宇宙是“人为制造”的？为何会存(cún)在科学无法解(jiě)释的“暗物质”？暗(àn)物质(zhì)又究(jiū)竟是什么？人类为了寻找暗物质存在的(de)证据，科学家们在(zài)过去的几十年当中进行了超过50次(cì)的长期实验，但是却(què)没有发现任何的有效证据。除(chú)了一个(gè)地方(fāng)，在1687年出版的(de)自(zì)然(rán)哲学数学原理(lǐ)一(yī)书(shū)中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭(jiē)示了宇宙中天体运动的规律。往后(hòu)的(de)几百年来，当(dāng)天文学家们(men)发现某些天体运行轨(guǐ)道出现(xiàn)异常，不符合万有引力定律的(de)时候，他们就(jiù)会知(zhī)道，周围一定(dìng)有未知的天体通过引力在摄动它(tā)的轨道。比如在1846年，奥本勒(lēi)维耶就通过天王星运行轨道的异常，推(tuī)算并且发现了海(hǎi)王星的(de)存在。另外，哈(hā)雷(léi)彗星(xīng)、冥王星的发现都(dōu)是应用万有引力定(dìng)律所(suǒ)取(qǔ)得重大天文(wén)成就的例(lì)子。但是这些发现(xiàn)都(dōu)是(shì)在恒(héng)星系统(tǒng)的尺(chǐ)度当中，可当我们上升到星系或者是(shì)星团的尺度，事情就开始(shǐ)变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗(fú)里(lǐ)茨兹威(wēi)基正在研(yán)究和测量后(hòu)发星系团的质量。这是一个由数(shù)千个星系所(suǒ)组成的(de)巨大星系团(tuán)，这些星系被引力束缚在一起。测量星系团的质量一(yī)般会使用(yòng)到两种方法，当两种(zhǒng)方法结果一致，就可以确定(dìng)其质量的范围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需(xū)要的(de)数据是测量(liàng)各个星系的光度。

第二种是(shì)动力(lì)学质量的计算，是利用光谱红(hóng)移测量星系团中(zhōng)的各(gè)个星系相对于星系团(tuán)的运动速度(dù)。当测量(liàng)结果(guǒ)出(chū)来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光(guāng)度学质量”的400倍(bèi)。这意味着(zhe)，后发座星系团有(yǒu)99%的(de)质量消(xiāo)失(shī)了(le)，或者说这99%的质量并不以可见光的(de)形式所存在，我们无法看到。最诡宁波慈溪的邮编是多少异的是，在测量速度的过程中，兹威基发现星系团中很多星系的速(sù)度比理论上要(yào)快得多，按照牛(niú)顿的运动学定律，仅靠这(zhè)些可见星系的质(zhì)量所产生的(de)引力(lì)是无法将它们束(shù)缚在星系团内(nèi)的，它们早(zǎo)就应该被(bèi)抛出(chū)星系团之外了，除非有一(yī)种神秘的力量在起作用，这种力量来源于(yú)某种隐形的物(wù)质。

据此(cǐ)，兹维基提(tí)出了这样部分不(bù)可见(jiàn)的暗质(zhì)，它不(bù)发散光、吸光、反射光，但是它们却(què)占据着宇宙中绝大部分(fēn)的质量。只是当(dāng)时的人们对这样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物质”这个词才再一次出现。天文学家维(wéi)拉鲁宾(bīn)和肯(kěn)特福特在观(guān)测仙女座星系中的(de)恒星(xīng)运动。理(lǐ)论(lùn)上(shàng)来说，距离中心(xīn)越远的恒(héng)星在其(qí)轨(guǐ)道(dào)上的运行速度就会越慢。但是他们观测的结(jié)果却让人感到不可思议(yì)。

随(suí)着与中心距离的增加，恒星的旋转(zhuǎn)速度几乎保持不变。可是(shì)根据(jù)牛顿的万有(yǒu)引力定律(lǜ)，在星系当中如果没有足够大的质量来吸引它(tā)们，这些外围的恒星早(zǎo)就被(bèi)甩到(dào)宇宙当中了。基于这种现(xiàn)象，科学家(jiā)们会使(shǐ)用一种相对标准的方(fāng)法来(lái)解释(shì)暗物质的(de)存在，这种方法就是测量(liàng)星系当中(zhōng)气体(tǐ)在X轴(zhóu)上距离星系中心的距离，以(yǐ)及(jí)在Y轴上(shàng)气体的(de)旋(xuán)转速(sù)度(dù)。如果出现异常的结果，就认为是由暗物质(zhì)的(de)力量(liàng)进(jìn)入其中。

