宇宙是“人(rén)为制造”的？为(wèi)何会存在科学无法解释(shì)的“暗物(wù)质”？暗物(wù)质又(yòu)究竟(jìng)是什么？人类为了(le)寻找暗(àn)物质(zhì)存在的证据(jù)，科学家(jiā)们在(zài)过(guò)去的几十年当中进行了超过50次的长期实验，但(dàn)是却没有发现任何的有效证据。除(chú)了一个地方，在1687年出版的自然哲学数(shù)学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它(tā)揭示了宇宙中天体运动(dòng)的规律。往后的(de)几百年来，当天文(wén)学家们发现某些(xiē)天体运行轨(guǐ)道出现异常，不(bù)符合(hé)万有引力定(dìng)律(lǜ)的时候，他(tā)们就会知道(dào)，周围一定有未知的(de)天(tiān)体通过引力(lì)在摄动它的(de)轨道。比如(rú)在1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过天王(wáng)星运(yùn)行(xíng)轨道的异常，推算(suàn)并且发现了海(hǎi)王星的存(cún)在。另外，哈雷(léi)彗星、冥(míng)王星的发现都是应用万有引(yǐn)力(lì)定(dìng)律所(suǒ)取(qǔ)得重(zhòng)大天文成就的例子。但是这些(xiē)发(fā)现(xiàn)都(dōu)是在恒星系(xì)统的(de)尺度当中，可当我们上升到星系或者(zhě)是(shì)星团(tuán)的尺(chǐ)度，事(shì)情(qíng)就开始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗(fú)里(lǐ)茨(cí)兹威基正在研究和测(cè)量(liàng)后发星系团(tuán)的质量。这是(shì)一个由(yóu)数(shù)千个星(xīng)系所组成的巨大星系团，这(zhè)些(xiē)星系被引力束缚在(zài)一起(qǐ)。测(cè)量(liàng)星系团(tuán)的(de)质量一般会(huì)使用到两种方法，当两种方法结果一致，就(jiù)可以确定其质(zhì)量的范围。

第一(yī)种是获得(dé)其"光度学的质量"，需要的数据是测量各个星系的光度。

第二种是动力学质(zhì)量(liàng)的(de)计算，是利用光谱红移测量星系团中的各个星系相对于星系(xì)团的运动速(sù)度。当(dāng)测量结果出来之后，兹威基(jī)彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量(liàng)”的400倍(bèi)。这(zhè)意味着，后(hòu)发座星系(xì)团有99%的(de)质量消失了，或者(zhě)说这99%的质量并不以(yǐ)可(kě)见光的形(xíng)式所(suǒ)存在，我们无法看到(dào)。最诡异的(de)是，在测量速度的过(guò)程中，兹威基(jī)发现(xiàn)星(xīng)系团中(zhōng)很多星系(xì)的速(sù)度比理论(lùn)上要(yào)快得多，按照牛顿的运(yùn)动学(xué)定(dìng)律，仅(jǐn)靠这些可见星系的质量所产生(shēng)的引力是无法将(jiāng)它(tā)们束(shù)缚在星系团内的(de)，它们早就(jiù)应该被抛出(chū)星系团之外了，除非有一(yī)种(zhǒng)神(shén)秘的(de)力量在起(qǐ)作用，这(zhè)种(zhǒng)力(lì)量来源于某(mǒu)种隐形(xíng)的物质。

据此，兹维基提(tí)出了这样(yàng)部分不(bù)可见的(de)暗质，它不发散光、吸光、反(fǎn)射光，但是它们却占据着宇(yǔ)宙(zhòu)中(zhōng)绝大部分的质(zhì)量。只是(shì)当(dāng)时的人们(men)对这样的一(yī)种说法(fǎ)不屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物(wù)质”这个词才再一次出现。天文(wén)学家维拉鲁宾(bīn)和肯特福特在观测仙女座(zuò)星(xīng)系中(zhōng)的恒星(xīng)运(yùn)动。理论上来(lái)说，距离中心越(yuè)远的恒星在其轨道(dào)上的运行速度就(jiù)会越慢。但是他们观测的结果却让人感到不可思议。

随着与中(zhōn佛教肉莲是什么g)心距(jù)离的增加，恒星的(de)旋转速度几乎保持不变。可是根据牛顿的万有引力定律，在星系当(dāng)中如果没有足够大的质量来吸引它(tā)们，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基(jī)于这种现象，科学(xué)家们会使用一种相对(duì)标准的方法来解释暗物质的存在(zài)，这种方法就是测量星系(xì)当中气体在X轴上(shàng)距离(lí)星系中(zhōng)心的距(jù)离(lí)，以(yǐ)及在Y轴上(shàng)气体的旋转速度。如果(guǒ)出(chū)现异常的结果，就认为是由暗(àn)物质的力量进(jìn)入其(qí)中。

