宇宙是“人为制造(zào)”的？为何会存在科学无法解释的(de)“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人(rén)类为了寻(xún)找(zhǎo)暗物质存(cún)在的证据(jù)，科学家们在过去的几十(shí)年当中进行了超(chāo)过50次的长期实验，但(dàn)是却没有发现(xiàn)任何的(de)有(yǒu)效证据。除了一(yī)个地方，在(zài)1687年出版的(de)自然哲学数(shù)学原(yuán)理一(yī)书中，埃萨克牛顿发表了万有(yǒu)引力定律，它揭示了宇宙中(zhōng)天体运动的(de)规律。往后的(de)几百年来，当天文(wén)学家(jiā)们发(fā)现某些(xiē)天体运行轨道出现异常，不符合万(wàn)有引力定(dìng)律的时候，他们就(jiù)会知道，周(zhōu)围一(yī)定有未知的天体通过引力在摄动(dòng)它的轨道。比如(rú)在1846年，奥本勒(lēi)维(wéi)耶(yé)就(jiù)通过天王星运行轨道的(de)异(yì)常，推算并且发现(xiàn)了海王星的存在。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星的(de)发现都(dōu)是应用万有引(yǐn)力定律(lǜ)所(suǒ)取(qǔ)得重大天文成就的例子(zi)。但是这些发现都是在恒星系统的(de)尺度(dù)当中，可当我们(men)上升到(dào)星系或者(zhě)是星(xīng)团(tuán)的尺度，事情就(jiù)开始变(biàn)得诡异了。

1933年(nián)，瑞(ruì)士的物理学家弗里茨兹威(wēi)基正(zhèng)在研究和测量后发星系团的(de)质量(liàng)。这(zhè)是一个由数(shù)千(qiān)个星系所组成的巨(jù)大(dà)星(xīng)系团，这些(xiē)星系被引力束缚(fù)在一起(qǐ)。测量星系(xì)团的质量一(yī)般会使(shǐ)用(yòng)到两种方法，当两种(zhǒng)方法结果(guǒ)一致，就可(kě)以确定(dìng)其质量的范围。

第一种是获得其(qí)"光(guāng)度学的质量(liàng)"，需(xū)要(yào)的数(shù)据是测量各个星系的(de)光度。

第二种是(shì)动力学质量的计算(suàn)，是利用光谱红移测量星系团中的(de)各个星(xīng)系(xì)相对于星(xīng)系团的(de)运(yùn)动速度。当测量结果出(chū)来之后，兹(zī)威基彻底懵了(le)，“动力(lì)学质量(liàng)”竟(jìng)然是“光度学(xué)质量”的(de)400倍(bèi)。这意(yì)味着，后发(fā)座星(xīng)系(xì)团有99%的(de)质量消失(shī)了，或者说这99%的质量并不以(yǐ)可见(jiàn)光(guāng)的形式(shì)所存在，我们无法(fǎ)看到。最诡(guǐ)异的是，在(zài)测量速度的过程中，兹(zī)威基发现星系(xì)团中很多星系(xì)的速度比理论上要快得多，按照牛顿的运动学(xué)定(dìng)律，仅靠这些可(kě)见星系(xì)的质(zhì)量(liàng)所产生的引力是无(wú)法将它们(men)束缚在星(xīng)系(xì)团(tuán)内的，它们(men)早就应该被抛出星系团之外了，除非有(yǒu)一种神秘的力(lì)量在起作用，这种(zhǒng)力(lì)量来源于某种隐形的物质。

据(jù)此(cǐ)，兹维基提出了这样部(bù)分不可见的暗质，它不发(fā)散光(guāng)、吸光、反(fǎn)射光，但是它们却占据(jù)着宇宙(zhòu)中(zhōng)绝大部分的质量。只是当时的人们对这(zhè)样的一种说(shuō)法不屑一顾(gù)。

