宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学无(wú)法(fǎ)解释(shì)的“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟(jìng)是什么？人类为(wèi)了寻找暗物质存在的证(zhèng)据，科学家们在(zài)过去的(de)几十年当(dāng)中(zhōng)进行了(le)超过50次的长期实验，但是却没(méi)有发现任何的有效证(zhèng)据。除了一个地(dì)方，在(zài)1687年出版的自然(rán)哲学数(shù)学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有(yǒu)引(yǐn)力定律(lǜ)，它揭(jiē)示了宇宙中天体运(yùn)动的规律。往(wǎng)后的几百(bǎi)年(nián)来，当天文学家们发现某些天体运(yùn)行轨(guǐ)道出现异常，不符(fú)合(hé)万有引力(lì)定律的时候，他们就会知(zhī)道，周(zhōu)围一定有未知的天(tiān)体通过(guò)引力在摄动(dòng)它的(de)轨道(dào)。比如在1846年，奥(ào)本勒(lēi)维(wéi)耶就通过天王星运行轨道(dào)的异(yì)常(cháng)，推算并且(qiě)发现了海王(wáng)星的(de)存在。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发(fā)现都是应(yīng)用万有引力定(dìng)律(lǜ)所取(qǔ)得重大天文成就的例子。但是这(zhè)些发现(xiàn)都是在恒星系(xì)统的尺度当中，可当我(wǒ)们上升到星系或者(zhě)是(shì)星团的尺度，事(shì)情就开始变得(dé)诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物理(lǐ)学家弗里茨兹威(wēi)基正在(zài)研究和(hé)测(cè)量后发星(xīng)系团的质量。这是一个由数千个星系所(suǒ)组成(chéng)的巨大星(xīng)系(xì)团，这(zhè)些(xiē)星系被引(yǐn)力束缚在一(yī)起。测量星系团的质量一(yī)般会(huì)使用到两种方法，当两种方法结果一致，就(jiù)可(kě)以确(què)定其(qí)质(zhì)量的范围。

第(dì)一种是获得(dé)其"光度学的质量"，需要的数据是(shì)测量各个星系的光度。

第二种是(shì)动力学质量的计算，是(shì)利用光谱(pǔ)红移测量星系团中的各(gè)个(gè)星系相对于星系团的运动速度(dù)。当测(cè)量结果(guǒ)出来之后，兹威基彻(chè)底懵了，“动力学(xué)质量”竟然是(shì)“光(guāng)度学质(zhì)量(liàng)”的400倍。这意味着，后发(fā)座星系团有99%的质量(liàng)消失了，或者说这99%的质量并(bìng)不(bù)以可见光的形式所存在，我们无法(fǎ)看到(dào)。最诡(guǐ)异的是，在测(cè)量速度(dù)的过程中，兹(zī)威基(jī)发(fā)现星系团(tuán)中很多星系的速度比理论上(shàng)要(yào)快(kuài)得多，按照牛顿的运动(dòng)学定律，仅靠(kào)这(zhè)些可见星系的质量所产生的引力是无法(fǎ)将它们束(shù)缚在星(xīng)系(xì)团内的10002是什么电话啊 10002是哪个学校代码(de)，它们(men)早就应该被(bèi)抛(pāo)出星系团之外了，除非有一种神秘的力量在(zài)起作用，这(zhè)种力量来源于(yú)某种隐形(xíng)的物质(zhì)。

据此，兹(zī)维基(jī)提出了这样(yàng)部分不(bù)可见的暗质，它不(bù)发散(sàn)光(guāng)、吸光(guāng)、反射光，但(dàn)是它们却(què)占据着宇(yǔ)宙(zhòu)中绝大(dà)部分的质量。只是当时的人们(men)对这样的一种说法(fǎ)不屑(xiè)一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物质(zhì)”这个词(cí)才再一次出(chū)现。天(tiān)文(wén)学家维拉(lā)鲁宾和(hé)肯特福(fú)特在(zài)观测仙女座星系中的恒星运(yùn)动。理论上(shàng)来说，距离(lí)中(zhōng)心越远的恒星在其轨道上的运行速度(dù)就会越慢(màn)。但(dàn)10002是什么电话啊 10002是哪个学校代码是他(tā)们(men)观测的结果却让(ràng)人(rén)感到不可思(sī)议。

随着与中心距离的增加(jiā)，恒星的旋转(zhuǎn)速度几乎保(bǎo)持不变。可是(shì)根据牛(niú)顿的万有引力定律，在星系(xì)当(dāng)中(zhōng)如果没有足够大的质量来吸引它们(men)，这些外围(wéi)的恒(héng)星早就(jiù)被甩到宇宙(zhòu)当中了。基于这(zhè)种现象，科学家们会使用一种(zhǒng)相对标准的方法来解释暗物质的存(cún)在，这种方(fāng)法就是测量星系当中气(qì)体在X轴(zhóu)上距离(lí)星系中(zhōng)心(xīn)的距离，以及在Y轴上气体的旋转速度(dù)。如果(guǒ)出现异常的结果，就认为是(shì)由暗物质的力(lì)量进入其中。