于是科学家们通过射电望远镜测量了距离星系中心更远距(jù)离的氢元素，发现它们的旋(xuán)转速度并不符合牛顿的(de)力学定律(lǜ)。我(wǒ)们的(de)太阳系也不例外，太阳系位(wèi)于银河系(xì)的第(dì)三悬臂之(zhī)上，距(jù)离银河(hé)系(xì)中心2.6万(wàn)光(guāng)年，根(gēn)据万有引力定律(lǜ)进行计算，太阳(yáng)系的运行速度应该是(shì)160千米(mǐ)/秒(miǎo)，但实际上，太阳系(xì)正(zhèng)在以220千(qiān)米/秒的速度围(wéi)绕银河系旋转，这个实际速度远远(yuǎn)大于理论速度，那么产生以上这种向(xiàng)心加速度的原因很可能就是(shì)存在着一种我们(men)看(kàn)不到的物质，是这(zhè)些暗物质的引力效应(yīng)将星系聚(jù)集在了一(yī)起。

也是(shì)从这时开始(shǐ)，越来越多的(de)研(yán)究人员(yuán)开始相信暗物质的存(cún)在。科学家根据星(xīng)系外恒星轨道的(de)速度(dù)，估算在星系当中暗(àn)物质的质(zhì)量占(zhàn)整个(gè)星系质量(liàng)的85%。但是，暗物质并不是唯一(yī)可(kě)以(yǐ)解释这个现象的(de)原因。在一(yī)项新的研究当中(zhōng)，科学(xué)家们发现，几乎没有引力效应的(de)遥(yáo)远恒星之(zhī)间，也会出现(xiàn)速(sù)度(dù)上的(de)微小差异。另外，天文学家还(hái)发现了一(yī)个(gè)反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约(yuē)2.5亿(yì)光(guāng)年，大小(xiǎo)和银河(hé)系不多，但是星(xīng)系当中存在的恒星数量(liàng)却只有银河系(xì)的千(qiān)分之一。

所(suǒ)以在理论上，该(gāi)星系必须存在暗(àn)物质，否则就会分崩离析。但(dàn)是科学家们使(shǐ)用最先进的望远镜对(duì)其进行了40个小时的详细(xì)测量之后，发现星系中的恒星(xīng)运动是可以用正(zhèng)常(cháng)的(de)物质和力(lì)学定(dìng)律来解释的。那么又有人提出，也(yě)许该(gāi)星(xīng)系的暗物质，已经(jīng)被附近的另一个大(dà)星系剥(bō)离了。奇(qí)怪的是，它的附近没有(yǒu)任何星系存在。造成这些(xiē)现(xiàn)象(xiàng)的除(chú)了暗物质的(de)假说(shuō)之外，另一(yī)种可(kě)能就(jiù)是(shì)人类对引力的理解还不够全面(miàn)，引力很可能在不同尺度空间中的工作方式(shì)是不同的，这意味着在行(xíng)星系尺度(dù)中的(de)天体会(huì)沿着它们(men)的轨(guǐ)道，按(àn)照我(wǒ)们所理解的方式运动。但是上升(shēng)到星系和(hé)星团(tuán)的尺度，引力(lì)之间的相互(hù)作用则(zé)是不同的方式。对于在(zài)星系团之间的相互作(zuò)用，科学家(jiā)还引入了外(wài)部场效应的(de)概念，指的是(shì)在(zài)数百万光(guāng)年的规模上，巨大(dà)的(de)质量之间(jiān)会产生对彼(bǐ)此特殊(shū)的效果(guǒ)，这个(gè)理(lǐ)论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成立，这意(yì)味(wèi)着(zhe)我们需要(yào)对现在的物理定(dìng)律(lǜ)进行修正，这些发现也让很多人认为暗物质假说理论(lùn)就(jiù)此终(zhōng)结。但是在宇宙当中(zhōng)还有关于暗物质存在的其他的(de)理(lǐ)论证(zhèng)据，这些(xiē)理论证据是(shì)蒙德(dé)理论所没法(fǎ)解释的“引力(lì)透镜”。

