宇宙是“人为制造”的？为何会(huì)存在科学无法解(jiě)释的“暗物(wù)质”？暗(àn)物质又(yòu)究竟是(shì)什(shén)么？人(rén)类为了寻找暗物(wù)质存在(zài)的证据，科学(xué)家们在(zài)过(guò)去的几十年当中(zhōng)进行了(le)超过50次的长期实验，但是却没有发现任何的有效证据(jù)。除了(le)一个地方，在1687年出版的自然哲学数(shù)学原理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了万有引力定(dìng)律(lǜ)，它揭(jiē)示了宇宙中天体运(yùn)动的规(guī)律。往后的(de)几百年来，当天文学家(jiā)们发现(xiàn)某(mǒu)些天体运行轨道出现异常，不符(fú)合(hé)万有引力(lì)定律的时候，他们就会(huì)知道，周围一定(dìng)有未知的天体通过引力在摄动它的(de)轨道。比如在1846年，奥本(běn)勒维耶就通过天王星运行轨道的异常，推算并且(qiě)发现了(le)海(hǎi)王(wáng)星(xīng)的存在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用万有(yǒu)引力定律所取得重大天(tiān)文成(chéng)就的例子。但是这些(xiē)发现都是在恒星系(xì)统(tǒng)的尺度(dù)当中，可当我们上升到星系或者是星团的尺度(dù)，事(shì)情就(jiù)开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物(wù)理学家(jiā)弗里茨兹威基(jī)正(zhèng)在(zài)研究和测量后发星系团的质量(liàng)。这是一个由数千个星系所组(zǔ)成的(de)巨(jù)大星系团，这些星系被引力束缚(fù)在(zài)一起。测量星系团的质量一般会使用到两种方法，当(dāng)两种方法结(jié)果一致，就可以确定(dìng)其质量的范围。

第一种(zhǒng)是(shì)获得其(qí)"光(guāng)度学的质量"，需要的数(shù)据是测(cè)量各个星系的光度。

第二种是动(dòng)力学质量的计算，是利用光谱红(hóng)移测量星系团中的各个星系相对于(yú)星系(xì)团的运动(dòng)速度。当测量结果出来(lái)之后(hòu)，兹威基彻底懵(měng)了，“动(dòng)力学质量”竟(jìng)然是“光度学质量”的400倍。这意(yì)味(wèi)着，后发座(zuò)星(xīng)系团有99%的质量消失了，或者说(shuō)这99%的质量并不以可见光的形(xíng)式(shì)所存在，我们无(wú)法看到。最诡异的(de)是，在测量速度(dù)的过(guò)程(chéng)中，兹(zī)威基发现星系团中很多星(xīng)系的速度比理论(lùn)上要快(kuài)得多，按照(zhào)牛顿的运动学(xué)定律，仅(jǐn)靠这些可见星系的(de)质量所产生的(de)引(yǐn)力是无法将它们束缚在星系团内的，它们早就应该被(bèi)抛(pāo)出星(xīng)系(xì)团(tuán)之外(wài)了，除非有一种神秘的力量在起作用(yòng)，这种力(lì)量来源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提(tí)出了(le)这(zhè)样部分不可见的(de)暗质，它不发散(sàn)光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝大部分的质量(liàng)。只是当时(shí)的(de)人们对这样(yàng)的(de)一(yī)种说法(fǎ)不屑(xiè)一顾(gù)。

直(zhí)到40年(nián)之后，“暗(àn)物质”这个词才再一(yī)次出现。天文学家维拉鲁宾(bīn)和肯特福特(tè)在观测(cè)仙女座(zuò)星系(xì)中的(de)恒星运动。理论上来说(shuō)，距离(lí)中心越远的恒星在其轨道上的运行速度就会越慢。但(dàn)是他们(men)观测的结果(guǒ)却让人感到不可思议。

随着与(yǔ)中心距离的增加，恒(héng)星(xīng)的旋(xuán)转速(sù)度几乎保(bǎo)持不变。可是根据牛顿(dùn)的万有引力定律，在(zài)星系(xì)当(dāng)中(zhōng)如果没有(yǒu)足够大(dà)的质(zhì)量来吸引它(tā)们，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基于这种(zhǒng)现(xiàn)象，科学家们会(huì)使用一种相对标准的方(fāng)法来(lái)解释暗物(wù)质的存在，这种方法就(jiù)是测量星系当中气体在X轴上(shàng)距离星系中心的距离(lí)，以及在Y轴上气体的(de)旋转速度。如果出(chū)现异常的结果，就认为是(shì)由暗物质的力量进入其中。

