宇宙是“人为(wèi)制(zhì)造”的？为何(hé)会(huì)存(cún)在科学无法解释的“暗物质”？暗物(wù)质又究竟(jìng)是什么？人类(lèi)为(wèi)了寻找(zhǎo)暗物质存在的证(zhèng)据，科学家们在过(guò)去的几(jǐ)十(shí)年(nián)当中(zhōng)进(jìn)行了超(chāo)过50次的长(zhǎng)期(qī)实验，但是却没有发现任何的有效(xiào)证(zhèng)据。除(chú)了(le)一个(gè)地方(fāng)，在1687年出版的自然(rán)哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿(dùn)发表了万有引力定律(lǜ)，它揭(jiē)示了宇宙中(zhōng)天体运动的规律。往后的几(jǐ)百年来，当(dāng)天文学家(jiā)们发现(xiàn)某些(xiē)天(tiān)体运行轨(guǐ)道出现异常，不符合(hé)万(wàn)有(yǒu)引力定律的时候，他(tā)们(men)就会知道，周(zhōu)围一(yī)定有未知的(de)天体通(tōng)过引力在(zài)摄动它的轨道。比如在1846年，奥(ào)本勒(lēi)维耶(yé)就通过天(tiān)王星运行轨道(dào)的异(yì)常(cháng)，推算(suàn)并且发现了海王星(xīng)的存在。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发现都是应用万(wàn)有引力定律所取得重(zhòng)大天文成就的例(lì)子。但是(shì)这(zhè)些发现(xiàn)都是(shì)在恒星系统的(de)尺度当中，可当我们上升到(dào)星系或者是星团的尺(chǐ)度，事情就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里(lǐ)茨兹威基(jī)正在研(yán)究和测量后发星系(xì)团的质(zhì)量。这是一个(gè)由(yóu)数(shù)千(qiān)个星系(xì)所组成的巨大星系团，这些星系被引力(lì)束缚在一起。测(cè)量星系团的质量一般会(huì)使用(yòng)到(dào)两种方(fāng)法，当两种方(fāng)法结果一(yī)致，就可以确定其质量的范围。

第一种是(shì)获得其(qí)"光度学的质量"，需要的数据是测(cè)量各个星(xīng)系的光度。

第(dì)二(èr)种是(shì)动(dòng)力学质量的计算，是利用光谱红移测(cè)量星(xīng)系团中的各个(gè)星系(xì)相对于星(xīng)系团的(de)运动速度。当(dāng)测量结果出来(lái)之后(hòu)，兹威基彻底懵(měng)了，“动力(lì)学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意(yì)味着，后(hòu)发座(zuò)星(xīng)系团有99%的质量消失(shī)了，或者说(shuō)这99%的质量并不以(yǐ)可(kě)见光(guāng)的形式(shì)所存在，我们无法看(kàn)到(dào)。最诡异的是，在测量速度的过(guò)程中，兹(zī)威基(jī)发现(xiàn)星(xīng)系团中很多星(xīng)系的(de)速度(dù)比理论上要(yào)快得多(duō)，按照牛顿(dùn)的(de)运动学(xué)定律，仅靠(kào)这些可见(jiàn)星系的质(zhì)量所产生的引力(lì)是无法将(jiāng)它们束缚(fù)在星系团(tuán)内的，它(tā)们早(zǎo)就应该被(bèi)抛出星系团(tuán)之外了，除非有一种(zhǒng)神秘的力量在起作用，这种力(lì)量来源于某种(zhǒng)隐形的物质。

据此(cǐ)，兹维基提(tí)出了这样部分不可见的暗质(zhì)，它不发(fā)散光、吸光、反射光，但(dàn)是它们却占据着宇(yǔ)宙中绝大部分(fēn)的(de)质(zhì)量(liàng)。只(zhǐ)是当(dāng)时的人们对这样的一种(zhǒng)说法不屑一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物质”这个词才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙(xiān)女座星系中的恒星运(yùn)动。理论上(shàng)来说，距离(lí)中心(xīn)越远的恒星在其轨道(dào)上的运行(xíng)速度就(jiù)会越慢。但(dàn)是他们观(guān)测的(de)结果却让人感到不可思(sī)议。

