宇(yǔ)宙(zhòu)是“人为(wèi)制造”的(de)？为(wèi)何会存在(zài)科学无法解(jiě)释的“暗物质(zhì)”？暗物(wù)质又究(jiū)竟是什么？人(rén)类为了(le)寻找暗物质存在(zài)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(yàn)，但是却没有发现任(rèn)何的有效(xiào)证据。除了一个地方，在1687年出版的自然哲学数学原理一书中，埃萨克牛(niú)顿发(fā)表了万有引力定律，它(tā)揭(jiē)示了宇宙(zhòu)中天体运动的规(guī)律。往后的几百年(nián)来，当天(tiān)文学家们(men)发现某些天体运行轨道(dào)出现异(yì)常，不符(fú)合万(wàn)有引力定律的时(shí)候，他们就(jiù)会知道，周围(wéi)一定有未知的天(tiān)体通过引力(lì)在摄动它的(de)轨道。比如(rú)在1846年，奥本(běn)勒维耶就通过(guò)天王星运行轨(guǐ)道的异常，推(tuī)算并且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥(míng)王(wáng)星的发(fā)现都是应用万有(yǒu)引(yǐn)力定律(lǜ)所(suǒ)取得重大天文成就的例子。但(dàn)是这些(xiē)发现都是(shì)在恒星(xīng)系统的尺度当中(zhōng)，可当我(wǒ)们(men)上升到(dào)星(xīng)系或(huò)者是星团(tuán)的(de)尺度，事情(qíng)就开始变得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物(wù)理学家弗里茨(cí)兹威基正在研究和测(cè)量(liàng)后(hòu)发星系团的(de)质量。这是一个由数千个星(xīng)系所组(zǔ)成的(de)巨大星系(xì)团，这些(xiē)星系被(bèi)引力束缚在一起。测量星系团的(de)质量一(yī)般会使(shǐ)用到两种方法，当两种方法结果(guǒ)一致(zhì)，就可以(yǐ)确定其质量的(de)范围。

第一(yī)种是获得其(qí)"光(guāng)度(dù)学(xué)的质量"，需要(yào)的数(shù)据是测量各个星系的光度。

第二种是动力学(xué)质量的计算(suàn)，是(shì)利(lì)用光谱红移测(cè)量星系团中(zhōng)的各(gè)个星系相对于星(xīng)系团的运动速度。当测(cè)量结果(g56是什么意思 56是什么尺码uǒ)出来之后，兹威(wēi)基彻底懵了，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度学质量(liàng)”的400倍(bèi)。这意(yì)味着，后发(fā)座星(xīng)系团有99%的(de)质量消失了，或(huò)者说这99%的质量并(bìng)不以可见光的形式所存在，我们无法看到。最诡异的(de)是，在测量速度的(de)过程中，兹(zī)威基发现星(xīng)系团中很(hěn)多星系的速度(dù)比理论上要快得多，按(àn)照(zhào)牛顿的(de)运动学定律，仅(jǐn)靠这些可见星系的(de)质量所产生的引力是无(wú)法将它们束缚在(zài)星系团(tuán)内(nèi)的，它们早(zǎo)就应该被抛出星系团之(zhī)外了，除非有一种神(shén)秘的力量在起作(zuò)用，这种力量来源于(yú)某种隐形的物质(zhì)。

据此，兹维基(jī)提出了这样部(bù)分(fēn)不可见(jiàn)的暗质，它(tā)不(bù)发散光、吸光、反射(shè)光，但是(shì)它们却占(zhàn)据着宇宙中绝大部分的质量。只是当时的人们对这样的一种说(shuō)法不屑一顾。

