宇宙是“人(rén)为制造”的？为何会存在(zài)科学无法解释的“暗物质(zhì)”？暗(àn)物质又究竟是什(shén)么？人类为了(le)寻找暗物质存在(zài)的证据，科学家们在过去的(de)几十年(nián)当中进行(xíng)了超(chāo)过50次的长期实验，但是却(què)没有发现任何的(de)有(yǒu)效证据。除了一个地方，在(zài)1687年出版的自然哲(zhé)学(xué)数(shù)学原理一书(shū)中，埃萨克牛顿发表了(le)万有引力定律，它揭示了宇宙(zhòu)中天体(tǐ)运动的规律。往后的几百年来，当天(tiān)文学家(jiā)们发(fā)现(xiàn)某些天体(tǐ)运行轨道出现异常，不符合万(wàn)有引力定律的时候(hòu)，他们就(jiù)会知(zhī)道(dào)，周围一定有未知的天(tiān)体通过(guò)引力(lì)在摄动它(tā)的轨(guǐ)道。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶就通过天王星(xīng)运(yùn)行轨(guǐ)道的异常，推算(suàn)并且发现了(le)海王(wáng)星的存(cún)在。另外(wài)，哈雷(léi)彗星、冥王星的发(fā)现(xiàn)都是应用万有(yǒu)引(yǐn)力定律所取得重大(dà)天文成就的例子。但是(shì)这些(xiē)发现(xiàn)都是(shì)在恒星系统的(de)尺度当中，可当我们上升到星系或者是星团的尺度，事情就开(kāi)始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士(shì)的物理(lǐ)学家弗里茨兹威基正在研究和(hé)测量后发星系团的质量。这(zhè)是一个由数千个星系所组成的(de)巨大星系(xì)团，这些星系(xì)被引力(lì)束缚在(zài)一起(qǐ)。测(cè)量(liàng)星系团的质量一般会(huì)使用到两种方法(fǎ)，当两种方法结果一致，就可以确(què)定其质(zhì)量的范围。

第(dì)一(yī)种(zhǒng)是获得其(qí)"光度学(xué)的质量"，需要(yào)的数据是测量各个星系(xì)的光度(dù)。

第(dì)二种是动力学质量(liàng)的计算，是利(lì)用光谱红移测(cè)量星系团(tuán)中的(de)各个星系(xì)相对于星系团的运动(dòng)速度。当测(cè)量结果出(chū)来之后，兹(zī)威基彻底懵(měng)了，“动(dòng)力学质量”竟然是(shì)“光度学质量(liàng)”的400倍(bèi)。这意(yì)味着，后发座星系团有99%的(de)质量消失了，或者说(shuō)这(zhè)99%的(de)质量并不以可见光的(de)形式所存在(zài)，我们无法(fǎ)看到。最诡异(yì)的是，在测量速度的过程(chéng)中，兹威基发现星系团中很多星系的(de)速度比理论上要快(kuài)得多，按照牛顿(dùn)的运动(dòng)学(xué)定律，仅(jǐn)靠这些(xiē)可(kě)见星系的质量所产生的(de)引力(lì)是(shì)无法将它们束缚在星系(xì)团内的，它(tā)们早就应该被抛(pāo)出星系团之(zhī)外了(le)，除非有一种神秘的力量在(zài)起作用，这种力量来源于(yú)某种隐形的(de)物质。

据此(cǐ)，兹维基(jī)提出了(le)这样部(bù)分不可见的暗质，它不发散光、吸光、反(fǎn)射光，但是它们却占据着宇宙(zhòu)中绝大部(bù)分的质量。只是当时的(de)人们对这样的一(yī)种说法(fǎ)不屑一(yī)顾(gù)。

