宇宙是“人为制造(zào)”的？为何会(huì)存(cún)在科(kē)学无(wú)法解释的(de)“暗物质”？暗物质又究竟(jìng)是什(shén)么？人类为了寻找暗(àn)物质存在的(de)证据，科学家们在过去的几(jǐ)十年当中进行了超过50次的长期实验，但(dàn)是却没有发(fā)现任何的(de)有效(xiào)证据。除了一个地方，在(zài)1687年出(chū)版(bǎn)的自然哲学数学(xué)原理一书(shū)中，埃萨克牛(niú)顿发表了万有(yǒu)引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙中(zhōng)天体运动的(de)规律(lǜ)。往后的几百年来，当天文学家(jiā)们发现某些(xiē)天体运行轨(guǐ)道出(chū)现异(yì)常，不符合(hé)万(wàn)有(yǒu)引力(lì)定(dìng)律的时候，他们(men)就会(huì)知道(dào)，周围(wéi)一定有未知的(de)天体通(tōng)过引力在摄动它的轨道。比如在1846年(nián)，奥本勒维耶就通过(guò)天王星运行轨道的异常(cháng)，推算并(bìng)且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应(yīng)用万(wàn)有引力定律所取得(dé)重大(dà)天(tiān)文成(chéng)就的例子。但是这(zhè)些(xiē)发(fā)现(xiàn)都是在(zài)恒星(xīng)系统的尺度(dù)当中，可当我(wǒ)们上(shàng)升到星系或者是(shì)星团的尺度，事(shì)情就开(kāi)始(shǐ)变得诡异(yì)了(le)。

1933年，瑞(ruì)士(shì)的物理学(xué)家(jiā)弗里茨兹威基(jī)正在(zài)研究和测量后(hòu)发星系(xì)团的质量。这是一个由(yóu)数(shù)千个星系所组成的巨(jù)大星(xīng)系团(tuán)，这(zhè)些星(xīng)系(xì)被引力(lì)束缚在一起(qǐ)。测(cè)量(liàng)星系(xì)团的(de)质量一般会使(shǐ)用(yòng)到两种方(fāng)法，当两种方法结果一致(zhì)，就可以确定(dìng)其质量的范围。

第一(yī)种是获得其"光(guāng)度学的质量"，需要(yào)的数据是测量各个星系的光度。

第二种是动(dòng)力学质(zhì)量的计(jì)算，是(shì)利用光谱红(hóng)移(yí)测(cè)量星系(xì)团中的各(gè)个(gè)星(xīng)系相对于星系团的运动(dòng)速度(dù)。当测量结果出(chū)来(lái)之(zhī)后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动力学质(zhì)量”竟然是“光度学质量”的400倍。这(zhè)意味着(zhe)，后发座星系团有99%的质量消失(shī)了(le)，或(huò)者(zhě)说这99%的(de)质量并不(bù)以(yǐ)可(kě)见光的形式(shì)所存在，我们(men)无法看到。最(zuì)诡(guǐ)异的是，在测量速度的过程中，兹(zī)威基发现星系团中很(hěn)多星系的(de)速度比理(lǐ)论上要快得多，按照牛顿的运(yùn)动学定律，仅(jǐn)靠这些(xiē)可见(jiàn)星系的(de)质量所产(chǎn)生的引力是(shì)无法(fǎ)将它们束缚在星系(xì)团内的，它们早就应该被抛(pāo)出星系团之外了，除非有一种神秘的(de)力量在(zài)起作用，这种(zhǒng)力(lì)量来源于某种隐形的(de)物质。

据此，兹(zī)维基提出了这样(yàng)部分不可(kě)见的暗(àn)质，它不发散光、吸光、反射光，但(dàn)是(shì)它们却占据(jù)着宇宙(zhòu)中绝大(dà)部(bù)分(fēn)的质量。只(zhǐ)是当时(shí)的人(rén)们对这(zhè)样的一种(zhǒng)说法(fǎ)不屑一顾。

