宇宙是“人为制造”的？为(wèi)何会存(cún)在(zài)科学无法解释的“暗物质”？暗物质(zhì)又究(jiū)竟(jìng)是什么？人类为了(le)寻找暗物质存在的证据，科学(xué)家们在过去的(de)几十年当(dāng)中进行了超过50次的长期实验(yàn)，但是却(què)没有发现任何的有效证据(jù)。除(chú)了一(yī)个地方，在(zài)1687年出版的自然(rán)哲学数学原理一书中，埃萨克牛(niú)顿发表了万有引力(lì)定律(lǜ)，它揭示了宇宙中天体运动的规律(lǜ)。往后的(de)几百(bǎi)年来，当天文学家们发现某些天体运行轨道出现异常，不符(fú)合万有引(yǐn)力定律的时候，他们就会(huì)知道(dào)，周(zhōu)围一定有(yǒu)未知(zhī)的天体通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥(ào)本(běn)勒维耶就通过(guò)天(tiān)王星运行(xíng)轨道的异常(cháng)，推算并且发现(xiàn)了海王星的存(cún)在。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发现(xiàn)都是应用万有引力定律所取(qǔ)得重(zhòng)大天文成就的(de)例(lì)子。但是这些发现都是在恒星系统的尺(chǐ)度当中，可当我(wǒ)们上升到星(xīng)系(xì)或(huò)者是(shì)星团的尺(chǐ)度，事情就(jiù)开始变得(dé)诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物(wù)理学家(jiā)弗里茨(cí)兹(zī)威基(jī)正在(zài)研(yán)究和测(cè)量后发星系团的(de)质量。这(zhè)是一个由数(shù)千个星系所(suǒ)组成的(de)巨(jù)大星系(xì)团(tuán)，这些星(xīng)系(xì)被引力(lì)束(shù)缚在(zài)一起。测量星系(xì)团的质(zhì)量一般会使用到(dào)两种方法，当两种方法(fǎ)结(jié)果一致，就可以确定其(qí)质量的范(fàn)围。

第一种是获得(dé)其(qí)"光度学的质量(liàng)"，需(xū)要的数据是测量各个星系的(de)光度。

第二(èr)种是动力学质量的计算(suàn)，是利用光谱红移(yí)测量(liàng)星系团中的各个星系(xì)相对于星系团的运动速度。当测量(liàng)结(jié)果(guǒ)出来之后，兹威(wēi)基彻底懵了(le)，“动力(lì)学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意(yì)味着，后发(fā)座星系团(tuán)有99%的质量消失了，或者说这99%的质量并(bìng)不以可见光的形(xíng)式所存(cún)在，我(wǒ)们无(wú)法(fǎ)看到(dào)。最诡异的是，在测量速度(dù)的(de)过(guò)程中，兹(zī)威基发现星系团中很多星系的速度比理(lǐ)论上要快得多，按照牛顿(dùn)的运动学定律，仅靠这些可见星系(xì)的质量所产(chǎn)生(shēng)的引力是无法(fǎ)将它们(men)束缚在星系团(tuán)内的，它们早就(jiù)应该被(bèi)抛出星系团之外了，除(chú)非有一种(zhǒng)神秘(mì)的力量在(zài)起作(zuò)用，这种力量来(lái)源于某种(zhǒng)隐形的物质。

据(jù)此，兹维基提出(chū)了这样部分不可见(jiàn)的暗质，它(tā)不发散光(guāng)、吸光、反射光，但是它们却(què)占据着宇宙中绝大部分的质量(liàng)。只是当时(shí)的人们对这(zhè)样的一(yī)种说法不(bù)屑一顾。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这个(gè)词才再一次出现。天(tiān)文学家维(wéi)拉(lā)鲁宾和肯特(tè)福(fú)特在观测仙女座(zuò)星系(xì)中的恒(héng)星运动。理论上来(lái)说，距离中(zhōng)心越远的恒星在其轨道上的运行速度(dù)就会(huì)越慢。但是他(tā)们(men)观测的(de)结果(guǒ)却让人感到不(bù)可(kě)思议(yì)。

随着与中心(xīn)距离的增加，恒星(xīng)的旋转速度几(jǐ)乎保持(chí)不变。可是根(gēn)据牛顿的万(wàn)有引力定律，在(zài)星系(xì)当中如果(guǒ)没(méi)有足(zú)够大的质量来吸(xī)引它(tā)们，这些外围的恒星早(zǎo)就被甩到宇宙当中了。基(jī)于这种现(xiàn)象(xiàng)，科学家(jiā)们(men)会使用(yòng)一种相对标(biāo)准的方(fāng)法(fǎ)来解释暗物(wù)质的(de)存在，这种方法就(jiù)是(shì)测量星系(xì)当中气体在X轴上距离星系(xì)中心(xīn)的距离，以及在Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速(sù)度。如果出现异常的结果，就(jiù)认为(wèi)是由暗物质的力量(liàng)进(jìn)入其(qí)中。

