宇(yǔ)宙是“人为制造(zào)”的？为何会存(cún)在科学无法解释的“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟是什么(me)？人类为(wèi)了(le)寻(xún)找(zhǎo)暗(àn)物质存在的(de)证据(jù)，科学(xué)家们在过去(qù)的几十年当中进行了超过(guò)50次的长期实验，但(dàn)是(shì)却没有发现任何的有效证据。除了一个地方，在1687年(nián)出版的自然哲学数学原理一书(shū)中，埃萨(sà)克牛顿发表了万有引力(lì)定律，它(tā)揭示了宇(yǔ)宙中天体运动的(de)规律。往后的(de)几百年来，当天文学家们发现某(mǒu)些天体运行轨道出(chū)现异常，不符合(hé)万有(yǒu)引力定律(lǜ)的时(shí)候(hòu)，他(tā)们(men)就(jiù)会知道，周(zhōu)围(wéi)一定(dìng)有未知的天体通(tōng)过引力在摄动它(tā)的轨道。比如在1846年(nián)，奥本勒维耶就(jiù)通过天王星运行(xíng)轨(guǐ)道的异(yì)常，推算并且(qiě)发现了海(hǎi)王(wáng)星的(de)存在。另外，哈雷彗(huì)星、冥(míng)王星的发现都是应用万有(yǒu)引力定律所取得重大(dà)天(tiān)文成(chéng)就的例子。但是这些发现都是在恒星系(xì)统的尺度当中，可当(dāng)我(wǒ)们上升(shēng)到星系或者(zhě)是星团的尺度(dù)，事情就(jiù)开始(shǐ)变得诡异(yì)了(le)。

1933年，瑞(ruì)士的物(wù)理学家弗(fú)里茨兹威基正在研(yán)究和测量后(hòu)发星系团的质量。这是一个由数千(qiān)个星系所组成的(de)巨大(dà)星系(xì)团，这些星系被引力(lì)束缚(fù)在一(yī)起(qǐ)。测量星系团的质(zhì)量一般会使用到两(liǎng)种方法，当两种方法结果一(yī)致，就可以(yǐ)确定其质(zhì)量的(de)范围。

第一种(zhǒng)是获得(dé)其(qí)"光度学(xué)的质量"，需要(yào)的数据是测量各个星系的光度。

第二种是动力(lì)学质量的(de)计算，是利用光谱红移测量星系团中的各个星(xīng)系相(xiāng)对于星系团的运动(dòng)速度。当(dāng)测量(liàng)结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然(rán)是“光度学质量”的400倍(bèi)。这意味着，后(hòu)发座星系团(tuán)有99%的质量消失了，或者说这99%的(de)质量并不以可见光(guāng)的形(xíng)式所存(cún)在，我们无(wú)法看(kàn)到(dào)。最诡异(yì)的是，在(zài)测量速(sù)度的过程中(zhōng)，兹威(wēi)基发(fā)现星系团中很多星(xīng)系的速度(dù)比理论上(shàng)要快(kuài)得多，按照牛顿的运动(dòng)学定律，仅靠这些可见星系的质量所产生的引力是无法将它(tā)们束缚在星系团内的(de)，它们早就应(yīng)该被抛出星系团之外了，除非(fēi)有(yǒu)一种(zhǒng)神(shén)秘的(de)力量在起(qǐ)作用，这种力量来(lái)源于某(mǒu)种隐形的物质。

据此，兹维(wéi)基(jī)提(tí)出了这样部分不(bù)可见的暗质，它不发散光、吸(xī)光、反射(shè)光，但是它们(men)却占据着宇(yǔ)宙(zhòu)中绝大部分的质量。只是当时的人们对这样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这(zhè)个词才再一次(cì)出(chū)现。天文学(xué)家维拉(lā)鲁(lǔ)宾和肯(kěn)特福特在观测仙女(nǚ)座星系中的(de)恒星运动。理论上来(lái)说，距离中心(xīn)越远的恒(héng)星在其(qí)轨道上的运行(xíng)速度就会越慢。但是他们观(guān)测的结果却让人感到不可思议。

随着与中心(xīn)距(jù)离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不变(biàn)。可是根(gēn)据牛顿的万(wàn)有(yǒu)引(yǐn)力定律，在星系当(dāng)中(zhōng)如果没有足够(gòu)大的质量(liàng)来吸(xī)引它们(men)，这些外围的(de)恒星早就被甩到宇宙当中(zhōng)了。基于这种现象，科学(xué)家们(men)会使用一种相对(duì)标准的(de)方(fāng)法(fǎ)来解释暗物(wù)质的存在，这(zhè)种方法就(jiù)是测(cè)量星系当(dāng)中气(qì)体(tǐ)在X轴(zhóu)上距离星系中心的距离，以及在Y轴上气(qì)体的旋转速(sù)度。如果出现异(yì)常的结果，就认(rèn)为是(shì)由暗物质(zhì)的力量(liàng)进入其中(zhōng)。

