宇宙是“人为(wèi)制造”的？为(wèi)何会存在科学无法解释的(de)“暗物质”？暗(àn)物质又(yòu)究竟是什(shén)么？人类为(wèi)了寻找暗(àn)物(wù)质存在的(de)证据，科学(xué)家(jiā)们在过去的几十年当(dāng)中进行(xíng)了超(chāo)过50次的(de)长期实验，但是(shì)却(què)没有(yǒu)发(fā)现任(rèn)何的有效证据。除了一个地方，在1687年(nián)出(chū)版(bǎn)的自(zì)然(rán)哲学数学原(yuán)理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表(biǎo)了(le)万有引力定律，它揭示(shì)了宇宙中天体运(yùn)动的规律。往后的几百年来，当(dāng)天(tiān)文(wén)学家们发(fā)现(xiàn)某些天体运(yùn)行轨道出(chū)现异(yì)常，不符合万有引力定(dìng)律的时候，他们就会知道，周围(wéi)一定有未(wèi)知的(de)天体通过引力在(zài)摄(shè)动(dòng)它的(de)轨道。比如在1846年，奥本(běn)勒维耶就通过(guò)天王星运行轨道的异常，推算(suàn)并(bìng)且发现了海(hǎi)王星的存(cún)在。另外，哈雷(léi)彗星(xīng)、冥王(wáng)星的(de)发现都是应用万有引力定(dìng)律所取得重大天文成(chéng)就(jiù)的例子。但是这些(xiē)发现都是在恒星系统的尺度当(dāng)中，可当我们上(shàng)升到星系或者(zhě)是星团的尺度，事情就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年(nián)，瑞(ruì)士的物理(lǐ)学家弗(fú)里茨兹威基正在(zài)研究(jiū)和测量后发星系团的质量。这是(shì)一个由数千个星系所组成(chéng)的巨大星(xīng)系团(tuán)，这些星系(xì)被引力束缚在一起。测量星系(xì)团的质量一般会使用到两(liǎng)种方(fāng)法，当两种方(fāng)法结果(guǒ)一致，就可以确定(dìng)其质量的范(fàn)围。

第一(yī)种是获得其(qí)"光度学的质量"，需要(yào)的数据是测量各个星(xīng)系(xì)的(de)光度。

第二种(zhǒng)是动力学质量的计(jì)算，是(shì)利(lì)用光谱红移测量星(xīng)系团中的各个星(xīng)系(xì)相对于星(xīng)系(xì)团的(de)运(yùn)动速度。当测量结果(guǒ)出(chū)来之(zhī)后，兹威基彻底懵了(le)，“动(dòng)力(lì)学质量”竟然(rán)是“光度(dù)学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失(shī)了(le)，或者说这(zhè)99%的质(zhì)量并不(bù)以可见光的形式所存(cún)在，我(wǒ)们无法看到。最诡异(yì)的是(shì)，在(zài)测量速度的过程中，兹(zī)威基发现星系(xì)团中很(hěn)多(duō)星系(xì)的速度比理论上要(特朗普中文名字叫什么，特朗普英文全名叫什么yào)快得多，按照(zhào)牛顿(dùn)的运动(dòng)学(xué)定律，仅(jǐn)靠这些(xiē)可见星系的(de)质量所产生的引力(lì)是无法(fǎ)将(jiāng)它们束缚(fù)在星系团内的，它们早就应该被抛出星系团(tuán)之外了，除非有(yǒu)一种神秘的力(lì)量(liàng)在起(qǐ)作用，这种力量来(lái)源于某种隐形(xíng)的物(wù)质。

据此，兹维(wéi)基提(tí)出(chū)了这样(yàng)部分不可见的暗质，它不(bù)发散光、吸(xī)光、反(fǎn)射(shè)光，但是它们(men)却(què)占据着宇宙(zhòu)中(zhōng)绝大部(bù)分的质(zhì)量。只是当时的人们对这(zhè)样的一种说(shuō)法不屑一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物质”这个词(cí)才(cái)再一次(cì)出现。天文学(xué)家维拉鲁宾和(hé)肯特福特在观(guān)测(cè)仙女座星系中的(de)恒星运动。理论上来说，距离中心越远的恒星在其轨道上的运行速度(dù)就会(huì)越慢。但是他(tā)们观测(cè)的结果却让人感到不可思议(yì)。

