宇宙是“人为(wèi)制造(zào)”的？为(wèi)何会(huì)存在科学无法解释(shì)的(de)“暗物质”？暗(àn)物质又究竟是(shì)什么？人类(lèi)为了寻找暗(àn)物质存在(zài)的证据，小黄人名字分别叫什么科学(xué)家(jiā)们在过(guò)去的几十年当(dāng)中进行了超过50次的长期实(shí)验，但是却没有发(fā)现任何的(de)有效(xiào)证据。除了一(yī)个地方，在1687年出版(bǎn)的自然哲学数学原(yuán)理一书中(zhōng)，埃萨(sà)克(kè)牛顿发表了万有(yǒu)引(yǐn)力定(dìng)律，它揭示了宇宙中天体运(yùn)动的(de)规律。往后的几(jǐ)百年来，当天文学家们(men)发现某些天体运行轨道出现(xiàn)异常，不符合万有引力定律的时(shí)候，他们就会知(zhī)道，周围一定有未知的天(tiān)体通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通过(guò)天王星运行轨道的异常，推(tuī)算并且发现(xiàn)了(le)海(hǎi)王(wáng)星的存在。另外(wài)，哈雷彗(huì)星(xīng)、冥王星的(de)发现(xiàn)都是应用万(wàn)有引力定律所取得重大天文(wén)成就(jiù)的(de)例(lì)子(zi)。但是这些(xiē)发现(xiàn)都(dōu)是在恒星(xīng)系统的(de)尺度(dù)当中，可当(dāng)我们上升到星(xīng)系或者是星团的尺度(dù)，事情就(jiù)开始变(biàn)得(dé)诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家(jiā)弗里(lǐ)茨兹威基正在研究和测量后发星(xīng)系团的质(zhì)量。这是一个由数千个星(xīng)系所组成的(de)巨大星系团，这些星系(xì)被引(yǐn)力束缚(fù)在一起(qǐ)。测量(liàng)星系团(tuán)的质量一般(bān)会使用到两种(zhǒng)方法，当两种方(fāng)法结果一致，就可以确定(dìng)其质量的范围。

第一种是获(huò)得其"光度学的质量"，需要的(de)数据(jù)是测量(liàng)各个星系的光度(dù)。

第二(èr)种是动力学质(zhì)量的(de)计(jì)算，是利用光谱红移测量星系团(tuán)中的各个(gè)星系相对于(yú)星系团的运动速度。当测量结果出来(lái)之后(hòu)，兹(zī)威(wēi)基彻底懵了(le)，“动力学(xué)质量”竟然是“光度学质(zhì)量”的400倍。这(zhè)意味(wèi)着，后发座星(xīng)系团有99%的质量消失了，或者说这(zhè)99%的(de)质(zhì)量并不以可见光的形式所存在，我们(men)无(wú)法看(kàn)到。最诡异(yì)的(de)是，在测(cè)量速度的过(guò)程中，兹(zī)威(wēi)基发现星系团中很多星系的速度比(bǐ)理(lǐ)论(lùn)上(shàng)要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星系的质(zhì)量所产生(shēng)的引力是无(wú)法将(jiāng)它们束缚在星(xīng)系团(tuán)内的，它(tā)们早就应该(gāi)被(bèi)抛出星(xīng)系团之外了(le)，除非有一种(zhǒng)神(shén)秘的力量(liàng)在起作用，这种力量来(lái)源于某种隐形的(de)物质。

据此，兹维基(jī)提出了(le)这样部分不(bù)可见的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是(shì)它们却占(zhàn)据着(zhe)宇宙中绝(jué)大部分(fēn)的质量。只是当时的人们对这(zhè)样的一种说法不屑一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物(wù)质”这个(gè)词才再一次出现。天(tiān)文(wén)学家(jiā)维拉鲁宾(bīn)和肯特(tè)福(fú)特在观(guān)测仙女座(zuò)星系中的(de)恒星运动。理(lǐ)论上来说(shuō)，距离中心越远的恒星在其轨道上(shàng)的(de)运行速度(dù)就会越慢。但是(shì)他们观测的结(jié)果却让人感到不可思(sī)议(yì)。

随着(zhe)与中心距(jù)离(lí)的增加，恒星的旋转速度几(jǐ)乎保(bǎo)持不变。可是根(gēn)据牛顿(dùn)的万有引(yǐn)力定律(lǜ)，在星系(xì)当中如果(guǒ)没(méi)有足(zú)够大的质量来吸引它们，这些外围的(de)恒星(xīng)早就被甩到宇宙当(dāng)中了。基于这(zhè)种现(xiàn)象，科学家们(men)会使用(yòng)一种相对标准的方法(fǎ)来解释暗物质的(de)存在(zài)，这种方法就是(shì)测量星(xīng)系当中气体在X轴上距离星系(xì)中心的(de)距离，以及(jí)在Y轴上气体(tǐ)的旋转速度。如果出现异常的结(jié)果(guǒ)，就(jiù)认(rèn)为是由暗物质的(de)力量进入其中。

