宇宙是“人为制造”的？为何(hé)会存在科学(xué)无法解释的“暗物质”？暗物(wù)质又(yòu)究(jiū)竟是什么？人类为了寻找暗物质(zhì)存(cún)在的证据(jù)，科学(xué)家们在过(guò)去的几十年(nián)当(dāng)中(zhōng)进行了超过50次的(de)长期(qī)实(shí)验，但是却没有(yǒu)发现任何的有效(xiào)证据(jù)。除(chú)了一个地方，在1687年出版(bǎn)的(de)自(zì)然哲学数学原理一(yī)书中，埃(āi)萨克牛(niú)顿发(fā)表了万有(yǒu)引(yǐn)力定律，它揭示了宇宙(zhòu)中(zhōng)天体(tǐ)运动的规律。往后的几百年来(lái)，当(dāng)天文学家们发现某些(xiē)天体运行轨道出(chū)现异常(cháng)，不符合万有引力定律(lǜ)的时候，他(tā)们就(jiù)会知道，周围一定有(yǒu)未知(zhī)的天体(tǐ)通过引力在摄动它的轨道(dào)。比如在1846年(nián)，奥本勒维耶就通过天王(wáng)星(xīng)运行轨道的异常(cháng)，推算并且发现了(le)海王星的存在(zài)。另外(wài)，哈雷彗(huì)星、冥王星的发现都是应(yīng)用(yòng)万有(yǒu)引力定律所(suǒ)取得(dé)重(zhòng)大天文成就的例子。但是这(zhè)些发(fā)现都是(shì)在(zài)乌蒙山连着山外山是什么歌，乌蒙山连着山外山是什么歌曲恒星系统的(de)尺度当(dāng)中，可(kě)当我们上(shàng)升到(dào)星系(xì)或者是(shì)星团(tuán)的尺度，事情就(jiù)开始变得诡异(yì)了。

1933年(nián)，瑞(ruì)士的物理(lǐ)学家弗里茨兹威基(jī)正(zhèng)在研究(jiū)和测(cè)量后发星系团的质量。这(zhè)是一个由数(shù)千个星系所组(zǔ)成的巨大星(xīng)系团，这些星系(xì)被引力束缚在(zài)一(yī)起(qǐ)。测量星系团的(de)质量一(yī)般会使用(yòng)到两种方法，当两种方法结果一致(zhì)，就可以(yǐ)确定其(qí)质(zhì)量的范围。

第(dì)一(yī)种是获(huò)得(dé)其"光度学的质量(liàng)"，需要的数(shù)据是测(cè)量(liàng)各个星系的(de)光(guāng)度。

第二(èr)种是动力(lì)学质量(liàng)的(de)计算，是利用(yòng)光谱红(hóng)移测量星系团中的各个星系相对(duì)于(yú)星系团的运动速度。当测量(liàng)结(jié)果出来之后，兹(zī)威基(jī)彻(chè)底(dǐ)懵了，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度学(xué)质(zhì)量”的400倍。这意(yì)味着，后发座星系团(tuán)有99%的质(zhì)量消失(shī)了，或者说这(zhè)99%的(de)质量(liàng)并不以可见光的形式(shì)所存在(zài)，我们(men)无法看(kàn)到。最诡异的是，在(zài)测(cè)量(liàng)速度(dù)的过程中(zhōng)，兹(zī)威(wēi)基发现星系团(tuán)中很(hěn)多星系的速度比(bǐ)理论上要快(kuài)得多，按(àn)照牛顿的运动学(xué)定律，仅靠这些可见星(xīng)系的质量所(suǒ)产生的(de)引(yǐn)力是无(wú)法将它们(men)束缚在星系团内的，它们早(zǎo)就应该被抛出星系团之外(wài)了，除非有一种(zhǒng)神秘的力量在起作用，这种力量来(lái)源于某(mǒu)种隐形的物质。