随着与(yǔ)中(zhōng)心距离的(de)增加，恒(héng)星(xīng)的旋转速度几乎保(bǎo)持不变。可是根据牛顿的万有引力定律(lǜ)，在星(xīng)系当中如(rú)果没有(yǒu)足(zú)够大(dà)的(de)质量来(lái)吸(xī)引它们，这些(xiē)外围的恒星早就被甩到宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)了(le)。基于这种现象(xiàng)，科学家们会使用一种相(xiāng)对标准的方法来解(jiě)释暗(àn)物质的存在，这种方法就是测量星系(xì)当(dāng)中气(qì)体(tǐ)在(zài)X轴上距(jù)离星(xīng)系中(zhōng)心(xīn)的距(jù)离，以(yǐ)及在Y轴(zhóu)上(shàng)气体的旋转速(sù)度。如果出现异常的结果，就认为是由暗物质的力量(liàng)进(jìn)入其中。

于是科学(xué)家们(men)通(tōng)过(guò)射电(diàn)望远镜测量了距(jù)离星系中心更远距离的氢元素(sù)，发现它们的(de)旋(xuán)转(zhuǎn)速度(dù)并不符合牛顿的力(lì)学定律。我(wǒ)们的太阳系也不例外，太阳系位于(yú)银(yín)河系的第三(sān)悬臂之(zhī)上，距(jù)离银(yín)河(hé)系中心2.6万光年(nián)，根据万有引力定律进行(xíng)计算，太阳(yáng)系的运行(xíng)速度应该(gāi)是160千米/秒，但(dàn)实际上，太阳系正在以220千米/秒(miǎo)的速度围绕银河系(xì)旋转，这个实际速度远远大于理论(lùn)速(sù)度(dù)，那么产生以(yǐ)上这种(zhǒng)向(xiàng)心加速度的原因很可(kě)能就(jiù)是存在着一种我们看(kàn)不(bù)到(dào)的(de)物质，是这些(xiē)暗物质(zhì)的引力效应将星系聚集在了一起。

也(yě)是从这时开始，越来越多的研究(jiū)人员(yuán)开始相(xiāng)信暗物质的(de)存在。科(kē)学家根据(jù)星系外恒星轨道的速度，估(gū)算在星系当中暗物(wù)质的质量占整(zhěng)个星系(xì)质量的85%。但是，暗(àn)物质并不是(shì)唯(wéi)一可以(yǐ)解(jiě)释这个现象的原因。在一项新(xīn)的研究(jiū)当(dāng)中(zhōng)，科学(xué)家们发现(xiàn)，几乎(hū)没有引力效应的遥远恒星之间(jiān)，也会出现速度(dù)上(shàng)的微小(xiǎo)差异(yì)。另外(wài)，天(tiān)文学家还发现(xiàn)了一(yī)个(gè)反(fǎn)常的(de)星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距离地(dì)球大约2.5亿光年，大小和银河(hé)系不(bù)多，但是星(xīng)系当中存在(zài)的恒星数量却(què)只有银河(hé)系的千分之(zhī)一。

