宇(yǔ)宙是“人为制造”的？为何会(huì)存在科学(xué)无法解释的“暗物(wù)质”？暗物质又究竟(jìng)是(shì)什么？人类为了寻找暗物质(zhì)存在的(de)证据(jù)，科学家们在过去的几十年当(dāng)中进行了超(chāo)过50次的(de)长期(qī病娇是什么意思，病娇是什么意思呀网络用语)实验(yàn)，但是却没(méi)有发现任何的有效(xiào)证(zhèng)据。除了一个地(dì)方(fāng)，在1687年出版的(de)自然哲学数学原理(lǐ)一书(shū)中，埃萨(sà)克牛顿发表了万有引力定律(lǜ)，它揭示了(le)宇宙中天体运动的规律。往(wǎng)后的几百年(nián)来(lái)，当天(tiān)文学家们发现某些天体运行轨道出现异(yì)常(cháng)，不符合万有引力定(dìng)律的时(shí)候，他们就(jiù)会(huì)知道，周围(wéi)一定有未知的天体通(tōng)过引(yǐn)力在摄动它的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通过天王星运行(xíng)轨道(dào)的异常，推算(suàn)并且发现了海王星(xīng)的存在。另(lìng)外(wài)，哈(hā)雷彗星、冥王(wáng)星的发现都是(shì)应用万(wàn)有(yǒu)引力定(dìng)律所取得重大天文成就的例(lì)子。但是(shì)这(zhè)些发现都(dōu)是在恒(héng)星系统的尺度当中，可(kě)当我们上(shàng)升到星系或者是星团(tuán)的尺度，事情就(jiù)开始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞(ruì)士的物理学家(jiā)弗里茨兹(zī)威基(jī)正(zhèng)在研究和测量(liàng)后发星系(xì)团的质(zhì)量。这是一个由数(shù)千个星系所组成的巨大星系团，这些星系(xì)被(bèi)引(yǐn)力(lì)束(shù)缚(fù)在一起。测(cè)量星系团的质量一般(bān)会(huì)使用到(dào)两种(zhǒng)方(fāng)法，当两种方法结果一致，就可(kě)以(yǐ)确定(dìng)其质(zhì)量的(de)范围。

第一种是获(huò)得其"光度(dù)学的质量(liàng)"，需要的数(shù)据是(shì)测(cè)量各个(gè)星系(xì)的光度。

第二种是动力学质量的计算，是利用光谱红移测量星系(xì)团中的(de)各个星系(xì)相对于星系(xì)团的运动速(sù)度。当测量结果(guǒ)出(chū)来之后，兹威(wēi)基彻底(dǐ)懵了，“动(dòng)力学质(zhì)量”竟然(rán)是“光度学质量(liàng)”的400倍。这意味着，后发(fā)座星系(xì)团有99%的质量消失了，或者说这99%的(de)质量(liàng)并不以(yǐ)可见光的形式所存在，我们无(wú)法(fǎ)看到。最诡(guǐ)异的是，在(zài)测量速度的过程中，兹威基发现星系(xì)团中很多星(xīng)系的速度比理论上要快得多，按(àn)照(zhào)牛(niú)顿的运动(dòng)学定(dìng)律，仅(jǐn)靠(kào)这些(xiē)可见星系的质(zhì)量所产(chǎn)生的引力是无法将(jiāng)它们束缚在星系团内的，它们早就(jiù)应(yīng)该被抛(pāo)出星系(xì)团(tuán)之外了(le)，除非有一种(zhǒng)神秘的力量在起作用(yòng)，这种(zhǒng)力量(liàng)来源于某(mǒu)种隐形的物质。

据此，兹维基提(tí)出了这样部(bù)分不可见的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却占(zhàn)据着宇宙中绝(jué)大部分的质量。只是当时的人们对这样的一种(zhǒng)说法(fǎ)不屑一顾(gù)。

直到40年(nián)之后，“暗物质(zhì)”这个词(cí)才再一(yī)次出现。天文学家维拉鲁宾和(hé)肯特福特在观测仙女座星(xīng)系中(zhōng)的恒星运动。理论上来说，距离中心越(yuè)远的(de)恒(héng)星在其(qí)轨道上的运(yùn)行(xíng)速度就(jiù)会越慢。但是他(tā)们观(guān)测的(de)结果却(què)让人感(gǎn)到(dào)不可思议(yì)。

随着(zhe)与中心距离的增(zēng)加，恒星的旋(xuán)转速度几乎(hū)保(bǎo)持不变(biàn)。可是根(gēn)据牛顿的万有引力定(dìng)律，在星系当中如果(guǒ)没有足够大的质量来吸(xī)引它们，这些(xiē)外(wài)围的恒(héng)星早就被甩到宇(yǔ)宙当中了(le)。基(jī)于这种现(xiàn)象，科学家们会使(shǐ)用一(yī)种相对标准的方(fāng)法来(lái)解释暗物质的存在，这种方法就(jiù)是(shì)测量星(xīng)系当中气体在X轴上距离星系中心(xīn)的距离，以及在Y轴上气体的(de)旋转速度。如果出现(xiàn)异常的结(jié)果，就认为是由暗物质的(de)力量(liàng)进(jìn)入其中。

