宇宙(zhòu)是“人(rén)为制(zhì)造”的？为何会存(cún)在科学(xué)无法解释(shì)的“暗物(wù)质(zhì)”？暗物质又究竟是什么？人类(lèi)为了(le)寻找暗物质存(cún)在的证据(jù)，科学家们在过去的几十年当中进行了超过50次的长期(qī)实验，但是却没有发现(xiàn)任何的(de)有效(xiào)证据。除了一个(gè)地方，在1687年出版(bǎn)的(de)自然哲学(xué)数学原理(lǐ)一书(shū)中，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有引(yǐn)力定律，它(tā)揭示了宇宙(zhòu)中天(tiān)体运动的(de)规律。往后的几百(bǎi)年来，当天文(wén)学家们发现某些天体(tǐ)运行轨道出现(xiàn)异常，不符合万有引力定律的(de)时候，他们就会知道(dào)，周围一定有未知的天体通过引(yǐn)力在摄动它的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本(běn)勒维耶就通(tōng)过天王星运行轨(guǐ)道的异常，推算并(bìng)且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥(míng)王(wáng)星的发现都是应用万有引力定律(lǜ)所(suǒ)取(qǔ)得(dé)重大天(tiān)文成就的例子(zi)。但是这些发现都是在恒星(xīng)系统的尺度当中，可当我们(men)上升到(dào)星系或者是星团(tuán)的尺度，事情(qíng)就(jiù)开始变得诡(guǐ)异了(le)。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威(wēi)基正在(zài)研究(jiū)和测量(liàng)后发星系团的质量。这是一个由数(shù)千(qiān)个星系所组成的巨(jù)大星系团(tuán)，这些星系被(bèi)引力束缚在一(yī)起。测量星系团的质(zhì)量一般会使(shǐ)用到(dào)两种方法，当两种方法(fǎ)结(jié)果一致，就可以确定其质量(liàng)的范围。

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

第(dì)二种是动力学质量的计算，是利用光(guāng)谱(pǔ)红移测量(liàng)星系(xì)团(tuán)中的(de)各(gè)个星系(xì)相对于星系团的运动速度。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵了(le)，“动力学质(zhì)量”竟(jìng)然是“光度(dù)学质(zhì)量(liàng)”的(de)400倍(bèi)。这意味着，后(hòu)发座(zuò)星(xīng)系团有(yǒu)99%的质量消失了，或者(zhě)说这99%的质量(liàng)并不以可见光(guāng)的形式所存(cún)在，我们(men)无法看到。最诡异的是，在测量(liàng)速度(dù)的过程中(zhōng)，兹(zī)威(wēi)基发现星系团中(zhōng)很多星系的速度比理论上要快得多，按照牛顿(dùn)的运动(dòng)学定律，仅靠这些可见星系的质量(liàng)所产生的(de)引力是无法将它们束缚(fù)在星系团内(nèi)的(de)，它(tā)们早(zǎo)就应该被(bèi)抛出星系团之外了，除非有一种神秘的(de)力(lì)量在起作用，这种力(lì)量(liàng)来(lái)源(yuán)于某种(zhǒng)隐形的(de)物质。

据此，兹维基提出(chū)了这样部分不可见的暗质，它(tā)不发(fā)散(sàn)光、吸光、反(fǎn)射光，但是它们却占据着宇宙(zhòu)中绝大部(bù)分的质(zhì)量。只是当时(shí)的人们(men)对(duì)这样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗(àn)物质”这个词才再(zài)一次出(chū)现。天文学家维拉(lā)鲁宾和(hé)肯特福特在观测(cè)仙(xiān)女座星系(xì)中的(de)恒星运动。理论上来说(shuō)，距离中(zhōng)心越远的恒(héng)星(xīng)在其轨道上的运行速度就会越慢。但是他们观测(cè)的结果却让人感(gǎn)到不可思议(yì)。

随着(zhe)与中心距离的(de)增(zēng)加，恒星的旋转速度几乎(hū)保持不(bù)变。可是根据牛(niú)顿的万有(yǒu)引力定(dìng)律，在星系当(dāng)中(zhōng)如果没有足够大的质(zhì)量(liàng)来(lái)吸引它们，这些外围(wéi)的恒星早(zǎo)就被甩到(dào)宇宙当(dāng)中了。基(jī)于这种现象(xiàng)，科学家们会使用一种(zhǒng)相对标准的方法来解释暗(àn)物质的存在，这种方法就是(shì)测量(liàng)星(xīng)系当中气(qì)体在X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴上气体(tǐ)的旋转速度。如果出现(xiàn)异常的结(jié)果，就认为是由暗物质(zhì)的力量进入其中。