于(yú)是科(kē)学家们(men)通过射电望远镜测量了距离星系中心更远(yuǎn)距离的氢元素，发现它们的(de)旋转速(sù)度并不(bù)符合(hé)牛(niú)顿的力学定律。我(wǒ)们的太阳(yáng)系也不(bù)例(lì)外(wài)，太(tài)阳系位(wèi)于银河系的第三悬(xuán)臂之上(shàng)，距离银河系中心2.6万光(guāng)年，根据(jù)万有引力定律进行计算，太阳(yáng)系的运(yùn)行速度应(yīng)该(gāi)是(shì)160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的速度(dù)围绕银(yín)河系旋转，这(z回族女人为什么离婚少hè)个实际速度远(yuǎn)远大于理论速度，那么产生以上这种向心加速度的原因很可能就是存在着一种我们看不到的(de)物(wù)质，是这些暗物(wù)质的引力效应(yīng)将(jiāng)星系聚(jù)集在(zài)了(le)一起(qǐ)。

也是从这时开(kāi)始，越来越(yuè)多的研(yán)究人员(yuán)开始相信暗物质(zhì)的存(cún)在(zài)。科学家根据(jù)星系外(wài)恒星轨道的(de)速(sù)度，估算在星(xīng)系当中暗物质的(de)质量(liàng)占(zhàn)整个星系质量的85%。但(dàn)是，暗物(wù)质并不是唯一可以解释这个现象的原因。在一项新的研(yán)究当中，科学家们发(fā)现，几乎没有引力效应的遥(yáo)远恒星之间，也(yě)会出现速度上(shàng)的微小差异。另外，天文学家还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星(xīng)系距(jù)离(lí)地球大约2.5亿光年(nián)，大小和银河(hé)系不多，但是星系当中存在的(de)恒星数量却(què)只(zhǐ)有银河系的千分之一。

所以(yǐ)在理论(lùn)上，该星系必须(xū)存在暗物质，否则就(jiù)会分崩离(lí)析。但(dàn)是科学家(jiā)们使用(yòng)最先进的望远镜(jìng)对其进行了40个小时的详细(xì)测(cè)量之后(hòu)，发(fā)现星系中的(de)恒星运动是(shì)可以用正常的物质(回族女人为什么离婚少zhì)和力(lì)学定律来解(jiě)释的。那么又有人提出，也许该星系的暗(àn)物质(zhì)，已经(jīng)被附近的另一(yī)个(gè)大星系(xì)剥离了。奇(qí)怪的是，它的附近没有任何星系(xì)存在。造成这些现象的除了(le)暗(àn)物质(zhì)的假说之外，另一种可能就(jiù)是人(rén)类(lèi)对(duì)引力(lì)的(de)理解还(hái)不够全面，引力很(hěn)可能在不同(tóng)尺度空间中的工作方式(shì)是不(bù)同的，这意味着(zhe)在行(xíng)星(xīng)系尺度(dù)中的天(tiān)体(tǐ)会沿着它们的(de)轨道，按照我们所理解的方式运动(dòng)。但(dàn)是上升到星系和(hé)星团的(de)尺(chǐ)度，引力(lì)之间的相互作(zuò)用则是不同的方式。对于(yú)在(zài)星系团之间的(de)相互作用(yòng)，科学家还引(yǐn)入(rù)了外部场效应的概(gài)念，指的是在(zài)数百(bǎi)万光年的规(guī)模上，巨大的(de)质量之间(jiān)会产生对彼此特殊的效果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙(méng)德理论成(chéng)立，这意味着我们需要对现在的物理定律进行修正，这些(xiē)发现也让很(hěn)多人认为(wèi)暗(àn)物质假说(shuō)理论就此终结。但是在宇宙当中还(hái)有关(guān)于暗物(wù)质(zhì)存在的其他的理论证据，这(zhè)些理(lǐ)论证据是蒙德(dé)理(lǐ)论所没法解释的“引力透(tòu)镜”。

