宇宙是(shì)“人(rén)为制造”的？为(wèi)何会存在科学无法解释(shì)的“暗物质”？暗物质又究(jiū)竟(jìng)是什么(me)？人类为了寻找暗物质存在的证(zhèng)据，科学家们在(zài)过去的几(jǐ)十年当(dāng)中进行了超过50次的长期实验，但是却没有发现任何的有(yǒu)效证据。除了一个地(dì)方(fāng)，在1687年出版(bǎn)的自然哲(zhé)学数学原理一书中，埃(āi)萨克牛顿(dùn)发表了万有引力定律，它揭(jiē)示了宇宙中(zhōng)天体运动的规律。往后的几百(bǎi)年来(lái)，当天文学(xué)家们发现某些天体运行轨道(dào)出(chū)现异常，不符合万有引力定律的时候，他们(men)就会知道，周围一定有未知的天体通过引(yǐn)力在(zài)摄动它的轨道(dào)。比如在1846年，奥本(běn)勒维耶就通过天(tiān)王(wáng)星运(yùn)行(xíng)轨道的异常(cháng)，推算并(bìng)且(qiě)发(fā)现了海王(wáng)星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应(yīng)用万有引力定(dìng)律所取得重大天文成就(jiù)的例子(zi)。但是这些发现(xiàn)都是在恒星系统的尺度当中，可(kě)当我们上(shàng)升到星系或者(zhě)是星团的尺度(dù)，事(shì)情(qíng)就开始变(biàn)得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物理学家弗里茨兹(zī)威基正在研(yán)究和测量后发星系(xì)团的质(zhì)量。这是一个由数千个星系所组成的巨(jù)大(dà)星(xīng)系团，这些星(xīng)系被引(yǐn)力束缚在一起。测量星系团的质(zhì)量(liàng)一般会使用(yòng)到两种方(fāng)法，当两种方法结果一致，就可以确定其质(zhì)量的范围。

第一种是获得其(qí)"光度学的质量(liàng)"，需(xū)要的数据(jù)是测量各个(gè)星(xīng)系的光(guāng)度。

第二(èr)种是动力学质量的计算，是利用光(guāng)谱红移测(cè)量星系团中的各个星系相对于星系团的(de)运动速度。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学(xué)质量”的(de)400倍。这意味着，后发座星系团(tuán)有99%的质量(liàng)消失了，或者说这99%的质量并不以(yǐ)可见(jiàn)光的形式所存(cún)在，我们无法看到。最诡异的是，在测(cè)量速度的过程中，兹威基发现星(xīng)系团中(zhōng)很多星系的速(sù)度比理论上要快得(dé)多，按照牛顿(dùn)的(de)运动(dòng)学(xué)定律，仅(jǐn)靠这些(xiē)可见星系的质量所产生的引力是无(wú)法将它们束缚在星系团(tuán)内的，它们早就应该被抛出星系团之(zhī)外了，除非有一种(zhǒng)神秘的力量在起作用，这种力量来源(yuán)于(yú)某种隐(yǐn)形的物(wù)质。

据此，兹(zī)维基提出(chū)了这样部分(fēn)不可见(jiàn)的暗质(zhì)，它不(bù)发(fā)散光、吸光、反射光，但是它(tā)们却(què)占据着宇宙(zhòu)中绝(jué)大部分的(de)质(zhì)量。只是当时的人们对这样的(de)一种(zhǒng)说法(fǎ)不(bù)屑(xiè)一(yī)顾(gù)。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这个词(cí)才再一次出现。天(tiān)文(wén)学(xué)家维拉鲁宾和肯特福特(tè)在(zài)观测(cè)仙女(nǚ)座星系中(zhōng)的(de)恒星运动。理论上来(lái)说(shuō)，距(jù)离中心(xīn)越远的恒星在(zài)其(qí)轨道上的运行速度就(jiù)会(huì)越慢。但是他(tā)们观测的结果(guǒ)却让人感到不(bù)可思(sī)议。

