宇宙是(shì)“人为制(zhì)造(zào)”的？为何会存(cún)在科(kē)学无法解释的(de)“暗物质”？暗(àn)物质又究竟(jìng)是什么？人类为(wèi)了(le)寻找暗(àn)物质存在的证据，科(kē)学(xué)家们(men)在过(guò)去的几十年(nián)当中(zhōng)进行了超过50次的长期实验(yàn)，但是却没有发现任何的(de)有(yǒu)效证据。除了一个地方，在1687年出版的自然哲(zhé)学(xué)数(shù)学原理一书中，埃(āi)萨克牛顿发表(biǎo)了万(wàn)有引力(lì)定律，它(tā)揭示(shì)了宇(yǔ)宙中天(tiān)体运动的规律。往后的几百年来(lái)，当天文学家们发现(xiàn)某(mǒu)些天(tiān)体运行(xíng)轨道(dào)出(chū)现异常，不符合万有引力定律的时候，他们就会知道，周围一定有未知的天体通(tōng)过引力在摄动它的轨道(dào)。比如在1846年，奥本勒(lēi)维耶(yé)就(jiù)通过天王星运(yùn)行轨(guǐ)道的(de)异常(cháng)，推算并且发现了海王星的存在(zài)。另外(wài)，哈雷(léi)彗(huì)星、冥王星的发现都是应(yīng)用万有引力定律所取(qǔ)得重大天文成就的例子。但是这些(xiē)发现都是在恒星系统(tǒng)的尺度当中，可当我们上升(shēng)到星系或者是星(xīng)团的尺(chǐ)度，事情就开始(shǐ)变得(dé)诡异了。

1933年(nián)，瑞(ruì)士的物理学家弗(fú)里(lǐ)茨兹威基正在研(yán)究和(hé)测量后(hòu)发星系团的(de)质(zhì)量。这是一个由数千(qiān)个星(xīng)系(xì)所组成的巨(jù)大星系团，这(zhè)些(xiē)星系被引力束缚在一起。测(cè)量星系团的(de)质(zhì)量一般会使用到两(liǎng)种方(fāng)法，当两(liǎng)种(zhǒng)方法结果(guǒ)一(yī)致，就(jiù)可以确定其质量的(de)范围。

第一种是(shì)获(huò)得其"光度学的质量"，需要的数据是测(cè)量各(gè)个星(xīng)系的光度。

第二种是动力学(xué)质量(liàng)的计算，是(shì)利用光谱(pǔ)红移测量星系团(tuán)中(zhōng)的各个星系相对于星系团(tuán)的运动速度。当测量(liàng)结果出来之后(hòu)，兹威基彻(chè)底懵了，“动力学质量(liàng)”竟(jìng)然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座(zuò)星系团有(yǒu)99%的质量(liàng)消失了，或(huò)者说这99%的(de)质量并(bìng)不以可见光的形式(shì)所存在，我(wǒ)们无法看到。最诡异(yì)的是，在测量(liàng)速(sù)度的过程中，兹威基发现星(xīng)系团中很多星系(xì)的速度比理论上要快得(dé)多，按照牛顿的运(yùn)动学定律，仅靠这些可(kě)见星(xīng)系的质(zhì)量所(suǒ)产生的引力是无法将它(tā)们(men)束缚在星系(xì)团(tuán)内的，它们早(zǎo)就(jiù)应该被抛出星(xīng)系团之外(wài)了，除非有一种(zhǒng)神秘的力量在起作用，这种(zhǒng)力(lì)量来源(yuán)于(yú)某种隐形的物质(zhì)。

据此，兹(zī)维基提出了这样(yàng)部分不可见(jiàn)的暗质，它不发散光(guāng)、吸光、反(fǎn)射光，但是它们却占(zhàn)据着宇宙中绝大(dà)部分的质量(liàng)。只是当时的人们(men)对(duì)这样的(de)一(yī)种说(shuō)法不(bù)屑一顾。

