宇宙是“人(rén)为制造”的(de)？为何会存在科学(xué)无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻(xún)找暗物质存在的证据(jù)，科学家(jiā)们在过(guò)去的几十年当中(zhōng)进行了(le)超过50次的长期实验，但是(shì)却没有发现(xiàn)任何(hé)的有效证据。除了(le)一(yī)个地方，在1687年出版的自(zì)然哲(zhé)学数学原理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭示了(le)宇宙中(zhōng)天体运动的(de)规律。往后的几百年来(lái)，当(dāng)天文学(xué)家们发现某些天体运行轨(guǐ)道出现异常，不(bù)符(fú)合万有(yǒu)引力定律的时候，他们就会(huì)知(zhī)道，周围一定有未知的天(tiān)体通过引力在摄动它的(de)轨(guǐ)道。比(bǐ)如(rú)在1846年，奥本勒(lēi)维耶就(jiù)通过天(tiān)王星(xīng)运行轨道的异(yì)常(cháng)，推算并且发现了海王(wáng)星(xīng)的存在。另外(wài)，哈雷彗星、冥王星的发(fā)现都(dōu)是应用万有引力定律所取(qǔ)得重大(dà)天文(wén)成就的例子。但是(shì)这些发现都是在恒(héng)星系统的(de)尺(chǐ)度当中，可当(dāng)我们上升到星系或(huò)者是星(xīng)团的尺度，事情就开始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基(jī)正在研究和测(cè)量后(hòu)发星系团的质量。这是一个由数(shù)千个星系所组(zǔ)成的巨(jù)大星系团，这些星系被(bèi)引力束缚在一起(qǐ)。测量星系(xì)团的质量(liàng)一般会(huì)使用到两种(zhǒng)方法，当两(liǎng)种方法(fǎ)结果一致，就可以(yǐ)确定其质量的范围。

第一种(zhǒng)是(shì)获(huò)得其(qí)"光度(dù)学的质量(liàng)"，需要的(de)数据是(shì)测量各个(gè)星系(xì)的光度。

第二(èr)种是动力(lì)学质量(liàng)的(de)计(jì)算(suàn)，是利用光谱红(hóng)移测量(liàng)星系团中的各个星系(xì)相对(duì)于星系团的运动速度(dù)。当测量结果出来(lái)之后，兹威基彻底懵(měng)了，“动力学质(zhì)量”竟然是(shì)“光度学质(zhì)量”的400倍(bèi)。这(zhè)意味着，后发(fā)座星系(xì)团有99%的质量(liàng)消失了(le)，或者说这99%的质(zhì)量并不以可见光的形(xíng)式所存(cún)在，我们无法(fǎ)看到。最(zuì)诡异的是，在(zài)测量速(sù)度的过程中(zhōng)，兹威基发现星系团中很(hěn)多(duō)星(xīng)系的速度(dù)比理论上要快得多，按照(zhào)牛顿的(de)运(yùn)动学定律，仅(jǐn)靠这些可见星系的质(zhì)量所产(chǎn)生的引力是(shì)无法将它(tā)们(men)束(shù)缚在星(xīng)系(xì)团内(nèi)的，它们早(zǎo)就应该(gāi)被(bèi)抛出星(xīng)系团之外了(le)，除非有一种神秘的力量在起作用，这种力量来源于某种隐形(xíng)的物质。

据此，兹维基提(tí)出(chū)了这样(yàng)部(bù)分不可见的暗质，它(tā)不发(fā)散光、吸光、反(fǎn)射光(guāng)，但是它(tā)们却占据着(zhe)宇宙中绝大部分的质(zhì)量。只是当(dāng)时的人们(men)对(duì)这样的(de)一种说法(fǎ)不(bù)屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这个词才再一次出现。天文学家维(wéi)拉(lā)鲁宾(bīn)和肯(kěn)特福特在观测(cè)仙女(nǚ)座星系中的恒星运动。理论(lùn)上来(lái)说(shuō)，距离中心越(yuè)远的(de)恒星(xīng)在其轨道上的运(yùn)行速度就会(huì)越慢(màn)。但是(shì)他们观测(cè)的结果(guǒ)却(què)让人感到不可思议。

