宇(yǔ)宙是(shì)“人为制(zhì)造”的？为何会存在科学无法解释的“暗物质”？暗物(wù)质(zhì)又究竟是(shì)什(shén)么？人(rén)类为了寻(xún)找暗物质存在的证(zhèng)据，科学家(jiā)们在过(guò)去的几十(shí)年当中进行了超过50次(cì)的长期实验(yàn)，但是却没有(yǒu)发现任何的有效证据。除了一个地方，在1687年出版的(de)自然哲学数学原理一(yī)书(shū)中，埃萨克牛顿发(fā)表了万有引力定律，它(tā)揭示了宇宙中天体(tǐ)运动的规律。往后的几百(bǎi)年来，当天文学家们发现某(mǒu)些天体(tǐ)运行(xíng)轨道出现异(yì)常，不符合万有引力(lì)定律(lǜ)的时候，他们就会知道，周围一(yī)定(dìng)有未知的(de)天(tiān)体通过引力在摄动它(tā)的(de)轨(guǐ)道(dào)。比如(rú)在1846年，奥本勒维(wéi)耶就(jiù)通过天王(wáng)星(xīng)运行轨道的异常，推算(suàn)并且发(fā)现了海王星(xīng)的存在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥(míng)王星的发(fā)现都是应(yīng)用万(wàn)有引力定律(lǜ)所取得重大天(tiān)文成就的例子。但(dàn)是这些发现都是在(zài)恒星系统的尺(chǐ)度当中，可(kě)当我们上升到(dào)星(xīng)系或(huò)者是星(xīng)团的尺(chǐ)度，事情就开始变得诡(guǐ)异(yì)了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正在研究和(hé)测量(liàng)后发星系团的质量。这是一个由数千个星系所(suǒ)组成的巨大(dà)星系团，这(zhè)些星(xīng)系被(bèi)引力(lì)束缚在一起。测量(liàng)星系团的质量一般(bān)会使用到两种方法，当两种方法结果(guǒ)一(yī)致，就可以确定(dìng)其质量(liàng)的范(fàn)围(wéi)。

第(dì)一(yī)种(zhǒng)是获得其"光(guāng)度学的质量"，需要的数据(jù)是测量各(gè)个星系的光度。

第(dì)二种是动力(lì)学质量的(de)计算，是(shì)利用光谱红移测量星系团中的(de)各个星系(xì)相对于星(xīng)系团(tuán)的运动速度。当测量结果出来之(zhī)后(hòu)，兹威基彻(chè)底懵了(le)，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意(yì)味着(zhe)，后发座星系团(tuán)有(yǒu)99%的质(zhì)量消失了，或者说这99%的质量(liàng)并不(bù)以可见光的形式所(suǒ)存在，我们无(wú)法看到(dào)。最诡异的(de)是，在(zài)测量(liàng)速度的过程中(zhōng)，兹威基(jī)发现星系团中很多星系的(de)速度比理论(lùn)上要快(kuài)得多，按照(zhào)牛顿的运动学定律，仅(jǐn)靠这些可见星系的质量所产生的引力是(shì)无(wú)法将它们束缚在星系团内的(de)，它们早就(jiù)应该被抛出星系团(tuán)之外了，除非有一种神秘的力量(liàng)在(zài)起作用(yòng)，这种力(lì)量来源于某种隐形的物质(zhì)。

据此，兹维基提出了(le)这样部分不可(kě)见的(de)暗质，它(tā)不发散光、吸光、反射光(guāng)，但是(shì)它们却占据着(zhe)宇宙(zhòu)中绝(jué)大(dà)部分的(de)质量。只是(shì)当(dāng)时的人(rén)们对(duì)这样的一(yī)种(zhǒng)说(shuō)法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个(gè)词才(cái)再(zài)一次出现(xiàn)。天(tiān)文学家维拉(lā)鲁(lǔ)宾和肯特福(fú)特在观(guān)测仙女座(zuò)星系(xì)中的恒星(xīng)运动(dòng)。理论上来说，距离(lí)中(zhōng)心越远的恒星(xīng)在其轨道上的运行速度(dù)就会越慢。但是他们观测(cè)的结果(guǒ)却让人感到不可(kě)思议。