所(suǒ)以在(zài)理(lǐ)论上(shàng)，该星系必须存在暗物(wù)质，否则(zé)就会分崩离(lí)析。但(dàn)是(shì)科学家(jiā)们使(shǐ)用最先进的望远镜(jìng)对其进行(xíng)了40个小时(shí)的详细测量之后，发现星系中的恒星运动(dòng)是(shì)可以(yǐ)用正常的物(wù)质(zhì)和力学定律来解释的。那么又有人提出，也(yě)许(xǔ)该星系的(de)暗(àn)物质，已经被附近的另一(yī)个大星系剥离了(le)。奇怪的是(shì)，它(tā)的附近没(méi)有任何星系存在。造(zào)成这些现象的除了(le)暗物质的假说之外，另一种可能就是人(rén)类对引力的理解还不够全(quán)面，引力很(hěn)可能在(zài)不(bù)同尺(chǐ)度空间中(zhōng)的(de)工作方(fāng)式是(shì)不同(tóng)的，这意(yì)味(wèi)着在(zài)行(xíng)星系尺(chǐ)度(dù)中的天体会沿着它们(men)的轨道，按照我们所理解(jiě)的方式运动。但(dàn)是上升(shēng)到星系和星团的(de)尺度，引力之(zhī)间的(de)相互(hù)作用(yòng)则是(shì)不(bù)同的(de)方式。对于在星系(xì)团之间的(de)相(xiāng)互(hù)作用，科学家还(hái)引入了外部场效应的概念，指的(de)是在(zài)数百万光年的规模上，巨大的质量(liàng)之间会(huì)产生对彼此(cǐ)特殊的效果，这个(gè)理论叫(jiào)做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意味着(zhe)我们需要对(duì)现在的物理定律进行修(xiū)正，这些发现也(yě)让很(hěn)多人认为暗物质假说理(lǐ)论就此(cǐ)终结。但是(shì)在宇宙当中还有(yǒu)关(guān)于暗物(wù)质(zhì)存在的其(qí)他的理论证据，这(zhè)些理(lǐ)论证据(jù)是蒙德(dé)理论(lùn)所没法解释的“引力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年(nián)的子(zi)弹星系团(tuán)，由两个碰(pèng)撞的(de)星系团所组成(chéng)，类似这(zhè)样的星团，它们大部分的普通质量(liàng)都(dōu)在星系的气体当(dāng)中。当星团以1000万公里/小时发生(shēng)碰(pèng)撞的时候，星际气体的(de)相互作用就会(huì)导致温(wēn)度的急剧升高，速(sù)度大幅降低(dī)。所以在理论(lùn)上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团(tuán)大部分的质量将位于所有这些(xiē)气(qì)体所在的中间区域。那么我们(men)通过(guò)什么来验证它的质量区(qū)域到底是不是集中在(zài)中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯(sī)韦伯太(tài)空望远镜(jìng)传(chuán)回了宇宙当中第一张(zhāng)全彩的高(gāo)清照片，在照片中我们可以明显地看(kàn)到(dào)很多星系(xì)似(shì)乎(hū)被(bèi)拉伸产生(shēng)了巨大(dà)的形变。其实这些星(xīng)系(xì)本身并不是真的被扭曲了，也不(bù)是韦伯望(wàng)远镜(jìng)出(chū)了(le)什么问(wèn)题，而是这样极(jí)遥远的天体和我们地(dì)球(qiú)上的观测者(zhě)之间。被(bèi)一个质(zhì)量超(chāo)级巨大的(de)天体遮(zhē)挡，这个(gè)超大(dà)质量的东西的(de)引力，会使身后更(gèng)遥远(yuǎn)星系的光都(dōu)发生了扭(niǔ)曲。这个现象就是引力(lì)透镜效应。这个(gè)巨(jù)大的天(tiān)体可能是超大质量(liàng)的黑(hēi)洞或者是暗物质。

所以(yǐ)当人们对(duì)子弹星系团观测的(de)时候，发(fā)现它的(de)大质量区域(yù)并(bìng)不是在中间，而是在两侧。所以最好(hǎo)的解释方法就是当(dāng)星团(tuán)发(fā)生全(quán)部的碰撞(zhuàng)时，可被观测到的(de)质量气体(tǐ)被卡(kǎ)在了中间，暗物质则直接通过了这个区域，并在两边形成了引(yǐn)力透(tòu)镜。对子弹星系(xì)团(tuán)的引力透镜研究也被认为是暗物质存(cún)在的(de)迄今(jīn)为止最好的理(lǐ)论证据。