随(suí)着与中心距(jù)离的增加，恒(héng)星(xīng)的旋转速度几乎保持不变。可(kě)是根(gēn)据(jù)牛(niú)顿的万(wàn)有引力定律，在星(xīng)系当中如(rú)果没有(yǒu)足够大(dà)的质(zhì)量来吸引(yǐn)它们，这些(xiē)外围的恒星早就被甩到宇(yǔ)宙(zhòu)当中了(le)。基于这种现象，科学(xué)家们会使用一种相对标准(zhǔn)的方(fāng)法来解释暗物(wù)质的存在，这种方法(fǎ)就(jiù)是测量星系当中气体(tǐ)在X轴上距离(lí)星(xīng)系(xì)中(zhōng)心(xīn)的距离，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋(xuán)转速度。如果出现异常的(de)结果，就认为是由暗物质的力量进入(rù)其中。

于是科学家们通过(guò)射电望远镜测量了距离星系(xì)中心更远距离的氢(qīng)元(yuán)素，发现(xiàn)它们的旋转(zhuǎn)速度并不符合牛顿的力学(xué)定律(lǜ)。我们的太阳系也不例外(wài)，太阳系(xì)位(wèi)于银河(hé)系的第三悬臂(bì)之上，距(jù)离银(yín)河系中心2.6万光年，根据万有引力定律进行计算，太阳系的运行速度应(yīng)该是160千米/秒，但实际(jì)上，太阳(yáng)系正在以220千(qiān)米/秒的(de)速(sù)度围绕银河系旋转，这个实(shí)际速度远(yuǎn)远(yuǎn)大于理论速度(dù)，那么产生以上这种向心加速度(dù)的原因很可能就(jiù)是存在着一种我(wǒ)们看(kàn)不到的物质，是(shì)这些暗物质的(de)引力效应(yīng)将星系聚(jù)集在了一起。

也是从这时开(kāi)始，越来越多的研(yán)究(jiū)人员开始(shǐ)相(xiāng)信暗物质(zhì)的存在。科学(xué)家根(gēn)据(jù)星系外恒(héng)星轨道的(de)速(sù)度，估算(suàn)在星系当中暗(àn)物质的质(zhì)量(liàng)占整个(gè)星系(xì)质量的85%。但是，暗物质并(bìng)不(bù)是唯一可以解释这(zhè)个现象的原因。在一项(xiàng)新的研(yán)究当中(zhōng)，科学家(jiā)们发现，几乎没有(yǒu)引力效应(yīng)的(de)遥远恒星(xīng)之间，也会出现速度上的微小差异。另外，天文学家还发现(xiàn)了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星(xīng)系当中存(cún)在的恒星(xīng)数(shù)量(liàng)却只有银河系(xì)的千分之一(yī)。

