宇宙是“人为(wèi)制(zhì)造”的？为何会存在科学无法(fǎ)解释(shì)的(de)“暗物质”？暗物(wù)质又究竟是(shì)什么？人(rén)类为了寻找(zhǎo)暗物质存在(zài)的证(zhèng)据，科学家们在过去的几十(shí)年当中进(jìn)行了(le)超过50次的长期实验，但是却没有发现任何的有效(xiào)证据。除了(le)一个地方，在1687年出版的自然哲学数学原理(lǐ)一书中，埃萨克牛(niú)顿发(fā)表(biǎo)了万(wàn)有引力定律(lǜ)，它揭示了(le)宇宙中天体运动的规律。往后的几(jǐ)百年来，当天文学家们发现某些天体运(yùn)行(xíng)轨道(dào)出现异常，不符合万有引力(lì)定律的时候，他们就会知道，周围一定有(yǒu)未知(zhī)的天体通过引力(lì)在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒(lēi)维(wéi)耶就通过天王星(xīng)运行轨道的异常(cháng)，推(tuī)算并(bìng)且发现了海(hǎi)王星(xīng)的存在(zài)。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发现(xiàn)都(dōu)是(shì)应用万有引(yǐn)力定律所(suǒ)取得重大天文成就的(de)例(lì)子。但(dàn)是这些发现都(dōu)是(shì)在恒(héng)星系统的尺度当中，可当我们上升到星系或者(zhě)是星团的(de)尺度(dù)，事情(qíng)就(jiù)开始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹(zī)威(wēi)基正在研究和测量后(hòu)发星系团的质量(liàng)。这(zhè)是一(yī)个由(yóu)数(shù)千(qiān)个星系所组成(chéng)的(de)巨(jù)大星系团，这些星(xīng)系被引力束缚(fù)在一起。测量星(xīng)系团的质量一(yī)般会(huì)使用到两种方法，当两种方(fāng)法结(jié)果一致，就可以确(què)定其质量的范围。

第一种是获得(dé)其"光度(dù)学的(de)质量"，需要的(de)数(shù)据是测量各个星系的光度。

第二种(zhǒng)是动(dòng)力学质(zhì)量的(de)计算，是利(lì)用光谱红移测量星系(xì)团(tuán)中的(de)各(gè)个(gè)星系相(xiāng)对于星(xīng)系团(tuán)的运动速度(dù)。当测(cè)量结(jié)果出(chū)来之后，兹威基彻底(dǐ)懵(měng)了(le)，“动力(lì)学质量”竟然(rán)是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团(tuán)有99%的质量消失了，或者说这99%的质(zhì)量并不以可见(jiàn)光(guāng)的形式所存在(zài)，我们无法看到。最诡(guǐ)异(yì)的是(shì)，在测量速度的过程中，兹威基发现星系团中很多星系(xì)的速度比(bǐ)理论(lùn)上(shàng)要快得多，按照(zhào)牛顿的运动学定律，仅靠这些可见(jiàn)星系的质量所产(chǎn)生(shēng)的引力是无(wú)法将它们束缚在星系团内的，它们早(zǎo)就应该被抛出星(xīng)系团之外了，除非有(yǒu)一(yī)种神秘(mì)的力量在起作用，这种(zhǒng)力量(liàng)来(lái)源于某种隐形的物(wù)质。

据此，兹维基提(tí)出了这样部分(fēn)不可见的暗质，它不发散光、吸(xī)光、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝大部分(fēn)的质量。只是当时的(de)人们对这样(yàng)的一种说法不(bù)屑(xiè)一(yī)顾。

直(zhí)到(dào)40年之后，“暗物质”这(zhè)个(gè)词才再一(yī)次出(chū)现。天文学家维拉鲁(lǔ)宾和肯(kěn)特(tè)福(fú)特在观测(cè)仙女座星系中的恒(héng)星运动(dòng)。理论(lùn)上来说，距离中心越远的(de)恒(héng)星在其(qí)轨道上的运行(xíng)速度就会(huì)越(yuè)慢(màn)。但(dàn)是他们观测的(de)结果却让人感(gǎn)到不(bù)可思议。