于是科学家们通过(guò)射电望远镜测(cè)量了(le)距离星系(xì)中心(xīn)更(gèng)远距(jù)离的(de)氢元素，发现它们(men)的旋转(zhuǎn)速度(dù)并(bìng)不符合牛顿的力学定律。我(wǒ)们的太阳系也(yě)不例外(wài)，太阳系位于银河系的第三悬臂之上，距(jù)离银河系(xì)中(zhōng)心2.6万光年，根据万有引力定(dìng)律(lǜ)进行(xíng)计算，太阳(yáng)系的运行速度应该是160千(qiān)米(mǐ)/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕(rào)银河系旋转，这个实(shí)际速度(dù)远远(yuǎn)大(dà)于理论速度，那么产生以上(shàng)这种(zhǒng)向心加速度的(de)原因很可能就(jiù)是存在着一种我们看不到的(de)物质，是这些(xiē)暗物质的引力(lì)效应(yīng)将星(xīng)系聚集在(zài)了一(yī)起。

也是从这时开始，越来越(yuè)多的研(yán)究人员(yuán)开(kāi)始相信暗物质(zhì)的存(cún)在。科学家根据星(xīng)系(xì)外(wài)恒星轨道的(de)速度，估算在星系(xì)当(dāng)中暗物质的质量占整个星系质(zhì)量(liàng)的85%。但是，暗物质并不是唯一(yī)可(kě)以解(jiě)释这个现象的原(yuán)因。在一项新的研究当中，科(kē)学家们发(fā)现，几乎没有引力效应的遥远恒星之(zhī)间(jiān)，也会出(chū)现(xiàn)速度上的微(wēi)小差异。另外(wài)，天文学家还(hái)发现了(le)一个反(fǎn)常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这(zhè)个星系距离地(dì)球大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和(hé)银河系不多(duō)，但(dàn)是星(xīng)系当中存在的(de)恒星数量却只有银河系的(de)千分之一。

所以在理论上，该星系必须存在(zài)暗物质，否则就会分崩离(lí)析(xī)。但是(shì)科学家们使用最(zuì)先进(jìn)的望远镜对其(qí)进行了(le)40个小时的(de)详(xiáng)细测量之后，发现星系中(zhōng)的恒(héng)星(xīng)运动是可以用正常(cháng)的物质和力学(xué)定律(lǜ)来(lái)解(jiě)释的。那么又有人提出，也许该星系(xì)的暗物质(zhì)，已经被附近的另一(yī)个大星系剥离了。奇怪(guài)的是，它(tā)的附近没(méi)有任何星(xīng)系存在。造成这些现象的除了暗物质的(de)假(jiǎ)说之(zhī)外，另一种(zhǒng)可能就是人(rén)类对(duì)引力(lì)的理解还不够全面，引力很可(kě)能在不同尺度空间中的(de)工作方式是不同的，这意味着在行星系尺度中的(de)天体会(huì)沿着它们的轨道，按照(zhào)我们所理(lǐ)解的方式运动。但是(shì)上(shàng)升(shēng)到星系和星团的尺度，引力之间的相(xiāng)互作用(yòng)则是不(bù)同的方式(shì)。对于在星系团之(zhī)间的相(xiāng)互作用，科学家(jiā)还引入了外部场效应的概念(niàn)，指的是在数百万光年的规模上，巨(jù)大的质量之间会产生对彼此特殊的效果，这个理论叫(jiào)做(zuò)MOND蒙(méng)德理(lǐ)论。如果MOND蒙(méng)德(dé)理论成(chéng)立，这意味着(zhe)我们需要(yào)对现在的(de)物理(lǐ)定律进行修正，这些(xiē)发现也让很多(duō)人认为暗物质(zhì)假(jiǎ)说(shuō)理(lǐ)论就此终结。但是在宇宙当(dāng)中(zhōng)还有关(guān)于暗物质(zhì)存(cún)在的其他的理(lǐ)论证据，这些(xiē)理论(lùn)证据是蒙德理(lǐ)论所没(méi)法解释的(de)“引力(lì)透镜”。

