宇宙是“人为制(zhì)造”的？为(wèi)何会存在科学无(wú)法解释的“暗物质”？暗物(wù)质(zhì)又究竟是(shì)什么？人类为了寻找(zhǎo)暗(àn)物(wù)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(cì)的(de)长期(qī)实验(yàn)，但是却没(méi)有发现任何的有效证据。除了一个地方，在1687年出版的自然哲学数学(xué)原(yuán)理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了(le)万有引力定律，它揭示了(le)宇宙中天体运(yùn)动的规律。往后的几百年来，当天文学家们发现某些天体(tǐ)运行轨道出(chū)现异常(cháng)，不符合万有(yǒu)引力(lì)定律的时候，他们就会知道(dào)，周围一定(dìng)有未知的(de)天(tiān)体通过引力在(zài)摄动它的(de)轨道。比如(rú)在1846年(nián)，奥本勒维耶就通过天王星运行轨道(dào)的异常，推算并且发(fā)现了海王星的存在。另外，哈雷(léi)彗(huì)星、冥(míng)王星的发现都是应用万有引力定律所取(qǔ)得重大天文成就的例子。但是这些发现都是在(zài)恒星系统的(de)尺度当中，可(kě)当我们上升到星(xīng)系或者是(shì)星团的(de)尺(chǐ)度，事情就(jiù)开始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞(ruì)士的物(wù)理学家(jiā)弗(fú)里茨兹威基正在研究和测量(liàng)后发星系团的质量。这是(shì)一个(gè)由数(shù)千个星系所组成的(de)巨大星(xīng)系团(tuán)，这些星系(xì)被引力(lì)束(shù)缚在一起。测量星(xīng)系(xì)团的质量一般(bān)会使(shǐ)用到两种方(fāng)法(fǎ)，当(dāng)两种方(fāng)法结(jié)果一(yī)致(zhì)，就可以确定其质量的(de)范围(wéi)。

第一种是(shì)获得其(qí)"光(guāng)度学的质量(liàng)"，需要的数(shù)据是测量各个星系的光度。

第二(èr)种是动力(lì)学质量的(de)计算，是利用光谱红移测量星系团(tuán)中的各个星系相(xiāng)对于星系团的运动速(sù)度。当测量结果出来(lái)之(zhī)后，兹威基彻(chè)底懵了，“动力学质(zhì)量”竟然(rán)是“光(guāng)度学质量”的(de)400倍(bèi)。这意味着，后发座星系团(tuán)有99%的质量(liàng)消失(shī)了，或者说(shuō)这99%的(de)质量并不以可(kě)见光(guāng)的形(xíng)式所存在，我们无法看到。最诡(guǐ)异的是，在(zài)测量速(sù)度(dù)的过(guò)程中(zhōng)，兹威基发现(xiàn)星系团中很多星系的速度比(bǐ)理论上要快得多(duō)，按照(zhào)牛顿的运动学定律，仅靠这些可(kě)见星(xīng)系的(de)质量所产生的引力是无法将它(tā)们(men)束缚(fù)在(zài)星系团内的，它们早就应该(gāi)被抛出星系团之外了，除非有一(yī)种神(shén)秘的(de)力量在起作用，这种(zhǒng)力量来源于某(mǒu)种隐形的(de)物质。

据此，兹维基(jī)提出(chū)了这样部分不可(kě)见(jiàn)的暗质，它不发(fā)散光、吸光、反射光，但是它们却(què)占据着(zhe)宇宙中绝大部分的质量。只是当时的人们(men)对这样的(de)一(yī)种说法不屑一(yī)顾(gù)。

直到40年之(zhī)后，“暗物质”这个(gè)词才再(zài)一次出现(xiàn)。天文学家维拉鲁宾和(hé)肯特福特在观测(cè)仙女座(zuò)星系中的(de)恒星运动。理论上来说，距(jù)离(lí)中(zhōng)心越远(yuǎn)的(de)恒星在(zài)其(qí)轨道上(shàng)的运行(xíng)速(sù)度就会越慢。但是他们(men)观测的结(jié)果却让人感到不(bù)可思(sī)议。

随着与中(zhōng)心距离的增加(jiā)，恒(héng)星的旋转速度几乎保持(chí)不(bù)变(biàn)。可是根(gēn)据牛顿的(de)万有引力定(dìng)律，在星系当(dāng)中(zhōng)如果没有足够(gòu)大的质(zhì)量来吸引它(tā)们，这些外围的(de)恒星(xīng)早就(jiù)被甩(shuǎi)到宇(yǔ)宙当中了。基于这种现象，科学家们会使用一种(zhǒng)相对标准的方(fāng)法来解释(shì)暗物质的存在，这种方(fāng)法就(jiù)是测量星系(xì)当中(zhōng)气(qì)体在X轴上距离(lí)星系中(zhōng)心(xīn)的距离，以及在(zài)Y轴上气体的旋(xuán)转速(sù)度。如果出现异常的结果，就(jiù)认为是由暗(àn)物质的力量进入其中。