于是科学家(jiā)们通过射电望远镜测量(liàng)了(le)距(jù)离星系中心更远距离的氢元素，发现它们的旋转速度(dù)并不符合牛(niú)顿(dùn)的(de)力学定(dìng)律。我们(men)的太阳(yáng)系也不(bù)例外，太(tài)阳系位(wèi)于银河系的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光(guāng)年(nián)，根据(jù)万有引(yǐn)力(lì)定律进(jìn)行计算，太阳系的(de)运行速度应该是160千(qiān)米/秒，但实际(jì)上，太阳系(xì)正在(zài)以220千米/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕银河系(xì)旋转，这个实际速度远远大于理论速度，那么产(chǎn)生(shēng)以上(shàng)这种向心加速度的(de)原(yuán)因(yīn)很可(kě)能就是存在(zài)着(zhe)一种我们看不到的物质，是(shì)这(zhè)些暗物(wù)质(zhì)的引力(lì)效应将(jiāng)星(xīng)系聚集在了一起。

也(yě)是(shì)从这时开始，越来越多的研究人员开始相信(xìn)暗物(wù)质的存在(zài)。科(kē)学家(jiā)根(gēn)据星系外恒星轨(guǐ)道(dào)的(de)速度，估算在星系当中(zhōng)暗物质的质量占整个星(xīng)系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以(yǐ)解释这(zhè)个现(xiàn)象的原因。在一项新(xīn)的研究当中，科(kē)学家们发(fā)现，几乎(hū)没(méi)有引力(lì)效应(yīng)的遥远恒星之间，也会出现速度上的微小(xiǎo)差异。另(lìng)外，天文(wén)学家还发现(xiàn)了(le)一(yī)个(gè)反常(cháng)的(de)星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系(xì)距离地球大(dà)约(yuē)2.5亿光年，大(dà)小和银河系不多，但(dàn)是星(xīng)系当(dāng)中存在的(de)恒星数(shù)量却只(zhǐ)有银河系的千分之(zhī)一。

所以在理论上(shàng)，该星(xīng)系必(bì)须存在暗物质，否则就会分崩离析。但(dàn)是科学(xué)家(jiā)们使用最先进的(de)望远(yuǎn)镜对其进行(xíng)了(le)40个小时的(de)详(xiáng)细测量之后(hòu)，发现星(xīng)系中的恒星(xīng)运动是可以用(yòng)正常(cháng)的物质和力学(xué)定律(lǜ)来解释的。那么又有人提出，也(yě)许(xǔ)该(gāi)星(xīng)系(xì)的暗物(wù)质，已经被附近(jìn)的(de)另一个大星系(xì)剥离了。奇怪的(de)是，它(tā)的附近没有任(rèn)何星(xīng)系存在。造成(chéng)这些现象的(de)除了暗物质的假说之外(wài)，另一种可能就是人类(lèi)对引力的理(lǐ)解(jiě)还不够全面，引力(lì)很可能在不同(tóng)尺度空间中(zhōng)的工作方式是不同的，这意味着在行星系尺(chǐ)度中的天体会沿着(zhe)它们的轨道，按照我们所理解的(de)方(fāng)式运动。但是上升到(dào)星系(xì)和星团(tuán)的尺度，引力之间的相互作用(yòng)则是不同的方(fāng)式。对于在星系团之间的相(xiāng)互(hù)作用，科(kē)学家(jiā)还引入了外部场效(xiào)应的(de)概念(niàn)，指的是(shì)在数百万光年的(de)规(guī)模上，巨(jù)大(dà)的质量(liàng)之间会产(chǎn)生对彼(bǐ)此(cǐ)特殊的效果，这(zhè)个理论(lùn)叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如(rú)果MOND蒙德理论(lùn)成立，这意味着(zhe)我们需要对现在(zài)的物理定律进行修正(zhèng)，这些发现也(yě)让(ràng)很多人(rén)认为暗(àn)物(wù)质假说理论就此终结。但是在宇宙当中还有关(guān)于暗物(wù)质存在的其他(tā)的理论证(zhèng)据，这(zhè)些理(lǐ)论证据是蒙德理论所没法解释的(de)“引力透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的星系团所组成，类似这样(yàng)的(de)星团(tuán)，它们(men)大部分的普通(tōng)质量都在星(xīng)系的气体当中。当星(xīng)团以10小黄人名字分别叫什么00万公里/小时发生碰撞的时候，星际(jì)气体的相互(hù)作用就会(huì)导致温度的急(jí)剧升高，速度大(dà)幅降低(dī)。所以在理(lǐ)论上，在碰撞之后(hòu)，子(zi)弹星(xīng)系团大部分的质量将位于所有这些气(qì)体所在的中间区域。那么我们通过什么来验证它的质(zhì)量区域(yù)到底是不是集中(zhōng)在中间(jiān)呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦(wéi)伯太空望远镜传回(huí)了宇宙当(dāng)中第一(yī)张全彩的高(gāo)清照片，在(zài)照片中我(wǒ)们可(kě)以明显地看到很多星(xīng)系似乎被拉伸产生(shēng)了巨大的(de)形变。其实(shí)这些(xiē)星(xīng)系(xì)本(běn)身并不是真(zhēn)的(de)被扭曲了，也不是韦伯望远镜(jìng)出了什(shén)么问题，而是这样极遥远的天体(tǐ)和我们地球上的(de)观测者(zhě)之间。被一个质量(liàng)超(chāo)级巨大的天(tiān)体遮(zhē)挡(dǎng)，这个超大质量(liàng)的东西的引力，会(huì)使身后(hòu)更遥远(yuǎn)星系(xì)的光都发生了扭曲。这个现象就是引力透镜(jìng)效应。这个巨大的天体可能是超大质(zhì)量(liàng)的(de)黑洞或者(zhě)是暗物质。

