宇宙是(shì)“人为制造”的？为(wèi)何(hé)会存(cún)在(zài)科学(xué)无(wú)法(fǎ)解释的“暗物(wù)质(zhì)”？暗物质又(yòu)究竟是什么？人(rén)类为了寻找暗物质存在的证据(jù)，科学(xué)家们在(zài)过去的(de)几十年(nián)当(dāng)中(zhōng)进行了超过50次的长期实验，但是(shì)却(què)没有(yǒu)发现任(rèn)何的有(yǒu)效(xiào)证据。除了一个地(dì)方，在1687年出版的自然哲学数(shù)学原理一书(shū)中，埃萨克(kè)牛顿(dùn)发(fā)表(biǎo)了万有引力(lì)定(dìng)律，它(tā)揭示了宇宙(zhòu)中天体运动的规律。往(wǎng)后(hòu)的几百(bǎi)年来，当天文学家(jiā)们(men)发(fā)现某些(xiē)天体(tǐ)运(yùn)行轨道出现异常，不符合万(wàn)有(yǒu)引力定律的时候，他们就(jiù)会知道，周(zhōu)围一(yī)定(dìng)有未知的天体通过引力在摄动(dòng)它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通过天王星运行(xíng)轨道的异常，推算并且(qiě)发现(xiàn)了海(hǎi)王(wáng)星的存在。另(lìng)外，哈雷彗星(xīng)、冥王星(xīng)的发现都是应用万有引力(lì)定(dìng)律(lǜ)所取得(dé)重大(dà)天文(wén)成就的例子。但是这(zhè)些发现都是(shì)在恒星系统的尺度当(dāng)中，可当我们上升到星(xīng)系或者是星团的尺度，事情就开始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理(lǐ)学家弗里茨兹威基正在研(yán)究和测量后发(fā)星系(xì)团的质量(liàng)。这(zhè)是(shì)一个(gè)由(yóu)数千个星(xīng)系所组成(chéng)的巨(jù)大星系团(tuán)，这些星系被引力束缚(fù)在一(yī)起。测量星系团(tuán)的质(zhì)量一(yī)般会使用到两种方法，当两种(zhǒng)方法结果一致(zhì)，就可以确定其质量的范围。

第一种(zhǒng美甲建构是什么意思，语言建构是什么意思)是获得其(qí)"光度学的质量"，需要的(de)数(shù)据是测量各个星系(xì)的光(guāng)度(dù)。

第二种是动(dòng)力学质量的计算，是利用(yòng)光(guāng)谱红移测(cè)量星系(xì)团(tuán)中的各个星系相对于星系团的(de)运动速度。当测量结果出来之后(hòu)，兹威基彻(chè)底(dǐ)懵了(le)，“动力学质(zhì)量”竟然(rán)是“光度学(xué)质量(liàng)”的(de)400倍。这(zhè)意味(wèi)着，后发(fā)座星系(xì)团有(yǒu)99%的质量消失了(le)，或者说这99%的质量(liàng)并不(bù)以可(kě)见光的形式所存在(zài)，我们(men)无法看到。最诡异的是(shì)，在测量速(sù)度的过程中，兹(zī)威基(jī)发现星(xīng)系团中很多(duō)星(xīng)系的速度比理论上要(yào)快得多，按照牛顿(dùn)的运动(dòng)学定律(lǜ)，仅靠这些可见星系的(de)质(zhì)量所(suǒ)产生的(de)引力是无法将(jiāng)它们束缚在星(xīng)系团内的(de)，它们早就(jiù)应该被(bèi)抛出星系(xì)团之外了，除(chú)非有一种(zhǒng)神秘的力(lì)量在(zài)起作用，这(zhè)种力(lì)量来源于(yú)某种(zhǒng)隐形(xíng)的物质。

据此，兹(zī)维基提(tí)出了这样部分不(bù)可见的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但(dàn)是它们却占据着宇宙中绝大部分的质量。只(zhǐ)是(shì)当时的人们对(duì)这样的一种说法不屑一顾(gù)。

直到(dào)40年之后，“暗物质(zhì)”这(zhè)个词才再(zài)一次出现。天文学家维拉(lā)鲁宾和肯(kěn)特福特在(zài)观测(cè)仙女座星系中的恒星运动。理论上(shàng)来说(shuō)，距离中(zhōng)心(xīn)越远的恒星在(zài)其轨(guǐ)道上的运(yùn)行速度就会越慢。但是他们(men)观测(cè)的(de)结果却让(ràng)人感到不(bù)可思议。