随(suí)着与中心(xīn)距离(lí)的(de)增加，恒(héng)星的旋(xuán)转速度几乎保持不(bù)变(biàn)。可是根据牛(niú)顿的万有引力定律，在(zài)星(xīng)系(xì)当中如果没有(yǒu)足(zú)够大的质量来吸引(yǐn)它们，这(zhè)些外围的恒星(xīng)早就被甩到宇宙当中了。基于这种现象(xiàng)，科学家们会使用(yòng)一种(zhǒng)相对标(biāo)准的方法来解(jiě)释暗物质的存在，这(zhè)种(zhǒng)方法就是测量星系当中气体在X轴(zhóu)上(shàng)距离星系中(zhōng)心的距离，以及在Y轴上(shàng)气体(tǐ)的旋转速(sù)度。如果出现异常的结果，就认为是由(yóu)暗(àn)物质的力量进入其中。

于是科学家(jiā)们通过(guò)射电望远镜(jìng)测量了(le)距离(lí)星系(xì)中心更(gèng)远距离的氢(qīng)元素，发现它们的旋转(zhuǎn)速度并不符合牛顿的(de)力学(xué)定律。我们的太阳系也不例(lì)外，太阳系(xì)位于银河系的第三悬臂之上，距离银(yín)河系中心2.6万光(guāng)年(nián)，根据万有(yǒu)引力定律进行计(jì)算，太阳系(xì)的运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正(zhèng)在(zài)以220千米/秒的速度围绕银河系旋(xuán)转，这个实(shí)际(jì)速度远远(yuǎn)大于(yú)理论速度，那么产生以上这种(zhǒng)向心加速(sù)度的(de)原(yuán)因很可能就是存在(zài)着一种我们(men)看不到的物质(zhì)，是这些暗物质的引力效应将星系聚集在了一(yī)起(qǐ)。

也(yě)是从这时开始，越来越多的研究人员开始相信暗(àn)物质的存在。科学家根据星系(xì)外恒星轨道的速度，估算在星系当中暗(àn)物质的质量占(zhàn)整个星系质量的85%。但(dàn)是，暗(àn)物质并(bìng)不(bù)是(shì)唯一可以(yǐ)解释这个现象的原因。在一项新的研究(jiū)当中，科学家们发现(xiàn)，几乎没有引(yǐn)力效(xiào)应的遥远(yuǎn)恒(héng)星之间(jiān)，也会出(chū)现速度(dù)上的微小差异(yì)。另外(wài)，天文学家还发(fā)现了一(yī)个反常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系(xì)距离地球大(dà)约(yuē)2.5亿(yì)光(guāng)年，大小(xiǎo)和银(yín)河系(xì)不多，但是星(xīng)系当中存在(zài)的恒星数量却只(zhǐ)有银河系(xì)的千(qiān)分之一。