直到40年之后，“暗物质”这个词(cí)才再一次出现(xiàn)。天文(wén)学家维拉鲁宾和肯特福特(tè)在观测仙(xiān)女座星系中的恒星(xīng)运动。理论上来(lái)说，距(jù)离中心(xīn)越远的恒星在其轨道上(shàng)的运行(xíng)速度就会越(yuè)慢。但是他(tā)们观测(cè)的结果却让人感(gǎn)到不可(kě)思议(yì)。

随着与中心距(jù)离(lí)的(de)增(zēng)加(jiā)，恒星(xīng)的旋转(zhuǎn)速度几乎保持不变。可是根据牛(niú)顿的万有(yǒu)引(yǐn)力定律(lǜ)，在(zài)星系当中如果(guǒ)没(méi)有足够大的质量(liàng)来(lái)吸(xī)引它们(men)，这些外围的恒星早就被(bèi)甩到宇(yǔ)宙(zhòu)当中了。基于这种现象(xiàng)，科学家们会使(shǐ)用一种相对标准(zhǔn)的方法来(lái)解(jiě)释暗(àn)物质的存在，这(zhè)种(zhǒng)方法就是测量星系(xì)当中气体在(zài)X轴上距离星(xīng)系中心的距离，以及在(zài)Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常的结果，就认(rèn)为是(shì)由暗物质的力量(liàng)进入其中。

于是(shì)科学家(jiā)们通过(guò)射电(diàn)望(wàng)远镜测(cè)量了(le)距离星系中心更远(yuǎn)距离的氢元(yuán)素，发(fā)现它(tā)们的旋转速度并不符(fú)合牛顿的(de)力学定律。我们的(de)太阳(yáng)系(xì)也(yě)不(bù)例外(wài)，太(tài)阳系(xì)位于银河系的(de)第三悬臂(bì)之上，距离(lí)银河系中(zhōng)心2.6万光(guāng)年，根据万有引(yǐn)力定律进行计算，太(tài)阳(yáng)系的运行(xíng)速度应该是160千米/秒，但实际上，太(tài)阳系正(zhèng)在以220千米(mǐ)/秒的速度围绕银河(hé)系(xì)旋(xuán)转，这个(gè)实际速度远远大于理论(lùn)速度(dù)，那么(me)产生(shēng)以上这种(zhǒng)向心加(jiā)速度的原因很(hěn)可能(néng)就是存在着一(yī)种我们看不到的物质，是这些暗物质的引力(lì)效(xiào)应将星系聚集在(zài)了一起。

也是(shì)从这时开始，越来越多的(de)研究人员(yuán)开始(shǐ)相信暗物质的存在。科(kē)学(xué)家(jiā)根(gēn)据星系外恒星轨道的(de)速度，估算(suàn)在星系(xì)当中暗物质(zhì)的质量占整(zhěng)个星系(xì)质量的85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯一可(kě)以解释这(zhè)个现象的原(yuán)因。在一项新(xīn)的研究当中，科学家们发现，几乎没有引力效(xiào)应的遥远恒星之间(jiān)，也会(huì)出现速度上的微(wēi)小差(chà)异。另外，天文学(xué)家还发现(xiàn)了一个(gè)反(fǎn)常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星(xīng)系距离(lí)地球大(dà)约2.5亿光年(nián)，大小和银河(hé)系不多，但是(shì)星系(xì)当中(zhōng)存在的恒星数量却只有银河系的千分之一。