直(zhí)到40年之(zhī)后，“暗物质”这个词才再一次出现。天文学家维拉鲁宾(bīn)和肯特福特在观(guān)测仙(xiān)女座(zuò)星系中的恒星运动。理(lǐ)论上来说(shuō)，距离中(zhōng)心(xīn)越远的恒星在其轨(guǐ)道(dào)上(shàng)的运(yùn)行(xíng)速(sù)度就会越慢(màn)。但(dàn)是他们观(guān)测的结果却让(ràng)人感到(dào)不可思议。

随着与中心距离(lí)的(de)增加，恒星的(de)旋转速度(dù)几乎(hū)保持不(bù)变(biàn)。可是根(gēn)据牛顿的万有引力定律，在星系当中如果没有足够(gòu)大的(de)质量来吸引它们(men)，这(zhè)些外围的恒星早就(jiù)被甩到宇宙当中了。基于(yú)这种现象，科学家们会使用一种相对标准(zhǔn)的方法来解(jiě)释(shì)暗物(wù)质的(de)存在，这(zhè)种方法就是(shì)测量星系当中气体在X轴上(shàng)距离星系中心(xīn)的距离，以及在(zài)Y轴上(shàng)气(qì)体(tǐ)的(de)旋转速度。如果出现异常的结果，就认(rèn)为是由(yóu)暗物(wù)质的力量进入(rù)其中。

于是(shì)科学家(jiā)们(men)通(tōng)过射电望远镜测(cè)量了(le)距离星系中心更远距离的氢元素(sù)，发现它(tā)们的旋转速(sù)度(dù)并(bìng)不符合牛顿(dùn)的力学定律。我们(men)的太阳系也不例外，太(tài)阳系位(wèi)于银(yín)河(hé)系的第三(sān)悬(xuán)臂之(zhī)上，距离银(yín)河系中心2.6万(wàn)光年，根(gēn)据万(wàn)有引(yǐn)力定律进(jìn)行计算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但(dàn)实际上，太阳(yáng)系(xì)正在以220千(qiān)米/秒的(de)速度围绕银河系旋转，这个(gè)实际速(sù)度(dù)远远大于(yú)理论速度，那么产生以上这种向心(xīn)加速度(dù)的(de)原因很可(kě)能就是(shì)存在着一种我们看不到的物质，是这(zhè)些暗(àn)物(wù)质的引力效应将星系聚集在了(le)一起。

也是从这(zhè)时开(kāi)始，越来越多(duō)的研究(jiū)人(rén)员开始(shǐ)相信(xìn)暗物质的存(cún)在(zài)。科学家(jiā)根据星系外恒星轨道的速度，估算在星系当中暗物质的质量占整个(gè)星(xīng)系质量的85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯一可以解释这个现象的原因。在一项新的研究当中，科学(xué)家们发现，几乎没有引力效(xiào)应的遥远恒星(xīng)之(zhī)间(jiān)，也会出现速度上(shàng)的(de)微小(xiǎo)差异。另外，天文学(xué)家还发现了(le)一个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个(gè)星系距离(lí)地球大约2.5亿(yì)光年，大(dà)小和银(yín)河(hé)系不多，但是星系当中存在的恒星数量(liàng)却只有银河系(xì)的千分之一。