于是科学家们通(tōng)过射电望远(yuǎn)镜测量(liàng)了距(jù)离星(xīng)系中心更远距(jù)离(lí)的氢元(yuán)素，发(fā)现(xiàn)它们(men)的(de)旋转速(sù)度并不符(fú)合牛顿(dùn)的力学定律。我(wǒ)们的太阳(yáng)系也不例外，太阳系位(wèi)于银河(hé)系的第三悬臂之(zhī)上(shàng)，距离(lí)银(yín)河系中(zhōng)心2.6万光(guāng)年，根据万有引(yǐn)力定律(lǜ)进(jìn)行计(jì)算，太阳系(xì)的运(yùn)行速度应该是160千米(mǐ)/秒(miǎo)，但(dàn)实(shí)际上，太阳系正在以220千米/秒(miǎo)的速(sù)度围(wéi)绕银河系旋转，这个实际速度(dù)远远大(dà)于(yú)理论速度，那(nà)么(me)产生以上(shàng)这种向心加速度的原因很可能就是存在着一种我们(men)看(kàn)不到的物质(zhì)，是这些暗物(wù)质的引(yǐn)力效应将星系聚集在(zài)了(le)一起(qǐ)。

也是从这时开始，越(yuè)来越多的研究人员(yuán)开始相信暗物质(zhì)的存在(zài)。科(kē)学家根据星系外(wài)恒星轨(guǐ)道的速度，估算在星(xīng)系(xì)当中暗物质的质量占整个星系质量的85%。但是(shì)，暗物质并不是(shì)唯(wéi)一(yī)可(kě)以解释这个现象的原因。在一项新的(de)研究当中，科学家们发现，几(jǐ)乎没有引力效应的遥远恒星之间，也会(huì)出现(xiàn)速度上的微(wēi)小差异。另外，天文学家还(hái)发现了一个反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系(xì)距离地(dì)球大约(yuē)2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河系不多，但是星系当(dāng)中存在的(de)恒星数(shù)量却只有银河系的千分之一。

所以在理论上，该星(xīng)系必须存在暗(àn)物质，否则就会分崩离析。但是科学家们使用最先进的望远(yuǎn)镜对(duì)其进行(xíng)了40个小时的详细测量(liàng)之后，发现(xiàn)星(xīng)系中的恒星(xīng)运动是可以(yǐ宁波慈溪的邮编是多少)用正常的物质和(hé)力学定(dìng)律(lǜ)来(lái)解释的(de)。那(nà)么又(yòu)有人提出，也许该星系的暗物质，已(yǐ)经被附(fù)近的另一个(gè)大星系剥(bō)离了(le)。奇怪的是(shì)，它的附(fù)近没有(yǒu)任何星系存在(zài)。造成这些现(xiàn)象的除了暗(àn)物质(zhì)的假说之外(wài)，另一种(zhǒng)可(kě)能就(jiù)是人(rén)类对(duì)引力的理解还不够全面，引力很可(kě)能在不同尺(chǐ)度空间中的工作方式是不同(tóng)的，这意味着在行星系尺度中的天体会(huì)沿着它(tā)们的轨道，按(àn)照我们所理解的方式运动。但是上升到星系和星团的尺(chǐ)度，引(yǐn)力之间的相(xiāng)互作用则(zé)是(shì)不(bù)同(tóng)的方(fāng)式。对于在星(xīng)系团之(zhī)间的相互作用，科(kē)学(xué)家(jiā)还引入了外部场效应(yīng)的概念，指的是在数百(bǎi)万光年的规模上，巨大(dà)的质量之间(jiān)会(huì)产生对彼此特殊的效(xiào)果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙(méng)德(dé)理论(lùn)。如果MOND蒙(méng)德(dé)理(lǐ)论成(chéng)立，这意(yì)味着(zhe)我们需(xū)要对现在(zài)的物理(lǐ)定(dìng)律进行修正，这些发现也让很(hěn)多人认为(wèi)暗物质假说理论就此(cǐ)终(zhōng)结。但是(shì)在宇宙当中还有关于暗物质存在的其他的(de)理论证(zhèng)据，这些理论证(zhèng)据是(shì)蒙(méng)德理论(lùn)所没法解释的(de)“引力透镜”。

