宇宙是“人为(wèi)制造”的？为(wèi)何会存在科学无法解释的“暗物质”？暗物质又(yòu)究竟是什么(me)？人类(lèi)为了寻找暗物质(zhì)存在的(de)证据，科(kē)学家们在(zài)过去的几十年当中进(jìn)行(xíng)了超过50次的(de)长期实(shí)验，但是却没有发现任(rèn)何的有(yǒu)效证据。除了(le)一个(gè)地方，在1687年出版(bǎn)的自然哲(zhé)学数学原理一书(shū)中(zhōng)，埃萨克牛顿(dùn)发表了万(wàn)有引力(lì)定律(lǜ)，它(tā)揭示了(le)宇宙中(zhōng)天体(tǐ)运动的规律。往后的几百年来，当天文学家(jiā)们发(fā)现某些天体运行轨道出(chū)现异(yì)常(cháng)，不符合万(wàn)有引(yǐn)力定律的时候，他们(men)就会知道，周围一(yī)定有未知的天体通过(guò)引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通过天(tiān)王星(xīng)运行轨道的异常，推算并且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用万有引力(lì)定律所取(qǔ)得重大天文成就(jiù)的例子。但是这些(xiē)发现都是在(zài)恒星系(xì)统的尺度当中，可当我们(men)上升到星系(xì)或者是星团的尺度(dù)，事(shì)情就开始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士(shì)的(de)物理(lǐ)学家弗里茨兹威基(jī)正在研(yán)究和测量后发(fā)星系团的质量。这是一个由数千个(gè)星系所组成的(de)巨大星系团(tuán)，这些星系(xì)被引(yǐn)力(lì)束缚(fù)在一起。测量星系团的质量(liàng)一般会使用到两种方法，当(dāng)两(liǎng)种方法结果一致，就可以确定其质量的范围。

第一种是获得其(qí)"光度学的质量"，需要的数据是测(cè)量各个星系的光度。

第(dì)二种(zhǒng)是动(dòng)力学质量的计(jì)算，是利用光谱红移(yí)测量星系团中的(de)各个星系相对于星系团的(de)运动速度。当测(cè)量结(jié)果出来之后，兹威基彻(chè)底懵了(le)，“动力(lì)学质(zhì)量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后(hòu)发(fā)座星系团有(yǒu)99%的质量消(xiāo)失了，或者说这99%的质(zhì)量并不以可见光的(de)形式(shì)所(suǒ)存在(zài)，我们(men)无法看到(dào)。最诡异的是，在测量(liàng)速度的过程中，兹威基发现(xiàn)星系团中很多星系的速度比(bǐ)理论上要快(kuài)得多，按(àn)照牛顿的运动学定律，仅靠这些(xiē)可见(jiàn)星系的质量(liàng)所产生(shēng)的引力是无法(fǎ)将它们束缚在星系团内的，它们(men)早就应该被抛(pāo)出星(xīng)系(xì)团之外(wài)了，除非有一种神(shén)秘的力量在起作用，这种力量来源(yuán)于某(mǒu)种隐(yǐn)形的物质。

据此(cǐ)，兹(zī)维基(jī)提出了这样部分不可见的暗质，它不发散(sàn)光(guāng)、吸光、反射(shè)光，但是它们却占(zhàn)据(jù)着宇宙(zhòu)中绝大部(bù)分的质量。只是(shì)当时的人们(men)对(duì)这样的一种说(shuō)法不屑一(yī)顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这个词才再一次出现。天(tiān)文学家维拉鲁宾和肯(kěn)特福特在观测仙女座(zuò)星系中的恒(héng)星运(yùn)动(dòng)。理论上来说，距离中心越(yuè)远的恒星在(zài)其轨道上的(de)运行速度就会越(yuè)慢。但是他们(men)观测(cè)的结果却让(ràng)人(rén)感到不可(kě)思(sī)议(yì)。

随着与中心距(jù)离的增加，恒(héng)星的旋转速(sù)度几乎保(bǎo)持不变。可是根(gēn)据牛顿(dùn)的(de)万有引力(lì)定律，在星系当中如果没有足(zú)够大的质量(liàng)来吸引它们(men)，这些(xiē)外围的恒星早就被(bèi)甩到宇宙当中(zhōng)了。基于这种现象，科学(xué)家们会使用一种相(xiāng)对标准(zhǔn)的方法来解释暗物(wù)质(zhì)的存在，这种方法就是测量星(xīng)系当中气体在(zài)X轴上距离(lí)星(xīng)系中(zhōng)心的距离(lí)，以(yǐ)及在Y轴(zhóu)上气体的旋转速度。如果出(chū)现异常的结(jié)果，就认为是由暗物质的力量进(jìn)入其中。

