宇宙(zhòu)是“人(rén)为制造”的？为(wèi)何会存在科学无(wú)法解(jiě)释的“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找暗物质存在的证据，科学家们在过去的几十年当中(zhōng)进行了超(chāo)过50次的长期实验，但是却没有(yǒu)发现任何的有效证据。除了(le)一个地方，在1687年(nián)出(chū)版的自然哲学数学(xué)原理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿(dùn)发表了万有(yǒu)引力定律，它揭示(shì)了宇(yǔ)宙中天(tiān)体(tǐ)运动的规律。往后(hòu)的几(jǐ)百年来，当天文学家们(men)发现(xiàn)某些(xiē)天体运行轨道(dào)出(chū)现异常(cháng)，不符合(hé)万(wàn)有引力定律的时候，他们就(jiù)会知道，周(zhōu)围(wéi)一定有未知(zhī)的天体通过(guò)引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶(yé)就(jiù)通(tōng)过天王星(xīng)运(yùn)行(xíng)轨(guǐ)道(dào)的异常，推算并(bìng)且发(fā)现了海王星的存(cún)在(zài)。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应(yīng)用万有引(yǐn)力定律所(suǒ)取得重大天文成(chéng)就的例(lì)子。但是这些发现都是在恒(héng)星系统的尺度(dù)当中(zhōng)，可当我们上升到星(xīng)系或者是星(xīng)团的尺度，事情就开(kāi)始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理学家弗里茨兹威基正在研究和测(cè)量后发星(xīng)系团的(de)质量。这是一个由数千个星系所组(zǔ)成的巨大星系(xì)团，这(zhè)些星系(xì)被引力束缚在一起(qǐ)。测量星系团的质量一般会(huì)使用到两种方法，当(dāng)两种方法结果一致，就可以确(què)定其质(zhì)量的(de)范围。

第一种是获得其"光度学的(de)质量"，需要的数据是(shì)测量各个星系的(de)光度(dù)。

第(dì)二(èr)种(zhǒng)是(shì)动力(lì)学(xué)质(zhì)量(liàng)的计算，是利用光谱(pǔ)红(hóng)移测量星系团中(zhōng)的(de)各(gè)个星系相(xiāng)对于星系团的运动速度。当测(cè)量结果出(chū)来之后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动(dòng)力学质量”竟(jìng)然是“光(guāng)度学质量”的400倍。这意味着，后(hòu)发(fā)座星系团有99%的(de)质(zhì)量消失了，或(huò)者(zhě)说这99%的质(zhì)量并不以可见光的形式(shì)所存在，我们无法(fǎ)看到。最(zuì)诡异(yì)的是，在(zài)测量速度(dù)的(de)过程中，兹威基发(fā)现星系团(tuán)中(zhōng)很多星(xīng)系的速(sù)度比理论上要快(kuài)得(dé)多，按照牛顿(dùn)的运动(dòng)学(xué)定律，仅靠这(zhè)些可(kě)见星(xīng)系的质(zhì)量所产生(shēng)的引(yǐn)力(lì)是(shì)无法将它们束缚(fù)在星系团内的(de)，它们早就应该被抛出星系团(tuán)之外了，除非有一种神(shén)秘的力量在起作用，这(zhè)种力量(liàng)来源于(yú)某种隐形(xíng)的(de)物质。

据此，兹维(wéi)基提出了(le)这样部(bù)分不可见(jiàn)的暗质(zhì)，它不发散(sàn)光、吸光(guāng)、反射光，但是(shì)它们(men)却占据着宇宙中绝大部分的质量。只是当时的人们(men)对这(zhè)样(yàng)的一种说法不屑一顾。

直(zhí)到40年之(zhī)后，“暗物(wù)质(zhì)”这个(gè)词(cí)才再(zài)一次出现。天文学家维拉鲁(lǔ)宾(bīn)和肯特福特在观测仙(xiān)女座星系中(zhōng)的恒星运动。理论上来说(shuō)，距离中心越远的恒星在其轨道上的运行(xíng)速(sù)度就(jiù)会越慢。但是他们(men)观(guān)测的结(jié)果却让(ràng)人感到不可思议。

随着与中心距(jù)离的增加，恒(héng)星的(de)旋转速度几乎(hū)保持(chí)不变。可是根(gēn)据牛顿的(de)万(wàn)有(yǒu)引力定律，在星系当中如果没有足够大的质量来吸引它们，这些外围的恒(héng)星早就被(bèi)甩到宇宙当中了。基于这(zhè)种现(xiàn)象，科(kē)学家们会使(shǐ)用一种相对标(biāo)准的方法来(lái)解释暗物(wù)质的存(cún)在，这种方法就是(shì)测量星系当(dāng)中气体在X轴上距离星系中心的距离，以(yǐ)及(jí)在Y轴上气体的(de)旋转(zhuǎn)速度。如果出现异常的结果，就认为是由暗物质的力量(liàng)进入(rù)其中。