直(zhí)到(dào)40年之(zhī)后，“暗(àn)物质(zhì)”这个词才再(zài)一次出现(xiàn)。天(tiān)文学家维拉鲁宾和(hé)肯特福特在(zài)观(guān)测仙(xiān)女座星系中的恒星运(yùn)动。理(lǐ)论上来说，距(jù)离中心越远的恒星在其轨(guǐ)道上的运行(xíng)速度就(jiù)会(huì)越(yuè)慢(màn)。但是他(tā)们观测的结果却让(ràng)人感到(dào)不可思(sī)议。

随(suí)着(zhe)与中心(xīn)距离的增(zēng)加，恒星的(de)旋转速度几乎保持不(bù)变。可是根据牛顿的万有引力定律，在星系(xì)当中如果(guǒ)没有足(zú)够大的质(zhì)量(liàng)来(lái)吸引它(tā)们(men)，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基于这种现象，科学家们(men)会使用一种相对标准的方法来解(jiě)释暗物质(zhì)的存在，这种方法就(jiù)是测(cè)量星系当中气体在X轴(zhóu)上距(jù)离星系中心的(de)距离，以及在Y轴上(shàng)气体的(de)旋(xuán)转速(sù)度。如果出现异(yì)常的结果，就认为(wèi)是(shì)由暗物(wù)质的力量进入其中。

于是科(kē)学家们通过射电望远镜测量了(le)距离星系中心更远距离的氢元(yuán)素，发现它们的旋转速(sù)度(dù)并不符(fú)合牛顿的(de)力学(xué)定律。我(wǒ)们的太阳系也不例外(wài)，太阳系位于银河系的第三悬臂(bì)之上，距离银河系中心2.6万光年，根据万有引力定律进行(xíng)计算，太阳系的(de)运行(xíng)速度(dù)应该(gāi)是160千米(mǐ)/秒，但实际上(shàng)，太阳系(xì)正在以(yǐ)220千米/秒的(de)速度围绕(rào)银(yín)河系旋转，这个实际(jì)速度远(yuǎn)远大(dà)于理论速度，那么产生(shēng)以上这种向心加速度的原(yuán)因很可能就是存在着一种我们看不到的物(wù)质，是这些暗物(wù)质的引(yǐn)力效应将星系聚(jù)集(jí)在(zài)了(le)一起。

也是从这(zhè)时开始，越来越多的研究人员开始相信暗(àn)物质(zhì)的存在。科学家(jiā)根据星系外恒星轨道的速度，估算在(zài)星系当中(zhōng)暗物质的质量占整个星(xīng)系质量的85%。但是，暗物质并不是唯(wéi)一(yī)可以(yǐ)解释这个现象(xiàng)的原因。在(zài)一项(xiàng)新的研究当中，科(kē)学(xué)家们发(fā)现，几乎没有引力效应的遥远恒星之(zhī)间，也会出现速度上(shàng)的微小差(chà)异。另外，天文学家还(hái)发(fā)现了一个反常(cháng)的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离地球(qiú)大约2.5亿(yì)光年，大小和银河系(xì)不多，但是星系当中存在的恒星数量(liàng)却只有银(yín)河系的千(qiān)分之一。