所以在理论(lùn)上，该星系必须存在(zài)暗(àn)物质(zhì)，否(fǒu)则就(jiù)会(huì)分崩离(lí)析(xī)。但(dàn)是科学家们(men)使(shǐ)用最先(xiān)进(jìn)的望(wàng)远镜(jìng)对其进行了40个小时的详细测(cè)量之后(hòu)，发(fā)现星系中的恒星运(yùn)动是可以用正常的(de)物质和(hé)力学定律来解(jiě)释(shì)的。那么又有人(rén)提(tí)出，也许该(gāi)星(xīng)系的暗(àn)物质，已经被(bèi)附近的另(lìng)一(yī)个大(dà)星系剥离(lí)了。母猪凶如狗是什么动物生肖 母猪凶悍如何处理奇怪的是(shì)，它(tā)的(de)附近没(méi)有任何星系存(cún)在。造成这些现象的除了暗物(wù)质的假(jiǎ)说(shuō)之外，另一种(zhǒng)可能就(jiù)是(shì)人类(lèi)对引力的理解还不(bù)够(gòu)全(quán)面，引力很可(kě)能在(zài)不同尺度空间(jiān)中(zhōng)的(de)工作方式是不(bù)同(tóng)的，这意味(wèi)着在行星系尺度中(zhōng)的天体会沿着它(tā)们的轨(guǐ)道，按照(zhào)我们所理解的方(fāng)式运动。但是上升(shēng)到(dào)星系和星团的(de)尺度，引力之间的相互(hù)作用(yòng)则是(shì)不同的方式。对于在星系(xì)团之间的相互(hù)作用，科学家还引入了(le)外部场效应的(de)概念，指的(de)是在数百万光年的规模上，巨大(dà)的质(zhì)量之间会产生(shēng)对彼此特(tè)殊(shū)的效果，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意(yì)味着我们需要对现(xiàn)在的(de)物理定律进行修正，这些发(fā)现也让(ràng)很多人认为暗物(wù)质假说理(lǐ)论就此(cǐ)终结。但(dàn)是(shì)在(zài)宇宙当中(zhōng)还有关于(yú)暗物质存在的其他的理论证(zhèng)据(jù)，这些理论(lùn)证(zhèng)据(jù)是(shì)蒙德理论所没法解释的“引(yǐn)力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光年(nián)的子弹星(xīng)系团，由两个碰(pèng)撞的星系团所组成，类似这(zhè)样的(de)星团，它们(men)大部分的普通质量都(dōu)在星系的气体当中。当星团以1000万(母猪凶如狗是什么动物生肖 母猪凶悍如何处理wàn)公里(lǐ)/小时发生(shēng)碰撞的时(shí)候，星际气(qì)体的(de)相(xiāng)互(hù)作用就会导致(zhì)温(wēn)度的急剧(jù)升高(gāo)，速度大幅降(jiàng)低。所以在理论上，在碰撞之后(hòu)，子弹星系团大部分(fēn)的质(zhì)量将位于所(suǒ)有这些气体所在(zài)的中间(jiān)区域。那么(me)我们通过(guò)什么来验证它(tā)的质(zhì)量区域(yù)到底是不是集中(zhōng)在中间(jiān)呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯(bó)太空(kōng)望远镜(jìng)传回(huí)了宇宙当中第一张(zhāng)全(quán)彩的(de)高清照(zhào)片，在(zài)照片中我(wǒ)们(men)可(kě)以明显地看到很(hěn)多(duō)星系似乎(hū)被拉伸产生了(le)巨大的形变。其(qí)实这些星(xīng)系本身并不是真的被扭曲了(le)，也不是韦伯望远镜出(chū)了什么问题，而是这样(yàng)极遥远的天体和我(wǒ)们地球上的观测者(zhě)之间。被一个质量(liàng)超级巨大的天体遮(zhē)挡(dǎng)，这个超大(dà)质(zhì)量(liàng)的东西(xī)的引力，会使(shǐ)身后更遥远星系的(de)光都发(fā)生了扭曲。这个现象就是(shì)引力透镜效应。这(zhè)个巨大的天体可(kě)能是超大质(zhì)量的黑(hēi)洞或者是暗物质。

所(suǒ)以当(dāng)人们(men)对子(zi)弹星系团观(guān)测的时(shí)候，发现(xiàn)它的(de)大质量区域并不是(shì)在中间，而是在两侧。所以(yǐ)最好(hǎo)的解释方(fāng)法就是当(dāng)星(xīng)团发生全部的碰撞时，可被观测到的质量气体被(bèi)卡在了中间，暗物质则直接通过了(le)这个(gè)区(qū)域，并(bìng)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(bèi)认为是(shì)暗物质存(cún)在的迄今为(wèi)止最好的(de)理论证据(jù)。

