宇(yǔ)宙是(shì)“人为制(zhì)造”的？为何(hé)会(huì)存在科(kē)学(xué)无法解释的(de)“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟是什么？人类为(wèi)了寻找暗(àn)物质存在(zài)的证据，科学家们在(zài)过去的几十年当(dāng)中进行了超过50次的长期实验，但是却没有发(fā)现任何(hé)的有(yǒu)效证据。除了一个地方，在(zài)1687年出版(bǎn)的自然哲学数(shù)学原理一书(shū)中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭示(shì)了宇宙中天体运动(dòng)的规律。往后的几百年来，当(dāng)天文学家们(men)发现(xiàn)某些天(tiān)体运行轨道(dào)出现异常(cháng)，不(bù)符合万有引力定律的时候，他们(men)就会知(zhī)道，周围一定有未知(zhī)的天体(tǐ)通过引力(lì)在摄动它(tā)的(de)轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶就通过天(tiān)王星运(yùn)行轨道的异常(cháng)，推(tuī)算并且发现了海王(wáng)星的(de)存在。另外，哈(hā)雷彗(huì)星、冥王星的发(fā)现都是应用(yòng)万有引力定律所取(qǔ)得重大天(tiān)文(wén)成就(jiù)的例子。但是这些发现都是在恒星系统的(de)尺度当中，可当我们上升到星系或(huò)者是星团的尺(chǐ)度(dù)，事情就开始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里(lǐ)茨兹威基正(zhèng)在研究和测量后发星系团的质量。这是一个由数千个星系(xì)所组成的巨(jù)大(dà)星系团，这些星系被引力(lì)束缚在一起(qǐ)。测量(liàng)星系团的质(zhì)量一般会使用到两种方法，当两种方法(fǎ)结果一致，就可(kě)以确定(dìng)其质(zhì)量的(de)范围(wéi)。

第一(yī)种是(shì)获得其"光度学的(de)质(zhì)量"，需要的数据是测量各个(gè)星系的光度。

第二种是(shì)动力学质(zhì)量的计算(suàn)，是利用(yòng)光谱(pǔ)红移测量星系团中的各个星系相对于(yú)星系团的运(yùn)动速度。当测量结果出来之后，兹威(wēi)基彻(chè)底(dǐ)懵(měng)了，“动力学(xué)质量(liàng)”竟(jìng)然是“光度学(xué)质量(liàng)”的400倍。这意味着，后发座(zuò)星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量并不以(yǐ)可见光的形(xíng)式(shì)所(suǒ)存在，我们(men)无法看到。最诡异(yì)的是，在测量(liàng)速度的过程(chéng)中，兹威(wēi)基发(fā)现星系团中很多星系(xì)的速(sù)度(dù)比理论上要(yào)快(kuài)得多，按(àn)照牛顿(dùn)的运动学(xué)定(dìng)律，仅靠这些可见星系的质(zhì)量所产生的引力(lì)是无(wú)法将(jiāng)它(tā)们束缚在星系(xì)团内(nèi)的，它们早就应(yīng)该被抛出星系团之(zhī)外了(le)，除(chú)非有一种神秘的(de)力量在起作用(yòng)，这种力量来源于某(mǒu)种隐形的物质(zhì)。

据(jù)此，兹(zī)维(wéi)基(jī)提(tí)出了这样部(bù)分不可见的暗质，它(tā)不发散光、吸光、反射光，但是(shì)它们(men)却占据着(zhe)宇宙(zhòu)中绝大部分(fēn)的质量。只是当(dāng)时的人们(men)对这(zhè)样的一种说法不屑一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物质”这个词(cí)才(cái)再一次(cì)出现。天(tiān)文学家维(wéi)拉鲁(lǔ)宾和肯(kěn)特福(fú)特在观测仙女座星系中的恒星(xīng)运动。理论(lùn)上来说，距离中心越(yuè)远的恒星在(zài)其轨道上的运行速度就会越慢(màn)。但是(shì)他们(men)观(guān)测的(de)结果却让人感到不可思议(yì)。

随(suí)着与中心距离(lí)的增加，恒星的旋转速(sù)度几乎保持不变。可是根据牛顿的万有引力(lì)定律，在星(xīng)系当中如果(guǒ)没有足够大的质量来吸引它们，这些外(wài)围的恒星早就被甩到宇宙当(dāng)中了。基于这种现象(xiàng)，科学(xué)家(jiā)们会使用一种相对(duì)标准的方法(fǎ)来解(jiě)释暗物质的存在，这种(zhǒng)方法就是测(cè)量星系(xì)当中气体在X轴上距离星系中心的距(jù)离，以及在Y轴上气体的旋(xuán)转(zhuǎn)速度(dù)。如(rú)果出现异(yì)常的结果，就认(rèn)为(wèi)是由(yóu)暗物质的(de)力量进入(rù)其中。