于是科学家(jiā)们通过射电(diàn)望远(yuǎn)镜测量(liàng)了距离星系中(zhōng)心更远距(jù)离的氢元素，发现它们的旋转速度并不符(fú)合(hé)牛顿的力(lì)学(xué)定(dìng)律。我(wǒ)们的太阳系(xì)也(yě)不例外，太(tài)阳系位于银河系的(de)第三(sān)悬臂之上，距离银河系中(zhōng)心2.6万光(guāng)年，根据万有引力(lì)定(dìng)律进行计算，太阳(yáng)系的运行速度(dù)应该是(shì)160千米(mǐ)/秒，但实际上，太(tài)阳系正在以220千米(mǐ)/秒的速度(dù)围绕(rào)银(yín)河系旋转，这个实际(jì)速度远远大于理论速度，那么产生以上这种向心加(jiā)速度的(de)原(yuán)因很可能就是存在着一(yī)种(zhǒng)我们看不到的物质，是这些暗物(wù)质的(de)引力效应将星系(xì)聚集在了一起。

也(yě)是从这时(shí)开始，越来越多的(de)研究人(rén)员开始(shǐ)相(xiāng)信暗物(wù)质的(de)存在。科学(xué)家根据星系外恒星轨道的速度，估算在星系当中暗物质的质量占(zhàn)整个星系质量的85%。但是(shì)，暗物(wù)质并不是唯(wéi)一可以解释(shì)这个(gè)现象的原因(yīn)。在一项(xiàng)新的(de)研究当中(zhōng)，科学家们(men)发现(xiàn)，几乎没有(yǒu)引力(lì)效(xiào)应的遥远恒星之(zhī)间，也会出现速度上的(de)微小差异。另外，天文(wén)学(xué)家还发现(xiàn)了一个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地(dì)球大约2.5亿光(guāng)年，大小和(hé)银河系不多(duō)，但是星(xīng)系当(dāng)中存在的恒星数量却只有银河系的千(qiān)分之一。

所(suǒ)以在理论上，该(gāi)星系必(bì)须存在(zài)暗(àn)物质(zhì)，否(fǒu)则就会分(fēn)崩(bēng)离析。但是科(kē)学家们(men)使(shǐ)用(yòng)最先(xiān)进的望(wàng)远镜对其进行了40个小时的详细测(cè)量之后，发现星系(xì)中的恒星运动(dòng)是可(kě)以(yǐ)用正常的物质和力学定律(lǜ)来解释(shì)的。那么又有人(rén)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(bō)离了。奇怪的是，它的附(fù)近没有任何星系(xì)存在。造成这些现象的(de)除了(le)暗物质的假(jiǎ)说(shuō)之外，另一种可能就是(shì)人类对(duì)引力的理解还不够全(quán)面，引力很可能在不同尺度(dù)空(kōng)间中(zhōng)的(de)工作方式是(shì)不同的(de)，这意(yì)味着在行星(xīng)系尺度中的(de)天体会沿(yán)着(zhe)它们的轨道，按(àn)照我们所理解的(de)方式运动。但是(shì)上(shàng)升到星系和星团(tuán)的尺度，引力之间的相互作(zuò)用(yòng)则是不同的方式。对(duì)于在星系团之间的相互(hù)作用，科学(xué)家还引入了外(wài)部(bù)场效应的概念，指的是(shì)在(zài)数百万光(guāng)年的(de)规模(mó)上，巨大的质(zhì)量之间会产生对彼(bǐ)此特殊的效果(guǒ)，这个(gè)理(lǐ)论叫做(zuò)MOND蒙德理(lǐ)论。如(rú)果MOND蒙(méng)德理(lǐ)论(lùn)成立，这(zhè)意味着我(wǒ)们需(xū)要对现在的(de)物理定律进行修正，这些(xiē)发现(xiàn)也让很多人(rén)认为暗物质假说理(lǐ)论就(jiù)此(cǐ)终结。但是在宇宙当(dāng)中还有关于暗物质存在的其他(tā)的理论证据，这些理论证据是(shì)蒙德(dé)理论所没法(fǎ)解释的“引力(lì)透镜”。