径向(xiàng)距离为37亿光年的子弹(dàn)星系团，由(yóu)两个碰撞的星(xīng)系团所组成，类似这样的(de)星(xīng)团，它们大部分的普通质量都在星系的(de)气体当中(zhōng)。当(dāng)星团以(yǐ)1000万公里/小时发生碰撞(zhuàng)的时候，星际气体的(de)相互作(zuò)用就会导致温度的急剧(jù)升高(gāo)，速度大幅(fú)降(jiàng)低。所以在理论上，在(zài)碰撞(zhuàng)之后(hòu)，子弹星(xīng)系团大部分的质量将位(wèi)于所有这些气体所在的中间区域。那么我们通过(guò)什(shén)么来验证它的质(zhì)量区域到底是不是集佛教肉莲是什么中在中间呢(ne)？前(qián)不(bù)久，詹姆斯(sī)韦伯太空望(wàng)远镜传回了宇宙(zhòu)当中第一张全彩的高清(qīng)照片，在照片中我们可以(yǐ)明显地(dì)看到很多星系似乎被拉伸产生了巨大的形(xíng)变。其实这些星系本身并不是(shì)真的被(bèi)扭曲了(le)，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出了什(shén)么问题，而是这(zhè)样极遥远的天体和我们地(dì)球上的(de)观测(cè)者之间。被(bèi)一个质(zhì)量超级巨大的天(tiān)体遮挡(dǎng)，这个(gè)超大(dà)质量的东(dōng)西(xī)的引(yǐn)力，会使身后更遥远星系的(de)光都发(fā)生(shēng)了扭曲。这个现象就(jiù)是引力透镜(jìng)效应。这个巨大(dà)的天体可(kě)能是超大质量的黑(hēi)洞或者是暗物质(zhì)。

所(suǒ)以当人们对子弹星系团(tuán)观(guān)测的时候，发现它(tā)的大质量区域(yù)并不(bù)是在中间，而是(shì)在(zài)两侧。所(suǒ)以最好的解释方(fāng)法就是当星团发生全部的碰撞时，可被(bèi)观测到的质量气体被卡(kǎ)在了中间(jiān)，暗物(wù)质则直(zhí)接(jiē)通过了这个区域，并在两(liǎng)边形成了引力透镜(jìng)。对子弹星系团的引力透(tòu)镜研究也被(bèi)认(rèn)为是暗物质存在的(de)迄(qì)今(jīn)为(wèi)止最好的理(lǐ)论(lùn)证据。

除此之外，还有来(lái)自(zì)宇宙当中最古老的光。从宇(yǔ)宙(zhòu)大(dà)爆炸开(kāi)始，38万年之后，可见光终于(yú)可以畅通无阻地穿越在宇宙当(dāng)中了。经过了130多亿年之(zhī)后(hòu)，这些光在宇(yǔ)宙空间背景上留下了各相同(tóng)性的微波辐射。其中红色的部分(fēn)表示温度较高(gāo)的区域，蓝(lán)色则表示(shì)相对较冷的区域，但实际(jì)上(shàng)它们之间(jiān)的温差(chà)只(zhǐ)有(yǒu)万分之(zhī)一(yī)。

科学家们通过对前景背景分离后的二值图(tú)像进行连通域提(tí)取和标记(jì)之后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图(tú)形看起来不(bù)应该(gāi)是这样的，而随着暗物(wù)质的增加，一些峰值(zhí)的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了(le)匹(pǐ)配(pèi)宇(yǔ)宙微波背景辐射的(de)测量值，我们需要的暗物质大约是普通物质的(de)5倍。这个数(shù)字(zì)与(yǔ)解(jiě)释星系当中(zhōng)恒星运(yùn)动所需(xū)要的暗物质比例是一(yī)致的。这就(jiù)意味着。

用了一(yī)个简单的理论框(kuāng)架，就很好地(dì)解释了很多不同的(de)观测结果。而暗(àn)物质的本(běn)质就(jiù)是宇宙(zhòu)当中(zhōng)存在着某种类型的(de)粒子，它们(men)不参与任何(hé)其(qí)他的电磁(cí)作用，只通过引力来相互作用。所(suǒ)以如果能够找到这种粒子的存在(zài)，就相当于找(zhǎo)到了(le)暗物质(zhì)存在的(de)实(shí)际(jì)证据。这种粒(lì)子到(dào)底是什么(me)？科(kē)学(xué)家们已经(jīng)提出(chū)了数十种(zhǒng)的假想目(mù)标，而要寻找这些不(bù)同的目标(biāo)粒(lì)子(zi)所需要(yào)的实验方式也不相同。在过去的(de)几十(shí)年(nián)当中，人(rén)类为(wèi)了寻找这些(xiē)看不(bù)见、摸不到，几乎不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科学家们已经进行了超(chāo)过50次的实验，却(què)没有任何实(shí)质性的发现，除了一个地方，意(yì)大利(lì)的格兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当(dāng)中，藏着地球上(shàng)最大的地学(xué)实验(yàn)室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高(gāo)的探测器，一直(zhí)致力于寻找暗(àn)物质(zhì)粒子(zi)的周(zhōu)期性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观测到了某种信号。经过了20多年的数据收集，人们发现了一(yī)个有趣(qù)的事(shì)情。探测率(lǜ)会(huì)在每年的6月份达到(dào)峰值，然(rán)后在11月降到(dào)最低(dī)，而且(qiě)在20年当中每年都是(shì)一样(yàng)。一(yī)些(xiē)科学家认为这可能(néng)是人(rén)类发现暗物质的第(dì)一个(gè)直接证据。