于是科学家们通过射电(diàn)望远镜测量了距离(lí)星系中心(xīn)更远距离的氢(qīng)元素，发现它(tā)们的旋转速(sù)度并不符合牛顿的力学定律。我们的(de)太阳系也不例外，太(tài)阳系(xì)位(wèi)于银河(hé)系的第(dì)三悬臂(bì)之上(shàng)，距(jù)离银(yín)河系中心2.6万光年，根据万有引力定律(lǜ)进行计(jì)算，太阳系的运(yùn)行速(sù)度应该是160千(qiān)米/秒，但实际上(shàng)，太阳(yáng)系(xì)正在以220千(qiān)米/秒的速(sù)度围(wéi)绕银(yín)河系(xì)旋(xuán)转，这个(gè)实际速(sù)度远远大于理论速度(dù)，那么产生(shēng)以上这种向心加速度的原因(yīn)很可能就是存在着(zhe)一种我(wǒ)们看不(bù)到的(de)物质，是(shì)这些暗(àn)物质的引(yǐn)力(lì)效应(yīng)将星(xīng)系聚集在了一起。

也是(shì)从(cóng)这(zhè)时开(kāi)始，越来越多的研究人员开始(shǐ)相信暗物质的存在(zài)。科学家(jiā)根据星系外恒星轨道的速度，估算(suàn)在星系当中暗物质(zhì)的质量(liàng)占整(zhěng)个(gè)星系质量(liàng)的85%。但是，暗物质(zhì)并(bìng)不是唯(wéi)一可以解释(shì)这个现象的原因。在一(yī)项(xiàng)新(xīn)的研究当(dāng)中，科学家们(men)发现，几乎没有引力效应的(de)遥远恒星之间，也会(huì)出现速度上(shàng)的(de)微小(xiǎo)差异。另(lìng)外，天文(wén)学家还发现了一个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系(xì)距离地球大约(yuē)2.5亿光年，大(dà)小(xiǎo)和(hé)银河系不多，但是(shì)星系当中存在(zài)的恒(héng)星数量(liàng)却只(zhǐ)有银河系的(de)千分之一。

所以在理论上，该星系必须(xū)存在(zài)暗物(wù)质(zhì)，否则就会(huì)分崩离析。但是科学家(jiā)们使用最先进的望远镜对其进(jìn)行(xíng)了40个(gè)小时(shí)的详细测(cè)量之后，发现星(xīng)系中的恒星运动是可(kě)以用正常(cháng)的(de)物质和(hé)力学定律来解释的。那么又有(yǒu)人提出，也许该星系的暗物质，已经被附(fù)近(jìn)的另一个大星系(xì)剥离了。奇怪的是，它(tā)的附(fù)近(jìn)没(méi)有任何(hé)星系存在。造成这些现象(xiàng)的除了(le)暗物质(zhì)的假(jiǎ)说之外(wài)，另一种可能就是人类对引(yǐn)力的理解(jiě)还不(bù)够全面，引力很(hěn)可能(néng)在不同(tóng)尺度(dù)空间中的工作(zuò)方式是不同(tóng)的(de)，这意味着在行(xíng)星系尺度中的天体会(huì)沿着它们的轨道，按照(zhào)我们所理解(jiě)的方式运动(dòng)。但(dàn)是上升(shēng)到(dào)星系(xì)和星团的尺度，引力之间(jiān)的相互作用则(zé)是(shì)不同(tóng)的方式(shì)。对于在星系团之间的相互作用，科(kē)学家还引入了外部场效应(yīng)的(de)概念，指的是在数百万光(guāng)年(nián)的规模(mó)上，巨大的质量(liàng)之间会产生对彼此(cǐ)特殊的效果(guǒ)，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如(rú)果(guǒ)MOND蒙德理论成立(lì)，这意味着我(wǒ)们需要对现在的物(wù)理(lǐ)定律进行修正，这些发现也(yě)让很多人认为暗物质假说理论就(jiù)此终结(jié)。但是(shì)在(zài)宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)还有关于(yú)暗物质存在的(de)其他(tā)的理论证据(jù)，这些理论证据是蒙(méng)德理论所没法解释的(de)“引力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光(guāng)年的子弹星(xīng)系团，由两个碰撞(zhuàng)的星系团所组(zǔ)成，类(lèi)似这样(yàng)的星团，它们大(dà)部(bù)分的普通质(zhì)量都在(zài)星系的(de)气体当中。当星(xīng)团(tuán)以1000万公里(lǐ)/小时(shí)发生碰撞的时候(hòu)，星际气体的相互作(zuò)用就会导致温度的急剧升高，速度大幅(fú)降低。所以在理(lǐ)论(lùn)上，在(zài)碰(pèng)撞(zhuàng)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(zài)的中(zhōng)间区域(yù)。那么(me)我们通过什么来(lái)验证它的质量(liàng)区(qū)域(yù)到底是不是集中在中间呢？前(qián)不久，詹姆斯(sī)韦(wéi)伯太(tài)空望远镜传回了宇宙当(dāng)中第一张全彩的高清(qīng)照片(piàn)，在(zài)照片中(zhōng)我们可(kě)以明显地(dì)看到很多(duō)星系似(shì)乎被拉伸产(chǎn)生了巨大的形(xíng)变。其实这些星系(xì)本身并不(bù)是(shì)真的(de)被扭曲了(le)，也不(bù)是韦伯望远镜出了什(shén)么问题，而是这样极遥远(yuǎn)的(de)天(tiān)体和我们地球上的观测者之间。被(bèi)一个质量超级巨大的天体遮(zhē)挡，这个(gè)超(chāo)大质量的东西的引力，会(huì)使身后更遥远星系的光都发(fā)生了扭曲(qū)。这个现象就是引力(lì)透镜效应。这个巨大的(de)天体可能(néng)是超(chāo)大质量(liàng)的黑洞或者是暗(àn)物质。

