宇宙是“人(rén)为制造”的？为何(hé)会存在(zài)科(kē)学无法解释的“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟是什么？人类为了寻(xún)找暗(àn)物质存在的(de)证(zhèng)据(jù)，科学家们在过去的几十年当中(zhōng)进(jìn)行了超过50次的长期实验，但是(shì)却没有(yǒu)发(fā)现任何(hé)的有效证据。除了(le)一个地(dì)方，在1687年出版的自(zì)然(rán)哲学(xué)数学(xué)原理一(yī)书中(zhōng)，埃萨(sà)克牛顿(dùn)发表了万有(yǒu)引力定律，它揭(jiē)示了宇宙中天体(tǐ)运动的规律。往后的几百年来，当天文学(xué)家们(men)发现(xiàn)某些天体运行轨道(dào)出现异常(cháng)，不符合万有引力(lì)定(dìng)律的时候(hòu)，他们就会知道，周围一定有(yǒu)未知的天体通过引力在摄(shè)动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶(yé)就(jiù)通(tōng)过(guò)天王(wáng)星运行轨道(dào)的异(yì)常，推(tuī)算并且发现了海王星的存在(zài)。另外(wài)，哈雷(léi)彗星、冥王星(xīng)的发现都是(shì)应用万有引力定律所取(qǔ)得重(zhòng)大天文成就的例子。但(dàn)是这些发现都(dōu)是在恒(héng)星系统的尺度当(dāng)中，可当我们上升到星系或(huò)者是星团(tuán)的尺度，事情就开(kāi)始变(biàn)得诡(guǐ)异(yì)了。

1933年(nián)，瑞士的物理(lǐ)学家(jiā)弗里茨兹威基正在研究和测(cè)量后发星系团的(de)质量。这是一个由数千个星(xīng)系所组(zǔ)成的(de)巨大星系(xì)团，这些(xiē)星系被引(yǐn)力束缚在一(yī)起。测量星系团的(de)质量一般会使用到两种方(fāng)法，当两种方(fāng)法(fǎ)结果(guǒ)一(yī)致，就可以确定其质量的范(fàn)围(wéi)。

第一种是获得(dé)其"光度学的质量(liàng)"，需要(yào)的数(shù)据是测量各个(gè)星系的(de)光度。

第二(èr)种是动力学质量的(de)计(jì)算，是利用光谱红移测量星系团中的各个星系相对(duì)于(yú)星系团的运(yùn)动(dòng)速度。当测量结果出来之后，兹威(wēi)基彻底(dǐ)懵了，“动(dòng)力学质量(liàng)”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座(zuò)星(xīng)系团有99%的质量(liàng)消(xiāo)失了，或者说这99%的(de)质量(liàng)并(bìng)不以可见光的形(xíng)式(shì)所存在，我们无法看到。最诡(guǐ)异的是(shì)，在测量速度的过程中(zhōng)，兹(zī)威基发现(xiàn)星系(xì)团中很多星系(xì)的速度比理论(lùn)上要快得(dé)多，按照牛顿的运动(dòng)学定律，仅靠这些(xiē)可(kě)见星系的质量所(suǒ)产生的引力是无法将它们(men)束缚(fù)在星系团内的，它们(men)早就应该被抛出星系团之外了，除非有一种神秘的力量在起作用(yòng)，这种(zhǒng)力量来源于某种(zhǒng)隐形的物质。

据此(cǐ)，兹维基提(tí)出了这样部分(fēn)不可见(jiàn)的(de)暗质，它(tā)不发(fā)散光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝大部分的(de)质量。只是当时(shí)的人们对这样的(de)一(yī)种说法不屑一(yī)顾。

直(zhí)到(dào)40年之后，“暗(àn)物质”这个词才再一次出(chū)现。天文学家维拉鲁宾和(hé)肯特福特在(zài)观测(cè)仙女座星(xīng)系中的恒星(xīng)运动。理(lǐ)论上(shàng)来说，距离中心越远的恒星在其轨道上的运行速度就会越(yuè)慢。但是他们观测的结(jié)果却让人(rén)感到不(bù)可思议。