所以当(dāng)人们对子弹星系团观测的(de)时候(hòu)，发(fā)现它的大(dà)质量区域并(bìng)不是在中间，而是在两侧。所(suǒ)以最好的解释方法就是当星团发生全部的碰撞时，可(kě)被观测到的质(zhì)量气(qì)体被卡在(zài)了中间，暗物(wù)质(zhì)则(zé)直接(jiē)通过了这个区域，并(bìng)在两边形成了引力透镜。对子弹(dàn)星系团的引力透(tòu)镜(jìng)研究也被(bèi)认为是暗物质存在的迄今为止(zhǐ)最好的理论证(zhèng)据。

除此(cǐ)之外，还(hái)有来自(zì)宇宙当中最古老的光。从宇宙大(dà)爆炸开始，38万年之后，可见光终(zhōng)于可以畅(chàng)通无阻地穿越(yuè)在(zài)宇(yǔ)宙当中了。经过了130多亿年(nián)之后，这些光在(zài)宇宙空间背(bèi)景(jǐng)上(shàng)留下了各相同性的微波辐(fú)射。其中红色的部分表(biǎo)示温度较高的区域，蓝色则表示相对较冷的区(qū)域，但实际(jì)上(shàng)它们之间的温差只有万(wàn)分之一。

科学家们通过对前景(jǐng)背景分离后的二值(zhí)图像进(jìn)行(xíng)连通(tōng)域(yù)提取(qǔ)和标记(jì)之后发(fā)现，如果宇宙当中没有暗物(wù)质，图形(xíng)看起来(lái)不应该(gāi)是这(zhè)样的，而(ér)随着(zhe)暗物质(zhì)的增加，一些峰(fēng)值的幅(fú)度会减小，才变得看起(qǐ)来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背景辐射(shè)的测量值，我们需要的暗物质大约是普(pǔ)通物质的5倍。这(zhè)个数(shù)字与(yǔ)解释星系当中恒星运动所需要的暗物质比(bǐ)例是一致的。这(zhè)就意(yì)味着。

用了一个(gè)简单的理(lǐ)论框(kuāng)架，就很好地解释了很多不同的观测结(jié)果(guǒ)。而暗物质的(de)本质就是宇宙当中存在着某(mǒu)种类型的粒子(zi)，它(tā)们不参与任何(hé)其他(tā)的(de)电磁作(zuò)用(yòng)，只通过(guò)引(yǐn)力来相互作用。所(suǒ)以如果能够找到这(zhè)种(zhǒng)粒子(zi)的存(cún)在(zài)，就相(xiāng)当于找到了暗(àn)物(wù)质存在的(de)实际(jì)证(zhèng)据(jù)。这种粒子到底是什(shén)么？科(kē)学家们已经提出(chū)了数(shù)十种的假想(xiǎng)目标(biāo)，而要寻(xún)找这些不同(tóng)的目标粒子所(suǒ)需要的实验方(fāng)式也不相(xiāng)同。在过去的几十年当中，人类为了寻(xún)找这些看不见、摸不到，几乎(hū)不会与常规(guī)物质相互作用的(de)“暗物质”，科学(xué)家们已经进(jìn)行了超过50次的实验，却没有任何实(shí)质性的发(fā)现，除了一(yī)个地方，意大(dà)利的格兰萨索山(shān)，隶属(shǔ)于(yú)阿尔卑斯山(shān)脉(mài)。