径向(xiàng)距离为37亿光年的子(zi)弹星系团(tuán)，由两个碰撞的星系团所(suǒ)组成，类(lèi)似这样的星团，它们大(dà)部分(fēn)的普通质量都在(zài)星系的气体当中。当(dāng)星团以1000万公里/小时发生(shēng)碰撞的时候，星际气体的相互作用就(jiù)会导致温(wēn)度的急剧升高，速度大幅降低。所以(yǐ)在理(lǐ)论(lùn)上，在碰撞之后，子弹星系团大部分的质量(liàng)将位于所有这些气体所在(zài)的(de)中间区域。那么我们通过什么来(lái)验证它(tā)的质量(liàng)区域到底是(shì)不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太空望远镜传(chuán)回了(le)宇宙当中第一张(zhāng)全(quán)彩的高清(qīng)照片，在(zài)照(zhào)片中(zhōng)我(wǒ)们可以明显地(dì)看(kàn)到很(hěn)多(duō)星系(xì)似乎被(bèi)拉伸产生(shēng)了巨大(dà)的形变。其实这些星系本身并不是真的被扭曲了，也不是韦(wéi)伯望远镜出了(le)什(shén)么问题，而是这样极(jí)遥远的天体和(hé)我(wǒ)们地球上(shàng)的观(guān)测者之间。被一个质量超级巨大的(de)天体(tǐ)遮挡，这个(gè)超(chāo)大质量的东西的引力，会使身后更遥(yáo)远星系(xì)的光都(dōu)发生了扭曲(qū)。这个(gè)现(xiàn)象就是(shì)引力透镜效应。这(zhè)个巨大的天体可能是超大质量的黑洞或者是(shì)暗物质。

所(suǒ)以(yǐ)当人们对子弹星系团观测(cè)的时候，发现(xiàn)它的大质量区域并不是在中间，而(ér)是(shì)在(zài)两(liǎng)侧(cè)。所以最(zuì)好的解(jiě)释方法就是当星(xīng)团发生(shēng)全部的碰撞时，可被观测到的质量气体被卡(kǎ)在了中间(jiān)，暗(àn)物质则直(zhí)接通过(guò)了这个(gè)区域，并在两边形成了(le)引力透镜。对子弹星系团的引力透镜(jìng)研(yán)究(jiū)也(yě)被认为(wèi)是(shì)暗(àn)物质存在的迄(qì)今(jīn)为止最好(hǎo)的理论(lùn)证据。

除(chú)此之外(wài)，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆(bào)炸(zhà)开始，38万年之后，可见(jiàn)光终于(yú)可以畅通(tōng)无阻地(dì)穿(chuān)越在宇(yǔ)宙当中(zhōng)了(le)。经(jīng)过了130多亿年之后，这些(xiē)光在宇宙空(kōng)间背景上留下了各相同性(xìng)的微波辐射(shè)。其中红色的部分表示温度较高的区域，蓝色(sè)则表示相对较(jiào)冷的区域，但实际上(shàng)它(tā)们之间的温差(chà)只有万(wàn)分之一(yī)。

科学家们通(tōng)过(guò)对前(qián)景背景分离后的(de)二值图像进行连(lián)通域提取和(hé)标记之后发现，如果(guǒ)宇宙当(dāng)中没有暗物(wù)质，图形看起来不应该是这样的，而随(suí)着(zhe)暗(àn)物(wù)质的增加，一些(xiē)峰(fēng)值的幅度会减小，才变得(dé)看起来“和(hé)谐”。为了(le)匹配(pèi)宇宙微波背景辐射的测量值，我(wǒ)们需要的暗物质大约是普通物质的5倍。这(zhè)个数字与解释(shì)星系当中恒星运动所需要的暗物质比(bǐ)例是一(yī)致的。这就意味着。

用了一个简单的理(lǐ)论框(kuāng)架，就很好(hǎo)地解释了很多(duō)不(bù)同的观测(cè)结果。而暗物质的本质就是宇宙当中存在着某(mǒu)种类型的(de)粒子(zi)，它们不参与任何(hé)其他的电(diàn)磁作(zuò)用，只通过引力来相互作用(yòng)。所以如(rú)果能够找到这种粒子的存在(zài)，就相当于找到(dào)了暗物质存(cún)在的实际(jì)证据。这种粒子到底是什么？科(kē)学家们已经提出了数十种(zhǒng)的假想目标，而要寻找这(zhè)些(xiē)不(bù)同的目标粒子所需要的(de)实验方(fāng)式也不相(xiāng)同。在(zài)过去的几十(shí)年(nián)当中(zhōng)，人类为(wèi)了寻(xún)找(zhǎo)这(zhè)些(xiē)看不见(jiàn)、摸不到，几乎(hū)不会与常规物质(zhì)相互作(zuò)用(yòng)的“暗(àn)物质(zhì)”，科学家们已经进行了(le)超过50次的(de)实验，却(què)没有任(rèn)何实质性的发现，除了一(yī)个地(dì)方，意大利的格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿井当(dāng)中(zhōng)，藏着地球上最(zuì)大的地学实验室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼高的探测器，一直(zhí)致(zhì)力于(yú)寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观测到了某种信号(hào)。经过了20多年的数据收集，人们发现了一(yī)个有(yǒu)趣的事情(qíng)。探测率会在每年的6月(yuè)份达到峰值，然后在(zài)11月降到最低，而(ér)且在20年当中每年都是一样(yàng)。一些(xiē)科学家(jiā)认为(wèi)这可能(néng)是人类发现暗(àn)物质的第一个直接证据。

