宇(yǔ)宙是“人为制造”的？为(wèi)何会存在(zài)科学无法解(jiě)释的(de)“暗(àn)物质”？暗物质又(yòu)究(jiū)竟(jìng)是(shì)什(shén)么？人类为了寻(xún)找暗物质存(cún)在的证据，科学(xué)家(jiā)们在过去的几十年当中进行(xíng)了超过50次(cì)浙f车牌号是哪个城市 浙J车牌号是哪个城市的长(zhǎng)期实验，但(dàn)是却没有(yǒu)发现任(rèn)何的有效证据。除了(le)一个(gè)地方，在1687年出版的自然哲(zhé)学数学(xué)原理一书中，埃萨克(kè)牛(niú)顿发表了万有引力定律，它揭(jiē)示了(le)宇宙(zhòu)中天体(tǐ)运动的规律(lǜ)。往后的几百年来，当天文学家们发现某些天体运行轨(guǐ)道出现异常，不符(fú)合万有引力定(dìng)律的时候，他们就会(huì)知道，周围一定(dìng)有未知的天体通过(guò)引力在摄(shè)动(dòng)它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天(tiān)王星运行轨道的异(yì)常(cháng)，推算并且发现(xiàn)了(le)海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发(fā)现(xiàn)都是应用万有引力定律所取得重(zhòng)大(dà)天文(wén)成就的(de)例子(zi)。但是这些发现都是在恒星系(xì)统的尺度当中，可当我们上升到星系或者是星(xīng)团的尺度(dù)，事情就开始变得诡异了(le)。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家弗里茨兹(zī)威基(jī)正在(zài)研究和测量后发星系团的质(zhì)量。这是(shì)一个由数(shù)千个星(xīng)系所(suǒ)组成的巨大星(xīng)系团，这些(xiē)星(xīng)系被(bèi)引力束缚在一起。测量(liàng)星系(xì)团的(de)质量一般(bān)会使(shǐ)用到两种方法(fǎ)，当两种方法结果(guǒ)一致，就(jiù)可以确定(dìng)其质量的范围。

第一种是获得(dé)其"光(guāng)度(dù)学的质量"，需要(yào)的数据是测量各(gè)个星系(xì)的光度。

第二种是动力学质量的(de)计算，是(shì)利用光(guāng)谱红(hóng)移测量星系(xì)团(tuán)中的各个星系相对于星系团的运动速度。当(dāng)测量结果出来之后，兹威基(jī)彻(chè)底(dǐ)懵了(le)，“动(dòng)力学(xué)质量”竟(jìng)然(rán)是(shì)“光(guāng)度(dù)学质量(liàng)”的400倍。这意(yì)味(wèi)着，后发座星(xīng)系(xì)团有99%的质量(liàng)消失(shī)了，或者说这(zhè)99%的质(zhì)量并不以可见光的形式所(suǒ)存(cún)在(zài)，我们无法看到(dào)。最诡异的是(shì)，在测量速度的(de)过程中，兹威基发现星系团(tuán)中很多(duō)星系的速度比(bǐ)理论上(shàng)要(yào)快得多，按(àn)照牛顿(dùn)的(de)运动学定律，仅靠这些可见星(xīng)系(xì)的质量所(suǒ)产(chǎn)生的引力是(shì)无法将(jiāng)它们束(shù)缚在星系团内的，它们早(zǎo)就应该被抛出星系团之外(wài)了，除非有一种神秘的(de)力量在起作(zuò)用，这种力(lì)量来源于某种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹维基提出了这样部分(fēn)不可(kě)见的暗质，它(tā)不发散(sàn)光(guāng)、吸光、反射光，但是它们却占据(jù)着宇宙中(zhōng)绝大部分的质量。只是(shì)当时(shí)的人(rén)们(men)对(duì)这样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物(wù)质”这个(gè)词(cí)才再(zài)一次出(chū)现。天文学家(jiā)维拉鲁宾和肯(kěn)特福特在观测仙女(nǚ)座星(xīng)系(xì)中的(de)恒星运动。理论上来说，距离中心越远的恒星在其(qí)轨道上的运行速度就会越慢。但是他(tā)们(men)观测(cè)的(de)结果却让人浙f车牌号是哪个城市 浙J车牌号是哪个城市感到不可思议。