于是科学家们通过射电(diàn)望远镜测量(liàng)了距离星系中(zhōng)心(xīn)更(gèng)远距(jù)离的氢元素，发现它(tā)们的旋转速度并不符合牛顿(dùn)的力(lì)学定律(lǜ)。我们的太(tài)阳(yáng)系也不例外，太阳系位于银河系的第三悬臂(bì)之上，距离银(yín)河系中心2.6万(wàn)光年，根据万有引(yǐn)力定律进行(xíng)计算，太阳(yáng)系(xì)的运行(xíng)速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以(yǐ)220千(qiān)米/秒的速度围绕银河系旋转，这(zhè)个实际速度远远(yuǎn)大于理论速(sù)度，那么产生以上这种向心加速度的原因很可能就(jiù)是存(cún)在(zài)着一种我们看不到的物质，是这些(xiē)暗(àn)物(wù)质的引(yǐn)力效应将星系(xì)聚集在了(le)一起(qǐ)。

也是从这时(shí)开始(shǐ)，越来越多的(de)研究(jiū)人员开始相(xiāng)信暗物(wù)质的存在。科学家根据(jù)星系外(wài)恒星轨(guǐ)道(dào)的速度(dù)，估算(suàn)在(zài)星系当(dāng)中(zhōng)暗物质的质量占整个星系质量(liàng)的85%。但是，暗物质并(bìng)不(bù)是唯一可以解释(shì)这(zhè)个现象的(de)原因。在一项新的(de)研究当(dāng)中，科学家们发现，几乎没有(yǒu)引力效应的(de)遥远(yuǎn)恒星(xīng)之(zhī)间，也会出现(xiàn)速度(dù)上的微小(xiǎo)差异。另外，天文学(xué)家还发现(xiàn)了一个(gè)反常的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星(xīng)系距离(lí)地球大(dà)约2.5亿(yì)光(guāng)年(nián)，大小(xiǎo)和(hé)银河系不(bù)多，但是星系当中(zhōng)存在(zài)的恒星数量却(què)只有银河系的千(qiān)分之一。

所以在理论上，该星系(xì)必须存在暗物质，否则就会分崩(bēng)离析。但是(shì)科学家(jiā)们使用最(zuì)先(xiān)进的望(wàng)远镜对(duì)其(qí)进行了40个小(xiǎo)时的详细测量之后，发(fā)现星(xīng)系(xì)中的恒星运(yùn)动是可以用(yòng)正常(cháng)的物质和力(lì)学定律来(lái)解释的。那(nà)么又有(yǒu)人提(tí)出(chū)，也许该(gāi)星系的(de)暗物质，已经被附(fù)近的另一个(gè)大星系剥离了。奇怪的是，它的附近(jìn)没有(yǒu)任何(hé)星系存在。造成(chéng)这些(xiē)现象的(de)除了暗物质的假说之外，另一种可能就(jiù)是人类(lèi)对引力的(de)理解还不够全面(miàn)，引力(lì)很可能在不同尺度空间中(zhōng)的工作方式(shì)是(shì)不同的，这意(yì)味着(zhe)在行星系尺(chǐ)度中的天体会(huì)沿(yán)着它们的(de)轨道，按照(zhào)我们所理解的方(fāng)式运(yùn)动。但是上(shàng)升到星系和星团的(de)尺度，引力(lì)之间的相互作用则是不(bù)同的方式。对于在星系团之间的相(xiāng)互(hù)作用，科学家还引入了(le)外部(bù)场效应的概念(niàn)，指的(de)是在数百万光年的规(guī)模上，巨(jù)大(dà)的(de)质(zhì)量之间会(huì)产(chǎn)生对彼此特殊的效果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德(dé)理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要对现在(zài)的物理定律进行(xíng)修正，这些发现也让很多人认为(wèi)暗物质假说理论就此(cǐ)终结。但是在宇宙(zhòu)当中还(hái)有关(guān)于暗物质存在(zài)的其他(tā)的(de)理论证据(jù)，这些理论证据是(shì)蒙德理论(lùn)所(suǒ)没法解(jiě)释的“引力透镜(jìng)”。