所以在(zài)理论上，该星系必须存在暗物质，否(fǒu)则就会(huì)分崩离析。但是科学(xué)家们使用最先进的望远镜对其进行了40个小时的详细测(cè)量之后，发(fā)现星系中的(de)恒(héng)星运动是可以用正常的物质(zhì)和力学定律来(lái)解释的。那么又有人提出，也许该星(xīng)系的暗物质，已经被(bèi)附近的另一个(gè)大星系剥离(lí)了。奇怪的是，它的附近没有任何星系存(cún)在。造成这些(xiē)现(xiàn)象的(de)除了暗物(wù)质(zhì)的假(jiǎ)说(shuō)之外，另(lìng)一种可能(néng)就是人类对引力的理解还不够全面(miàn)，引力很可能在(zài)不同尺度空间中(zhōng)的(de)工作方式(shì)是不同的，这意味着在行(xíng)星(xīng)系尺(chǐ)度(dù)中的天体会沿着(zhe)它们的(de)轨道，按照我们(men)所理解的方式运动。但(dàn)是上升到星系和星团(tuán)的尺度，引力之(zhī)间(jiān)的相(xiāng)互作用则是不同的方式。对(duì)于在星(xīng)系团之间的相互(hù)作用，科(kē)学家还引(yǐn)入(rù)了(le)外部(bù)场效应的概念，指(zhǐ)的是(shì)在数(shù)百万光年的规模上(shàng)，巨(jù)大的(de)质量(liàng)之(zhī)间会(huì)产生对(duì)彼此特殊的效(xiào)果(guǒ)，这个理论(lùn)叫做MOND蒙(méng)德理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论成立，这(zhè)意(yì)味(wèi)着我们需要对现在的物(wù)理(lǐ)定律进行(xíng)修正，这(zhè)些发现也让(ràng)很多人认为暗(àn)物质假说(shuō)理(lǐ)论就此终结。但是在宇(yǔ)宙当(dāng)中还有关于暗物质存在的其他的(de)理论证(zhèng)据，这些理论(lùn)证据是蒙德理论所没(méi)法(fǎ)解释(shì)的“引力透镜”。

乾坤未定你我皆是黑马，把人比喻黑马是啥意思

径向距离为(wèi)37亿光年的子弹(dàn)星(xīng)系(xì)团(tuán)，由两个碰撞(zhuàng)的星系团所组(zǔ)成，类似这样的(de)星团，它们大部分的普通质(zhì)量(liàng)都(dōu)在星系的气体当中。当(dāng)星团以1000万公里(lǐ)/小时(shí)发生(shēng)碰撞的时候，星(xīng)际气体(tǐ)的相互作用就会导致温(wēn)度(dù)的急剧升高，速度大幅降低。所以在理论上(shàng)，在碰(pèng)撞之后，子弹星系(xì)团(tuán)大部分的质量(liàng)将(jiāng)位于所有这些气体所在的中间(jiān)区域。那么(me)我们通(tōng)过(guò)什么来(lái)验证它(tā)的质(zhì)量(liàng)区域到底是(shì)不是集中在中间(jiān)呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回(huí)了宇宙(zhòu)当中第一张全彩的高清照片，在照片(piàn)中我们(men)可(kě)以(yǐ)明乾坤未定你我皆是黑马，把人比喻黑马是啥意思(míng)显(xiǎn)地看到很(hěn)多(duō)星系似乎(hū)被拉伸产生了巨大的形变。其实这(zhè)些星系本(běn)身并不是真的被扭曲了，也不是韦(wéi)伯望远镜出(chū)了什么问题，而是这样极遥远的天体(tǐ)和(hé)我们地球上的(de)观测者之(zhī)间。被一个质量超级巨大(dà)的天体遮(zhē)挡，这个超大质量的东(dōng)西的引力，会(huì)使身(shēn)后更遥(yáo)远星系的(de)光(guāng)都发生了扭曲。这个现(xiàn)象就是引力透(tòu)镜效(xiào)应。这个巨大的天体可(kě)能是超(chāo)大质量的黑(hēi)洞或者是(shì)暗物质。

所以当人们对(duì)子弹星系团观测的时(shí)候，发现它的大质量区域并不(bù)是在中(zhōng)间，而是在两侧。所以(yǐ)最好的解释方法就是当星团发(fā)生全部的碰撞时，可(kě)被观(guān)测到的质(zhì)量气体被卡(kǎ)在了中间，暗(àn)物质则直(zhí)接(jiē)通过(guò)了这个区(qū)域，并在两边形(xíng)成了引力透镜。对子弹星系团的引力(lì)透镜研究也被认为是暗物质存在的迄(qì)今为止最好(hǎo)的理论证据(jù)。