据此，兹维(wéi)基提(tí)出(chū)了这样(yàng)部分不(bù)可(kě)见的暗质，它不发散光、吸光、反(fǎn)射光，但是(shì)它们却占据着宇(yǔ)宙(zhòu)中绝大(dà)部分的质(zhì)量(liàng)。只是(shì)当时(shí)的人们对这(zhè)样(yàng)的一种说法(fǎ)不屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这个词才再(zài)一次(cì)出现。天文学家(jiā)维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座星(xīng)系中的(de)恒星运动。理论上来说，距离中心越远的恒星在其轨(guǐ)道上(shàng)的运行速(sù)度就会越慢。但(dàn)是他们观测的(de)结果却让人感到不可思(sī)议。

随(suí)着与中心距离的(de)增加(jiā)，恒星的旋转速度几乎保持不变(biàn)。可(kě)是(shì)根据牛顿的万有引力(lì)定律，在星系当中如果没(méi)有(yǒu)足够(gòu)大的质量来吸引(yǐn)它们(men)，这些外围的(de)恒(héng)星早就被(bèi)甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于(yú)这种现象，科学家们会使(shǐ)用一种相对标准(zhǔn)的方法来解释暗物(wù)质的存在(zài)，这(zhè)种(zhǒng)方法就是测量星(xīng)系当中气体在X轴上距(jù)离星系中(zhōng)心的距离，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋转速度。如果出现(xiàn)异常的结果，就(jiù)认(rèn)为是由(yóu)暗物质的力量进入(rù)其中。

于(yú)是科学家们(men)通(tōng)过射电(diàn)望远镜测量(liàng)了距(jù)离星系中心(xīn)更(gèng)远(yuǎn)距离的氢元素(sù)，发现(xiàn)它们的旋转速(sù)度并不符合牛顿的力学定律。我们的太阳(yáng)系也不例外，太阳系位于银河系的(de)第三悬臂之上，距离银(yín)河系中心2.6万光(guāng)年，根(gēn)据万(wàn)有引(yǐn)力定律进行计(jì)算(suàn)，太阳系的运行速度(dù)应该是160千米/秒，但实(shí)际(jì)上，太阳系正(zhèng)在以(yǐ)220千米/秒的(de)速度围(wéi)绕银河系旋转，这个(gè)实际速度(dù)远远大于理(lǐ)论速度(dù)，那么产生(shēng)以上这(zhè)种(zhǒng)向(xiàng)心加(jiā)速(sù)度的原因很可能就(jiù)是存在(zài)着一种我们看不到的物质(zhì)，是这些暗物质(zhì)的引力效应(yīng)将(jiāng)星系聚集在了一起。

也是从(cóng)这时开始，越来越多(duō)的研究人员开(kāi)始相信暗物质的存在。科(kē)学家根据星系外恒星轨(guǐ)道的速度，估算在星(xīng)系(xì)当中暗物质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质(zhì)并不是唯一可以(yǐ)解释这个现象的原因(yīn)。在一项(xiàng)新的研(yán)究当中，科学家(jiā)们发现，几乎没有引力效应的(de)遥远恒星(xīng)之(zhī)间(jiān)，也(yě)会出现速度(dù)上(shàng)的微小差异。另(lìng)外，天文学(xué)家还发现(xiàn)了一个反常的星系(xì)，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光(guāng)年(nián)，大小和银河系不(bù)多，但是星系(xì)当中存在的恒星数量却只(zhǐ)有银河系(xì)的千分之一。