直(zhí)到40年之后(hòu)，“暗物质”这个词才(cái)再一次(cì)出现。天文学家维拉(lā)鲁宾和肯特(tè)福特在观测仙女座星系中的恒星运(yùn)动。理论上来说，距离中心越远的恒(héng)星在其轨道上的运行速度就会越慢。但是(shì)他们观测(cè)的结(jié)果却让人感到不可思议。

随(suí)着与中心距离的增加，恒星(xīng)的(de)旋转速度几乎保持不变(biàn)。可是(shì)根据牛顿的万有引(yǐn)力定律，在星系当中如果没有足够大(dà)的质量来吸引(yǐn)它们，这些外围(wéi)的恒星(xīng)早就被甩(shuǎi)到宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。基于这种现(xiàn)象，科学家们会使用一种相对标准的(de)方(fāng)法来解(jiě)释暗物(wù)质(zhì)的存在，这(zhè)种方法就是测量星(xīng)系当中气体在X轴(zhóu)上距离(lí)星系中(zhōng)心的距离，以(yǐ)及在Y轴(zhóu)上气体的旋转速度。如(rú)果出现异常的(de)结果，就认为是由暗物质的力量(liàng)进入其中。

于是(shì)科学家们通过射电望远镜测量了距(jù)离星系(xì)中(zhōng)心更远距离的氢元素，发现它们的旋转速度(dù)并不符(fú)合牛(niú)顿的(de)力学定律。我们的(de)太(tài)阳系(xì)也不例外，太(tài)阳系位(wèi)于银河系的第三悬臂之上，距离(lí)银河(hé)系中心2.6万光年，根据万有(yǒu)引力(lì)定律进行计算，太阳系的运行(xíng)速(sù)度(dù)应(yīng)该(gāi)是(shì)160千米/秒(miǎo)，但实(shí)际上，太阳系(xì)正在(zài)以220千米/秒的速度围绕(rào)银(yín)河系旋(xuán)转，这个实(shí)际速度远远大于理论速度(dù)，那么产(chǎn)生以上(shàng)这(zhè)种(zhǒng)向心加(jiā)速(sù)度的原因很可能就是存在着一种(zhǒng)我们看不到的物(wù)质(zhì)，是这(zhè)些暗物质的引力效(xiào)应将(jiāng)星系聚集在了一起。

也是(shì)从(cóng)这时开始，越来越多(duō)的研究人员开(kāi)始相信(xìn)暗(àn)物(wù)质(zhì)的存在。科(kē)学家(jiā)根据(jù)星系外恒(héng)星轨道的速度(dù)，估算(suàn)在星系当中(zhōng)暗物质的质量(liàng)占整(zhěng)个星系质量的85%。但(dàn)是，暗(àn)物质并不是唯一可(kě)以解释(shì)这个现象(xiàng)的(de)原(yuán)因(yīn)。在(zài)一项新的研(yán)究当中，科学家们发现，几乎没(méi)有(yǒu)引力效应的遥远(yuǎn)恒星之间，也(yě)会出现(xiàn)速度上(shàng)的微(wēi)小差异。另外(wài)，天(tiān)文学家还发现了一个(gè)反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地球(qiú)大约2.5亿光年，大小和银河系不(bù)多，但是星(xīng)系当(dāng)中(zhōng)存在的恒(héng)星数量却(què)只有银河系的千分之一。