所以在理论上(shàng)，该星(xīng)系必须存在暗物(wù)质，否(fǒu)则就会分崩离析。但(dàn)是科学家们使用最先进的望远镜对其进行了40个(gè)小时(shí)的详(xiáng)细测量之后，发现星(xīng)系中的恒星运动(dòng)是可以(yǐ)用正(zhèng)常的物(wù)质和(hé)力学定(dìng)律来解(jiě)释的。那(nà)么又(yòu)有人(rén)提(tí)出，也(yě)许(xǔ)该星系的暗物质，已(yǐ)经被(bèi)附近(jìn)的(de)另一个大星系剥离了。奇怪的是，它(tā)的附近没有任何星系存在。造成(chéng)这些现象的除(chú)了暗物质的假说(shuō)之外，另一种可能就是(shì)人类对引力(lì)的(de)理解还(hái)不够全(quán)面(miàn)，引(yǐn)力很可能在不同尺度空间中的(de)工作方式是(shì)不(bù)同的，这意味着在(zài)行星系尺度(dù)中(zhōng)的天体会沿着它(tā)们的(de)轨(guǐ)道，按(àn)照我(wǒ)们所(suǒ)理(lǐ)解的方(fāng)式运(yùn)动(dòng)。但是上升(shēng)到(dào)星系和星团的尺(chǐ)度，引力之间的相互作用(yòng)则是不(bù)同的方(fāng)式(shì)。对于在星系(xì)团之(zhī)间的(de)相互作(zuò)用，科学家还引入了外部场(chǎng)效应的概(gài)念，指的是在数(shù)百万光年的(de)规模上(shàng)，巨大的质量之(zhī)间会产(chǎn)生对彼此特殊的效果，这个理(lǐ)论叫做(zuò)MOND蒙(méng)德理论(lùn)。如果(guǒ)MOND蒙德理论成立(lì)，这(zhè)意味着我们需(xū)要对现在的物理定律进行修正，这些发现也让(ràng)很多人认为暗物(wù)质假说(shuō)理论就此终结。但是在宇(yǔ)宙当中还有(yǒu)关于暗物(wù)质(zhì)存在的其(qí)他(tā)的理论证据(jù)，这些理(lǐ)论证据(jù)是蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距离为37亿光(guāng)年的子弹星(xīng)系(xì)团，由两个(gè)碰撞的星系团所组成，类(lèi)似这样的(de)星团，它们(men)大部分的普通质量都在星系的气体当中。当星团以(yǐ)1000万(wàn)公里/小时发生碰(pèng)撞的时候，星际气体的相(xiāng)互作用就会导致温度的急剧(jù)升高，速度(dù)大幅降(jiàng)低。所以在理论上，在(zài)碰撞之后，子弹星(xīng)系团大部分的质量将位于所有这些气体所在的中间区域。那么我们通过什么(me)来(lái)验(yàn)证它的质量区域到底是不是集中在中间呢？前不(bù)久(jiǔ)，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜传回(huí)了宇(yǔ)宙当中第(dì)一张(zhāng)全彩(cǎi)的高清照片，在(zài)照(zhào)片中我们可以(yǐ)明显地(dì)看到(dào)很多(duō)星系似(shì)乎(hū)被拉(lā)伸产生了巨(jù)大的形变。其实(shí)这些星系(xì)本身并不(bù)是(shì)真的被扭曲了，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出了什(shén)么(me)问题(tí)，而是(shì)这样极遥远的天(tiān)体和我们地球上的(de)观测(cè)者之(zhī)间。被(bèi)一个质量(liàng)超(chāo)级巨大的天体遮挡，这个超大质量的东西的(de)引力，会使身后更遥(yáo)远(yuǎn)星系的光都(dōu)发生了(le)扭曲。这个(gè)现(xiàn)象就是(shì)引力透镜效应。这个巨(jù)大的天体可能是超大质(zhì)量的黑洞或者是(shì)暗物质。

所以当人(rén)们对子弹(dàn)星(xīng)系团观测的时候，发现它的大质(zhì)量区(qū)域并不是在中间，而是在两侧。所以最好的(de)解(jiě)释方法就是当星团发生(shēng)全部的碰撞时，可被观测到的质量气体被卡在了中间，暗物质则(zé)直接(jiē)通过了这个区域，并在两边(biān)形成了引力透镜。对(duì)子弹星系团的引力透镜研究也被(bèi)认为(wèi)是暗(àn)物质存在的迄今为止最好(hǎo)的(de)理论证据。