随着与中(zhōng)心距离(lí)的增(zēng)加，恒(héng)星的旋(xuán)转速度(dù)几(jǐ)乎保持不(bù)变。可是根据牛顿的万有引力(lì)定律，在星系当(dāng)中如(rú)果(guǒ)没有足够大(dà)的(de)质量来吸(xī)引它们，这些外围的恒星早就被甩(shuǎi)到宇(yǔ)宙当中了。基于(yú)这(zhè)种(zhǒng)现象，科学家们(men)会(huì)使(shǐ)用一种相(xiāng)对标准(zhǔn)的方(fāng)法来解释暗物质的(de)存在，这种方法(fǎ)就(jiù)是测量星系(xì)当中气体在X轴(zhóu)上(shàng)距(jù)离星系中心的距离，以及(jí)在Y轴上气(qì)体的旋转速度。如果(guǒ)出现异常(cháng)的结果(guǒ)，就认(rèn)为是由暗物质的力量进入其中。

于是(shì)科学(xué)家们通过射电望远镜测(cè)量(liàng)了距离星系(xì)中心(xīn)更远距(jù)离(lí)的氢元素，发现(xiàn)它(tā)们的旋(xuán)转速(sù)度(dù)并不符合牛顿的力(lì)学定(dìng)律。我们的太阳系也不(bù)例外，太阳(yáng)系位于银河系的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光(guāng)年，根据万(wàn)有引力定律进行计算，太阳系的运(yùn)行速度应该是160千米/秒，但实际(jì)上，太阳(yáng)系正在以220千米/秒的(de)速(sù)度(dù)围(wéi)绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实际速度远远大(dà)于理论速度，那么产生以上(shàng)这种向心加(jiā)速度的原因很可(kě)能就(jiù)是存(cún)在着一(yī)种(zhǒng)我们看不到的物质，是这些暗物质(zhì)的引(yǐn)力效应将(jiāng)星(xīng)系聚(jù)集在(zài)了(le)一(yī)起。

也是从这时开始，越来越(yuè)多的研(yán)究(jiū)人员(yuán)开始相信(xìn)暗物质的(de)存在。科学家根据星(xīng)系外恒(héng)星轨道(dào)的速度，估算在(zài)星系当(dāng)中暗物(wù)质的质量(liàng)占(zhàn)整个星系(xì)质量的85%。但是，暗物(wù)质并不是唯一可以解释这个现象(xiàng)的原(yuán)因。在一项新的研(yán)究当中，科学家们发现，几乎没(méi)有引力效应的遥远恒星之间，也会出现速度上(shàng)的微小差(chà)异。另外，天文(wén)学(xué)家(jiā)还(hái)发现了一个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系(xì)距离地球大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是(shì)星系当中存(cún)在(zài)的恒星数量(liàng)却只(zhǐ)有银河(hé)系的千分之一。

所(suǒ)以在理论上，该星系(xì)必须存(cún)在(zài)暗物质，否(fǒu)则就会(huì)分崩离析(xī)。但是科(kē)学家们使用(yòng)最(zuì)先(xiān)进的望(wàng)远镜对其(qí)进行了(le)40个小时的详(xiáng)细测量之后(hòu)，发(fā)现星系中的恒星运(yùn)动是(shì)可以用正常的物质和(hé)力学定律来解释(shì)的(de)。那么又有人提出(chū)，也许(xǔ)该(gāi)星系的暗物质，已经被附近的另一个(gè)大星系剥离(lí)了。奇怪的(de)是，它的附近(jìn)没有任何星系存在。造(zào)成这些现象的除了暗物质的(de)假说之外(wài)，另(lìng)一种可能(néng)就是人类对引(yǐn)力(lì)的(de)理解还不够全面，引力很可能在不同尺度(dù)空间(jiān)中的(de)工作方式(shì)是(shì)不同的，这意味着在(zài)行星系尺度中的(de)天体会沿(yán)着它们的轨(guǐ)道，按照(zhào)我(wǒ)们所理解的方式运动。但是上升到星(xīng)系和星(xīng)团的尺度，引力之间的(de)相互作用则是不同(tóng)的方式。对于(yú)在星系团之间的(de)相互作用(yòng)，科学(xué)家还(hái)引入(rù)了外部(bù)场效应的概念，指的是在数百万光年的规模(mó)上，巨大的(de)质(zhì)量之间会产生对彼此特殊的效果，这个(gè)理论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)成立，这意味着我们需要对现在(zài)的物理(lǐ)定律进行修正，这些(xiē)发(fā)现也让很多人认为暗物质(zhì)假说(shuō)理论就此终结(jié)。但是(shì)在(zài)宇宙当(dāng)中(zhōng)还(hái)有关(guān)于暗(àn)物(wù)质(zhì)存在的其他的理(lǐ)论证据，这些理(lǐ)论证据是蒙德理论所没法解释的“引力(lì)透镜”。