所以在理论上，该星系必(bì)须(xū)存在暗物质，否则就(jiù)会分崩离析。但是科学(xué)家(jiā)们使用最先(xiān)进的望(wàng)远镜对(duì)其进行(xíng)了40个(gè)小时的详细测量之后，发现(xiàn)星系中的恒星(xīng)运动是可(kě)以用正常的物质和力(lì)学定律(lǜ)来解释的。那(nà)么又有人提出，也许该星系(xì)的(de)暗物(wù)质，已(yǐ)经(jīng)被附近的另一个(gè)大星系剥(bō)离(lí)了(le)。奇怪的是，它(tā)的附近(jìn)没有任何(hé)星系存在敬请届时光临是什么意思，万望届时光临是什么意思(zài)。造成这些(xiē)现(xiàn)象的除了暗物质(zhì)的假说(shuō)之外(wài)，另(lìng)一种(zhǒng)可能(néng)就是人类对引力的(de)理解(jiě)还不(bù)够(gòu)全面(miàn)，引力很可(kě)能在不同尺度空间(jiān)中(zhōng)的工作(zuò)方式是不同的，这(zhè)意(yì)味着(zhe)在行(xíng)星系尺度中的天体会沿着它们的(de)轨道，按照(zhào)我们所理解的方式运(yùn)动。但是上升到(dào)星(xīng)系和(hé)星团的尺度(dù)，引力之(zhī)间的相互(hù)作用(yòng)则(zé)是不(bù)同的(de)方式。对于(yú)在(zài)星系团之间的相互(hù)作用，科学家还引入了外部场效应的概念，指(zhǐ)的是在(zài)数百万光(guāng)年的规模上，巨大(dà)的质量之间会(huì)产生对(duì)彼此特殊(shū)的(de)效果，这个理论(lùn)叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味(wèi)着我们(men)需要对现在的物理(lǐ)定律进行(xíng)修正，这些发(fā)现也让很多人认为暗物质(zhì)假说理(lǐ)论就此终结。但是在(zài)宇宙当中还有关于暗物(wù)质存在的其他的理论证据(jù)，这些理论证据是蒙(méng)德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距离为(wèi)37亿光年的(de)子弹星系团，由(yóu)两个碰撞的星系(xì)团所组成，类似这样的(de)星团，它(tā)们大(dà)部(bù)分的(de)普通(tōng)质量都(dōu)在星系(xì)的气体当中。当星(xīng)团以1000万(wàn)公里/小(xiǎo)时发(fā)生碰(pèng)撞的时(shí)候，星(xīng)际气体的(de)相互作用就会导(dǎo)致温度的急剧升高，速度(dù)大幅降低(dī)。所以(yǐ)在(zài)理论上，在碰(pèng)撞之后，子弹星系(xì)团大部分的质量将位(wèi)于所有这些气体所在的中间区域。那么我(wǒ)们通过什么来(lái)验证它的质量区域到底是不是(shì)集(jí)中在中间(jiān)呢？前不久，詹姆斯韦伯太空(kōng)望远镜传回了宇宙当中第一张全(quán)彩(cǎi)的高清照片，在(zài)照(zhào)片中我们(men)可以明显地看到很多(duō)星系似(shì)乎被拉伸产生(shēng)了巨大的形变。其实这些星系本(běn)身并不是真的被(bèi)扭曲了，也不(bù)是韦伯(bó)望远镜出了什(shén)么问题，而(ér)是这样(yàng)极遥远的天体和我(wǒ)们(men)地球上的观(guān)测者之间。被(bèi)一个质量超(chāo)级巨(jù)大的天体(tǐ)遮挡，这(zhè)个(gè)超(chāo)大质量的东西的引力，会使身后更遥远星系(xì)的光都发生(shēng)了扭曲。这个(gè)现象(xiàng)就是(shì)引力透镜效应。这个巨大的天体(tǐ)可(kě)能是超大质量的黑(hēi)洞或者是暗物质(zhì)。

所以当人(rén)们对子弹星系团观测的时候，发现(xiàn)它的大质量区域(yù)并不(bù)是(shì)在(zài)中间，而是(shì)在两侧。所以最好的解释方法就(jiù)是当星团发生全(quán)部的碰撞时，可被(bèi)观测到的质量气体被(bèi)卡在了中间(jiān)，暗物质则(zé)直(zhí)接(jiē)通过(guò)了这个区域，并(bìng)在两边形成了引力透镜。对(duì)子弹星系(xì)团的引(yǐn)力透镜研究也被(bèi)认为是(shì)暗(àn)物质(zhì)存在的迄今为止最(zuì)好的理论(lùn)证据。