随着与中心距(jù)离的增加，恒星的旋(xuán)转速度(dù)几乎保(bǎo)持不变。可是(shì)根据(jù)牛顿的万有引力定律，在星(xīng)系当中如果(guǒ)没有足够大的质量来吸引它们，这些(xiē)外围(wéi)的恒星早(zǎo)就被甩到宇宙当(dāng)中了。基(jī)于这种(zhǒng)现(xiàn)象，科(kē)学(xué)家们会(huì)使用一种相对(duì)标准(zhǔn)的方法来解释暗物质的存(cún)在，这(zhè)种方法就(jiù)是测量星系(xì)当中气(qì)体(tǐ)在X轴上距(jù)离星系中心的距离(lí)，以(yǐ)及(jí)在Y轴上气体的(de)旋转速度。如(rú)果出现异常的结果，就认(rèn)为是由暗物质(zhì)的(de)力量进入其(qí)中(zhōng)。

于是科学(xué)家(jiā)们(men)通(tōng)过射电望远(yuǎn)镜(jìng)测量了距离星系中心(xīn)更远(yuǎn)距(jù)离的氢元素，发现它(tā)们的旋转速度并不符合牛顿的(de)力(lì)学定律。我们的(de)太(tài)阳系也不例外，太(tài)阳系位于银河(hé)系的第三悬(xuán)臂之上，距离银河(hé)系中心(xīn)2.6万光年，根据万有(yǒu)引力定律进(jìn)行计(jì)算，太(tài)阳系的运行速度应(yīng)该是(shì)160千(qiān)米(mǐ)/秒，但实际上，太(tài)阳系正在以220千米/秒的速度围绕(rào)银(yín)河系旋转，这(zhè)个实际速(sù)度远远大于理论速(sù)度，那么产生以(yǐ)上这种向(xiàng)心加速度的原(yuán)因很(hěn)可能就(jiù)是(shì)存在(zài)着(zhe)一种我们看(kàn)不到的物(wù)质，是这(zhè)些暗物(wù)质的引(yǐn)力效(xiào)应将星系聚集(jí)在了一起。

也(yě)是从(cóng)这时开始，越来(lái)越多的研究人员开始(shǐ)相(xiāng)信(xìn)暗物质的存在。科学家(jiā)根据星系外恒星轨(guǐ)道的速度，估算在星系当中暗物质的质量占整个(gè)星系质(zhì)量(liàng)的(de)85%。但(dàn)是，暗物(wù)质并不是唯一可(kě)以解释这个现象的(de)原因。在一项新(xīn)的(de)研究当中，科学(xué)家们发现(xiàn)，几(jǐ)乎(hū)没有(yǒu)引力效应的遥远恒星之(zhī)间，也会出现速(sù)度上的微小差异。另(lìng)外，天(tiān)文学家还发现(xiàn)了一个反常(cháng)的(de)星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离地球大约2.5亿光年，大(dà)小和银河系(xì)不多，但是星系当(dāng)中存在(zài)的恒星数量却只有银河系(xì)的千分之(zhī)一。