所(suǒ)以当人们对子弹星系团(tuán)观(guān)测的时候，发(fā)现(xiàn)它的大质量区域并不是(shì)在中间，而是在两侧(cè)。所(suǒ)以(yǐ)最好(hǎo)的(de)解(jiě)释(shì)方法就是当星(xīng)团(tuán)发生全部的(de)碰撞时，可(kě)被(bèi)观测(cè)到的质量气体被卡在了中间，暗物质(zhì)则直接通(tōng)过(guò)了这个区(qū)域，并在两(liǎng)边形(xíng)成了引力透镜。对子弹星系团的引力(lì)透镜研(yán)究(jiū)也被认为是(shì)暗物质存在的迄今为止最好的理论证据(jù)。

除此之外，还有(yǒu)来自宇宙当中最(zuì)古老(lǎo)的光。从宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年之后(hòu)，可(kě)见光终(zhōng)于可以畅(chàng)通(tōng)无阻地穿(chuān)越在(zài)宇宙当(dāng)中了。经过了130多(duō)亿年之后，这(zhè)些光在宇宙空间背景上留下了(le)各相同性的(de)微波辐(fú)射。其中红色的部分表示温(wēn)度(dù)较高的区(qū)域(yù)，蓝色(sè)则表示相对较冷(lěng)的(de)区域，但实际上(shàng)它们之间的温差只(zhǐ)有万(wàn)分之一。

科(kē)学家(jiā)们通过对前(qián)景背(bèi)景分离后的二值图像进行连通域提取和标记之后发现(xiàn)，如果宇(yǔ)宙当中没有(yǒu)暗物质，图形看起(qǐ)来不应该(gāi)是这样的，而(ér)随着暗物质的增加，一些峰值的(de)幅度会(huì)减小，才变得(dé)看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微波背(bèi)景辐射的测量值，我(wǒ)们需要(yào)的暗物质大约是普通物(wù)质的5倍(bèi)。这个数字(zì)与(yǔ)解释星系当中恒(héng)星运动所需(xū)要的(de)暗物质(zhì)比(bǐ)例是一致的。这就意(yì)味(wèi)着。

用了一个简(jiǎn)单(dān)的理论框(kuāng)架，就(jiù)很好地解释了很多不同的观测结(jié)果。而暗物质的本质(zhì)就是宇宙(zhòu)当中存在着某种类型的粒子，它们不参与任何其他的电磁作用，只通(tōng)过(guò)引力来相(xiāng)互作用(yòng)。所以如果(guǒ)能够找到这种粒子的存在，就相当于(yú)找到了暗(àn)物质存在的实际证(zhèng)据(jù)。这种粒子到底(dǐ)是(shì)什么？科(kē)学家们已(yǐ)经(jīng)英红九号是名茶吗，英九红茶叶价格一览表提(tí)出(chū)了数十种的假想目标，而(ér)要寻找这些不同的目(mù)标粒子所需要的实验方式也不相同。在(zài)过去的几十年当中，人类为了(le)寻找这些(xiē)看不(bù)见、摸不到，几乎不会(huì)与常(cháng)规物质相互(hù)作用(yòng)的“暗(àn)物(wù)质”，科学家们已经进行(xíng)了超(chāo)过50次的(de)实(shí)验，却没(méi)有任何实质性的发现，除了一(yī)个地(dì)方，意大利的格兰萨索山(shān)，隶属(shǔ)于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最大的(de)地学实(shí)验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一(yī)直致力于寻(xún)找暗物质粒子(zi)的周(zhōu)期性震荡(dàng)。

