宇(yǔ)宙是“人为制造”的？为何会(huì)存(cún)在(zài)科(kē)学无(wú)法解释的(de)“暗物质”？暗物质又(yòu)究竟是什么？人类为了(le)寻找(zhǎo)暗物质存在的(de)证(zhèng)据，科(kē)学家们在过去的几十年当中进行了超(chāo)过50次的长期实验，但是(shì)却没有(yǒu)发(fā)现任何的有效证据。除了一(yī)个地方(fāng)，在1687年出版的自然哲学(xué)数学原(yuán)理一(yī)书中，埃萨克(kè)牛顿(dùn)发表了万(wàn)有引力定律，它揭示了宇宙中天体运动的(de)规律。往后的几百年(nián)来，当天文(wén)学(xué)家们(men)发现某(mǒu)些(xiē)天体运行轨道出现异常，不(bù)符合万有引力(lì)定(dìng)律的时候(hòu)，他们(men)就会知(zhī)道，周围一定有(yǒu)未知的天体通过引(yǐn)力在摄动(dòng)它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天(tiān)王星运行(xíng)轨道的异常，推算并且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的(de)发现都是应用(yòng)万有(yǒu)引力定律所取得重大(dà)天文成就(jiù)的例子。但是(shì)这(zhè)些发现(xiàn)都是在恒星系统的尺度当中，可当(dāng)我们上升到星(xīng)系或者是(shì)星(xīng)团的尺度，事情就(jiù)开(kāi)始变(biàn)得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基(jī)正在研究和测量后发星系团(tuán)共享充电宝最高1小时10元，共享充电宝怎么申请投放的质量。这是一个由数千个星系(xì)所组成(chéng)的巨大星系团(tuán)，这些星系被引力束缚在(zài)一起。测(cè)量星系(xì)团的质量(liàng)一般会使用到两种方法，当(dāng)两种方法结果一致，就(jiù)可(kě)以确(què)定其(qí)质量的范围(wéi)。

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

第二种是动力学质(zhì)量的计算，是利(lì)用光(guāng)谱红(hóng)移(yí)测(cè)量星系团中的各个星系相对于星系团的(de)运动速度。当(dāng)测量(liàng)结(jié)果出来之后(hòu)，兹威基(jī)彻底懵(měng)了，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味(wèi)着，后发座星系团有(yǒu)99%的质(zhì)量消失了，或者(zhě)说这99%的(de)质(zhì)量并不以可见(jiàn)光的形式所存在，我们无法看到。最(zuì)诡异(yì)的是，在测量速(sù)度的过程中，兹威基(jī)发现(xiàn)星系团(tuán)中(zhōng)很(hěn)多星系的速度比理论上要快得(dé)多，按照牛顿的运动学(xué)定律，仅靠这些可见星系(xì)的质量所产(chǎn)生的引力是无法(fǎ)将(jiāng)它(tā)们束缚(fù)在星系团(tuán)内(nèi)的(de)，它们早就(jiù)应该被抛出星系团之外了，除非有一种神(shén)秘的力(lì)量在起作用(yòng)，这种力量来(lái)源于某种(zhǒng)隐形的(de)物质(zhì)。

据此，兹维基提出了这样部(bù)分不可见(jiàn)的暗质，它不发散光、吸(xī)光、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝(jué)大部分(fēn)的质量。只是当时的人们对(duì)这样的一(yī)种说法不屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物(wù)质”这个词才(cái)再一次(cì)出现(xiàn)。天文(wén)学家维拉鲁宾和肯特福特在(zài)观(guān)测仙女座星系中的恒星(xīng)运(yùn)动。理论上(shàng)来说，距(jù)离中心越远的恒星在(zài)其轨(guǐ)道上的运行速度就会越(yuè)慢。但是他们(men)观测的结(jié)果却(què)让(ràng)人感(gǎn)到不可思议。

随着与中心(xīn)距(jù)离(lí)的(de)增加，恒星(xīng)的旋转速度几乎保持不变。可(kě)是根据牛顿的万有引力(lì)定律，在星(xīng)系当中如果没有足够大的质量(liàng)来(lái)吸引(yǐn)它们(men)，这(zhè)些(xiē)外围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基于这种现象，科学家们会使用一种相对标准的方法来解释(shì)暗(àn)物质的存在，这种方法就是测(cè)量星系当中气体(tǐ)在X轴上距离星系(xì)中心(xīn)的距离，以及在(zài)Y轴(zhóu)上气体的旋转速度(dù)。如果出(chū)现(xiàn)异(yì)常的结果(guǒ)，就认(rèn)为是(shì)由暗物质的(de)力量进入其中。

