宇(yǔ)宙是“人(rén)为制造(zào)”的(de)？为(wèi)何会存(cún)在科学无法解释(shì)的“暗物质”？暗物质又究竟是什么(me)？人类为了(le)寻找暗物质存在的证据，科学(xué)家们在过去的几十年当中进行了(le)超过50次的长期实验，但是却没(méi)有发(fā)现任(rèn)何的有(yǒu)效证据(jù)。除(chú)了一个地方，在(zài)1687年出(chū)版的自然哲(zhé)学(xué)数学原(yuán)理一(yī)书中(zhōng)，埃萨克牛顿(dùn)发表了万有引力定律，它(tā)揭示了宇宙中天体运动的规律(lǜ)。往(wǎng)后的(de)几百年来，当天文学家们发现(xiàn)某些(xiē)天(tiān)体运行轨道出现异常，不符合万有引(yǐn)力定律(lǜ)的(de)时(shí)候(hòu)，他们就会知道，周围一定有未(wèi)知的天体通(tōng)过引力(lì)在摄动它的轨(guǐ)道。比如在1846年(nián)，奥本勒维耶就通(tōng)过天王星运行(xíng)轨道的异常，推算并且发现了海王星的存(cún)在。另外，哈(hā)雷(léi)彗星、冥(míng)王星的发现(xiàn)都是(shì)应用(yòng)万(wàn)有(yǒu)引力定律所取得(dé)重大天文(wén)成就的例子。但是这些(xiē)发现(xiàn)都(dōu)是在恒(héng)星系统的尺度(dù)当中，可当我们上升到(dào)星系或(huò)者是(shì)星团的尺度，事(shì)情就开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞士的(de)物(wù)理(lǐ)学家弗(fú)里茨(cí)兹威(wēi)基正在(zài)研究和测(cè)量后发星系团的质量。这是一个由数千个星(xīng)系(xì)所组成的(de)巨大(dà)星系团(tuán)，这(zhè)些星系被(bèi)引力束(shù)缚在一起。测量星系团的质量(liàng)一般会使用(yòng)到(dào)两种方法，当两(liǎng)种方(fāng)法结果一致(zhì)，就可(kě)以确定其质(zhì)量(liàng)的(de)范(fàn)围。

第一种(zhǒng)是获得(dé)其"光(guāng)度学的质量"，需要的(de)数据是(shì)测量各个星系的光度。

第二种是动(dòng)力学质(zhì)量的(de)计(jì)算，是(shì)利用光谱红(hóng)移测量星(xīng)系团中的各个(gè)星系(xì)相对于星(xīng)系团的(de)运动速度。当测量结(jié)果出来之后，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力学(xué)质量”竟然是“光(guāng)度学(xué)质量”的400倍。这意味着，后发座星系(xì)团有99%的(de)质量消失了，或者说这(zhè)99%的质(zhì)量并不以可见光的形式(shì)所存在(zài)，我们无法看到。最诡异的是，在(zài)测量速度的(de)过(guò)程(chéng)中，兹威基发现星系团(tuán)中很多(duō)星系(xì)的速度比理论上要快(kuài)得(dé)多，按照牛顿的(de)运(yùn)动学定律，仅(jǐn)靠这些可见(jiàn)星系的质量所产生的引力是无法将它们束缚在星系团内的(de)，它(tā)们早就应(yīng)该被抛出星系团之外了，除非有一种神(shén)秘的力量在起作用，这种力(lì)量来(lái)源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提出(chū)了这样部分不可见的暗质，它不发散光、吸(xī)光(guāng)、反射光，但是它们却占据(jù)着宇宙(zhòu)中绝大部(bù)分的质量。只是当时的人们(men)对(duì)这样的一种(zhǒng)说法(fǎ)不(bù)屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗(àn)物质”这个(gè)词才(cái)再(zài)一次出(chū)现。天文学家维拉鲁宾和(hé)肯(kěn)特福特在观测仙(xiān)女座星系(xì)中的恒星(xīng)运(yùn)动。理论上(shàng)来说，距离中心越远的恒星在其轨道上(shàng)的运行(xíng)速度就会(huì)越慢。但是他(tā)们观测的(de)结果却让人感到不(bù)可思议。