随着与中心距离(lí)的增(zēng)加，恒星(xīng)的(de)旋转速度几乎保持不变(biàn)。可是根据牛(niú)顿的万有(yǒu)引力定律，在星系当中如(rú)果没有足够大的质量来吸(xī)引它们(men)，这些外围(wéi)的恒星早就被甩到(dào)宇宙当中了。基于这(zhè)种现象，科学家们(men)会使用一种相对标(biāo)准的方法来解释暗物质(zhì)的存在，这种方法就(jiù)是测(cè)量(liàng)星系当中(zhōng)气体在(zài)X轴(zhóu)上(shàng)距离星系中(zhōng)心的距离，以及在Y轴上气(qì)体的旋(xuán)转速(sù)度。如果出现异常的结果，就(jiù)认(rèn)为是由暗物质的力(lì)量进(jìn)入其中。

于是科学家们通过射电望远(yuǎn)镜测量了距离星系中心更(gèng)远距离的(de)氢元(yuán)素，发现(xiàn)它们的旋转(zhuǎn)速度并(bìng)不符合牛(niú)顿的力学(xué)定(dìng)律(lǜ)。我们的太阳系(xì)也不例外(wài)，太阳系位(wèi)于银河系的第三悬(xuán)臂(bì)之上，距离银河系中心(xīn)2.6万光年(nián)，根据万有引力定律进行计算，太阳系的运行(xíng)速(sù)度应(yīng)该是160千米(mǐ)/秒，但实(shí)际上，太阳系正在以220千米/秒(miǎo)的(de)速度围绕银河(hé)系旋转，这个实(shí)际(jì)速度远远(yuǎn)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(yī)种我们看(kàn)不到(dào)的物质，是这(zhè)些(xiē)暗物质的引力效应将(jiāng)星系聚集在了一起。

也是从这(zhè)时开始，越来(lái)越(yuè)多的研究人员开(kāi)始相信暗物质(zhì)的存在(zài)。科学家根据(jù)星系外恒星轨道的速度，估算在星系当中(zhōng)暗物质的质(zhì)量占(zhàn)整个星系质量的(de)85%。但是，暗(àn)物质并(bìng)不是唯一可以解(jiě)释这个现(xiàn)象的原因。在一项新的研究当中，科学家们发现(xiàn)，几乎没有引力效应(yīng)的遥远恒(héng)星之(zhī)间，也会出(chū)现(xiàn)速度上的微(wēi)小差异。另(lìng)外，天文学家还发现了(le)一个反常(cháng)的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离地球(qiú)大约(yuē)2.5亿光年，大(dà)小和(hé)银河(hé)系不多(duō)，但是星系当中存在(zài)的恒星数(shù)量(liàng)却(què)只有(yǒu)银河系的(de)千分(fēn)之一。