随(suí)着与中心距离的增加，恒星的旋转速(sù)度几乎保(bǎo)持不变。可是根据牛顿的万有引力定律，在星系当中(zhōng)如果没(méi)有足(zú)够大的(de)质量来吸引它们，这(zhè)些外围的恒星早就(jiù)被甩到宇宙当中了。基(jī)于这种现象，科学家们会使用一种相对标准的方法来解(jiě)释(shì)暗物质的(de)存在，这种方法就是(shì)测量星系(xì)当中气体在X轴上(shàng)距离星系中心(xīn)的(de)距离，以及在Y轴(zhóu)上气体的(de)旋转速度。如果(guǒ)出现异常的结果(guǒ)，就认(rèn)为是由暗物质(zhì)的力量进入其(qí)中。

于(yú)是(shì)科学家们通过射电望远镜(jìng)测量了距离星系中心更远距离的氢(qīng)元素，发现(xiàn)它们的旋转速(sù)度并(bìng)不符合牛顿的力(lì)学定律。我们(men)的太阳系也(yě)不例外，太阳(yáng)系位于银河系的(de)第三悬臂之上(shàng)，距离银河系中心2.6万光年，根据万有引力定(dìng)律进行计算，太阳系(xì)的运行速(sù)度应该是(shì)160千米(mǐ)/秒，但实际上，太(tài)阳系(xì)正在以220千(qiān)米/秒的(de)速度围绕银河系旋(xuán)转，这个实际速(sù)度远远大于理论速度，那么(me)产(chǎn)生以(yǐ)上这种向心加(jiā)速度的原因很可能就(jiù)是存在着一种(zhǒng)我(wǒ)们看不到的物质，是这些(xiē)暗物质(zhì)的引力效应将星系聚(jù)集在了一(yī)起(qǐ)。

也(yě)是(shì)从这时开始，越(yuè)来越(yuè)多(duō)的研(yán)究人员开始相信暗物质的存在。科学家根据星系外(wài)恒星轨(guǐ)道(dào)的速度，估(gū)算在(zài)星系当(dāng)中暗物质的质量占整个星系质(zhì)量的85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯一(yī)可以解释这个现象的原因。在一项(xiàng)新的研究当中，科学家们(men)发现，几乎没有引(yǐn)力(lì)效应的遥远恒星之间，也会出现速度上的微小差异。另外，天文学家(jiā)还(hái)发现了一个反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离地球(qiú)大(dà)约2.5亿光年，大(dà)小和银河系不(bù)多，但是星系当中存在的恒星数(shù)量(liàng)却只有银河(hé)系的千分之一(yī)。

所(suǒ)以(yǐ)在理论上，该(gāi)星系必须存(cún)在暗物(wù)质(zhì)，否(fǒu)则就会(huì)分崩离析(xī)。但是(shì)科学家们(men)使用最先进的望远镜对其进行了40个小时的详细测量之后，发(fā)现星系中的(de)恒星运(yùn)动是可以用正常的物质和力(lì)学(xué)定(dìng)律(lǜ)来解释(shì)的。那么又(yòu)有人提(tí)出，也(yě)许该星系(xì)的(de)暗物质，已经被(bèi)附近(jìn)的另一个大星系剥离(lí)了。奇怪的是，它的(de)附近(jìn)没(méi)有任何星系(xì)存在。造成这些现象的除(chú)了暗物质的假说(shuō)之外，另一种(zhǒng)可能就是(shì)人(rén)类(lèi)对(duì)引力的理解还不够全面，引力很可能在不同尺度空(kōng)间(jiān)中的工(gōng)作方(fāng)式是不(bù)同的，这意味(wèi)着在行(xíng)星系尺度中的天体会沿着(zhe)它(tā)们的(de)轨道(dào)，按照我们所理解(jiě)的(de)方式(shì)运(yùn)动。但是上升到星系和星(xīng)团(tuán)的尺(chǐ)度，引力之间的(de)相(xiāng)互作(zuò)用则是不(bù)同(tóng)的(de)方(fāng)式。对于在星(xīng)系团之(zhī)间(jiān)的(de)相互作用，科学家(jiā)还引入了外部场(chǎng)效应的概念，指的是在(zài)数百万光年的规模上(shàng)，巨(jù)大的质量之间会产生对彼此特殊的效果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果(guǒ)MOND蒙(méng)德理论成立，这意(yì)味着(zhe)我们(men)需要对现在的物(wù)理定律进行修正(zhèng)，这些发(fā)现也让很多(duō)人认为暗物质假说(shuō)理(lǐ)论(lùn)就此(cǐ)终结(jié)。但是在(zài)宇宙当(dāng)中还有(yǒu)关于暗物质(zhì)存在的其他的理论证据(jù)，这些理论证(zhèng)据是(shì)蒙(méng)德理论所没法解释的“引力透(tòu)镜”。