于是科学(xué)家们通过射电望远镜测量了距离星系中心(xīn)更远距离的氢元(yuán)素，发现它(tā)们的旋转速度并不符合牛顿的力学(xué)定律(lǜ)。我们(men)的太阳系也不例外(wài)，太阳系(xì)位于银河(hé)系的第三悬臂之上(shàng)，距离银河系中心2.6万光年，根据(jù)万有引力(lì)定律进行计(jì)算，太(tài)阳(yáng)系的运(yùn)行速度应该(gāi)是160千米/秒，但(dàn)实际上，太阳(yáng)系正在以220千米/秒的速度围(wéi)绕(rào)银河系旋转，这(zhè)个实际速度远远(yuǎn)大于理论(lùn)速度，那么产生以(yǐ)上(shàng)这种向(xiàng)心加速度(dù)的原因很可(kě)能就是存在着一种我们看不到的(de)物(wù)质，是这些暗物质的引(yǐn)力效应将星(xīng)系聚集(jí)在了一(yī)起。

也是从这时开始，越来越多的研究人员开始相(xiāng)信暗物质(zhì萝卜丁是最贵的口红吗，世界十大奢华口红品牌)的存在。科学家(jiā)根据星系(xì)外恒星轨道的速度(dù)，估算在星系(xì)当中暗(àn)物质的(de)质量占(zhàn)整个星系质量的85%。但(dàn)是(shì)，暗物质(zhì)并(bìng)不是唯一可(kě)以解释这个现(xiàn)象的原因。在(zài)一项新的研究当中，科学家们(men)发现，几乎没有引力效应(yīng)的遥远恒星之(zhī)间，也会出现速度上的(de)微小差(chà)异。另外，天(tiān)文学家还发现了一个反常(cháng)的星系，叫做(zuò)Agc114905。萝卜丁是最贵的口红吗，世界十大奢华口红品牌这(zhè)个星(xīng)系距(jù)离地球大约2.5亿光年，大小和(hé)银河系不多，但是星系当中(zhōng)存(cún)在的恒星数量(liàng)却只有银河系的千(qiān)分之一。

所以在理(lǐ)论上，该星系(xì)必须存在暗物质，否则就会分(fēn)崩离析。但(dàn)是科学家们使用(yòng)最先进(jìn)的(de)望(wàng)远镜对其进行了40个小时的详(xiáng)细测量之后，发(fā)现星系中(zhōng)的恒星运动是可(kě)以用正(zhèng)常的物质和力学定律来解释的。那么又有人提出，也许(xǔ)该星(xīng)系的暗物质，已经被附近的另一个大星(xīng)系(xì)剥离(lí)了。奇怪的是，它的附(fù)近没有任(rèn)何星系存在。造成这些现象的除(chú)了暗物质的假说(shuō)之外，另(lìng)一种可能就是人类对引力的理解(jiě)还不够全(quán)面(miàn)，引力很可能在不同尺度空间中(zhōng)的工作方(fāng)式是(shì)不同的，这意(yì)味(wèi)着在行星(xīng)系尺度中(zhōng)的天(tiān)体会沿着它们的轨道，按照(zhào)我们所理解(jiě)的方式运动(dòng)。但是上升(shēng)到星(xīng)系和星团的尺度，引力之间的(de)相互作用则是不同的方式。对(duì)于在星系团之间的相互作用，科(kē)学家还引入了(le)外部场效应的概念，指的(de)是在(zài)数百(bǎi)万光年(nián)的规模上，巨大的质量之间会产(chǎn)生对彼此特殊的效(xiào)果，这个(gè)理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙德(dé)理论(lùn)成立，这(zhè)意味(wèi)着我们需(xū)要对(duì)现在的物理定律进行修正(zhèng)，这(zhè)些发现也让(ràng)很多人(rén)认(rèn)为(wèi)暗物质假说理论就此终结。但是在宇(yǔ)宙当中还有关于暗物(wù)质存在(zài)的其他的理论证据(jù)，这些理论证据是蒙德理论所没法(fǎ)解释的(de)“引力透(tòu)镜”。