于是科(kē)学家们通过(guò)射电望远镜测(cè)量了距离星系中心更远距离(lí)的氢元素，发现(xiàn)它们(men)的(de)旋转速度并不符合牛顿的力学定律。我们(men)的太阳(yáng)系(xì)也(yě)不(bù)例外，太阳系位(wèi)于银河系(xì)的(de)第三悬臂之上，距离银河系(xì)中(zhōng)心2.6万光年，根据万有引力定律(lǜ)进行(xíng)计算(suàn)，太阳系的运行速度应(yīng)该是160千米/秒，但实际上，太(tài)阳系正在以(yǐ)220千米/秒(miǎo)的(de)速(sù)度(dù)围绕银河(hé)系旋转，这个实际(jì)速度远远(yuǎn)大(dà)于理论速度，那(nà)么(me)产生以上这种向(xiàng)心加速度的原因很可能(néng)就是存在着一种(zhǒng)我们(men)看不到的(de)物质，是这些暗物(wù)质的引力效应将星系(xì)聚集在了(le)一起。

也是从这(zhè)时开始，越来越(yuè)多的研究人员开始相信暗物质的存在。科(kē)学家根据星系外(wài)恒星(xīng)轨道(dào)的速度，估算在星(xīng)系当中暗物质的质量占整个星(xīng)系质量的85%。但是，暗物(wù)质(zhì)并不是唯一可以(yǐ)解释这个现象(xiàng)的(de)原因。在一(yī)项(xiàng)新(xīn)的(de)研(yán)究当中，科学家们发现，几乎没有(yǒu)引力效应的遥远恒星之(zhī)间，也会出现速度上的微(wēi)小差异。另外，天文学(xué)家还发(fā)现了(le)一(yī)个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离地(dì)球大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和(hé)银河系不多，但(dàn)是星(xīng)系当中存在的恒(héng)星数量却只有银河系的千分之一。

所以(yǐ)在(zài)理论上(shàng)，该星(xīng)系必须存在暗物(wù)质，否则就会分(fēn)崩离析。但是科学家(jiā)们(men)使用(yòng)最先(xiān)进的望远镜对其(qí)进行了40个(gè)小时的(de)详细测量之后，发现星系中的恒(héng)星运动是可以用正常(cháng)的物质和力学(xué)定律来解释的。那么(me)又有人提(tí)出，也许该星系(xì)的暗物质，已(yǐ)经被附近的另一(yī)个大(dà)星(xīng)系剥离了。奇怪的(de)是，它的附近没有(yǒu)任何星系存(cún)在。造成(chéng)这(zhè)些现(xiàn)象的除(chú)了暗(àn)物质(zhì)的假(jiǎ)说之外，另(lìng)一(yī)种可(kě)能(néng)就(jiù)是人类对引(yǐn)力的理解还不够(gòu)全面，引力很可能在不同尺(chǐ)度空间中的工作方式是不同的，这意味着在(zài)行(xíng)星系尺度中的天体(tǐ)会沿着它们的轨道(dào)，按照(zhào)我们所理解(jiě)的方式运动。但是上升到星(xīng)系(xì)和星团的尺(chǐ)度(dù)，引力(lì)之(zhī)间的相互作用则是不同的方式。对于在星系团之间的相互作用，科(kē)学家还引(yǐn)入了外部场效应的概念，指的是在(zài)数(shù)百万光(guāng)年(nián)的规模上，巨大(dà)的质(zhì)量(liàng)之间会产生对彼此特(tè)殊的效(xiào)果，这(zhè)个(gè)理(lǐ)论(lùn)叫做MOND蒙(méng)德(dé)理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需(xū)要对(duì)现在的物理定律进行修正(zhèng)，这(zhè)些(xiē)发现也让很多人(rén)认为暗物质(zhì)假说理论(lùn)就此终结。但是(shì)在宇宙当中还有关于暗物质(zhì)存在的其(qí)他(tā)的理论证据(jù)，这些理论证据(jù)是蒙德(dé)理论(lùn)所(suǒ)没法(fǎ)解释的“引力透镜”。