所以在理论上，该(gāi)星系必须存在暗物(wù)质(zhì)，否(fǒu)则就(jiù)会分(fēn)崩离析(xī)。但是(shì)科学家们使用最先进的(de)望远(yuǎn)镜对其进(jìn)行了(le)40个小时(shí)的详细测量之后，发现星(xīng)系中的恒星运(yùn)动(dòng)是可以用正常的物(wù)质和力学定律(lǜ)来解释的。那么又(yòu)有人提出，也(yě)许该(gāi)星系的暗物(wù)质，已(yǐ)经被(bèi)附(fù)近的(de)另一个大星系剥离(lí)了。奇怪的是，它(tā)的附近没有任何星系存在。造(zào)成这些现(xiàn)象的除了暗(àn)物质的假说之外，另一种可能就(jiù)是(shì)人(rén)类对引力的(de)理解还不够全面，引力很可(kě)能在不同尺(chǐ)度空间中的工(gōng)作方式是不同的(de)，这意味着在行星系尺度中(zhōng)的天体会沿着它们的轨道，按照我(wǒ)们所(suǒ)理解(jiě)的方式运动。但是(shì)上(shàng)升(shēng)到星(xīng)系和星团的尺度，引力之(zhī)间的相(xiāng)互(hù)作用则是不同的方式。对于(yú)在星系(xì)团之间的(de)相互作用，科学(xué)家还引入(rù)了外部场效应的概念，指的(de)是在数百(bǎi)万光(guāng)年的(de)规模上，巨大的质量之间会产生对(duì)彼此特殊的效果(guǒ)，这个(gè)理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立(lì)，这意味着我们需要(yào)对现(xiàn)在(zài)的物理(lǐ)定律进行(xíng)修正，这些发(fā)现也让很多人认为(wèi)暗物质假说理(lǐ)论就(jiù)此终结。但是在宇宙当(dāng)中还有(yǒu)关(guān)于暗物(wù)质(zhì)存在的其(qí)他的理论证据，这些理论证据是蒙德(dé)理论所(suǒ)没法解释的“引力(lì)透(tòu)镜”。

径向距离(lí)为37亿光年的子弹星系(xì)团，由(yóu)两个碰撞的(de)星系(xì)团(tuán)所(suǒ)组成，类似这样的星团(tuán)，它们大部分的普通质量都在星系(xì)的气(qì)体当中。当特朗普中文名字叫什么，特朗普英文全名叫什么星团以(yǐ)1000万公里/小时发生碰撞的时候(hòu)，星际气体的相互作(zuò)用就会(huì)导致温度的急剧升高(gāo)，速(sù)度大(dà)幅降低。所以在理(lǐ)论上，在碰撞之后，子(zi)弹星系团(tuán)大部分的质量将位(wèi)于(yú)所(suǒ)有这些气体(tǐ)所在的(de)中间区(qū)域。那么我们通(tōng)过什么来验证它的(de)质量区域(yù)到底(dǐ)是(shì)不是集中在中间呢(ne)？前不久，詹姆斯(sī)韦(wéi)伯太空(kōng)望远镜传回了(le)宇宙当中(zhōng)第一张全彩的高清照片，在照片中我们可(kě)以明显地(dì)看(kàn)到很多星系似乎被拉伸(shēn)产生了巨大的形变。其实这些星系本身并不是(shì)真的被扭曲了(le)，也不是(shì)韦伯望远镜出(chū)了什么问题(tí)，而是(shì)这样极遥远的天体和(hé)我们(men)地(dì)球上的观测(cè)者之间(jiān)。被一个质量(liàng)超级巨(jù)大的天体遮挡(dǎng)，这个超(chāo)大质量的(de)东西的引力，会使身后更遥远(yuǎn)星系的光都发生了扭(niǔ)曲。这个现象就是引力透镜效应(yīng)。这个巨大的天体可(kě)能是超(chāo)大质量的(de)黑洞或(huò)者是暗物质。

所以当人们对子弹星系团观测的时候，发现它的(de)大(dà)质量区域并不(bù)是在中间，而(ér)是在两(liǎng)侧。所以最好的解释方法就是(shì)当星(xīng)团(tuán)发生全部的(de)碰撞时，可被观(guān)测到(dào)的(de)质量气体被(bèi)卡(kǎ)在了中(zhōng)间，暗物质则直接通过了这(zhè)个区域(yù)，并在两边(biān)形成了引力透(tòu)镜。对(duì)子(zi)弹星系团的(de)引力透(tòu)镜研究也被认为是暗物(wù)质(zhì)存在的迄今(jīn)为止最好的理论证(zhèng)据(jù)。