随着与中心距(jù)离的增(zēng)加，恒(héng)星(xīng)的(de)旋转速度(dù)几(jǐ)乎保持不变。可(kě)是根据牛顿的万有引力(lì)定律，在星(xīng)系(xì)当(dāng)中(zhōng)如果(guǒ)没有足够(gòu)大的质量来(lái)吸引(yǐn)它们，这些外围(wéi)的恒(héng)星(xīng)早就被甩到宇宙当中了。基于这种(zhǒng)现象，科学(xué)家们会(huì)使用一种相对标准的方法来(lái)解释暗物质的存在，这种方法就是测量(liàng)星系当中(zhōng)气体(tǐ)在X轴上距(jù)离星系中心的(de)距离(lí)，以及(jí)在Y轴上(shàng)气体的(de)旋转速度。如(rú)果出现异常的结(jié)果(guǒ)，就认为是(shì)由暗(àn)物质的力量进入其中。

于是科(kē)学(xué)家们通过(guò)射电望(wàng)远镜测量了距离星系(xì)中心更远距离的氢元素，发(fā)现(xiàn)它们的(de)旋转速度并不(bù)符(fú)合(hé)牛顿的力(lì)学定律。我(wǒ)们的太阳(yáng)系也不例外，太(tài)阳系位于银河系(xì)的第三悬臂之上，距(jù)离银河系中(zhōng)心2.6万光(guāng)年，根据(jù)万有引力定律(lǜ)进行计算，太阳系(xì)的运行速(sù)度应该是160千米(mǐ)/秒，但实际上，太阳系(xì)正在以220千米(mǐ)/秒的(de)速度围绕银(yín)河系旋转，这个(gè)实际(jì)速度远远大(dà)于理论速度(dù)，那么产生以上(shàng)这种向(xiàng)心加(jiā)速度的原(yuán)因很可能就是存(cún)在(zài)着(zhe)一(yī)种我们(men)看不(bù)到的物质，是这些(xiē)暗物质的引力效应将星系(xì)聚集在(zài)了一起(qǐ)。

也是从这时开始(shǐ)，越来越多的研究人员开始相信暗(àn)物质(zhì)的(de)存在。科学家(jiā)根据星系外恒(héng)星轨道的速(sù)度，估算在星系当中暗物质的质(zhì)量占整个星系(xì)质量的85%。但是，暗物质并不是(shì)唯一(yī)可以(yǐ)解释这个现象的原因。在一项新的研究当中，科学家(jiā)们(men)发现(xiàn)，几(jǐ)乎(hū)没有引力(lì)效应的(de)遥远恒星(xīng)之(zhī)间，也会出现速(sù)度上的微小差异。另外，天(tiān)文学家还发现了一个反(fǎn)常的星(xīng)系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距(jù)离地球大约(yuē)2.5亿光年(nián)，大(dà)小和(hé)银河(hé)系不多，但是星系(xì)当中存在的恒星数量却(què)只有银河(hé)系的千分之(zhī)一。