所以在理(lǐ)论上(shàng)，该星系必(bì)须存(cún)在暗物质，否(fǒu)则就会分崩离析。但是科学家们使(shǐ)用最先进的望远(yuǎn)镜对(duì)其进行了40个小时的详细测量之后，发现星系中(zhōng)的恒星运(yùn)动是(shì)可以用正常的物质和力学定律(lǜ)来解(jiě)释的。那么又(yòu)有人提出，也许该星系的(de)暗物质，已经(jīng)被附(fù)近的另一个(gè)大星系剥离了。奇(qí)怪的(de)是(shì)，它的(de)附近(jìn)没有任何星系存在(zài)。造(zào)成(chéng)这些现象(xiàng)的(de)除了暗(àn)物质的(de)假说之外，另一种可能就是人类对引力的理解还不够全面，引力很可能在不同尺度空间中(zhōng)的工作方式是不同的(de)，这意味着在行星系(xì)尺度中(zhōng)的(de)天体会沿着它们的轨道，按照我们所(suǒ)理(lǐ)解的方式运动。但是上升到(dào)星系和(hé)星团的尺度(dù)，引力(lì)之间的相互作用(yòng)则是不同的方式(shì)。对于在星系团之间(jiān)的(de)相互作(zuò)用，科学家(jiā)还(hái)引入了外(wài)部场效应的(de)概念，指的是在(zài)数(shù)百万光年的规模上，巨大(dà)的质量(liàng)之间会产生对(duì)彼此特殊(shū)的效(xiào)果，这(zhè)个理论(lùn)叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意(yì)味(wèi)着(zhe)我们需要(yào)对现在的(de)物(wù)理定律进行修正，这些发(fā)现(xiàn)也让(ràng)很多人(rén)认(rèn)为暗物质(zhì)假说理论就此终(zhōng)结。但是在宇宙当(dāng)中(zhōng)还有关于暗物(wù)质(zhì)存在的其他(tā)的理论证(zhèng)据，这些理论证据是蒙德理论所没法(fǎ)解释的(de)“引(yǐn)力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星(xīng)系团(tuán)，由两个(gè)碰撞(zhuàng)的星系团所(suǒ)组(zǔ)成，类似这(zhè)样的(de)星团，它们大部分的普通质(zhì)量(liàng)都在星系的气体(tǐ)当中。当(dāng)星(xīng)团以1000万公里(lǐ)/小时发(fā)生碰撞的时候，星际气体的相互作用就会导(dǎo)致(zhì)温度的急剧升高(gāo)，速度大幅(fú)降低。所(suǒ)以在理论上(shàng)，在碰撞之后，子弹星(xīng)系团大部(bù)分的质量(liàng)将位于所有(yǒu)这些气体所在的中间(jiān)区域(yù)。那(nà)么我们通过(guò)什么来验证它的笑话的拼音怎么写，玩笑的拼音质量区域到(dào)底是不是集(jí)中在(zài)中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆(mǔ)斯韦伯太(tài)空望远镜传回了宇宙当中第一张全彩(cǎi)的高清照片(piàn)，在照片中我们可以(yǐ)明显(xiǎn)地看到很多星系似乎被拉伸产生(shēng)了巨大的形变。其实这些星系本身(shēn)并(bìng)不是真的被扭曲(qū)了(le)，也不是韦(wéi)伯望远镜出了(le)什么(me)问题，而(ér)是这样(yàng)极遥远的(de)天体和我们地球上的观(guān)测者之(zhī)间。被一个质(zhì)量超级巨大的天体遮挡，这个超大质量(liàng)的东西的引力，会使身后(hòu)更遥(yáo)远星系的(de)光都(dōu)发生了扭(niǔ)曲。这个现(xiàn)象就是引力(lì)透镜(jìng)效(xiào)应。这(zhè)个巨大的天体可(kě)能是超大(dà)质量的黑洞或(huò)者是暗物质。

所以当人们对子弹星系(xì)团观(guān)测的时(shí)候，发现它的(de)大质量区域(yù)并(bìng)不(bù)是在中间，而是在两(liǎng)侧。所以最(zuì)好的解释方法就是(shì)当(dāng)星团(tuán)发生全部的碰撞时，可(kě)被观测到的质量气体被卡(kǎ)在了中间，暗物质则直接通过(guò)了(le)这个区(qū)域，并在两边(biān)形(xíng)成了引力透(tòu)镜(jìng)。对子弹星系团(tuán)的引力(lì)透镜研究也被认为是(shì)暗物质存在的(de)迄今为止最(zuì)好的理论证据。