径(jìng)向距(jù)离为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的星系(xì)团所组成(chéng)，类似(shì)这样的星团，它(tā)们大部分的普通质(zhì)量(liàng)都在星系(xì)的气体当中。当星团(tuán)以1000万(wàn)公里/小时发生碰撞的时候，星(xīng)际气体的(de)相互作用(yòng)就会(huì)导致温度的急剧(jù)升高(gāo)，速度大幅降低。所以在理(lǐ)论上(shàng)，在碰撞(zhuàng)之后(hòu)，子(zi)弹星系团大部分的质量将(jiāng)位于所有(yǒu)这些气(qì)体所在的中间区域。那么我们通过什么(me)来验证(zhèng)它的质(zhì)量(liàng)区域到底是(shì)不是集(jí)中在中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空(kōng)望远镜传回(huí)了(le)宇宙当中第一张(zhāng)全彩的高清照片，在(zài)照片中(zhōng)我们(men)可(kě)以明(míng)显地看到很多星系似乎被(bèi)拉伸产生了(le)巨大(dà)的(de)形变。其实这些星系本(běn)身并不(bù)是真的被扭曲了，也(yě)不(bù)是(shì)韦伯望远(yuǎn)镜出(chū)了(le)什么问题，而是这样(yàng)极(jí)遥远的天体(tǐ)和我们(men)地(dì)球上的观测(cè)者之间(jiān)。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这个超大质量(liàng)的东(dōng)西的引力，会使身后更遥远星系(xì)的(de)光都发生了扭(niǔ)曲。这个现象(xiàng)就是引力透镜效(xiào)应。这(zhè)个巨大的天体可能是超(chāo)大质量的黑洞(dòng)或(huò)者是暗(àn)物质。

所以当人(rén)们对子弹(dàn)星系团观测的(de)时候，发现它的大质(zhì)量区(qū)域并不(bù)是(shì)在中间，而是(shì)在两(liǎng)侧。所以最(zuì)好的解释方法就是当星团发生全部的碰撞时，可(kě)被(bèi)观测到(dào)的质(zhì)量气体被卡在了中间，暗物质则直接通过了这个区域(yù)，并在两边(biān)形(xíng)成了引(yǐn)力透镜。对子弹星系团的引(yǐn)力透镜研究也被(bèi)认为是(shì)暗物质(zhì)存(cún)在的迄今为止最好的理论证据。

除(chú)此之外，还有(yǒu)来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之(zhī)后，可见光终于可以畅通无阻地穿越(yuè)在宇(yǔ)宙当中了(le)。经过了130多亿年之后，这些光在(zài)宇宙空(kōng)间背景上留下了各相同性的微波辐射。其中红色的部分表(biǎo)示温度(dù)较高的区域，蓝色(sè)则表示相对较(jiào)冷的区域，但实(shí)际上它们之间(jiān)的温差(chà)只(zhǐ)有(yǒu)万分之(zhī)一。

科学家们通过对前景背景(jǐng)分离(lí)后的二(èr)值图像进(jìn)行连通(tōng)域(yù)提取和标(biāo)记之后发现，如(rú)果宇(yǔ)宙(zhòu)当中没有暗物质(zhì)，图形看起来不应该是这样的，而随(suí)着暗(àn)物质的增加，一些峰值的幅(fú)度会减小，才(cái)变得(dé)看(kàn)起来“和谐”。为宁波慈溪的邮编是多少了匹配宇(yǔ)宙微(wēi)波背景辐(fú)射的(de)测量值，我(wǒ)们需(xū)要(yào)的暗物(wù)质大约是普(pǔ)通物质的5倍。这个数字(zì)与解释星系当中(zhōng)恒(héng)星运动所需要的(de)暗物质(zhì)比例是(shì)一致的。这就意味着。

用了(le)一(yī)个简单(dān)的理(lǐ)论框(kuāng)架，就很(hěn)好地解释了很多(duō)不同的(de)观测结果。而暗(àn)物质(zhì)的本质就(jiù)是宇宙当中(zhōng)存在着(zhe)某种类型的粒(lì)子，它们不参与任何其他(tā)的电磁作用，只(zhǐ)通(tōng)过(guò)引力来相互作(zuò)用。所以如果(guǒ)能够找到这种粒子的存(cún)在，就相(xiāng)当于找到了暗物质存在的实(shí)际证(zhèng)据。这种粒子到底是什么？科(kē)学家们已经(jīng)提出了数十种(zhǒng)的假想目标，而要(yào)寻找这些不(bù)同的目标(biāo)粒(lì)子所需要的实验方式(shì)也不相同(tóng)。在过去的几十年当中，人(rén)类为了(le)寻找(zhǎo)这些看不见、摸不到，几(jǐ)乎不会与(yǔ)常规物(wù)质相互作用的“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次的(de)实验，却没有任何实质(zhì)性的(de)发(fā)现，除了一个地方，意大利的(de)格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米(mǐ)处的地下(xià)矿井当中，藏着地球上最大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层(céng)楼高的(de)探测器(qì)，一直致力于寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的科学家声称观测到(dào)了某种(zhǒng)信号。经过了20多年的数(shù)据收集，人们发现(xiàn)了一(yī)个(gè)有趣的事(shì)情。探测率会在每年的6月份达到峰(fēng)值，然后在11月(yuè)降到最低，而且(qiě)在20年当(dāng)中每年都(dōu)是一(yī)样。一些科学(xué)家(jiā)认为这可能是人(rén)类发现暗物质的(de)第一个直接证据。