径向距(jù)离(lí)为37亿(yì)光年的子弹星系团，由(yóu)两个碰撞的星系团(tuán)所(suǒ)组成，类似这(zhè)样的(de)星团，它(tā)们大部分的普通质量都在星系的气体当(dāng)中。当星团以1000万公里/小时发生(shēng)碰撞的时候，星际气体(tǐ)的相互作用就会(huì)导致温(wēn)度的(de)急剧升高，速(sù)度大幅降低。所(suǒ)以在理论(lùn)上(shàng)，在(zài)碰(pèng)撞之后，子弹星系团大部分的质量(liàng)将位(wèi)于所有这些气体所在的中间区域。那么我们通过什么来(lái)验(yàn)证(zhèng)它的质量区域到底是(shì)不是集(jí)中在中(zhōng)间呢(ne)？前不久，詹(zhān)姆(mǔ)斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传回(huí)了宇宙当(dāng)中第一张全彩的高清(qīng)照片(piàn)，在照片中(zhōng)我们可以明显地看到很多星(xīng)系似乎(hū)被(bèi)拉伸产(chǎn)生了巨(jù)大的形(xíng)变。其实这些星系本身并不是真(zhēn)的被扭曲了，也不是韦伯(bó)望远镜出(chū)了(le)什么问题，而是(shì)这样极(jí)遥远的天(tiān)体和我们地球上的观测者之间。被(bèi)一个质量超级巨大的天体遮挡，这(zhè)个超大质量(liàng)的东西的引力，会(huì)使身后更遥(yáo)远星系的(de)光都发(fā)生了扭曲(qū)。这个现(xiàn)象(xiàng)就是引力透镜效应(yīng)。这个巨大(dà)的天体可能是超大质(zhì)量的黑洞或者是暗物(wù)质。

所以当(dāng)人们对(duì)子(zi)弹(dàn)星(xīng)系团观测的时候，发现它(tā)的(de)大质(zhì)量区域并不是在(zài)中间，而(ér)是在两侧。所以最好的解(jiě)释方法就是当星团发生全(quán)部的(de)碰(pèng)撞时，可被(bèi)观(guān)测到的质量(liàng)气体被卡在了中间(jiān)，暗物质则直接通过(guò)了这个区域，并在(zài)两边形成了引(yǐn)力(lì)透镜。对(duì)子(zi)弹星(xīng)系(xì)团的引力透镜研(yán)究(jiū)也被认(rèn)为是(shì)暗物质(zhì)存在的迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还有来(lái)自宇宙当(dāng)中最(zuì)古老的(de)光。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之后(hòu)，可见光终于可以(yǐ)畅通无阻地穿越(yuè)在(zài)宇宙当中了。经过(guò)了130多亿年之后，这(zhè)些光在宇宙空间(jiān)背景上(shàng)留(liú)下了(le)各相(xiāng)同(tóng)性的微波辐(fú)射。其中红色(sè)的部分表示温度较(jiào)高(gāo)的区(qū)域，蓝色则表示相对(duì)较(jiào)冷(lěng)的区(qū)域，但实际上它们之间(jiān)的温差只(zhǐ)有万分之一。

科学(xué)家(jiā)们通过对前景背景分离后(hòu)的二值(zhí)图像(xiàng)进(jìn)行(xíng)连通域(yù)提(tí)取(qǔ)和标记之后(hòu)发(fā)现，如(rú)果宇宙当(dāng)中没有暗(àn)物质，图形看起(qǐ)来不应该(gāi)是这样的(de)，而随着暗(àn)物质的(de)增加，一些峰(fēng)值的(de)幅度会(huì)减小，才变得(dé)看起来(lái)“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波背景辐射的测量值(zhí)，我们需(xū)要(yào)的暗(àn)物质大约是普(pǔ)通物质的5倍(bèi)。这个(gè)数(shù)字与解释星系当中恒星运动所需要的暗(àn)物(wù)质(zhì)比(bǐ)例是一致的。这就意味着。

用了一个简单(dān)的理论框架，就很好地解释了很多不同的观测结(jié)果。而暗物质的本质就是宇(yǔ)宙当中存在着某(mǒu)种类型的粒子，它们不(bù)参(cān)与任何其他的(de)电磁作用，只通过引(yǐn)力(lì)来相互作(zuò)用。所以如果能够找到(dào)这种粒子的存在(zài)，就相(xiāng)当(dāng)于(yú)找到了暗物(wù)质存在的实际证据(jù)。这种粒(lì)子到底是什么？科学家们(men)已(yǐ)经提出了数(shù)十(shí)种(zhǒng)的假想目标，而要寻找这(zhè)些不同的目(mù)标(biāo)粒子所需要的实验方(fāng)式也(yě)不相同。在过去的(de)几(jǐ)十年当中，人类为(wèi)了寻找这些(xiē)看不(bù)见、摸不到，几乎不会(huì)与常规(guī)物质相互作用的“暗物质”，科学家们已(yǐ)经进行(xíng)了超过50次的实验，却(què)没有任何实质性的发现，除了一(yī)个地方，意大利的格兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的(de)地下(xià)矿井当(dāng)中，藏着地球上(shàng)最(zuì)大的地(dì)学实验(yàn)室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高(gāo)的探(tàn)测器(qì)，一直致力(lì)于(yú)寻(xún)找暗物质粒(lì香港区号是多少)子的周期(qī)性震荡。