随着与中心距离的增加(jiā)，恒星的旋转速度几乎保持(chí)不变。可是根据牛顿的万有引力定律，在星(xīng)系当(dāng)中如果没有足够大的质(zhì)量来吸引它们(men)，这些外围的恒星早就被(bèi)甩到(dào)宇宙当中了。基(jī)于这种现(xiàn)象，科(kē)学家们会使用一种相对标(biāo)准的方法来解(jiě)释暗物质的存(cún)在，这种方法就是测量星系当中气体在X轴(zhóu)上距离(lí)星系中心(xīn)的距离，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋转速(sù)度。如果出现异常(cháng)的结(jié)果，就(jiù)认为是由暗物(wù)质的力量进入其中。

于是(shì)科学家们(men)通(tōng)过(guò)射电望远镜测量了距离星系中心更远距离的氢(qīng)元素，发现它们(men)的旋转速(sù)度并不符合牛顿的(de)力学定(dìng)律。我们的太阳系也不例外，太阳系(xì)位于(yú)银河系(xì)的(de)第三悬臂之(zhī)上，距(jù)离银河系中心2.6万(wàn)光(guāng)年，根据(jù)万有引力(lì)定律进行计(jì)算，太阳系(xì)的(de)运行速度(dù)应该(gāi)是160千米/秒(miǎo)，但实际上(shàng)，太阳(yáng)系正在以(yǐ)220千米/秒的速度(dù)围绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实(shí)际速度远远大于理论速(sù)度(dù)，那么产生以上这种向(xiàng)心加(jiā)速度的原(yuán)因(yīn)很可(kě)能(néng)就是存在(zài)着(zhe)一种我们看不(bù)到的物质，是这些暗物质的引(yǐn)力效(xià修行靠个人的上一句是什么意思，修行靠个人下一句o)应(yīng)将星系聚(jù)集在(zài)了(le)一起。

也是从这时开始，越来越多的研(yán)究人员开始相信暗物(wù)质的存在。科(kē)学家根据星(xīng)系外恒星轨道的速(sù)度，估算在(zài)星系(xì)当(dāng)中暗(àn)物质的(de)质量占(zhàn)整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是(shì)唯一可以解释这(zhè)个现象(xiàng)的原因。在一项(xiàng)新的研究当中，科学家(jiā)们发现，几乎没(méi)有引力效应的(de)遥远(yuǎn)恒星之间(jiān)，也会出现速度上(shàng)的(de)微小差(chà)异(yì)。另外，天(tiān)文学(xué)家还(hái)发现了一个修行靠个人的上一句是什么意思，修行靠个人下一句反(fǎn)常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大(dà)约2.5亿光年，大小和银河系(xì)不多，但是(shì)星系(xì)当中存(cún)在的恒星数量却只有银河系的(de)千分之(zhī)一。