随着(zhe)与中(zhōng)心距离的增加，恒星的(de)旋转速度几乎保持不变。可(kě)是根(gēn)据牛顿的万有引力(lì)定律，在(zài)星系(xì)当中如果没有足够大的质量来吸引它(tā)们，这些外围(wéi)的恒星早(zǎo)就被甩到宇(yǔ)宙当中了。基于这种(zhǒng)现象，科(kē)学家们会使(shǐ)用(yòng)一种相(xiāng)对标准的(de)方法来解释暗物(wù)质的存在(zài)，这种方法就是测量星系当中气体在X轴上距(jù)离星系中心的距(jù)离，以及在Y轴上气(qì)体的旋转速度。如果出现异(yì)常的结果，就(jiù)认为是由暗物质的力量(liàng)进入其中。

于是(shì)科学家们通过射电(diàn)望远镜测量了距离(lí)星系中心更远(yuǎn)距离的氢(qīng)元素，发现它(tā)们的旋(xuán)转速(sù)度(dù)并不符(fú)合牛顿(dùn)的力学(xué)定律。我们的太阳系也(yě)不例(lì)外，太阳系位于(yú)银河系(xì)的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万(wàn)光年，根据万有(yǒu)引力定律进(jìn)行计算，太(tài)阳系的运行速度应该(gāi)是160千米/秒，但(dàn)实(shí)际上，太阳系正在以220千(qiān)米/秒的速(sù)度(dù)围绕银河系旋转，这个实际速度远远(yuǎn)大于理论速度，那(nà)么产(chǎn)生以上这(zhè)种向心加速度的原(yuán)因很可能就(jiù)是存在着一种(zhǒng)我(wǒ)们看不到(dào)的(de)物质(zhì)，是这(zhè)些暗物质的引(yǐn)力效应将星系聚集在了一起。

也是从这时开始，越来越多(duō)的研究(jiū)人员开(kāi)始相信(xìn)暗物质的存在。科学(xué)家根(gēn)据(jù)星系外恒星轨(guǐ)道的速度，估算在星系当中暗物质的质量占整个星(xīng)系(xì)质量(liàng)的85%。但是，暗物(wù)质并(bìng)不是唯(wéi)一可以解(jiě)释这个现象的(de)原因。在一项新(xīn)的(de)研究当中，科学家们发现，几乎没有引力效(xiào)应的遥远恒星之(zhī)间，也会出现(xiàn)速度上的(de)微小差异。另外，天文学家还发现了(le)一个反常的星(xīng)系，叫做(zuò)Agc114905。这个星(xīng)系距离地球大约(yuē)2.5亿光年，大(dà)小和银河系(xì)不多，但是星系当中存在的恒星数量却只有银(yín)河系的千分之一。