径(jìng)向(xiàng)距离为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的星系团所(suǒ)组成，类似这样的星(xīng)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(wàn)公(gōng)里(lǐ)/小时发(fā)生碰(pèng)撞(zhuàng)的时(shí)候，星(xīng)际气体的相互(hù)作用就(jiù)会导致(zhì)温度的急剧升高，速度大幅降低(dī)。所以在理(lǐ)论上(shàng)，在碰(pèng)撞之后，子弹星(xīng)系(xì)团大部分的质量将位于所有这些气(qì)体所在的中间区域。那么(me)我们通(tōng)过什么来验(yàn)证(zhèng)它的质量区域到(dào)底(dǐ)是不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太空望(wàng)远镜传(chuán)回了宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)第一张全彩的高清(qīng)照(zhào)片，在照片中我们可以(yǐ)明显地看到(dào)很多星系似乎被(bèi)拉伸产(chǎn)生了(le)巨大的形变。其实(shí)这些星系(xì)本身并不是真的(de)被(bèi)扭(niǔ)曲了，也不是韦伯望远(yuǎn)镜(jìng)出了什么(me)问题，而是这样(yàng)极遥远的天体和我们地球上的观测(cè)者之(zhī)间。被(bèi)一个质(zhì)量超(chāo)级巨大的天体遮(zhē)挡，这个(gè)超大质量的东西的引(yǐn)力，会使身后更遥(yáo)远星系的光都发生了扭曲。这(zhè)个现象就是引(yǐn)力(lì)透镜(jìng)效应。这(zhè)个巨大的天体可能是(shì)超大(dà)质量(liàng)的黑洞或者(zhě)是暗物质。

所(suǒ)以当(dāng)人们对子弹星系团观测(cè)的(de)时候，发(fā)现它的大质(zhì)量区域并不是(shì)在中(zhōng)间，而(ér)是在(zài)两侧。所以最好的解释方法就是(shì)当星(xīng)团发(fā)生全部的(de)碰撞时，可被观测到的质量气(qì)体被卡在了(le)中间，暗物质则直接通(tōng)过了这个区域，并在两(liǎng)边形成了引(yǐn)力透镜(jìng)。对子弹星系团的引力透镜(jìng)研(yán)究也被认(rèn)为是(shì)暗(àn)物质存在的(de)迄今为(wèi)止最好的理论证据。

除(chú)此(cǐ)之外，还(hái)有来(lái)自(zì)宇宙当中最古(gǔ)老的(de)光。从宇宙(zhòu)大爆炸(zhà)开始(shǐ)，38万年之后，可(kě)见光终(zhōng)于可以畅通无阻(zǔ)地穿(chuān)越在(zài)宇宙当中了。经过了130多(duō)亿(yì)年(nián)之后，这些光在宇宙空间背景上留下了(le)各相同性的微波辐(fú)射。其中红色的部分表示温度较高的区域，蓝(lán)色(sè)则表示相(xiāng)对较冷的(de)区域(yù)，但实际上它们之间的温差只有万分之一。

科学家们通过对前景背景(jǐng)分(fēn)离后的二值图(tú)像进行连通域提取和(hé)标记之后发现，如(rú)果(guǒ)宇宙(zhòu)当中没有(yǒu)暗物质，图(tú)形(xíng)看起来不应该是这样的(de)，而随着暗物质的增加，一些(xiē)峰值的幅度会(huì)减小，才(cái)变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的(de)测量值，我们需要的暗物大冤种什么意思，大冤种是骂人吗质(zhì)大约是普通物质的5倍。这个数(shù)字与解释星系当中(zhōng)恒星运(yùn)动(dòng)所需(xū)要的暗物质(zhì)比例是一致的。这就意味着。

用了一个简(jiǎn)单的理论(lùn)框架(jià)，就很好地解释了很多不同的观(guān)测结果。而暗物质的本质就(jiù)是宇宙当中存在着(zhe)某种类(lèi)型的粒(lì)子，它(tā)们(men)不参与任何(hé)其(qí)他的电(diàn)磁作用，只(zhǐ)通(tōng)过引(yǐn)力来(lái)相(xiāng)互作用。所以(yǐ)如果能(néng)够找(zhǎo)到这种粒子的(de)存(cún)在，就相当于找到了(le)暗物质(zhì)存在的(de)实际证(zhèng)据。这种粒子到底(dǐ)是(shì)什么？科学家(jiā)们已经提出(chū)了数十种的(de)假想目标，而要寻(xún)找这些不同的目标粒(lì)子所(suǒ)需要的实(shí)验方式也(yě)不相同。在过去(qù)的几十年当中，人类为了寻找这些看(kàn)不见、摸不到，几乎(hū)不会(huì)与常规物质相互(hù)作用的“暗物质”，科学家们(men)已经进行了超过50次的实验，却没(méi)有任(rèn)何实质性的发(fā)现(xiàn)，除了一个(gè)地方，意大利的格兰萨索山，隶属于(yú)阿尔(ěr)卑(bēi)斯(sī)山脉。