自1997年以(yǐ)来(lái)，这里的科学家声称观(guān)测到了某种信号。经过了(le)20多年的(de)数据收集，人们发现了一个有(yǒu)趣的事(shì)情(qíng)。探测率(lǜ)会在(zài)每年的6月份达到(dào)峰值，然(rán)后在11月降到最低，而(ér)且(qiě)在(zài)20年当(dāng)中每年都是一(yī)样。一些科学家(jiā)认为(wèi)这可能是人(rén)类发现(xiàn)暗物(wù)质的第一个直(zhí)接(jiē)证据。

但是为(wèi)什么暗(àn)物质会产生周期(qī)性的年度信号呢？刚(gāng)才我们讲了太(tài)阳系正(zhèng)在(zài)以220公里/秒的速度(dù)围绕(rào)着银(yín)河系(xì)进行移动，那么(me)如果暗物质(zhì)存在宇宙(zhòu)当中，这意(yì)味着我们也在以这(zhè)样的(de)速(sù)度在穿(chuān)越着暗(àn)物质流(liú)，这个过程(chéng)中会产生相应的振荡，同时地(dì)球又以(yǐ)30公(gōng)里/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕太(tài)阳进行(xíng)旋转。所以有半年的(de)时间，地球围(wéi)绕太阳(yáng)的方向与太(tài)阳环绕银河系的(de)方向是(shì)一(yī)致的，而另外(wài)半年(nián)则(zé)与(yǔ)之相(xiāng)反。

而在6月份的时候(hòu)，地球与(yǔ)太阳的方(fāng)向正好达到(dào)完(wán)全一(yī)致，这是理论(lùn)上地(dì)球(qiú)穿(chuān)越暗物质流最快的(de)时段。而(ér)在11月(yuè)份，又恰好达到了最慢值(zhí)。尽管在(zài)实际的情况(kuàng)中，太阳系相对银(yín)河系的(de)平面呈(chéng)现了60度(dù)的倾(qīng)斜(xié)，但是这并不影响这个理论的有效性。

因此科(kē)学家认为这可以用来解(jiě)释(shì)，研(yán)究(jiū)人员们所观测到的周期性信号(hào)。当然也可能有其他的(de)情况，造成这种年度周期信号(hào)的差异(yì)也(yě)可能是温(wēn)度、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高山(shān)上的积雪，甚(shèn)至(zhì)连(lián)意大(dà)利游客(kè)的(de)数量也(yě)符(fú)合这个(gè)周期的规(guī)律(lǜ)。

所以(yǐ)，科学家们又在南半球建(jiàn)立(lì)了一(yī)个几乎相同的实验室，这里的(de)季节与之(zhī)前的实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗物(wù)质流的运动特征和第(dì)一个实验(yàn)室是(shì)一样(yàng)的。

因此，如果在这里可以(yǐ)得(dé)到相同的信号，就可以成为暗(àn)物质所(suǒ)存(cún)在的非常有力(lì)的(de)证据(jù)了。但是由于这个实验室刚刚建(jiàn)成不久，所(suǒ)以截至目(mù)前还无法提供相应的数据(jù)支持。另外(wài)，在2025年，NASA将(jiāng)会(huì)发(fā)射一台(tái)新的望远镜，这台太空望(wàng)远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但(dàn)它的(de)宽视(shì)场仪器提供的视野是(shì)哈(hā)勃红(hóng)外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其(qí)中一个关键的用途就是(shì)探索暗(àn)物(wù)质背后的奥秘，对于探测的结果(guǒ)，我们只能拭目以(yǐ)待了。费米实验室粒子(zi)天(tiān)体物(wù)理(lǐ)中心的科学家丹(dān)琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗物(wù)质存在，它(tā)们极有可(kě)能拥有另一(yī)种(zhǒng)神秘的效应(yīng)，这种暗物香港区号是多少质效应，会(huì)支持宇宙当中生命的诞生，或者(zhě)说(shuō)是(shì)生(shēng)命进(jìn)化的一个重(zhòng)要因素(sù)。

如(rú)果这一(yī)理论得(dé)到(dào)进一步(bù)的证(zhèng)实，那么遍布(bù)宇宙当中的暗物(wù)质会不(bù)会意(yì)味着(zhe)人类并不孤单(dān)呢？或许在宇(yǔ)宙当中(zhōng)某个角落的行(xíng)星上，暗(àn)物质正在通过这样的(de)效应(yīng)创造生命。当然，这些推(tuī)论的大前提是要先找到暗(àn)物质存在的实际(jì)证据。那么(me)小伙伴们，你们觉(jué)得暗物质(zhì)到底存不存(cún)在呢(ne)？喜欢(huān)请点赞，你的(de)支(zhī)持是我更新的动(dòng)力！

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