所(suǒ)以在理论上，该(gāi)星(xīng)系(xì)必(bì)须(xū)存在暗物质(zhì)，否则就会分(fēn)崩离析。但是科学家们使用最(zuì)先进(jìn)的望远镜(jìng)对其进行了40个小时的(de)详(xiáng)细测量之后，发现星系中的(de)恒星运动(dòng)是可(kě)以(yǐ)用(yòng)正常的物(wù)质和力学定律来解释的。那么又(yòu)有人提(tí)出(chū)，也许该星系的暗物质，已经被附近的(de)另一个大星系剥离了。奇怪的是(shì)，它的附(fù)近(jìn)没有(yǒu)任何星系存在。造成这些现象(xiàng)的除了暗物质(zhì)的(de)假(jiǎ)说之(zhī)外，另(lìng)一种可能就是人(rén)类对引力(lì)的理解(jiě)还不够全面，引力很(hěn)可能在不同尺度空间中的工作方式(shì)是不同的，这意味着在行星系尺度中(zhōng)的天体会沿着(zhe)它们的轨道，按(àn)照我们所理解的方式运动(dòng)。但是(shì)上升到星系(xì)和星(xīng)团的尺度(dù)，引力之间的相互作用(yòng)则是不同(tóng)的方(fāng)式。对于在星系团之间的相互作(zuò)用，科学(xué)家还引入了外部场(chǎng)效应的概念，指的(de)是在数(shù)百万光年的规模上(shàng)，巨大的(de)质量之间(jiān)会(huì)产生对彼此特殊(shū)的(de)效果，这个(gè)理(lǐ)论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们(men)需要对(duì)现在的物(wù)理定律进行修正，这些(xiē)发现也让很(hěn)多人认为暗(àn)物质假说理论就此终结。但是在宇宙(zhòu)当(dāng)中还有关于暗物(wù)质存(cún)在的其他的(de)理论证据(jù)，这些理论证据是蒙(méng)德理论所没(méi)法解释的“引力透(tòu)镜”。

径向距(jù)离为37亿光年的(de)子弹星系团，由两(liǎng)个碰(pèng)撞的(de)星(xīng)系团所组成(chéng)，类(lèi)似这样的星团，它们大部分的普通质量都在星系的气体当中。当星团以(yǐ)1000万公里/小时发生碰撞的(de)时候，星际气体(tǐ)的相(xiāng)互作用就会(huì)导致温度的急剧升高，速度大幅降低。所(suǒ)以(yǐ)在理论上，在碰撞之后(hòu)，子弹(dàn)星系(xì)团大部分(fēn)的质量(liàng)将位于所有这些气体所(suǒ)在的中间(jiān)区域。那么我们(men)通过什么来验证(zhèng)它的质量区域到底是不是集中在中间呢？前不(bù)久，詹姆(mǔ)斯韦伯太(tài)空望远(yuǎn)镜传回了(le)宇宙当中第一张全(quán)彩的高清照片(piàn)，在(zài)照片中我(wǒ)们(遭天谴什么意思，天谴什么意思解释; line-height: 24px;'>遭天谴什么意思，天谴什么意思解释men)可以明显地看到(dào)很(hěn)多星系似乎被拉伸产生(shēng)了巨(jù)大的形(xíng)变。其实这些星系(xì)本(běn)身并不是真(zhēn)的被(bèi)扭曲(qū)了，也不是(shì)韦伯望(wàng)远镜(jìng)出了什么问题，而是这(zhè)样极遥(yáo)远的天(tiān)体和(hé)我们地球上的观测(cè)者之(zhī)间。被一个(gè)质量超级(jí)巨(jù)大的天体遮挡，这个超大质(zhì)量的东西的引力，会(huì)使身后更遥远星系(xì)的(de)光(guāng)都发生了(le)扭(niǔ)曲。这个现象(xiàng)就是引力(lì)透镜(jìng)效应。这(zhè)个巨大的天体可(kě)能是超大质(zhì)量的黑洞或者是暗物(wù)质。

所以当人们对子弹星系团观测的时候，发现它(tā)的大质量区域并不(bù)是在中(zhōng)间(jiān)，而是在两侧。所以最好的解释(shì)方(fāng)法就是当星团发生全部的(de)碰撞时，可被(bèi)观测到的(de)质量气体被卡在(zài)了中间，暗物(wù)质则直(zhí)接通过了这个(gè)区域，并在两(liǎng)边(biān)形成了引(yǐn)力(lì)透(tòu)镜。对子弹星系团的引力透镜研究也被认为是暗物质存在的(de)迄今为止(zhǐ)最好的(de)理论证(zhèng)据。