于是(shì)科学家们通过射电望(wàng)远镜测量了距离星系中心更远距离的氢元素，发现它(tā)们的旋转速(sù)度(dù)并(bìng)不符合牛顿的力学定律。我们(men)的太阳(yáng)系也不例(lì)外，太阳系位于银河系(xì)的第(dì)三悬臂之上(shàng)，距离银河系中心2.6万(wàn)光年，根据万有引力(lì)定(dìng)律进(jìn)行计算，太阳系的运行(xíng)速度应该(gāi)是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒(miǎo)的速度围绕银河系(xì)旋转，这个实际速度远远大于(yú)理论速度，那么产生以(yǐ)上这种向心(xīn)加速度的原因很可(kě)能就是存在着一种我(wǒ)们(men)看不到的物质，是(shì)这些暗物质的引力效应将(jiāng)星系聚(jù)集(jí)在了一起。

也是从这时(shí)开始，越来越(yuè)多的(de)研究人员(yuán)开(kāi)始相信(xìn)暗物质(zhì)的存(cún)在。科学家根据星系外(wài)恒星轨道的速度，估(gū)算(suàn)在(zài)星系(xì)当中暗物(wù)质的质量占整个星系(xì)质量(liàng)的85%。但(dàn)是，暗物质并(bìng)不是唯一可(kě)以解释(shì)这(zhè)个(gè)现象的原(yuán)因。在一(yī)项新的(de)研究当(dāng)中，科学家们发现，几(jǐ)乎没有引力效应的遥远(yuǎn)恒(héng)星之(zhī)间，也会出现速度上的微小(xiǎo)差异张都监是什么级别的官，水浒官职品级一览表。另外(wài)，天文学家还发现了一个反常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光(guāng)年，大小(xiǎo)和(hé)银(yín)河系不(bù)多，但(dàn)是星(xīng)系当(dāng)中存在的恒星数(shù)量却只(zhǐ)有银河系的千分之一。

所以在理论上，该星系(xì)必须存在(zài)暗物质，否(fǒu)则就会分崩离析(xī)。但是科学家们使(shǐ)用最先进的望(wàng)远镜对(duì)其进行(xíng)了40个小(xiǎo)时的(de)详细测量之后，发现(xiàn)星(xīng)系中的恒星运(yùn)动是可以用正常(cháng)的物质和(hé)力(lì)学定(dìng)律来解释的。那(nà)么(me)又有人提出，也许(xǔ)该星系的(de)暗物质，已经被附(fù)近的另一个大(dà)星系剥离了(le)。奇怪(guài)的是，它(tā)的(de)附近没有任何星系存在(zài)。造(zào)成这些现象的除了暗物(wù)质的假说之外，另(lìng)一种可能(néng)就(jiù)是人类对(duì)引力的理(lǐ)解还不够全面，引力很可能(néng)在(zài)不同尺(chǐ)度空间(jiān)中的工(gōng)作方式是不(bù)同的，这意味着在(zài)行星(xīng)系尺度中的天体(tǐ)会(huì)沿着它们的轨道，按照我们所理解的方式运动(dòng)。但是上升(shēng)到(dào)星系和(hé)星团的尺度，引力之间的相互作用(yòng)则是不同的方式。对(duì)于(yú)在星系团之间的相互作用(yòng)，科(kē)学家(jiā)还(hái)引入了(le)外部(bù)场效(xiào)应的(de)概念，指的(de)是在(zài)数百万光年的规(guī)模上，巨大的质量(liàng)之间会产生对彼此特殊的效果(guǒ)，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德(dé)理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论成(chéng)立(lì)，这意味(wèi)着我们需要对现(xiàn)在的(de)物理定律(lǜ)进行修(xiū)正，这些发现也让很多人认(rèn)为暗物质(zhì)假(jiǎ)说理论就此终结。但是在宇宙当中(zhōng)还(hái)有关(guān)于暗物质存在(zài)的其他(tā)的理(lǐ)论证据，这些(xiē)理论(lùn)证(zhèng)据(jù)是蒙德理(lǐ)论所没法解释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距离为37亿光年(nián)的子弹星系团，由两个碰撞的星系团所组成，类似(shì)这样(yàng)的星团，它(tā)们大(dà)部(bù)分(fēn)的(de)普通(tōng)质量都在星系(xì)的气(qì)体当中(zhōng)。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星际气体的相互作用就会导致(zhì)温度(dù)的急剧(jù)升(shēng)高(gāo)，速度大幅降低。所(suǒ)以在理论上，在碰撞之(zhī)后(hòu)，子弹(dàn)星(xīng)系(xì)团大(dà)部分的质量将位于所(suǒ)有这些(xiē)气体所在的中间区域。那(nà)么我们通过什么来验证它的质量区域到底是不是集(jí)中(zhōng)在中间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传回了宇宙当中第一张全彩(cǎi)的高清照片(piàn)，在照片中我们可以明显(xiǎn)地(dì)看到很多星(xīng)系似乎被拉伸(shēn)产(chǎn)生(shēng)了巨大的形变。其实这些星系本身并(bìng)不是真的(de)被扭曲了，也不是(shì)韦伯望远(yuǎn)镜出了什么问题，而是这样极遥(yáo)远的天体(tǐ)和我们地球(qiú)上的观测者之间。被(bèi)一(yī)个质量(liàng)超级巨(jù)大的天体遮挡，这个(gè)超(chāo)大质量的东西的引力，会使身(shēn)后(hòu)更遥远(yuǎn)星系(xì)的光都发生了扭曲。这个现象就是(shì)引力透镜效应。这个巨大的天体可能是超大质(zhì)量的(de)黑洞或者是(shì)暗物质。