所以在(zài)理论上，该星系必须存在暗物质，否则就会分崩(bēng)离析。但是科(kē)学家们使用最先进的望(wàng)远镜对其进(jìn)行(xíng)了40个小时的详(xiáng)细测量之后，发现星系(xì)中的恒星(xīng)运动是可(kě)以用正常的物质和力(lì)学定律来解释的。那(nà)么又有人提出，也许该星系(xì)的(de)暗物质，已(yǐ1亿越南盾是富豪吗，越南打工一个月多少钱)经被附近(jìn)的另一个大(dà)星系(xì)剥离了。奇怪的是，它的附近没(méi)有任何星系存在(zài)。造(zào)成这些(xiē)现象的(de)除了(le)暗物质的(de)假说(shuō)之(zhī)外(wài)，另一(yī)种(zhǒng)可能就是人类对引力的理解还(hái)不够全面，引力很可(kě)能在不(bù)同尺(chǐ)度空间(jiān)中的工作(zuò)方式(shì)是不同(tóng)的，这意味着在行星系尺度中的(de)天体会沿着它们的轨道，按照(zhào)我们所理(lǐ)解(jiě)的方式运动。但是上升到星(xīng)系和星团的尺度，引力(lì)之间的(de)相互作用(yòng)则是(shì)不同的方(fāng)式。对于在星(xīng)系团之(zhī)间的相互(hù)作用，科学家还引入了外部场效应(yīng)的概念，指的是(shì)在数百(bǎi)万光年的规模(mó)上，巨大的(de)质量之(zhī)间会(huì)产生对彼此特(tè)殊的(de)效果，这个理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立，这意(yì)味(wèi)着我们需要对(duì)现(xiàn)在的(de)物理定律(lǜ)进行(xíng)修(xiū)正，这些(xiē)发现(xiàn)也让很多人认为暗物质假说(shuō)理论就此终结(jié)。但是(shì)在宇宙当中(zhōng)还有关于暗物(wù)质存在(zài)的其他(tā)的理论证据，这些理论证据是蒙德理论所没法解(jiě)释的(de)“引力透镜(jìng)”。

径向距(jù)离(lí)为37亿光年的子弹(dàn)星(xīng)系团，由两个(gè)碰撞(zhuàng)的星系(xì)团所组成，类似这样的星(xīng)团，它(tā)们大部(bù)分的普通(tōng)质量都(dōu)在星系的气体当中。当星(xīng)团以1000万公(gōng)里/小时(shí)发生碰撞的时候，星际(jì)气体的相(xiāng)互(hù)作(zuò)用就会导致(zhì)温(wēn)度(dù)的急剧升高，速度大幅降低。所以在理论上(shàng)，在碰撞之后，子弹星(xīng)系团大部(bù)分的质(zhì)量将(jiāng)位于所有这(zhè)些气体所在的中间(jiān)区域。那(nà)么(me)我们通(tōng)过什么来(lái)验证它的质(zhì)量区域(yù)到(dào)底(dǐ)是(shì)不是集中在中(zhōng)间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太(tài)空望远镜传(chuán)回(huí)了宇(yǔ)宙当中第(dì)一张全彩的高清照片(piàn)，在照(zhào)片中(zhōng)我们可(kě)以(yǐ)明显地看到很多星系似乎被(bèi)拉(lā)伸产生了(le)巨大的形变。其实这些星系(xì)本身并(bìng)不是真的被扭曲了，也不(bù)是韦伯(bó)望远(yuǎn)镜出了什么问(wèn)题(tí)，而是这样极遥远的天体(tǐ)和我(wǒ)们地球上的观测(cè)者之间(jiān)。被(bèi)一(yī)个质量超级巨大的天体(tǐ)遮挡(dǎng)，这(zhè)个(gè)超(chāo)大质(zhì)量的东西的引力，会使身后更(gèng)遥远星系的光都(dōu)发(fā)生了扭曲。这(zhè)个现象就是(shì)引力(lì)透镜效应。这(zhè)个巨大的天体(tǐ)可(kě)能是超(chāo)大质(zhì)量的(de)黑(hēi)洞或者是暗物质(zhì)。

所以当人们对(duì)子弹星系团观(guān)测的时候，发现它的大(dà)质量区域(yù)并(bìng)不是在中间，而是在(zài)两侧。所以最好的(de)解释方法就是当星团发(fā)生全部的(de)碰(pèng)撞时，可被观(guān)测到的(de)质量气(qì)体被卡在了(le)中间(jiān)，暗物质则直(zhí)接通过了(le)这个(gè)区域，并(bìng)在两边形成(chéng)了(le)引力透镜。对子(zi)弹星系团的(de)引力透镜(jìng)研究也被(bèi)认为是(shì)暗物(wù)质存在(zài)的迄今为(wèi)止最好的理论证据。

