宇宙是“人(rén)为(wèi)制造”的(de)？为(wèi)何会存在科学无法解(jiě)释的“暗(àn)物质”？暗物质又究竟是什么？人类为(wèi)了寻找暗物质存(cún)在的证据，科学(xué)家们(men)在过去的(de)几十年当中进行了超(chāo)过50次的长(zhǎng)期(qī)实验，但(dàn)是却没有发现任(rèn)何(hé)的有效证据(jù)。除了一(yī)个地方，在1687年出(chū)版的自(zì)然(rán)哲学数学原理一(yī)书中，埃萨克(kè)牛顿(dùn)发表了(le)万(wàn)有引力定律，它揭(jiē)示了(le)宇宙(zhòu)中天(tiān)体运(yùn)动的(de)规律。往后的(de)几百(bǎi)年来，当天文学(xué)家(jiā)们发现某些天体运行轨道出现异(yì)常，不(bù)符(fú)合万有(yǒu)引力(lì)定(dìng)律的时候，他(tā)们就会知道，周围一定有未知的天体通过引(yǐn)力在摄动它(tā)的轨道。比(bǐ)如(rú)在1846年，奥本勒维耶就通过天(tiān)王星运行轨道的(de)异常，推算并且发现(xiàn)了(le)海王星的存在(zài)。另外(wài)，哈(hā)雷(léi)彗星、冥王星的发(fā)现都是应用(yòng)万(wàn)有(yǒu)引力定(dìng)律所取得重大天文成(chéng)就的(de)例子(zi)。但是这些发现都是在恒星(xīng)系统的尺度当中(zhōng)，可当我们上升到星系或者是星团的尺度，事情就(jiù)开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家(jiā)弗(fú)里(lǐ)茨兹威(wēi)基正在研究(jiū)和测量(liàng)后发星系团(tuán)的质量。这是一个由数千个星(xīng)系所(suǒ)组成的巨大星系团，这些星系被引力(lì)束缚(fù)在一起(qǐ)。测量星系团的(de)质量一般(bān)会使用到两种方法，当两(liǎng)种(zhǒng)方法结(jié)果(guǒ)一(yī)致，就可(kě)以(yǐ)确定其质量的范围。

第一(yī)种是(shì)获(huò)得其(qí)"光度学的质量"，需要的数据是测量各(gè)个(gè)星系的光度。

第(dì)二种是动力(lì)学(xué)质(zhì)量的计算，是(shì)利用(yòng)光(guāng)谱红移(yí)测量星系(xì)团中(zhōng)的各个星系(xì)相(xiāng)对(duì)于星系团的运动速度(dù)。当(dāng)测量结果出来之后(hòu)，兹(zī)威基(jī)彻底懵了，“动力(lì)学质量”竟然是(shì)“光度学质量”的400倍。这意(yì)味(wèi)着(zhe)，后发座星系(xì)团有99%的质(zhì)量消失了，或者(zhě)说这99%的(de)质量并不以可见光的(de)形式所存在，我(wǒ)们无(wú)法看(kàn)到。最诡(guǐ)异的(de)是，在(zài)测量速(sù)度的(de)过程中，兹威基(jī)发现星系(xì)团中很多星(xīng)系的速度(dù)比理论上要快得(dé)多(duō)，按照牛顿的运动(dòng)学定律(lǜ)，仅靠这些可见星系的质(zhì)量所产生的引力是(shì)无法将(jiāng)它们束缚在星系团内的，它(tā)们(men)早就应该被(bèi)抛出星系团(tuán)之外了，除非(fēi)有一种神秘的力量在起作用，这(zhè)种力量来源于(yú)某种隐(yǐn)形的物质。