除(chú)此之外(wài)，还有来自宇宙当中(zhōng)最古老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸开始(shǐ)，38万年之后，可见(jiàn)光终于(yú)可以畅通(tōng)无阻(zǔ)地穿(chuān)越在宇宙当中了。经过了130多(duō)亿年之后，这些光在宇宙空间背景上留下了(le)各相同(tóng)性的微波辐射。其中红(hóng)色的部分表示温度较高的区域，蓝(lán)色则表示相对较冷的区域，但实际上它们之间的温差只(zhǐ)有万分之一。

科(kē)学家们(men)通过对(duì)前(qián)景背景(jǐng)分离后的二值图像进(jìn)行连通域(yù)提取和标(biāo)记之后发现(xiàn)，如果宇宙当中没有暗(àn)物质，图形看起(qǐ)来(lái)不应该是这样的，而随着(zhe)暗物质的增加，一些(xiē)峰(fēng)值的幅度会减小，才变得(dé)看起来“和(hé)谐(xié)”。为了匹配宇(yǔ)宙微(wēi)波背(bèi)景辐(fú)射(shè)的测量(liàng)值，我们需要的暗物质大约是普通物质(zhì)的5倍。这个(gè)数字与解(jiě)释星系当中恒星运动所需要的暗物质比例是一致的。这就意味着。

用(yòng)了一个简单的理(lǐ)论框(kuāng)架(jià)，就很(hěn)好地解释了(le)很(hěn)多不同的观测(cè)结果。而(ér)暗物(wù)质的本质就(jiù)是宇宙当(dāng)中存在着(zhe)某种类型(xíng)的粒子，它们不参(cān)与任(rèn)何其他的电磁作用，只通过引(yǐn)力来相互作(zuò)用。所以如(乾坤未定你我皆是黑马，把人比喻黑马是啥意思rú)果能够找到这种(zhǒng)粒(lì)子的(de)存在，就相当于找到了(le)暗(àn)物质(zhì)存在的实际(jì)证据。这种粒(lì)子到底是什(shén)么？科学家们已经提出了(le)数十种的假(jiǎ)想目标，而(ér)要寻找这些不同的目标粒(lì)子所需要的实验(yàn)方式(shì)也不相同。在(zài)过去的几十年当中，人类为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会与常规(guī)物(wù)质相互作用(yòng)的“暗物质”，科学(xué)家们已经进行(xíng)了超过50次的实验，却没有任何实质性(xìng)的发(fā)现，除了一个地方(fāng)，意大利的格(gé)兰萨索山，隶(lì)属于阿尔(ěr)卑斯(sī)山脉。

在(zài)山下1400米处的地下矿井当中，藏着(zhe)地球上最大的(de)地学实验室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有(yǒu)一个三层楼高(gāo)的探测器(qì)，一直致力于寻找暗物质粒子的(de)周期性震荡。

自1997年(nián)以来，这里的科学家(jiā)声称(chēng)观(guān)测到(dào)了某(mǒu)种信号(hào)。经(jīng)过了20多年(nián)的数据收集，人们发现了一个(gè)有趣的事情。探测(cè)率会在每年的(de)6月份(fèn)达到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当中(zhōng)每年(nián)都是一样。一些(xiē)科学(xué)家认为这可能(néng)是人类发现(xiàn)暗物质的第一个直(zhí)接(jiē)证据(jù)。

但是(shì)为什么暗(àn)物质(zhì)会产(chǎn)生(shēng)周期(qī)性的(de)年度信号呢？刚才我(wǒ)们讲了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒的速度围绕着银(yín)河系进行移动，那(nà)么如果暗(àn)物质存(cún)在(zài)宇宙当中(zhōng)，这(zhè)意(yì)味着我们也在以这样的速(sù)度在穿(chuān)越着暗物质流，这(zhè)个(gè)过程中会产生相(xiāng)应的振荡，同时(shí)地球又以30公里/秒(miǎo)的(de)速度围绕太阳(yáng)进行(xíng)旋(xuán)转。所以有(yǒu)半年的时(shí)间，地球(qiú)围绕太(tài)阳的方向与太阳环绕(rào)银河系的(de)方向(xiàng)是一致的，而另外半年(nián)则与之相(xiāng)反。