但是为什么暗物质(zhì)会产(chǎn)生周期性的年(nián)度信号呢？刚才我们(men)讲了太阳系正(zhèng)在以(yǐ)220公里/秒(miǎo)的(de)速度(dù)围绕着(zhe)银(yín)河系进行(xíng)移(yí)动，那么如果(guǒ)暗物质(zhì)存在宇(yǔ)宙(zhòu)当中，这(zhè)意(yì)味(wèi)着我们也在以(yǐ)这(zhè)样的速度在穿越着暗物质流，这个过程中会产(chǎn)生相应的(de)振荡，同时地球又以30公里/秒(miǎo)的速度围绕太阳(yáng)进(jìn)行旋(xuán)转。所以有半年的时间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银河系的方向是(shì)一(yī)致(zhì)的，而另外半年则与之相反。

而在6月份(fèn)的时候，地球(qiú)与(yǔ)太阳的方向正好达到完(wán)全一致(zhì)，这(zhè)是(shì)理论上地球(qiú)穿越暗(àn)物质流最快(kuài)的时(shí)段。而在11月(yuè)份，又恰好达到了最慢值(zhí)。尽管在实际的情(qíng)况中，太(tài)阳(yáng)系相(xiāng)对(duì)银河系(xì)的平面呈现了60度的倾斜，但是这(zhè)并不影响这个理(lǐ)论的有(yǒu)效性。

因(yīn)此科学家认为这可以用来解释，研究人员们所观测(cè)到的周期性信(xìn)号。当然也可能(néng)有(yǒu)其他的(de)情况，造成这种年度周(zhōu)期信号的差(chà)异也可能(néng)是温度、湿度、土壤中的水分、高(gāo)山(shān)上的积雪(xuě)，甚至连意大利游客(kè)的数(shù)量也符合(hé)这个周期的(de)规(guī)律。

所(suǒ)以，科(kē)学家们又在南半球建立了一个几乎相同的实验室，这里的季节与(yǔ)之前的实验室正好相反(fǎn)，而(ér)在(zài)这里(lǐ)，地球穿过(guò)暗(àn)物质流的(de)运(yùn)动特(tè)征和第一(yī)个实验室(shì)是一(yī)样的。

因此(cǐ)，如(rú)果在这里(lǐ)可(kě)以得到(dào)相同的信号，就可(kě)以(yǐ)成(chéng)为暗物质所存在的(de)非常(cháng)有力(lì)的证据了。但是(shì)由于这(zhè)个实验室刚刚建成不久，所以截至目前还无法提供相应(yīng)的数据支(zhī)持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射一台新的望远镜，这(zhè)台太空(kōng)望远镜叫(jiào)做“南(nán)希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它的宽视场(chǎng)仪器(qì)提(tí)供的(de)视(shì)野是哈勃(bó)红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中(zhōng)一个关键(jiàn)的用途就是探(tàn)索暗物质(zhì)背(bèi)后的奥(ào)秘，对于探(tàn)测的(de)结果，我(wǒ)们只能拭目以(yǐ)待了。费米实验室粒(lì)子天体物理中心的科学家丹琥(hǔ)珀和贾森斯特芬(fēn)研究发现(xiàn)，如果暗物(wù)质存在，它们极(jí)有可能(néng)拥有另一(yī)种神秘(mì)的效应，这种暗物质效应，会支(zhī)持宇宙当中生命的诞生(shēng)，或者说是生命进(jìn)化(huà)的一个重要(yào)因素。

如果这(zhè)一理(lǐ)论得到进一(yī)步的证实(shí)，那么(me)遍布宇宙当(dāng)中的(de)暗物质会(huì)不会意味着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中某个(gè)角落(luò)的行(xíng)星上，暗物质正(zhèng)在通过这(zhè)样的效(xiào)应创(chuàng)造生命(mìng)。当然(rán)，这些推(tuī)论的(de)大(dà)前提是要先找到暗物质存在的实(shí)际证(zhèng)据(jù)。那(nà)么(me)小(xiǎo)伙伴(bàn)们(men)，你们觉得暗(àn)物质到底存不存(cún)在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的(de)支持是(shì)我更新的动力(lì)！

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