但是为什(shén)么(me)暗(àn)物质(zhì)会产(chǎn)生(shēng)周期性的年(nián)度(dù)信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太(tài)阳系正在以(yǐ)220公里/秒的速度围绕着银河系进行移动，那么如果(guǒ)暗(àn)物质存在宇宙当中，这意(yì)味着我们(men)也在以这样的速度在穿(chuān)越着暗物质流，这个过程中会产生相应的振荡，同(tóng)时地球又以30公(gōng)里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以(yǐ)有半年的时(shí)间，地球围绕太(tài)阳的方向与太阳环绕银河系的方向是一(yī)致的，而(ér)另外(wài)半年则与之相(xiāng)反。

而(ér)在(zài)6月份的时候(hòu)，地球与太阳的(de)方(fāng)向正好达到完(wán)全一致，这是理论上(shàng)地球穿越暗物质流(liú)最(zuì)快(kuài)的时段(duàn)。而在11月份，又恰好达到(dào)了最慢值。尽(jǐn)管在实际(jì)的情况中(zhōng)，太阳(yáng)系相对银河系(xì)的平面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是这并不影(yǐng)响这(zhè)个理论(lùn)的有效性。

因此科学家(jiā)认为这可以用来解释，研究人(rén)员们(men)所观测到(dào)的周期性信号。当然也可能有其他的情(qíng)况，造成这(zhè)种年(nián)度(dù)周期信号的差异也(yě)可能是温度、湿(shī)度、土壤中的(de)水分、高山上的(de)积雪，甚(shèn)至连意大利游客的数(shù)量也符合这个(gè)周(zhōu)期的规律。

所以，科学家们又在南半球建立了一个(gè)几乎(hū)相同的实验室，这里的季节与之(zhī)前的实验室正好相反，而(ér)在(zài)这(zhè)里(lǐ)，地(dì)球穿过(guò)暗物质流的运动特征和第一个实验(yàn)室是一(yī)样的。

因此，如果(guǒ)在这里可以得(dé)到相同的信号，就可以成为暗物质所存(cún)在的(de)非常有力的证据(jù)了(le)。但是由于这个实验室刚刚建成(chéng)不久，所以(yǐ)截至目前(qián)还(hái)无法(fǎ)提供相应(yīng)的(de)数(shù)据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一(yī)台新的望远镜，这台太空望远镜叫(jiào)做“南希(xī)格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器(qì)提供(gōng)的(de)视(shì)野是哈勃(bó)红外仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗(luó)曼太空望远镜其中一个关键的用途就(jiù)是探索暗物质背后的奥秘，对(duì)于探(tàn)测的结果，我们只能拭目以(yǐ)待了。费米实验室粒(lì)子(zi)天体物理中心的科学家丹琥(hǔ)珀和贾森(sēn)斯特芬研究发现，如果暗(àn)物(wù)质存(cún)在，它(tā)们(men)极有可能(néng)拥(yōng)有另(lìng)一种神秘的效应，这种暗物质(zhì)效应，会支持宇宙(zhòu)当(dāng)中生命的诞生，或者说是(shì)生(shēng)命进化的一个重要因素。

如果这一理论得到进一步的证(zhèng)实，那么遍(biàn)布宇宙(zhòu)当中(zhōng)的暗物质会(huì)不会(huì)意味着人类并不孤单呢？或许在宇(yǔ)宙当中某个角落的行(xíng)星上，暗物(wù)质正在通(tōng)过这样的效应创造生命。当然，这些推论的大(dà)前提是要先找到暗物质存在的实(shí)际(jì)证据。那(nà)么小伙伴们，你们觉得(dé)暗物质(zhì)到底(dǐ)存不存在呢？喜(xǐ)欢请(qǐng)点赞(zàn)，你(nǐ)的(de)支持(chí)是(shì)我更新的动(dòng)力！

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