径向距离(lí)为(wèi)37亿光年的子弹(dàn)星系团，由两个碰撞的星(xīng)系团所(suǒ)组成，类似这样的星团，它(tā)们大部分(fēn)的普通质量都在星系(xì)的气(qì)体当中。当星团(tuán)以(yǐ)1000万公里(lǐ)/小时(shí)发生碰撞的时候(hòu)，星际(jì)气体的相互作用(yòng)就(jiù)会导致温度(dù)的急剧升高，速(sù)度大幅降低。所以在理论上(shàng)，在碰撞之后，子弹星系团大部分的质量将位于所(suǒ)有这些(xiē)气体(tǐ)所在的中(zhōng)间区域(yù)。那么我们通过什么来验(yàn)证(zhèng)它的(de)质量区(qū)域到底是不(bù)是集中(zhōng)在中间(jiān)呢(ne)？前不久(jiǔ)，詹(zhān)姆斯韦伯太空望远镜(jìng)传回了宇宙(zhòu)当(dāng)中第一张全彩(cǎi)的高(gāo)清照片，在(zài)照片(piàn)中(zhōng)我们可以明(míng)显地(dì)看到很多星(xīng)系(xì)似乎被(bèi)拉伸产(chǎn)生了巨(jù)大的形变(biàn)。其实这些星系(xì)本身并不(bù)是真的被扭曲了(le)，也不是(shì)韦伯(bó)望远镜出了什么问题，而是这样极遥远的天体和我们地球上的观测(cè)者之间。被(bèi)一个质量超级(jí)巨大的天体遮挡(dǎng)，这个超(chāo)大(dà)质量(liàng)的东(dōng)西的引力，会使身(shēn)后更遥远星系的光都发(fā)生(shēng)了扭曲。这个现象就是引(yǐn)力透镜效(xiào)应(yīng)。这个(gè)巨大的(de)天体可(kě)能是超大(dà)质量的黑洞(dòng)或(huò)者是暗物质。

所以当人们对子弹星系团观测的时候，发现它(tā)的大质量区域并不是在中间，而是在两侧。所以最好的(de)解(jiě)释方(fāng)法就是当(dāng)星(xīng)团发生全部(bù)的碰(pèng)撞时，可被观测到的质量气体被卡(kǎ)在了中间，暗物质则直接通过了这(zhè)个区(qū)域，并在两边形成(chéng)了引力(lì)透镜。对子弹星(xīng)系团的引力透镜研究也被认为是暗物质存在的迄今为(wèi)止最好的理(lǐ)论证据。

除此之外(wài)，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大(dà)爆炸(zhà)开始(shǐ)，38万年之后，可见光终于(yú)可以畅通无阻地穿(chuān)越在(zài)宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。经过了130多亿年之后，这(zhè)些光在宇宙空(kōng)间背景上留下了各(gè)相同性的微波辐射。其(qí)中红(hóng)色的(de)部(bù)分表示温度较高的(d生理反应什么叫压枪，生理压枪是什么意思e)区域，蓝色则表示相(xiāng)对较冷的区域(yù)，但(dàn)实(shí)际上它们之间(jiān)的温(wēn)差只有万分之一(yī)。

科(kē)学家们通过对(duì)前景(jǐng)背景分离后的二值图像进行连通域提取和标记之后发现，如果(guǒ)宇宙当中没有暗(àn)物(wù)质，图形看起(qǐ)来不(bù)应该是(shì)这样的，而随着暗物质的(de)增加(jiā)，一(yī)些峰值(zhí)的幅(fú)度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙微波背景辐射(shè)的测量值(zhí)，我们(men)需(xū)要的(de)暗物质大约是普通物质(zhì)的5倍。这(zhè)个数(shù)字与解释星系当中恒星(xīng)运动所需要的暗物(wù)质比例是(shì)一致的。这就意味(wèi)着。

用(yòng)了一个(gè)简(jiǎn)单的(de)理论框架，就很好(hǎo)地解释(shì)了很(hěn)多不同(tóng)的观(guān)测(cè)结果(guǒ)。而暗物质的本质(zhì)就是宇宙当(dāng)中存在着(zhe)某种类(lèi)型的粒子(zi)，它们不参(cān)与任何其(qí)他的电磁作用，只(zhǐ)通(tōng)过引力(lì)来相互作用。所(suǒ)以如果能够找到这种粒子的存(cún)在，就相当于(yú)找到了暗物(wù)质存在的(de)实际证据(jù)。这种粒子到底是什么？科学家们(men)已经提出了(le)数十种的假想目标，而(ér)要寻找这些不同(tóng)的目(mù)标粒子所需要的实(shí)验方式也不相同。在过去的几十年当(dāng)中(zhōng)，人类为了寻找这些(xiē)看不见、摸不到，几乎(hū)不(bù)会(huì)与常规物质相互作(zuò)用(yòng)的“暗物(wù)质(zhì)”，科学家(jiā)们已经进行了超过(guò)50次的实验，却(què)没有任(rèn)何实(shí)质性的发现，除了一个地(dì)方，意(yì)大(dà)利的(de)格(gé)兰萨索山，隶属于阿尔(ěr)卑(bēi)斯山(shān)脉。

在山下1400米处的(de)地下矿井(jǐng)当中，藏着(zhe)地球上最(zuì)大的(de)地(dì)学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个(gè)三层(céng)楼高(gāo)的探测器(qì)，一直致(zhì)力于寻找(zhǎo)暗(àn)物质粒子的周期(qī)性震荡。

