宇(yǔ)宙(zhòu)是“人为制造(zào)”的？为何会存(cún)在科学无法解释的(de)“暗物(wù)质”？暗物(wù)质(zhì)又究竟是什么？人类为了(le)寻找暗物质存在的证据(jù)，科学家们(men)在过去的几十年当(dāng)中进行了超过50次的长期实验，但是却没有(yǒu)发现任何的有(yǒu)效证据。除了一个地方，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(yǒu)引力(lì)定律，它(tā)揭示了(le)宇(yǔ)宙(zhòu)中天体运动的规律(lǜ)。往后的几百年(nián)来，当天文学(xué)家们发现某(mǒu)些天体运行轨道(dào)出(chū)现异常，不符合万有引力定律的(de)时(shí)候，他们就会知道，周围一定有未(wèi)知(zhī)的天体通过(guò)引力在摄动(dòng)它(tā)的轨(guǐ)道。比如(rú)在(zài)1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行轨(guǐ)道的异常(cháng)，推(tuī)算并且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥(míng)王星(xīng)的发(fā)现(xiàn)都(dōu)是(shì)应(yīng)用万有引(yǐn)力定律所取得重大天文成就的(de)例子。但是这些发现都(dōu)是在恒星系(xì)统(tǒng)的尺(chǐ)度(dù)当(dāng)中，可当(dāng)我们上升到星系或者是星团的尺度，事情就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学(xué)家弗里茨兹威基正(zhèng)在研究和测量后发星(xīng)系团的质量(liàng)。这是一个由数千(qiān)个星(xīng)系所组(zǔ)成的巨(jù)大星(xīng)系(xì)团，这些星(xīng)系被引力束缚(fù)在一起。测量星系(xì)团(tuán)的质(zhì)量一般会使用到(dào)两(liǎng)种方法，当两种方法结(jié)果一致，就可以确定其质量锻炼身体的练是哪个练字，锻练与锻炼有什么区别锻(liàng)的范围。

第一种是(shì)获得其"光(guāng)度学(xué)的质量"，需要的数据是测量各个星系的光度。

第二种(zhǒng)是动力学(xué)质量的计算，是(shì)利(lì)用光谱红(hóng)移(yí)测量星系团中的各个星系(xì)相对于(yú)星系团(tuán)的运动速度。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(dù)学质(zhì)量”的(de)400倍(bèi)。这意味(wèi)着，后(hòu)发座星系团(tuán)有(yǒu)99%的(de)质量消失(shī)了，或(huò)者说这99%的质量并(bìng)不以可见光的形式(shì)所存(cún)在，我(wǒ)们无(wú)法看(kàn)到。最(zuì)诡(guǐ)异的是(shì)，在(zài)测量速度的过程(chéng)中，兹威基发现(xiàn)星系(xì)团中很(hěn)多星系的(de)速度比理论上要快得多，按照牛顿的运动学定(dìng)律，仅(jǐn)靠这些(xiē)可见星(xīng)系的质量所(suǒ)产生的引力是无法将(jiāng)它(tā)们束缚(fù)在星系团内的，它们早就应该(gāi)被抛出星系团(tuán)之外了，除非(fēi)有一种(zhǒng)神秘的力量在(zài)起作(zuò)用(yòng)，这种力量(liàng)来源于某种隐形的物质(zhì)。

据此，兹维基提出了(le)这样部分(fēn)不可见的暗质(zhì)，它不发散光(guāng)、吸光、反射光，但是它们却占(zhàn)据着宇宙(zhòu)中绝大部分的(de)质量锻炼身体的练是哪个练字，锻练与锻炼有什么区别锻。只是当时的人们对这(zhè)样的(de)一(yī)种说法不屑一顾。

直(zhí)到40年之(zhī)后，“暗(àn)物质”这个词(cí)才再一次出现。天(tiān)文学家维拉鲁(lǔ)宾和(hé)肯(kěn)特福特在观测仙女座星系中(zhōng)的恒星运动。理论(lùn)上来说，距离中心越远的恒星(xīng)在其轨道上的运行速度(dù)就(jiù)会越慢。但是他们观测的(de)结果却让(ràng)人感到不可思议。

随着与(yǔ)中(zhōng)心(xīn)距离的增加(jiā)，恒星的旋(xuán)转(zhuǎn)速(sù)度(dù)几乎(hū)保持(chí)不变。可是根据牛顿的(de)万有引力定律，在星系当(dāng)中如果(guǒ)没(méi)有(yǒu)足够大的质量来吸引(yǐn)它们，这(zhè)些外围的恒星早(zǎo)就被(bèi)甩到宇宙当中(zhōng)了。基(jī)于这种现象，科学家们会(huì)使用一种(zhǒng)相对标准的方法来(lái)解释暗物质的存在，这种(zhǒng)方法就是测量星系(xì)当中气体在X轴(zhóu)上距离星系中心的距(jù)离，以(yǐ)及在(zài)Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常的结(jié)果，就认(rèn)为是由暗物质(zhì)的力(lì)量进入其中。

