宇宙是“人为(wèi)制(zhì)造”的？为(wèi)何会存在科学无法解(jiě)释的“暗物(wù)质”？暗(àn)物质又究(jiū)竟是什么？人类(lèi)为了寻找暗物质存在的证据，科学家们在过去的几十(shí)年当中进行了超过50次的长(zhǎng)期实验，但是却没有(yǒu)发现任何的(de)有效证据。除了(le)一个地方，在1687年(nián)出(chū)版的自然哲(zhé)学数学(xué)原理一(yī)书中，埃(āi)萨克牛顿(dùn)发表了万有引力(lì)定律(lǜ)，它(tā)揭示了宇宙中天体运动的规律。往后的几(jǐ)百年来(lái)，当天(tiān)文学(xué)家们发现某些天体运行(xíng)轨道出现异常，不符(fú)合万(wàn)有(yǒu)引力定律的时候(hòu)，他(tā)们就会知道，周围一定有未知(zhī)的(de)天体(tǐ)通(tōng)过引力在摄动它的(de)轨道。比如(rú)在1846年(nián)，奥本勒维耶就通过天王星运(yùn)行(xíng)轨(guǐ)道的异(yì)常(cháng)，推算(suàn)并且发现了海王(wáng)星的存在。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发现(xiàn)都是应用万(wàn)有(yǒu)引(yǐn)力定律所取得重大天文成就的(de)例子。但是这些发现都是(shì)在恒星系统的(de)尺(chǐ)度(dù)当中，可当(dāng)我们(men)上(shàng)升到(dào)星系或(huò)者是星团的尺(chǐ)度，事情就(jiù)开(kāi)始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里茨兹威基正(zhèng)在研究和测量后(hòu)发星系团的(de)质量。这是一个由数千个星系所(suǒ)组成的巨(jù)大星系团(tuán)，这些星系被引力束缚在(zài)一起。测量星系(xì)团的质量一般会使(shǐ)用到两(liǎng)种方法，当(dāng)两种方法结果一致，就可(kě)以(yǐ)确定其质量的范(fàn)围。

第一种是获(huò)得(dé)其(qí)"光度学(xué)的质量"，需要的数据(jù)是测量各个星系的(de)光度。

第二种是(shì)动力学(xué)质量的(de)计算，是利用(yòng)光谱(pǔ)红移(yí)测量星系团(tuán)中的各(gè)个星系(xì)相对于星系团的运动(dòng)速度。当(dāng)测量结果(guǒ)出来(lái)之后(hòu)，兹威基彻底懵(měng)了，“动力学质量(liàng)”竟然是“光度学质(zhì)量”的(de)400倍。这(zhè)意(yì)味着，后发(fā)座星(xīng)系团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量并不以可见光的形式(shì)所存在，我们无法(fǎ)看到。最诡(guǐ)异(yì)的是，在测量速度的过(guò)程中，兹威基发现星系团(tuán)中很(hěn)多星系的速度(dù)比(bǐ)理论(lùn)上要快得多(duō)，按照(zhào)牛顿的运动学定(dìng)律，仅靠这些可见星(xīng)系的质量所(suǒ)产生(shēng)的(de)引力是(shì)无法将它们束缚(fù)在星系(xì)团内的，它们早就应(yīng)该(gāi)被抛出(chū)星系团之外了(le)，除非有(yǒu)一种神秘的力(lì)量在(zài)起作用，这种力量来源于(yú)某(mǒu)种隐(yǐn)形的(de)物质(zhì)。

据此(cǐ)，兹维基提出了(le)这(zhè)样部(bù)分不可见的暗质，它不发(fā)散光、吸光、反射(shè)光，但是(shì)它们却占据着宇宙中(zhōng)绝大(dà)部分的(de)质量。只(zhǐ)是当时的人们对这样的一种说法不屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗物质”这个词才再一次出现。天文学家维(wéi)拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在观(guān)测仙女座星(xīng)系中的恒星运动。理论上来说，距离中(zhōng)心(xīn)越远的恒(héng)星在其轨(guǐ)道上的(de)运行速度就会越慢。但是他们观测的(de)结果(guǒ)却让人感到不可(kě)思议。

随(suí)着与中心距离的增加，恒(héng)星的旋转速度几乎(hū)保持不变(biàn)。可是根据牛顿的万(wàn)有引力定律，在(zài)星系当中如果没有足够(gòu)大的质量来吸引它们，这(zhè)些(xiē)外围的(de)恒星早(zǎo)就被甩到(dào)宇宙(zhòu)当中了。基(jī)于这种现象，科学家们会使(shǐ)用一(yī)种相对标准的方法来(lái)解释暗物(wù)质的存在，这种(zhǒng)方法就是测量星系当中气体(tǐ)在X轴上(shàng)距(jù)离星系中心的距离(lí)，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋转速度。如(rú)果出现异常的结果，就认为是由暗物质的力量进入其中(zh周深是男的还是女的 周深是哪个公司的艺人ōng)。