除此之外，还(hái)有来自宇宙当中最古老(lǎo)的光(guāng)。从宇宙大(dà)爆炸开始，38万年之后，可见光(guāng)终于可以畅(chàng)通无阻(zǔ)地(dì)穿越在宇宙(zhòu)当中了。经过(guò)了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景上留下了各相同性的微波辐(fú)射(shè)。其中红色(sè)的部分表示(shì)温度较高的区(qū)域，蓝色则表(biǎo)示相对较冷(lěng)的区域，但实际上它们之间(jiān)的温差只有(yǒu)万分之一。

科学家们通过对前景背(bèi)景分离后的二值(zhí)图(tú)像(xiàng)进行(xíng)连通域提取和标(biāo)记之(zhī)后发现，如(rú)果宇宙当中没有(yǒu)暗物质，图形看起来不应(yīng)该是这样的，而随着暗物质的(de)增加，一些(xiē)峰值的(de)幅(fú)度会减小，才变得(dé)看起来“和谐(xié)”。为了匹配(pèi)宇宙微(wēi)波背景辐射(shè)的测量值，我(wǒ)们需要的(de)暗物质大约(yuē)是普通(tōng)物质的5倍。这个数(shù)字与解释星系当中恒(héng)星运(yùn)动(dòng)所需(xū)要的暗物(wù)质比例是一(yī)致(zhì)的。这就意味着。

用了(le)一个(gè)简单的理论框架，就(jiù)很好地(dì)解释了很多(duō)不同的(de)观测结果(guǒ)。而暗物质的(de)本质就是宇宙(zhòu)当中存在(zài)着(zhe)某种(zhǒng)类型(xíng)的(de)粒子，它们不参与任何其(qí)他的电(diàn)磁作用，只通过引力(lì)来相互(hù)作用(yòng)。所(suǒ)以如果能够找到(dào)这(zhè)种粒子的存在，就相当于找到(dào)了暗物质存(cún)在的实际证据。这种粒(lì)子到(dào)底(dǐ)是(shì)什么？科学家(jiā)们已经提(tí)出(chū)了(le)数十种的假想目标，而要寻找这些不同的目标粒子(zi)所需(xū)要(yào)的(de)实(shí)验(yàn)方式也不相(xiāng)同。在过去的几十年(nián)当中(zhōng)，人类(lèi)为了寻找(zhǎo)这些看不见、摸不到，几乎(hū)不会与常规物质相互作(zuò)用的“暗物质”，科学家们已经进(jìn)行了超过50次的实验，却没有任何实质性的发现，除(chú)了一(yī)个地方，意大利的格兰萨索山，隶(lì)属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿井当中，藏着地球上最大的地学实验室(shì)，这(zhè)个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层(céng)楼高的探测器，一直致力于寻(xún)找暗物质(zhì)粒子的周期性震荡(dàng)。

自1997年以来，这里的科学家声称观测到(dào)了某种信(xìn)号。经(jīng)过了20多年的数据收(shōu)集，人们发(fā)现了一个有趣的事情。探测率会在每(měi)年的6月份达(dá)到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当中每年都是一样(yàng)。一些科学(xué)家认为这可能是(shì)人类发(fā)现暗(àn)物(wù)质(zhì)的第一个直接证据。

但是为什(shén)么暗物质会产生周期性的年度信号呢？刚才我们讲了(le)太阳系正(zhèng)在(zài)以220公里/秒的速度(dù)围(wéi)绕着(zhe)银河系(xì)进行(xíng)移动，那(nà)么(me)如果暗物质存(cún)在宇宙当中，这意味(wèi)着我们也(yě)在(zài)以这样(yàng)的速度在穿(chuān)越着暗(àn)物(wù)质流，这个过程中会产生相应的振荡，同时地球(qiú)又以30公里/秒的速度(dù)围绕太(tài)阳进行旋转(zhuǎn)。所以有(yǒu)半年的时(shí)间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银河系的方向(xiàng)是(shì)一致的，而另(lìng)外半年则与之相反。