径向距(jù)离为37亿光年的(de)子弹星系团(tuán)，由(yóu)两(liǎng)个(gè)碰(pèng)撞的星系团(tuán)所组(zǔ)成，类似这(zhè)样(yàng)的星(xīng)团，它们大部分(fēn)的普通质量都在星系(xì)的(de)气体当中。当(dāng)星团以1000万(wàn)公(gōng)里/小时发生碰(pèng)撞的(de)时候，星(xīng)际气体的相互作用就(jiù)会导致温度的急剧升高(gāo)，速度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子(zi)弹星系(xì)团大部分的质(zhì)量将位于所有(yǒu)这(zhè)些(xiē)气体所在的(de)中间区(qū)域。那么我(wǒ)们(men)通过什么来验证它的质量区域(yù)到底是不是集中在中间(jiān)呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传回了宇宙当(dāng)中第一(yī)张全彩的高清照(zhào)片，在照片中我们可以明(míng)显地看(kàn)到(dào)很多星(xīng)系似(shì)乎被拉伸产生(shēng)了巨大的(de)形变。其实这些星(xīng)系(xì)本身并不是真的被(bèi)扭曲了(le)，也不是韦伯(bó)望远镜出了什(shén)么问题，而是这(zhè)样极遥远的(de)天体和我们地球上的观测(cè)者(zhě)之间。被一个(gè)质量超级巨(jù)大的天(tiān)体遮挡，这个超(chāo)大质量的东西(xī)的引力，会使身后更遥远星系的光都发生(shēng)了(le)扭曲。这(zhè)个现象(xiàng)就(jiù)是引力透镜(jìng)效应。这(zhè)个巨(jù)大(dà)的天(tiān)体可能是超(chāo)大(dà)质量的黑(hēi)洞或者(zhě)是暗物质。

所以(yǐ)当人们对子弹星系团(tuán)观测的时候(hòu)，发现(xiàn)它的大质量区(qū)域并不是在中间，而是在两(liǎng)侧。所以最好的解释方法就是当(dāng)星团发(fā)生(shēng)全部的碰(pèng)撞时，可被观测到的质(zhì)量(liàng)气体被卡在了中间，暗物质则直接(jiē)通过了这个(gè)区域，并在两边形(xíng)成了引力透镜。对子(zi)弹星系团的引力透镜研究也被认为是暗物质存在的迄今为止最(zuì)好的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老(lǎo)的光。从宇宙大(dà)爆炸开(kāi)始，38万年之(zhī)后，可见光终于可以畅通无阻地穿越(yuè)在宇宙当(dāng)中了。经过了130多(duō)亿(yì)年之后(hòu)，这(zhè)些光(guāng)在宇宙空间背景(jǐng)上留(liú)下了各相同性的微波辐(fú)射。其中红色的部(bù)分(fēn)表示温度较(jiào)高的区域，蓝(lán)色则表示(shì)相对(duì)较(jiào)冷的区域，但实(shí)际上它们之间的(de)温差只有万分之一。

科学家们通过对前景(jǐng)背(bèi)景(jǐng)分离后的二值图(tú)像进行连通域提取和标(biāo)记之后(hòu)发现，如果(guǒ)宇宙当中没(méi)有暗物(wù)质，图形看起来不(bù)应该是这样(yàng)的，而随着(zhe)暗物质的(de)增加，一(yī)些(xiē)峰值的幅度会减小(xiǎo)，才变得看起来(lái)“和谐(xié)”。为了(le)匹配宇宙微(wēi)波背景(jǐng)辐射(shè)的测量(liàng)值，我们需要的暗物质大(dà)约是普通物质的5倍(bèi)。这个(gè)数字与(yǔ)解释星系(xì)当中(zhōng)恒星运动所需要的(de)暗物(wù)质(zhì)比例(lì)是一(yī)致的。这就意味着。

用了一个简单的(de)理论框架，就很好地解释了很多不同的观(guān)测结果(guǒ)。而暗物(wù)质(zhì)的本质就是宇宙当中存在(zài)着某(mǒu)种类型的粒子，它们不参与任(rèn)何其他的电磁作用，只(zhǐ)通(tōng)过引力来相互作用。所(suǒ)以如果能(néng)够找(zhǎo)到这种粒子(zi)的存在，就相当(dāng)于找到(dào)了暗物质存在(zài)的实际证据(jù)。这种粒子(zi)到底是(shì)什么？科学家们已经提出了数十种的(de)假想目标，而要寻(xún)找(zhǎo)这些不同的目标粒子(zi)所需(xū)要(yào)的(de)实验方式也不(bù)相同。在过去的几十年当中，人类为了寻(xún)找这些看(kàn)不见、摸不到，几乎不(bù)会与(yǔ)常规物质相互作用的“暗物质”，科学家们已经进(jìn)行(xíng)了超过50次的实验，却没有任何实质性的发现，除了一个(gè)地(dì)方，意大利的格(gé)兰萨(sà)索山，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在(zài)山下1400米处的地下(xià)矿井当中，藏(cáng)着地球(qiú)上最大的地学实验室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一(yī)个三层楼高的探测器，一直致(zhì)力于寻找暗物质(zhì)粒(lì)子的周期性震荡。