径向距(jù)离为37亿光年的(de)子(zi)弹(dàn)星系团，由两个碰撞的星系团所组成，类(lèi)似这(zhè)样的星团(tuán)，它们大部分的普通(tōng)质量都在星系的(de)气(qì)体当中。当星团以1000万公(gōng)里(lǐ)/小(xiǎo)时发生碰撞的时候(hòu)，星际气体(tǐ)的相互(hù)作用就会导致温度的急剧升高(gāo)，速度(dù)大幅降低。所以在理论(lùn)上，在碰撞之后，子弹星(xīng)系团大部分(fēn)的质量将位(wèi)于所有这些气体所在的中间区域。那(nà)么我(wǒ)们通过什么来(lái)验证它(tā)的质(zhì)量区(qū)域到底(dǐ)是不是集中(zhōng)在中间呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦(wéi)伯太空(kōng)望远镜传回(huí)了宇宙当中第一(yī)张(zhāng)全彩的(de)高清照片，在照(zhào)片(piàn)中我们可以明显地看(kàn)到(dào)很多星系似乎被拉伸(shēn)产生了巨(jù)大的形(xíng)变。其实这些(xiē)星(xīng)系本身并不是真的被扭曲了，也不是韦(wéi)伯望远(yuǎn)镜出(chū)了什(shén)么问题，而是这样极遥远的天体和我(wǒ)们地球上的观(guān)测者之(zhī)间。被一个质(zhì)量超级(jí)巨大(dà)的(de)天体遮(zhē)挡(dǎng)，这个超大(dà)质量的东西的引(yǐn)力，会(huì)使身(shēn)后更遥远星系的(de)光都发(fā)生了(le)扭曲。这个现象就是引力透镜效应(yīng)。这个巨大的天体可能是超(chāo)大质量的(de)黑洞(dòng)或者是暗物质(zhì)。

所以当人们对子弹星系(xì)团(tuán)观(guān)测的时(shí)候，发现它(tā)的(de)大(dà)质量(liàng)区域并(bìng)不是在(zài)中间，而是在两侧。所以最好的解释方法就是当(dāng)星团发生(shēng)全部的碰撞(zhuàng)时，可被(bèi)观测(cè)到的质(zhì)量气(qì)体被卡在了中间，暗物质则(zé)直接通(tōng)过了这个区域，并在两边(biān)形(xíng)成了引力透(tòu)镜。对子弹星(xīng)系(xì)团的引力透镜(jìng)研究也被认为是暗物(wù)质存(cún)在的迄今为止(zhǐ)最好的(de)理论证据。

除(chú)此之外，还有来自宇宙当中最古(gǔ)老的光。从(cóng)宇宙大爆(bào)炸开始，38万(wàn)年之后，可见光终于可以畅通无阻地(dì)穿(chuān)越(yuè)在宇宙当中了。经(jīng)过了130多亿年之后，这些光在宇宙空(kōng)间背景上(shàng)留(liú)下了(le)各相同性(xìng)的微(wēi)波辐射。其中红色的部分表示温(wēn)度较高的区(qū)域，蓝色则表示相对较(jiào)冷的区域，但(dàn)实际上它们之间的温差只有万分之一。

科学家们通过对前(qián)景背景分(fēn)离后的二值图(tú)像进(jìn)行连通(tōng)域提取和标记之(zhī)后发现，如果宇宙当中没(méi)有暗物质，图形看起来不应(yīng)该是这样的(de)，而随着暗物质(zhì)的(de)增加，一些峰(fēng)值的(de)幅度会(huì)减小，才变得看起来“和谐”。为了(le)匹配宇宙微(wēi)波背景辐射的测量值，我们(men)需要的暗物质大约是普通物质的5倍。这(zhè)个数字与解释星系当中恒星运(yùn)动所需(xū)要(yào)的暗物质比例是一致的。这就(jiù)意(yì)味着。

用了一个简(jiǎn)单的(de)理(lǐ)论框架，就很(hěn)好地解(jiě)释了很(hěn)多不同的观测结(jié)果(guǒ)。而(ér)暗物质的本质就是(shì)宇宙当中存在着某种类型的粒子，它们不参与(yǔ)任(rèn)何其他的电(diàn)磁作用，只通过(guò)引力来(lái)相互作用。所以如果能(néng)够找到这种(zhǒng)粒子(zi)的存在(zài)，就相当于(yú)找到了(le)暗物质存在的实际证据。这种粒子到底是什么？科学家们已经提出(chū)了(le)数十种的假想目标，而要寻找这些不同的目标粒(lì)子(zi)所需(xū)要(yào)的实验(yàn)方式(shì)也不相(xiāng)同。在过去的几十(shí)年当中，人类为了寻(xún)找这些(xiē)看不见、摸不到，几乎不会(huì)与常(cháng)规物质相(xiāng)互作用的“暗物质(zhì)”，科学家们已经进行了超过50次的实验，却没有任何实质性的(de)发现，除(chú)了一个地方，意大(dà)利的格(gé)兰萨(sà)索山，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下(xià)1400米处的地(dì)下(xià)矿井当(dāng)中，藏着地球上最大的地学实验(yàn)室，这(zhè)个实验室(shì)叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一(yī)个三层楼(lóu)高的探测器(qì)，一(yī)直致(zhì)力于寻找(zhǎo)暗物质粒(lì)子的周期性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的科(kē)学(xué)家(jiā)声称观测到了某(mǒu)种信号(hào)。经过了20多年的(de)数据(jù)收集，人们发现了一(yī)个有(yǒu)趣的事(shì)情。探测率会(huì)在每(měi)年(nián)的6月(yuè)份(fèn)达到峰值，然(rán)后在(zài)11月降到最低(dī)，而且(qiě)在20年当中每年都是(shì)一样。一些科学家(jiā)认为这(zhè)可能是人类发现(xiàn)暗物(wù)质的第一个(gè)直接证据。