而(ér)在6月份(fèn)的(de)时候，地(dì)球与太阳的方(fāng)向(xiàng)正(zhèng)好达到完全一致，这是理论上地球穿越暗(àn)物质流最(zuì)快的(de)时段。而(ér)在(zài)11月份，又恰好达到了最慢(màn)值。尽管在实际的情况中(zhōng)，太阳系(xì)相对(duì)银河系的平(píng)面(miàn)呈现了60度的倾斜，但是这并不影(yǐng)响这个理论的有效(xiào)性。

因此科学(xué)家(jiā)认为这可(kě)以用来(lái)解释(shì)，研究人员们所(suǒ)观(guān)测到(dào)的周期性信号。当(dāng)然也可能有其他(tā)的情况(kuàng)，造(zào)成(chéng)这种年(nián)度周期(qī)信号的差(chà)异(yì)也可能是温度、湿(shī)度(dù)、土(tǔ)壤中(zhōng)的水分(fēn)、高山上的积(jī)雪(xuě)，甚至连(lián)意大利(lì)游客的数量也符(fú)合这(zhè)个周期的规(guī)律。

所(suǒ)以，科学家们又(yòu)在南半(bàn)球建立了一个几(jǐ)乎相同(tóng)的实验室(shì)，这里的季节(jié)与之前的实验室(shì)正好相反，而在这里，地球穿过暗(àn)物(wù)质流的(de)运动特征和第一个实验室是一样的(de)。

因此(cǐ)，如(rú)果在这(zhè)里可以得到(dào)相(xiāng)同的信(xìn)号，就(jiù)可以成为暗物质所存(cún)在的(de)非常(cháng)有力的(de)证据(jù)了。但是由于这个(gè)实验(yàn)室刚(gāng)刚建成不(bù)久，所以截至目前还无(wú)法提(tí)供相应的数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一(yī)台(tái)新(xīn)的(de)望远镜，这(zhè)台太空(kōng)望(wàng)远镜叫做“南希格雷斯罗(luó)曼”，它的(de)主镜大小跟哈勃望(wàng)远镜(jìng)相同(tóng母猪凶如狗是什么动物生肖 母猪凶悍如何处理)，但(dàn)它(tā)的宽视(shì)场仪(yí)器提供(gōng)的(de)视野是哈勃红外仪(yí)器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗(luó)曼太空望远(yuǎn)镜(jìng)其中(zhōng)一个关键的用途就是探(tàn)索暗物质背后(hòu)的奥秘(mì)，对于(yú)探测的结果，我(wǒ)们只(zhǐ)能拭目以待了(le)。费米实(shí)验室(shì)粒子(zi)天(tiān)体物理中心的科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯(sī)特芬研(yán)究发现(xiàn)，如果暗物质(zhì)存在，它们(men)极有可能(néng)拥(yōng)有另一种(zhǒng)神秘的(de)效应，这种暗(àn)物(wù)质效应，会(huì)支持宇宙当中生命(mìng)的(de)诞生，或者说是生(shēng)命进化(huà)的一个重要因素。

如(rú)果这一理论得到进一(yī)步的(de)证实，那么(me)遍布宇(yǔ)宙当中的暗物质会(huì)不会意味着人类并不(bù)孤单呢(ne)？或许在宇(yǔ)宙当中(zhōng)某个角落的行(xíng)星(xīng)上，暗物质正在通过这样的(de)效应创造(zào)生命。当然(rán)，这些推(tuī)论的大前提(tí)是要先找到暗物(wù)质存(cún)在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗(àn)物质到底存不(bù)存在呢？喜(xǐ)欢请(qǐng)点赞，你(nǐ)的支(zhī)持是我(wǒ)更(gèng)新(xīn)的动力！

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