除此之外，还有来自宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)最古(gǔ)老(lǎo)的光。从宇(yǔ)宙大爆炸(zhà)开始，38万年之后(hòu)，可见光(guāng)终于可以畅通无阻地穿(chuān)越(yuè)在宇宙当中了。经(jīng)过(guò)了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背(bèi)景(jǐng)上(shàng)留(liú)下了(le)各相同(tóng)性(xìng)的微(wēi)波辐射。其中红色(sè)的部(bù)分表示温(wēn)度(dù)较高(gāo)的区域，蓝(lán)色则表示相对较(jiào)冷的区域，但实际(jì)上它们之(zhī)间的(de)温差只有万(wàn)分之一。

科学家们通过对(duì)前景背景分离后的(de)二值(zhí)图像进行连通(tōng)域提取和标记之后发现，如果宇宙当中没(méi)有暗物(wù)质，图(tú)形看起来不应(yīng)该是这样的，而(ér)随着暗物质的增(zēng)加，一些峰值的幅度会减(jiǎn)小，才变(biàn)得看起来(lái)“和谐”。为了匹配宇宙微波(bō)背(bèi)景辐射(shè)的(de)测量值，我们需要的(de)暗物(wù)质(zhì)大约(yuē)是普通物(wù)质的5倍(bèi)。这个数字(zì)与解释(shì)星系(xì)当中(zhōng)恒星运动(dòng)所需要(yào)的暗物质(zhì)比例是一致的。这就意味(wèi)着。

用了(le)一(yī)个简单(dān)的(de)理论框架，就很好地解释(shì)了很多(duō)不同(tóng)的观测结果(guǒ)。而暗(àn)物(wù)质的本质就是宇(yǔ)宙当中存在(zài)着某种类型的粒子，它们不参与任何其(qí)他的(de)电磁(cí)作用，只通过引力来相互作用。所以如(rú)果(guǒ)能够(gòu)找到(dào)这种粒子的(de)存在，就相(xiāng)当于(yú)找到了暗物质存(cún)在的实际证据。这种(zhǒng)粒子(zi)到底是什(shén)么？科学家们已经(jīng)提出了数十(shí)种的假想目(mù)标(biāo)，而要寻找这些不(bù)同(tóng)的目标粒子所(suǒ)需要(yào)的(de)实(shí)验方式(shì)也不(bù)相同。在过去的几十(shí)年当中，人(rén)类为了寻(xún)找这些(xiē)看不见、摸不到，几(jǐ)乎不会与(yǔ)常规(guī)物质相互(hù)作用(yòng)的(de)“暗(àn)物质(zhì)”，科学家们(men)已经进行了(le)超(chāo)过50次的实(shí)验，却没有任何(hé)实质(zhì)性的发现，除了一(yī)个地方，意大利的格(gé)兰萨索山，隶属(shǔ)于阿(ā)尔卑(bēi)斯山脉。

在山(shān)下(xià)1400米处的(de)地(dì)下矿井当中，藏着(zhe)地(dì)球(qiú)上最(zuì)大的地学(xué)实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼(lóu)高的探(tàn)测器(qì)，一(yī)直(zhí)致力于寻找暗物质粒(lì)子(zi)的周期性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里的科(kē)学家声称观(guān)测到了某种信号(hào)。经过了20多(duō)年的数据收集，人们发现了一个有(yǒu)趣的事(shì)情。探测率会在每年的6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年(nián)当中(zhōng)每(měi)年(nián)都是一样(yàng)。一些科学家认为这可能是人类发现暗物质(zhì)的第一个直接证据。

但(dàn)是为什(shén)么暗物质会产生周期性的年度信号呢？刚才(cái)我(wǒ)们讲了太阳系正在以22笑话的拼音怎么写，玩笑的拼音0公(gōng)里/秒(miǎo)的速(sù)度围绕着银(yín)河系(xì)进行移动，那(nà)么如(rú)果暗物质存在宇(yǔ)宙当中(zhōng)，这(zhè)意味(wèi)着我们也在以(yǐ)这样的速(sù)度在穿越着暗物质(zhì)流，这个过程中会产(chǎn)生相应(yīng)的振荡(dàng)，同(tóng)时地(dì)球又以(yǐ)30公里/秒的(de)速度围绕(rào)太(tài)阳进行旋转。所以有半(bàn)年的时(shí)间，地球围绕(rào)太阳的方(fāng)向(xiàng)与太(tài)阳环绕银河系的方(fāng)向是(shì)一(yī)致的，而(ér)另外半年(nián)则与之相反。