除此之外，还有(yǒu)来自(zì)宇宙当中最古老(lǎo)的光(guāng)。从(cóng)宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年之后(hòu)，可见(jiàn)光终(zhōng)于可(kě)以畅通(tōng)无阻地穿越(yuè)在宇宙当中了。经过了130多亿(yì)年之(zhī)后，这些光在(zài)宇宙空间背景上(shàng)留下(xià)了各(gè)相同性的微(wēi)波辐(fú)射。其中红色的部分表(biǎo)示温度较(jiào)高的区域，蓝色则表示相(xiāng)对较(jiào)冷的区域，但(dàn)实际上它们(men)之间的温差只有万分(fēn)之一。

科学(xué)家们通过(guò)对前(qián)景背景分离(lí)后(hòu)的(de)二值图像进行连通域(yù)提取和标记之后发现，如果宇宙当中(zhōng)没有暗物质，图形看(kàn)起(qǐ)来不(bù)应该是这样的，而(ér)随(suí)着暗(àn)物质的(de)增加，一些峰值的幅度会减小，才变得看(kàn)起来(lái)“和谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波背景(jǐng)辐(fú)射的(de)测量(liàng)值，我们需要(yào)的暗物质大约是普通物质(zhì)的5倍。这个数字与解释星(xīng)系(xì)当(dāng)中恒星运动所需(xū)要的(de)暗物质比例是一致的。这就(jiù)意味着。

用了(le)一个简(jiǎn)单(dān)的理论框架，就(jiù)很好地解释了很多不(bù)同的观(guān)测结果(guǒ)。而(ér)暗物(wù)质的本质(zhì)就是宇宙当中存在着某(mǒu)种类型(xíng)的粒(lì)子(zi)，它们不(bù)参(cān)与任何其他的电磁作用，只(zhǐ)通过引(yǐn)力来(lái)相互作(zuò)用。所(suǒ)以(yǐ)如果能够(gòu)找到(dào)这种粒子(zi)的存在，就(jiù)相当于找到了暗物质存在的实(shí)际证据(jù)。这种粒子(zi)到底(dǐ)是什么？科学家(jiā)们已经(jīng)提出了数(shù)十(shí)种的(de)假想目标，而要寻找这些不同的目标粒子(zi)所需要的实验方(fāng)式也不相(xiāng)同(tóng)。在过去的几十年当中，人类为了寻找这些看不见、摸不到，几乎(hū)不会与常规物(wù)质相(xiāng)互作用的(de)“暗物质”，科学家(jiā)们已经进行了超过50次的实验，却没(méi)有(yǒu)任何实质性的发现，除了一个地方，意大利的格(gé)兰(lán)萨索山，隶(lì)属(shǔ)于阿尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处的地下矿(kuàng)井当中，藏着(zhe)地球上最大的地学(xué)实验室，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高的探(tàn)测(cè)器，一直(zhí)致力于寻找暗物(wù)质粒(lì)子的周期性震荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的(de)科学家声(shēng)称(chēng)观测到了(le)某(mǒu)种信号。经(jīng)过了(le)20多年的数据收(shōu)集，人们发(fā)现了一个(gè)有趣的(de)事情。探测率(lǜ)会在每(měi)年的6月份达到峰值(zhí)敬请届时光临是什么意思，万望届时光临是什么意思，然后在11月降到最低，而且在(zài)20年(nián)当中每年(nián)都是一样。一些科学家认为(wèi)这可能是人类(lèi)发现暗物质(zhì)的第一个直接证(zhèng)据(jù)。