直到40年(nián)之后(hòu)，“暗(àn)物质”这个词才再56是什么意思 56是什么尺码(zài)一次出现。天文学家维(wéi)拉鲁宾(bīn)和(hé)肯特福特在观测(cè)仙(xiān)女(nǚ)座星系中的恒星运(yùn)动(dòng)。理论上来(lái)说(shuō)，距离中(zhōng)心(xīn)越(yuè)远(yuǎn)的恒星在(zài)其轨道(dào)上的运行速度(dù)就会越(yuè)慢(màn)。但(dàn)是他(tā)们观测的结(jié)果(guǒ)却让人(rén)感到不可思议。

随(suí)着与(yǔ)中心距离(lí)的增(zēng)加，恒(héng)星的旋转速度(dù)几乎保(bǎo)持不变。可是根据(jù)牛顿(dùn)的万有引力定律，在星系当中(zhōng)如果没(méi)有足(zú)够大的(de)质量来吸引(yǐn)它们，这(zhè)些(xiē)外围(wéi)的恒星早就被(bèi)甩到宇宙(zhòu)当中了(le)。基于这(zhè)种(zhǒng)现象，科学(xué)家们会(huì)使(shǐ)用一种相(xiāng)对标准的方法来解释暗物(wù)质的存在，这(zhè)种方法就(jiù)是测量星系当(dāng)中气体在X轴上(shàng)距离星(xīng)系中心的距离，以及在Y轴上气体的旋转速(sù)度。如果出现(xiàn)异常(cháng)的(de)结果，就(jiù)认为是(shì)由暗物质的力量进入其中。

于是科(kē)学家们通(tōng)过射电望远镜(jìng)测量了距离星系中心(xīn)更(gèng)远距离的(de)氢(qīng)元素，发现(xiàn)它们的旋(xuán)转(zhuǎn)速(sù)度并不符合(hé)牛顿的力学定律。我们(men)的太阳系也不(bù)例外，太阳系位于银河(hé)系(xì)的第(dì)三悬(xuán)臂之上，距离银河(hé)系中心2.6万光(guāng)年，根据(jù)万有引力定律进行计算，太阳系的运(yùn)行速(sù)度应(yīng)该是(shì)160千米/秒，但实(shí)际上(shàng)，太阳系正(zhèng)在以220千(qiān)米/秒(miǎo)的速(sù)度围绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实(shí)际速度(dù)远远大于理论速(sù)度(dù)，那(nà)么产生以(yǐ)上这种(zhǒng)向(xiàng)心加(jiā)速度的原(yuán)因很可能就是存在着一种我们看不(bù)到的物质，是(shì)这些暗物质(zhì)的引力(lì)效应将星系聚集(jí)在了一起。

也是从这时开始，越来越多的研究人员开(kāi)始相信暗物(wù)质(zhì)的存在。科学(xué)家根据星(xīng)系外恒星(xīng)轨道(dào)的速度，估算在星系当中暗物质的质(zhì)量占整(zhěng)个星系质量的85%。但是，暗(àn)物质并不是唯一(yī)可(kě)以解释这(zhè)个现象(xiàng)的原因。在(zài)一项(xiàng)新(xīn)的研究当中，科学家们(men)发(fā)现，几乎没有引(yǐn)力效应的遥远恒(héng)星之间，也会出现速度上的微小(xiǎo)差异。另(lìng)外，天(tiān)文学(xué)家还发(fā)现了(le)一个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距(jù)离地球大约2.5亿光(guāng)年，大(dà)小(xiǎo)和银河系不多(duō)，但是星系(xì)当中存在的(de)恒星数(shù)量(liàng)却只有银河系的千分(fēn)之一。