所以在理论(lùn)上，该(gāi)星系必(bì)须存在(zài)暗(àn)物质，否(fǒu)则就会分崩离析。但是(shì)科学家(jiā)们(men)使用最先进的(de)望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)对其进行(xíng)了40个小(xiǎo)时的详细(xì)测量(liàng)之后，发现(xiàn)星系中(zhōng)的(de)恒星运动是可以用正常的物质和(hé)力学(xué)定(dìng)律来解释的。那么又有人提出，也许该星(xīng)系的暗物质，已经被附(fù)近的另一(yī)个大(dà)星系剥离了。奇怪(guài)的是，它(tā)的附近没有任何(hé)星系存在。造(zào)成这些现象(xiàng)的除(chú)了暗物质的(de)假说之外，另一种可能就(jiù)是人类对引力的理解还不够全面，引力很可能在(zài)不同尺度空间中的工(gōng)作方式是不同的，这意味着在行星系尺度中的天(tiān)体会沿着它们的轨(guǐ)道，按照我们所理解(jiě)的方式运(yùn)动。但是上升到星(xīng)系和星(xīng)团的尺度，引(yǐn)力(lì)之(zhī)间的(de)相互(hù)作用则是不(bù)同的方(fāng)式。对于(yú)在星(xīng)系团之间的相互作(zuò)用，科学家还引入了外部场效应的概念，指的(de)是在数百万光年的规模上，巨(jù)大的质量之间(jiān)会产生(shēng)对彼此特殊的效果(guǒ)，这(zhè)个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们(men)需要对现在(zài)的物(wù)理定律进行修(xiū)正，这(zhè)些(xiē)发(fā)现也让很多(duō)人认为暗物质假说理论就此终结。但是在宇宙当中还(hái)有关于暗物质存(cún)在(zài)的其他的(de)理论证据，这些理论证据是(shì)蒙德理(lǐ)论所没法解释的“引力(lì)透镜(jìng)”。

径向距离为(wèi)37亿光年的子弹星系团，由两个碰(pèng)撞的(de)星系团(tuán)所组成(chéng)，类似(shì)这样(yàng)的(de)星团，它(tā)们大(dà)部(bù)分的普(pǔ)通质量都在星(xīng)系的气体当中(zhōng)。当星团(tuán)以1000万公里/小时发生(shēng)碰撞的(de)时候，星际气体的相互作用就会导致温度的急剧(jù)升高，速度大(dà)幅降低。所以在理论上，在碰(pèng)撞之(zhī)后，子弹星(xīng)系团(tuán)大(dà)部分的质量(liàng)将位(wèi)于所有(yǒu)这些气体所在的中(zhōng)间(jiān)区(qū)域(yù)。那(nà)么我们通过什么来验(yàn)证它的质量区(qū)域到底(dǐ)是不是集中(zhōng)在(zài)中间呢(ne)？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦(wéi)伯太空望远(yuǎn)镜传(chuán)回了(le)宇宙当中第(dì)一(yī)张全彩的高(gāo)清照片，在照(zhào)片中(zhōng)我们(men)可以明显地(dì)看(kàn)到很多星(xīng)系似乎被拉伸(shēn)产生(shēng)了(le)巨大的(de)形(xíng)变。其实这些星系本身并(bìng)不是真(zhēn)的被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯望远镜出了什么(me)问题(tí)，而是(shì)这(zhè)样极遥远的天体和我们地球上的(de)观测者(zhě)之(zhī)间。被一个(gè)质(zhì)量(liàng)超级巨大的天体遮挡，这(zhè)个超大(dà)质量的东(dōng)西的引(yǐn)力，会使(shǐ)身后更遥远星系的光都(dōu)发生(shēng)了扭(niǔ)曲。这个(gè)现象就是(shì)引力透镜效(xiào)应。这个巨大的(de)天体(tǐ)可(kě)能是超大质量的黑(hēi)洞或者是暗物质。

所以当人们对子弹星系团(tuán)观(guān)测的时候，发现它的大质量区域并不是在中间，而是(shì)在两侧(cè)。所以最好(hǎo)的(de)解释方法(fǎ)就是当星(xīng)团发生全部的(de)碰撞时，可(kě)被观测到(dào)的(de)质量(liàng)气(qì)体(tǐ)被卡在(zài)了中间(jiān)，暗物质则直(zhí)接通过了这个区域，并在(zài)两边(biān)形(xíng)成了引力透镜。对子弹星系团的引力透镜研究也被(bèi)认为是暗物质存在的迄今为止最好的理论证据(jù)。