于是科学家(jiā)们(men)通过射电望远镜测量了距(jù)离星(xīng)系中心更远距离的氢(qīng)元素，发(fā)现它们的旋转(zhuǎn)速度并不符合牛顿的力学定律。我们(men)的太阳系也(yě)不例(lì)外，太阳系(xì)位(wèi)于银河系的第(dì)三悬臂(bì)之上，距离银河系中心2.6万光(guāng)年，根(gēn)据万有引(yǐn)力定律进行计算，太阳(yáng)系的运(yùn)行速(sù)度(dù)应该是160千(qiān)米/秒，但实际上，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒的速(sù)度围绕银河系旋转，这个实际速度远远大于理论(lùn)速度(dù)，那么(me)产(chǎn)生以上这种向心(xīn)加速度的(de)原因很可能(néng)就是(shì)存在着一(yī)种我(wǒ)们看(kàn)不到的物(wù)质(zhì)，是这(zhè)些暗物(wù)质(zhì)的引力效应(yīng)将星系聚(jù)集(jí)在了(le)一起。

也是从这时开(kāi)始，越(yuè)来越(yuè)多(duō)的(de)研究(jiū)人(rén)员(yuán)开始相信暗(àn)物质(zhì)的存(cún)在。科学(xué)家根(gēn)据星(xīng)系外(wài)恒星轨道的速(sù)度，估(gū)算在星系当中(zhōng)暗物质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一(yī)可以解释(shì)这(zhè)个现象的原因。在一项新的研(yán)究(jiū)当中(zhōng)，科学(xué)家们发现，几乎没有引力(lì)效应的(de)遥远恒星之间，也会出现速度(dù)上的(de)微小差异。另外，天文学家(jiā)还发现(xiàn)了(le)一个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系(xì)距离地球大约2.5亿光(guāng)年(nián)，大小和银(yín)河系(xì)不多，但是星(xīng)系当中存在的恒星数(shù)量却只有银河系(xì)的(de)千分之一。

所以在理论上，该星(xīng)系必须存(cún)在暗物质，否则就(jiù)会分崩离析。但是科学家们(men)使用最先进的望远镜对其(qí)进行了40个小时的(de)详细(xì)测量之后(hòu)，发现星系中的恒星运动是可(kě)以用(yòng)正(zhèng)常的物(wù)质和(hé)力学定律来解(jiě)释(shì)的。那么又有(yǒu)人(rén)提出，也许该星系的暗物质，已经被附近的另一个大(dà)星系剥离(lí)了。奇怪的是(shì)，它(tā)的附近没有任(rèn)何星系存在。造成(chéng)这些现象的除(chú)了暗(àn)物质的假说之外，另(lìng)一(yī)种(zhǒng)可(kě)能(néng)就(jiù)是(shì)人类对引力的理(lǐ)解还不够全面，引力很可能在不同尺度空(kōng)间中的工作方(fāng)式是不同(tóng)的，这(zhè)意(yì)味着在行(xíng)星系尺(chǐ)度(dù)中的天体会沿着它们的轨(guǐ)道，按照我(wǒ)们所理(lǐ)解的方式运动。但是上升到(dào)星系和星团的尺度，引力之间(jiān)的相互作用则是不同的方式。对于(yú)在星系(xì)团之间的相互(hù)作用，科学(xué)家还引入了(le)外(wài)部场效应的概念，指的是在数百万(wàn)光年的规模(mó)上(shàng)，巨大的质量之间会产生对(duì)彼此特殊的效果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如(rú)果MOND蒙德理论成(chéng)立，这意味着(zhe)我们需要对(duì)现在的物理定律(lǜ)进行修正，这(zhè)些发(fā)现(xiàn)也让很(hěn)多人认为(wèi)暗(àn)物质假说(shuō)理(lǐ)论就此终结。但是在宇宙(zhòu)当中还有关于暗物质存在的其他(tā)的理论证据，这些理论证(zhèng)据(jù)是蒙德理论所没法解释的“引力透(tòu)镜”。