所(suǒ)以在理论上，该星系(xì)必(bì)须存在暗(àn)物(wù)质，否则就(jiù)会(huì)分崩离析(xī)。但是科(kē)学家们使用最先进的望(wàng)远镜对其进行了40个小时的(de)详细测量之(zhī)后，发现星(xīng)系中(zhōng)的恒(héng)星(xīng)运动是可以用正常的物(wù)质和力学定(dìng)律来解释(shì)的(de)。那么又有人提出，也许该(gāi)星(xīng)系的暗物质，已经被附近的(de)另(lìng)一个(gè)大星系剥离了。奇怪的是(shì)，它的附近(jìn)没有任何星(xīng)系存在。造成这些(xiē)现(xiàn)象的除了暗物质的假说之外，另一(yī)种可能就是人(rén)类对引力的理解还不够全面，引力很可能在(zài)不(bù)同尺度空间(jiān)中的工作方(fāng)式(shì)是不同的，这意味(wèi)着在行星(xīng)系尺度中的天体会沿着它们(men)的轨道，按照我们所理(lǐ)解(jiě)的方式运动。但是(shì)上升到星系和星(xīng)团的(de)尺度，引力之间的相互作用则是不(bù)同的方式。对于在星系团(tuán)之(zhī)间的相互作(zuò)用(yòng)，科学家(jiā)还引(yǐn)入(rù)了外部场效应的概念，指的是在数(shù)百万光年的(de)规模上(shàng)，巨大的质量(liàng)之间会(huì)产生对彼此特殊(shū)的(de)效果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立(lì)，这(zhè)意(yì)味着我(wǒ)们需(xū)要对现在的物(wù)理(lǐ)定律进行(xíng)修(xiū)正，这些(xiē)发现也让(ràng)很多人认为暗物质假说理论就此终结。但是(shì)在(zài)宇宙当(dāng)中还有(yǒu)关于暗(àn)物质(zhì)存在的其他的理论证据，这(zhè)些理论证据是(shì)蒙德理论所没法(fǎ)解(jiě)释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距离(lí)为(wèi)37亿光年的子弹星系团，由(yóu)两(liǎng)个(gè)碰(pèng)撞的星系团所组成，类似(shì)这样的星团(tuán)，它们大部分的(de)普(pǔ)通质量(liàng)都(dōu)在星系的(de)气(qì)体当中。当星团以1000万公里/小时(shí)发生碰(pèng)撞(zhuàng)的时候，星际气体的相互作(zuò)用(yòng)就会导致温度(dù)的急剧升高(gāo)，速度大幅(fú)降(jiàng)低(dī)。所以(yǐ)在理论上(shàng)，在碰(pèng)撞之后，子(zi)弹星系(xì)团大部分的质量将位于所(suǒ)有这(zhè)些气体所在(zài)的中间(jiān)区域。那么我(wǒ)们通过什么来(lái)验(yàn)证(zhèng)它的质量区(qū)域到(dào)底是不(bù)是(shì)集(jí)中在中间呢？前(qián)不久，詹(zhān)姆斯韦伯太空望远镜传(chuán)回了(le)宇宙当中第一张全彩(cǎi)的高清照(zhào)片，在(zài)照(zhào)片中我们(men)可以明显地看到很多星系似乎(hū)被拉伸产生了(le)巨大的(de)形变(biàn)。其实这(zhè)些星系本(běn)身并不(bù)是(shì)真的被(bèi)扭曲了，也不(bù)是韦伯(bó)望远镜(jìng)出了什(shén)么问题，而是这样(yàng)极(jí)遥(yáo)远的(de)天体和我们(men)地球上(shàng)的观测者(zhě)之间。被一(yī)个(gè)质(zhì)量(liàng)超级巨大的(de)天体(tǐ)遮挡，这个超大(dà)质量的东西的(de)引力，会使身后更遥远(yuǎn)星系的光都(dōu)发生了扭曲。这个现象就(jiù)是引力透镜效应。这个巨大的天体可(kě)能是超(chāo)大(dà)质量(liàng)的黑洞(dòng)或者是(shì)暗(àn)物质。

所以当人们对(duì)子弹星系(xì)团观测的(de)时候，发现它的大(dà)质量区域(yù)并不是在中间，而是在(zài)两侧。所(suǒ)以最好的解释方(fāng)法就是当星团(tuán)发(fā)生全部的(de)碰撞(zhuàng)时，可被观测到的质量气体被卡在了中(zhōng)间(jiān)，暗(àn)物质(zhì)则直(zhí)接(jiē)通过了这个区(qū)域，并(bìng)在(zài)两边形成了引力透镜。对子弹星系团的引力透镜研究(jiū)也被认(rèn)为是暗物质(zhì)存(cún)在的迄今(jīn)为止最好(hǎo)的理论(lùn)证(zhèng)据。