自1997年以来，这(zhè)里的(de)科(kē)学家(jiā)声称观测到了某(mǒu)种信号(hào)。经(jīng)过了20多年的数(shù)据收集(jí)，人们(men)发(fā)现了(le)一个有趣的事情。探测(cè)率会在每年的6月份达到峰值，然后(hòu)在11月降到最低，而且在(zài)20年(nián)当(dāng)中每年(nián)都是一样。一(yī)些科学家认(rèn)为(wèi)这可能是(shì)人类发现暗物质(zhì)的第一个直接证据。

但是为什(shén)么暗(àn)物质会产生周期性的年(nián)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(wéi)绕着(zhe)银河系进行移动，那么如(rú)果暗物质(zhì)存在宇(yǔ)宙(zhòu)当中，这(zhè)意味着(zhe)我们也在以(yǐ)这样的速度在穿越着(zhe)暗物质流，这个过(guò)程(chéng)中会(huì)产生相应的振荡，同时地(dì)球(qiú)又以30公里(lǐ)/秒(miǎo)的速(sù)度围(wéi)绕太阳进行旋转。所(suǒ)以有半年的时间，地球围绕太(tài)阳的(de)方向与太阳环绕银河系的方向是(shì)一致的，而另(lìng)外半年则与(yǔ)之相反。

而在6月(yuè)份的时(shí)候，地球与太阳的方向正好达到完全一致，这(zhè)是理论上地球穿(chuān)越暗物(wù)质流(liú)最(zuì)快的时段(duàn)。而在11月份，又(yòu)恰好达到了最慢值。尽管在实(shí)际的情况中，太阳系相对银河系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并(bìng)不影响这(zhè)个理论的有效性。

因此(cǐ)科学家认为这可以用来解释，研(yán)究人(rén)员们所观(guān)测到(dào)的周期性信号。当(dāng)然也(yě)可能有其他的情况(kuàng)，造成(chéng)这种年度(dù)周期美甲建构是什么意思，语言建构是什么意思信号的差异也可能是温度、湿度(dù)、土壤(rǎng)中(zhōng)的水分、高(gāo)山上的积雪，甚至连意大利游客的数量也符合这个周期(qī)的规(guī)律。

所以，科学家(jiā)们又(yòu)在南半球(qiú)建立了一个(gè)几乎(hū)相同的实验(yàn)室，这(zhè)里(lǐ)的(de)季节(jié)与(yǔ)之前的实验室正好相(xiāng)反，而在这里，地球穿过(guò)暗物(wù)质流的运动特(tè)征(zhēng)和第一个实验(yàn)室是一样(yàng)的。

因(yīn)此，如果在这里可以得到相同的(de)信号，就可(kě)以成为暗(àn)物质所存在(zài)的非常(cháng)有力的(de)证据了。但(dàn)是由于这个实验室刚刚建成不久，所以截至目前还无法提供相应的数(shù)据支持。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射一台新的望远镜，这(zhè)台太空望远镜(jìng)叫做“南希格雷斯罗曼”，它的(de)主镜大小(xiǎo)跟哈勃望(wàng)远镜相同(tóng)，但它的宽视(shì)场仪器提供的视野是(shì)哈勃(bó)红外仪(yí)器的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太空(kōng)望远(yuǎn)镜其中一个关键的用途就是(shì)探索(suǒ)暗物质(zhì)背后的奥(ào)秘，对于探测(cè)的结果，我们只能拭目以待(dài)了。费米(mǐ)实验室粒子天体物理(lǐ)中心的科(kē)学家丹琥(hǔ)珀和(hé)贾森斯特芬(fēn)研究发现，如果暗物质(zhì)存在，它们(men)极有可能拥有另一种(zhǒng)神秘的(de)效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生(shēng)命的(de)诞(dàn)生，或者说是生命进化的一个(gè)重要因素。

如果这(zhè)一理论得(dé)到进(jìn)一步的(de)证实，那么遍布宇宙当中的暗(àn)物质(zhì)会不会意味着人类(lèi)并不孤单(dān)呢？或许在宇宙当中某(mǒu)个角(jiǎo)落的行星上，暗物(wù)质正(zhèng)在通过这样(yàng)的效应创造(zào)生(shēng)命。当然(rán)，这些推(tuī)论的大前提是要先找到暗物质存(cún)在的实际证据。那(nà)么小伙(huǒ)伴们，你们觉(jué)得暗(àn)物质(zhì)到底存不存在呢？喜欢(huān)请点赞，你的支持是(shì)我(wǒ)更新(xīn)的动力(lì)！

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