所(suǒ)以在(zài)理论上，该星系(xì)必须存(cún)在暗物质，否则就会分(fēn)崩离析(xī)。但是(shì)科(kē)学(xué)家(jiā)们使用最先(xiān)进(jìn)的望远镜对其进(jìn)行了40个小时(shí)的详细(xì)测量(liàng)之后，发现星系中的恒星运(yùn)动是可(kě)以(yǐ)用(yòng)正常的物质(zhì)和力学定(dìng)律来解释(shì)的(de)。那么又有人提出，也许该星(xīng)系的暗物质，已经被附近的另一个大星系剥离(lí)了。奇怪的(de)是，它的附(fù)56是什么意思 56是什么尺码近没有任何星系存在。造(zào)成这些现象的除了暗(àn)物质的假说(shuō)之外，另(lìng)一种可(kě)能就(jiù)是人类对(duì)引力的(de)理解还(hái)不够全面(miàn)，引力很(hěn)可能在不同(tóng)尺度空间中的工作方(fāng)式是不同的，这意(yì)味(wèi)着(zhe)在行星(xīng)系尺度中的天体会沿着(zhe)它们的轨道，按(àn)照我们(men)所理解的方式运动。但是上升(shēng)到星(xīng)系和星团的尺度，引力之间的相互作用则是不同的方式(shì)。对于在星系团之(zhī)间的(de)相互作用(yòng)，科学(xué)家(jiā)还引(yǐn)入了外部场效(xiào)应的概念，指的是在数百万光年的规模上，巨大的质量之间会(huì)产生对彼此特殊的效(xiào)果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德(dé)理论(lùn)成(chéng)立，这意(yì)味着我们需要对现在的物(wù)理定律进行修(xiū)正，这些发现(xiàn)也(yě)让(ràng)很多人认为暗物(wù)质假说理论就(jiù)此(cǐ)终结(jié)。但是在宇宙(zhòu)当中还(hái)有关于暗物质存(cún)在的其他的理论证据，这些(xiē)理论证据是蒙德理论所没(méi)法解(jiě)释(shì)的“引力透镜”。

径(jìng)向(xiàng)距离为(wèi)37亿光(guāng)年的子弹星系团，由两个碰(pèng)撞的星系团所组成(chéng)，类似这样(yàng)的(de)星团，它们大(dà)部分的普(pǔ)通质量都在星(xīng)系的气体(tǐ)当中。当星团以1000万公里/小时(shí)发生碰撞的时候，星(xīng)际(jì)气(qì)体的相互(hù)作用就会导致温度的(de)急剧升高，速(sù)度大幅降低(dī)。所以(yǐ)在理论上，在碰撞之后(hòu)，子(zi)弹星(xīng)系团大部分的质量将位于所(suǒ)有这些气(qì)体所在的中(zhōng)间区域(yù)。那么我(wǒ)们通过什么来验证(zhèng)它的质量区域到(dào)底是(shì)不是集中在中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太(tài)空望远镜传(chuán)回了(le)宇(yǔ)宙当中(zhōng)第一张全彩的高清照片，在照片中(zhōng)我们(men)可以明显地看到很多星系(xì)似(shì)乎被(bèi)拉伸产生了巨(jù)大的形变。其实这些(xiē)星系本身并不是真的被(bèi)扭曲了(le)，也(yě)不是韦伯望远镜出(chū)了什么问题，而是(shì)这样极遥远的(de)天体(tǐ)和我们地球上的观测者之间。被一(yī)个质量(liàng)超级巨大的天(tiān)体(tǐ)遮挡，这(zhè)个超大质量(liàng)的东西的(de)引力，会使身(shēn)后更遥(yáo)远星系的(de)光都发生(shēng)了扭曲(qū)。这个现象就是引力透镜效应。这个巨大的天体可能是超大质(zhì)量的黑洞(dòng)或者是暗物质。

所以当人(rén)们对子(zi)弹星系团观(guān)测的时(shí)候，发(fā)现它的大质量区(qū)域并不是在中间，而(ér)是在两(liǎng)侧。所(suǒ)以最(zuì)好的(de)解释方法就是当星团发生全(quán)部的碰撞时，可被观测到的质(zhì)量气体被卡在了中间，暗(àn)物质则直接通过了这(zhè)个区(qū)域，并(bìng)在两边(biān)形(xíng)成了引力透镜。对子弹星系团(tuán)的引力透(tòu)镜研究也被(bèi)认为(wèi)是暗(àn)物质存在的迄今为止最好的(de)理(lǐ)论证据。