据此，兹维基提出(chū)了这样部分(fēn)不可见的暗质(zhì)，它不(bù)发散光、吸光、反射光，但(dàn)是(shì)它(tā)们却(què)占据(jù)着宇(yǔ)宙中绝大部(bù)分的(de)质量。只是当时的人们对这样(yàng)的一种说(shuō)法不屑一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物质”这个词才再一次出现。天文学家维(wéi)拉鲁宾(bīn)和肯特(tè)福特在观测仙女座星系中的恒星(xīng)运动。理(lǐ)论上(shàng)来说，距离中心越远的(de)恒星在其轨道上的运(yùn)行速度就会越慢。但是他们观测的结(jié)果却让人感(gǎn)到不可思议。

随着(zhe)与中心距(jù)离的增(zēng)加(jiā)，恒星的旋(xuán)转速度几乎保持(chí)不变。可是(shì)根据牛顿的万有(yǒu)引力定律，在星系(xì)当中如果没有足够(gòu)大的质量来吸引它(tā)们，这(zhè)些外(wài)围(wéi)的恒星早就被甩到宇(yǔ)宙(zhòu)当中了。基于(yú)这种现象(xiàng)，科(kē)学(xué)家们会使用一种(zhǒng)相对标(biāo)准(zhǔn)的(de)方法来解释暗物质的存在，这种方法就是(shì)测量星系当中气体在X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴(zhóu)上气体(tǐ)的旋转速度(dù)。如果出现异常的结果，就认为是由暗物质(zhì)的力量进入其中。

于是(shì)科(kē)学家(jiā)们通(tōng)过(guò)射电望远镜测量了距离星系(xì)中(zhōng)心更远距(jù)离的氢元素，发现它们(men)的旋转(zhuǎn)速度(dù)并不符合(hé)牛顿的力学定律。我们(men)的太阳系也(yě)不例外，太阳系位于(yú)银河系(xì)的第三悬臂(bì)之(zhī)上，距离银(yín)河系中(zhōng)心2.6万光年，根据万有引力(lì)定律进行计算，太(tài)阳系的运(yùn)行速(sù)度应该(gāi)是160千(qiān)米/秒(miǎo)，但实际上(shàng)，太阳系正在以220千(qiān)米/秒的(de)速度围绕(rào)银河系旋转，这个实际速(sù)度(dù)远远大(dà)于理论速度(dù)，那么产生以(yǐ)上这种向心加速(sù)度的原(yuán)因很可能(néng)就是存(cún)在着一种我(wǒ)们(men)看不(bù)到的物质，是这些暗物质的引力效(xiào)应将星系聚(jù)集在(zài)了(le)一起。

也是从(cóng)这(zhè)时(shí)开始，越来越多的研究(jiū)人员开(kāi)始相(xiāng)信暗物质(zhì)的存(cún)在。科学家根据星(xīng)系(xì)外恒星轨道(dào)的(de)速度，估(gū)算在(zài)星(xīng)系(xì)当中暗物质的(de)质(zhì)量占整个星系质量的(de)85%。但是，暗物质并不是唯(wéi)一可以(yǐ)解释这个现象(xiàng)的原因。在(zài)一项新(xīn)的(de)研究当中，科(kē)学家(jiā)们发现，几乎没有(yǒu)引力效应(yīng)的遥远(yuǎn)恒星(xīng)之(zhī)间，也(yě)会出现(xiàn)速(sù)度上的(de)微小差(chà)异。另外(wài)，天文学家(jiā)还发现了(le)一个反常的(de)星系(xì)，叫做(zuò)Agc114905。这(zhè)个星系距离(lí)地球(qiú)大约2.5亿光年，大小和(hé)银河系不多，但(dàn)是星(xīng)系当(dāng)中存(cún)在(zài)的(de)恒星(xīng)数(shù)量却只有银河系(xì)的(de)千分之一。