径(jìng)向距离为37亿(yì)光(guāng)年的(de)子弹星系(xì)团，由两个碰撞的星系(xì)团(tuán)所组成(chéng)，类(lèi)似(shì)这样(yàng)的星团，它们大部分的普通(tōng)质量都在星系(xì)的气(qì)体当中。当(dāng)星团以(yǐ)1000万(wàn)公里/小时发生碰(pèng)撞的时候，星际(jì)气体的(de)相互作用就会导致温度的急剧升高，速度(dù)大幅降低。所以在理论上，在碰(pèng)撞之后，子弹星系团大部分的质量将位(wèi)于所有(yǒu)这些气体所在的中间区域。那(nà)么我们通(tōng)过(guò)什么来验证它的(de)质量区域到底是不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空望远镜(jìng)传回(huí)了宇(yǔ)宙当中第一张全彩的高清照片，在(zài)照片中我们可(kě)以明显地看到很多(duō)星系似乎被(bèi)拉伸(shēn)产生了巨大的形变。其(qí)贪嗔痴慢疑什么意思啊，贪嗔痴慢疑的对应一句实这些星系本身(shēn)并不是(shì)真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜(jìng)出了什(shén)么问题，而是这(zhè)样极遥远的天(tiān)体和我们地球上(shàng)的观(guān)测者之间。被一(yī)个质(zhì)量超级巨大的天体遮挡，这个(gè)超大(dà)质量的东西的引力，会使身后更(gèng)遥远星系的光都发(fā)生了扭曲(qū)。这个现象(xiàng)就是引力透镜效应(yīng)。这(zhè)个巨大(dà)的天体(tǐ)可能是超大质量的黑洞或者是暗(àn)物(wù)质。

所以(yǐ)当人们对子(zi)弹星系团(tuán)观测的时候，发现它的大质量区域(yù)并不是在中间，而(ér)是在两侧。所以(yǐ)最好的解释(shì)方(fāng)法就是(shì)当星团发生全部的碰(pèng)撞时，可被(bèi)观测到的质量气体被卡在了中间，暗物(wù)质则直接(jiē)通过了这个区域(yù)，并在(zài)两边(biān)形(xíng)成(chéng)了(le)引力透镜。对子(zi)弹星(xīng)系团的引力透镜(jìng)研(yán)究(jiū)也被认为是(shì)暗物(wù)质(zhì)存在(zài)的迄今为止最好的理论证据。

除此之(zhī)外，还有来自宇(yǔ)宙当中最(zuì)古(gǔ)老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年(nián)之后，可见(jiàn)光终于可以畅通无阻地穿越在宇宙当(dāng)中了。经(jīng)过了(le)130多(duō)亿年之后，这些光在(zài)宇宙空(kōng)间背景上留下了(le)各相同性的(de)微波辐射。其中红色的(de)部(bù)分表示(shì)温度较(jiào)高(gāo)的(de)区域，蓝色(sè)则表示相(xiāng)对较冷(lěng)的区域，但实际(jì)上它们之间(jiān)的温差只(zhǐ)有万分之一。

科学家们通过对前景背景(jǐng)分(fēn)离后的二值图像(xiàng)进行连通域(yù)提(tí)取和标记(jì)之(zhī)后发现，如果宇宙(zhòu)当中没有暗(àn)物质，图形看起来不应该是这样的，而随着暗物质(zhì)的增加，一(yī)些峰值的幅度会减小，才变得(dé)看起来“和(hé)谐”。为了匹配宇宙微波(bō)背(bèi)景辐(fú)射的(de)测(cè)量值，我们需要的暗物质大约是普通(tōng)物质的5倍。这个数字与解释星系当中恒星运动所(suǒ)需要的暗物质比例(lì)是一致的。这就(jiù)意(yì)味着。

用(yòng)了一个(gè)简(jiǎn)单的理论框架，就很好地(dì)解释了很多不同的观测结(jié)果。而暗(àn)物质的本质就是宇宙当(dāng)中存(cún)在着(zhe)某(mǒu)种(zhǒng)类型(xíng)的粒子，它们不参(cān)与任何其他的电磁作用，只通过(guò)引力来相互(hù)作(zuò)用。所以如果能够(gòu)找到这种粒子的(de)存(cún)在，就相当于找到了暗物质(zhì)存在的(de)实际证据。这种粒子到底是什(shén)么？科(kē)学家们已经提出了数(shù)十种的假想目标，而要寻找(zhǎo)这些不同(tóng)的目标粒子所需要的实验方式也不相同(tóng)。在过去的(de)几十年当中，人(rén)类为了寻找这些看不见、摸不到，几乎(hū)不会与(yǔ)常(cháng)规(guī)物质相(xiāng)互(hù)作用的“暗物质”，科学家们已经进行了超(chāo)过50次的实验，却(què)没有(yǒu)任何实(shí)质性的(de)发(fā)现，除了一个地(dì)方(fāng)，意大(dà)利的格兰(lán)萨索(suǒ)山(shān)，隶(lì)属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下(xià)矿井当中，藏着地球上(shàng)最大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探(tàn)测器，一直致力(lì)于寻找暗物质粒(lì)子的周期性震荡。