除(chú)此(cǐ)之(zhī)外，还有来自宇宙当(dāng)中最古老的光。从宇宙大(dà)爆炸开始(shǐ)，38万年之后，可见(jiàn)光(guāng)终于可以(yǐ)畅通(tōng)无阻地穿越在宇宙当中了。经过(guò)了130多亿年(nián)之后，这些(xiē)光在(zài)宇宙空(kōng)间背景上留(liú)下了(le)各相同性(xìng)的微波辐(fú)射。其(qí)中(zhōng)红(hóng)色的部分表示温度较高的区域，蓝色则表(biǎo)示相对较(jiào)冷(lěng)的区(qū)域，但实(shí)际上它们之间的温(wēn)差只有万(wàn)分之一。

科学家们通过对前景背景分离后的二值图(tú)像进行连(lián)通(tōng)域提(tí)取和(hé)标记(jì)之后(hòu)发(fā)现，如果宇宙当中没(méi)有暗物质，图形看起来不应该是这样的，而(ér)随着暗(àn)物(wù)质的(de)增加，一(yī)些峰(fēng)值的幅度(dù)会减(jiǎn)小(xiǎo)，才(cái)变得看起来(lái)“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微波背景辐射的测量值(zhí)，我们需要的暗物质大约是普通物(wù)质的5倍。这个数字与解释星系当(dāng)中(zhōng)恒星运动所需要的暗物质比例(lì)是一(yī)致的。这就意味(wèi)着。

用了一个简单的理论框架(jià)，就很好地解释了很多不同的(de)观测结果(guǒ)。而暗物(wù)质(zhì)的本质就是宇宙当中(zhōng)存在着(zhe)某种类型的(de)粒(lì)子，它们不参(cān)与任(rèn)何其他(tā)的(de)电磁作(zuò)用，只通过引力来相互作用。所以如果能(néng)够找到(dào)这种(zhǒng)粒子的存在，就相(xiāng)当(dāng)于找到了暗(àn)物质存在的实(shí)际证据。这种(zhǒng)粒(lì)子到(dào)底(dǐ)是什(shén)么？科学家们(men)已经提(tí)出了数十(shí)种的假想目标，而要寻找这(zhè)些不同的目标(biāo)粒子所需要(yào)的实验方式(shì)也不(bù)相(xiāng)同(tóng)。在过去的几十年(nián)当中，人(rén)类为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不(bù)会与常规物质相(xiāng)互作用的“暗物质”，科(kē)学家们已(yǐ)经(jīng)进行(xíng)了超过50次(cì)的实(shí)验，却没有任何实(shí)质性(xìng)的发现，除了一(yī)个地方，意大利的格兰(lán)萨索山，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉。

在(zài)山(shān)下(xià)1400米处的地下(xià)矿井当中，藏着地球上最大(dà)的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼高的探测器，一(yī)直致力于寻找暗物质粒子的周期性(xìng)震荡(dàng)。

自1997年以来，这里的科学(xué)家声称观测到了某种(zhǒng)信号(hào)。经过了20多(duō)年的(de)数据收集，人们发(fā)现了一个有趣的事情。探测率会在每年的(de)6月(yuè)份达到峰值(zhí)，然后在(zài)11月降到最低，而且(qiě)在20年当中每年都是一样。一些科(kē)学(xué)家认为这(zhè)可能是人类发现(xiàn)暗物质的第一(yī)个(gè)直(zhí)接证据。

但是为什么暗物(wù)质会产生周期性的年度信(xìn)号(hào)呢？刚才(cái)我(wǒ)们讲(jiǎng)了太阳系正在以220公(gōng)里/秒的(de)速度围绕着(zhe)银(yín)河系进行移(yí)动，那么如(rú)果(guǒ)暗物(wù)质存(cún)在宇宙当中，这意味(wèi)着我们也在以这样的速度(dù)在穿越着暗(àn)物质流，这个过(guò)程中会产生相应(yīng)的(de)振荡(dàng)，同(tóng)时(shí)地球又以(yǐ)30公里(lǐ)/秒(miǎo)的速度围绕太阳进行旋(xuán)转。所以有(yǒu)半年(nián)的时(shí)间(jiān)，地球(qiú)围绕太(tài)阳的方(fāng)向与(yǔ)太阳环绕银(yín)河(hé)系的方向是一致(zhì)的(de)，而另(lìng)外(wài)半年则(zé)与之相反。