但是为什么暗物质(zhì)会产生周期性的年度信号呢？刚才我们(men)讲了太阳系正在以220公里/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕(rào)着银(yín)河系进行移动，那么如(rú)果暗(àn)物质存在宇宙当中，这(zhè)意味(wèi)着我们也(yě)在以这样的速度在穿(chuān)越着暗物质流(liú)，这个过(guò)程中会产生相应的振荡，同时地球又(yòu)以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋(xuán)转。所以有(yǒu)半年的时间(jiān)，地球围绕太阳的方向与太(tài)阳环绕银河系的方向是一致(zhì)的，而另(lìng)外半(bàn)年则(zé)与之(zhī)相(xiāng)反(fǎn)。

而在(zài)6月份的(de)时候，地球与(yǔ)太阳的方向正好达(dá)到完全一致，这是理论上地球(qiú)穿越暗物质流最快的时段。而在11月份(fèn)，又(yòu)恰好达到了最(zuì)慢值。尽管在(zài)实际的情(qíng)况中，太阳系相对银河系的平面呈现了60度的倾斜(xié)，但是这并不影响这个理论的(de)有(yǒu)效性。

因此科(kē)学家认为(wèi)这(zhè)可以用来解释，研究人员(yuán)们所观测到的周期性信号。当(dāng)然也可能有其他的情况，造(zào)成(chéng)这种年度周期信号的差异也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上(shàng)的积雪，甚至连意大利游客的数量也符合这个周期的规律。

所以，科学家们又在南半球建立了一个几乎相(xiāng)同的实(shí)验(yàn)室，这里的季节与之前的实(shí)验室正(zhèng)好相反，而在这(zhè)里，地球穿过暗(àn)物质流(liú)的运(yùn)动特征和第一个实(shí)验室是一样的。

因此(cǐ)，如果(guǒ)在这里可以得(dé)到相同的信号，就可以(yǐ)成为暗物质所存(cún)在的非常有力的证据了。但(dàn)是由于这个实(shí)验室刚刚建成不久，所(suǒ)以截至目前还(hái)无法提供相应的数据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台(tái)太空望远镜叫(jiào)做“南希格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望(wàng)远镜相同，但它的(de)宽视场仪(yí)器提供的(de)视野是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南希(xī)格雷(léi)斯罗曼太空望(wàng)远镜其(qí)中一个关键的用(yòng)途就(jiù)是探索暗物质(zhì)背后的奥秘，对于探(tàn)测的结果，我们只能拭(shì)目以(yǐ)待了(le)。费米(mǐ)实验(yàn)室粒子天(tiān)体物理(lǐ)中(zhōng)心的科(kē)学家丹琥(hǔ)珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗物质存在，它们极有可能拥(yōng)有(yǒu)另一种神秘的效(xiào)应(yīng)，这(zhè)种暗物质效应(yīng)，会(huì)支持宇宙当(dāng)中生命的诞生，或者说是(shì)生(shēng)命(mìng)进化的一个重要(yào)因(yīn)素。

如果这一理(lǐ)论得到进一步(bù)的证实(shí)，那么遍布宇宙当中(zhōng)的暗物质会(huì)不(bù)会意(yì)味(wèi)着(zhe)人(rén)类(lèi)并(bìng)不孤单呢？或许在宇(yǔ)宙当中某个角落(luò)的(de)行星(xīng)上，暗物质正在(zài)通(tōng)过这(zhè)样的效(xiào)应(yīng)创造(zào)生命。当然，这些推论(lùn)的大前提是要先(xiān)找到暗物质存在的实(shí)际证(zhèng)据。那么(me)小伙伴们，你们(men)觉(jué)得暗物质到底(dǐ)存(cún)不存在(zài)呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是我更(gèng)新的动(dòng)力！

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