)个(gè)角(jiǎo)落的行星(xīng)上，暗物(wù)质正在通过这样的效(xiào)应(yīng)创造生(shēng)命。当(dāng)然，这些推论的(de)大前提是(shì)要先找到暗(àn)物质存在的(de)实际证据。那么小伙伴们(men)，你们觉(jué)得暗物(wù)质到底存不存(cún)在呢？喜欢(huān)请点赞，你的支持(chí)是我更新的动力！

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