于是科学家们(men)通过(guò)射电望远镜(jìng)测(cè)量(liàng)了距离星系中心(xīn)更(gèng)远距离的氢元素(sù)，发现它(tā)们的旋转速度并不符合牛顿的力学定律(lǜ)。我们的太阳系(xì)也不例外，太阳系位于(yú)银河系(xì)的第三悬臂之上，距离银河系中心(xīn)2.6万光(guāng)年，根(gēn)据万有引力定律进行计算，太阳系的(de)运行速(sù)度(dù)应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千(qiān)米/秒的速度围绕银河系旋转，这个实(shí)际速度远远(yuǎn)大于(yú)理论速度，那么产生(shēng)以上这(zhè)种(zhǒng)向心加(jiā)速(sù)度的原因很(hěn)可能就是存(cún)在着一种我们看不到的物(wù)质(zhì)，是这些暗物质(zhì)的引力效应将(jiāng)星系聚集在(zài)了一起。

也是(shì)从(cóng)这(zhè)时开(kāi)始，越(yuè)来越多的研(yán)究(jiū)人员开始(shǐ)相(xiāng)信暗物(wù)质的存在(zài)。科学家根据星系(xì)外恒星轨道(dào)的速度，估算在星系当中暗物质的质(zhì)量占整(zhěng)个星系质量(liàng)的85%。但是，暗物质并不(bù)是唯(wéi)一可以解(jiě)释这个现象的原(yuán)因(yīn)。在一项新的研究当中，科学家们发现，几(jǐ)乎没有(yǒu)引力(lì)效应(yīng)的遥远恒星之间，也(yě)会出现速度上的微小差异(yì)。另外，天文学家还发现了一(yī)个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离地(dì)球(qiú)大约2.5亿光年，大小和银河系(xì)不多，但是星系(xì)当中存在的恒星数量却(què)只(zhǐ)有银河系(xì)的千分之一(yī)。

所以(yǐ)在理论(lùn)上，该星系必须存在暗物(wù)质，否则就会分(fēn)崩离析。但是科学家们使用(yòng)最先进(jìn)的望远镜对其进行了40个(gè)小时的详细测量之后，发现星(xīng)系(xì)中的恒星(xīng)运动是(shì)可以用正(zhèng)常的物(wù)质和力学定(dìng)律来解释的。那么又有人提(tí)出，也(yě)许(xǔ)该(gāi)星系的暗物质，已经被附(fù)近的(de)另一个大(dà)星系剥离了(le)。奇怪的是，它的附近(jìn)没有任何(hé)星系(xì)存(cún)在(zài)。造(zào)成这些(xiē)现象(xiàng)的(de)除了暗物质(zhì)的(de)假说之外，另一种(zhǒng)可(kě)能(néng)就是(shì)人类对引力的理(lǐ)解还不(bù)够全(quán)面，引力很可能在不同尺度空间中(zhōng)的工作(zuò)方式是不同的，这(zhè)意(yì)味着在行星系(xì)尺度中的天体会沿着它们(men)的轨道，按照(zhào)我们(men)所理解的方式运动(dòng)。但是上升到星系和(hé)星团(tuán)的尺(chǐ)度，引力之间的(de)相互作用(yòng)则是不同的(de)方(fāng)式。对于在星系(xì)团之(zhī)间(jiān)的相互(hù)作用，科(kē)学家还引入了外部(bù)场(chǎng)效应的概念，指的(de)是在(zài)数百万光(guāng)年的规模(mó)上，巨(jù)大的(de)质量之(zhī)间会产生(shēng)对彼此特殊的效(xiào)果，这个理(lǐ)论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)成立，这(zhè)意味着我们需要(yào)对现在(zài)的物理定律进行修正，这些发(fā)现也让很多人认为暗(àn)物质假说理论就(jiù)此终结。但是在宇宙当中还有关(guān)于暗物(wù)质存在的其他的理论证据，这(zhè)些理(lǐ)论(lùn)证据是蒙德(dé)理论所没法解释的(de)“引力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由(yóu)两个(gè)碰撞(zhuàng)的星系团所组成，类似这样的星团，它(tā)们大部(bù)分(fēn)的(de)普通(tōng)质量都(dōu)在星系的气体当中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的(de)时候，星际(jì)气体的相(xiāng)互作用就会导(dǎo)致温度(dù)的急剧升高，速度大(dà)幅降低。所以(yǐ)在(zài)理论上，在碰撞之后，子弹星系团大部分(fēn)的(de)质量将位于(yú)所有这些气(qì)体所在(zài)的中间区域。那么我(wǒ)们通过什么来验证它(tā)的质量(liàng)区域(yù)到(dào)底是(shì)不是集中(zhōng)在中间呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第一张全彩的高清(qīng)照片，在照(zhào)片(piàn)中我们(men)可以明显(xiǎn)地看到很多星系似(shì)乎被(bèi)拉伸产生了巨大的形(xíng)变。其实这些(xiē)星系本身(shēn)并不(bù)是(shì)真的(de)被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而是这样极遥(yáo)远的(de)天体和我们地球上的(de)观测者(zhě)之间。被一个质量(liàng)超级巨大(dà)的天体遮挡，这个超大质(zhì)量(liàng)的东西(xī)的引(yǐn)力，会(huì)使身后更遥远星系的光(guāng)都发生了扭曲。这个(gè)现象就是引力透镜效应。这个巨大的天(tiān)体可能是超大质量的黑洞或(huò)者(zhě)是暗物质。