所以在理(lǐ)论上，该星系必须存在暗物(wù)质，否(fǒu)则就(jiù)会分崩离析。但是科学家们(men)使用(yòng)最先进(jìn)的望远镜对其进行了(le)40个小时的(de)详细测量之(zhī)后(hòu)，发现星系中的恒星运(yùn)动是可以用(yòng)正常的(de)物质(zhì)和力学(xué)定律来解(jiě)释的。那么又有人提(tí)出，也许该星系的暗物(wù)质，已经被附近(jìn)的另(lìng)一个大(dà)星系(xì)剥离了(le)。奇怪(guài)的是，它的附近没(méi)有任何星系存在。造成这些现象的除了(le)暗(àn)物质的假(jiǎ)说之外，另一种可(kě)能就(jiù)是人类对引力的理解还不够(gòu)全(quán)面(miàn)，引力很可能在不同(tóng)尺度(dù)空间中的(de)工作(zuò)方(fāng)式(shì)是(shì)不同的，这意味着在行(xíng)星(xīng)系尺(chǐ)度中的天(tiān)体会沿(yán)着它们(men)的轨道(dào)，按照我(wǒ)们(men)所(suǒ)理解的方式运动。但是上升到星系(xì)和(hé)星团(tuán)的(de)尺度，引力之间的相互(hù)作用则(zé)是不同的方式。对(duì)于在(zài)星系(xì)团(tuán)之间的相互(hù)作用，科学家还引入了外部场效(xiào)应的(de)概念，指的(de)是在数百(bǎi)万(wàn)光年的规模上，巨大的质量之间(jiān)会产生(shēng)对彼(bǐ)此特殊(shū)的效果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果(guǒ)MOND蒙德理论成立(lì)，这意味着我们需要对现在的物(wù)理定律进行(xíng)修正，这(zhè)些发现也(yě)让很多人(rén)认为暗(àn)物(wù)质假说(shuō)理论就此(cǐ)终结。但是在宇宙当中还(hái)有关于暗物质(zhì)存在的其他(tā)的理论证据，这些理论证据是蒙德理论所没法(fǎ)解释的“引力(lì)透镜”。

径向距离为37亿(yì)光(guāng)年的子弹星系团，由两个碰撞的(de)星系(xì)团所组成，类似这样的星团，它们大部分的普通质量(liàng)都在星(xīng)系的气体(tǐ)当中。当星(xīng)团以1000万公里/小时发生碰撞(zhuàng)的时候(hòu)，星际气体的相互作(zuò)用就(jiù)会导致温度的急剧升高，速度大(dà)幅降低。所(suǒ)以(yǐ)在理论(lùn)上，在碰撞(zhuàng)之(zhī)后，子弹星系团(tuán)大部分的质量将位于所(suǒ)有这些气体所在的中间(jiān)区域。那么我(wǒ)们(men)通过什(shén)么(me)来验证(zhèng)它的质量(liàng)区域到底是不是集中在中间(jiān)呢？前(qián)不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远(yuǎn)镜传回了宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中第一张全彩的高(gāo)清照片(piàn)，在照片(piàn)中我(wǒ)们可以明显地看到很多星系(xì)似乎被拉伸产(chǎn)生(shēng)了巨大的形变。其实这些星系本身并不是真的被扭曲了(le)，也不是韦伯望远镜出(chū)了(le)什(shén)么问题，而(ér)是这样极(jí)遥远的天体和我(wǒ)们地球上(shàng)的(de)观测者之间。被一个(gè)质量超级巨大的(de)天体(tǐ)遮挡，这(zhè)个(gè)超(chāo)大(dà)质(zhì)量的东西的引力，会(huì)使身后更遥(yáo)远星系的光都发(fā)生了扭曲。这(zhè)个现象就是引力透镜效应。这个巨(jù)大的(de)天体可能是超(chāo)大质量的黑洞(dòng)或者(zhě)是暗物质。