径(jìng)向距离(lí)为(wèi)37亿光年的子弹星系团(tuán)，由两个碰撞(zhuàng)的星系团所(suǒ)组成(chéng)，类似这样的(de)星团，它们大(dà)部分的普通质量都在(zài)星系的(de)气体当中。当(dāng)星(xīng)团(tuán)以(yǐ)1000万(wàn)公(gōng)里/小时(shí)发生碰撞的时候，星(xīng)际气体的相互作用就会导(dǎo)致温度的急剧升高(gāo)，速度(dù)大幅降低。所(suǒ)以(yǐ)在(zài)理论上(shàng)，在碰撞之后，子弹星(xīng)系团大部(bù)分的质(zhì)量(liàng)将位于所有这些气(qì)体所在的中间区域。那么我们(men)通过什么来验证(zhèng)它的质量区域到底是不是集中在(zài)中间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太空(kōng)望(wàng)远(yuǎn)镜传回了(le)宇宙当(dāng)中第一张全(quán)彩(cǎi)的高(gāo)清照片，在照(zhào)片(piàn)中(zhōng)我(wǒ)们可以明显地看(kàn)到很多星系(xì)似乎被(bèi)拉伸产生(shēng)了巨大的形(xíng)变。其实这(zhè)些星系本(běn)身并不是真的被扭曲(qū)了，也不(bù)是(shì)韦伯望远镜出了(le)什么问题，而是这(zhè)样极(jí)遥远的天(tiān)体(tǐ)和我们(men)地球上(shàng)的观测者之间。被一个(gè)质量超(chāo)级巨大的天体遮挡，这(zhè)个超(chāo)大质(zhì)量的东(dōng)西的引力，会使身(shēn)后更遥远星(xīng)系(xì)的(de)光都(dōu)发生了扭曲。这个现象就是引力(lì)透镜效应。这(zhè)个巨大的天体可能(néng)是超大(dà)质量的黑洞(dòng)或(huò)者是暗物质(zhì)。

所(suǒ)以当人们对子(zi)弹星系团观测的时候(hòu)，发现它的(de)大质(zhì)量(liàng)区域并不是在中间，而是在(zài)两(liǎng)侧。所以最好(hǎo)的解释方法就(jiù)是当星团发生全(quán)部的碰撞时，可被观测到(dào)的(de)质量气体(tǐ)被卡在(zài)了中间，暗(àn)物质则直接(jiē)通过(guò)了(le)这个区域(yù)，并在两边形成了引力透镜。对子(zi)弹(dàn)星系团的引力透镜研究也(yě)被认为是暗物质存在(zài)的迄今(jīn)为止最(zuì)好(hǎo)的(de)理论证据。

除此(cǐ)之外，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终于可以畅通无阻(zǔ)地穿(chuān)越在宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景上(shàng)留下了各(gè)相同性的微波辐(fú)射。其中红色的部(bù)分表示温度较高的区域，蓝色则(zé)表示相对较冷(lěng)的(de)区域，但实际上它们(men)之间的温差只有万分之一(yī)。

科学家们(men)通过(guò)对前景背(bèi)景(jǐng)分离后的二(èr)值图(tú)像进行连通域提取和(hé)标记(jì)之后发现，如果(guǒ)宇(yǔ)宙当中没有暗物质，图形(xíng)看起来(lái)不应(yīng)该是这样的(de)，而随(suí)着暗物质(zhì)的增(zēng)加，一些峰值(zhí)的幅度会减小，才变得看(kàn)起来“和谐”。为了匹配宇宙微波(bō)背景辐(fú)射的测量值(zhí)，我们需要的(de)暗物(wù)质大(dà)约是普通物质的5倍。这个(gè)数字与解释星(xīng)系当(dāng)中恒星运动所需要的暗物(wù)质(zhì)比例是一致的。这就(jiù)意(yì)味着(zhe)。

用了(le)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果。而暗物质的本质就是(shì)宇宙当中存在着某种类型的(de)粒(lì)子，它们不参与任何其他(tā)的电磁作用，只通过引力来相互作用。所以如果能够找到(dào)这种粒(lì)子的(de)存在，就(jiù)相当于找到(dào)了暗(àn)物质存(cún)在的实际证据。这种粒子到(dào)底是什么？科学家们已经提出了数十种的(de)假想目(mù)标，而要(yào)寻找这些不同(tóng)的目标粒(lì)子所(suǒ)需(xū)要的实验方式也不(bù)相(xiāng)同(tóng)。在(zài)过(guò)去的几(jǐ)十年当中(zhōng)，人(rén)类为(wèi)了寻找这(zhè)些看不见、摸不到，几(jǐ)乎不会与常(cháng)规(guī)物质相(xiāng)互作用的“暗物质”，科学家们已经(jīng)进行了超过50次的实验，却没(méi)有任何实(shí)质(zhì)性的发现，除了(le)一个地方，意大利的格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿尔(ěr)卑斯(sī)山脉(mài)。