于是科学家们通过射(shè)电(diàn)望远镜测(cè)量了(le)距离星系中心更远距离的氢元素，发现它们的旋转(zhuǎn)速度并不符合牛(niú)顿的(de)力学定律。我(wǒ)们的太(tài)阳系也不例外(wài)，太阳系位于银河(hé)系的第三(sān)悬臂(bì)之上(shàng)，距(jù)离银河(hé)系中心2.6万光年，根据万有引力定律进行计算，太(tài)阳系的运(yùn)行速度应(yīng)该是160千米/秒，但(dàn)实际上，太阳系正(zhèng)在以220千(qiān)米/秒的速度围(wéi)绕(rào)银(yín)河系旋(xuán)转，这(zhè)个实际速度远远大于理论速度(dù)，那么产(chǎn)生以上这种(zhǒng)向心加速度的(de)原因很可(kě)能就是(shì)存在着一种我们(men)看不(bù)到(dào)的物质，是这些暗物(wù)质的引力(lì)效应将(jiāng)星系聚集在了一起。

也(yě)是从(cóng)这时开始，越来越(yuè)多的研究(jiū)人(rén)员开(kāi)始相(xiāng)信(xìn)暗物质的存(cún)在。科学家根据星系(xì)外恒(héng)星(xīng)轨(guǐ)道的速度，估算在星系当中暗物质(zhì)的质(zhì)量(liàng)占整个星系质量的85%。但是，暗物质(zhì)并不是(shì)唯一可(kě)以解(jiě)释(shì)这个现象的原因。在一项新的(de)研究当中，科学家们发现，几乎没有引(yǐn)力(lì)效应的遥远恒星(xīng)之间，也会出现速度上的微小差异。另外，天文(wén)学(xué)家还(hái)发现了(le)一个(gè)反(fǎn)常的(de)星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离地球大(dà)约2.5亿光(guāng)年，大小(xiǎo)和银河系(xì)不多(duō)，但是(shì)星(xīng)系(xì)当中存在(zài)的恒星数量(liàng)却只有(yǒu)银河系的千分(fēn)之(zhī)一。

所以在(zài)理论(lùn)上，该(gāi)星系必须存在暗(àn)物质(zhì)，否则就会分(fēn)崩离析。但是(shì)科学家们使用最先进的望远镜对其进行了40个小时的详细测量之后，发(fā)现星系中(zhōng)的(de)恒星运动是可(kě)以用正(zhèng)常的物质和力(lì)学(xué)定律来解释的。那么又有人提出，也许该星系的暗物质，已经被(bèi)附近的另(lìng)一个大星系剥离了。奇(qí)怪的是，它的附近没(méi)有任何星系存在(zài)。造成这些(xiē)现象(xiàng)的(de)除了暗物质的(de)假说之外，另一种可能就是人类对引力(lì)的理解还不(bù)够全面，引力很可能在(zài)不同(tóng)尺(chǐ)度空间(jiān)中的工(gōng)作(zuò)方式是不(bù)同(tóng)的，这意味着在行星系尺(chǐ)度(dù)中的天体会(huì)沿着它们的轨道，按照我们所理解(jiě)的方式(shì)运动。但是上升到星(xīng)系和星团的尺度，引力之(zhī)间的相(xiāng)互作用则是(shì)不同的方式(shì)。对于在星系团之间的相互作用，科学家还引入了(le)外部场效应的概念，指的是(shì)在(zài)数百万光年的规模上，巨(jù)大的质量之间会产生对彼此特殊(shū)的效果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德(dé)理论成(chéng)立，这(zhè)意味(wèi)着我(wǒ)们需要(yào)对现(xiàn)在的物理(lǐ)定律(lǜ)进行(xíng)修正，这些发现也让很多人认为(wèi)暗物质假说理论就(jiù)此终(zhōng)结。但是(shì)在宇(yǔ)宙当(dāng)中还有关于(yú)暗物质(zhì)存在的其他的理论(lùn)证(zhèng)据(jù)，这些理(lǐ)论(lùn)证据是蒙德理论所没(méi)法解释的(de)“引(yǐn)力透镜”。