除此(cǐ)之(zhī)外(wài)，还有来(lái)自(zì)宇宙(zhòu)当中(zhōng)最古老(lǎo)的(de)光。从宇宙大爆炸开始，38万年之(zhī)后，可见光(guāng)终于可以畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些(xiē)光在宇(yǔ)宙空间背景上(shàng)留下了各相(xiāng)同性(xìng)的(de)微波辐射。其(qí)中红(hóng)色的部分表示温度较高(gāo)的区域，蓝色则(zé)表示相对(duì)较冷的区域，但实际上它们(men)之间的温差只有万分(fēn)之一。

科学家们通过(guò)对(duì)前景(jǐng)背景分离后的二值图像(xiàng)进行连通(tōng)域提取(qǔ)和(hé)标记(jì)之后发现(xiàn)，如果宇宙当中(zhōng)没有暗(àn)物质，图形看起来(lái)不(bù)应该是这样的，而(ér)随着(zhe)暗物质(zhì)的增加(jiā)，一些峰值(zhí)的幅度会减小，才变得看起(qǐ)来“和谐”。为了(le)匹配(pèi)宇宙微(wēi)波(bō)背景(jǐng)辐射的测(cè)量值，我们需(xū)要的暗物质(zhì)大约是普通物质的(de)5倍(bèi)。这个数字(zì)与(yǔ)解(jiě)释(shì)星系当(dāng)中恒星(xīng)运动所需要的暗物(wù)质比例(lì)是一(yī)致的。这就意(yì)味着。

用(yòng)了(le)一个简单的(de)理论框(kuāng)架，就很好地(dì)解释了很多不同的观测(cè)结果。而暗(àn)物(wù)质的本质(zhì)就是宇宙当中存(cún)在着某种类型(xíng)的粒子，它们不参与任何其他(tā)的电磁作用(yòng)，只通过引力来(lái)相互作用。所以如果能够找(zhǎo)到这种(zhǒng)粒(lì)子的(de)存在，就相当(dāng)于找到了暗物质存(cún)在(zài)的实际证据。这种粒子到底是什么？科学家们(men)已经提出(chū)了数十种的假(jiǎ)想目标，而要寻找这些不(bù)同的(de)目标粒子所(suǒ)需(xū)要的实(shí)验方(fāng)式也不相同。在过去(qù)的几十年(nián)当中，人类为了寻找(zhǎo)这些看不见、摸不(bù)到，几(jǐ)乎不会与常规物质相互作用的(de)“暗物质”，科学家们(men)已经进行了超过50次的(de)实(shí)验，却(què)没(méi)有任(rèn)何实质性(xìng)的(de)发现，除了一个(gè)地方，意大利(lì)的格兰萨索山，隶属于阿(ā)尔卑斯山(shān)脉(mài)。

在山下1400米处的地下矿井当中(zhōng)，藏着地球上最大的(de)地学实(shí)验室，这个实(shí)验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼高的探(tàn)测器，一直致力(lì)于寻找暗物质(zhì)粒子的周期(qī)性震荡。

自1997年以来(lái)，这(zhè)里(lǐ)的科学家声(shēng)称观(guān)测到(dào)了某种信号(hào)。经过了20多年的数据收集，人们发现了一个(gè)有趣的事情。探(tàn)测率会在每年(nián)的6月份达到峰值，然后在11月降到最(zuì)低，而且在20年(nián)当中每年都是一样(yàng)。一些(xiē)科(kē)学家(jiā)认(rèn)为(wèi)这可(kě)能是人类发现暗物质的(de)第一个直接(jiē)证据。

但是为什(shén)么暗物质会产生周期性的年(nián)度信号呢？刚(gāng)才(cái)我(wǒ)们讲了太(tài)阳(yáng)系正在以220公(gōng)里/秒的(de)速(sù)度围绕(rào)着银河系(xì)进行移动，那么如果暗物(wù)质存在宇宙当中，这意(yì)味着我们也在以这(zhè)样(yàng)的速度在(zài)穿越(yuè)着暗物质(zhì)流，这个过程(chéng)中会产生相(xiāng)应的振(zhèn)荡，同时地球又(yòu)以30公里(lǐ)/秒的速度围绕(rào)太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有半(bàn)年的时间，地(dì)球围绕太阳的(de)方向与太阳环绕银河系的方(fāng)向是一(yī)致的，而另外(wài)半(bàn)年则与之(zhī)相(xiāng)反。