于是科(kē)学家们(men)通过(guò)射电(diàn)望远镜(jìng)测量了距离星(xīng)系中心更远距离(lí)的(de)氢元素，发现它们的旋转速度(dù)并不(bù)符合牛顿的力(lì)学(xué)定(dìng)律。我们的太(tài)阳系也不例外，太阳系位于(yú)银(yín)河系的(de)第(dì)三悬臂之上，距(jù)离银河系(xì)中心2.6万光年，根据万有引力定律进行计(jì)算，太阳系的运(yùn)行(xíng)速度(dù)应该是160千米/秒，但(dàn)实际上(shàng)，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒(miǎo)的速度围绕银河(hé)系旋转(zhuǎn)，这个实际速度远(yuǎn)远大于理论速度，那么产生以上(shàng)这种向心加(jiā)速(sù)度的原因很可能就是存(cún)在着一种我们看(kàn)不到(dào)的物(wù)质，是这些暗物质的引力效应将星(xīng)系聚集在了一(yī)起。

也是从(cóng)这时(shí)开(kāi)始，越(yuè)来(lái)越多的研究人员开始相信(xìn)暗物质的存在。科(kē)学家根据星(xīng)系外恒(héng)星轨道的(de)速度，估算在星系当中暗物质的(de)质量占整个(共享充电宝最高1小时10元，共享充电宝怎么申请投放gè)星系质量的85%。但是(shì)，暗物(wù)质(zhì)并不是(shì)唯一可以(yǐ)解释这个(gè)现象的原(yuán)因。在一项(xiàng)新的研究当中，科(kē)学家们(men)发现，几乎没(méi)有引力(lì)效(xiào)应的遥(yáo)远恒星(xīng)之间，也会出现速度上的微小差异。另外，天(tiān)文学家还(hái)发现(xiàn)了一个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离地球大约2.5亿光年，大(dà)小和银河系不多(duō)，但是星系当中存在的恒星(xīng)数量(liàng)却只有银河系的千分之一。

所以在(zài)理论上，该(gāi)星(xīng)系必须存在暗物(wù)质，否(fǒu)则(zé)就(jiù)会分崩离析。但是(shì)科学家们(men)使用最先进的望远镜(jìng)对(duì)其进行了40个小时的详细测量之后，发现星系(xì)中的恒星运动是可以用(yòng)正常的物质和力学定(dìng)律来(lái)解释的。那么又有(yǒu)人提出(chū)，也许该星系的暗物质，已经被附近的另一个大星系(xì)剥离了。奇(qí)怪的是(shì)，它的附近没(méi)有任何星系存在。造成这些现象的除(chú)了暗物质的(de)假说之(zhī)外，另(lìng)一种可能就(jiù)是人(rén)类(lèi)对引力的(de)理解还不够全面，引力很可(kě)能在不(bù)同尺(chǐ)度空间中的工作方式是不同的，这意(yì)味着在行星(xīng)系(xì)尺度中的(de)天体会沿着它们的轨道，按照我(wǒ)们所理(lǐ)解(jiě)的方式运动。但是上升到星系和星团(tuán)的尺度(dù)，引力之间的相互作用则是不同(tóng)的方式。对于在星系团之间的相(xiāng)互作用，科学家还(hái)引入了外部场效应的概念，指的(de)是在数(shù)百万(wàn)光年(nián)的规模上，巨大的(de)质量之间会产生对彼此(cǐ)特殊的(de)效果，这个理论叫做MOND蒙(méng)德理论(lùn)。如果MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)成(chéng)立，这意味着我们(men)需(xū)要对现在的物理(lǐ)定律(lǜ)进行修正，这(zhè)些(xiē)发(fā)现也让(ràng)很(hěn)多人认为暗物质假(jiǎ)说(shuō)理论就(jiù)此终结。但是在宇宙当中还(hái)有关(guān)于暗物质存(cún)在的其(qí)他(tā)的理(lǐ)论证(zhèng)据，这些理论(lùn)证(zhèng)据是(shì)蒙德理论所没法解释(shì)的“引力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光(guāng)年的子弹星(xīng)系团，由两(liǎng)个碰撞的(de)星系团(tuán)所(suǒ)组成，类似这(zhè)样的星团，它们大部分(fēn)的普通质量(liàng)都(dōu)在星系的气体当(dāng)中。当星团以(yǐ)1000万公里/小时发生碰撞的时候，星际气体的相互作用就会导致(zhì)温度(dù)的急剧升高(gāo)，速(sù)度大幅(fú)降(jiàng)低(dī)。所(suǒ)以在理论(lùn)上(shàng)，在碰(pèng)撞之(zhī)后，子弹星系团(tuán)大部(bù)分的(de)质量将位于所有这些气体所在的中间区域。那么我(wǒ)们通过什么来验证(zhèng)它的(de)质量区域(yù)到(dào)底是不是集中在中(zhōng)间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太(tài)空望远镜传(chuán)回(huí)了宇宙当中(zhōng)第(dì)一张全彩(cǎi)的高清照片，在(zài)照片(piàn)中我们(men)可以(yǐ)明显地看到很(hěn)多星系似(shì)乎被拉(lā)伸产(chǎn)生了(le)巨大的(de)形变。其实这些星(xīng)系本(běn)身(shēn)并(bìng)不是(shì)真的(de)被扭曲了，也(yě)不是韦(wéi)伯(bó)望远镜出了什(shén)么(me)问(wèn)题，而是这(zhè)样极遥远的天(tiān)体和我们地球上(shàng)的(de)观测者之间。被一个质量超级(jí)巨大的天体遮挡，这个(gè)超大(dà)质(zhì)量的东西(xī)的引(yǐn)力，会使身后更遥远星系的光都发生了扭曲。这个(gè)现象就是(shì)引力透(tòu)镜效应。这个巨大的天体可能是超大质量的黑洞或者是暗物(wù)质。

