宇(yǔ)宙(zhòu)是“人(rén)为制造”的？为(wèi)何(hé)会存(cún)在(zài)科(kē)学无法解(jiě)释的“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟(jìng)是什么？人类为(wèi)了寻找暗(àn)物质存在(zài)的(de)证据，科学家们在(zài)过(guò)去的几十年(nián)当中进行了(le)超过(guò)50次的长期实验，但是却没有发现(xiàn)任何的有效(xiào)证据。除了一个地方，在1687年出版的自(zì)然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有(yǒu)引力(lì)定律，它揭(jiē)示了宇宙中(zhōng)天体运动的(de)规律。往后的几百年来，当天文学家们发现某些(xiē)天体运行(xíng)轨道出(chū)现(xiàn)异常(cháng)，不符合万有引力定律的时(shí)候(hòu)，他们就会(huì)知道，周围一定有未知的天体通(tōng)过引力在摄动它的(de)轨道。比(bǐ)如在(zài)1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行轨道的异常，推算并(bìng)且发现了海(hǎi)王星的存(cún)在(zài)。另外，哈(hā)雷彗(huì)星、冥王星的发现都是应用万有引力定律所(suǒ)取得重(zhòng)大天文成就的(de)例子。但是这些发(fā)现(xiàn)都是在恒星系统的尺度(dù)当中，可当(dāng)我们上升到(dào)星系或者(zhě)是(shì)星团的尺度，事情就开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理(lǐ)学(xué)家弗里茨兹威基(jī)正在研(yán)究和测量后(hòu)发(fā)星系团(tuán)的质量。这是一个由数(shù)千个(gè)星(xīng)系所组成的巨大星系团，这(zhè)些星系(xì)被引力束缚在一(yī)起(qǐ)。测量星系团的质量一般会使用(yòng)到两(liǎng)种(zhǒng)方法，当两(liǎng)种(zhǒng)方法结果一致，就可以确定其质量的(de)范围。

第一(yī)种(zhǒng)是获(huò)得其"光度(dù)学的质量"，需(xū)要的数(shù)据是测量各个星系的光度(dù)。

第(dì)二种是动力学(xué)质(zhì)量的计算，是利(lì)用光谱红移(yí)测(cè)量星系(xì)团(tuán)中的各个星系相对(duì)于(yú)星系团的运动速(sù)度。当(dāng)测量结果(guǒ)出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质(zhì)量”竟然是(shì)“光(guāng)度学(xué)质量(liàng)”的400倍(bèi)。这意(yì)味(wèi)着，后(hòu)发座星系团有99%的质量消失了，或(huò)者说(shuō)这99%的质量并不以可见(jiàn)光的(de)形(xíng)式所存在，我们无法看到(dào)。最诡异的是，在测量速度(dù)的过程中，兹威基发现星系团中很多星(xīng)系的速度比(bǐ)理论上(shàng)要(yào)快得多，按照(zhào)牛(niú)顿的运(yùn)动(dòng)学定(dìng)律，仅(jǐn)靠这些可(kě)见(jiàn)星(xīng)系的质量所产生的引力是无法将(jiāng)它们束缚在星系(xì)团内的(de)，它(tā)们早(zǎo)就应该被抛(pāo)出星系团(tuán)之外了(le)，除非有一种神秘的力量(liàng)在起作用，这(zhè)种(zhǒng)力量来源于某种隐形的物(wù)质。

据此，兹维基(jī)提出了这样部分不(bù)可见(jiàn)的暗质(zhì)，它(tā)不发散(sàn)光、吸(xī)光、反射光，但是它(tā)们却(què)占(zhàn)据着宇宙中绝大部分的(de)质量。只(zhǐ)是当时的人们对这样的(de)一种说法不屑一顾(gù)。

直到40年之后(hòu)，“暗(àn)物质”这个词才(cái)再一(yī)次出现。天(tiān)文(wén)学家维(wéi)拉鲁宾和肯特福(fú)特在观(guān)测仙女座星系中的恒星运动。理论上来说，距离中(zhōng)心越远的(de)恒星在其轨(guǐ)道上的(de)运行(xíng)速度就会越慢。但(dàn)是他(tā)们观测的结果(guǒ)却让人感到不(bù)可思(sī)议。

随着与中心距(jù)离(lí)的(de)增加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是根据牛顿的(de)万有引力(lì)定律，在星系(xì)当中如果没(méi)有足够大(dà)的质量(liàng)来吸引它们，这些外围(wéi)的恒星早(zǎo)就(jiù)被甩到宇宙(zhòu)当(dāng)中了。基(jī)于这种现象，科(kē)学(xué)家们会使用(yòng)一(yī)种相对标准(zhǔn)的方(fāng)法来解(jiě)释(shì)暗物质(zhì)的(de)存在(zài)，这(zhè)种方法就是(shì)测量星(xīng)系当(dāng)中气体在X轴(zhóu)上距离星(xīng)系(xì)中心的(de)距离，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速度。如果出现(xiàn)异常的(de)结果，就认为是由暗物质的力量进入(rù)其中(zhōng)。