在山下1400米(mǐ)处(chù)的地(dì)下矿井当(dāng)中(zhōng)，藏(cáng)着地球上最大的地(dì)学实验室(shì)，这个(gè)实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼高(gāo)的探测(cè)器(qì)，一直致力(lì)于(yú)寻找暗物(wù)质粒子的(de)周期(qī)性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的科学(xué)家声称观测(cè)到了某(mǒu)种信号。经过(guò)了20多年(nián)的数(shù)据收集(jí)，人们发(fā)现了一个有趣(qù)的事情。探(tàn)测(cè)率会(huì)在每年的6月份达到(dào)峰值，然(rán)后在11月降到(dào)最低，而且(qiě)在20年当中每年都(dōu)是(shì)一(yī)样。一些科学家认为这可能是人类发(fā)现暗物质的第一个(gè)直接证(zhèng)据。

但是为(wèi)什么暗物质会产(chǎn)生周期性的年(nián)度(dù)信(xìn)号呢？刚(gāng)才我们讲了(le)太阳系正在以220公里/秒的(de)速(sù)度(dù)围绕(rào)着(zhe)银河系进行移动，那么如果暗物质(zhì)存(cún)在宇宙当中，这(zhè)意味(wèi)着我们也(yě)在以这样的(de)速度(dù)在(zài)穿(chuān)越着暗物质(zhì)流(liú)，这个过(guò)程中会(huì)产生相应的(de)振荡，同时地球又以30公大冤种什么意思，大冤种是骂人吗(gōng)里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有半(bàn)年的(de)时间，地球围绕(rào)太阳的方向与太阳(yáng)环(huán)绕银河(hé)系的方向是一致的，而(ér)另外半年则与之相(xiāng)反。

而(ér)在6月(yuè)份的(de)时候，地球与(yǔ)太阳的方向正好达到完全一致，这是(shì)理(lǐ)论上地球穿越(yuè)暗物(wù)质流最快的时(shí)段。而在11月份(fèn)，又恰好达到了最慢(màn)值。尽(jǐn)管在实际的情况中，太阳系相对银河系的平面(miàn)呈现了60度的倾斜，但(dàn)是这并不影响这(zhè)个理论(lùn)的有效性。

因(yīn)此科学家认为这(zhè)可(kě)以(yǐ)用来(lái)解(jiě)释，研究人员们所观测到(dào)的周期性信号(hào)。当然也可能有其他(tā)的情况，造(zào)成这种年(nián)度周期信(xìn)号的差异也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的(de)积雪，甚(shèn)至连意(yì)大(dà)利游客的数量也符(fú)合这(zhè)个周(zhōu)期的规律。

所以，科学家们又在南(nán)半(bàn)球(qiú)建立了一个几乎相同(tóng)的(de)实验室(shì)，这里的季(jì)节与之前的实验(yàn)室正好相(xiāng)反，而在这里，地(dì)球穿(chuān)过暗物质流的运动特征和(hé)第一个实验室(shì)是一样的。

因此，如果在这里可以得到相同的信号，就可以成(chéng)为暗(àn)物质所存在的非常有(yǒu)力(lì)的证据了。但是由于(yú)这(zhè)个实(shí)验(yàn)室刚刚建成不久，所以(yǐ)截至目前还无法提供相应的数据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新(xīn)的望远镜，这(zhè)台太空望远镜叫做“南(nán)希格雷斯(sī)罗曼”，它的主镜大小跟哈(hā)勃望远镜相同，但(dàn)它的宽视场仪器(qì)提供的视野是哈勃(bó)红外仪(yí)器(qì)的100倍(bèi)。南希(xī)格雷斯罗曼太空望远镜(jìng)其中一个关(guān)键(jiàn)的用途就是探索暗物质(zhì)背后的奥秘(mì)，对于探测的结果(guǒ)，我们只(zhǐ)能拭目以待了。费(fèi)米实验室粒子天体物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特(tè)芬研究发现，如(rú)果暗物质存(cún)在，它们极有可能拥有(yǒu)另(lìng)一种(zhǒng)神秘的效应，这(zhè)种暗物质效应(yīng)，会支持宇宙(zhòu)当中生命的诞(dàn)生，或者说(shuō)是生命进化(huà)的一个重要因(yīn)素。

如(rú)果这一理论(lùn)得到进一步的证(zhèng)实，那么遍布(bù)宇(yǔ)宙当(dāng)中的暗物(wù)质会不会(huì)意味着人类并不孤单呢？或许在(zài)宇宙当中(zhōng)某(mǒu)个角落(luò)的(de)行星上，暗物(wù)质正在通过这样的(de)效应创造生命(mìng)。当然，这些推论的大前提是要先找到暗(àn)物质存在的实际证据。那(nà)么小伙伴们，你们觉得暗物质到底存不(bù)存在呢(ne)？喜欢(huān)请(qǐng)点赞，你的支(zhī)持是我更新的动(dòng)力！

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