所以在理(lǐ)论上，该星系必(bì)须存在暗物质，否则就会分崩离析。但是科学家(jiā)们使用最先进的望远镜对其(qí)进行了40个小(xiǎo)时的详细测量之后，发现星系中的(de)恒(héng)星运动(dòng)是可以用正常的物质(zhì)和力学定(dìng)律来解释(shì)的(de)。那么又有人提出，也(yě)许该(gāi)星系的暗物质，已经被附近的另一(yī)个(gè)大星系剥离(lí)了。奇怪的是，它的附近没有(yǒu)任何星(xīng)系存在。造成这些现象的(de)除了暗物质的假说(shuō)之外，另一种可能(néng)就是人类(lèi)对引力的(de)理解(jiě)还不够全(quán)面(miàn)，引力很可(kě)能在不同尺度空间中(zhōng)的工作方式(shì)是不同的，这意(yì)味着在(zài)行星系(xì)尺(chǐ)度中的天(tiān)体(tǐ)会沿着它们的轨(guǐ)道，按照我们所理解的方式运动(dòng)。但是上升(shēng)到星系和星团(tuán)的尺度，引力之间的相互作用则是(shì)不同(tóng)的方式(shì)。对于(yú)在(zài)星系团之间的相互作用，科学家还(hái)引(yǐn)入(rù)了外部场效(xiào)应的概念，指的是在(zài)数(shù)百万光年的(de)规模上(shàng)，巨大的(de)质量之间会产生对彼此(cǐ)特殊的(de)效果，这个理(lǐ)论(lùn)叫做(zuò)MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理论成(chéng)立，这意味着我们需要对现(xiàn)在的物(wù)理定(dìng)律进行(xíng)修正，这(zhè)些发现也让很多人认为暗(àn)物(wù)质假说理论就此终(zhōng)结。但是在宇宙当中还有关于暗物质存(cún)在的其(qí)他(tā)的(de)理论证据，这些理论(lùn)证据是蒙(méng)德理论所(suǒ)没法(fǎ)解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子(zi)弹星系团，由两(liǎng)个碰撞的星系(xì)团所组成，类似(shì)这样(yàng)的星(xīng)团，它们(men)大部分的普通质量都在星系(xì)的气体当中。当(dāng)星(xīng)团以1000万公里/小时发(fā)生碰撞的时候，星(xīng)际气体(tǐ)的相互(hù)作(zuò)用就(jiù)会导致温度的急剧(jù)升高，速(sù)度大幅降(jiàng)低。所以在理论上，在(zài)碰撞(zhuàng)之后，子弹(dàn)星(xīng)系团大部分(fēn)的质量将位(wèi)于所有这些气体(tǐ)所在(zài)的中间区域。那(nà)么我们通(tōng)过什(shén)么来验(yàn)证它的质(zhì)量(liàng)区域到(dào)底是不是集中在(zài)中间呢？前不(bù)久(jiǔ)，詹姆斯(sī)韦(wéi)伯太空(kōng)望远镜传(chuán)回(huí)了(le)宇宙当中(zhōng)第一张全彩(cǎi)的高清照片(piàn)，在照片(piàn)中我们可以明(míng)显(xiǎn)地看到(dào)很多星系(xì)似乎(hū)被拉伸产生了巨(jù)大的(de)形变。其实这些星系本身并不是(shì)真的(de)被扭(niǔ)曲(qū)了，也不是韦伯(bó)望远镜出了什么问题，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(yī)个质量超级巨大(dà)的天体遮挡，这个超大质量的(de)东西(xī)的(de)引(yǐn)力，会使身后更遥远星系的说唱歌手bp，说唱b7是什么意思光都发生了扭曲。这(zhè)个(gè)现象就是引力透镜效应。这个(gè)巨大(dà)的天体可(kě)能是超(chāo)大质量的黑洞或者是暗物质(zhì)。

所以当人们对子弹星系团观测的时候，发现它的大质量(liàng)区(qū)域并不是在中间，而是在两侧。所以最(zuì)好(hǎo)的(de)解释方法就是当星团(tuán)发生全部的碰撞时，可被观(guān)测到的(de)质量气体(tǐ)被卡在了中间，暗物质则直(zhí)接通过(guò)了这个区(qū)域，并在两边形成了引力透(tòu)镜。对子弹(dàn)星系团的引力透镜研究(jiū)也被认为是(shì)暗物质存在的迄今为止(zhǐ)最好的理论证据(jù)。