但是为什么暗物质会产生周期性(xìng)的年度信号(hào)呢？刚才(cái)我(wǒ)们讲了(le)太阳系(xì)正在以220公里/秒的速度(dù)围(wéi)绕(rào)着(zhe)银河系进行移动，那么如果暗物质存在(zài)宇宙(zhòu)当(dāng)中，这(zhè)意味(wèi)着我(wǒ)们也在(zài)以这样(yàng)的(de)速度在(zài)穿越着暗(àn)物质流(liú)，这个(gè)过程中会(huì)产生(shēng)相应的振荡，同时(shí)地球又以30公(gōng)里/秒的(de)速(sù)度围(wéi)绕太阳进行旋转。所以(yǐ)有半(bàn)年的时(shí)间，地球围绕太(tài)阳的方向与太(tài)阳环绕(rào)银河(hé)系的方向是一致的，而(ér)另外半年则与之相(xiāng)反。

而在6月份的时候，地(dì)球与太(tài)阳的方(fāng)向(xiàng)正好达(dá)到完全一致，这是理论上(shàng)地球穿越暗(àn)物质流最快(kuài)的时段。而在11月份(fèn)，又恰(qià)好达到了最慢值。尽管在实际的情况中，太阳系相对银(yín)河系的平面呈现了60度的倾斜(xié)，但是这并(bìng)不(bù)影响这个理(lǐ)论的有(yǒu)效(xiào)性。

因此科学家认为这可以用(yòng)来解释，研究人员们所(suǒ)观测到的周期(qī)性信(xìn)号。当然(rán)也可(kě)能(néng)有其(qí)他(tā)的情(qíng)况，造成这(zhè)种年度(dù)周期(qī)信号的差(chà)异也可能(néng)是温度(dù)、湿(shī)度(dù)、土(tǔ)壤中的水分、高山上(shàng)的(de)积雪(xuě)，甚至连(lián)意(yì)大利游客(kè)的(de)数量也(yě)符合(hé)这个(gè)周期的规律。

所(suǒ)以，科学家们又在南半(bàn)球建立了一个几乎相同(tóng)的实验室，这里的季节与之前的实(shí)验室正好(hǎo)相(xiāng)反，而在这里，地球穿过(guò)暗物质流(liú)的(de)运动特征和第一个实验室是一样的。

因(yīn)此，如果(guǒ)在(zài)这里可(kě)以得到相同的(de)信号，就可以(yǐ)成为暗物质所存在的(de)非常有力的证据了。但是由于这(zhè)个实验室刚刚建成不久，所以截至目(mù)前还无法提供相应的(de)数据(jù)支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射一台(tái)新的望(wàng)远镜，这(zhè)台(tái)太空望远镜叫做“南(nán)希格雷斯(sī)罗曼(màn)”，它的主(zhǔ)镜大小(xiǎo)跟(gēn)哈勃望远镜(jìng)相同，但它的宽视场仪器提供的视野(yě)是哈勃红外仪器的(de)100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太(tài)空望远镜(jìng)其(qí)中一个关键的用途就是探索暗物质背(bèi)后(hòu)的奥秘，对于探测的结果(guǒ)，我(wǒ)们只能拭目以待了。费米实验室粒(lì)子天体物理(lǐ)中(zhōng)心的(de)科(kē)学(xué)家丹琥珀和贾森斯特芬研(yán)究(jiū)发现，如果暗物质存(cún)在(zài)，它们极有(yǒu)可(kě)能拥有另一(yī)种神秘的(de)效应(yīng)，这种(zhǒng)暗物质效(xiào)应，会支(zhī)持(chí)宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中生命的诞生，或者(zhě)说是生命进化的一个(gè)重要因素。

如果(guǒ)这(zhè)一理(lǐ)论得到进一(yī)步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会意(yì)味(wèi)着人类并不孤(gū)单呢？或许在宇宙当中某个角落(luò)的(de)行星上，暗物质正在(zài)通过(guò)这(zhè)样(yàng)的效应(yīng)创造生(shēng)命(mìng)。当然，这些推(tuī)论的大前提是要先找到暗物质(zhì)存在的实际证据。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物质到底存(cún)不(bù)存在呢？喜欢(huān)请点赞，你的支持是我更新的动力！

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