所(suǒ)以当(dāng)人们对子(zi)弹星系团观测的时候，发现它的(de)大质量区域并不是在中间，而是在(zài)两侧(cè)。所以(yǐ)最(zuì)好的解释方(fāng)法就是当星(xīng)团发生全(quán)部的碰撞时，可被观测(cè)到的质量(liàng)气体被卡在了(le)中间，暗物质(zhì)则直接通过了这个(gè)区(qū)域，并在两边形成了(le)引力(lì)透镜(jìng)。对子弹(dàn)星系团(tuán)的引(yǐn)力(lì)透镜研究也被(bèi)认为是暗物(wù)质存在(zài)的迄今为止(zhǐ)最好(hǎo)的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最(zuì)古老的(de)光。从宇(yǔ)宙大爆炸开始(shǐ)，38万(wàn)年之(zhī)后，可见光终于可(kě)以畅通(tōng)无阻地穿越在宇宙当中了(le)。经过了130多亿年之(zhī)后，这些光在宇宙空间背景(jǐng)上留下了各相同性的微波辐(fú)射。其中红色的部分表示温度较高的区(qū)域，蓝色则表示(shì)相对较(jiào)冷(lěng)的区域，但实(shí)际上(shàng)它们之间的温(wēn)差(chà)只(zhǐ)有(yǒu)万(wàn)分(fēn)之(zhī)一。

科(kē)学家们(men)通过对前景背景分离后(hòu)的二值图像进行连通(tōng)域提取和标记之后发(fā)现(xiàn)，如果(guǒ)宇宙当(dāng)中没有暗物质，图形看起来不应该是这样(yàng)的，而随着暗(àn)物(wù)质(zhì)的(de)增(zēng)加，一些(xiē)峰值的幅度会减小(xiǎo)，才(cái)变得看起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇(yǔ)宙微(wēi)波背景辐(fú)射的测量(liàng)值，我(wǒ)们(men)需(xū)要的暗物质大约是(shì)普(pǔ)通物质(zhì)的5倍。这个(gè)数字与解释星系当(dāng)中恒星(xīng)运动所需要的暗物质(zhì)比例(lì)是一(yī)致的(de)。这就意味着。

用了一个(gè)简单的理(lǐ)论框架(jià)，就很(hěn)好地解释了很多不同的观测结果。而(ér)暗物(wù)质的本质(zhì)就(jiù)是宇宙(zhòu)当中存在着(zhe)某种类型(xíng)的粒子，它(tā)们不参与任何(hé)其他的(de)电磁(cí)作用(yòng)，只通过引力来相互作用。所(suǒ)以如果能够找(zhǎo)到这种粒子的存在，就相当(dāng)于找(zhǎo)到了暗物质(zhì)存在的实际证(zhèng)据(jù)。这种(zhǒng)粒子(zi)到底是什么？科学家(jiā)们已经提(tí)出了数十种的假想目(mù)标，而(ér)要(yào)寻找这些不同的目标粒(lì)子(zi)所需要(yào)的实(shí)验(yàn)方式也不相同。在过去的(de)几十年(nián)当中(zhōng)，人类为了(le)寻找这些看不见、摸不到，几乎(hū)不会与常规物质相互(hù)作用的(de)“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次的(de)实验，却没有任何实质性的(de)发现，除(chú)了一个(gè)地方，意大利的格兰萨索山，隶(lì)属于(yú)阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最(zuì)大的地学(xué)实(shí)验室(shì)，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一(yī)个(gè)三(sān)层楼(lóu)高的探测器，一直致(zhì)力于寻找暗物质粒子的周期性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里的科学(xué)家声称观(guān)测到了某(mǒu)种信号。经过了(le)20多年的数据收集，人们发现了一(yī)个有趣(qù)的事情。探测率会在每年(nián)的(de)6月份达(dá)到峰值，然后在11月降(jiàng)到最(zuì)低，而且在20年当(dāng)中(zhōng)每(měi)年(nián)都是(shì)一样。一些科学家认为这可能(néng)是人类发现暗物(wù)质的第一个直接证(zhèng)据。