除此之外(wài)，还有来自宇宙当中最古老(lǎo)的(de)光。从宇(yǔ)宙(zhòu)大爆炸开始，38万(wàn)年之后，可(kě)见光终于可以畅通无(wú)阻地(dì)穿越在(zài)宇宙当中了(le)。经过(guò)了130多亿(yì)年(nián)之后，这(zhè)些(xiē)光在宇宙空间背景上留(liú)下了各(gè)相同性的微波辐(fú)射。其中红色的部分表示温(wēn)度较高(gāo)的区域，蓝色则表示相对较冷的(de)区域，但实际(jì)上(shàng)它们之间的(de)温(wēn)差只有万分之一。

科(kē)学家们(men)通过对前景背景分(fēn)离后的二值图像进行连(lián)通域提取(qǔ)和标记之后发现，如果宇宙当(dāng)中没有暗物质，图形看起来不(bù)应该是这样的，而随着暗物质的增加，一些峰值的幅(fú)度会减小(xiǎo)，才变得看起(qǐ)来(lái)“和谐”。为(wèi)了匹(pǐ)配宇宙微(wēi)波背(bèi)景辐射的(de)测量值(zhí)，我(wǒ)们需要的暗(àn)物质大约是普通(tōng)物质(zhì)的(de)5倍。这个数(shù)字与解(jiě)释星系当中恒星运动所需(xū)要的暗(àn)物质比例(lì)是一致的。这就意味着。

用了一个简(jiǎn)单的理论(lùn)框架，就很好地(dì)解释(shì)了很多不同的观测结果。而暗物质的本质就是宇宙当(dāng)中存(cún)在着(zhe)某种类型的粒子，它们不参(cān)与任何其(qí)他的电磁作用，只(zhǐ)通过引(yǐn)力来相(xiāng)互作用。所以如(rú)果能(néng)够找(zhǎo)到(dào)这种粒(lì)子的存在，就相当于找(zhǎo)到(dào)了暗物(wù)质存在的实际证(zhèng)据。这种粒子到底是什么？科学家们已(yǐ)经提出(chū)了数(shù)十(shí)种(zhǒng)的假想(xiǎng)目标，而(ér)要寻找这些(xiē)不同的目标粒子(zi)所(suǒ)需要(yào)的实(shí)验方式也特朗普中文名字叫什么，特朗普英文全名叫什么(yě)不相同。在过去的几十年当(dāng)中，人类为了寻(xún)找(zhǎo)这些看(kàn)不见、摸不到(dào)，几(jǐ)乎(hū)不会与常规物质(zhì)相互作(zuò)用的“暗物质”，科(kē)学(xué)家们已经进(jìn)行了超过50次的实验，却没(méi)有任何实质性的发(fā)现，除了一个地方，意大利的格兰(lán)萨索山，隶(lì)属于阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米(mǐ)处的地(dì)下矿井当(dāng)中，藏着地球上最大(dà)的地学(xué)实验室，这(zhè)个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三(sān)层楼(lóu)高的(de)探测器(qì)，一直(zhí)致力(lì)于(yú)寻找(zhǎo)暗物质(zhì)粒(lì)子的周期性震荡。

自(zì)1997年以来，这里的科学家声称观(guān)测到了某种(zhǒng)信号。经过了20多年的数据收集，人(rén)们(men)发现了(le)一个有趣的事情(qíng)。探测率会在(zài)每(měi)年的6月份达到峰值，然后在(zài)11月降到最低(dī)，而(ér)且在20年当中每年都是一样。一些科(kē)学家认为这可能是(shì)人(rén)类发(fā)现暗(àn)物(wù)质的第(dì)一个(gè)直接(jiē)证(zhèng)据。

但是为(wèi)什么暗物(wù)质会产(chǎn)生周期性的年度信号呢(ne)？刚才我们讲了(le)太(tài)阳(yáng)系正在以(yǐ)220公里(lǐ)/秒的速度围(wéi)绕着(zhe)银(yín)河系(xì)进行移动，那(nà)么如果暗物质存在(zài)宇宙当(dāng)中，这意味着我们也在(zài)以这样的速度在穿越(yuè)着暗物质流，这个过程(chéng)中会产生相应(yīng)的振荡，同时地球又以30公里/秒的速(sù)度围绕太阳(yáng)进行旋(xuán)转(zhuǎn)。所以有半年的时间，地球(qiú)围绕(rào)太(tài)阳的方向(xiàng)与太阳环绕银(yín)河系的方(fāng)向是一致的，而另外半年(nián)则(zé)与(yǔ)之(zhī)相(xiāng)反(fǎn)。