除此之外(wài)，还有来自宇宙当(dāng)中最古老的(de)光。从(cóng)宇(yǔ)宙大(dà)爆炸开始，38万年之(zhī)后，可见(jiàn)光终于可以畅通无(wú)阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年(nián)之(zhī)后，这些光在宇宙(zhòu)空间背景上留下了各相(xiāng)同(tóng)性(xìng)的微波辐射。其中红色的部分(fēn)表(biǎo)示温(wēn)度较高(gāo)的区域，蓝色则表示相(xiāng)对(duì)较冷的区(qū)域，但实际上它们之间的(de)温(wēn)差只有万分(fēn)之一。

科学(xué)家们通过对(duì)前景背景(jǐng)分离后的(de)二值图(tú)像进行连通域提取和标(biāo)记之后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起来不应该(gāi)是这(zhè)样的，而随着暗(àn)物质的(de)增加(jiā)，一些峰值的幅度会减小，才变得看(kàn)起(qǐ)来“和谐”。为了(le)匹配(pèi)宇宙微波(bō)背景辐射(shè)的测量值，我们(men)需(xū)要的暗物质大约是普通物(wù)质的5倍。这个数字与(yǔ)解释星系当(dāng)中恒星(xīng)运动所需要的(de)暗(àn)物质(zhì)比例是一致的。这(zhè)就意味着(zhe)。

用了一个简(jiǎn)单(dān)的理论框架，就很(hěn)好(hǎo)地解释了很多不同(tóng)的(de)观(guān)测结果。而暗物质的本质就是宇宙当中存在着某种(zhǒng)类型的粒(lì)子，它们(men)不(bù)参与任何(hé)其他的电磁作用(yòng)，只通过(guò)引(yǐn)力来(lái)相(xiāng)互作用。所以如果能够找到这种粒(lì)子(zi)的存(cún)在，就相(xiāng)当于找到了暗物质(zhì)存在的(de)实际证(zhèng)据(jù)。这(zhè)种粒子到底是什么？科学家(jiā)们已经提出了数十种的假(jiǎ)想目标(biāo)，而要(yào)寻找这些不同(tóng)的目(mù)标粒子(zi)所(suǒ)需(xū)要(yào)的实验方(fāng)式也不(bù)相同。在过去的(de)几十(shí)年当中(zhōng)，人类为了寻找这(zhè)些看不见、摸不到，几乎不会与常规物质(zhì)相互作用的(de)“暗物(wù)质”，科(kē)学家们已经(jīng)进(jìn)行了超过50次(cì)的(de)实(shí)验，却没(méi)有(yǒu)任何实质性(xìng)的发现，除了一个地(dì)方，意(yì)大利的(de)格(gé)兰萨索山(shān)，隶(lì)属于阿尔卑斯山脉。

在(zài)山下1400米(mǐ)处(chù)的地(dì)下矿井当中，藏(cáng)着地球上最大的地(dì)学实验(yàn)室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有一个三层楼高(gāo)的探(tàn)测(cè)器，一直致(zhì)力于寻找(zhǎo)暗物(wù)质粒(lì)子的周期性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里的(de)科学(xué)家声称观测到了(le)某种(zhǒng)信号。经过了(le)20多年的(de)数据收集，人(rén)们发现了(le)一(yī)个有(yǒu)趣的(de)事情(qíng)。探测率会在每年的6月份(fèn)达到(dào)峰值(zhí)，然后在11月降到最低，而且在20年当中(zhōng)每年(nián)都是(shì)一(yī)样(yàng)。一些(xiē)科(kē)学家(jiā)认为这可能是人类说唱歌手bp，说唱b7是什么意思发现暗物质的(de)第一个直(zhí)接证据。