除此之外，还有来自(zì)宇宙当中(zhōng)最古老的光。从(cóng)宇(yǔ)宙大爆(bào)炸开始，38万年之后，可见光终于可以(yǐ)畅通无阻(zǔ)地(dì)穿越在宇宙当(dāng)中了。经过了130多(duō)亿年(nián)之后(hòu)，这些光在(zài)宇(yǔ)宙空间背景上留下了各相(xiāng)同性(xìng)的(de)微波辐(fú)射。其中红色(sè)的部分表示温(wēn)度较高的(de)区(qū)域，蓝色则表示相对较(jiào)冷(lěng)的区(qū)域，但实际上它(tā)们之间的温差只有(yǒu)万分之一。

科学家(jiā)们通(tōng)过对前景背景分离后的二值图像进行连通(tōng)域提(tí)取(qǔ)和(hé)标(biāo)记(jì)之后发(fā)现(xiàn)，如果宇宙(zhòu)当中没有(yǒu)暗物质，图形看(kàn)起来(lái)不应该是这(zhè)样的，而随着暗物(wù)质(zhì)的增加，一些峰(fēng)值的幅度(dù)会减小，才变(biàn)得看起来“和(hé)谐”。为(wèi)了匹配宇(yǔ)宙(zhòu)微波背景辐射的测(cè)量值，我们需要的暗物质大约是普(pǔ)通物(wù)质的5倍。这(zhè)个数字与解释星系当中恒星运动所需要的暗物质比例是一致(zhì)的。这就意味着。

用了一个简单的理论框架，就很好(hǎo)地解释了(le)很多不同的观测结(jié)果(guǒ)。而(ér)暗物(wù)质(zhì)的本质就是宇宙当(dāng)中存在(zài)着某种(zhǒng)类(lèi)型的粒(lì)子(zi)，它们(men)不参(cān)与(yǔ)任何其他(tā)的(de)电磁作用，只(zhǐ)通过引力来(lái)相互作(zuò)用。遭天谴什么意思，天谴什么意思解释所以(yǐ)如果(guǒ)能够找到这种粒子(zi)的存(cún)在，就相当于找到(dào)了暗物质存在的实际证据(jù)。这种粒(lì)子到底(dǐ)是什么？科(kē)学家们已(yǐ)经提出(chū)了(le)数十种的假(jiǎ)想目标，而要寻(xún)找这些不同的目(mù)标粒子所需要的(de)实验方式也不相同。在过(guò)去的(de)几十年当中，人类为了寻(xún)找(zhǎo)这些看不(bù)见、摸不(bù)到，几(jǐ)乎不(bù)会与(yǔ)常(cháng)规(guī)物质相互作(zuò)用(yòng)的“暗物质”，科(kē)学家们已经进(jìn)行了超过50次的实验，却没有任(rèn)何实质性的发现，除了(le)一个(gè)地方，意大利(lì)的格兰(lán)萨索山，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处(chù)的地下(xià)矿井(jǐng)当中，藏着地(dì)球上最大的地学实验(yàn)室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼高的探测器，一(yī)直致力于寻找暗物质粒子的周(zhōu)期性震荡(dàng)。

自1997年以来(lái)，这(zhè)里的科学家声称(chēng)观测到了某种信(xìn)号。经过了20多年的数据收集，人们发现了一个有趣的事(shì)情。探测率会(huì)在(zài)每年的6月(yuè)份达到峰值(zhí)，然后在11月降到(dào)最低，而(ér)且在(zài)20年当中每年都(dōu)是一样。一些科学家认为这可能是(shì)人类(lèi)发现(xiàn)暗物质的第一个直接证据。