而在6月份的时候，地(dì)球与太阳的(de)方向正好达到完全一致(zhì)，这(zhè)是理论(lùn)上地(dì)球穿越暗(àn)物质流(liú)最(zuì)快(kuài)的(de)时段。而在11月份，又恰好达到(dào)了最慢值。尽管在实际的情(qíng)况(kuàng)中(zhōng)，太阳系相(xiāng)对银河(hé)系(xì)的平(píng)面呈现了60度的倾斜(xié)，但是这并不影(yǐng)响这个理论的有效性。

因此科学家认为(wèi)这可以(yǐ)用来解释，研(yán)究人员们所观测(cè)到的(de)周期性(xìng)信号。当然也可(kě)能有其(qí)他的(de)情况，造(zào)成这种年度(dù)周期信(xìn)号的差异(yì)也可能是温度、湿度、土(tǔ)壤中的水分(fēn)、高山上的积雪，甚至连意(yì)大利游客的(de)数量也(yě)符(fú)合这(zhè)个(gè)周(zhōu)期的(de)规律。

所以，科学家们又在南半球建立了一个几乎(hū)相同的实验(yàn)室，这里的(de)季(jì)节与之前的实(shí)验室正好相反，而(ér)在这里(lǐ)，地球穿(chuān)过暗物质流的(de)运动特征和第一个(gè)实验室是(shì)一(yī)样的。

因此，如(rú)果在这(zhè)里可(kě)以得到相(xiāng)同的信号，就可以成为暗(àn)物质所存在的(de)非常(cháng)有力的(de)证据了。但是(shì)由于这个(gè)实验室刚刚(gāng)建(jiàn)成不久，所(suǒ)以截(jié)至目前还无法(fǎ)提供相应(yīng)的数(shù)据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一台新的望远(yuǎn)镜，这台(tái)太(tài)空望远镜叫(jiào)做“南(nán)希格雷斯罗(luó)曼”，它的(de)主(zhǔ)镜大(dà)小跟(gēn)哈勃望远镜相(xiāng)同，但它的宽视场仪(yí)器提供的视野是哈(hā)勃红外仪器的100倍。南希格(gé)雷斯罗(luó)曼(màn)太(tài)空望远镜其(qí)中一个关键的用途就是探索暗物质背后的(de)奥秘，对于探测(cè)的结果，我(wǒ)们只(zhǐ)能(néng)拭目以待了(le)。费米实(shí)验室粒子天体物理中心的科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森(sēn)斯(sī)特芬研究发(fā)现，如(rú)果暗物质存在(zài)，它们极有可能拥有(yǒu)另一(yī)种神(shén)秘的(de)效应，这种(zhǒng)暗物质(zhì)效应，会(huì)支持宇宙当中(zhōng)生命的诞生，或者说是(shì)生(shēng)命进化的一个重要因(yīn)素。

如果这一理论得到(dào)进一步(bù)的证实(shí)，那么遍(biàn)布(bù)宇(yǔ)宙当中的(de)暗物质(zhì)会不会意味着人类并(bìng)不孤单呢？或(huò)许在宇宙当(dāng)中某个(gè)角落的行(xíng)星上，暗(àn)物(wù)质正在(zài)通过这样的效应(yīng)创造生命。当然(rán)，这(zhè)些推(tuī)论(lùn)的大前提是要先找(zhǎo)到暗物质存在的(de)实际证据。那么(me)小伙伴们，你(nǐ)们觉(jué)得暗物(wù)质到底存不存在呢？喜欢(huān)请(qǐng)点赞，你的支持是我更(gèng)新的动力！

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