所(suǒ)以当人(rén)们对子弹星(xīng)系团观测的时候，发现它(tā)的大质量区域并不(bù)是在中间，而是在两侧。所以最好(hǎo)的解(jiě)释方(fāng)法就是当星团发生(shēng)全部的碰撞时，可被观测到的质量气体被卡在了中间，暗物质则直(zhí)接通(tōng)过了(le)这个区域，并(bìng)在两边(biān)形成(chéng)了引(yǐn)力透镜。对子弹星(xīng)系团的引力透(tòu)镜(jìng)研究也被认(rèn)为是(shì)暗物质存在(zài)的迄今(jīn)为(wèi)止最好(hǎo)的理(lǐ)论(lùn)证(zhèng)据。

除此之(zhī)外，还有(yǒu)来自宇宙当(dāng)中最古老的光。从宇宙大(dà)爆炸开(kāi)始，38万(wàn)年之后，可见(jiàn)光终于可以畅通无阻地穿越在宇宙当中了(le)。经过(guò)了130多(duō)亿(yì)年之后，这些(xiē)光在宇宙空间背景上(shàng)留下了各相(xiāng)同性的微波辐射。其中红色的部分表示温度较(jiào)高的区域(yù)，蓝色则(zé)表(biǎo)示相(xiāng)对较冷的区域，但实(shí)际(jì)上它们之(zhī)间的温差(chà)只(zhǐ)有(yǒu)万(wàn)分(fēn)之一。

科(kē)学家们(men)通过(guò)对前景背景分离后(hòu)的二值图像进行连通(tōng)域提取和标记(jì)之后发(fā)现，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起来不应该是(shì)这样的，而随着暗物质的增加，一些峰值(zhí)的幅度会减小，才变得(dé)看起来“和(hé)谐”。为了(le)匹(pǐ)配宇(yǔ)宙微波背景(jǐng)辐射的(de)测量(liàng)值，我们需要(yào)的暗物质大约是普通(tōng)物质的5倍。这个数字与解(jiě)释星系当(dāng)中恒(héng)星运动所需要的暗物质比例是(shì)一致(zhì)的。这就意味着。

用(yòng)了一个简单的理论框(kuāng)架，就很好地(病娇是什么意思，病娇是什么意思呀网络用语dì)解释了很多不同的观测结果。而(ér)暗物质的本质(zhì)就(jiù)是宇宙当中(zhōng)存在着某种类(lèi)型的(de)粒子，它们不参与任何其他的电磁作用(yòng)，只通过引力来相(xiāng)互(hù)作(zuò)用。所以如(rú)果(guǒ)能(néng)够找到这种(zhǒng)粒子的(de)存在，就相当于找到了暗物(wù)质存在的实(shí)际证据。这种粒子到底是什么？科学家们已经(jīng)提出了数十种的假想目标，而要寻找(zhǎo)这些不同的(de)目标粒子(zi)所需要的实验方式(shì)也不相(xiāng)同。在过去的几十年当中(zhōng)，人类(lèi)为了寻找这些看不(bù)见、摸不到，几乎不会(huì)与常规物质相互作用的“暗物(wù)质”，科学家(jiā)们已经进行(xíng)了超过50次(cì)的实验，却没(méi)有任(rèn)何实质(zhì)性(xìng)的(de)发现，除了一个地方(fāng)，意(yì)大(dà)利的格兰萨(sà)索山，隶(lì)属于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下(xià)1400米处的(de)地(dì)下(xià)矿井当(dāng)中，藏着地球上最大的地学实验(yàn)室(shì)，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层(céng)楼(lóu)高的探测器(qì)，一直致力于寻找暗物质粒子(zi)的周期性震(zhèn)荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的科学家声称观测到了某种信号。经过(guò)了20多年的数(shù)据收集，人们发现了一(yī)个有(yǒu)趣的事情。探测(cè)率会(huì)在每年的(de)6月(yuè)份达到峰值，然后在11月(yuè)降到(dào)最低，而且在20年当中每年(nián)都(dōu)是一样。一些科学家认为这(zhè)可能是(shì)人类发现暗物质的第一(yī)个直(zhí)接(jiē)证据。