除此之外，还(hái)有来自宇宙当中(zhōng)最古(gǔ)老的光(guāng)。从宇(yǔ)宙(zhòu)大爆(bào)炸开始，38万年(nián)之后，可(kě)见(jiàn)光终于可以畅通无(wú)阻地穿越在宇(yǔ)宙当中了。经过(guò)了130多亿年之后，这(zhè)些(xiē)光在宇宙空(kōng)间背景(jǐng)上留下(xià)了各相同性的微波辐射。其中红(hóng)色的(de)部分(fēn)表示温(wēn)度较(jiào)高的(de)区域(yù)，蓝色则表示(shì)相对(duì)较冷的(de)区域，但实际上它(tā)们之(zhī)间的温差只有万分(fēn)之一。

科学家们通过对前(qián)景(jǐng)背景分离后(hòu)的二(èr)值图像进行连通域提(tí)取和标记之后发现，如果(guǒ)宇(yǔ)宙当中(zhōng)没有暗物质，图(tú)形看起来不应该是(shì)这样的，而随着暗物质的增加，一些峰值(zhí)的幅度(dù)会(huì)减小(xiǎo)，才变得(dé)看起来(lái)“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微波背(bèi)景辐射(shè)的测量值，我(wǒ)们需(xū)要的暗物(wù)质大(dà)约是普(pǔ)通物质的5倍(bèi)。这个数字与解释(shì)星系当中(zhōng)恒星运动所需要的(de)暗(àn)物质比例是一(yī)致的。这就意味着。

用了一个(gè)简单(dān)的理论框架，就很(hěn)好(hǎo)地解释了很多不同(tóng)的观测结果。而暗物质的本质就是宇宙当中存在着某种类型的粒子(zi)，它(tā)们不参与(yǔ)任何其他(tā)的电(diàn)磁作(zuò)用(yòng)，只(zhǐ)通过引力来相互作(zuò)用。所以(yǐ)如果(guǒ)能够找到这种粒子(zi)的(de)存在，就相当(dāng)于(yú)找到了(le)暗物质存在的(de)实际证据(jù)。这(zhè)种粒子(zi)到(dào)底是(shì)什么？科学家们已经提出了数十种(zhǒng)的假想目标，而要寻找这些不同(tóng)的目(mù)标粒子(zi)所需要的(de)实验方式也不相(xiāng)同。在过去的几(jǐ)十年当中(zhōng)，人类为了寻找这些看不见、摸不到(dào)，几乎不会(huì)与常规(guī)物质(zhì)相互作用(yòng)的(de)“暗物质”，科(kē)学家们已经进行了超过50次的实验(yàn)，却没(méi)有任何实(shí)质性(xìng)的发(fā)现，除了一(yī)个地方，意大利的格兰萨(sà)索山，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处的(de)地下(xià)矿井当中，藏(cáng)着地球上最大的地学(xué)实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高的探(tàn)测(cè)器，一直致力于寻找(zhǎo)暗物(wù)质粒子的周期性(xìng)震(zhèn)荡。

自1997年(nián)以来，这里的科学家声称观测到了某种信号。经过(guò)了20多(duō)年(nián)的(de)数据收集(jí)，人们发现了一个(gè)有趣的事情。探测率会在每年的6月份达到峰值(zhí)，然后在11月降到(dào)最(zuì)低，而(ér)且(qiě)在20年当中每年都是一(yī)样。一些科学家(jiā)认为这(zhè)可能是(shì)人类发现暗(àn)物质的第一个直接证据。

但是为什么暗物质会产生周期性的年度信号呢？刚才我们讲了太阳(yáng)系正在(zài)以220公里/秒的(de)速度围绕着银河系(xì)进(jìn)行移动(dòng)，那(nà)么如果暗物(wù)质存在宇(yǔ)宙当中，这意味着我们也在以这样(yàng)的速度在穿越着(zhe)暗物质(zhì)流，这个(gè)过(guò)程中会产生相应的振荡，同(tóng)时地球又以30公(gōng)里/秒的速度(dù)围绕(rào)太阳进行旋转。所以(yǐ)有半(bàn)年的时间，地球围绕太阳的方向与太阳环(huán)绕银河系的(de)方向(xiàng)是(shì)一致(zhì)的，而另外半年则与之相反(fǎn)。