除此(cǐ)之(zhī)外，还(hái)有来自宇宙当中最古(gǔ)老的(de)光(guāng)。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见(jiàn)光终于可以(yǐ)畅(chàng)通(tōng)无阻地穿越(yuè)在宇宙当中了。经过(guò)了(le)130多亿年之后，这些光(guāng)在(zài)宇宙空间(jiān)背景上留(liú)下(xià)了(le)各相同性的(de)微(wēi)波辐射。其中红色(sè)的部(bù)分表示温度较高(gāo)的(de)区域，蓝色(sè)则表示相对较冷(lěng)的区域，但实际上它们(men)之间(jiān)的温差(chà)只(zhǐ)有万(wàn)分之(zhī)一。

科(kē)学家们通过对前景背(bèi)景分(fēn)离后(hòu)的二值图像进行连通域(yù)提取(qǔ)和标记之后发(fā)现，如果宇宙当中(zhōng)没有暗(àn)物质，图形看起(qǐ)来不应(yīng)该是这样的(de)，而随着暗(àn)物质的增加，一些(xiē)峰(fēng)值(zhí)的幅(fú)度(dù)会减(jiǎn)小，才变得看起(qǐ)来“和(hé)谐(xié)”。为了匹(pǐ)配宇宙微波背(bèi)景(jǐng)辐射(shè)的测量值，我们(men)需要(yào)的(de)暗(àn)物质大约是普通(tōng)物(wù)质(zhì)的5倍。这个数字与解释星(xīng)系当中恒星(xīng)运动所(suǒ)需要的暗物质比例是(shì)一致的。这就(jiù)意(yì)味着。

用了一个简单的理(lǐ)论框架，就很好地解释(shì)了很多不同的(de)观测结(jié)果。而(ér)暗物质的本质就(jiù)是宇宙当中存在着(zhe)某种类型的粒子，它们不参与任(rèn)何其他的电磁作用，只通(tōng)过引(yǐn)力(lì)来(lái)相互作用(yòng)。所以如果(guǒ)能够找(zhǎo)到这种粒子(zi)的存(cún)在(zài)，就相当于找到了暗物质存在的(de)实际证(zhèng)据。这种粒子(zi)到底是什(shén)么？科学家(jiā)们已经提出了数(shù)十(shí)种的假想目(mù)标，而要寻找这些(xiē)不(bù)同的目标粒(lì)子所(suǒ)需(xū)要的实验方(fāng)式也不相(xiāng)同(tóng)。在(zài)过去的几(jǐ)十年当中，人(rén)类为了寻找(zhǎo)这些看不见、摸不到(dào)，几乎(hū)不(bù)会与(yǔ)常规物质(zhì)相(xiāng)互作用的“暗物质”，科(kē)学家们已(yǐ)经进行了超过(guò)50次的(de)实验(yàn)，却(què)没有(yǒu)任何实(shí)质性(xìng)的发现，除了一(yī)个地(dì)方(fāng)，意大(dà)利的格兰萨索山，隶属于(yú)阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山下1400米处的地下(xià)矿井(jǐng)当中，藏着地球(qiú)上最(zuì)大(dà)的地学实验(yàn)室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一(yī)个三层楼高的探测器(qì)，一直致力于寻找暗物(wù)质粒子的周期性(xìng)震荡。

自1997年以(yǐ)来(lái)，这里的科学家声称(chēng)观测到了(le)某种信号。经过了20多(duō)年的数据收集，人(rén)们发现了一个1亿越南盾是富豪吗，越南打工一个月多少钱有趣(qù)的事(shì)情。探测率会(huì)在每年的(de)6月份达(dá)到(dào)峰值(zhí)，然后在11月降到最(zuì)低，而(ér)且在20年当中每(měi)年都是一(yī)样。一(yī)些(xiē)科(kē)学家认为这(zhè)可能(néng)是人类发现(xiàn)暗(àn)物质(zhì)的(de)第一个直接证据(jù)。