所以当人(rén)们(men)对(duì)子(zi)弹星系团观测的时候，发现它的(de)大(dà)质量区域并(bìng)不(bù)是在(zài)中间，而是在两侧。所以(yǐ)最好的解释方(fāng)法就是当(dāng)星团发生全部的碰撞(zhuàng)时，可被观测到(dào)的质量气体被卡(kǎ)在(zài)了(le)中间，暗(àn)物质则(zé)直(zhí)接通(tōng)过(guò)了这(zhè)个区域，并在两边形成了引(yǐn)力透镜。对子(zi)弹(dàn)星系团的引力透镜(jìng)研究也(yě)被认为(wèi)是暗(àn)物质存在(zài)的(de)迄今为止最(zuì)好的理(lǐ)论证据(jù)。

除此之外，还有(yǒu)来自宇宙当(dāng)中最古老的光。从宇宙大爆炸开(kāi)始(shǐ)，38万年之后(hòu)，可见光终于(yú)可(kě)以畅通无阻地穿越在宇(yǔ)宙当中了。经过了(le)130多亿(yì)年之(zhī)后(hòu)，这些光在宇宙(zhòu)空间(jiān)背景上(shàng)留(liú)下了各(gè)相(xiāng)同性的微(wēi)波辐(fú)射。其中红色的(de)部分表(biǎo)示(shì)温度较高(gāo)的(de)区域，蓝(lán)色则(zé)表示(shì)相对较冷的区域，但实际上它们(men)之间(jiān)的温差只有万分之一。

科学家们通过对前景背(bèi)景分离后的二值图像进行连(lián)通域(yù)提取和标记之(zhī)后发(fā)现，如果宇宙(zhòu)当中没有暗物质，图形看起来不(bù)应该(gāi)是这样的，而随着(zhe)暗物质的增加(jiā)，一(yī)些峰值的幅(fú)度会(huì)减小，才(cái)变得看起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波背景辐射的测量值，我(wǒ)们需(xū)要(yào)的暗物质大约是普通物(wù)质的5倍(bèi)。这(zhè)个(gè)数字与解释(shì)星(xīng)系当中恒星运动所(suǒ)需要的暗物质(zhì)比例是一致的。这就意(yì)味着。

用了(le)一个简单的(de)理论框(kuāng)架，就很好地解释了很(hěn)多不同的观测结(jié)果。而暗物(wù)质的(de)本质(zhì)就是宇宙当中存在着某种类型的粒子(zi)，它们不参与任何其他的电(diàn)磁作用，只通过引力来相互作(zuò)用。所(suǒ)以如果能够找到这种粒子的(de)存(cún)在，就(jiù)相当于(yú)找到(dào)了暗物(wù)质存在的实际证(zhèng)据。这种(zhǒng)粒子到(dào)底是什么？科(kē)学(xué)家(jiā)们已经提出了数(shù)十种(zhǒng)的(de)假想目标，而要寻找这(zhè)些不(bù)同的目标粒(lì)子所需要的实验方(fāng)式也不相同。在(zài)过(guò)去(qù)的几(jǐ)十年当中，人(rén)类为了寻找这些(xiē)看(kàn)不(bù)见、摸不到，几乎不会与常规物质相互作用(yòng)的“暗物质”，科(kē)学家(jiā)们已经进行了超过(guò)50次(cì)的实验，却没有(yǒu)任何实质性的发(fā)现(xiàn)，除了一个地方(fāng)，意大利的格兰萨索山(shān)，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在(zài)山下1400米(mǐ)处的地下矿井当中，藏着(zhe)地球上最(zuì)大的地学实验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼(lóu)高(gāo)的探测器(qì)，一直致力于寻(xún)找暗物质粒子的周期性震荡。