所以在理论(lùn)上(shàng)，该星系(xì)必须(xū)存在暗物质，否(fǒu)则就会分崩离析。但是科学家们使用最先进(jìn)的望远镜对其进行了(le)40个小时的(de)详(xiáng)细测量之后(hòu)，发现星(xīng)系中的恒星运动是可以用正常(cháng)的物质和力学定(dìng)律(lǜ)来解释的。那么(me)又(yòu)有人(rén)提(tí)出(chū)，也(yě)许该星系(xì)的暗物质，已(yǐ)经被附近的另一个大星(xīng)系剥离了。奇怪的是，它的附近没有(yǒu)任(rèn)何星系存在。造(zào)成(chéng)这(zhè)些现象的除了(le)暗物质的假说之外(wài)，另(lìng)一种可能就是(shì)人(rén)类对引力的理解还不够全面，引(yǐn)力很可能在不同尺度空间中的工作方式是不同(tóng)的(de)，这(zhè)意味着(zhe)在(zài)行(xíng)星系(xì)尺(chǐ)度中的(de)天体会沿着它们(men)的轨(guǐ)道，按照我们(men)所理解的(de)方式运动。但是上升到星系和星团的尺度(dù)，引力(lì)之(zhī)间的相互(hù)作(zuò)用则是(shì)不同的方式。对于在星系团之间的相互作用，科学家还引(yǐn)入(rù)了外(wài)部(bù)场(chǎng)效应的概(gài)念，指(zhǐ)的是(shì)在数(shù)百万光年的规模上，巨大的质量之(zhī)间会产生对彼此特(tè)殊(shū)的效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意(yì)味着我们(men)需要对现(xiàn)在(zài)的物理定(dìng)律进行(xíng)修正(zhèng)，这些发现也让很多(duō)人(rén)认为暗物质假(jiǎ)说(shuō)理(lǐ)论(lùn)就此(cǐ)终结。但是在宇宙当中还有关于暗物质存在的其(qí)他的理论证(zhèng)据，这些(xiē)理论证据是蒙德理论(lùn)所(suǒ)没法解释的“引力透(tòu)镜”。

径向(xiàng)距离为37亿光年(nián)的(de)子弹星系团(tuán)，由(yóu)两个碰撞的星系团所组成，类似这样的星团，它们大部分的普(pǔ)通质(zhì)量都在(zài)星(xīng)系(xì)的(de)气体(tǐ)当中。当星(xīng)团以1000万(wàn)公里/小时发生碰撞(zhuàng)的时候，星际气体的(de)相互作用就会导致温度的(de)急剧升高，速度大幅降(jiàng)低。所以在理论(lùn)上，在碰撞之后，子弹星(xīng)系团大部分的质量将位(wèi)于(yú)所(suǒ)有这些(xiē)气体所(suǒ)在(zài)的中间区(qū)域。那(nà)么我(wǒ)们(men)通过什么来验证(zhèng)它的(de)质量(liàng)区域(yù)到底是不是集(jí)中在(zài)中(zhōng)间(jiān)呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯(bó)太(tài)空望(wàng)远镜传回了宇宙当中第一张全彩的高(gāo)清照片，在照(zhào)片中(zhōng)我们可以明显地看到很多星系似乎被(bèi)拉伸产生了巨大的形变。其实这些星系(xì)本身并不是真的被扭曲(qū)了，也不是韦伯望远镜出了什么问乌蒙山连着山外山是什么歌，乌蒙山连着山外山是什么歌曲题，而是这(zhè)样极遥远的天体和(hé)我们地球(qiú)上的(de)观测(cè)者之间。被一个(gè)质量超级巨大的天(tiān)体(tǐ)遮挡，这个超大质量的东(dōng)西的引力，会(huì)使身(shēn)后更遥远星(xīng)系的光(guāng)都发生了扭曲(qū)。这个现象就(jiù)是引力透(tòu)镜效应(yīng)。这个巨大的天体(tǐ)可能是超大质量的黑洞或(huò)者是(shì)暗(àn)物质。