自1997年(nián)以来(lái)，这里的(de)科学家声称(chēng)观测(cè)到(dào)了(le)某种信号。经(jīng)过(guò)了20多年的数据(jù)收集，人们发现了(le)一个(gè)有趣的事(shì)情。探(tàn)测率会在(zài)每年的6月(yuè)份达到峰(fēng)值(zhí)，然(rán)后在11月降(jiàng)到最低，而且在20年(nián)当中每年(nián)都是(shì)一样。一(yī)些科学家认为这(zhè)可能是人类发(fā)现暗物质的第(dì)一(yī)个直接证据。

但是为什么(me)暗物质会产生(shēng)周期(qī)性的年度信号(hào)呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳(yáng)系正在以(yǐ)220公里/秒的速度围绕(rào)着银河系进(jìn)行移动(dòng)，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意味(wèi)着(zhe)我(wǒ)们也在以这样的速度在穿越(yuè)着(zhe)暗物质流，这(zhè)个过程中会(huì)产(chǎn)生(shēng)相应的振荡，同时地球又以30公里/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕太阳进(jìn)行旋转。所以有半年的(de)时间，地(dì)球围绕太阳的(de)方向(xiàng)与太阳环绕银河系的方向是(shì)一致的(de)，而另外半年则与之相反(fǎn)。

而在(zài)6月份的(de)时候，地(dì)球与太阳的方向(xiàng)正好达到(dào)完全一(yī)致，这是理论上地球穿(chuān)越暗物质(zhì)流最快的时段。而在11月份，又恰好达到(dào)了最慢值。尽管在实际的情况中，太阳(yáng)系相(xiāng)对银河(hé)系(xì)的平(píng)面呈现了60度的倾斜，但(dàn)是(shì)这并(bìng)不影响这个理论(lùn)的有效性(xìng)。

因此科学家认为这可以(yǐ)用来(lái)解(jiě)释，研究人员们所(suǒ)观测(cè)到的周期性信号。当然也可能(néng)有其他的情况，造(zào)成(chéng)这种年度周期信号的差异也可能是温(wēn)度(dù)、湿度、土(tǔ)壤中的水分、高(gāo)山上的积雪，甚至连意大利游客的数量(liàng)也符合这个(gè)周期(qī)的规律。

所(suǒ)以，科学家们又在南半球建立了(le)一个几乎相同的实验室，这里的季节与之前的实验室正好相反(fǎn)，而(ér)在这里，地球穿过暗物(wù)质流的运动特征和第一(yī)个实验室是一(yī)样的。

因此(cǐ)，如果在这里(lǐ)可以(yǐ)得到(dào)相(xiāng)同的信号，就可以成为暗(àn)物质所(suǒ)存在的非常(cháng)有力的(de)证据了。但是由于这(zhè)个实验室刚刚建成不久，所(suǒ)以(yǐ)截至目前还无法提供相应(yīng)的数据(jù)支持。另(lìng)外，在(zài)2025年，NASA将会发(fā)射一台新的(de)望远(yuǎn)镜，这(zhè)台太空望远镜叫做“南希格雷(léi)斯罗曼(màn)”，它的主镜大(dà)小跟(gēn)哈勃(bó)望远镜(jìng)相(xiāng)同，但它(tā)的宽视场仪器(qì)提供的(de)视野是哈勃(bó)红外(wài)仪器的(de)100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中一个(gè)关键的用途(tú)就是探索(suǒ)暗物质背后的奥(ào)秘，对(duì)于(yú)探测的结(jié)果，我们只能(néng)拭目以待了。费(fèi)米(m生理反应什么叫压枪，生理压枪是什么意思ǐ)实验室粒子天(tiān)体物理中心(xīn)的科学家丹琥(hǔ)珀和贾(jiǎ)森斯特芬研(yán)究发(fā)现，如果暗物质存在，它(tā)们极有可(kě)能拥有(yǒu)另一种神秘的效应(yīng)，这种暗物(wù)质效应，会支持(chí)宇宙当(dāng)中生命的诞生，或者(zhě)说是(shì)生命进化(huà)的一(yī)个(gè)重要因素。

如果这一(yī)理论得到(dào)进一(yī)步的证实，那么遍布(bù)宇(yǔ)宙当中(zhōng)的暗物(wù)质会不会意(yì)味着人类并不孤(gū)单呢？或许在(zài)宇宙当中某个角落的行星上，暗(àn)物质正(zhèng)在通过这样(yàng)的效(xiào)应创(chuàng)造生命。当然(rán)，这些推论的大前(qián)提(tí)是要先找到暗物(wù)质存在的实际证据。那么小(xiǎo)伙(huǒ)伴们，你们觉得暗物质(zhì)到底(dǐ)存不存(cún)在呢？喜欢请点(diǎn)赞(zàn)，你的(de)支持是我更新(xīn)的动力(lì)！

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