但是为(wèi)什(shén)么暗物(wù)质会(huì)产生(shēng)周期性的年(nián)度信号呢(ne)？刚才我们讲了(le)太阳(yáng)系(xì)正在以220公里/秒(miǎo)的速度(dù)围绕(rào)着(zhe)银(yín)河系进行移动，那么如果暗物质(zhì)存在宇宙当中，这意(yì)味着我们也(yě)在以这样(yàng)的速度在穿越着暗(àn)物质流，这个过程中(zhōng)会产生相应的振荡，同(tóng)时地(dì)球又以30公(gōng)里/秒的速度围绕太(tài)阳进行旋转。所以有(yǒu)半年的时间，地球围(wéi)绕太阳的方向(xiàng)与太(tài)阳环绕银河(hé)系(xì)的方(fāng)向是(shì)一致的，而另外半年(nián)则与之相反。

而在6月份的(de)时候，地球(qiú)与(yǔ)太(tài)阳(yáng)的方向正(zhèng)好达到完全一(yī)致(zhì)，这是理论(lùn)上地球穿越暗物质流最快的时段(duàn)。而在(zài)11月份，又(yòu)恰好(hǎo)达到了最慢(màn)值(zhí)。尽管在实际的情况(kuàng)中，太阳(yáng)系相对(duì)银河(hé)系的(de)平面呈现(xiàn)了60度的倾斜(xié)，但是这并不(bù)影响(xiǎng)这个理论(lùn)的有效(xiào)性。

因此(cǐ)科学家(jiā)认为(wèi)这可以用来解释，研究人员们(men)所观测到的周期性信(xìn)号。当然也(yě)可能有(yǒu)其他的情况，造(zào)成这种(zhǒng)年度周期信号(hào)的差异也(yě)可能是温度、湿度、土壤(rǎng)中(zhōng)的水分(fēn)、高山上的积雪，甚至连意大(dà)利游客的数(shù)量也(yě)符(fú)合这(zhè)个周期的规律。

所以，科(kē)学家(jiā)们又在南半球建立了一个几乎相同的(de)实验室，这里的季节与之前的(de)实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗物(wù)质流(liú)的运动特征和第(dì)一个(gè)实验室是一样的。

因此(cǐ)，如果在这里可(kě)以得(dé)到相(xiāng)同的信号(hào)，就可以成(chéng)为暗物质所(suǒ)存(cún)在的非常有力的证据了。但(dàn)是(shì)由于这个实验室刚刚(gāng)建成不久，所以(yǐ)截至目前还(hái)无法提供(gōng)相应的(de)数(shù)据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的(de)望远镜，这台太空望远镜叫做(zuò)“南(nán)希格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟(gēn)哈(hā)勃望远镜相同，但它的宽视(shì)场仪器提(tí)供的视野是哈勃红外(wài)仪器的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太空望远镜(jìng)其中一个关键的用途(tú)就是探(tàn)索暗物质背后的(de)奥秘，对于探测的(de)结果，我们只(zhǐ)能(néng)拭目以待了。费米实验室粒(lì)子天体(tǐ)物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬(fēn)研究(jiū)发现，如果暗(àn)物质存在，它(tā)们极有可能拥有另一种神秘(mì)的效应，这种暗物(wù)质效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说是生命(mìng)进化的一(yī)个重要因素(sù)。

如(rú)果(guǒ)这一理论得到进一步的证实，那么遍(biàn)布(bù)宇宙当(dāng)中的暗物质(zhì)会不会意(yì)味着人类并不孤单呢(ne)？或许在宇宙当中(zhōng)某(mǒu)个角落的行星上(shàng)，暗(àn)物质正在通过这样的效应创造生命。当然，这些推(tuī)论的(de)大前提是要先找到暗物质存在(zài)的实(shí)际证据(jù)。那么小伙伴们，你们(men)觉得(dé)暗物质到底(dǐ)存不存(cún)在呢？喜(xǐ)欢请点(diǎn)赞(zàn)，你的(de)支持(chí)是我更新(xīn)的(de)动(dòng)力！

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