于(yú)是(shì)科学家们通过射电望远镜测量了距离星系中心更远(yuǎn)距离的氢元素，发现它们的旋转速度并不符合(hé)牛(niú)顿的力学定(dìng)律。我们的太阳系也不例外，太阳系位(wèi)于银(yín)河(hé)系的(de)第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根据万有引力(lì)定律进(jìn)行计算，太阳系的运行速度应(yīng)该(gāi)是160千米/秒，但实(shí)际上，太阳系正在以220千(qiān)米/秒的速度围绕银河(hé)系旋转，这个实(shí)际速度远(yuǎn)远大于理论速度，那么产生以上这(zhè)种向心加速(sù)度的(de)原因很可能就是(shì)存在着一种我们看不到的物质，是这些暗物(wù)质的引力效应将星系聚(jù)集在了一(yī)起。

也是从这时开始(shǐ)，越(yuè)来越多的研究人员开始相信暗物质的(de)存在。科学家根据星(xīng)系外恒星轨道的速度，估算在星系当(dāng)中(zhōng)暗物质的质(zhì)量占(zhàn)整个星系质(zhì)量的85%。但是，暗(àn)物质并不是(shì)唯(wéi)一可以解释这个(gè)现象的原(yuán)因。在一项新的(de)研究(jiū)当中，科(kē)学家(jiā)们(men)发现，几乎没有引(yǐn)力效应的(de)遥远恒星之间，也会出现速度上(shàng)的微小(xiǎo)差异。另外，天文学家还(hái)发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大(dà)约2.5亿(yì)光(guāng)年，大小(xiǎo)和银(yín)河系(xì)不(bù)多，但是星系当中存在的恒(héng)星数量却只(zhǐ)有银(yín)河系的(de)千分之一。

所以在(zài)理(lǐ)论上，该(gāi)星(xīng)系必须(xū)存(cún)在暗物质，否则就会(huì)分崩(bēng)离析。但是科学家们使用最(zuì)先(xiān)进的望远镜对(duì)其进行了40个(gè)小时的详细测量之(zhī)后，发现星系中的恒(héng)星运动是可以用(yòng)正常的物质和力学定律来解释的(de)。那么又有人提(tí)出，也许该星(xīng)系的暗物(wù)质(zhì)，已经(jīng)被(bèi)附(fù)近的另(lìng)一(yī)个大(dà)星系剥离了。奇怪的是，它(tā)的附近没有(yǒu)任何星(xīng)系(xì)存在(zài)。造成这些现象的除了暗物质的假(jiǎ)说(shuō)之(zhī)外，另一(yī)种可能就是(shì)人(rén)类对引力的理解还不够全面，引周深是男的还是女的 周深是哪个公司的艺人力(lì)很可(kě)能在不同尺度空间(jiān)中的工作方(fāng)式是不同的，这意(yì)味着在(zài)行星系尺度中的天体会沿着它们的轨道，按照我们所理解的方(fāng)式运动。但(dàn)是上升到星系和星团的尺(chǐ)度，引力之间的相互作用则(zé)是不(bù)同的方式。对于(yú)在星(xīng)系团(tuán)之间的相互作用，科学家还(hái)引入(rù)了外部场效(xiào)应的概念，指的是(shì)在数百万光年的规(guī)模上，巨大的质(zhì)量之间会产生对彼(bǐ)此特殊的效(xiào)果，这个理论(lùn)叫(jiào)做(zuò)MOND蒙(méng)德理论。如果(guǒ)MOND蒙德(dé)理论成(chéng)立，这意味着我们(men)需要(yào)对现在的物理定律(lǜ)进行修正，这些发现也让很多人认为暗物质假说理(lǐ)论就此(cǐ)终结(jié)。但是在宇宙当中(zhōng)还有(yǒu)关于暗(àn)物质存(cún)在的其他的理论证(zhèng)据(jù)，这些(xiē)理论证据是(shì)蒙德理论(lùn)所(suǒ)没法解释的“引力透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年的子弹星系团，由两个(gè)碰撞的星系团所组成，类似这样的星团，它们(men)大部分(fēn)的普通质量都在星系的气体当中。当星团(tuán)以1000万公里/小(xiǎo)时(shí)发(fā)生(shēng)碰撞的(de)时候，星际气体的(de)相互作用(yòng)就(jiù)会导致温度(dù)的急(jí)剧升高，速度大幅降(jiàng)低。所以在理(lǐ)论上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团大部分的质量将(jiāng)位于所有这些气(qì)体所在(zài)的中间(jiān)区域。那(nà)么我(wǒ)们通过什么(me)来(lái)验证它的(de)质量区域到(dào)底(dǐ)是(shì)不是集(jí)中在中间呢？前(qián周深是男的还是女的 周深是哪个公司的艺人)不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望(wàng)远镜传回(huí)了宇(yǔ)宙当中第一(yī)张全彩的高清照(zhào)片(piàn)，在照片中我(wǒ)们(men)可以明显(xiǎn)地看到很(hěn)多(duō)星系(xì)似乎(hū)被拉伸产生了巨大(dà)的形变(biàn)。其实这些星系本(běn)身并不是真的被扭曲了，也(yě)不是韦伯望远镜(jìng)出了什么问(wèn)题，而是这样极遥远的天体和我们地球上的观测者之间。被(bèi)一(yī)个质量超级巨大的天体遮(zhē)挡，这个超大质量(liàng)的东西的(de)引力，会使身后更遥远星系的光都发生(shēng)了扭(niǔ)曲。这(zhè)个现象就是引力透(tòu)镜效应。这个(gè)巨大的天体可能(néng)是超(chāo)大质(zhì)量的黑洞或者(zhě)是暗(àn)物质(zhì)。