于是科学家们通过(guò)射电望(wàng)远(y碳酸银是不是沉淀 碳酸银在水中是沉淀吗uǎn)镜测量(liàng)了距离星(xīng)系中心(xīn)更远距离(lí)的(de)氢元素，发现它们的(de)旋转速度(dù)并不符(fú)合牛(niú)顿的力学定律(lǜ)。我们(men)的太(tài)阳系也不例(lì)外，太阳(yáng)系位于银河系(xì)的第三悬臂之上，距(jù)离(lí)银(yín)河系中(zhōng)心(xīn)2.6万光年，根(gēn)据万有引力定律进行计算，太阳系的运行(xíng)速度应该是160千(qiān)米/秒，但实际上，太阳系正在(zài)以220千米/秒的速度围绕银(yín)河系旋转，这(zhè)个实际速度远远大于(yú)理(lǐ)论(lùn)速度，那(nà)么产(chǎn)生(shēng)以(yǐ)上这种向心加速度的(de)原因很可能就是存在着一种(zhǒng)我们(men)看不到的物质，是这些暗物质的(de)引力效应将星系聚集在了一起。

也是从这(zhè)时开始，越来越多的研(yán)究(jiū)人员开始相(xiāng)信暗物质的存在。科(kē)学家根据星(xīng)系外恒(héng)星轨道的速度，估算在(zài)星(xīng)系(xì)当中(zhōng)暗物质(zhì)的质量占整个星系(xì)质量的85%。但(dàn)是，暗(àn)物质并不是唯一可以解(jiě)释这个(gè)现(xiàn)象的原因。在(zài)一项新的研究(jiū)当中(zhōng)，科(kē)学(xué)家(jiā)们(men)发(fā)现，几乎没有(yǒu)引(yǐn)力效应(yīng)的(de)遥远恒星之间，也会出现速度(dù)上的微小(xiǎo)差(chà)异。另外，天文学家还发现(xiàn)了一个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离(lí)地球大(dà)约2.5亿光年，大(dà)小和银河(hé)系(xì)不多，但是星(xīng)系当中存在的恒星数(shù)量却只(zhǐ)有银河系的千分之一。

所以在理论上(shàng)，该(gāi)星系必须存在(zài)暗(àn)物质，否则就(jiù)会分崩离析。但是科学家们使用最先进(jìn)的望远镜对其(qí)进行了40个(gè)小时(shí)的详细测量之后，发现(xiàn)星系中的恒星运动是可以用正常的物质和力学定律来解释的。那么又有(yǒu)人提(tí)出，也许该星系的暗物(wù)质，已经被附近的另一个大星系剥离了。奇(qí)怪的是，它的附近没有任何星系存在。造成这(zhè)些现象(xiàng)的除(chú)了暗物(wù)质的(de)假(jiǎ)说之外，另一种可能就是(shì)人(rén)类对引力的理解还不(bù)够全面，引力(lì)很可能在不(bù)同尺度空间中的(de)工作方(fāng)式是(shì)不同(tóng)的，这意味着在行(xíng)星系尺度(dù)中(zhōng)的(de)天体会(huì)沿着它(tā)们的轨道，按照我们所理解的方式运动。但(dàn)是(shì)上升到(dào)星系和(hé)星(xīng)团的尺度，引力之间的相互作用则是不同的方(fāng)式。对于在星系(xì)团之间的相互作用，科学家还(hái)引(yǐn)入了外部(bù)场效应的概(gài)念，指的(de)是在数百(bǎi)万光(guāng)年(nián)的规(guī)模上，巨(jù)大(dà)的(de)质量之(zhī)间(jiān)会产(chǎn)生对彼此(cǐ)特殊的(de)效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙碳酸银是不是沉淀 碳酸银在水中是沉淀吗(méng)德理论(lùn)成立，这意味着我们需要对现在的物理定律进(jìn)行(xíng)修正，这些发现也让很多人认为暗物质(zhì)假说理论就此终结。但(dàn)是在宇宙当中(zhōng)还有关(guān)于暗物质存在的其他的理论(lùn)证据，这些理论证(zhèng)据是(shì)蒙德理(lǐ)论所没法解释的“引力透镜”。