但(dàn)是为什么暗物质(zhì)会产生周期性的年度(dù)信号呢？刚才我们讲了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒的(de)速(sù)度(dù)围绕着银河系(xì)进(jìn)行移动，那么如(rú)果(guǒ)暗物质存(cún)在(zài)宇宙(zhòu)当中(zhōng)，这意味(wèi)着我们也在以(yǐ)这样的速度在穿(chuān)越着暗物质流，这(zhè)个过程(chéng)中(zhōng)会产生(shēng)相应的振(zhèn)荡，同时(shí)地球又以(yǐ)30公里/秒的(de)速度围绕太阳进行旋(xuán)转。所(suǒ)以有半(bàn)年的(de)时间(jiān)，地(dì)球围绕(rào)太阳的方向与太阳环绕银河系的方(fāng)向是一致的(de)，而另外半(bàn)年(nián)则与(yǔ)之相反。

而在6月(yuè)份(fèn)的(de)时候，地球与(yǔ)太(tài张都监是什么级别的官，水浒官职品级一览表)阳的(de)方向(xiàng)正(zhèng)好达到完(wán)全一致，这是理(lǐ)论上(shàng)地球穿越暗(àn)物质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到(dào)了最慢值。尽管在实际的(de)情(qíng)况中，太阳系相对银河(hé)系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影响(xiǎng)这个理(lǐ)论的有(yǒu)效性。

因此科学家认为这可以用来解释，研究人员们(men)所观测(cè)到的周期性信号。当然也可能(néng)有其他的情况，造成这种(zhǒng)年度周期(qī)信号的差异也可能是温(wēn)度、湿(shī)度、土壤中(zhōng)的水分、高山上的(de)积雪，甚至连(lián)意大利游客的数(shù)量(liàng)也符合这个周期的规律。

所以，科学家们又(yòu)在南半球建(jiàn)立了一个几(jǐ)乎相同的实验(yàn)室，这里的(de)季节与之前的实验室正(zhèng)好相(xiāng)反，而在这里，地球(qiú)穿过暗物质(zhì)流(liú)的运动特征和第一个(gè)实验室是一(yī)样的(de)。

因此，如果在(zài)这里可以(yǐ)得到(dào)相(xiāng)同的信号，就可以(yǐ)成为暗(àn)物质所存在的非常(cháng)有力的证据(jù)了(le)。但是由于这个(gè)实验室刚刚建(jiàn)成(chéng)不久，所以截至目前还无法提(tí)供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射(shè)一台新的望远(yuǎn)镜(jìng)，这台太(tài)空望(wàng)远镜叫(jiào)做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜(jìng)大小(xiǎo)跟哈(hā)勃望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)相同(tóng)，但它的宽视场仪器提供的(de)视野(yě)是哈勃(bó)红外(wài)仪(yí)器的100倍。南希格雷斯罗(luó)曼太空望远镜其(qí)中一个关键的用(yòng)途就是探索暗物(wù)质(zhì)背后的(de)奥秘(mì)，对于探测的结果，我们只(zhǐ)能拭(shì)目以待了(le)。费(fèi)米(mǐ)实验室粒子(zi)天体物理中心(xīn)的科学家丹琥珀和(hé)贾森斯(sī)特(tè)芬研究发现，如果暗物质存(cún)在，它们(men)极有可能(néng)拥有另一种神(shén)秘的效(xiào)应，这种暗(àn)物质效(xiào)应(yīng)，会支持宇宙当中生命的诞生(shēng)，或者说是生命进化的一(yī)个重(zhòng)要因素。

如果这一理论得到进一步(bù)的证实，那(nà)么遍(biàn)布宇宙当中(zhōng)的暗(àn)物质(zhì)会不会意味着人类并不孤单(dān)呢？或(huò)许在宇宙当中某个角落的行星上(shàng)，暗物质正在(zài)通过这样的效应(yīng)创造生命。当(dāng)然，这些(xiē)推论的大(dà)前提是要先(xiān张都监是什么级别的官，水浒官职品级一览表)找到暗物质存(cún)在的(de)实际(jì)证(zhèng)据(jù)。那么小伙(huǒ)伴们，你(nǐ)们觉得暗物质到底存不存(cún)在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更(gèng)新的(de)动力！

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