所以当(dāng)人们(men)对子弹星系团观测的时候，发(fā)现它的大质量区域并(bìng)不是(shì)在(zài)中(zhōng)间，而是(shì)在(zài)两侧。所(suǒ)以最好的(de)解释方法就是当星(xīng)团发生全部的(de)碰(pèng)撞时，可被观测到的质量气体(tǐ)被卡在了中间，暗物质(zhì)则直接通过(guò)了这个区域，并在两边(biān)形成了引力透镜。对子弹(dàn)星系团的引力透镜研究也被认为是暗物质存(cún)在的迄(qì)今为止最好的理论证据。

除此(cǐ)之外，还有来自(zì)宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸(zhà)开始，38万年之后(hòu)，可见光(guāng)终(zhōng)于可(kě)以畅通无阻(zǔ)地穿越在(zài)宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这(zhè)些光在宇宙空间背(bèi)景上留(liú)下了各(gè)相同性的(de)微波辐(fú)射。其中(zhōng)红色的部分表示(shì)温度较高的(de)区域，蓝色则表示相(xiāng)对较冷的区域(yù)，但实际上它们之间的温差只(zhǐ)有万分之一。

科学家们(men)通过(guò)对前(qián)景背景分离后(hòu)的二值图(tú)像进行连通域提取和(hé)标记之后(hòu)发现，如果宇宙(zhòu)当中没有暗物质，图(tú)形看起来不应(yīng)该是这(zhè)样的，而(ér)随着暗(àn)物质的增(zēng)加，一些(xiē)峰值的幅(fú)度(dù)会减小，才变(biàn)得(dé)看起来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微波背景辐射的测量值，我们需要的暗物质大约(yuē)是(shì)普通物质的5倍。这个数字(zì)与解释星系当中恒星运动所需要的暗物质比例是一致的(de)。这就(jiù)意味(wèi)着。

用了(le)一个简单的理论(lùn)框架，就(jiù)很好地解释(shì)了(le)很(hěn)多不同(tóng)的(de)观测结果(guǒ)。而暗物质的(de)本质就是(shì)宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)存在着某种(zhǒng)类型的粒(lì)子(zi)，它(tā)们不参与任何(hé)其他(tā)的(de)电磁作用，只通过(guò)引力来相互作用。所以如果能够找到这种粒子的(de)存在，就(jiù)相当于找(zhǎo)到了(le)暗物质存在(zài)的实际证据。这种(zhǒng)粒子到底是(shì)什么？科学家们已(yǐ)经提出了数十种的假想目标，而要寻找这些(xiē)不同(tóng)的目(mù)标粒子所(suǒ)需要的实验方式也不相同。在过(guò)去(qù)的几十(shí)年当中，人类为(wèi)了寻找这些看不见、摸不到，几乎(hū)不会与常规物质相互(hù)作用的“暗物(wù)质(zhì)”，科学家们已经进(jìn)行了(le)超(chāo)过50次的实(shí)验(yàn)，却没(méi)有任何实质性(xìng)的(de)发现，除了一(yī)个地方，意大利(lì)的格兰(lán)萨(sà)索(suǒ)山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在(zài)山下1400米处的(de)地下矿井当中，藏着地球上最大的(de)地学实验室，这(zhè)个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的(de)探测器(qì)，一直致力于(yú)寻找暗物(wù)质粒子的(de)周期性震荡。