径(jìng)向距(jù)离为(wèi)37亿光年的(de)子(zi)弹星系团，由两个碰撞的星系团所组成，类(lèi)似(shì)这样的星团，它们大部分的普通质量都(dōu)在星系的气体当中。当星团(tuán)以1000万公(gōng)里/小时发生碰撞的时候，星际(jì)气体的相互作用就会导致温度的急剧升高，速度大幅(fú)降低。所以在理(lǐ)论上，在(zài)碰撞之后，子弹星系团大部分的质量将(jiāng)位于所有这些气体所(suǒ)在的中间区(qū)域(yù)。那么(me)我们通过什(shén)么来验证它的质量区域到底是不是集(jí)中在中间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太空(kōng)望(wàng)远镜传回了宇宙当(dāng)中第一张(zhāng)全(quán)彩的高清(qīng)照片，在照片中我们可以(yǐ)明显(xiǎn)地(dì)看到很(hěn)多(duō)星(xīng)系似乎被拉(lā)伸产(chǎn)生了巨大的形变。其实(shí)这(zhè)些星系(xì)本身并不(bù)是真的被扭曲了，也不是韦(wéi)伯望(wàng)远镜出(chū)了什么问题，而是这样极遥远(yuǎn)的天(tiān)体(tǐ)和(hé)我们地球上的观(guān)测者之间。被一个质量超级巨大(dà)的天体(tǐ)遮挡，这个(gè)超大质量的东(dōng)西的(de)引力，会使身后更遥远星系(xì)的光都发生了(le)扭(niǔ)曲。这个现象(xiàng)就是(shì)引力透镜效应。这个巨大(dà)的天体(tǐ)可能是超大质量的黑(hēi)洞或者是暗物质(zhì)。

所(suǒ)以当(dāng)人们(men)对子弹星(xīng)系团观测的时候(hòu)，发现它(tā)的大质量区域并(bìng)不(bù)是在中间，而(ér)是在两(liǎng)侧。所以最好的解释方法就是当星团发生全部的碰撞时，可被观测(cè)到的质(zhì)量(liàng)气(qì)体被卡在(zài)了中间(jiān)，暗物(wù)质则(zé)直接通(tōng)过了这个区域，并(bìng)在两边形成(chéng)了引力透镜(jìng)。对子弹(dàn)星(xīng)系(xì)团的引力透镜(jìng)研(yán)究(jiū)也被认为(wèi)是暗物(wù)质存(cún)在的(de)迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还有来(lái)自宇宙当中(zhōng)最(zuì)古老(lǎo)的光。从宇宙大爆炸开(kāi)始，38万年之后(hòu)，可见光(guāng)终于(yú)可以畅通无阻地穿越在宇宙当中(zhōng)了。经过了130多亿(yì)年之(zhī)后(hòu)，这些光在宇宙空(kōng)间背(bèi)景上(shàng)留(liú)下了各相同性的微波辐(fú)射。其中红(hóng)色的部分表(biǎo)示温(wēn)度(dù)较高的区(qū)域，蓝色则表示相(xiāng)对较冷的区域，但实际上它们之(zhī)间的温差只有万分之一。

科(kē)学家们通过对(duì)前景背(bèi)景分离后的(de)二(èr)值图像进行(xíng)连通域提取(qǔ)和标记之后发现，如果宇(yǔ)宙当中没有暗物质，图形看起来不应该(gāi)是这样的，而(ér)随着(zhe)暗(àn)物质的增加，一些峰值的(de)幅度会减(jiǎn)小，才变得看起来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微波背景辐(fú)射的测量值(zhí)，我(wǒ)们需(xū)要的(de)暗物质大约是普通物质(zhì)的5倍。这个数(shù)字与解释星系(xì)当中恒星(xīng)运动所需要的暗物质比(bǐ)例是一致的。这(zhè)就意味着(zhe)。

用了一个简单的(de)理(lǐ)论框(kuāng)架，就很好地(dì)解释(shì)了很多不同的观(guān)测结果。而暗物质的(de)本质就是宇宙(zhòu)当中存(cún)在(zài)着(zhe)某种类型的粒子，它们(men)不参与(yǔ)任何其他(tā)的电磁作用，只通过(guò)引力来(lái)相(xiāng)互作用。所以如果能够找(zhǎo)到这种粒子的(de)存在，就相当于找到了暗(àn)物(wù)质存在的实际证据。这种粒(lì)子到底是什(shén)么(me)？科学家们(men)已经提出了数十种的假想目标，而要寻找这些(xiē)不同(tóng)的目标粒子所(suǒ)需(xū)要的实(shí)验方(fāng)式也不相同(tóng)。在过去的(de)几十年当中，人类为(wèi)了寻找这些看不(bù)见(jiàn)、摸不到，几乎(hū)不(bù)会与常规物质(zhì)相互作用的“暗物质”，科学家(jiā)们已经进行了超过50次的实验(yàn)，却(què)没有任(rèn)何实质性(xìng)的发现，除了一个地方，意大利的格兰(lán)萨索(suǒ)山，隶属于阿(ā)尔卑(bēi)斯(sī)山脉。