所以当人们对子弹星系(xì)团观测的时候，发现它的大质量区域并(bìng)不是在中间，而是(shì)在两侧。所(suǒ)以(yǐ)最(zuì)好的(de)解释方法就是(shì)当(dāng)星团发生(shēng)全部的碰撞时，可被(bèi)观(guān)测到的质量气体被卡在了中间，暗(àn)物质则直(zhí)接通(tōng)过了这个区域，并在(zài)两边形(xíng)成了引力透(tòu)镜。对子弹星(xīng)系团的(de)引力透镜研(yán)究也被(bèi)认为是暗(àn)物质存在(zài)的迄今为(wèi)止最好的理论证(zhèng)据。

除此之外，还有来自宇宙当(dāng)中(zhōng)最古老的(de)光。从宇宙(zhòu)大(dà)爆炸开始，38万年之后，可见(jiàn)光终(zhōng)于可以畅通无阻地穿越在(zài)宇宙当中了。经过了130多亿(yì)年(nián)之(zhī)后，这些光(guāng)在宇宙空间(jiān)背(bèi)景上留下了各相同性的微波辐射。其中红(hóng)色的(de)部分表示(shì)温度较高的区域，蓝色则表示(shì)相(xiāng)对(duì)较冷的区域，但(dàn)实际(jì)上它们之(zhī)间(jiān)的温差只有万分之一。

科学家(jiā)们通过对前景(jǐng)背景分离后的(de)二值图像进行连(lián)通域提(tí)取和标(biāo)记之(zhī)后(hòu)发现，如(rú)果宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中没有暗物质，图形(xíng)看起来不(bù)应该是这样的，而随着暗物质的增(zēng)加，一(yī)些峰值的幅度会减(jiǎn)小(xiǎo)，才变得(dé)看起(qǐ)来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测(cè)量值，我们需要的暗物(wù)质大约是普(pǔ)通(tōng)物质的5倍。这(zhè)个数(shù)字与解释(shì)星系(xì)当中恒星运(yùn)动(dòng)所需要的暗物质比例是(shì)一致的。这就意味着。

用了(le)一(yī)个简单的理论框(kuāng)架，就很好地解释了很多不同的观(guān)测结(jié)果。而暗物质的本质就是宇(yǔ)宙(zhòu)当中存(cún)在着某种类型的粒子，它们不参与(yǔ)任(rèn)何其他的电磁作用(yòng)，只通过引力(lì)来(lái)相互(hù)作用。所(suǒ)以如果能够找到这种粒子的存在，就相当于找到了暗物(wù)质存(cún)在(zài)的(de)实际证据。这(zhè)种粒子到(dào)底是什(shén)么？科学家们已(yǐ)经提(tí)出了数十种的假想目标(biāo)，而要(yào)寻找(zhǎo)这些(xiē)不同的目标粒子所(suǒ)需要(yào)的实验方(fāng)式(shì)也(yě)不(bù)相同。在过去的(de)几十年当(dāng)中，人类为了寻找这(zhè)些(xiē)看不见、摸不到，几乎不会与(yǔ)常规物质相互作用的“暗物质”，科学家(jiā)们已经进行了超(chāo)过50次的实验(yàn)，却没有任(rèn)何实质性的(de)发现，除(chú)了一个地(dì)方，意大利的格兰萨(sà)索山(shān)，隶(lì)属于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处的(de)地下矿井当中，藏着(zhe)地球上最大的地学实验(yàn)室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼高(gāo)的探测器(qì)，一直致力于(yú)寻找暗(àn)物质粒子(zi)的周期性震荡(dàng)。

自(zì)1997年以来，这里(lǐ)的(de)科学(xué)家声称观测到(dào)了某(mǒu)种信号。经(jīng)过(guò)了20多年的(de)数据收集，人们发现了一个有趣(qù)的事情。探测率会在每(měi)年的6月份达到(dào)峰(fēng)值，然后在11月降到最(zuì)低，而(ér)且在(zài)20年(nián)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(àn)物质的第一个直接证据。