除此之外，还有来自(zì)宇宙当中最古老的光(guāng)。从宇宙大爆炸开始，38万年之(zhī)后，可见光终于可以(yǐ)畅通(tōng)无阻地(dì)穿(chuān)越在宇宙当中了。经过了(le)130多亿(yì)年(nián)之后，这(zhè)些光在宇(yǔ)宙空间背景上留(liú)下了各相同性的微(wēi)波辐(fú)射。其中红色的部分表示温度较高(gāo)的(de)区域，蓝(lán)色则表(biǎo)示(shì)相对较(jiào)冷(lěng)的区域，但实际上它们之(zhī)间的温差(chà)只(zhǐ)有万分(fēn)之一。

科学家们通过对(duì)前景背景分离后的二值图像(x无色翡翠手镯什么价位合适 无色翡翠手镯值钱吗iàng)进行连(lián)通域提取和标记之后发现，如果宇宙当中没有(yǒu)暗物质，图形(xíng)看(kàn)起来不应该(gāi)是(shì)这(zhè)样的(de)，而(ér)随(suí)着暗(àn)物质(zhì)的(de)增加，一(yī)些峰值的幅(fú)度会减(jiǎn)小，才(cái)变(biàn)得看起(qǐ)来“和谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波背(bèi)景辐射(shè)的测量值(zhí)，我们(men)需要(yào)的暗物质(zhì)大约是普通物质的5倍。这(zhè)个(gè)数字与解释星系当中恒星(xīng)运动所需要(yào)的暗物质比例是(shì)一致的。这就意味着。

用(yòng)了一个简单(dān)的理(lǐ)论(lùn)框架，就很好(hǎo)地解(jiě)释了很(hěn)多(duō)不(bù)同(tóng)的观测结(jié)果(guǒ)。而暗物质的本质(zhì)就是宇宙(zhòu)当中存在着(zhe)某种(zhǒng)类型(xíng)的粒子，它们不(bù)参与(yǔ)任何(hé)其他的电磁作用，只通过(guò)引力来相互作用。所以如果能够找到(dào)这种粒子的存在，就相(xiāng)当于找到了暗物质(zhì)存在的(de)实(shí)际证据(jù)。这种(zhǒng)粒子到底是什么？科学家们已经提(tí)出了数十种的(de)假想目标，而要寻找这些(xiē)不同(tóng)的目标粒子所需要的(de)实验(yàn)方(fāng)式(shì)也不相同。在过(guò)去的几(jǐ)十年当中，人类为(wèi)了(le)寻找(zhǎo)这些看不(bù)见、摸不到(dào)，几乎(hū)不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科学家们已经(jīng)进(jìn)行了超过50次的实验，却没有(yǒu)任何实质性的发现(xiàn)，除(chú)了一(yī)个(gè)地方(fāng)，意大利(lì)的格兰萨索山，隶(lì)属于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处的地下矿井当(dāng)中，藏(cáng)着(zhe)地球上最大的地学实验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有一(yī)个三层楼高(gāo)的探测器，一直致力于寻找暗物质粒(lì)子(zi)的周期性震(zhèn)荡。

自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(de)数据收集，人们发(fā)现了一(yī)个有趣(qù)的事情。探测(cè)率会(huì)在每年(nián)的6月份达到峰(fēng)值，然后在11月降到(dào)最低，而且(qiě)在20年(nián)当中每(měi)年都(dōu)是(shì)一样。一些科学家认(rèn)为这可能是(shì)人类发(fā)现暗物质的第一(yī)个直接证据(jù)。