在山下1400米处的地(dì)下(xià)矿井当中，藏着(zhe)地球(qiú)上最大(dà)的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个(gè)三层楼高的探(tàn)测器(qì)，一直致力于寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自(zì)1997年以来，这里的科学家(jiā)声称观(guān)测到(dào)了(le)某种信号。经(jīng)过了20多年的数据收(shōu)集，人(rén)们(men)发现了(le)一个有趣(qù)的(de)事情。探(tàn)测率会(huì)在每年的6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而且(qiě)在20年当(dāng)中每(měi)年都是一样。一些科(kē)学家认为这可能(néng)是人类发现(xiàn)暗物质(zhì)的第一个(gè)直(zhí)接证(zhèng)据。

但是(shì)为什么暗物质(zhì)会产(chǎn)生周期性的年(nián)度信号(hào)呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系正在(zài)以220公里/秒的速度围绕着银(yín)河系进行移动(dòng)，那么(me)如果暗物(wù)质存在(zài)宇宙当中，这意味着我们也在以这样的速度(dù)在穿越着(zhe)暗(àn)物(wù)质流，这个过(guò)程中会(huì)产生(shēng)相应(yīng)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(yǐ)有半年(nián)的(de)时(shí)间，地(dì)球(qiú)围绕太阳(yáng)的方向(xiàng)与太阳环(huán)绕(rào)银河系(xì)的方向是一致的，而另(lìng)外(wài)半(bàn)年则与之相反。

而在6月份的时候，地球与(yǔ)太阳(yáng)的方向(xiàng)正好达到完全一致，这是理(lǐ)论上地球穿越暗物质流最快的(de)时段。而在11月份，又恰好达到了最(zuì)慢值。尽管在(zài)实际的情况中(zhōng)，太阳系相对(duì)银河系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影响这个理论的有(yǒu)效性。

因此科(kē)学家认为这(zhè)可(kě)以用来解释(shì)，研(yán)究人员们所观测到(dào)的周期性信号。当然也(yě)可能有其他的情况，造成这种年度周(zhōu)期信号(hào)的(de)差异(yì)也可能(néng)是温度(dù)、湿度、土(tǔ)壤中的水(shuǐ)分、高山(shān)上的积雪(xuě)，甚至(zhì)连意(yì)大(dà)利游客的(de)数量也符合这个周期的规律。

所以(yǐ)，科学(xué)家们(men)又在南(nán)半球建(jiàn)立了一个(gè)几乎相同的实验室，这里的季节(jié)与之前的实验室正好相反，而在(zài)这(zhè)里，地球穿过暗物质流的运动特征和第一(yī)个实验(yàn)室是一样(yàng)的。

因此，如果在(zài)这里可以得到相同的(de)信号，就(jiù)可以成为暗(àn)物(wù)质(zhì)所存在的非(fēi)常有力的证据了。但是由于这个实(sh萝卜丁是最贵的口红吗，世界十大奢华口红品牌í)验室刚(gāng)刚建成不久，所以截至目前(qián)还(hái)无法提供相应(yīng)的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射一台(tái)新(xīn)的望远镜(jìng)，这(zhè)台太(tài)空望远镜叫做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望(wàng)远镜相同，但它的宽(kuān)视(shì)场仪器提供的视(shì)野(yě)是哈勃红外(wài)仪器(qì)的100倍。南希(xī)格雷(léi)斯罗曼太(tài)空望(wàng)远镜其中一(yī)个关键(jiàn)的用途(tú)就是探索暗物质背后的奥秘，对于探(tàn)测(cè)的结果，我们只能拭目以待(dài)了。费(fèi)米(mǐ)实(shí)验室粒子天体物理中心的(de)科(kē)学(xué)家丹琥珀和贾森斯(sī)特芬研究发现，如果(guǒ)暗物质存在，它们(men)极(jí)有可(kě)能拥有另一种神秘的效应，这种(zhǒng)暗(àn)物(wù)质效应，会支(zhī)持(chí)宇(yǔ)宙当中(zhōng)生命(mìng)的诞生(shēng)，或者说是生命(mìng)进化的一个重要因素。

如果这一理论得到进(jìn)一步的证实，那么(me)遍(biàn)布宇宙(zhòu)当中(zhōng)的暗物质(zhì)会不(bù)会意味着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中(zhōng)某个(gè)角落的(de)行(xíng)星上，暗物质正在通过这样(yàng)的效应创造生命(mìng)。当然(rán)，这(zhè)些推论的大前提是(shì)要先(xiān)找(zhǎo)到暗物质存在的实际证据。那(nà)么小伙伴(bàn)们，你(nǐ)们觉得(dé)暗物质到(dào)底存不存在呢？喜欢请点赞(zàn)，你(nǐ)的支(zhī)持是我更新的动(dòng)力！

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