而(ér)在(zài)6月(yuè)份的时候，地球与太阳的方(fāng)向正好达到完全一致(zhì)，这是(shì)理论上地球穿越(yuè)暗物质流最快的(de)时(shí)段(duàn)。而在11月(yuè)份，又恰好达到了最慢值。尽管(guǎn)在实际(jì)的情况(kuàng)中(zhōng)，太(tài)阳系(xì)相对银河系的平(píng)面呈现了(le)60度的倾斜，但是这并不影响(xiǎng)这个理论的有效性。

因修行靠个人的上一句是什么意思，修行靠个人下一句此(cǐ)科学家(jiā)认为这可以用来(lái)解释，研究人员们所观测(cè)到的(de)周期(qī)性信号(hào)。当然也可能(néng)有其(qí)他的(de)情况，造成这种年度周期信号的差异也(yě)可(kě)能是温度(dù)、湿(shī)度、土壤中的水(shuǐ)分、高山上的(de)积(jī)雪，甚(shèn)至(zhì)连意大利游客的数(shù)量也符合这个周期的(de)规(guī)律。

所以，科(kē)学家(jiā)们又在(zài)南半球(qiú)建立了一个几乎相同(tóng)的实验室，这里(lǐ)的季(jì)节(jié)与之前的实验室(shì)正好相反，而在(zài)这(zhè)里，地球穿过暗物质流的运(yùn)动(dòng)特征(zhēng)和(hé)第一个实验(yàn)室是一(yī)样的。

因此，如果在这(zhè)里(lǐ)可(kě)以得到(dào)相同的信(xìn)号(hào)，就可以(yǐ)成(chéng)为暗物质所存在(zài)的非常有力的(de)证据了。但是(shì)由于这个实验室刚刚建成不(bù)久，所以(yǐ)截至目前还无法提供(gōng)相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台(tái)新的望远镜，这台太(tài)空望远镜叫做“南(nán)希(xī)格雷斯罗曼”，它(tā)的主(zhǔ)镜(jìng)大小(xiǎo)跟哈(hā)勃(bó)望远镜相同，但它的(de)宽视场仪器(qì)提供(gōng)的视(shì)野是哈(hā)勃红(hóng)外仪器的100倍。南(nán)希格(gé)雷斯(sī)罗曼(màn)太空望远(yuǎn)镜其中一个关键的用途就是探索暗物质(zhì)背后的(de)奥(ào)秘，对于探(tàn)测的(de)结果，我们只能拭目(mù)以(yǐ)待了。费米实验室粒(lì)子天体物理中心(xīn)的科(kē)学(xué)家丹(dān)琥珀和贾森斯特芬研究发(fā)现，如果暗物(wù)质存在(zài)，它(tā)们极有可能拥有(yǒu)另一种(zhǒng)神秘(mì)的效应，这种暗物(wù)质(zhì)效应，会支持宇宙当中生命(mìng)的诞(dàn)生(shēng)，或者说是生命进化的一个(gè)重(zhòng)要因素。

如果这一(yī)理论得到进(jìn)一步的(de)证实，那么遍布宇宙当中的暗物质(zhì)会不会意味着人类并(bìng)不孤单呢？或许(xǔ)在(zài)宇(yǔ)宙当(dāng)中某个角落(luò)的(de)行(xíng)星上，暗物质正在通(tōng)过这样的(de)效(xiào)应创(chuàng)造生命。当然，这些推论的大前(qián)提是要(yào)先(xiān)找到暗物质存在的实际(jì)证据(jù)。那么小(xiǎo)伙(huǒ)伴们，你们觉得暗物(wù)质到底存不存在(zài)呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的(de)支持是我更新的动(dòng)力！

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