所以当人们(men)对子弹(dàn)星系团观测的时候，发现(xiàn)它的大质量区域并不是在中间，而是在两侧(cè)。所(suǒ)以最好(hǎo)的解释方法就(jiù)是(shì)当(dāng)星团发生全(quán)部的碰撞时，可被观(guān)测到的(de)质量(liàng)气体被(bèi)卡在了(le)中(zhōng)间(jiān)，暗物质(zhì)则直接通(tōng)过(guò)了这个(gè)区(qū)域(yù)，并在两边形成(chéng)了引力透镜。对子弹星系团的(de)引力(lì)透镜研究(jiū)也被认为是暗物质(zhì)存在(zài)的迄(qì)今(jīn)为止(zhǐ)最好的理论证据(jù)。

除此之(zhī)外，还有(yǒu)来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸(zhà)开(kāi)始，38万年之后，可见光终于可以畅(chàng)通(tōng)无阻地穿越(yuè)在宇(yǔ)宙当中了。经过(guò)了(le)130多亿年之后(hòu)，这些光在宇宙空间背(bèi)景上留下了各(gè)相同性的微波辐射。其中(zhōng)红色(sè)的部(bù)分表示温(wēn)度较高的区(qū)域，蓝色则表示相对(duì)较冷的区域(yù)，但实际(jì)上(shàng)它们之间的温差(chà)只有万分之一。

科学家们(men)通过对前景背(bèi)景分离后的(de)二值图像进行连(lián)通域提(tí)取和(hé)标(biāo)记之后发现，如果(guǒ)宇宙当中没(méi)有暗物质，图形看起来不(bù)应该是(shì)这样的，而随(suí)着(zhe)暗物质的增加，一些峰值的幅度会减小，才变得看起来“和(hé)谐”。为了匹配宇(yǔ)宙(zhòu)微波(bō)背景辐射的测量值(zhí)，我们(men)需(xū)要的暗(àn)物质大约(yuē)是普通物质(zhì)的5倍。这个数字与解释(shì)星系当中恒星(xīng)运动所需要的暗物质比例是一致的。这就意味着。

用(yòng)了一个简(jiǎn)单的理论(lùn)框架，就很好地解释了很多(duō)不同的观测(cè)结(jié)果。而暗物(wù)质的本质就(jiù)是宇宙当中存在(zài)着某(mǒu)种类(lèi)型(xíng)的粒子开平二手车市场在哪里，开平哪里有二手车市场(zi)，它们(men)不参与任何其他的电磁作用，只通过引力(lì)来相互作用。所以如果能(néng)够找到(dào)这(zhè)种粒子的存在，就(jiù)相当(dāng)于找到了暗物质存(cún)在的实际证据。这(zhè)种(zhǒng)粒子到底(dǐ)是什么？科学家们已经提出了数十种(zhǒng)的假想目标，而要寻找这些不同的目标粒子所需(xū)要的(de)实(shí)验方式也不相(xiāng)同。在过去的(de)几十年当(dāng)中，人类为了(le)寻找这些看不(bù)见、摸不到，几乎不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科(kē)学家们已经进行了超(chāo)过50次的实验，却(què)没有(yǒu)任何实质性的发现，除(chú)了一个(gè)地方，意大(dà)利的格兰(lán)萨索山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处的地下(xià)矿井当中(zhōng)，藏(cáng)着地(dì)球上最大的地学实验室，这个(gè)实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三(sān)层楼高的(de)探测(cè)器，一直致力于寻找暗(àn)物质粒子的周期性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的科(kē)学(xué)家声称观测到了某种信号。经(jīng)过(guò)了20多年的数据收集，人们发现了一个有趣的事情。探测率(lǜ)会在每年的6月份达(dá)到(dào)峰值，然后在11月降到最(zuì)低，而(ér)且在开平二手车市场在哪里，开平哪里有二手车市场20年当中(zhōng)每年都是一样。一些科学家认为这(zhè)可能是(shì)人类发现暗物质的第一个直接证据(jù)。