但是为什么暗(àn)物质会产(chǎn)生周期性的(de)年度信号呢(ne)？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系正在(zài)以220公(gōng)里(lǐ)/秒的速度围绕着银河系进行移动，那么如(rú)果(guǒ)暗(àn)物质(zhì)存(cún)在宇宙当中，这意味着(zhe)我们也在以这样的速(sù)度在(zài)穿越着(zhe)暗物(wù)质流，这个过程中会产生相应(yīng)的振荡(dàng)，同时地球又以30公里/秒的(de)速(sù)度围绕太阳(yáng)进行旋转。所以有半(bàn)年的(de)时间，地球围绕(rào)太阳(yáng)的方向与太阳环绕银河(hé)系的方向是(shì)一致的，而另(lìng)外半(bàn)年(nián)则与之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳的方向正好达到完全一(yī)致，这(zhè)是(shì)理论(lùn)上地球穿(chuān)越暗(àn)物质(zhì)流最快的时段(duàn)。而(ér)在11月份，又恰好(hǎo)达到了最慢值。尽管(guǎn)在实(shí)际的情(qíng)况中，太(tài)阳(yáng)系相对银河(hé)系的平面(miàn)呈现了60度的倾斜，但是这并不(bù)影响这个理(lǐ)论的(de)有效性。

因此科(kē)学家认为这可以用来解释，研(yán)究人员们所观(guān)测到的周期性信号。当然(rán)也可能有其(qí)他的情况，造成(chéng)这种年度周期信号的差异也(yě)可能是温度、湿度、土壤中的(de)水(shuǐ)分、高山(shān)上的积(jī)雪，甚至(zhì)连意大利游(yóu)客的数(shù)量也(yě)符合这(zhè)个周期的规律。

所(suǒ)以(yǐ)，科学家们(men)又(yòu)在南半球(qiú)建立了一个几乎(hū)相(xiāng)同(tóng)的实验室，这(zhè)里的季节与(yǔ)之(zhī)前的实验(yàn)室正好相(xiāng)反，而在(zài)这里，地球穿过暗物质流(liú)的运动特征和第一个(gè)实验室(shì)是一样的。

因(yīn)此，如(rú)果在(zài)这里可以得到相同的(de)信号，就可以(yǐ)成为(wèi)暗物质所存在的非常有(yǒu)力的证据了。但(dàn)是由于这个实验室(shì)刚刚建成不久(jiǔ)，所以截至目前还无法提(tí)供相应的数据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会(huì)发射一台(tái)新的(de)望远(yuǎn)镜，这台太空望(wàng)远镜叫做“南希格(gé)雷斯罗(luó)曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望(wàng)远镜相同，但它的宽视场仪器提供(gōng)的视野是哈勃红外仪(yí)器的100倍(bèi)。南希格雷斯(sī)罗曼太空望远镜其中一个(gè)关(guān)键的用途就是探索暗(àn)物质背(bèi)后(hòu)的奥秘，对于探测的(de)结果，我们(men)只能(néng)拭目以待了(le)。费(fèi)米实验室粒子(zi)天体物理中心的科学家丹琥珀(pò)和贾森斯特(tè)芬研究发现，如果(guǒ)暗(àn)物质存在，它们(men)极有可能拥有(yǒu)另一种(zhǒng)神(shén)秘的效应，这种暗(àn)物质效(xiào)应，会(huì)支持宇宙当中生(shēng)命的诞生(shēng)，或者(zhě)说是生命进化的(de)一(yī)个重(zhòng)要因素(sù)。

如果(guǒ)这一理论得到进一步(bù)的证(zhèng)实，那么(me)遍(biàn)布(bù)宇(yǔ)宙(zhòu)当中的(de)暗物质会不(bù)会意味着人(rén)类并不孤单呢？或(huò)许在宇宙当中某个角落(luò)的(de)行星上，暗物质正在通过这样的效应创(chuàng)造生命。当然(rán)，这些推论(lùn)的大(dà)前提是要先找到暗(àn)物质存(cún)在的实际(jì)证据。那么小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗(àn)物(wù)质到底存(cún)不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动(dòng)力(lì)！

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