自1997年以来，这里的(de)科学家声称观(guān)测到(dào)了某种(zhǒng)信号。经过了20多年的数据收集，人们(men)发现了一个有(yǒu)趣(qù)的事(shì)情。探(tàn)测率会在每年(nián)的6月份达到峰值(zhí)，然后在11月降到最(zuì)低，而且在20年当中每年都(dōu)是一(yī)样。一些科学家认(rèn)为这可能是人(rén)类发现(xiàn)暗物质的(de)第一个(gè)直(zhí)接证(zhèng)据。

但是为什(shén)么暗(àn)物质会(huì)产生周期性的年度信号(hào)呢？刚才(cái)我们(men)讲了太阳系正(zhèng)在(zài)以220公里/秒(miǎo)的速度围绕着银(yín)河系进行移动，那么如果暗物质存在(zài)宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)，这意味着我们(men)也在(zài)以这样(yàng)的速(sù)度在穿越着(zhe)暗物质流(liú)，这个过程中会产生相应(yīng)的振荡，同时地球又以(yǐ)30公里/秒的速度围绕太(tài)阳(yáng)进行旋转。所(suǒ)以有半年的时间，地球围绕太阳(yáng)的方向与(yǔ)太阳环绕(rào)银河系(xì)的方向是一致的，而另外(wài)半(bàn)年则与之相(xiāng)反。

而(ér)在6月份的时候，地球与太(tài)阳的方(fāng)向正(zhèng)好达到完全一致，这是理论上(shàng)地球穿越暗物质(zhì)流(liú)最快(kuài)的(de)时段。而(ér)在11月份，又(yòu)恰好达到了(le)最慢值。尽(jǐn)管在实(shí)际的情况中，太阳系相对银河(hé)系的平面呈现了(le)60度的倾斜，但是这并不影响这(zhè)个理论的有效性(xìng)。

因此科学家认(rèn)为这可以(yǐ)用来解释，研究(jiū)人(rén)员(yuán)们所观(guān)测(cè)到的周(zhōu)期性信号。当然(rán)也(yě)可能(néng)有其他的情况，造成这种年度周期信(xìn)号的(de)差异也可能是温度、湿度(dù)、土壤中的水(shuǐ)分(fēn)、高(gāo)山上的积(jī)雪，甚至连意大利游客的数量也符合这个周期的规律。

所以(yǐ)，科学家们又在(zài)南半球建立了一个几乎相同(tóng)的实验室，这里(lǐ)的季(jì)节与之前的实验室(shì)正(zhèng)好相(xiāng)反，而在(zài)这里，地球穿过暗物质流的(de)运动特征和第一个实验室(shì)是(shì)一样的。

因此，如(rú)果在这(zhè)里可(kě)以得到(dào)相同的(de)信号，就可以成(chéng)为(wèi)暗物质所存在的非常有力的证据了(le)。但是由(yóu)于这个实(shí)验室刚刚建成不久，所以截至目前还无法(fǎ)提(tí)供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太(tài)空(kōng)望远镜叫做“南(nán)希格雷斯罗曼(màn)”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈(hā)勃望远(yuǎn)镜相同(tóng)，但它(tā)的宽视场仪器提供的视(shì)野是哈勃红(hóng)外(wài)仪器(qì)的100倍。南希格雷斯(sī)罗(luó)曼太空望(wàng)远镜其(qí)中一个(gè)关键的用途就是(shì)探索(suǒ)暗物(wù)质背(bèi)后(hòu)的(de)奥秘，对于探(tàn)测的结(jié)果，我们只能拭目(mù)以(yǐ)待(dài)了。费米实验(yàn)室粒子天体物理中心的(de)科学家丹(dān)琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗物质存(cún)在，它们极有(yǒu)可能拥有另一种神秘的效(xiào)应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生命的(de)诞生，或者说是生命进化(huà)的一个重要因素。

如果这一理论得到(dà英红九号是名茶吗，英九红茶叶价格一览表o)进一步(bù)的证实，那(nà)么遍布(bù)宇宙当中的暗物质(zhì)会不会意味(wèi)着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中某个(gè)角落的行星上，暗物质正在(zài)通过这(zhè)样的(de)效应创造生命。当然，这些推论的大前提是要先找到(dào)暗物质存在的实际证据。那么小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗(àn)物质到底(dǐ)存不(bù)存在(zài)呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的(de)支持是我更(gèng)新的动力！

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