而在6月(yuè)份的时候，地球与太阳的(de)方向正好达到完全一致(zhì)，这是理(lǐ)论(lùn)上(shàng)地球穿越暗(àn)物质(zhì)流最快的时段(duàn)。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管(guǎn)在(zài)实际的情况中，太阳(yáng)系相(xiāng)对银河系的平面呈现了(le)60度的倾斜(xié)，但(dàn)是这并不影(yǐng)响这(zhè)个理论的有效(xiào)性(xìng)。

因此科学(xué)家认为这可以用来(lái)解释，研(yán)究人员们所观测到的周期(qī)性信号。当然也可能有其他的情况(kuàng)，造(zào)成这种年度(dù)周期信号的差(chà)异(yì)也可能是温度(dù)、湿度(dù)、土壤中的水分、高山(shān)上的积雪，甚(shèn)至连意大利游客的数(shù)量(liàng)也符合(hé)这个周期的规律。

所(suǒ)以，科学家们又(yòu)在(zài)南半球建立了(le)一个几乎(hū)相(xiāng)同(tóng)的实(shí)验(yàn)室，这(zhè)里的季节与之前的实验室正好(hǎo)相反(fǎn)，而在(zài)这里(lǐ)，地球穿过暗物(wù)质(zhì)流的(de)运动特(tè)征(zhēng)和(hé)第一(yī)个实验室是一样的。

因此，如果(guǒ)在这里可以(yǐ)得到相(xiāng)同的信号(hào)，就(jiù)可(kě)以成(chéng)为(wèi)暗物质所存在的(de)非(fēi)常有力的证据(jù)了(le)。但(dàn)是由(yóu)于这个实(shí)验室刚刚建成(chéng)不(bù)久，所(suǒ)以截至目前(qián)还无法提供相应的(de)数据支持。另(lìng)外，在2025年(nián)，NASA将(jiāng)会发射一(yī)台(tái)新的望远镜(jìng)，这(zhè)台太空望(wàng)远镜叫(jiào)做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大小跟哈(hā)勃望(wàng)远镜(jìng)相同，但它的(de)宽视场仪器提供的视野(yě)是哈(hā)勃红外仪器(qì)的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远(yuǎn)镜其(qí)中(zhōng)一个(gè)关键的用途(tú)就是(shì)探(tàn)索暗(àn)物质背后的奥秘，对于探测的结果，我们(men)只能拭目以待了(le)。费米(mǐ)实验室(shì)粒子天体(tǐ)物(wù)理中心的(de)科学家(jiā)丹琥(hǔ)珀和贾森斯特(tè)芬研(yán)究发(fā)现，如果暗物(wù)质(zhì)存(cún)在，它们极有(yǒu)可能拥有另一种(zhǒng)神秘(mì)的(de)效应，这种暗物(wù)质效应(yīng)，会(huì)支持宇宙当中生命(mìng)的诞生，或者说(shuō)是生(shēng)命进化的一(yī)个重要因素。

如果这一(yī)理论得(dé)到进一步的(de)证实(shí)，那么遍(biàn)布宇宙当中的(de)暗(àn)物质会不(bù)会意味着人类并不(bù)孤单呢？或许在(zài)宇(yǔ)宙当中某(mǒu)个(gè)角落(luò)的行星(xīng)上，暗物(wù)质正在通(tōng)过(guò)这样(yàng)的效应创(chuàng)造生命。当(dāng)然(rán)，这些(xiē)推论的(de)大前(qián)提是要先(xiān)找到(dào)暗(àn)物质(zhì)存在的(de)实际证(zhèng)据。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉得(dé)暗物质到底(dǐ)存不存在呢(ne)？喜欢(huān)请点赞，你的支持是我更新(xīn)的(de)动力！

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