除此之外，还有来(lái)自宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中最(zuì)古老的(de)光(guāng)。从宇宙大爆炸开始，38万年之后(hòu)，可见(jiàn)光终于可以(yǐ)畅通无(wú)阻地穿越在宇宙当中(zhōng)了。经过了(le)130多亿年之后，这些光(guāng)在(zài)宇宙(zhòu)空间背景上(shàng)留下了各相同性的微波(bō)辐射。其中(zhōng)红色的(de)部分表示温(wēn)度较高的(de)区域，蓝色则表(biǎo)示相(xiāng)对较冷的区(qū)域，但(dàn)实际上(shàng)它们(men)之间的温差只有万分(fēn)之一。

科(kē)学家们通(tōng)过对前景背(bèi)景(jǐng)分离后的二(èr)值图像进行连通域提取和(hé)标记之后发现，如(rú)果宇宙当中没有暗物质，图形看起来不应(yīng)该是这样的，而随着(zhe)暗物质的(de)增(zēng)加(jiā)，一些峰值(zhí)的幅度会减小(xiǎo)，才(cái)变得看起来“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙(zhòu)微波背景辐射的测量(liàng)值，我们需要(yào)的(de)暗物质大约是普通物(wù)质的5倍。这个数字与解释(shì)星系当中恒(héng)星运(yùn)动所需要的暗物质比例是一致(zhì)的。这就意味着。

用了(le)一个简(jiǎn)单的(de)理论框架，就很好地(dì)解释了(le)很多(duō)不同的观(guān)测结果。而暗物质(zhì)的本质就是宇宙(zhòu)当中存在着某种类型的粒子(zi)，它们不参与(yǔ)任何其他的电磁作用，只通过(guò)引(yǐn)力来相互(hù)作用。所(suǒ)以如果(guǒ)能够(gòu)找到(dào)这种粒子的存在，就(jiù)相(xiāng)当于找(zhǎo)到了暗(àn)物质存在的实际证据(jù)。这种粒子到底是什么？科学家们(men)已经提出了数十种的假想(xiǎng)目标，而要(yào)寻找这些(xiē)不同的目标粒(lì)子所需要的实验方式(shì)也(yě)不(bù)相同(tóng)。在过去的几十年当中，人类为了寻找这些看不见、摸不到(dào)，几乎不会(huì)与常规物(wù)质相互作用(yòng)的“暗物质(zhì)”，科学家们已经进行了超过50次的实验，却没有任何实质性的发(fā)现，除了一(yī)个(gè)地方(fāng)，意大利的(de)格兰(lán)萨索山，隶属(shǔ)于阿尔卑(bēi)斯山脉(mài)。

在(zài)山(shān)下1400米处(chù)的地下矿井当(dāng)中，藏(cáng)着(zhe)地球上最大的地学(xué)实验室，这个(gè)实(shí)验(yàn)室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层(céng)楼高的探(tàn)测器，一直致力于寻找暗物质(zhì)粒子(zi)的(de)周期性震荡(dàng)。

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自(zì)1997年以来，这里的科学家声(shēng)称观(guān)测(cè)到(dào)了某种信(xìn)号。经过了20多年的数据收集，人们发现了一个有(yǒu)趣的事情。探测率会在每年(nián)的(de)6月(yuè)份达(dá)到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当中每年都是一样。一些科学家认为这可(kě)能是人类发(fā)现暗物质(zhì)的第一个直接证据。