但是为什么(me)暗物质会(huì)产生(shēng)周期性的(de)年度信号呢？刚(gāng)才我们(men)讲了太阳系正(zhèng)在(zài)以220公里/秒的(de)速(sù)度(dù)围绕(rào)着(zhe)银河(hé)系进行移动，那么(me)如果暗物质(zhì)存(cún)在宇(yǔ)宙当中，这意味着我们也(yě)在以(yǐ)这样的速度在穿越着(zhe)暗物(wù)质流，这个过程(chéng)中会产生相应的振荡(dàng)，同时(shí)地球又以30公(gōng)里/秒的速度围绕太(tài)阳进行(xíng)旋转。所以有半年的(de)时间(jiān)，地球围绕太(tài)阳的方(fāng)向与太阳环绕银(yín)河(hé)系的方向是一致的(de)，而另外(wài)半年则与之(zhī)相(xiāng)反。

而在6月份(fèn)的时候，地球与太阳的方向正好达到完(wán)全一致(zhì)，这(zhè)是理论上地球(qiú)穿(chuān)越暗物质流最(zuì)快的时段。而在11月份(fèn)，又(yòu)恰好达到了最慢值。尽管在(zài)实际的情况(kuàng)中(zhōng)，太阳系相对银河系的(de)平面呈现了60度的倾斜(xié)，但是这(zhè)并不影响这个理论的有效性。

因此科学(xué)家认为这(zhè)可以用来(lái)解释(shì)，研究人员们所观测到的周期性(xìng)信号(hào)。当然也可能有其他的情况，造成这种(zhǒng)年度(dù)周(zhōu)期信号的(de)差异也可能是温度、湿度(dù)、土壤中的水(shuǐ)分(fēn)、高山上的积雪，甚至连意大利游客的(de)数量也符(fú)合这(zhè)个(gè)周期的规律。

所以，科学家(jiā)们又在南(nán)半球建立了一个几乎相同的实验室，这里的(de)季节与(yǔ)之前的实验室正好(hǎo)相反，而在(zài)这里，地球穿过(guò)暗(àn)物(wù)质流的运动特征和(hé)第一个实验室是一样的。

因此(cǐ)，如果在这里可以得到相同的信号(hào)，就可以成为暗(àn)物(wù)质所存在的非常有(yǒu)力的证据了(le)。但是由于这个实(shí)验室刚(gāng)刚建(jiàn)成不久(jiǔ)，所(suǒ)以截至目(mù)前还无法提供(gōng)相应(yīng)的数据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射一台新的(de)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(dà)小跟哈勃望远镜相同，但它的(de)宽(kuān)视场仪(yí)器提供(gōng)的视野是哈勃(bó)红外仪器的100倍。南(nán)希格雷斯(sī)罗曼太空望远(yuǎn)镜(jìng)其(qí)中(zhōng)一个关键(jiàn)的用途就是(shì)探索暗物(wù)质背(bèi)后的奥秘，对于探测(cè)的(de)结果，我们只能(néng)拭(shì)目以待(dài)了。费(fèi)米实验室粒子天体物(wù)理中心的科学(xué)家丹(dān)琥珀和贾森斯特(tè)芬研究发现，如果(guǒ)暗物质存在，它(tā)们(men)极有(yǒu)可(kě)能拥有(yǒu)另一种神秘(mì)的(de)效应，这种(zhǒng)暗物质效(xiào)应(yīng)，会支持(chí)宇宙当中生(shēng)命的诞生，或(huò)者(zhě)说(shuō)是生命(mìng)进化的一个重要因素。

如(rú)果这一(yī)理论(lùn)得到进一(yī)步的证实，那么遍(biàn)布宇宙当中的暗(àn)物质会(huì)不(bù)会意味着人类并不孤单呢？或许在(zài)宇宙当中(zhōng)某个角落的行(xíng)星上，暗物质正在(zài)通过这样(yàng)的效应创造生命(mìng)。当然，这些(xiē)推论(lùn)的大前提(tí)是(shì)要先找到暗物质存在的(de)实际证据。那么小伙伴们(men)，你们觉得暗物质到底(dǐ)存不(bù)存在呢？喜(xǐ)欢(huān)请点赞，你的(de)支持是我更新(xīn)的动力！

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