但是为什么(me)暗物质会产生周期性的年度信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系正在以(yǐ)220公(gōng)里/秒的速度围(wéi)绕着银河(hé)系进行(xíng)移动，那么如果暗物质(zhì)存在宇宙当中(zhōng)，这意味着(zhe)我们也在以这样的速度在穿(chuān)越着暗物质(zhì)流，这个过程中会(huì)产生(shēng)相应的振荡，同时地(dì)球又(yòu)以(yǐ)30公(gōng)里/秒(miǎo)的(de)速度围(wéi)绕太阳进行(xíng)旋转。所(suǒ)以(yǐ)有(yǒu)半年的时(shí)间，地(dì)球围绕太阳的(de)方向与(yǔ)太(tài)阳(yáng)环绕(rào)银河系的方向是一致的，而另外半年则与之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳的方向(xiàng)正好达(dá)到完全一致，这是理论(lùn)上地球穿(chuān)越(yuè)暗物质流最快的时段。而(ér)在11月份，又恰(qià)好达到(dào)了(le)最(zuì)慢值(zhí)。尽管在实(shí)际的情况中，太(tài)阳系(xì)相对银河系的平面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是这并(bìng)不影响这个理(lǐ)论(lùn)的有效(xiào)性。

因此科学家认(rèn)为(wèi)这可以(yǐ)用来解(jiě)释(shì)，研究人(rén)员们所观测到的周(zhōu)期性信(xìn)号。当(dāng)然(rán)也可能有其(qí)他的情况，造成这种年度(dù)周期信(xìn)号(hào)的差异也可能是温度(dù)、湿度、土壤中的(de)水分、高山上的积雪，甚至连(lián)意(yì)大利游客的数量也符合这个周期的规律。

所(suǒ)以，科学家们又在南半球建立了一个(gè)几乎相同(tóng)的实验室(shì)，这里的季(jì)节(jié)与之前的(de)实验室正好相反(fǎn)，而在这里，地(dì)说唱歌手bp，说唱b7是什么意思球穿过暗物质流的运动特征和第一个实验(yàn)室是(shì)一样(yàng)的。

因此(cǐ)，如果(guǒ)在这里可(kě)以得到相同的(de)信号，就可以成为暗物质(zhì)所存在的非常有力(lì)的证(zhèng)据(jù)了。但(dàn)是由于这(zhè)个实验室刚(gāng)刚建成不久，所以截至(zhì)目前还无法提供相应的数据支持。另外(wài)，在2025年(nián)，NASA将会(huì)发(fā)射(shè)一台新的望远镜(jìng)，这台(tái)太空望远(yuǎn)镜(jìng)叫做“南希格雷斯罗曼”，它的(de)主镜大小(xiǎo)跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪(yí)器提(tí)供的视野是哈(hā)勃红外仪(yí)器(qì)的100倍(bèi)。南希格雷(léi)斯(sī)罗曼太(tài)空望远镜(jìng)其中(zhōng)一个关键(jiàn)的用途就(jiù)是探索暗物质背后的奥秘，对于探(tàn)测(cè)的结果，我(wǒ)们只能(néng)拭目(mù)以待了(le)。费米实(shí)验(yàn)室粒子(zi)天体物理中心的(de)科学家(jiā)丹琥珀和贾森斯特芬研究(jiū)发现，如(rú)果暗物质存在，它们极(jí)有可能拥有另(lìng)一种神秘的效应，这种暗物(wù)质效应(yīng)，会支持宇(yǔ)宙当中生命的诞(dàn)生，或者说是生命进化的一个重要因素。

如果这(zhè)一理(lǐ)论(lùn)得到进(jìn)一步的(de)证实，那(nà)么遍(biàn)布(bù)宇(yǔ)宙当中的暗物质会不会意(yì)味着人类并不孤单呢？或(huò)许在(zài)宇宙(zhòu)当(dāng)中某个角落的行星上，暗物质正在(zài)通过这样的效(xiào)应创造生命。当然(rán)，这(zhè)些推论的大前提(tí)是要先找到(dào)暗物质(zhì)存在的(de)实际证据。那么小伙伴们，你们(men)觉得暗物(wù)质到底存(cún)不存(cún)在(zài)呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的(de)支持是(shì)我(wǒ)更新的(de)动力(lì)！

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