在山下1400米(mǐ)处的地(dì)下(xià)矿井当中，藏(cáng)着地球上(shàng)最(zuì)大的地学实验室，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测(cè)器(qì)，一直致(zhì)力于寻找暗物质(zhì)粒子(zi)的(de)周期性(xìng)震荡。

自1997年以来(lái)，这里(lǐ)的科学家声称(chēng)观测到了某种信号。经过了20多年的数据收集，人们(men)发现了一(yī)个有趣的(de)事情。探测率会在每年(nián)的6月份(fèn)达(dá)到峰值，然(rán)后在11月降(jiàng)到最低(dī)，而(ér)且在20年当中每年都是一样。一(yī)些科学家认为这可能是人类发(fā)现暗物(wù)质的第一个(gè)直接证据。

但是为什么暗物质(zhì)会产(chǎn)生周(zhōu)期性的(de)年度信号呢？刚才我们(men)讲了太(tài)阳系正在以(yǐ)220公里/秒(miǎo)的速度围绕着银河系(xì)进(jìn)行移(yí)动，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意味着我(wǒ)们也在以这样的(de)速度在(zài)穿越着暗物质流，这个过程中会(huì)产生相(xiāng)应的(de)振荡(dàng)，同(tóng)时地球又(yòu)以30公(gōng)里/秒的(de)速度(dù)围绕太(tài)阳进行旋转(zhuǎn)。所以有半年的(de)时间，地球(qiú)围(wéi)绕太阳的(de)方向与太(tài)阳(yáng)环绕银河系的方向是一(yī)致的，而(ér)另外半年则与之相反。

而(ér)在6月份的时候，地球与太阳的(de)方向正好达(dá)到(dào)完全(quán)一致，这是理论上地(dì)球穿越暗物质流最快(kuài)的时段。而在11月份(fèn)，又恰好达到了最慢值。尽管在实际的情况(kuàng)中，太阳(yáng)系相对(duì)银河(hé)系的平面呈现了60度(dù)的倾(qīng)斜，但是(shì)这(zhè)并不影响这个(gè)理论的(de)有效性。

因此科学家认为这(zhè)可以用(yòng)来解释(shì)，研究人员们所(suǒ)观测(cè)到的周期性信号。当(dāng)然也可能有其(qí)他的情况，造成这种年(nián)度(dù)周期信号的差异(yì)也(yě)可能是温度、湿度(dù)、土壤中的水分、高(gāo)山上的积雪，甚至连意大利游(yóu)客(kè)的(de)数(shù)量也符合这个周(zhōu)期(qī)的(de)规(guī)律。

所以，科学(xué)家(jiā)们又在南半球建(jiàn)立了一个几乎相同的实验室，这里的季节(jié)与之前的实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗(àn)物质流(liú)的(de)运(yùn)动(dòng)特征(zhēng)和第(dì)一(yī)个实验室是一样的。

因(yīn)此，如果在这里可以得到相同(tóng)的信号，就可(kě)以成为暗物质(zhì)所存在的(de)非常(cháng)有力的证据(jù)了。但(dàn)是(shì)由(yóu)于这个实(shí)验室刚刚建成(chéng)不久，所以(yǐ)截至(zhì)目(mù)前还无法提供(gōng)相应的数(shù)据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新(xīn)的望(wàng)远镜，这(zhè)台(tái)太空(kōng)望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相(xiāng)同，但它的宽视场仪器提供的视野是哈(hā)勃红(hóng)外(wài)仪器的(de)100倍。南希格雷斯罗曼太(tài)空(kōng)望远镜其(qí)中一个关(guān)键(jiàn)的用途就是探索暗物质背(bèi)后的奥秘，对于探测(cè)的(de)结(jié)果，我们只(zhǐ)能拭(shì)目以待了。费米实验室粒子天体物理中心(xīn)的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究(jiū)发现，如果暗物质存在(zài)，它们极有可能拥(yōng)有另一种神(shén)秘的效应，这种暗物质(zhì)效(xiào)应(yīng)，会支(zhī)持宇宙当中生命的诞生，或者说是(shì)生命进化(huà)的一个重要因素。

如果这一理(lǐ)论得到进一步的(de)证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会(huì)不会意味(wèi)着人类(lèi)并(bìng)不(bù)孤单呢？或许在宇宙当中(zhōng)某个角(jiǎo)落的(de)行星上(shàng)，暗(àn)物质正(zhèng)在通过(guò)这样的效(xiào)应创造生(shēng)命(mìng)。当(dāng)然，这些推论的大前提是要(yào)先找到(dào)暗物质存在的实际证据。那么小(xiǎo)伙(huǒ)伴(bàn)们，你(nǐ)们觉得暗(àn)物(wù)质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支(zhī)持是(shì)我更新的动力(lì)！

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