径(jìng)向距(jù)离为37亿光年的子弹(dàn)星系团，由(yóu)两个(gè)碰撞的星系团所组成，类似这样的星(xīng)团，它(tā)们(men)大部分的普(pǔ)通质(zhì)量都在星(xīng)系(xì)的气体当中。当星团以1000万(wàn)公里/小(xiǎo)时发生碰撞的时候，星际气体的相互(hù)作用就会导致温度的(de)急剧升高，速度大幅降低。所(suǒ)以在理(lǐ)论上，在(zài)碰(pèng)撞之后，子弹星系(xì)团(tuán)大(dà)部分的质量将位于所有这些气体所在(zài)的(de)中间(jiān)区域。那么我(wǒ)们通(tōng)过什么来验证它(tā)的(de)质量(liàng)区域到底是不是集中在(zài)中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望远镜(jìng)传回了宇宙当中(zhōng)第一张全彩的高(gāo)清照片，在照片中我们可以(yǐ)明显地(dì)看到很多星系(xì)似乎被拉(lā)伸产(chǎn)生(shēng)了巨大的形变。其实这些星系本身并不是真(zhēn)的被(bèi)扭(niǔ)曲了，也不是韦伯望远镜(jìng)出了什么问题，而(ér)是这样(yàng)极遥远的(de)天(tiān)体和我们地球上的观测者之间。被一个(gè)质(zhì)量(liàng)超级巨大的天体遮挡，这个超(chāo)大(dà)质量的东西的引力，会使身后更遥远星系(xì)的光都发生了扭(niǔ)曲。这个现象就是引力(lì)透镜效应。这个(gè)巨大的天体(tǐ)可(kě)能是超大质量的黑(hēi)洞(dòng)或者(zhě)是暗物(wù)质(zhì)。

所以当(dāng)人(rén)们对(duì)子弹(dàn)星系团观测的时(shí)候，发现它的大质量区域(yù)并(bìng)不是在中间，而是在两(liǎng)侧。所以最(zuì)好的解释方法(fǎ)就是当星团(tuán)发生(shēng)全部(bù)的碰(pèng)撞时，可被观测到的质量气体被卡在了中间，暗物质则(zé)直接通过了这个区域，并在两边形成了引力透镜。对子弹(dàn)星系团(tuán)的引力透镜研究也被认为是暗物质存在的迄今为止最好的理论证据。

除(chú)此之外，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万年之后，可见光终于可以畅(chàng)通无阻(zǔ)地穿(chuān)越在宇宙(zhòu)当中(zhōng)了(le)。经过了130多亿年之(zhī)后，这(zhè)些(xiē)光在(zài)宇宙(zhòu)空间背(bèi)景上留下了各相同性的(de)微波(bō)辐(fú)射(shè)。其中红色的(de)部(bù)分表示温度较高的区域，蓝色则表示相对较冷的区(qū)域，但实(shí)际(jì)上它们(men)之间的温差只有万(wàn)分(fēn)之一。

科(kē)学家(jiā)们通过对前景背景分(fēn)离后的二值图像(xiàng)进行连(lián)通域提取(qǔ)和标记之后发现，如果宇宙当中(zhōng)没有暗物质(zhì)，图形看起来(lái)不(bù)应(yīng)该是(shì)这样(yàng)的，而随着(zhe)暗物(wù)质的增加，一些峰值的幅度(dù)会减小，才(cái)变(biàn)得看(kàn)起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测量(liàng)值，我们需要(yào)的(de)暗(àn)物质大约是(shì)普通物(wù)质的5倍。这个数字与解释(shì)星系当(dāng)中恒星运动所(suǒ)需要的暗物质(zhì)比例(lì)是一致(zhì)的。这就意味着。

用了一(yī)个简单的理(lǐ)论框架，就很好(hǎo)地解(jiě)释了很多不同的观测结果。而暗物质(zhì)的本质(zhì)就是宇宙当(dāng)中存在着(zhe)某(mǒu)种类型的粒子(zi)，它们不(bù)参与任(rèn)何其他(tā)的(de)电(diàn)磁作用，只通过引(yǐn)力来相互作(zuò)用。所以(yǐ)如果能够找到这种粒(lì)子的存在，就相当于(yú)找到了(le)暗物质(zhì)存(cún)在的(锻炼身体的练是哪个练字，锻练与锻炼有什么区别锻de)实际(jì)证据。这种粒(lì)子到底是(shì)什么？科学家们已经提出了数十(shí)种的(de)假想目标(biāo)，而(ér)要寻(xún)找这些不同的目标粒(lì)子(zi)所需要的(de)实验方式也不相同。在过(guò)去(qù)的几十年(nián)当(dāng)中，人类为了寻找这些看不见(jiàn)、摸不到，几乎不会(huì)与常规物(wù)质相互作用的“暗物质”，科学家(jiā)们已经进行了超过50次的(de)实验，却没(méi)有任何实(shí)质性的(de)发(fā)现，除了一个地方，意(yì)大(dà)利的格兰萨索山，隶属于(yú)阿尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿井(jǐng)当中(zhōng)，藏着地球上最大(dà)的地学实验室，这个(gè)实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼高的探测器，一(yī)直致力于寻(xún)找暗(àn)物质粒子的周(zhōu)期性震荡。