但是(shì)为什(shén)么暗物质会产(chǎn)生周期性的年度(dù)信号呢(ne)？刚才我(wǒ)们讲了太阳系正在以220公里/秒的速(sù)度围绕(rào)着银河系进行(xíng)移动(dòng)，那么(me)如果(guǒ)暗物质存在(zài)宇宙当(dāng)中，这意味着我们也(yě)在(zài)以(yǐ)这(zhè)样的速度在(zài)穿越着暗物(wù)质流，这个过程中会产生相应的振荡，同时地(dì)球(qiú)又以(yǐ)30公(gōng)里/秒(miǎo)的速度(dù)围绕太阳(yáng)进行旋转。所以有半年的时间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕(rào)银河系的方向是一致的(de)，而(ér)另外半年则(zé)与(yǔ)之相(xiāng)反。

而(ér)在6月份的时候，地球与(yǔ)太阳(yáng)的方向正好达到完全一(yī)致，这是(shì)理(lǐ)论上(shàng)地球穿(chuān)越暗物质(zhì)流最(zuì)快(kuài)的时段。而(ér)在11月份，又恰好达(dá)到了最慢值。尽管在实际的情况中，太阳系(xì)相(xiāng)对银河系(xì)的平面呈(chéng)现(xiàn)了60度的倾斜，但(dàn)是(shì)这并不影响这(zhè)个理论(lùn)的有(yǒu)效性。

因(yīn)此科学(xué)家认为(wèi)这(zhè)可(kě)以用来解(jiě)释，研究人(rén)员(yuán)们所(suǒ)观(guān)测到的周(zhōu)期性信号。当然也(yě)可(kě)能有其(qí)他的情况，造成这种年(nián)度周期信(xìn)号的差(chà)异也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高(gāo)山上的积雪(xuě)，甚至(zhì)连意大利游(yóu)客的数(shù)量也(yě)符合这个周期的规(guī)律。

所以，科学家们又在南半球建(jiàn)立了一(yī)个几乎相同的实验室，这里的(de)季节与之前(qián)的实(shí)验室正好相反，而在这(zhè)里(lǐ)，地球穿过暗物质流的(de)运动特征和第一个实(shí)验室是一样的。

因(yīn)此，如果(guǒ)在这里可以得到相同的(de)信号，就(jiù)可以成为(wèi)暗物质所存在的(de)非常有(yǒu)力的证(zhèng)据了(le)。但是由于这(zhè)个实验室刚刚建(jiàn)成不久(jiǔ)，所以截至目前还无法提供(gōng)相(xiāng)应(yīng)的数据支(zhī)持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这(zhè)台太(tài)空望远镜(jìng)叫做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望远镜(jìng)相同(tóng)，但(dàn)它的(de)宽视场(chǎng)仪器提供的视(shì)野是哈(hā)勃红外仪器的100倍。南希格(gé)雷斯罗(luó)曼(màn)太空望(wàng)远(yuǎn)镜其(qí)中一个关键的(de)用途就是探(tàn)索暗物质背(bèi)后的(de)奥秘，对(duì)于探(tàn)测的结果，我(wǒ)们只能拭目以待(dài)了。费米实验(yàn)室粒子天体物理中心的科(kē)学家丹琥珀和贾(jiǎ)森(sēn)斯特(tè)芬研究(jiū)发现，如果暗物质存在，它们极有可能拥有另一种神秘(mì)的(de)效应，这种暗物质效(xiào)应，会(huì)支持宇宙当中(zhōng)生(shēng)命(mìng)的诞生，或者说是生命进(jìn)化的(de)一个重(zhòng)要(yào)因素。

如果(guǒ)这一理论(lùn)得到进一步(bù)的(de)证实，那么遍布(bù)宇(yǔ)宙当中的暗物质会不会意味着人类并不孤单(dān)呢？或(huò)许在宇宙(zhòu)当中某个角(jiǎo)落的行星上，暗物质正在通过这(zhè)样的效应创造生命(mìng)。当(dāng)然，这些推论的大前提是(shì)要先找到暗物(wù)质存在的实(shí)际证据。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉得(dé)暗物质(zhì)到底存不存(cún)在(zài)呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是(shì)我更新(xīn)的(de)动力！

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