但是(shì)为什么暗物质会产生(shēng)周期性的年度信号(hào)呢？刚才我们讲了太阳系(xì)正在以220公里(lǐ)/秒(miǎo)的速度(dù)围绕(rào)着银河系进行移动，那么如果暗物质存(cún)在(zài)宇宙(zhòu)当中，这意味(wèi)着我们也在以这(zhè)样的(de)速度(dù)在穿越着暗物(wù)质流，这个过程中会产生相应的(de)振(zhèn)荡(dàng)，同(tóng)时地(dì)球(qiú)又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有半年的时间，地球围(wéi)绕太阳的(de)方向与太阳环(huán)绕银河系的方(fāng)向是一致的(de)，而另外半年则与之相(xiāng)反(fǎn)。

而在(zài)6月(yuè)份的时候，地球与太(tài)阳的方(fāng)向正好(hǎo)达到完全一致，这是理论上地球穿越暗物质流(liú)最(zuì)快(kuài)的时段。而在11月份，又(yòu)恰好达到了(le)最慢值。尽管在(zài)实际(jì)的情况中，太阳系(xì)相对银河系的平(píng)面呈现(xiàn)了(le)60度的倾斜(xié)，但是(shì)这并不影响这个(gè)理论的有效性。

因(yīn)此(cǐ)科(kē)学(xué)家认(rèn)为这(zhè)可以用来解释(shì)，研(yán)究人员们所观(guān)测到的(de)周(zhōu)期(qī)性信号。当(dāng)然也可能(néng)有(yǒu)其他的情况，造成这种年度周期信(xìn)号(hào)的差异也(yě)可能(néng)是温(wēn)度、湿度(dù)、土壤中(zhōng)的水分、高山上(shàng)的积雪，甚(shèn)至连意(yì)大利游客的数(shù)量也符(fú)合这(zhè)个周期的规律。

所以，科学(xué)家们又在南(nán)半球建立了一个几乎相(xiāng)同的实验室，这里的季节与(yǔ)之前的实验室正好相反，而在这里，地球穿(chuān)过暗物(wù)质流的(de)运动(dòng)特(tè)征和第一个实验室是一样(yàng)的。

因此(cǐ)，如果(guǒ)在这里可以得(dé)到(dào)相同的(de)信(xìn)号，就可以成(chéng)为暗物质所存在(zài)的非常有力的证据了。但是由于这个实验(yàn)室(shì)刚刚建(jiàn)成(chéng)不久，所以截(jié)至目前还无法提供相应(yīng)的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的望远镜，这(zhè)台太空望远镜(jìng)叫做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它的(de)主(zhǔ)镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视(shì)场仪(yí)器(qì)提供(gōng)的视野是哈(hā)勃(bó)红(hóng)外仪器的(de)100倍(bèi)。南希格(gé)雷斯罗(luó)曼(màn)太空望(wàng)远镜其中(zhōng)一个(gè)关键(jiàn)的用途就是探(tàn)索暗物质(zhì)背后的奥秘，对于探(tàn)测的结果(guǒ)，我(wǒ)们只能拭目以待了。费(fèi)米实验(yàn)室粒(lì)子天体物(wù)理(lǐ)中(zhōng)心的(de)科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发(fā)现，如果暗(àn)物质存在(zài)，它们极有(yǒu)可能(néng)拥有(yǒu)另(lìng)一(yī)种(zhǒng)神(shén)秘的效应，这(zhè)种暗物质效应(yīng)，会支持宇(yǔ)宙(zhòu)当中生命的诞生，或者说是生命(mìng)进化(huà)的一个(gè)重要(yào)因素。

如(rú)果这一理论得到进一(yī)步(bù)的证实，那(nà)么遍布(bù)宇宙当中的暗物(wù)质会不会意味着人类并(bìng)不(bù)孤单呢？或许在(zài)宇宙当中某个角(jiǎo)落的行(xíng)星上，暗物质正在通过这(zhè)样的效应创(chuàng)造(zào)生命。当然，这些推论的(de)大前提是要先找到(dào)暗物质存在(zài)的实际(jì)证据(jù)。那么小伙(huǒ)伴们，你们(men)觉得暗物质到底存不存在(zài)呢？喜(xǐ)欢(huān)请点(diǎn)赞(zàn)，你(nǐ)的支持是(shì)我(wǒ)更新的动(dòng)力(lì)！

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