自(zì)1997年以(yǐ)来，这里的科学家声称观测到了(le)某种信(xìn)号。经过了20多年的(de)数据收集，人们发(fā)现了(le)一个有(yǒu)趣(qù)的事(shì)情。探(tàn)测率会在(zài)每年的6月(yuè)份达到(dào)峰(fēng)值，然后在11月(yuè)降到最低，而且在20年(nián)当中(zhōng)每年都是一样(yàng)。一些科(kē)学家(jiā)认(rèn)为这可能是人类发现暗物质的第一个直接证(zhèng)据。

但是为什么暗物质(zhì)会产生周期性(xìng)的年度信号呢？刚才我(wǒ)们讲(jiǎng)了太(tài)阳(yáng)系正在以220公里/秒的速度围绕(rào)着银河系进行移动(dòng)，那么如果暗物质(zhì)存在宇(yǔ)宙当中(zhōng)，这意(yì)味着我们也在(zài)以这(zhè)样的速度在穿越(yuè)着暗物质流，这个过程中会产生相应(yīng)的振荡(dàng)，同时地(dì)球又以30公里/秒的速度围绕太阳(yáng)进行(xíng)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(yī)致的，而另外半年则(zé)与之相(xiāng)反。

而在6月(yuè)份的时(shí)候，地球与(yǔ)太阳的方向正好(hǎo)达(dá)到完全一(yī)致，这是理论上(shàng)地球穿越(yuè)暗(àn)物质流最快(kuài)的时段。而(ér)在11月份，又恰好达(dá)到了最慢(màn)值。尽管(guǎn)在(zài)实际(jì)的(de)情况中(zhōng)，太阳系相(xiāng)对银河系的(de)平(píng)面呈现了60度的倾斜，但是这并不影(yǐng)响(xiǎng)这个理论的有效性(xìng)。

因此科学家认为(wèi)这可以用来解释，研究(jiū)人员们所观测到(dào)的周(zhōu)期性信(xìn)号。当然也可能(néng)有其他的情况(kuàng)，造成这种年度周期(qī)信号(hào)的差异也可能是(shì)温度、湿度、土壤中的水分(fēn)、高山上的(de)积雪，甚(shèn)至连意大(dà)利(lì)游客(kè)的数(shù)量(liàng)也符合这个周期的规律。

所以，科学家们又在(zài)南半(bàn)球建(jiàn)立了(le)一个几乎相同的(de)实验室，这(zhè)里的季节与(yǔ)之前的实验室正好(hǎo)相反，而在这里，地球穿过(guò)暗(àn)物质流的运动特征和(hé)第一个(gè)实(shí)验室(shì)是一(yī)样的。

因此(cǐ)，如果在(zài)这里可以得到(dào)相(xiāng)同的信(xìn)号，就可以成(chéng)为(wèi)暗物质(zhì)所(suǒ)存(cún)在的(de)非常有力的证据了。但是由于这个(gè)实验室刚刚建成不久，所以截(jié)至目前还无(wú)法提(tí)供相应的数据支持。另(lìng)外(wài)，在(zài)2025年(nián)，NASA将会发射(shè)一台新的(de)望远镜(jìng)，这(zhè)台太(tài)空(kōng)望远镜叫做(zuò)“南希格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜大小跟(gēn)哈勃望远镜相同，但它的(de)宽视(shì)场仪器(qì)提(tí)供(gōng)的视野是哈勃红(hóng)外(wài)仪器的100倍。南希格雷斯罗曼(màn)太空望(wàng)远(yuǎn)镜其中一个关键的用途就是探索(suǒ)暗(àn)物质背后(hòu)的奥(ào)秘，对于探(tàn)测的结果，我们(men)只(zhǐ)能拭目以待了。费米实验(yàn)室(shì)粒子天体物(wù)理中心的科(kē)学家丹(dān)琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬(fēn)研究发现，如果暗物质存在，它们极(jí)有可能拥有另一种神(shén)秘的效应，这(zhè)种暗物质(zhì)效应(yīng)，会(huì)支(zhī)持宇宙当中生命(mìng)的(de)诞生，或者说是生命进化的(de)一个重(zhòng)要因素。

如果这一理论得到进(jìn)一步的证实，那(nà)么遍布宇宙(zhòu)当中的暗(àn)物质会不会意味着人(rén)类并不孤(gū)单呢？或许在(zài)宇宙当中某(mǒu)个角落的行星上，暗物质(zhì)正(zhèng)在通过这(zhè)样的效(xiào)应创(chuàng)造生命(mìng)。当然，这些推论的(de)大前提是要先(xiān)找到暗物(wù)质存在的实际证(zhèng)据。那么小(xiǎo)伙伴们(men)，你(nǐ)们觉得暗物质到底(dǐ)存不存(cún)在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支(zhī)持是我更新的动(dòng)力(lì)！

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