在(zài)山下1400米处(chù)的地下矿井当中，藏(cáng)着(zhe)地球(qiú)上(shàng)最大的地(dì)学实验室，这个实验(yàn)室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼高的探测(cè)器，一直致力于寻找暗物(wù)质粒(lì)子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观测到了某种信号。经过(guò)了(le)20多年的(de)数据(jù)收集，人们发现了一个有(yǒu)趣的(de)事情。探(tàn)测(cè)率会在每(měi)年的6月(yuè)份达到峰(fēng)值(zhí)，然后在(zài)11月降到最低(dī)，而且在20年当(dāng)中每年都是一样。一些科学家认为这可能是人类发现暗物质的第一(yī)个直接证据。

但是(shì)为(wèi)什么暗物(wù)质会产生周期(qī)性的年(nián)度信号呢？刚(gāng)才(cái)我(wǒ)们(men)讲了太阳系(xì)正在以220公里/秒的速度(dù)围绕(rào)着银河系进(jìn)行移动(dòng)，那么如(rú)果(guǒ)暗物质存在宇宙(zhòu)当中，这(zhè)意味着我们也在以(yǐ)这样的速(sù)度在穿越着暗物质流，这(zhè)个过程中会产生(shēng)相应的振荡，同时地球又以30公里/秒(miǎo)的速(sù)度围(wéi)绕太(tài)阳(yáng)进行旋(xuán)转。所(suǒ)以有半年的时(shí)间，地(dì)球围绕(rào)太阳的方向与(yǔ)太阳环绕银河系的方向是一致(zhì)的，而另外(wài)半年则(zé)与之(zhī)相反。

而在6月(yuè)份的(de)时候，地球与太阳的方向(xiàng)正(zhèng)好达到(dào)完(wán)全一致，这是(shì)理论上地球穿越(yuè)暗物质流最快的时(shí)段。而在11月份，又恰好达(dá)到(dào)了(le)最慢值。尽管在(zài)实(shí)际的(de)情况中，太阳(yáng)系相对银河(hé)系的平面呈现了60度的倾(qīng)斜，但是这(zhè)并(bìng)不影响这个理论的(de)有效性。

因(yīn)此科(kē)学家(jiā)认为这可以用来(lái)解释(shì)，研究人员们所观测到(dào)的周(zhōu)期性信号。当然也(yě)可能有其他的情况，造成(chéng)这(zhè)种年度周期(qī)信号(hào)的(de)差异也(yě)可能是(shì)温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积(jī)雪(xuě)，甚至连意大利游(yóu)客的数量也符合这个周(zhōu)期的规律。

所以，科学家们又在南半球建立了一个几乎相同的实验室(shì)，这里的季节(jié)与之前的实验室正好相反，而在这里，地(dì)球(qiú)穿过暗(àn)物质流的(de)运动特征(zhēng)和(hé)第一个实验室是一样的。

因此(cǐ)，如(rú)果(guǒ)在(zài)这里可(kě)以得到(dào)相同的信号(hào)，就可以成为暗物质所存(cún)在的(de)非常有力(lì)的(de)证据了(le)。但是(shì)由于这个实验室刚刚建成不久，所(suǒ)以截至目前还无法提供相应的(de)数据支持(chí)。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的望远镜，这台太(tài)空望远镜叫(jiào)做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它的主镜(jìng)大小(xiǎo)跟(gēn)哈勃(bó)望远(yuǎn)镜相同(tóng)，但它的宽视(shì)场仪(yí)器提供(gōng)的视野是哈勃红外仪器(qì)的100倍。南希格(gé)雷斯(sī)罗曼太空望(wàng)远镜(jìng)其中一个(gè)关(guān)键(jiàn)的(de)用途就是探索(suǒ)暗(àn)物质(zhì)背后的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目以待了。费米实验室粒子天体(tǐ)物理中(zhōng)心的科(kē)学家丹琥珀和贾森斯(sī)特芬研(yán)究发现，如果暗(àn)物质存(cún)在，它们极有可能(néng)拥有另一种(zhǒng)神(shén)秘(mì)的(de)效应，这种(zhǒng)暗(àn)物质效应，会支持宇(yǔ)宙当中生命(mìng)的(de)诞生，或者说(shuō)是生命(mìng)进化(huà)的一个重要(yào)因素。

如果这(zhè)一理(lǐ)论得到(dào)进一步(bù)的证(zhèng)实(shí)，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会意(yì)味着人类并不孤单(dān)呢？或许(xǔ)在宇宙当中某个角落的行星上，暗(àn)物质正在通过这样(yàng)的(de)效应(yīng)创造生命。当然，这些(xiē)推论(lùn)的大(dà)前(qián)提是要(yào)先找到暗(àn)物质存在的实(shí)际证(zhèng)据。那么小伙伴们，你们觉得(dé)暗(àn)物质到底存不存在呢？喜欢(huān)请点赞(zàn)，你的支持是我更新的动力！

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