但是为(wèi)什么(me)暗(àn)物质会产生周期性的年(nián)度(dù)信号呢？刚(gāng)才我(wǒ)们(men)讲了太(tài)阳系正在以220公里/秒的(de)速(sù)度围绕着银河系进行移动，那么如果暗物质(zhì)存在(zài)宇宙当中(zhōng)，这意味(wèi)着我们也在以这样的速度在穿(chuān)越着暗(àn)物(wù)质流，这个过程中会产生相应的振(zhèn)荡(dàng)，同时地(dì)球又以30公里/秒的速(sù)度围绕太阳进(jìn)行(xíng)旋转。所以有半年的时间(jiān)，地球围绕太(tài)阳的(de)方向与太阳环(huán)绕银(yín)河系(xì)的方向是一致的，而另外半年(nián)则与(yǔ)之相反。

而在6月份的时候，地球(qiú)与太(tài)阳的方向正好达到完(wán)全(quán)一致，这是理论(lùn)上地球(qiú)穿越暗物质流最快的时段。而在(zài)11月份，又(yòu)恰好达到了最慢值。尽管在实际的(de)情况中，太阳系相(xiāng)对银河系的平面呈(chéng)现(xiàn)了(le)60度(dù)的倾斜，但是这并(bìng)不影(yǐng)响这个(gè)理论的有效性(xìng)。

因此科学家认为这(zhè)可以用(yòng)来解释(shì)，研究(jiū)人员们所观测到的周期性信号。当然(rán)也可(kě)能有其他的情况，造成这种年(nián)度周期信号的差异也可(kě)能是温度、湿度、土(tǔ)壤中的水分、高山(shān)上(shàng)的积雪(xuě)，甚至连(lián)意大利游客的数量也符合这个(gè)周期的规律。

所以，科(kē)学家(jiā)们又(yòu)在南半球(qiú)建立了一个几乎相同的实验室(shì)，这(zhè)里(lǐ)的季节与之前的实验室正(zhèng)好(hǎo)相(xiāng)反，而在(zài)这(zhè)里，地(dì)球穿过暗物质(zhì)流的运动特征和第一(yī)个实验室(shì)是一样的。

因此，如果在这里(lǐ)可以得到(dào)相(xiāng)同的信号，就可以成为暗物质所存在的非常有力的证据了(le)。但是由于(yú)这个实验室刚刚(gāng)建成不久(jiǔ)，所(suǒ)以截至目前还(hái)无法提(tí)供相应的数(shù)据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这(zhè)台太空望远镜叫(jiào)做“南(nán)希格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈勃(bó)望远镜相同，但它的(de)宽视(shì)场仪器提(tí)供(gōng)的视野(yě)是哈勃(bó)红(hóng)外仪(yí)器的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太空望远镜其中一个关键的用途就是探(tàn)索暗物质背(bèi)后(hòu)的奥(ào)秘，对于(yú)探测(cè)的结果，我们只能拭目以待(dài)了。费米实验室粒子天体(tǐ)物理中心(xīn)的科学家丹琥珀和贾森(sēn)斯(sī)特芬研(yán)究(jiū)发现，如果暗物质(zhì)存在(zài)，它(tā)们极有可能拥有另一种神秘的效(xiào)应，这种暗物(wù)质效应，会支持宇宙当中生(shēng)命(mìng)的(de)诞生，或者说是生(shēng)命进(jìn)化的一个重要(yào)因(yīn)素。

如果这一理论得(dé)到(dào)进(jìn)一(yī)步的(de)证实，那么遍布(bù)宇宙当中(zhōng)的暗(àn)物质会不会(huì)意味着人(rén)类并(bìng)不孤单呢？或许在宇宙(zhòu)当中某个角落的行星(xīng)上，暗物(wù)质正(zhèng)在通过这(zhè)样的效应创造生命。当然，这些推论的大(dà)前提是要先找到暗物质存(cún)在的(de)实际证据(jù)。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力(lì)！

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