自1997年(nián)以来(lái)，这里的科学家声称(chēng)观测到了某种信(xìn)号。经过了20多(duō)年(nián)的数(shù)据收集，人们发现了一(yī)个有趣的(de)事情。探(tàn)测率会在每(měi)年的6月份(fèn)达(dá)到峰值(zhí)，然后在(zài)11月降到最低(dī)，而(ér)且在20年当中(zhōng)每年(nián)都是一样(yàng)。一些科学家认为这可能是人类发现暗物(wù)质的(de)第一个(gè)直(zhí)接证据。

但(dàn)是为什么暗物质(zhì)会产(chǎn)生周期性的年度(dù)信号呢？刚才我们讲了太阳系正(zhèng)在(zài)以(yǐ)220公里/秒的速度围绕着银河(hé)系进行移动，那么(me)如果暗物质存在宇(yǔ)宙当中，这意味着我们(men)也在以(yǐ)这样(yàng)的速度在穿越着暗物(wù)质流，这个过程中(zhōng)会产生相应的振荡(dàng)，同时地球又以(yǐ)30公里(lǐ)/秒的(de)速(sù)度围绕太阳进行旋转。所(suǒ)以有(yǒu)半年的(de)时间，地(dì)球围绕太阳的方向与太阳环(huán)绕银河系的方向(xiàng)是一致(zhì)的，而另外半年则(zé)与之相反。

而在6月(yuè)份的时候，地球(qiú)与(yǔ)太阳的方(fāng)向(xiàng)正好达到完全一(yī)致，这是理论(lùn)上地球(qiú)穿(chuān)越暗(àn)物质流(liú)最快的(de)时段。而在11月(yuè)份，又恰好达到了最(zuì)慢值(zhí)。尽管在(zài)实际的情况(kuàng)中(zhōng)，太阳系相对银河系的平面呈现了60度的倾(qīng)斜，但是这并(bìng)不(bù)影响这个理(lǐ)论的有效性。

因此(cǐ)科(kē)学家认为这可以用来(lái)解(jiě)释，研究人员(yuán)们所(suǒ)观测到的周期性(xìng)信号(hào)。当然(rán)也可能有其他的(de)情(qíng)况，造(zào)成这种年度(dù)周期信号的(de)差异也可(kě)能是温度(dù)、湿(shī)度、土壤中的(de)水分(fēn)、高山(shān)上的积雪，甚至连(lián)意(yì)大利游客的数量也符合这个周期的(de)规律。

所以，科学家们又在南半球建立了一(yī)个(gè)几乎相同的实验室(shì)，这里(lǐ)的季节与(yǔ)之前(qián)的实验(yàn)室正好相反，而(ér)在这里，地球穿过暗物(wù)质流的(de)运动特(tè)征和(hé)第一个实验(yàn)室是一样的(de)。

因此，如果在这里可(kě)以得到相同的信号，就可以成为暗物质(zhì)所存在(zài)的非常(cháng)有(yǒu)力(lì)的(de)证据了。但是由于(yú)这个实验室刚刚建(jiàn)成不久(jiǔ)，所以(yǐ)截至目前还无法(fǎ)提供相(xiāng)应(yīng)的数(shù)据支(zhī)持(chí)。另(lìng)外(wài)，在2025年(nián)，NASA将会(huì)发射(shè)一(yī)台新的望远镜，这台(tái)太空望远镜叫做(zuò)“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相(xiāng)同，但它(tā)的(de)宽视场仪器提供的视(shì)野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗(luó)曼太空望远镜其中(zhōng)一个(gè)关键的用途就是探(tàn)索暗(àn)物质背后的奥秘，对于探测(cè)的结果，我们只(zhǐ)能(néng)拭目以待了。费米实验(yàn)室粒子天体物(wù)理(lǐ)中(zhōng)心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬(fēn)研究发(fā)现，如果(guǒ)暗物质(zhì)存在(zài)，它们极有可能拥有另一种(zhǒng)神秘的(de)效应，这种暗物质效应，会支持宇(yǔ)宙当中生命的(de)诞生，或(huò)者说是生命进(jìn)化的一个(gè)重要因素。

如果这一理(lǐ)论得(dé)到进一步的证实，那么遍布(bù)宇宙当中的(de)暗(àn)物(wù)质会不(bù)会意味着人类并不(bù)孤单呢？或许在宇宙当(dāng)中某个角落的行星上，暗物质正在通(tōng)过这样的(de)效应创造生命。当然，这些推论的(de)大(dà)前提是要先找到暗物质(zhì)存在的(de)实际证据。那(nà)么(me)小(xiǎo)伙伴(bàn)们，你们觉得暗物质到(dào)底存不存(cún)在呢？喜欢请点赞，你的支持是(shì)我更新的(de)动力！

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