而在6月份的时(shí)候(hòu)，地球与太阳的方向正好达到完全一致，这(zhè)是理论上地球(qiú)穿越暗物质流最快的时段。而(ér)在11月份(fèn)，又恰好达(dá)到了(le)最慢值。尽(jǐn)管在实际(jì)的情况(kuàng)中，太阳系相(xiāng)对(duì)银河(hé)系(xì)的平面呈现(xiàn)了60度(dù)的倾斜，但是这并不影(yǐng)响这个理(lǐ)论的有效性。

因此科学家认为这可以用(yòng)来解释，研(yán)究人员们(men)所观测到(dào)的周期性(xìng)信号(hào)。当然也可能有其他的情(qíng)况，造成这种(zhǒng)年度(dù)周期信(xìn)号的(de)差(chà)异也可能是温度、湿度、土壤中的水(shuǐ)分、高山(shān)上的积雪，甚至连(lián)意大利游客(kè)的数量也符合这个(gè)周期的规(guī)律。

所以，科(kē)学家们又在(zài)南半球(qiú)建立了一个几乎相同的实(shí)验室，这里的季节与之前的(de)实验室正好相反(fǎn)，而在这里，地球穿过(guò)暗物质流的运动特征(zhēng)和(hé)第一(yī)个实验室是一样的。

因此，如(rú)果在这里可以得到相同的(de)信号，就可以成为暗物质(zhì)所存在的(de)非常有力(lì)的证据了。但是由于这(zhè)个实验(yàn)室刚(gāng)刚建成(chéng)不(bù)久，所以(yǐ)截至目前还无(wú)法(fǎ)提供相应的数据支持。另(lìng)外，在2025年(nián)，NASA将会发射一台(tái)新的望远(yuǎn)镜，这(zhè)台太空望远镜叫做“南(nán)希格雷斯罗曼(màn)”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃(bó)望远(yuǎn)镜相同(tóng)，但(dàn)它的宽视场(chǎng)仪器提(tí)供的视野是哈勃红外(wài)仪器(qì)的100倍。南希格雷(léi)斯罗曼太空(kōng)望远镜其(qí)中一(yī)个关键(jiàn)的用途就是探索暗(àn)物质背后的奥秘，对(duì)于探测(cè)的结果(guǒ)，我们只能拭目以待了。费米实验室粒子天体物理中心的科学家(jiā)丹琥珀和贾森斯特芬(fēn)研究发现，如果(guǒ)暗物质存在，它们极有可(kě)能拥有另(lìng)一种神(shén)秘的效(xiào)应，这种暗物质(zhì)效(xiào)应，会支(zhī)持宇(yǔ)宙当中(zhōng)生(shēng)命的诞生，或者说是(shì)生(shēng)命进化的一个重要(yào)因素。

如果这一(yī)理论(lùn)得到(dào)进一(yī)步的证实，那么(me)遍布宇宙当中的(de)暗(àn)物质会(huì)不会意味着人类并不(bù)孤单呢？或许在宇宙当中(zhōng)某个角落的行星上，暗物质正在通过这样的(de)效应(yīng)创造(zào)生命(mìng)。当然(rán)，这些(xiē)推论(lùn)的大前提是要先找到暗物质存在(zài)的实际证据。那么小伙伴(bàn)们，你们觉得暗物质(zhì)到底存(cún)不(bù)存在(zài)呢？喜欢(huān)请(qǐng)点赞，你的(de)支持是我更新的动力(lì)！

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