而(ér)在6月份的时候，地球与(yǔ)太阳的方向正(zhèng)好达到完全(quán)一致，这是理(lǐ)论(lùn)上地球(qiú)穿越暗物质流最快(kuài)的时段。而在11月份，又(yòu)恰好达到了最(zuì)慢值(zhí)。尽管在实际的情(qíng)况中，太阳系相对银河系(xì)的(de)平面(miàn)呈现了60度的倾斜(xié)，但是这并不(bù)影响这(zhè)个理论的有(yǒu)效性。

因(yīn)此科学家认为这可(kě)以用(yòng)来解释(shì)，研究人员(yuán)们所观测到的周(zhōu)期性信号。当然(rán)也可能有其他的情况(kuàng)，造成这种年度周期(qī)信号的差异也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上(shàng)的积雪，甚(shèn)至连意大(dà)利游(yóu)客的(de)数量也(yě)符合这个周期的规律(lǜ)。

所以，科学家们又在南半球(qiú)建立了一个几乎相同(tóng)的实验室，这里的季节与之前(qián)的实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗物(wù)质流(liú)的运(yùn)动特征和第一个实验室是一(yī)样的。

因(yīn)此(cǐ)，如果(guǒ)在这里可以得到相同的信号，就可(kě)以成为暗物质所存(cún)在的(de)非(fēi)常(cháng)有力的证据了。但是由于这个实(shí)验室刚刚(gāng)建成(chéng)不久，所(suǒ)以截至目前(qián)还(hái)无法提(tí)供相(xiāng)应的数(shù)据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的(de)望(wàng)远(yuǎn)镜，这(zhè)台(tái)太空(kōng)望远镜(jìng)叫(jiào)做“南希格雷(léi)斯罗曼”，它(tā)的(de)主镜大小跟哈(hā)勃(bó)望远镜相同，但它(tā)的宽视场仪器(qì)提供的(de)视野(yě)是哈勃(bó)红外仪器的100倍(bèi)。南(nán)希格雷斯罗曼(màn)太空望远镜(jìng)其中(zhōng)一个关(guān)键的用途就(jiù)是(shì)探索暗物质背后的(de)奥(ào)秘(mì)，对于探测(cè)的结(jié)果，我们只能拭目以待了。费(fèi)米实验(yàn)室粒子天(tiān)体物理中(zhōng)心(xīn)的科学家(jiā)丹(dān)琥珀和(hé)贾森斯特芬研究(jiū)发现(xiàn)，如果暗物质存在，它(tā)们极有可能(néng)拥(yōng)有另(lìng)一种神(shén)秘的效应，这种暗物(wù)质(zhì)效应，会支(zhī)持宇宙当中生命(mìng)的诞生，或者说是生命(mìng)进化的一个重要因(yīn)素。

如(rú)果(guǒ)这一理论(lùn)得到进一(yī)步的(de)证实(shí)，那么遍布宇宙当(dāng)中的(de)暗物(wù)质会(huì)不会意味着人类并不孤(gū)单(dān)呢？或(huò)许在(zài)宇宙(zhòu)当中某个(gè)角落的行星上(shàng)，暗(àn)物质(zhì)正在(zài)通过这样的效(xiào)应创造生命(mìng)。当然，这些(xiē)推论的大前提(tí)是要先找(zhǎo)到暗物质存在(zài)的实际证据。那么(me)小(xiǎo)伙伴(bàn)们，你(nǐ)们觉(jué)得(dé)暗(àn)物质到(dào)底存不存(cún)在呢？喜欢请点赞，你的(de)支持(chí)是我更新的(de)动力！

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