径(jìng)向距(jù)离为37亿光年(nián)的子弹星系团，由(yóu)两个碰撞的星系(xì)团所组成，类似这(zhè)样的星团，它们大部分的普通质(zhì)量(liàng)都在星系的气体(tǐ)当中。当星(xīng)团以(yǐ)1000万(wàn)公里(lǐ)/小时发生碰撞的时候，星(xīng)际气体的相互作(zuò)用就会导致温(wēn)度的(de)急剧升高，速度大幅降低。所(suǒ)以在理论上，在碰撞之后，子弹星(xīng)系团大部分的质(zhì)量将位于所有(yǒu)这些气体所在的中间区域。那么我们通过什(shén)么来(lái)验证它的质量区域(yù)到(dào)底是不是集中在中(zhōng)间呢？前(qián)不久，詹姆斯韦伯(bó)太(tài)空望远镜传回了宇宙当中第一张全(quán)彩(cǎi)的高清照片，在照片中我们可以明显(xiǎn)地看到很多星系似(shì)乎(hū)被拉伸产生了巨大的形(xíng)变。其实这些星系(xì)本身并(bìng)不(bù)是真的被扭曲了，也不是韦伯(bó)望远镜出了什么(me)问题，而(ér)是(shì)这(zhè)样极遥远的天体和(hé)我们地(dì)球上的观测者之间。被一个质(zhì)量超级(jí)巨(jù)大的天体(tǐ)遮(zhē)挡，这个(gè)超大质量的东西的引力，会使身后(hòu)更遥远星系的光都(dōu)发生了扭(niǔ)曲。这个(gè)现(xiàn)象就是引力透镜效(xiào)应(yīng)。这个(gè)巨大的天体(tǐ)可能是超大质(zhì)量的黑洞(dòng)或者是暗(àn)物(wù)质。

所(suǒ)以(yǐ)当(dāng)人们对(duì)子弹星系团观测的时候，发现它的(de)大质量(liàng)区域并不是在中间，而是(shì)在两侧。所以最好的解释方法就是当星团发生全部(bù)的碰(pèng)撞时，可被(bèi)观测到的质(zhì)量气体(tǐ)被卡(kǎ)在了中间，暗物质(zhì)则直(zhí)接通过了这个区(qū)域，并在(zài)两边形成了引力透镜。对子(zi)弹星系团的(de)引力透镜研究也被认(rèn)为是(shì)暗物质存在的迄今为止最好的理(lǐ)论证据。

除此之(zhī)外，还(hái)有来(lái)自宇宙当中(zhōng)最古(gǔ)老的光。从(cóng)宇宙大爆炸(zhà)开始，38万年之(zhī)后，可见光终于(yú)可以畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经过(guò)了130多亿年(nián)之后，这些光在宇宙(zhòu)空间背(bèi)景上(shàng)留(liú)下了各相同(tóng)性的微波辐射。其中红色的部分表(biǎo)示(shì)温(wēn)度较高(gāo)的区(qū)域，蓝色则表示相对较冷的区(qū)域，但实际(jì)上它们之间的温差只有万分之一(yī)。

科学(xué)家们通(tōng)过对前景(jǐng)背景分(fēn)离后的二值图像进行连通(tōng)域提取和(hé)标记之后发现(xiàn)，如果(guǒ)宇宙当中(zhōng)没(méi)有暗(àn)物质，图(tú)形看(kàn)起来不应该是这样的(de)，而随着(zhe)暗物质(zhì)的增(zēng)加，一(yī)些(xiē)峰(fēng)值(zhí)的幅度会减小，才变(biàn)得看起来“和(hé)谐”。为了(le)匹(pǐ)配宇宙微波背景辐(fú)射的测量值，我(wǒ)们需(xū)要的暗(àn)物质大约(yuē)是普通(tōng)物质的5倍。这个数字与解(jiě)释星系当中恒星运动所需要的暗物质比例是一致的。这(zhè)就意味着。

用(yòng)了(le)一个简单的理论框架，就(jiù)很好(hǎo)地解释了很(hěn)多不同(tóng)的(de)观测结果(guǒ)。而暗(àn)物质的本(běn)质(zhì)就是(shì)宇宙当(dāng)中存(cún)在着某种类型的粒子，它(tā)们不参与任何(hé)其他的电磁作(zuò)用，只通过引力来(lái)相互作用。所以如果(guǒ)能够(gòu)找到这种粒子的存在(zài)，就相当于找到了暗物质(zhì)存(cún)在(zài)的实际证据。这(zhè)种粒子到底是什么？科学家们已经提(tí)出了数十种(zhǒng)的假想目标，而要寻找这些不同(tóng)的目标粒子(zi)所需要的实验方式也不相同。在过去(qù)的几十年当中(zhōng)，人类为了寻找这(zhè)些看不见、摸不到，几乎不会与常规物质相互(hù)作(zuò)用的“暗物(wù)质”，科学家们(men)已经进行了超过50次的实验，却没(méi)有任何实(shí)质性(xìng)的发现(xiàn)，除(chú)了(le)一个(gè)地方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在(zài)山下1400米处的地下矿井(jǐng)当中(zhōng)，藏着地球上最大的地(dì)学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼高的(de)探(tàn)测器，一直致力于寻找暗物质粒子(zi)的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观测到(dào)了某(mǒu)种信号。经(jīng)过了20多年的数据(jù)收集，人(rén)们发现(xiàn)了一个有趣的事情(qíng)。探测率会在每年的6月份达到(dào)峰(fēng)值，然后在(zài)11月(yuè)降到最(zuì)低(dī)，而且在20年当中每年都是一样。一些科(kē)学家(jiā)认为(wèi)这可能是人(rén)类发现暗物质的第(dì)一个直接证据。