但是(shì)为什么暗物质会产生周期性的年度信号呢？刚才(cái)我(wǒ)们讲了(le)太(tài)阳系(xì)正在以(yǐ)220公里/秒的速度围绕(rào)着银河系(xì)进行移(yí)动，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意味着我们也在以这样的速度(dù)在穿(chuān)越着暗物质流，这(zhè)个(gè)过程中会产生(shēng)相应的振荡，同时地球又以30公里(lǐ)/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有半(bàn)年的时间，地球围绕太(tài)阳(yáng)的方(fāng)向与太阳环(huán)绕银结婚祝福语恭喜恭喜是什么意思，恭喜恭喜是什么意思抖音(yín)河系的方(fāng)向是一致(zhì)的(de)，而(ér)另(lìng)外(wài)半年则(zé)与(yǔ)之相反。

而在6月份的(de)时(shí)候，地球与太阳的方(fāng)向正好达到(dào)完全一(yī)致，这是理(lǐ)论(lùn)上地球穿越暗物质(zhì)流最快的(de)时段(duàn)。而(ér)在11月份，又(yòu)恰好达(dá)到了最慢值。尽(jǐn)管在实际的情况中，太(tài)阳系相对银河系的平面(miàn)呈现了60度的(de)倾(qīng)斜，但(dàn)是(shì)这(zhè)并不影响(xiǎng)这(zhè)个(gè)理论的有效性(xìng)。

因(yīn)此科学(xué)家认(rèn)为这可以用来解释(shì)，研(yán)究人(rén)员们所观测到的(de)周期性信号。当(dāng)然也可能有其他(tā)的情况，造成这种年(nián)度周期(qī)信号(hào)的差异(yì)也可能是温(wēn)度、湿(shī)度、土壤(rǎng)中的水分、高(gāo)山上(shàng)的(de)积(jī)雪，甚至连意大(dà)利游客(kè)的数量也符合这个周期的规律。

所以，科(kē)学家们又(yòu)在南半球(qiú)建(jiàn)立了一个几乎相同(tóng)的实验室，这里的季节与之前的实验室正好相(xiāng)反，而在这里，地球(qiú)穿过暗物质流(liú)的运动特征和第一个实验室(shì)是一样(yàng)的。

因此，如(rú)果在这里可(kě)以得(dé)到(dào)相同的信号，就可以成为(wèi)暗物质所(suǒ)存在的非常有力的证(zhèng)据(jù)了。但是由于这个实验(yàn)室刚(gāng)刚(gāng)建(jiàn)成(chéng)不(bù)久(jiǔ)，所以截至目(mù)前(qián)还无法提供(gōng)相应的(de)数据(jù)支(zhī)持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发(fā)射(shè)一(yī)台新(xīn)的望远镜，这台太空望远(yuǎn)镜叫做“南希(xī)格雷斯罗(luó)曼(màn)”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相(xiāng)同，但它的(de)宽视场仪(yí)器提供的视野(yě)是哈勃红外仪器(qì)的(de)100倍。南希(xī)格雷(léi)斯罗曼太空望远镜其中一个关键的用途就是(shì)探索暗物质背后的奥秘，对(duì)于(yú)探测的(de)结果，我们只能拭目以待了。费米实验室粒子(zi)天体物理(lǐ)中心的科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特(tè)芬研究发现，如果暗物质存(cún)在，它(tā)们极有可(kě)能拥有另(lìng)一种神秘的效应，这种(zhǒng)暗物质效应(yīng)，会支(zhī)持(chí)宇宙当(dāng)中(zhōng)生(shēng)命(mìng)的诞生，或者说是生命进化的(de)一个(gè)重要因(yīn)素(sù)。

如(rú)果(guǒ)这一理(lǐ)论得(dé)到进一步的证实，那么遍布宇宙(zhòu)当中(zhōng)的暗(àn)物质会(huì)不会意(yì)味(wèi)着人类并不孤单呢？或许在宇宙(zhòu)当中某(mǒu)个(gè)角落的行星上，暗物质正在通过这样的效应创造生命(mìng)。当然，这些推论的大前提是要先找到暗物质存在的(de)实际(jì)证(zhèng)据。那么小伙(huǒ)伴们，你们觉(jué)得暗物质到底存不(bù)存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持(chí)是我更新(xīn)的动(dòng)力！

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