而(ér)在6月份(fèn)的时候，地球(qiú)与太阳(yáng)的方向正好达到(dào)完全一致，这(zhè)是(shì)理论上地球(qiú)穿越暗(àn)物质流最快(kuài)的时段。而在11月份，又(yòu)恰好达到了最慢值。尽管在实(shí)际(jì)的(de)情况中，太阳系相对银河系的平(píng)面呈现了(le)60度的倾斜，但是这并不影响这个理论的有效性(xìng)。

因此科学家认为这可(kě)以用来解释(shì)，研(yán)究(jiū)人员们所观测到(dào)的周(zhōu)期性信号(hào)。当(dāng)然(rán)也可能有其他的情况，造(zào)成这种年度(dù)周期信号的(de)差异也可能(néng)是(shì)温度、湿度、土(tǔ)壤中的水分(fēn)、高山上的积(jī)雪，甚至连意大利(lì)游客的(de)数量也(yě蒙古女人为什么不能碰)符合这(zhè)个周期(qī)的(de)规律。

所以(yǐ)，科(kē)学家们又在南半球(qiú)建立了(le)一个(gè)几乎相同(tóng)的实(shí)验室，这里的(de)季节与(yǔ)之前的实(shí)验室正好相反，而在这(zhè)里，地球穿过暗物质流的(de)运动特征和第(dì)一个实验(yàn)室是(shì)一样的。

因此，如果在这里可以(yǐ)得到相(xiāng)同的(de)信号，就可以(yǐ)成(chéng)为暗物质(zhì)所存在的非常有力的证(zhèng)据了。但(dàn)是由于(yú)这(zhè)个实验室刚(gāng)刚建成不久，所以截至(zhì)目(mù)前还(hái)无(wú)法提供相应的数(shù)据支(zhī)持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发(fā)射(shè)一台新的望远(yuǎn)镜，这台太(tài)空望远镜叫做“南(nán)希格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大小跟(gēn)哈勃(bó)望远镜相(xiāng)同，但它的宽视场仪(yí)器提(tí)供的视(shì)野(yě)是哈勃(bó)红(hóng)外仪器(qì)的100倍。南希格雷斯罗(luó)曼太空望远镜其中一(yī)个(gè)关键(jiàn)的用途就是(shì)探索(suǒ)暗物(w蒙古女人为什么不能碰ù)质背后的(de)奥秘，对于探测的结(jié)果，我们只能拭目(mù)以(yǐ)待了(le)。费米实验室粒子天体物理中(zhōng)心的科学家(jiā)丹琥(hǔ)珀和贾森斯(sī)特(tè)芬研究发现，如果暗(àn)物(wù)质存在，它们(men)极有(yǒu)可能拥有另一种神(shén)秘的效应，这种暗物质效应，会支持(chí)宇宙(zhòu)当中生命的诞生，或者说是生命进化(huà)的(de)一(yī)个重要因素。

如果这一(yī)理论得到进一步的证(zhèng)实(shí)，那么遍布宇宙当中的暗(àn)物质会不会意味着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的行星上(shàng)，暗物质(zhì)正(zhèng)在通(tōng)过这样(yàng)的(de)效应创造生命(mìng)。当然，这些推论(lùn)的(de)大前提是(shì)要先找到暗(àn)物(wù)质存在的实(shí)际证(zhèng)据。那么小伙伴(bàn)们，你(nǐ)们(men)觉得(dé)暗(àn)物质(zhì)到(dào)底存不存在呢？喜欢(huān)请点赞，你的支持是我更新的动(dòng)力！

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