但是为(wèi)什(shén)么暗物质会产(chǎn)生周期性的年(nián)度信号呢(ne)？刚才我们讲了太(tài)阳(yáng)系正在(zài)以220公里(lǐ)/秒的速度围(wéi)绕着银(yín)河系进(jìn)行移动，那(nà)么(me)如果暗物质存在(zài)宇宙(zhòu)当中，这意味着我们也在以这样的速(sù)度(dù)在穿越着暗物质流(liú)，这个过程中(zhōng)会产生相应的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围绕太阳(yáng)进行旋转。所以有半年的时(shí)间(jiān)，地球围绕太(tài)阳(yáng)的方向与太(tài)阳环绕银河系的方向是一致(zhì)的，而另(lìng)外半年则(zé)与之相反。

而在6月份(fèn)的时候(hòu)，地球与太阳(yáng)的方向正(zhèng)好达到(dào)完(wán)全一致，这是理论上地(dì)球穿(chuān)越暗(àn)物质流最(zuì)快的(de)时段。而(ér)在11月份，又恰好达到(dào)了最(zuì)慢(màn)值。尽管在实(shí)际的情况(kuàng)中，太阳系相(xiāng)对银(yín)河系的(de)平面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是这并不影响这个理(lǐ)论(lùn)的有效(xiào)性。

因此科(kē)学家(jiā)认为这可(kě)以用(yòng)来解释(shì)，研究人员们所观(guān)测到的周期性信(xìn)号。当(dāng)然也可能有其他的情况(kuàng)，造成这种年(nián)度周(zhōu)期信号的(de)差(chà)异也可能是温度、湿(shī)度、土壤中(zhōng)的水分(fēn)、高山(shān)上的积(jī)雪，甚(shèn)至连(lián)意大利(lì)游客的数量也符合这个周期的规律。

所(suǒ)以(yǐ)，科学家们又在南半球建立了一个几乎(hū)相同的实(shí)验室，这里(lǐ)的季节与之前的实(shí)验室正好相(xiāng)反，而在(zài)这(zhè)里(lǐ)，地(dì)球穿过(guò)暗物质流的运动特征和第一个实验室是一样的。

因此，如果在这(zhè)里可(kě)以得到相(xiāng)同(tóng)的信(xìn)号，就可以成(chén碳酸银是不是沉淀 碳酸银在水中是沉淀吗g)为(wèi)暗物质所存在的非常有力(lì)的(de)证据(jù)了。但是(shì)由于这个实验(yàn)室刚刚建成不久，所以截至目前还无法(fǎ)提供相应的数据支持(chí)。另外(wài)，在2025年，NASA将会(huì)发射一台新的(de)望远镜，这台(tái)太空(kōng)望远镜(jìng)叫做“南希(xī)格(gé)雷斯罗(luó)曼”，它的(de)主镜大小跟(gēn)哈勃望远镜相同(tóng)，但(dàn)它的宽视场仪器提供的视(shì)野是哈勃(bó)红外仪器的100倍。南希格雷(léi)斯罗(luó)曼太空望远镜其中一个关键的用途(tú)就是探索(suǒ)暗物质背后的奥秘，对于探测(cè)的结果，我们只能拭目以待了。费(fèi)米实验室粒子天体物理(lǐ)中心(xīn)的科学家丹琥珀和贾森斯(sī)特芬研究发现(xiàn)，如果暗物质存在(zài)，它们极有可能拥有(yǒu)另一种神秘的效应，这种暗物(wù)质效应(yīng)，会支持(chí)宇宙当中生命的诞生(shēng)，或者说是生命进化(huà)的一个(gè)重要因素。

如果(guǒ)这一理论(lùn)得到进一步(bù)的证实，那(nà)么遍布(bù)宇宙(zhòu)当中的暗(àn)物质会不会意味着人类并不(bù)孤单呢？或(huò)许在宇宙当中某个角落的(de)行星上，暗物(wù)质正(zhèng)在通(tōng)过这(zhè)样的效应创造生(shēng)命。当(dāng)然，这些推论的大前提是要先找到暗物质存(cún)在的(de)实际证(zhèng)据。那么小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗物质(zhì)到底存(cún)不存在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你的(de)支持是我(wǒ)更新的(de)动力！

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