但是为什(shén)么暗物(wù)质会产生周期性(xìng)的年度(dù)信号(hào)呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公里/秒的(de)速度围(wéi)绕着(zhe)银河系(xì)进行移动，那么如果暗物质存(cún)在宇宙当中，这(zhè)意味着我们也在以这样的速度在穿越着暗物质流，这个(gè)过程中会产(chǎn)生相应的振荡，同(tóng)时地(dì)球又以(yǐ)30公里/秒的速(sù)度围绕(rào)太阳进(jìn)行(xíng)旋转。所(suǒ)以有半年的时间，地球围绕太(tài)阳的方向与太阳环(huán)绕(rào)银河系的方向是一致(zhì)的，而(ér)另外半年则与(yǔ)之相反。

而(ér)在6月份的时候，地(dì)球与(yǔ)太(tài)阳的方向正好达到完全一致(zhì)，这是理论上地(dì)球穿越暗物(wù)质流最快的时段。而在11月份，又恰好(hǎo)达到了最(zuì)慢值。尽管在实(shí)际的情况中(zhōng)，太阳系(xì)相对(duì)银河系的(de)平(píng)面(miàn)呈现了60度的倾斜，但(dàn)是这并不影响这个理论的(de)有效性。

因此科学(xué)家认为这可以用来解释(shì)，研究人员(yuán)们所观测到的周期性(xìng)信号。当然也可能有其他的(de)情况(kuàng)，造(zào)成这(zhè)种(zhǒng)年度(dù)周期信号的(de)差异也可能是温度(dù)、湿度、土壤中的水分(fēn)、高山上的积雪，甚至连意大利游客的(de)数量也符合这个周期的规(guī)律。

所以，科(kē)学家(jiā)们又在南半球建立了一个几乎(hū)相同的实验(yàn)室，这里的季节与之前(qián)的实验室正好相(xiāng)反(fǎn)，而在这里，地球穿过暗物质流的运动特征和第一个(gè)实验(yàn)室是一样的。

因此，如果在(zài)这(zhè)里可(kě)以(yǐ)得到相同的信号，就可以成为暗(àn)物质所(suǒ)存在的非(fēi)常有(yǒu)力的证据(jù)了。但是由(yóu)于这个实验室刚(gāng)刚建成不久，所以截至目(mù)前(qián)还无法(fǎ)提(tí)供相应的数据(jù)支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的(de)望远镜(jìng)，这(zhè)台太空望(wàng)远镜叫做“南希格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同(tóng)，但它(tā)的(de)宽视(shì)场(chǎng)仪器提供的视野是哈勃(bó)红外仪(yí)器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太空望(wàng)远镜其中(zhōng)一(yī)个关(guān)键(jiàn)的用途就是探索暗物质背后的奥秘，对于探测(cè)的结果，我们只能拭目以(yǐ)待了。费米实验(yàn)室粒子(zi)天体(tǐ)物(wù)理中心(xīn)的(de)科学(xué)家(jiā)丹琥珀(pò)和(hé)贾森(sēn)斯(sī)特芬研究发现，如果暗物质存在(zài)，它(tā)们极(jí)有可能拥有另一种神秘的(de)效应，这种暗物(wù)质效应，会支(zhī)持宇(yǔ)宙(zhòu)当中生命(mìng)的(de)诞生，或者说(shuō)是生(shēng)命进化(huà)的一个(gè)重要因(yīn)素(sù)。

如果这一理论(lùn)得到进一(yī)步的证(zhèng)实(shí)，那(nà)么遍布宇宙当中的暗(àn)物质会不会(huì)意(yì)味着人类(lèi)并不孤单(dān)呢？或(huò)许在宇宙(zhòu)当(dāng)中某个(gè)角落(luò)的行(xíng)星上，暗物(wù)质正在敬请届时光临是什么意思，万望届时光临是什么意思通过这样的效应创造生(shēng)命(mìng)。当然，这些推论(lùn)的大前(qián)提是要先找到(dào)暗物质存在的实际证据。那么小伙(huǒ)伴们，你(nǐ)们(men)觉得暗物质(zhì)到(dào)底存(cún)不存在呢(ne)？喜欢请点赞，你(nǐ)的支(zhī)持(chí)是我更新的动力！

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