自1997年以来，这(zhè)里(lǐ)的科学家声称观测到了某(mǒu)种信号(hào)。经过了(le)20多年的(de)数据收集，人(rén)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(dào)峰值(zhí)，然后在11月降到(dào)最低，而且在(zài)20年当(dāng)中(zhōng)每年都是一样。一些科学(xué)家认为这可能是人类发现暗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(hào)呢？刚才我们讲了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕着银河系(xì)进行移动，那么如果(guǒ)暗物质存(cún)在宇宙当中，这意味着(zhe)我们也在(zài)以(yǐ)这样的速度在(zài)穿越着暗物质流(liú)，这(zhè)个过(guò)程(chéng)中会产(chǎn)生(shēng)相应的振(zhèn)荡，同时地球又以30公里/秒的速度围(wéi)绕太阳进行旋转。所以有半年的时间，地(dì)球围绕太阳的方(fāng)向与太(tài)阳环绕银河系的方(fāng)向是一致的，而另外半年则(zé)与之相反。

而(ér)在(zài)6月份的时候，地球与太(tài)阳的方向正(zhèng)好达到完全一致，这是理论上地球穿越暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰好达(dá)到了最慢(màn)值。尽管在实(shí)际的(de)情况中(zhōng)，太(tài)阳系(xì贪嗔痴慢疑什么意思啊，贪嗔痴慢疑的对应一句)相(xiāng)对银河系的平面呈(chéng)现(xiàn)了60度(dù)的(de)倾斜(xié)，但是这(zhè)并不影响这(zhè)个理论的有效(xiào)性。

因此科贪嗔痴慢疑什么意思啊，贪嗔痴慢疑的对应一句学家认为这(zhè)可以用来(lái)解(jiě)释，研究(jiū)人员们(men)所观测(cè)到(dào)的周期性信号。当然也(yě)可能有其他的情况，造成这(zhè)种年度周期信号的(de)差异(yì)也可能是温度(dù)、湿度(dù)、土壤中的水分、高山上的积雪，甚(shèn)至(zhì)连(lián)意大利游客的数量也符合这(zhè)个周期的规律。

所以，科学家们(men)又在南半球建立了一个几乎(hū)相(xiāng)同的实(shí)验室，这里的(de)季(jì)节与之前的实验(yàn)室正好相反，而在这(zhè)里，地球穿过暗物质流的运动特征和第一个实(shí)验室(shì)是一样的。

因此，如果在这里可以得(dé)到相同的信(xìn)号，就(jiù)可以成为暗(àn)物质所(suǒ)存在的非常(cháng)有(yǒu)力的证据(jù)了。但是(shì)由于(yú)这(zhè)个实(shí)验室刚刚建成不久，所(suǒ)以截至目前还无法提供(gōng)相应的数据(jù)支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发(fā)射一台新的(de)望(wàng)远(yuǎn)镜，这台太空(kōng)望(wàng)远镜叫(jiào)做“南希格雷斯罗(luó)曼”，它的主镜(jìng)大小(xiǎo)跟哈勃望远(yuǎn)镜(jìng)相(xiāng)同，但(dàn)它的宽视(shì)场仪器提供的视野是哈(hā)勃红外仪器的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼(màn)太(tài)空望远镜其中一个关键的用途就是探索暗物质背后的(de)奥秘，对于探测的结果，我(wǒ)们(men)只能拭目(mù)以待了。费米实验(yàn)室粒子天体物理中(zhōng)心的科学家(jiā)丹琥珀(pò)和贾森斯特(tè)芬研究发(fā)现，如果(guǒ)暗(àn)物质存在，它们极(jí)有可能(néng)拥(yōng)有另一种(zhǒng)神秘(mì)的效应，这(zhè)种暗(àn)物质效应(yīng)，会支(zhī)持(chí)宇宙当中生命的诞(dàn)生，或(huò)者说是(shì)生命进化的(de)一个重要因素。

如果(guǒ)这一理(lǐ)论得到进一步的证实(shí)，那么遍布宇宙(zhòu)当中的(de)暗(àn)物质(zhì)会不会意味着人类并不(bù)孤单呢？或许在宇宙当中(zhōng)某个角(jiǎo)落的行星上，暗物(wù)质正在(zài)通过这样的效应创造生命。当然(rán)，这些推论的(de)大前提是要(yào)先找到暗物质存在的实际证据。那么(me)小伙伴(bàn)们，你们觉得暗物质到(dào)底存不(bù)存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是(shì)我(wǒ)更新的(de)动力！

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