自1997年以来，这(zhè)里的科学家声(shēng)称观(guān)测到了某(mǒu)种信号。经过了20多年的数据收集，人们发现了一个有趣的(de)事(shì)情。探测率会在每年的6月份达到(dào)峰值，然(rán)后在11月降(jiàng)到(dào)最低，而且在20年当中每年都是一(yī)样。一些科学家(jiā)认为这可能是(shì)人类发现暗物质的第(dì)一个直接证(zhèng)据。

但是(shì)为什么暗物(wù)质会(huì)产生周(zhōu)期(qī)性的(de)年度信号呢？刚才我们讲了太阳(yáng)系正在以220公里(lǐ)/秒的速度围绕着银河系进行移动(dòng)，那么如(rú)果暗(àn)物质存在宇宙当(dāng)中，这(zhè)意味(wèi)着我们(men)也在以这样的速度在(zài)穿越着暗物(wù)质流，这个过程中会产生相应的(de)振荡，同时地球(qiú)又以30公里/秒(miǎo)的(de)速度围(wéi)绕太阳进(jìn)行(xíng)旋转(zhuǎn)。所以有半年的(de)时间，地(dì)球(qiú)围绕太阳的(de)方(fāng)向(xiàng)与太阳环绕银河系的方向(xiàng)是(shì)一(yī)致(zhì)的(de)，而另外(wài)半(bàn)年(nián)则(zé)与之相反。

而在6月份的时(shí)候，地球与(yǔ)太阳的方向正好达到完全(quán)一致，这是理论上地球穿越暗(àn)物质(zhì)流最快的时段。而在11月(yuè)份(fèn)，又(yòu)恰(qià)好达到了最慢(màn)值。尽管在(zài)实(shí)际的情况中，太阳系相(xiāng)对银河系(xì)的平面呈现了(le)60度的倾斜，但是这并不影响这个理论的有效性(xìng)。

因(yīn)此科(kē)学家(jiā)认为这可以用来解释，研(yán)究(jiū)人员们所(suǒ)观(guān)测(cè)到的周期性信号。当然也可能(néng)有其他的情况，造成这种年度(dù)周期信号的(de)差异也可(kě)能是温度、湿度、土(tǔ)壤(rǎng)中的水分、高山上的积雪(xuě)，甚至连意大利游客(kè)的数量也(yě)符(fú)合这个周期的(de)规律。

所以，科学家们(men)又在南半球建立了一(yī)个(gè)几(jǐ)乎相同的实(shí)验室(shì)，这里(lǐ)的季节与之前的(de)实验室正好相反，而在这(zhè)里，地球穿过暗物质流的(de)运动特征和第一个实验室是(shì)一样(yàng)的。

因此，如果在这里可以得到相同的信号，就(jiù)可以成为暗物质所存在的非常有力的证据了。但是由于这个实验(yàn)室刚刚建成不久，所以截至目前(qián)还无法提供(gōng)相(xiāng)应(yīng)的数(shù)据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的(de)望远镜，这台太空望远镜叫(jiào)做“南(nán)希(xī)格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃(bó)望远(yuǎn)镜相同，但它(tā)的宽(kuān)视场仪器提供的视野是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中(zhōng)一个关键的用途就是探索暗物质(zhì)背后(hòu)的奥秘，对于(yú)探测(cè)的结果，我们只(zhǐ)能拭目(mù)以待了。费米实验室粒子天体(tǐ)物理中心的科学家丹琥珀(pò)和(hé)贾(jiǎ)森斯特芬研究发(fā)现，如果(guǒ)暗物质存在，它们极有(yǒu)可能(néng)拥有另一种神秘的效应，这(zhè)种暗物质(zhì)效应(yīng)，会(huì)支持(chí)宇宙当中生命的诞(dàn)生，或(huò)者说是生命进化(huà)的一个重要因素。

如果这一理论得到进一步的证实，那么遍布宇宙当(dāng)中(zhōng)的暗(àn)物质(zhì)会不会意味(wèi)着人类并(bìng)不孤单呢？或许在宇宙(zhòu)当中某(mǒu)个角落的(de)行星上(shàng)，暗物质正(zhèng)在通过这(zhè)样的效应(yīng)创造生命(mìng)。当(dāng)然，这些(xiē)推论的大前提是要先找到暗物(wù)质存(cún)在的(de)实际证据。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉得(dé)暗物质(zhì)到底(dǐ)存不存在呢？喜(xǐ)欢(huān)请点赞(zàn)，你的支(zhī)持是(shì)我更新的动力！

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